JPWO2011021520A1 - 芳香族アミン誘導体及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

芳香族アミン誘導体及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子 Download PDF

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Abstract

従来の有機EL素子材料よりも有機EL素子を低電圧化し、且つ素子寿命が向上し得る有機EL素子材料、具体的には、N(Ara)(Arb)(Arc)で表される芳香族アミン誘導体、及びそれを用いた有機EL素子を提供すること。[Araは下記式(II)で表される。(式(II)中、Laは、単結合又はアリーレン基、R1−R4は、アルキル基、アリール基等を表し、R3及びR4同士、R3とR4は、互いに結合して環を形成してもよい。oは0〜3、pは0〜4を表す。)Arbは下記式(III)で表される。(式(III)中、Xは、NRa、O又はS、Ra、R5−R7は、アルキル基、アリール基等を表し、R5、R6及びR7同士、R5とR6は、互いに結合して環を形成してもよい。nは、XがNRaの場合、2〜4、XがO又はSの場合、0〜4を表す。qは0〜3、r及びsはそれぞれ独立に0〜4を表す。)Arcはアリール基を表すか、又は上記式(III)で表される。]

Description

本発明は、芳香族アミン誘導体及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)に関する。
有機EL素子は、電界を印加することにより、陽極より注入された正孔と陰極より注入された電子の再結合エネルギーにより蛍光性物質が発光する原理を利用した自発光素子である。イーストマン・コダック社のC.W.Tangらによる積層型素子による低電圧駆動有機EL素子の報告(非特許文献1参照)がなされて以来、有機材料を構成材料とする有機EL素子に関する研究が盛んに行われている。
Tangらは、トリス(8−キノリノラト)アルミニウムを発光層に、そしてトリフェニルジアミン誘導体を正孔輸送層に用いた、積層構造を有する有機EL素子を開示している。有機EL素子において積層構造とする利点としては、(i)発光層への正孔の注入効率を高められること、(ii)陰極より発光層へ注入された電子を正孔輸送(注入)層にてブロックし、発光層における再結合により生成する励起子の生成効率を高められること、(iii)発光層内で生成した励起子を発光層内に閉じ込め易くなること等が挙げられる。この様な積層構造の有機EL素子では、注入された正孔と電子の再結合効率を高めるため、素子構造や形成方法の工夫や、各層の材料自体の研究がなされている。
通常、有機EL素子を高温環境下で駆動又は保管すると、発光色の変化、発光効率の低下、駆動電圧の上昇及び発光寿命の短時間化等の悪影響が生じる。
この様な悪影響を防ぐために、正孔輸送材料として、カルバゾール骨格を有する芳香族アミン誘導体(特許文献1〜3参照)、ジベンゾフラン骨格又はジベンゾチオフェン骨格並びにフルオレン骨格を有する芳香族アミン誘導体(特許文献4参照)等が提案されている。
国際公開第07/148660号パンフレット 国際公開第08/062636号パンフレット 米国特許公開2007−0215889号公報 特開2005−290000号公報
C.W. Tang, S.A. Vanslyke、「アプライド フィジックス レターズ(Applied Physics Letters)」、第51巻、p.913、1987年
しかし、特許文献1〜4に開示された芳香族アミン誘導体では、素子の低電圧化及び該素子の寿命が満足のいく程度とはいえず、さらなる改良の余地がある。
そこで本発明は、従来の有機EL素子材料よりも有機EL素子を低電圧化し、且つ素子寿命が向上し得る有機EL素子材料及びそれを用いた有機EL素子を提供することを目的とする。
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、フルオレン骨格、及びカルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格もしくはジベンゾチオフェン骨格を有する芳香族アミン誘導体を、有機EL素子用材料、特に正孔輸送材料として用いることにより、その高い電荷移動度のため、有機EL素子のさらなる低電圧化が達成され、且つ薄膜の安定性が向上することにより有機EL素子のさらなる長寿命化が達成されることを見出した。
すなわち、本発明は、下記[1]及び[2]に関する。
[1]下記式(I)で表される芳香族アミン誘導体。
Figure 2011021520
[式(I)中、Araは下記式(II)で表される。
Figure 2011021520
(式(II)中、Laは、単結合又は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリーレン基を表す。
1及びR2は、炭素数1〜50の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基又は環形成炭素数6〜50のアリール基を表す。
3及びR4は、それぞれ独立に、炭素数1〜50の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数3〜50の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、環形成炭素数3〜50のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜50のアリール基、環形成原子数5〜50のヘテロアリール基、環形成炭素数6〜50のアリール基を有するトリアリールアルキル基、炭素数1〜50のアルキル基を有するトリアルキルシリル基、環形成炭素数6〜50のアリール基を有するトリアリールシリル基、炭素数1〜50のアルキル基及び環形成炭素数6〜50のアリール基を有するアルキルアリールシリル基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。また、隣接した複数のR3同士及びR4同士、並びにR3とR4は、互いに結合して環を形成してもよい。
oは、0〜3の整数を表す。pは、0〜4の整数を表す。)
式(I)中、Arbは下記式(III)で表される。
Figure 2011021520
(式(III)中、Xは、NRa、酸素原子又は硫黄原子を表す。Raは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリール基又は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリール基を有するトリアリールアルキル基を表す。
5、R6及びR7は、それぞれ独立に、炭素数1〜50の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数3〜50の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、環形成炭素数3〜50のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜50のアリール基、環形成原子数6〜50のヘテロアリール基、環形成炭素数6〜50のアリール基を有するトリアリールアルキル基、炭素数1〜50のアルキル基を有するトリアルキルシリル基、環形成炭素数6〜50のアリール基を有するトリアリールシリル基、炭素数1〜50のアルキル基及び環形成炭素数6〜50のアリール基を有するアルキルアリールシリル基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。また、隣接した複数のR5同士、R6同士及びR7同士、並びにR5とR6は、互いに結合して環を形成してもよい。
nは、XがNRaの場合、2〜4の整数を表し、Xが酸素原子又は硫黄原子の場合、0〜4の整数を表す。
nが2〜4の整数を表す場合、異なるベンゼン環上のR7は互いに同じでも異なっていてもよく、また、隣接したベンゼン環上に存在する各R7が互いに結合して環を形成してもよい。
qは、0〜3の整数を表し、r及びsは、それぞれ独立に0〜4の整数を表す。nが2〜4の整数を表す場合、異なるベンゼン環上のR7の数を規定するsは、同じ値であっても異なる値であってもよい。)
式(I)中、Arcは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリール基を表すか、又は上記式(III)で表される。]
[2]陽極と陰極との間に少なくとも発光層を含む、1つ以上の有機薄膜層を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、上記[1]に記載の芳香族アミン誘導体を含有する有機薄膜層を少なくとも1層以上有することを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス素子。
本発明の芳香族アミン誘導体を有機EL素子の材料として用いると、その高い電荷移動度のため、有機EL素子を低電圧化させることができ、且つ薄膜の安定性の向上により有機EL素子がより長寿命化する。
本発明の芳香族アミン誘導体は、下記式(I)
Figure 2011021520
で表される芳香族モノアミン誘導体である。
上記式(I)中、Araは下記式(II)で表される。
Figure 2011021520
式(II)中、Laは、単結合又は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリーレン基を表す。該アリーレン基としては、例えばフェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、ナフチレン基、アセナフチレニレン基、アントラニレン基、フェナントレニレン基、ピレニレン基、ナフタセニレン基、クオーターフェニレン基、ペンタセニレン基、ペリレニレン基、コロニレン基、フルオレニレン基、9,9−ジメチルフルオレニレン基、アセナフトフルオレニレン基、s−インダセニレン基、as−インダセニレン基、クリセニレン基等が挙げられる。該アリーレン基としては、環形成炭素数6〜24のアリーレン基が好ましく、フェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、フェナントレニレン基、クオーターフェニレン基、フルオレニレン基がより好ましく、フェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、クオーターフェニレン基がさらに好ましく、パラ-フェニレン基、パラ-ビフェニレン基、パラ-ターフェニレン基、パラ-クオーターフェニレン基が特に好ましい。ベンゼン環がパラ位で結合すると、素子が低電圧化するが、これは共役系が拡大することから電荷移動度が向上するものと考えられる。ベンゼン環がメタ位で結合すると、素子の発光効率が向上するが、これは正孔輸送層のエネルギーギャップが増大するためと考えられる。
また、Laが表すアリーレン基は置換基を有していてもよく、該置換基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基等の炭素数1〜10(好ましくは1〜6)のアルキル基等;シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、シクロデシル基等の環形成炭素数3〜10(好ましくは5〜7)のシクロアルキル基;トリメチルシリル基、トリエチルシリル基等の炭素数1〜10(好ましくは1〜6)のアルキル基を有するトリアルキルシリル基;トリフェニルシリル基等の環形成炭素数6〜20(好ましくは6〜10)のアリール基を有するトリアリールシリル基;炭素数1〜10(好ましくは1〜6)のアルキル基と環形成炭素数6〜20(好ましくは6〜10)のアリール基を有するアルキルアリールシリル基;フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;シアノ基等(以下、これらを「置換基A」と称する。)が挙げられる。
aとしては、単結合又はフェニレン基であることが好ましく、単結合であることがより好ましい。Laが単結合であると、フルオレン骨格が窒素原子と直接結合することになるため、イオン化ポテンシャルが小さくなり、正孔輸送層及び発光層界面に正孔が蓄積されて電子注入が促進されるものと考えられ、有機EL素子がより低電圧化される。
式(II)中、R1及びR2は、炭素数1〜50の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基又は環形成炭素数6〜50のアリール基を表す。
1及びR2が表すアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、各種ペンチル基(「各種」とは、直鎖及びあらゆる分岐鎖を含むことを示し、以下同様である。)、各種ヘキシル基、各種ヘプチル基、各種オクチル基、各種ノニル基、各種デシル基、各種ウンデシル基、各種ドデシル基等が挙げられる。該アルキル基のアルキル鎖が伸張した場合、本発明の芳香族アミン誘導体の溶解性が向上するため、塗布法による有機EL素子の作成に好適に使用できる。塗布法に好適な該アルキル基としては、炭素数1〜20アルキル基が好ましく、炭素数1〜10のアルキル基がより好ましく、炭素数1〜8のアルキル基がさらに好ましい。また、該アルキル基の炭素数が5以下の場合、本発明の芳香族アミン誘導体の分子量を抑えることができるため、蒸着法による有機EL素子の作成に好適に使用できる。蒸着法に好適な該アルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、炭素数1〜3のアルキル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。
1及びR2が表すアリール基としては、例えばフェニル基、ナフチルフェニル基、ビフェニルイル基、ターフェニルイル基、ビフェニレニル基、ナフチル基、フェニルナフチル基、アセナフチレニル基、アントリル基、ベンゾアントリル基、アセアントリル基、フェナントリル基、ベンゾフェナントリル基、フェナレニル基、フルオレニル基、9,9−ジメチルフルオレニル基、7−フェニル−9,9−ジメチルフルオレニル基、ペンタセニル基、ピセニル基、ペンタフェニル基、ピレニル基、クリセニル基、ベンゾクリセニル基、s−インダセニル基、as−インダセニル基、フルオランテニル基、ペリレニル基等が挙げられる。該アリール基としては、環形成炭素数6〜20のアリール基が好ましく、環形成炭素数6〜14のアリール基がより好ましく、環形成炭素数6〜10のアリール基がより好ましく、フェニル基がさらに好ましい。
以上の中でも、R1及びR2としては、メチル基又はフェニル基が好ましい。特に、R1及びR2が炭素数1〜10のアルキル基であると、アリール基である場合よりも分子量が小さくなるため、蒸着温度を適切な範囲内に調整し易く、材料の熱分解を防止可能である。このため、R1及びR2としては、メチル基がより好ましい。
式(II)中、R3及びR4は、それぞれ独立に、炭素数1〜50の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数3〜50の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、環形成炭素数3〜50のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜50のアリール基、環形成原子数5〜50のヘテロアリール基、環形成炭素数6〜50のアリール基を有するトリアリールアルキル基、炭素数1〜50のアルキル基を有するトリアルキルシリル基、環形成炭素数6〜50のアリール基を有するトリアリールシリル基、炭素数1〜50のアルキル基及び環形成炭素数6〜50のアリール基を有するアルキルアリールシリル基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。
