JPWO2013191086A1 - 高分子化合物およびそれを用いた発光素子 - Google Patents

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Abstract

下記一般式(1)で表される基を繰り返し単位として含む高分子化合物。[式(1)中、R1aは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数あるR1aは、同一でも異なっていてもよい。X1aは、下記式(1a)〜(1c)からなる群から選ばれる基を表す。][式(1a)〜(1c)中、R1cは、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。R1d〜R1fは、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子またはシアノ基を表す。式(1b)におけるR1dとR1eは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。式(1c)におけるR1dとR1eは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよく、R1fとR1gは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよく、R1dとR1fは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよく、R1eとR1gは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。]

Description

本発明は、高分子化合物および該高分子化合物の原料モノマー、並びに、該高分子化合物を含有する組成物、有機膜および発光素子に関する。
発光素子の発光層に用いる発光材料として、三重項励起状態からの発光を示す燐光発光性化合物をホスト材料にドーピングした組成物が知られている。
前記ホスト材料の基本特性としては、高い発光効率を実現するために、最低三重項励起状態(以下、「T」ともいう。)が高いエネルギー準位であることが重要である。
前記ホスト材料としては、塗布法によって有機膜が形成できるため、ポリビニルカルバゾール等の高分子化合物が好適に使用できることが知られている(特許文献1)。
前記ホスト材料としてはまた、2位および5位に特定の置換基を有する1,4−フェニレン基を繰り返し単位として含む高分子化合物(特許文献1)、並びに、フルオレン−2,7−ジイル基と2位および5位に特定の置換基を有する1,4−フェニレン基とを繰り返し単位として含む高分子化合物が知られている(特許文献2)。
特開2002−50483号公報 国際公開第2007/032437号
しかしながら、燐光発光性化合物に対するホスト材料として、上記の高分子化合物を用いて製造される発光素子は、得られる輝度寿命が必ずしも十分ではない。
そこで、本発明は、輝度寿命に優れる発光素子の製造に有用な、燐光発光性化合物に対するホスト材料である高分子化合物を提供することを目的とする。本発明はまた、該高分子化合物を含有する組成物、有機膜および発光素子を提供することを目的とする。本発明はさらに、該高分子化合物の製造に有用な原料モノマーを提供することを目的とする。
本発明は第一に、下記一般式(1)で表される基を繰り返し単位として含む高分子化合物を提供する。
Figure 2013191086
[