3及びR4が表すアルキル基、アリール基としては、R1及びR2と同じものが挙げられ、好ましいものも同じである。なお、該アルキル基は、ヒドロキシル基で置換されていてもよく、該アリール基は、炭素数1〜10(好ましくは1〜5)のアルキル基や環形成炭素数3〜10のシクロアルキル基で置換されていてもよい。
3及びR4が表すアルケニル基としては、上記R3及びR4が表すアルキル基のうち、炭素数が2〜50のものにおいて、少なくとも1ヶ所の炭素−炭素結合が二重結合になったものが挙げられる。
3及びR4が表すシクロアルキル基としては、例えばシクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、シクロデシル基、シクロペンチルメチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、1−ノルボルニル基、2−ノルボルニル基等が挙げられ、環形成炭素数3〜20のシクロアルキル基が好ましく、環形成炭素数3〜10のシクロアルキル基がより好ましく、環形成炭素数3〜6のシクロアルキル基がより好ましく、シクロペンチル基、シクロヘキシル基がさらに好ましい。該シクロアルキル基は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)で置換されていてもよい。
3及びR4が表すヘテロアリール基としては、上記R3及びR4が表すアリール基のうち、少なくとも1つの炭素原子が窒素原子又は酸素原子で置換されたものが挙げられる。該ヘテロアリール基は、炭素数1〜10(好ましくは1〜5)のアルキル基や環形成炭素数3〜10のシクロアルキル基で置換されていてもよい。
3及びR4が表すトリアリールアルキル基中のアリール基及びアルキル基としては、上記R3及びR4が表すアリール基及びアルキル基と同じものが挙げられ、好ましいものも同じであり、有していてもよい置換基も同じものが挙げられる。該トリアリールアルキル基としては、トリフェニルメチル基、トリナフチルメチル基が好ましく、トリフェニルメチル基がより好ましい。アルキル基に置換した3つのアリール基は、同一でも異なっていてもよい。
3及びR4が表すトリアルキルシリル基中のアルキル基としては、上記R3及びR4が表すアルキル基と同じものが挙げられ、好ましいものも同じであり、有していてもよい置換基も同じものが挙げられる。シリル基に置換した3つのアルキル基は、同一でも異なっていてもよい。
3及びR4が表すトリアリールシリル基中のアリール基としては、上記R3及びR4が表すアリール基と同じものが挙げられ、好ましいものも同じであり、有していてもよい置換基も同じものが挙げられる。中でも、該トリアリールシリル基としては、トリフェニルシリル基、トリナフチルシリル基が好ましく、トリフェニルシリル基がより好ましい。シリル基に置換した3つのアリール基は、同一でも異なっていてもよい。
3及びR4が表すアルキルアリールシリル基中のアルキル基及びアリール基としては、上記R3及びR4が表すアルキル基及びアリール基と同じものが挙げられる。アルキルアリールシリル基としては、モノアルキルジアリールシリル基、ジアルキルモノアリールシリル基が挙げられる。
3及びR4が表すハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
また、隣接した複数のR3同士及びR4同士、並びにR3とR4は、互いに結合して環を形成してもよい。該環は、隣接した2つのR3同士又はR4同士で形成されているのが好ましく、該環としては、例えばベンゼン環、ナフタレン環等が挙げられる。
以上の中でも、R3及びR4としては、環形成炭素数6〜50のアリール基、環形成炭素数6〜50のアリール基を有するトリアリールアルキル基、環形成炭素数6〜50のアリール基を有するトリアリールシリル基が好ましく、フェニル基、トリフェニルメチル基、トリフェニルシリル基がより好ましい。また、隣接した複数のR3同士及びR4同士が互いに結合して環(好ましくはベンゼン環)を形成しているのも好ましい。
隣接した複数のR3同士及びR4同士、並びにR3とR4が、互いに結合して環を形成する場合、そのAraの具体的な構造としては、例えば以下の構造が挙げられるが、特にこれらに制限されるものではない。
Figure 2011021520
式(II)中、oは、0〜3の整数を表し、0又は1が好ましく、0がより好ましい。pは、0〜4の整数を表し、0又は1が好ましい。
なお、R3及びR4がそれぞれ複数ある場合には、それぞれが同一でも異なっていてもよい。R3及びR4が、式(II)中のフルオレン環の2位又は7位の位置にある場合、電子密度が高く反応性に富む部位を保護する効果があると考えられ、材料が電気化学的に安定となり、素子が長寿命化する。
式(II)の中でも、電荷移動度がより高く、有機EL素子をより低電圧化させる観点から、Laの結合位置が限定された下記式(II')であることが好ましい。
Figure 2011021520
式(II')中、La、R1、R2、R3、R4、o及びpは、前記定義の通りである。
ここで、Araの具体例を以下に示すが、特にこれらに限定されるものではない。なお、波線は結合部位を示す。
Figure 2011021520
また、式(I)中、Arbは下記式(III)で表される。
Figure 2011021520
Xは、NRa、酸素原子又は硫黄原子を表す。該NRa中のRaは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリール基又は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリール基を有するトリアリールアルキル基を表す。XがNRa、酸素原子又は硫黄原子となることにより、電荷移動度が向上し、低電圧化される。特に、XがNRaであるとき、有機EL素子がより低電圧化され、Xが酸素原子又は硫黄原子(特に酸素原子)であるとき、耐還元性が向上し、有機EL素子がより長寿命化される。
aが表すアリール基としては、R1及びR2と同じものが挙げられ、環形成炭素数6〜20のアリール基が好ましく、環形成炭素数6〜14のアリール基がより好ましく、フェニル基、ナフチル基が好ましい。該アリール基は置換基を有していてもよく、該置換基としては、前記置換基Aが挙げられ、その中でもトリアリールシリル基が好ましく、トリフェニルシリル基がより好ましい。
該トリアリールアルキル基中のアリール基としては、R1及びR2と同じものが挙げられ、好ましいものも同じである。トリアリールアルキル基としては、トリフェニルメチル基、2−トリフェニルエチル基等が挙げられ、トリフェニルメチル基が好ましい。
式(III)中、R5、R6及びR7は、それぞれ独立に、炭素数1〜50の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数3〜50の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、環形成炭素数3〜50のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜50のアリール基、環形成原子数6〜50のヘテロアリール基、環形成炭素数6〜50のアリール基を有するトリアリールアルキル基、炭素数1〜50のアルキル基を有するトリアルキルシリル基、環形成炭素数6〜50のアリール基を有するトリアリールシリル基、炭素数1〜50のアルキル基及び環形成炭素数6〜50のアリール基を有するアルキルアリールシリル基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。
該アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、トリアリールアルキル基、トリアルキルシリル基、トリアリールシリル基、アルキルアリールシリル基、ハロゲン原子は、いずれもR3及びR4と同じものが挙げられ、好ましいものも同じである。さらに、各基において、有していてもよい置換基も同様である。
また、隣接した複数のR5同士、R6同士及びR7同士、並びにR5とR6は、互いに結合して環を形成してもよい。該環は、隣接した2つのR5同士又はR6同士で形成されているのが好ましく、該環としては、例えばベンゼン環、ナフタレン環等が挙げられる。
以上の中でも、R5及びR6としては、環形成炭素数6〜50のアリール基が好ましく、環形成炭素数6〜20のアリール基がより好ましく、環形成炭素数6〜10のアリール基がより好ましく、フェニル基がさらに好ましい。また、隣接した複数のR5同士及びR6同士が互いに結合して環(好ましくはベンゼン環)を形成しているのも好ましい。また、R7としては、同一ベンゼン環上に隣接する複数のR7同士が互いに結合して環(好ましくはベンゼン環)を形成しているのが好ましい。
なお、隣接した複数のR5同士及びR6同士、並びにR5とR6が、互いに結合して環を形成する場合、そのArbの具体的な構造としては、例えば以下の構造(式中、R7、X、n及びsは、前記定義の通りである。)が挙げられるが、特にこれらに制限されるものではない。
Figure 2011021520
式(III)中、nは、XがNRaの場合、2〜4の整数を表し、Xが酸素原子又は硫黄原子の場合、0〜4の整数を表す。
nが2〜4の整数を表す場合、異なるベンゼン環上のR7は互いに同じでも異なっていてもよく、また、隣接したベンゼン環上に存在する各R7が互いに結合して環を形成してもよいし、前述の通り、同一ベンゼン環上のR7が互いに結合して環を形成してもよい。
qは、0〜3の整数を表し、r及びsは、それぞれ独立に0〜4の整数を表す。qが2又は3の場合、複数のR5は同一でも異なっていてもよい。また、rが2〜4の整数である場合、複数のR6は同一でも異なっていてもよい。
nが2〜4の整数を表す場合、異なるベンゼン環上のR7の数を規定するsは、同じ値であっても異なる値であってもよい。
5及びR6が、式(III)中のヘテロ環の好ましくは3位又は6位、もしくは1位又は8位、より好ましくは3位又は6位の位置にある場合、電子密度が高く反応性に富む部位を保護する効果があり、材料が電気化学的に安定となると考えられ、有機EL素子が長寿命化する。
ここで、式(III)中の下記の連結基を、「連結基B」と称する。
Figure 2011021520
(式中、R7、n及びsは、前記定義の通りである。)
上記連結基B中の隣接したベンゼン環上に存在するR7同士、又は同一ベンゼン環上に存在するR7同士が互いに結合して環を形成する場合、その連結基Bの具体的な構造としては、例えば以下の構造が挙げられるが、特にこれらに制限されるものではない。
Figure 2011021520
連結基B中のR7同士が互いに結合して環を形成する場合、つまり、前記連結基Bが架橋を持たない場合、本発明の芳香族アミン誘導体は、従来の芳香族アミン誘導体に比べ、化合物の電子密度の上昇を抑制し、イオン化ポテンシャル値を増大させる効果を有する。
該連結基Bは、後述するように、Xに対してパラ位に結合していると、より一層、化合物の電子密度の上昇を抑制し、イオン化ポテンシャル値を増大させる効果が高まる。
また、ベンゼン環がパラ位で結合すると、有機EL素子が低電圧化するが、これは共役系が拡大することから電荷移動度が向上するためと考えられる。
式(III)の中でも、化合物の電子密度の上昇を抑制し、イオン化ポテンシャル値を増大させ、有機EL素子をより低電圧化させる観点から、前記連結基Aの結合位置が限定された下記式(III')であることが好ましい。
Figure 2011021520
式(III')中、X、R5、R6、R7、n、q、r及びsは、前記定義の通りである。
さらに、Arbとしては、上記式(III)の中でも、有機EL素子をより低電圧化させる観点から、下記式(III−1)〜(III−6)のいずれかで表されることがより好ましい。
Figure 2011021520
上記式(III−1)〜(III−6)中、R5、R6、R7、X、q、r及びsは前記定義の通りであり、複数記載されたR7及びsは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
Arbとしては、上記式(III−1)〜(III−6)の中でも、式(III−2)、式(III−3)及び式(III−6)のいずれかで表されることがさらに好ましい。
ここで、Arbの具体例を以下に示すが、特にこれらに限定されるものではない。なお、波線は結合部位を示す。
Figure 2011021520
Figure 2011021520
Figure 2011021520
Figure 2011021520
Figure 2011021520
また、式(I)中、Arcは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリール基を表すか、又は上記式(III)[上記式(III')及び式(III−1)〜(III−6)を含み、以下、同様である。]で表される。
Arcが表すアリール基としては、R1及びR2と同じもの、及び上記式(II)[上記式(II')を含み、以下、同様である。]で表される基が挙げられる。該アリール基としては、フェニル基、ナフチルフェニル基、ビフェニルイル基、ターフェニルイル基、ビフェニレニル基、ナフチル基、フェニルナフチル基、アセナフチレニル基、アントリル基、ベンゾアントリル基、アセアントリル基、フェナントリル基、ベンゾフェナントリル基、フェナレニル基、フルオレニル基、9,9−ジメチルフルオレニル基、7−フェニル−9,9−ジメチルフルオレニル基、ペンタセニル基、ピセニル基、ペンタフェニル基、ピレニル基、クリセニル基、ベンゾクリセニル基、s−インダセニル基、as−インダセニル基、フルオランテニル基、ペリレニル基及び上記式(II)で表される基等が好ましい。
該アリール基は置換基を有していてもよく、該置換基としては、炭素数1〜50(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜5)の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数3〜50(好ましくは炭素数3〜6、より好ましくは炭素数5〜6)であるシクロアルキル基、炭素数1〜50(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜5)のアルキル基を有するトリアルキルシリル基、環形成炭素数6〜50(好ましくは環形成炭素数6〜24、より好ましくは環形成炭素数6〜12)のアリール基を有するトリアリールシリル基、炭素数1〜50(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜5)のアルキル基及び環形成炭素数6〜50(好ましくは環形成炭素数6〜24、より好ましくは環形成炭素数6〜12)のアリール基を有するアルキルアリールシリル基、環形成炭素数6〜50(好ましくは環形成炭素数6〜24、より好ましくは環形成炭素数6〜12)のアリール基を有するトリアリールアルキル基、環形成炭素数6〜50(好ましくは環形成炭素数6〜24、より好ましくは環形成炭素数6〜12)のアリール基、環形成原子数5〜50(好ましくは環形成炭素数5〜24、より好ましくは環形成炭素数5〜12)のヘテロアリール基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子又はシアノ基からなる群より選ばれる基である。
また、Arcとしては、下記式(IV)で表される基であるのも好ましい。
Figure 2011021520
式(IV)中、R8及びR9は、ハロゲン原子、炭素数1〜50の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数1〜50の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、環形成炭素数6〜50のアリール基又は環形成原子数5〜50のヘテロアリール基を表す。
該ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基及びヘテロアリール基としては、R3及びR4と同じものが挙げられ、好ましいものも同じであり、有していてもよい置換基も同じものが挙げられる。該アルキル基はヒドロキシル基で置換されていてもよい。
隣接した複数のR8同士及びR9同士、並びにR8とR9は、互いに結合して環を形成してもよく、さらに環の中に酸素原子又は窒素原子を有していてもよい。このようにして形成された基は、例えば上記式(II)や上記式(III)[但し、ここではXが硫黄原子である場合を除く。]で表すことができ、このとき、Arcは、AraやArbと同一でも異なっていてもよい。Arcが、Ara及びArbと異なる基であるとき、立体障害性を有する基によって芳香族アミン誘導体の分子の対称性を低下することができることから、分子間の相互作用が小さく、結晶化が抑制され、有機EL素子を製造する際の歩留を向上させることができる。
n'は、0〜3の整数を表す。n'は、芳香族アミン誘導体の立体障害性が増大し、分子間の相互作用が低減されて結晶化抑制効果が増大することより、2又は3が好ましい。
tは、0〜4の整数を表し、uは、0〜5の整数を表す。
なお、R8は、同一ベンゼン環上又は異なるベンゼン環上に複数存在する場合には、それぞれ同一でも異なっていてもよい。また、R9は、同一ベンゼン環上に複数存在する場合には、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
Arcが、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリール基を表す場合、特に環形成炭素数18〜50のアリール基で表される場合、立体的嵩高さが増加し分子間相互作用が低減するため、材料の結晶化が抑制され、薄膜の安定性が向上する結果、有機EL素子をより長寿命化させる観点から好ましい。また、Arcが上記式(II)で表される場合、電荷移動度がより高く、有機EL素子をより低電圧化させる観点から、上記式(II')で表されることが好ましい。
Arcが上記式(III)で表される場合、ArcはArbと同一でも異なっていてもよい。また、Arcが上記式(III)で表される場合、電荷移動度がより高く、有機EL素子をより低電圧化させる観点から、上記式(III')で表されるのが好ましい。
ここで、Arcの具体例を以下に示すが、特にこれらに限定されるものではない。なお、例示化合物中のDは重水素原子を表す。
Figure 2011021520
Arcが、アリール基、好ましくはビフェニル基、ターフェニル基、クオーターフェニル基、ナフチル基、アントラセン基、フルオレン基、フェナントレン基、さらに好ましくは、ターフェニル基、クオーターフェニル基である場合、芳香族アミン誘導体の立体障害性の増大により分子間の相互作用が低減されるために結晶化が抑制され、薄膜の安定性が一層増加し、有機EL素子をより長寿命化させる効果が期待できる。
特に、Arcがターフェニル基又はクオーターフェニル基である場合、ターフェニル基又はクオーターフェニル基を構成するベンゼン環同士が各々パラ位で結合していると、共役系が結合、拡大する化学構造となり、電荷移動度向上の効果を期待できる。一方、ターフェニル基又はクオーターフェニル基を構成するベンゼン環同士がそれぞれメタ位で結合する場合、立体障害性がより増大し、分子間の相互作用が低減されるために結晶化抑制の効果をより一層期待できる。
また、Arcが、ヘテロアリール基、好ましくはジベンゾフラン基、カルバゾール基、ジベンゾチオフェン基、さらに好ましくはジベンゾフラン基である場合、有機EL素子をより長寿命化させる効果を期待できる。
なお、ArcとAra、ArcとArbとが同一構造ではない方が、芳香族アミン誘導体の対称性が低下し、薄膜の安定性が増加して有機EL阻止をより長寿命化させるため、好ましい。一方、ArcとAra又はArcとArbとが同一種類の基である場合、芳香族アミン誘導体の対称性が低下し、薄膜の安定性が増加して有機EL阻止をより長寿命化させるため、結合位置を相違させること(例えば、ジベンゾフラニル基であれば、2−ジベンゾフラニル基と4−ジベンゾフラニル基とする等。)が好ましい。
次に、前記式(I)で表される本発明の芳香族アミン誘導体の具体例を以下に示すが、特にこれらに限定されるものではない。
Figure 2011021520
Figure 2011021520
Figure 2011021520
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本発明の前記式(I)で表される芳香族アミン誘導体は、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料として有用である。
なお、本発明の芳香族アミン誘導体の製造方法に特に制限は無く、本明細書の実施例を参照しながら、公知の方法を利用及び応用して製造することができる。
[有機エレクトロルミネッセンス素子]
以下、本発明の有機EL素子構成について説明する。
本発明の有機EL素子の代表的な素子構成としては、以下の(1)〜(13)を挙げることができるが、特にこれらに限定されるものではない。なお、(8)の素子構成が好ましく用いられる。
(1)陽極/発光層/陰極
(2)陽極/正孔注入層/発光層/陰極
(3)陽極/発光層/電子注入層/陰極
(4)陽極/正孔注入層/発光層/電子注入層/陰極
(5)陽極/有機半導体層/発光層/陰極
(6)陽極/有機半導体層/電子障壁層/発光層/陰極
(7)陽極/有機半導体層/発光層/付着改善層/陰極
(8)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/(電子輸送層/)電子注入層/陰極
(9)陽極/絶縁層/発光層/絶縁層/陰極
(10)陽極/無機半導体層/絶縁層/発光層/絶縁層/陰極
(11)陽極/有機半導体層/絶縁層/発光層/絶縁層/陰極
(12)陽極/絶縁層/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/絶縁層/陰極
(13)陽極/絶縁層/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/(電子輸送層/)電子注入層/陰極
また、本発明の有機EL素子において、本発明の前記芳香族アミン誘導体は結晶化しにくく、上記のいずれの有機薄膜層に用いられてもよいが、有機EL素子の低電圧化の観点から、正孔注入層又は正孔輸送層に含有されているのが好ましく、正孔輸送層に含有されているのがより好ましい。本発明の芳香族アミン誘導体を用いた有機EL素子は、低電圧化されるのみならず、発光効率が高く、寿命が長いものとなる。
本発明の芳香族アミン誘導体を1つの有機薄膜層、好ましくは正孔注入層又は正孔輸送層に含有させる量は、その有機薄膜層の全成分に対して、好ましくは30〜100モル%であり、より好ましくは50〜100モル%であり、さらに好ましくは80〜100モル%であり、特に好ましくは実質100モル%である。
以下、好ましい形態として、本発明の前記芳香族アミン誘導体を正孔輸送層に含有させた構成の有機EL素子の各層について説明する。
(基板)
有機EL素子は、通常、透光性の基板上に作製する。この透光性の基板は有機EL素子を支持する基板であり、その透光性については、波長400〜700nmの可視領域の光の透過率が50%以上であるものが望ましく、さらに平滑な基板を用いるのが好ましい。
このような透光基板としては、例えば、ガラス板、合成樹脂板等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等で成形された板が挙げられる。また、合成樹脂板としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂等の板が挙げられる。
(陽極)
陽極は、正孔を正孔輸送層又は発光層に注入する役割を担うものであり、4eV以上(好ましくは4.5eV以上)の仕事関数を有することが効果的である。本発明に用いられる陽極材料の具体例としては、炭素、アルミニウム、バナジウム、鉄、コバルト、ニッケル、タングステン、銀、金、白金、パラジウム等及びそれらの合金、ITO基板、NESA基板に使用される酸化スズ、酸化インジウム等の酸化金属、さらにはポリチオフェンやポリピロール等の有機導電性樹脂が挙げられる。
陽極は、これらの電極物質を蒸着法やスパッタリング法等の方法で薄膜を形成することにより得られる。
このように発光層からの発光を陽極から取り出す場合、陽極の発光に対する透過率が10%より大きくすることが好ましい。また陽極のシート抵抗は、数百Ω/□以下が好ましい。陽極の膜厚は、材料によっても異なるが、通常10nm〜1μm、好ましくは10nm〜200nmである。
(陰極)
陰極としては、仕事関数の小さい(4eV未満)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、マグネシウム、カルシウム、錫、鉛、チタニウム、イットリウム、リチウム、ルテニウム、マンガン、アルミニウム、フッ化リチウム等及びそれらの合金が用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。該合金としては、マグネシウム/銀、マグネシウム/インジウム、リチウム/アルミニウム等が代表例として挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。合金の比率は、蒸着源の温度、雰囲気、真空度等により制御され、適切な比率に選択される。陽極及び陰極は、必要があれば二層以上の層構成により形成されていてもよい。
この陰極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成することにより得られる。
ここで、発光層からの発光を陰極から取り出す場合、陰極の発光に対する透過率は10%より大きくすることが好ましい。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、さらに、陰極の膜厚は、通常10nm〜1μm、好ましくは50nm〜200nmである。
(絶縁層)
また、一般に、有機EL素子は、超薄膜に電界を印加するために、リークやショートによる画素欠陥が生じやすい。これを防止するために、一対の電極間に絶縁性の薄膜層からなる絶縁層を挿入してもよい。
絶縁層に用いられる材料としては、例えば、酸化アルミニウム、弗化リチウム、酸化リチウム、弗化セシウム、酸化セシウム、酸化マグネシウム、弗化マグネシウム、酸化カルシウム、弗化カルシウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、酸化珪素、酸化ゲルマニウム、窒化珪素、窒化ホウ素、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化バナジウム等が挙げられる。なお、これらの混合物や積層物を用いてもよい。
(発光層)
有機EL素子の発光層は以下(1)〜(3)の機能を併せ持つものである。
(1)注入機能:電界印加時に陽極又は正孔注入層より正孔を注入することができ、陰極又は電子注入層より電子を注入することができる機能。
(2)輸送機能:注入した電荷(電子と正孔)を電界の力で移動させる機能。
(3)発光機能:電子と正孔の再結合の場を提供し、これを発光につなげる機能。
ただし、正孔の注入されやすさと電子の注入されやすさに違いがあってもよく、また、正孔と電子の移動度で表される輸送能に大小があってもよいが、どちらか一方の電荷を移動させることが好ましい。
発光層に使用できるホスト材料又はドーピング材料としては特に制限は無いが、例えば、ナフタレン、フェナントレン、ルブレン、アントラセン、テトラセン、ピレン、ペリレン、クリセン、デカシクレン、コロネン、テトラフェニルシクロペンタジエン、ペンタフェニルシクロペンタジエン、フルオレン、スピロフルオレン、9,10−ジフェニルアントラセン、9,10−ビス(フェニルエチニル) アントラセン、1,4−ビス(9'−エチニルアントラセニル)ベンゼン等の縮合多量芳香族化合物及びそれらの誘導体、トリス(8−キノリノラート)アルミニウム、ビス−(2−メチル−8−キノリノラート)−4−(フェニルフェノリナート)アルミニウム等の有機金属錯体、アリールアミン誘導体、スチリルアミン誘導体、スチルベン誘導体、クマリン誘導体、ピラン誘導体、オキサゾン誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ピラジン誘導体、ケイ皮酸エステル誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、アクリドン誘導体、キナクリドン誘導体等が挙げられる。これらの中でも、アリールアミン誘導体、スチリルアミン誘導が好ましく、スチリルアミン誘導がより好ましい。
前記複数の層には、必要に応じて、本発明の芳香族アミン誘導体に加えてさらなる公知の発光材料、ドーピング材料、正孔注入材料や電子注入材料を使用することもできるし、本発明の芳香族アミン誘導体をドーピング材料としても使用することができる。
有機EL素子は、前記有機薄膜層を複数層構造にすることにより、クエンチングによる輝度や寿命の低下を防ぐことができる。必要があれば、発光材料、ドーピング材料、正孔注入材料や電子注入材料を組み合わせて使用することができる。また、ドーピング材料により、発光輝度や発光効率の向上、赤色や青色の発光を得ることもできる。
また、正孔注入層、発光層、電子注入層は、それぞれ二層以上の層構成により形成されてもよい。その際には、正孔注入層の場合、電極から正孔を注入する層を正孔注入層、正孔注入層から正孔を受け取り発光層まで正孔を輸送する層を正孔輸送層と呼ぶ。同様に、電子注入層の場合、電極から電子を注入する層を電子注入層、電子注入層から電子を受け取り発光層まで電子を輸送する層を電子輸送層と呼ぶ。
これらの各層は、材料のエネルギー準位、耐熱性、有機層又は金属電極との密着性等の各要因により選択されて使用される。
(正孔注入層・正孔輸送層)
正孔注入層・正孔輸送層は、発光層への正孔注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、正孔移動度が大きく、イオン化エネルギーが通常5.7eV以下と小さい。このような正孔注入層・正孔輸送層としては、より低い電界強度で正孔を発光層に輸送する材料が好ましく、さらに正孔の移動度が、例えば104〜106V/cmの電界印加時に、10-4cm2/V・秒以上であることが好ましい。
前記のように、本発明の芳香族アミン誘導体は、特に正孔輸送層として好ましく用いられる。
本発明の芳香族アミン誘導体を正孔輸送層に用いる場合、本発明の芳香族アミン誘導体単独で正孔輸送層を形成してもよく、他の材料と混合して用いてもよい。
本発明の芳香族アミン誘導体と混合して正孔輸送層を形成する他の材料としては、前記の好ましい性質を有するものであれば特に制限はなく、従来、光導伝材料において正孔輸送材料として慣用されているものや、有機EL素子の正孔輸送層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。本明細書においては、正孔輸送能を有し、正孔輸送帯域に用いることが可能な材料を正孔輸送材料と呼ぶ。
正孔輸送層用の本発明の芳香族アミン誘導体以外の他の材料の具体例としては、フタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、イミダゾールチオン、ピラゾリン、ピラゾロン、テトラヒドロイミダゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、ヒドラゾン、アシルヒドラゾン、ポリアリールアルカン、スチルベン、ブタジエン、ベンジジン型トリフェニルアミン、スチリルアミン型トリフェニルアミン、ジアミン型トリフェニルアミン等と、それらの誘導体、及びポリビニルカルバゾール、ポリシラン、導電性高分子等の高分子材料が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
本発明の有機EL素子において使用できる正孔注入材料の中で、さらに効果的な正孔注入材料は、芳香族三級アミン誘導体及びフタロシアニン誘導体である。
芳香族三級アミン誘導体としては、例えば、トリフェニルアミン、トリトリルアミン、トリルジフェニルアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニルイル−4,4’−ジアミン、N,N,N’,N’−(4−メチルフェニル)−1,1’−フェニル−4,4’−ジアミン、N,N,N’,N’−(4−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニルイル−4,4’−ジアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジナフチル−1,1’−ビフェニルイル−4,4’−ジアミン、N,N’−(メチルフェニル)−N,N’−(4−n−ブチルフェニル)−フェナントレン−9,10−ジアミン、N,N−ビス(4−ジ−4−トリルアミノフェニル)−4−フェニル−シクロヘキサン等、又はこれらの芳香族三級アミン骨格を有したオリゴマーもしくはポリマーであるが、特にこれらに限定されるものではない。
フタロシアニン(Pc)誘導体としては、例えば、H2Pc、CuPc、CoPc、NiPc、ZnPc、PdPc、FePc、MnPc、ClAlPc、ClGaPc、ClInPc、ClSnPc、Cl2SiPc、(HO)AlPc、(HO)GaPc、VOPc、TiOPc、MoOPc、GaPc−O−GaPc等のフタロシアニン誘導体及びナフタロシアニン誘導体があるが、これらに限定されるものではない。また、本発明の有機EL素子は、発光層と陽極との間に、これらの芳香族三級アミン誘導体及び/又はフタロシアニン誘導体を含有する層、例えば、前記正孔輸送層又は正孔注入層を形成してなると好ましい。
正孔注入層用の材料としては、前記の好ましい性質を有するものであれば特に制限はなく、従来、光導伝材料において正孔注入材料として慣用されているものや、有機EL素子の正孔輸送層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。本明細書においては、正孔注入能を有し、正孔注入帯域に用いることが可能な材料を正孔注入材料と呼ぶ。
特に、本発明の有機EL素子においては、正孔注入材料として、下記式(A)で表されるヘキサアザトリフェニレン化合物を用いることが好ましい。
Figure 2011021520
上記式(A)中、R111〜R116は、それぞれ独立にシアノ基、−CONH2、カルボキシル基、もしくは−COOR117(R117は、炭素数1〜20のアルキル基である。)を表すか、又は、R111及びR112、R113及びR114、もしくはR115及びR116が一緒になって−CO−O−CO−で示される基を表す。
なお、R111〜R116は、シアノ基、−CONH2、カルボキシル基又は−COOR117を表す場合には、いずれも同じ基であることが好ましい。R111及びR112、R113及びR114、もしくはR115及びR116が一緒になって−CO−O−CO−で示される基を表す場合、いずれも−CO−O−CO−で示される基であることが好ましい。
(電子注入層・電子輸送層)
電子注入層・輸送層は、発光層への電子の注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、電子移動度が大きく、また付着改善層は、この電子注入層の中で特に陰極との付着が良い材料からなる層である。
また、有機EL素子は発光した光が電極(この場合は陰極)により反射するため、直接陽極から取り出される発光と、電極による反射を経由して取り出される発光とが干渉することが知られている。この干渉効果を効率的に利用するため、電子輸送層は数nm〜数μmの膜厚で適宜選ばれるが、特に膜厚が厚いとき、電圧上昇を避けるために、104〜106V/cmの電界印加時に電子移動度が少なくとも10-5cm2/Vs以上であることが好ましい。
電子注入層に用いられる材料としては、具体的には、フルオレノン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、チオピランジオキシド、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、ペリレンテトラカルボン酸、フレオレニリデンメタン、アントラキノジメタン、アントロン等とそれらの誘導体が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。また、正孔注入材料に電子受容物質を、電子注入材料に電子供与性物質を添加することにより増感させることもできる。
本発明の有機EL素子において、さらに効果的な電子注入材料は、金属錯体化合物及び含窒素五員環誘導体である。
前記金属錯体化合物としては、例えば、8−ヒドロキシキノリナートリチウム、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリナート)(1−ナフトラート)アルミニウム等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
前記含窒素五員誘導体としては、例えば、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、トリアゾール誘導体が好ましい。
特に、本発明の有機EL素子においては、前記含窒素五員誘導体として、下記式(1)〜(3)のいずれかで表されるベンゾイミダゾール誘導体が好ましい。
Figure 2011021520
上記式(1)〜(3)中、Z1、Z2及びZ3は、それぞれ独立に、窒素原子又は炭素原子である。
11及びR12は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の炭素数6〜60のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3〜60のヘテロアリール基、炭素数1〜20のアルキル基、ハロゲン原子が置換した炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数1〜20のアルコキシ基である。
mは、0〜5の整数であり、mが2以上の整数であるとき、複数のR11は互いに同一でも異なっていてもよい。また、隣接する複数のR11同士が互いに結合して、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環を形成していてもよい。mが2以上の整数であるときに隣接する複数のR11同士が互いに結合して表す置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環としては、例えばベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環等が挙げられる。
Ar1は、置換もしくは無置換の炭素数6〜60のアリール基又は置換もしくは無置換の炭素数3〜60のヘテロアリール基である。
Ar2は、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、ハロゲン原子が置換した炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数6〜60のアリール基又は置換もしくは無置換の炭素数3〜60のヘテロアリール基である。
Ar3は、置換もしくは無置換の炭素数6〜60のアリーレン基又は置換もしくは無置換の炭素数3〜60のヘテロアリーレン基である。
1、L2及びL3は、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の炭素数6〜60のアリーレン基、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜60のヘテロ縮合環基又は置換もしくは無置換のフルオレニレン基である。
本発明の有機EL素子においては、本発明の芳香族アミン誘導体を含有する層に、発光材料、ドーピング材料、正孔注入材料又は電子注入材料が含有されてもよい。
また、本発明により得られた有機EL素子の、温度、湿度、雰囲気等に対する安定性の向上の観点から、素子の表面に保護層を設けることや、シリコンオイル、樹脂等により素子全体を保護することも可能である。
本発明の有機EL素子の各層の形成は、真空蒸着、スパッタリング、プラズマ、イオンプレーティング等の乾式成膜法やスピンコーティング、ディッピング、フローコーティング等の湿式成膜法のいずれの方法を適用することができる。
角層の膜厚は特に限定されるものではなく、有機EL素子として適切な膜厚になるように設定すればよい。膜厚が厚すぎると、一定の光出力を得るために大きな印加電圧が必要になり効率が悪くなる。膜厚が薄すぎるとピンホール等が発生して、電界を印加しても充分な発光輝度が得られない。通常の膜厚は5nm〜10μmの範囲が適しているが、10nm〜0.2μmの範囲がより好ましい。
湿式成膜法の場合、各層を形成する材料を、エタノール、クロロホルム、テトラヒドロフラン、ジオキサン等の適切な溶媒に溶解又は分散させて薄膜を形成するが、その溶媒はいずれであってもよい。
このような湿式成膜法に適した溶液として、有機EL材料として本発明の芳香族アミン誘導体と溶媒とを含有する有機EL材料含有溶液を用いることができる。また、いずれの有機薄膜層においても、成膜性向上、膜のピンホール防止等のため適切な樹脂や添加剤を使用してもよい。該樹脂としては、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリスルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、セルロース等の絶縁性樹脂及びそれらの共重合体、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリシラン等の光導電性樹脂、ポリチオフェン、ポリピロール等の導電性樹脂が挙げられる。また、添加剤としては、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤等が挙げられる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
なお、以下の合成例1〜23において合成した中間体の構造は、下記の通りである。
Figure 2011021520
<合成例1(中間体-1の合成)>
アルゴン気流下、1000mlの三つ口フラスコに、4−ブロモビフェニルを47g、ヨウ素を23g、過ヨウ素酸2水和物を9.4g、水を42ml、酢酸を360ml、硫酸を11ml入れ65℃で30分撹拌後、90℃で6時間反応した。反応物を氷水に注入し、ろ過した。水で洗浄後、メタノールで洗浄することにより、白色粉末67gを得た。
フィールドディソープションマススペクトル(以下、FD−MSと称する。)の分析により、C128BrI=359に対し、m/z=358と360の主ピークが得られたので、中間体-1と同定した。
<合成例2(中間体-2の合成)>
アルゴン雰囲気下、200mlの三つ口フラスコに、2−ブロモフルオレン12.5g、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド0.7g、ジメチルスルホキシド60mlに、水酸化ナトリウム8.0g、よう化メチル17gを加え、18時間反応させた。
反応終了後、水、酢酸エチルを加えて分液、抽出した後、濃縮し、得られた粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン)で精製し、黄色油状物質12.4gを得た。FD−MSの分析により、中間体-2と同定した。
<合成例3(中間体-3の合成)>
合成例1において4−ブロモビフェニルのかわりに2−ブロモ−9,9−ジメチルフルオレンを用いる以外は同様に反応を行ったところ、白色粉末61gを得た。FD−MSの分析により、中間体-3と同定した。
<合成例4(中間体-4の合成)>
アルゴン雰囲気下、1000mlの三つ口フラスコに、中間体-3を39.9g、フェニルボロン酸12.8g、テトラキス(トリフェニルフォスフィン)パラジウム2.31g、トルエン300ml、2M濃度の炭酸ナトリウム水溶液150mlを加え、10時間還流させながら加熱した。
反応終了後、直ちにろ過した後、水層を除去した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させた後、濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、白色結晶27.3gを得た。FD−MSの分析により、中間体-4と同定した。
<合成例5(中間体-5の合成)>
200mlの三つ口フラスコに、9−フェニルカルバゾール17.7g、ヨウ化カリウム6.03g、ヨウ素酸カリウム7.78g、硫酸5.9ml及びエタノールを入れ、75℃にて2時間反応した。
冷却後、水、酢酸エチルを加えて分液、抽出した後、重曹水、水を用いて有機層を洗浄し、濃縮し、得られた粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィー(トルエン)で精製し、得られた固体を減圧乾燥したところ、白色固体21.8gを得た。FD−MSの分析により、中間体-5と同定した。
<合成例6(中間体-6の合成)>
アルゴン気流下、300mlの三つ口フラスコに、中間体-5を13.1g、脱水トルエン、脱水エーテルを加え、−45℃に冷却し、n−ブチルリチウムヘキサン溶液(1.58M)を25ml滴下して、攪拌しながら1時間かけて−5℃まで昇温した。再び−45℃まで冷却し、ボロン酸トリイソプロピルエステル25mlをゆっくり滴下してから2時間反応した。
室温に戻した後、10%希塩酸溶液を加えて攪拌し、有機層を抽出した。飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ別後、濃縮した。得られた固体を、シリカゲルクロマトグラフィー(トルエン)で精製し、得られた個体をn−ヘキサンで洗浄し、減圧乾燥したところ、固体7.10gを得た。FD−MSの分析により、中間体-6と同定した。
<合成例7(中間体-7の合成)>
アルゴン雰囲気下、1000mlの三つ口フラスコに、中間体-1を35.9g、中間体-6を30.1g、テトラキス(トリフェニルフォスフィン)パラジウム2.31g、トルエン300ml、2M濃度の炭酸ナトリウム水溶液150mlを加え、10時間還流させながら加熱した。
反応終了後、直ちにろ過した後、水層を除去した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させた後、濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、白色結晶24.2gを得た。FD−MSの分析により、中間体-7と同定した。
<合成例8(中間体-8の合成)>
合成例6において、中間体-5の代わりに中間体-7を16.8g用いた以外は同様に反応を行ったところ、白色粉末10.1gを得た。FD−MSの分析により、中間体-8と同定した。
<合成例9(中間体-9の合成)>
合成例7において、中間体-1の代わりに4−ヨードブロモベンゼンを28.3g、中間体-6の代わりに中間体-8を46.1g用いた以外は同様に反応を行ったところ、33gの白色粉末を得た。FD−MSの分析により、中間体-9と同定した。
<合成例10(中間体-10の合成)>
窒素雰囲気下、300mlの三つ口フラスコに、ジベンゾフラン150g、酢酸1リットルを入れ、加熱溶解させた。臭素188gを滴下して加えた後、空冷下20時間撹拌した。析出した結晶を濾別し、酢酸、水で順次洗浄し、減圧下乾燥させた。得られた結晶を、減圧蒸留にて精製しした後、メタノールで数回再結晶を繰り返し、2−ブロモジベンゾフラン66.8gを得た。
アルゴン雰囲気下、1000mlの三つ口フラスコに、2−ブロモジベンゾフラン24.7g、無水THF400mlを加え、−40℃で撹拌中に、1.6M濃度のn−ブチルリチウムのヘキサン溶液63mlを加えた。反応溶液を0℃まで加温しながら1時間攪拌した。反応溶液を再び−78℃まで冷却し、ホウ酸トリメチル26.0gの乾燥THFの50ml溶液を滴下した。反応溶液を室温で5時間攪拌した。
1N塩酸200mlを加え、1時間攪拌後、水層を除去した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を減圧留去した。得られた固体をトルエンで洗浄し、ジベンゾフラン−2−ボロン酸15.2gを得た。
<合成例11(中間体-11の合成)>
合成例7において、中間体-6の代わりに中間体-10を22.3g用いた以外は同様に反応を行ったところ、白色粉末28.7gを得た。FD−MSの分析により、中間体-11と同定した。
<合成例12(中間体-12の合成)>
合成例7において、中間体-6の代わりにジベンゾフラン−4−ボロン酸を22.3g用いた以外は同様に反応を行ったところ、白色粉末31.9gを得た。FD−MSの分析により、中間体-12と同定した。
<合成例13(中間体-13の合成)>
アルゴン雰囲気下、500mlの三つ口フラスコに、アセトアミド7.0g、中間体-2を45.8g、ヨウ化銅(I)6.8g、N,N’−ジメチルエチレンジアミン6.3g、りん酸三カリウム51g及びキシレン300mlを加え、140℃にて36時間反応した。冷却後、ろ過しトルエンで洗浄した。さらに水とメタノールで洗浄した後、乾燥したところ、19gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、中間体-13と同定した。
<合成例14(中間体-14の合成)>
300mlの三つ口フラスコに、中間体-13を31.0g、水酸化カリウム26g、イオン交換水28ml、キシレン39ml、エタノール77mlを入れ、36時間還流させながら加熱した。反応終了後、トルエンで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した。これを減圧下で濃縮し、得られた粗生成物をカラム精製した。トルエンで再結晶し、それを濾取した後、乾燥したところ、白色粉末15.8gを得た。FD−MSの分析により、中間体-14と同定した。
<合成例15(中間体-15の合成)>
合成例13及び14を順に実施するに際して、アセトアミドの代わりに中間体-13を15g、中間体-2の代わりに4−ブロモビフェニルを19.6g用いた以外は同様に反応を行ったところ、13gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、中間体-15と同定した。
<合成例16(中間体-16の合成)>
合成例13及び14を順に実施するに際して、アセトアミドの代わりにアセトアニリドを8.1g、中間体-2の代わりに中間体-4を29.3g用いた以外は同様に反応を行ったところ、淡黄色粉末14gを得た。FD−MSの分析により、中間体-16と同定した。
<合成例17(中間体-17の合成)>
合成例13及び14を順に実施するに際して、アセトアミドの代わりに中間体-13を15g用いた以外は同様に反応を行ったところ、淡黄色粉末14.4gを得た。FD−MSの分析により、中間体-17と同定した。
<合成例18(中間体-18の合成)>
合成例13及び14を順に実施するに際して、アセトアミドの代わりに中間体-13を15g、中間体-2の代わりに4−ブロモ−p−ターフェニルを26g用いた以外は同様に反応を行ったところ、淡黄色粉末15.5gを得た。FD−MSの分析により、中間体-18と同定した。
<合成例19(中間体-19の合成)>
合成例13及び14を順に実施するに際して、中間体-2の代わりに中間体-4を32g用いた以外は同様に反応を行ったところ、淡黄色粉末11gを得た。FD−MSの分析により、中間体-19と同定した。
<合成例20(中間体-20の合成)>
合成例6において、中間体-5の代わりに中間体-2を33g用いた以外は同様に反応を行ったところ、白色粉末17gを得た。FD−MSの分析により、中間体-20と同定した。
<合成例21(中間体-21の合成)>
合成例9において、中間体-8の代わりに中間体-20を17g用いた以外は同様に反応を行ったところ、白色粉末20gを得た。FD−MSの分析により、中間体-21と同定した。
<合成例22(中間体-22の合成)>
合成例13において、中間体-2の代わりに中間体-21を20g用いた以外は同様に反応を行ったところ、淡黄色粉末12gを得た。FD−MSの分析により、中間体-22と同定した。
<合成例23(中間体-23の合成)>
合成例13及び14を順に実施するに際して、アセトアミドの代わりに中間体-22を12g、中間体-2の代わりに4−ブロモビフェニルを12.8g用いた以外は同様に反応を行ったところ、淡黄色粉末10.4gを得た。FD−MSの分析により、中間体-23と同定した。
以下に、下記合成実施例1〜18において製造した本発明の芳香族アミン誘導体の構造を示す。
Figure 2011021520
また、下記合成実施例において製造した本発明の芳香族アミン誘導体(H-1)〜(H-18)の正孔移動度の測定方法を以下に示す。
(正孔移動度の測定)
飛行時間法(TOF)により正孔移動度を測定した。下記合成実施例1〜18において製造した芳香族アミン誘導体(H-1)〜(H-18)をそれぞれ膜厚2.5〜3.0μmでITO基板上に成膜し、さらに対向する電極としてAlを設けた。
両電極間に、電界強度0.1〜0.6MV/cmで電圧を印可し、N2レーザー光(パルス幅2ns)を照射し、生じる電流をストレージオシロスコープ(測定周波数帯域 300MHz)にて測定した。通常の解析方法に従い、光電流の肩が生じる時間(光電流が減衰する時間)τより、μ=d/(τ・E)(μは正孔移動度、Eは電界強度、dは膜厚)の式から正孔移動度を求めた。
<合成実施例1(芳香族アミン誘導体(H-1)の製造)>
アルゴン気流下、300mlの三つ口フラスコに、中間体-7を9.5g、中間体-15を7.2g、t−ブトキシナトリウム2.6g、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム92mg、トリ−t−ブチルホスフィン42mg及び脱水トルエン100mlを入れ、80℃にて8時間反応させた。
冷却後、反応物を水500mlに注ぎ入れ、混合物をセライト濾過し、濾液をトルエンで抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。これを減圧下で濃縮し、得られた粗生成物をカラム精製し、トルエンで再結晶し、それを濾取した後、乾燥したところ、8.1gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-1)と同定した。
前記方法により、芳香族アミン誘導体(H-1)の正孔移動度を測定した。結果を表1に示す。
<合成実施例2(芳香族アミン誘導体(H-2)の製造)>
合成実施例1において、中間体-15の代わりに中間体-16を7.2g用いた以外は同様に反応を行ったところ、7.8gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-2)と同定した。
前記方法により、芳香族アミン誘導体(H-2)の正孔移動度を測定した。結果を表1に示す。
<合成実施例3(芳香族アミン誘導体(H-3)の製造)>
合成実施例1において、中間体-15の代わりに中間体-17を8.0g用いた以外は同様に反応を行ったところ、8.0gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-3)と同定した。
前記方法により、芳香族アミン誘導体(H-3)の正孔移動度を測定した。結果を表1に示す。
<合成実施例4(芳香族アミン誘導体(H-4)の製造)>
合成実施例1において、中間体-15の代わりに中間体-18を8.8g用いた以外は同様に反応を行ったところ、6.8gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-4)と同定した。
前記方法により、芳香族アミン誘導体(H-4)の正孔移動度を測定した。結果を表1に示す。
<合成実施例5(芳香族アミン誘導体(H-5)の製造)>
合成実施例1において、中間体-15の代わりに中間体-19を11.1g用いた以外は同様に反応を行ったところ、8.5gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-5)と同定した。
前記方法により、芳香族アミン誘導体(H-5)の正孔移動度を測定した。結果を表1に示す。
<合成実施例6(芳香族アミン誘導体(H-6)の製造)>
合成実施例1において、中間体-7の代わりに中間体-9を11.0g用いた以外は同様に反応を行ったところ、8.3gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-6)と同定した。
前記方法により、芳香族アミン誘導体(H-6)の正孔移動度を測定した。結果を表1に示す。
<合成実施例7(芳香族アミン誘導体(H-7)の製造)>
合成実施例1において、中間体-7の代わりに中間体-11を8.0g用いた以外は同様に反応を行ったところ、7.2gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-7)と同定した。
前記方法により、芳香族アミン誘導体(H-7)の正孔移動度を測定した。結果を表1に示す。
<合成実施例8(芳香族アミン誘導体(H-8)の製造)>
合成実施例1において、中間体-7の代わりに中間体-11を8.0g、中間体-15の代わりに中間体-16を7.2g用いた以外は同様に反応を行ったところ、7.2gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-8)と同定した。
前記方法により、芳香族アミン誘導体(H-8)の正孔移動度を測定した。結果を表1に示す。
<合成実施例9(芳香族アミン誘導体(H-9)の製造)>
合成実施例1において、中間体-7の代わりに中間体-11を8.0g、中間体-15の代わりに中間体-17を8.0g用いた以外は同様に反応を行ったところ、7.5gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-9)と同定した。
前記方法により、芳香族アミン誘導体(H-9)の正孔移動度を測定した。結果を表1に示す。
<合成実施例10(芳香族アミン誘導体(H-10)の製造)>
合成実施例1において、中間体-7の代わりに中間体-11を8.0g、中間体-15の代わりに中間体-18を8.8g用いた以外は同様に反応を行ったところ、6.3gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-10)と同定した。
前記方法により、芳香族アミン誘導体(H-10)の正孔移動度を測定した。結果を表1に示す。
<合成実施例11(芳香族アミン誘導体(H-11)の製造)>
合成実施例1において、中間体-7の代わりに中間体-12を8.0g用いた以外は同様に反応を行ったところ、7.1gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-11)と同定した。
前記方法により、芳香族アミン誘導体(H-11)の正孔移動度を測定した。結果を表1に示す。
<合成実施例12(芳香族アミン誘導体(H-12)の製造)>
合成実施例1において、中間体-7の代わりに中間体-12を8.0g、中間体-15の代わりに中間体-16を7.2g用いた以外は同様に反応を行ったところ、7.1gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-12)と同定した。
前記方法により、芳香族アミン誘導体(H-12)の正孔移動度を測定した。結果を表1に示す。
<合成実施例13(芳香族アミン誘導体(H-13)の製造)>
合成実施例1において、中間体-7の代わりに中間体-12を8.0g、中間体-15の代わりに中間体-17を8.0g用いた以外は同様に反応を行ったところ、7.3gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-13)と同定した。
前記方法により、芳香族アミン誘導体(H-13)の正孔移動度を測定した。結果を表1に示す。
<合成実施例14(芳香族アミン誘導体(H-14)の製造)>
合成実施例1において、中間体-7の代わりに中間体-12を8.0g、中間体-15の代わりに中間体-18を8.8g用いた以外は同様に反応を行ったところ、6.1gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-14)と同定した。
前記方法により、芳香族アミン誘導体(H-14)の正孔移動度を測定した。結果を表1に示す。
<合成実施例15(芳香族アミン誘導体(H-15)の製造)>
合成実施例1において、中間体-15の代わりに中間体-14を2.1g用いた以外は同様に反応を行ったところ、6.1gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-15)と同定した。
前記方法により、芳香族アミン誘導体(H-15)の正孔移動度を測定した。結果を表1に示す。
<合成実施例16(芳香族アミン誘導体(H-16)の製造)>
合成実施例1において、中間体-15の代わりに中間体-14を2.1g、中間体-7の代わりに中間体-11を8.0g用いた以外は同様に反応を行ったところ、7.0gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-16)と同定した。
前記方法により、芳香族アミン誘導体(H-16)の正孔移動度を測定した。結果を表1に示す。
<合成実施例17(芳香族アミン誘導体(H-17)の製造)>
合成実施例1において、中間体-15の代わりに中間体-14を2.1g、中間体-7の代わりに中間体-12を8.0g用いた以外は同様に反応を行ったところ、7.2gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-17)と同定した。
前記方法により、芳香族アミン誘導体(H-17)の正孔移動度を測定した。結果を表1に示す。
<合成実施例18(芳香族アミン誘導体(H-18)の製造)>
合成実施例1において、中間体-15の代わりに中間体-23を8.8g用いた以外は同様に反応を行ったところ、7.5gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-18)と同定した。
前記方法により、芳香族アミン誘導体(H-18)の正孔移動度を測定した。結果を表1に示す。
Figure 2011021520
本発明の化合物群は、飛行時間法(TOF)による測定において十分な正孔輸送度を有し、正孔輸送材料として有用であることが示された。
また、以下の中間体を用いて製造した芳香族アミン誘導体を正孔輸送材料として用いた有機EL素子を製造し、該有機EL素子の発光効率、発光色、さらに初期輝度5000cd/m2、室温及びDC定電流駆動での発光の半減寿命を測定した。
Figure 2011021520
<合成例24(中間体-1’の合成)>
アルゴン雰囲気下、1000mlの三つ口フラスコに、4−ブロモビフェニルを47g、ヨウ素を23g、過ヨウ素酸2水和物を9.4g、水を42ml、酢酸を360ml、硫酸を11ml入れ65℃で30分撹拌後、90℃で6時間反応した。反応物を氷水に注入し、ろ過した。水で洗浄後、メタノールで洗浄することにより67gの白色粉末を得た。
フィールドディソープションマススペクトル(以下、FD−MSと称する。)の分析により、C128BrI=359に対し、m/z=358と360の主ピークが得られたので、中間体-1’と同定した。
<合成例25(中間体-2’の合成)>
アルゴン雰囲気下、200mlの三つ口フラスコに、2−ブロモフルオレン12.5g、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド0.7g、ジメチルスルホキシド60mlに、水酸化ナトリウム8.0g、よう化メチル17gを加え、18時間反応させた。
反応終了後、水、酢酸エチルを加えて分液、抽出した後、濃縮し、得られた粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン)で精製し、12.4gの黄色油状物質を得た。FD−MSの分析により、中間体-2’と同定した。
<合成例26(中間体-3’の合成)>
合成例24において4−ブロモビフェニルの代わりに中間体-2’を55g用いる以外は同様に反応を行ったところ、61gの白色粉末を得た。FD−MSの分析により、中間体-3’と同定した。
<合成例27(中間体-4’の合成)>
アルゴン雰囲気下、1000mlの三つ口フラスコに、中間体-3’を39.9g、フェニルボロン酸12.8g、テトラキス(トリフェニルフォスフィン)パラジウム2.31g、トルエン300ml、2M濃度の炭酸ナトリウム水溶液150mlを加え、10時間還流させながら加熱した。
反応終了後、直ちにろ過した後、水層を除去した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させた後、濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、の白色結晶27.3gを得た。FD−MSの分析により、中間体-4’と同定した。
<合成例28(中間体-5’の合成)>
2000mlの三つ口フラスコに、m−ターフェニル250g、ヨウ化水素酸・二水和物50g、ヨウ素75g、酢酸750ml、濃硫酸25mlを入れ、70℃で3時間反応させた。反応後、メタノール5リットルに注入し、その後1時間撹拌した。これを濾取し、得られた結晶をカラムクロマトグラフィーを用いて精製し、アセトニトリルで再結晶し、白色粉末を64g得た。FD−MSの分析により、中間体-5’と同定した。
<合成例29(中間体-6’の合成)>
200mlの三つ口フラスコに、9−フェニルカルバゾール17.7g、ヨウ化カリウム6.03g、ヨウ素酸カリウム7.78g、硫酸5.9ml及びエタノールを入れ、75℃にて2時間反応した。
冷却後、水、酢酸エチルを加えて分液、抽出した後、重曹水、水を用いて有機層を洗浄し、濃縮し、得られた粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィー(トルエン)で精製し、得られた固体を減圧乾燥したところ、21.8gの白色固体を得た。FD−MSの分析により、中間体-6’と同定した。
<合成例30(中間体-7’の合成)>
アルゴン雰囲気下、300mlの三つ口フラスコに、中間体-6’を13.1g、脱水トルエン、脱水エーテルを加え、−45℃に冷却し、n−ブチルリチウムヘキサン溶液(1.58M)を25ml滴下して、攪拌しながら1時間かけて−5℃まで昇温した。再び−45℃まで冷却し、ボロン酸トリイソプロピルエステル25mlをゆっくり滴下してから2時間反応した。
室温に戻した後、10%希塩酸溶液を加えて攪拌し、有機層を抽出した。飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ別後、濃縮した。得られた固体を、シリカゲルクロマトグラフィー(トルエン)で精製し、得られた個体をn−ヘキサンで洗浄し、減圧乾燥したところ、7.10gの固体を得た。FD−MSの分析により、中間体-7’と同定した。
<合成例31(中間体-8’の合成)>
アルゴン雰囲気下、1000mlの三つ口フラスコに、4−ヨードブロモベンゼン28.3g、中間体-7’を30.1g、テトラキス(トリフェニルフォスフィン)パラジウム2.31g、トルエン300ml、2M濃度の炭酸ナトリウム水溶液150mlを加え、10時間還流させながら加熱した。
反応終了後、直ちにろ過した後、水層を除去した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させた後、濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、の白色結晶20.2gを得た。FD−MSの分析により、中間体-8’と同定した。
<合成例32(中間体-9’の合成)>
アルゴン雰囲気下、1000mlの三つ口フラスコに、中間体-1’を36g、カルバゾール16.7g、ヨウ化銅(CuI)0.2g、燐酸三カリウム42.4g、trans−1,2−シクロヘキサンジアミンを2ml、1,4−ジオキサンを300ml入れ、100℃にて20時間撹拌した。
反応終了後、水300mlを加えた後分液し、水層を除去した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させた後、濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、白色結晶23.1gを得た。FD−MSの分析により、中間体-9’と同定した。
<合成例33(中間体-10’の合成)>
窒素雰囲気下、300mlの三つ口フラスコに、ジベンゾフラン150g、酢酸1リットルを入れ、加熱溶解させた。臭素188gを滴下して加えた後、空冷下20時間撹拌した。析出した結晶を濾別し、酢酸、水で順次洗浄し、減圧下乾燥させた。得られた結晶を、減圧蒸留にて精製しした後、メタノールで数回再結晶を繰り返し、2−ブロモジベンゾフラン66.8gを得た。
アルゴン雰囲気下、1000mlの三つ口フラスコに、2−ブロモジベンゾフラン24.7g、無水THF400mlを加え、−40℃で撹拌中に、1.6M濃度のn−ブチルリチウムのヘキサン溶液63mlを加えた。反応溶液を0℃まで加温しながら1時間攪拌した。反応溶液を再び−78℃まで冷却し、ホウ酸トリメチル26.0gの乾燥THFの50ml溶液を滴下した。反応溶液を室温で5時間攪拌した。1N塩酸200mlを加え、1時間攪拌後、水層を除去した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を減圧留去した。得られた固体をトルエンで洗浄し、ジベンゾフラン−2−ボロン酸15.2gを得た。
<合成例34(中間体-11’の合成)>
合成例31において、中間体-7’の代わりに中間体-10’を22.3g用いた以外は同様に反応を行ったところ、19.4gの白色粉末を得た。FD−MSの分析により、中間体-11’と同定した。
<合成例35(中間体-12’の合成)>
合成例31において、4−ヨードブロモベンゼンの代わりに中間体-1’を35.9g、中間体-7’の代わりに中間体-10’を22.3g用いた以外は同様に反応を行ったところ、28.7gの白色粉末を得た。FD−MSの分析により、中間体-12’と同定した。
<合成例36(中間体-13’の合成)>
合成例31において、4−ヨードブロモベンゼンの代わりに中間体-3’を39.9g、中間体-7’の代わりに中間体-10’を22.3g用いた以外は同様に反応を行ったところ、28.6gの白色粉末を得た。FD−MSの分析により、中間体-13’と同定した。
<合成例37(中間体-14’の合成)>
合成例31において、中間体-7’の代わりにジベンゾフラン−4−ボロン酸を22.3g用いた以外は同様に反応を行ったところ、25.9gの白色粉末を得た。FD−MSの分析により、中間体-14’と同定した。
<合成例38(中間体-15’の合成)>
合成例31において、4−ヨードブロモベンゼンの代わりに中間体-1’を35.9g、中間体-7’の代わりにジベンゾフラン−4−ボロン酸を22.3g用いた以外は同様に反応を行ったところ、31.9gの白色粉末を得た。FD−MSの分析により、中間体-15’と同定した。
<合成例39(中間体-16’の合成)>
合成例31において、4−ヨードブロモベンゼンの代わりに中間体-3’を39.9g、中間体-7’の代わりにジベンゾフラン−4−ボロン酸を22.3g用いた以外は同様に反応を行ったところ、35.7gの白色粉末を得た。FD−MSの分析により、中間体-16’と同定した。
<合成例40(中間体-17’の合成)>
アルゴン雰囲気下、2000mlの三つ口フラスコに、1−ブロモ−3−フルオロ−4−ヨードベンゼン120.0g、2−メトキシフェニルボロン酸72.7g、テトラキス(トリフェニルフォスフィン)パラジウム9.2g、トルエン1000ml、2M濃度の炭酸ナトリウム水溶液500mlを加え、10時間還流させながら加熱した。
反応終了後、直ちにろ過した後、水層を除去した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させた後、濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、4−ブロモ−2−フルオロ−2’−メトキシビフェニルの白色結晶89.6gを得た。
アルゴン雰囲気下、2000mlの三つ口フラスコに、4−ブロモ−2−フルオロ−2’−メトキシビフェニル89.6g、ジクロロメタン900mlを加え、氷冷下撹拌した。三臭化ホウ素95.9gを滴下して加え、その後、室温で12時間撹拌した。
反応終了後、水200mlを加え、1時間攪拌後、水層を除去した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた後、濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、4−ブロモ−2−フルオロ−2’−ヒドロキシビフェニルの白色結晶68.1gを得た。
2000mlの三つ口フラスコに、4−ブロモ−2−フルオロ−2’−ヒドロキシビフェニル68.1g、炭酸カリウム70.4g、N−メチルピロリドン1200mlを加え、180℃で3時間撹拌した。
反応終了後、水を加え、トルエンで抽出した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させた後、濃縮した。残渣をトルエンから再結晶して精製し、3−ブロモジベンゾフランの白色結晶44.2gを得た。
アルゴン雰囲気下、1000mlの三つ口フラスコに、3−ブロモジベンゾフラン34.2g、4−クロロフェニルボロン酸26.0g、テトラキス(トリフェニルフォスフィン)パラジウム3.2g、トルエン350ml、2M濃度の炭酸ナトリウム水溶液170mlを加え、12時間還流させながら加熱した。
反応終了後、直ちにろ過した後、水層を除去した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させた後、濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、23.1gの白色結晶を得た。FD−MSの分析により、中間体-17’と同定した。
<合成例41(中間体-18’の合成)>
アルゴン雰囲気下、500mlの三つ口フラスコに、アセトアミド7.0g、中間体-2’を45.8g、ヨウ化銅(I)6.8g、N,N’−ジメチルエチレンジアミン6.3g、りん酸三カリウム51g及びキシレン300mlを加え、140℃にて36時間反応した。冷却後、ろ過しトルエンで洗浄した。さらに水とメタノールで洗浄した後、乾燥したところ、19gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、中間体-18’と同定した。
<合成例42(中間体-19’の合成)>
300mlの三つ口フラスコに、中間体-18’を19.0g、水酸化カリウム26g、イオン交換水28ml、キシレン39ml、エタノール77mlを入れ、36時間還流させながら加熱した。反応終了後、トルエンで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した。これを減圧下で濃縮し、得られた粗生成物をカラム精製した。トルエンで再結晶し、それを濾取した後、乾燥したところ、15.8gの白色粉末として中間体-19’を得た。
<合成例43(中間体-20’の合成)>
合成例41及び42を順に実施するに際して、アセトアミドの代わりに中間体-18’を15g、中間体-2’の代わりに4−ブロモ−p−ターフェニルを26g用いた以外は同様に反応を行ったところ、15.5gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、中間体-20’と同定した。
<合成例44(中間体-21’の合成)>
合成例41及び42を順に実施するに際して、アセトアミドの代わりに中間体-18’を15g、中間体-2’の代わりに中間体-5’を29g用いた以外は同様に反応を行ったところ、17.5gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、中間体-21’と同定した。
<合成例45(中間体-22’の合成)>
合成例41及び42を順に実施するに際して、アセトアミドの代わりに中間体-18’を15g、中間体-2’の代わりに中間体-4’を29g用いた以外は同様に反応を行ったところ、18.5gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、中間体-22’と同定した。
<合成例46(中間体-23’の合成)>
合成例41において、中間体-2’の代わりに中間体-4’を29g用いた以外は同様に反応を行ったところ、20.2gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、中間体-23’と同定した。
<合成例47(中間体-24’の合成)>
合成例41及び42を順に実施するに際して、アセトアミドの代わりに中間体-23’を20g、中間体-2’の代わりに4−ブロモ−p−ターフェニルを26g用いた以外は同様に反応を行ったところ、19.8gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、中間体-24’と同定した。
<合成例48(中間体-25’の合成)>
合成例41及び42を順に実施するに際して、アセトアミドの代わりに中間体-18’を15g、中間体-2’の代わりに中間体-14’を27g用いた以外は同様に反応を行ったところ、17.3gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、中間体-25’と同定した。
<合成例49(中間体-26’の合成)>
合成例41及び42を順に実施するに際して、アセトアミドの代わりに中間体-18’を15g、中間体-2’の代わりに中間体-11’を27g用いた以外は同様に反応を行ったところ、17.8gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、中間体-26’と同定した。
<合成例50(中間体-27’の合成)>
合成例41及び42を順に実施するに際して、アセトアミドの代わりに中間体-18’を15g、中間体-2’の代わりに中間体-9’を33g用いた以外は同様に反応を行ったところ、20.3gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、中間体-27’と同定した。
<合成例51(中間体-28’の合成)>
合成例30において、中間体-6’の代わりに中間体-2’を33g用いた以外は同様に反応を行ったところ、17gの白色粉末を得た。FD−MSの分析により、中間体-28’と同定した。
<合成例52(中間体-29’の合成)>
合成例31において、中間体-7’の代わりに中間体-28’を17g用いた以外は同様に反応を行ったところ、20gの白色粉末を得た。FD−MSの分析により、中間体-29’と同定した。
<合成例53(中間体-30’の合成)>
合成例41において、中間体-2’の代わりに中間体-29’を20g用いた以外は同様に反応を行ったところ、12gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、中間体-30’と同定した。
<合成例54(中間体-31’の合成)>
合成例41及び42を順に実施するに際して、アセトアミドの代わりに中間体-30’を12g、中間体-2’の代わりに4−ブロモビフェニルを12.8g用いた以外は同様に反応を行ったところ、10.4gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、中間体-31’と同定した。
以下に、下記合成実施例19〜50において製造した本発明の芳香族アミン誘導体、及び比較例1、2で使用した比較化合物1〜2の構造を示す。
Figure 2011021520
Figure 2011021520
Figure 2011021520
Figure 2011021520
<合成実施例19(芳香族アミン誘導体(H-1’)の製造)>
アルゴン気流下、300ミリリットルの三つ口フラスコに、中間体-14’を6.5g、中間体-20’を8.8g、t−ブトキシナトリウム2.6g、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム92mg、トリ−t−ブチルホスフィン42mg及び脱水トルエン100ミリリットルを入れ、80℃にて8時間反応させた。
冷却後、反応物を水500ミリリットルに注ぎ入れ、混合物をセライト濾過し、濾液をトルエンで抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。これを減圧下で濃縮し、得られた粗生成物をカラム精製し、トルエンで再結晶し、それを濾取した後、乾燥したところ、8.2gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-1’)と同定した。
<合成実施例20(芳香族アミン誘導体(H-2’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-20’の代わりに中間体-21’を8.8g用いた以外は同様に反応を行ったところ、7.8gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-2’)と同定した。
<合成実施例21(芳香族アミン誘導体(H-3’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-15’を8.0g用いた以外は同様に反応を行ったところ、9.2gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-3’)と同定した。
<合成実施例22(芳香族アミン誘導体(H-4’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-15’を8.0g、中間体-20’の代わりに中間体-22’を9.6g用いた以外は同様に反応を行ったところ、9.4gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-4’)と同定した。
<合成実施例23(芳香族アミン誘導体(H-5’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-16’を8.8g用いた以外は同様に反応を行ったところ、9.5gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-5’)と同定した。
<合成実施例24(芳香族アミン誘導体(H-6’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-20’の代わりに中間体-24’を10.3g用いた以外は同様に反応を行ったところ、8.3gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-6’)と同定した。
<合成実施例25(芳香族アミン誘導体(H-7’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-11’を6.5g用いた以外は同様に反応を行ったところ、7.9gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-7’)と同定した。
<合成実施例26(芳香族アミン誘導体(H-8’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-11’を6.5g、中間体-20’の代わりに中間体-21’を8.8g用いた以外は同様に反応を行ったところ、8.2gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-8’)と同定した。
<合成実施例27(芳香族アミン誘導体(H-9’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-12’を8.0g用いた以外は同様に反応を行ったところ、8.9gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-9’)と同定した。
<合成実施例28(芳香族アミン誘導体(H-10’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-11’を6.5g、中間体-20’の代わりに中間体-22’を9.6g用いた以外は同様に反応を行ったところ、9.3gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-10’)と同定した。
<合成実施例29(芳香族アミン誘導体(H-11’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-13’を8.8g用いた以外は同様に反応を行ったところ、9.4gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-11’)と同定した。
<合成実施例30(芳香族アミン誘導体(H-12’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-11’を6.5g、中間体-20’の代わりに中間体-24’を10.3g用いた以外は同様に反応を行ったところ、9.0gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-12’)と同定した。
<合成実施例31(芳香族アミン誘導体(H-13’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-17’を5.6g用いた以外は同様に反応を行ったところ、8.3gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-13’)と同定した。
<合成実施例32(芳香族アミン誘導体(H-14’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-17’を5.6g、中間体-20’の代わりに中間体-21’を8.8g用いた以外は同様に反応を行ったところ、8.1gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-14’)と同定した。
<合成実施例33(芳香族アミン誘導体(H-15’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-17’を5.6g、中間体-20’の代わりに中間体-22’を9.6g用いた以外は同様に反応を行ったところ、9.7gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-15’)と同定した。
<合成実施例34(芳香族アミン誘導体(H-16’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-17’を5.6g、中間体-20’の代わりに中間体-24’を10.3g用いた以外は同様に反応を行ったところ、9.5gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-16’)と同定した。
<合成実施例35(芳香族アミン誘導体(H-17’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-8’を8.0g、中間体-20’の代わりに中間体-25’を9.0g用いた以外は同様に反応を行ったところ、9.2gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-17’)と同定した。
<合成実施例36(芳香族アミン誘導体(H-18’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-9’を8.0g、中間体-20’の代わりに中間体-25’を9.0g用いた以外は同様に反応を行ったところ、8.8gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-18’)と同定した。
<合成実施例37(芳香族アミン誘導体(H-19’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-8’を8.0g、中間体-20’の代わりに中間体-26’を9.0g用いた以外は同様に反応を行ったところ、9.0gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-19’)と同定した。
<合成実施例38(芳香族アミン誘導体(H-20’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-9’を8.0g、中間体-20’の代わりに中間体-26’を9.0g用いた以外は同様に反応を行ったところ、9.7gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-20’)と同定した。
<合成実施例39(芳香族アミン誘導体(H-21’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-15’を8.0g、中間体-20’の代わりに中間体-27’を10.5g用いた以外は同様に反応を行ったところ、10.5gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-21’)と同定した。
<合成実施例40(芳香族アミン誘導体(H-22’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-16’を8.8g、中間体-20’の代わりに中間体-27’を10.5g用いた以外は同様に反応を行ったところ、9.5gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-22’)と同定した。
<合成実施例41(芳香族アミン誘導体(H-23’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-11’を6.5g、中間体-20’の代わりに中間体-25’を9.0g用いた以外は同様に反応を行ったところ、8.3gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-23’)と同定した。
<合成実施例42(芳香族アミン誘導体(H-24’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-20’の代わりに中間体-25’を9.0g用いた以外は同様に反応を行ったところ、8.1gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-24’)と同定した。
<合成実施例43(芳香族アミン誘導体(H-25’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-11’を6.5g、中間体-20’の代わりに中間体-26’を9.0g用いた以外は同様に反応を行ったところ、8.7gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-25’)と同定した。
<合成実施例44(芳香族アミン誘導体(H-26’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-12’を8.0g、中間体-20’の代わりに中間体-25’を9.0g用いた以外は同様に反応を行ったところ、9.4gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-26’)と同定した。
<合成実施例45(芳香族アミン誘導体(H-27’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-15’を8.0g、中間体-20’の代わりに中間体-25’を9.0g用いた以外は同様に反応を行ったところ、9.0gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-27’)と同定した。
<合成実施例46(芳香族アミン誘導体(H-28’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-12’を8.0g、中間体-20’の代わりに中間体-26’を9.0g用いた以外は同様に反応を行ったところ、9.5gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-28’)と同定した。
<合成実施例47(芳香族アミン誘導体(H-29’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-15’を8.0g、中間体-20’の代わりに中間体-26’を9.0g用いた以外は同様に反応を行ったところ、8.8gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-29’)と同定した。
<合成実施例48(芳香族アミン誘導体(H-30’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-13’を8.8g、中間体-20’の代わりに中間体-25’を9.0g用いた以外は同様に反応を行ったところ、10.0gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-30’)と同定した。
<合成実施例49(芳香族アミン誘導体(H-31’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-14’の代わりに中間体-16’を8.8g、中間体-20’の代わりに中間体-26’を9.0g用いた以外は同様に反応を行ったところ、9.7gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-31’)と同定した。
<合成実施例50(芳香族アミン誘導体(H-32’)の製造)>
合成実施例19において、中間体-20’の代わりに中間体-31’を8.8g用いた以外は同様に反応を行ったところ、8.5gの淡黄色粉末を得た。FD−MSの分析により、芳香族アミン誘導体(H-32’)と同定した。
[実施例1(有機EL素子の製造)]
25mm×75mm×厚さ1.1mmのITO透明電極付きガラス基板(ジオマティック株式会社製)をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を5分間行なった後、UVオゾン洗浄を30分間行なった。
洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に前記透明電極を覆うようにして下記化合物H232を蒸着し、膜厚60nmのH232膜を正孔注入層として成膜した。このH232膜上に合成実施例19で得た芳香族アミン誘導体(H-1’)を蒸着し、膜厚20nmの正孔輸送層を成膜した。さらに下記化合物EM1を蒸着し膜厚40nmの発光層を成膜した。同時に発光分子として、下記のスチリル基を有するアミン化合物D1を、化合物EM1とアミン化合物D1の重量比が40:2になるように蒸着した。
この膜上に下記Alqを膜厚10nmに成膜した。この層は、電子注入層として機能する。この後、還元性ドーパントであるLi(Li源:サエスゲッター社製)と下記Alqを二元蒸着させ、電子注入層(陰極)としてAlq:Li膜(膜厚10nm)を形成した。このAlq:Li膜上に金属Alを蒸着させ金属陰極を形成し、有機EL素子を形成した。
得られた有機EL素子について、発光効率を測定し、発光色を観察した。なお、発光効率は、分光放射輝度計「CS1000」(コニカミノルタセンシング株式会社製)を用いて輝度を測定し、10mA/cm2における発光効率を算出した。さらに、初期輝度5000cd/m2、室温、DC定電流駆動での発光の半減寿命を測定した結果を表2に示す。
Figure 2011021520
[実施例2〜12(有機EL素子の製造)]
実施例1において、正孔輸送材料として芳香族アミン誘導体(H-1’)の代わりに表2に記載の各芳香族アミン誘導体を用いた以外は同様にして有機EL素子を作製した。
得られた有機EL素子について、実施例1と同様にして、発光効率を測定し、発光色を観察し、さらに、初期輝度5000cd/m2、室温、DC定電流駆動での発光の半減寿命を測定した結果を表2に示す。
[実施例13(有機EL素子の製造)]
実施例1において、スチリル基を有するアミン化合物D1の代わりに下記アリールアミン化合物D2を用いた以外は同様にして有機EL素子を作製した。
また、得られた有機EL素子について、実施例1と同様にして、発光効率を測定し、発光色を観察し、さらに、初期輝度5000cd/m2、室温、DC定電流駆動での発光の半減寿命を測定した結果を表2に示す。
Figure 2011021520
[実施例14(有機EL素子の製造)]
実施例1において、電子輸送材料としてAlqの代わりに下記イミダゾール化合物(ET1)を用いた以外は同様にして有機EL素子を作製した。
また、得られた有機EL素子について、実施例1と同様にして、発光効率を測定し、発光色を観察し、さらに、初期輝度5000cd/m2、室温、DC定電流駆動での発光の半減寿命を測定した結果を表2に示す。
Figure 2011021520
[実施例15(有機EL素子の製造)]
実施例1において、H232の代わりに下記アクセプター化合物(C−1)10nmを製膜し、その後、芳香族アミン誘導体(H-1’)の70nmを製膜した以外は同様にして有機EL素子を作製した。
また、得られた有機EL素子について、実施例1と同様にして、発光効率を測定し、発光色を観察し、さらに、初期輝度5000cd/m2、室温、DC定電流駆動での発光の半減寿命を測定した結果を表2に示す。
Figure 2011021520
[比較例1及び2]
実施例1において、正孔輸送材料として化合物H1の代わりに表2に記載の各比較化合物1又は2を用いた以外は同様にして有機EL素子を作製した。
また、得られた有機EL素子について、実施例1と同様にして、発光効率を測定し、発光色を観察し、さらに、初期輝度5000cd/m2、室温、DC定電流駆動での発光の半減寿命を測定した結果を表2に示す。
[比較例3]
実施例13において、正孔輸送材料として芳香族アミン誘導体(H-1’)の代わりに上記比較化合物1を用いた以外は同様にして有機EL素子を作製した。
また、得られた有機EL素子について、実施例1と同様にして、発光効率を測定し、発光色を観察し、さらに、初期輝度5000cd/m2、室温、DC定電流駆動での発光の半減寿命を測定した結果を表2に示す。
[比較例4]
実施例14において、正孔輸送材料として芳香族アミン誘導体(H-1’)の代わりに上記比較化合物1を用いた以外は同様にして有機EL素子を作製した。
また、得られた有機EL素子について、実施例1と同様にして、発光効率を測定し、発光色を観察し、さらに、初期輝度5000cd/m2、室温、DC定電流駆動での発光の半減寿命を測定した結果を表2に示す。
[比較例5]
実施例15において、正孔輸送材料として芳香族アミン誘導体(H-1’)の代わりに上記比較化合物1を用いた以外は同様にして有機EL素子を作製した。
また、得られた有機EL素子について、実施例1と同様にして、発光効率を測定し、発光色を観察し、さらに、初期輝度5000cd/m2、室温、DC定電流駆動での発光の半減寿命を測定した結果を表2に示す。
Figure 2011021520
表2の結果より、本発明の芳香族アミン誘導体を用いた有機EL素子は、比較用の芳香族アミン誘導体を用いた有機EL素子と比べて駆動電圧が低下し、半減寿命が長いことが明らかである。
本発明の芳香族アミン誘導体を有機EL素子用材料(特に正孔輸送材料)として利用すると、発光効率が高く、且つ長寿命の有機EL素子であって、低電圧化された有機EL素子が得られる。このため、本発明の有機EL素子は、壁掛けテレビのフラットパネルディスプレイ等の平面発光体、複写機、プリンター、液晶ディスプレイのバックライト又は計器類等の光源、表示板、標識灯等に利用できる。
また、本発明の材料は、有機EL素子だけでなく、電子写真感光体、光電変換素子、太陽電池、イメージセンサー等の分野においても有用である。

Claims (22)

  1. 下記式(I)で表される芳香族アミン誘導体。
    Figure 2011021520
    [式(I)中、Araは下記式(II)で表される。
    Figure 2011021520
    (式(II)中、Laは、単結合又は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリーレン基を表す。
    1及びR2は、炭素数1〜50の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基又は環形成炭素数6〜50のアリール基を表す。
    3及びR4は、それぞれ独立に、炭素数1〜50の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数3〜50の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、環形成炭素数3〜50のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜50のアリール基、環形成原子数5〜50のヘテロアリール基、環形成炭素数6〜50のアリール基を有するトリアリールアルキル基、炭素数1〜50のアルキル基を有するトリアルキルシリル基、環形成炭素数6〜50のアリール基を有するトリアリールシリル基、炭素数1〜50のアルキル基及び環形成炭素数6〜50のアリール基を有するアルキルアリールシリル基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。また、隣接した複数のR3同士及びR4同士、並びにR3とR4は、互いに結合して環を形成してもよい。
    oは、0〜3の整数を表す。pは、0〜4の整数を表す。)
    式(I)中、Arbは下記式(III)で表される。
    Figure 2011021520
    (式(III)中、Xは、NRa、酸素原子又は硫黄原子を表す。Raは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリール基又は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリール基を有するトリアリールアルキル基を表す。
    5、R6及びR7は、それぞれ独立に、炭素数1〜50の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数3〜50の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、環形成炭素数3〜50のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜50のアリール基、環形成原子数6〜50のヘテロアリール基、環形成炭素数6〜50のアリール基を有するトリアリールアルキル基、炭素数1〜50のアルキル基を有するトリアルキルシリル基、環形成炭素数6〜50のアリール基を有するトリアリールシリル基、炭素数1〜50のアルキル基及び環形成炭素数6〜50のアリール基を有するアルキルアリールシリル基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。また、隣接した複数のR5同士、R6同士及びR7同士、並びにR5とR6は、互いに結合して環を形成してもよい。
    nは、XがNRaの場合、2〜4の整数を表し、Xが酸素原子又は硫黄原子の場合、0〜4の整数を表す。
    nが2〜4の整数を表す場合、異なるベンゼン環上のR7は互いに同じでも異なっていてもよく、また、隣接したベンゼン環上に存在する各R7が互いに結合して環を形成してもよい。
    qは、0〜3の整数を表し、r及びsは、それぞれ独立に0〜4の整数を表す。nが2〜4の整数を表す場合、異なるベンゼン環上のR7の数を規定するsは、同じ値であっても異なる値であってもよい。)
    式(I)中、Arcは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリール基を表すか、又は上記式(III)で表される。]
  2. Araが下記式(II')で表される、請求項1に記載の芳香族アミン誘導体。
    Figure 2011021520
    (式(II')中、La、R1、R2、R3、R4、o及びpは、前記定義の通りである。)
  3. aが単結合である、請求項1又は2に記載の芳香族アミン誘導体。
  4. 1及びR2が炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基である、請求項1〜3のいずれかに記載の芳香族アミン誘導体。
  5. 1及びR2がメチル基である、請求項1〜4のいずれかに記載の芳香族アミン誘導体。
  6. Arbが下記式(III')で表される、請求項1〜5のいずれかに記載の芳香族アミン誘導体。
    Figure 2011021520
    (式(III')中、R5、R6、R7、X、n、q、r及びsは前記定義の通りである。)
  7. Arbが下記式(III−1)〜(III−6)のいずれかで表される、請求項1〜5のいずれかに記載の芳香族アミン誘導体。
    Figure 2011021520
    (式中、R5、R6、R7、X、q、r及びsは前記定義の通りであり、複数記載されたR7及びsは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。)
  8. Arbが下記式(III−2)、(III−3)、(III−6)のいずれかで表される、請求項1〜6のいずれかに記載の芳香族アミン誘導体。
    Figure 2011021520
    (式中、R5、R6、R7、X、q、r及びsは前記定義の通りであり、複数記載されたR7及びsは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。)
  9. Arcが下記式(IV)で表される、請求項1〜8のいずれかに記載の芳香族アミン誘導体。
    Figure 2011021520
    (式(IV)中、R8及びR9は、ハロゲン原子、炭素数1〜50の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数1〜50の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、環形成炭素数6〜50のアリール基又は環形成原子数5〜50のヘテロアリール基を表す。隣接した複数のR8同士及びR9同士、並びにR8とR9は、互いに結合して環を形成してもよく、さらに環の中に酸素原子又は窒素原子を有していてもよい。
    n'は、0〜3の整数を表す。tは、0〜4の整数を表し、uは、0〜5の整数を表す。n’が2又は3である場合、異なるベンゼン環上のR8は互いに同じでも異なっていてもよい。)
  10. 式(IV)中、n'が2又は3である、請求項9に記載の芳香族アミン誘導体。
  11. Arcがビフェニルイル基、ターフェニルイル基、クオーターフェニルイル基、ナフチル基、アントリル基、フルオレニル基、フェナントリル基、ジベンゾフラニル基、カルバゾリル基又はジベンゾチオフェニル基である、請求項1〜8のいずれかに記載の芳香族アミン誘導体。
  12. Arcがターフェニルイル基又はクオーターフェニルイル基である、請求項1〜8のいずれかに記載の芳香族アミン誘導体。
  13. Arcが前記一般式(III)で表される、請求項1〜8のいずれかに記載の芳香族アミン誘導体。
  14. Arcが下記一般式(III')で表される、請求項13に記載の芳香族アミン誘導体。
    Figure 2011021520
    (式(III')中、R5、R6、R7、X、n、q、r及びsは前記定義の通りである。)
  15. XがNRaである、請求項1〜14のいずれかに記載の芳香族アミン誘導体。
  16. Xが酸素原子又は硫黄原子である、請求項1〜14のいずれかに記載の芳香族アミン誘導体。
  17. 陽極と陰極との間に少なくとも発光層を含む、1つ以上の有機薄膜層を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、請求項1〜16のいずれかに記載の芳香族アミン誘導体を含有する有機薄膜層を少なくとも1層以上有することを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス素子。
  18. 前記有機薄膜層として少なくとも正孔注入層または正孔輸送層を有し、請求項1〜16のいずれかに記載の芳香族アミン誘導体が該正孔注入層または正孔輸送層に含有されている、請求項17に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  19. 前記発光層に、スチリルアミン化合物及びアリールアミン化合物が含有されている、請求項17又は18に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  20. 前記有機薄膜層として少なくとも電子輸送層を有し、下記式(1)〜(3)のいずれかで表される含窒素複素環誘導体が該電子輸送層に含有されている、請求項17〜19のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure 2011021520
    (式(1)〜(3)中、Z1、Z2及びZ3は、それぞれ独立に、窒素原子又は炭素原子である。
    11及びR12は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の炭素数6〜50のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3〜50のヘテロアリール基、炭素数1〜20のアルキル基、ハロゲン原子が置換した炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数1〜20のアルコキシ基である。
    mは、0〜5の整数であり、mが2以上の整数であるとき、複数のR11は互いに同一でも異なっていてもよい。また、隣接する複数のR11同士が互いに結合して、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素環を形成していてもよい。
    Ar1は、置換もしくは無置換の炭素数6〜50のアリール基又は置換もしくは無置換の炭素数3〜50のヘテロアリール基である。
    Ar2は、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、ハロゲン原子が置換した炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数6〜50のアリール基又は置換もしくは無置換の炭素数3〜50のヘテロアリール基である。
    但し、Ar1、Ar2のいずれか一方は、置換もしくは無置換の炭素数10〜50の縮合環基又は置換もしくは無置換の環形成原子数9〜50のヘテロ縮合環基である。
    Ar3は、置換もしくは無置換の炭素数6〜50のアリーレン基又は置換もしくは無置換の炭素数3〜50のヘテロアリーレン基である。
    1、L2及びL3は、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の炭素数6〜50のアリーレン基、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜50のヘテロ縮合環基又は置換もしくは無置換のフルオレニレン基である。)
  21. 前記有機薄膜層として少なくとも正孔注入層を有し、下記式(A)が該正孔注入層に含有されている、請求項17〜20のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure 2011021520
    (上記式(A)中、R111〜R116は、それぞれ独立にシアノ基、−CONH2、カルボキシル基、もしくは−COOR117(R117は、炭素数1〜20のアルキル基である。)を表すか、又は、R111及びR112、R113及びR114、もしくはR115及びR116が一緒になって−CO−O−CO−で示される基を表す。)
  22. 青色系発光する、請求項17〜21のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
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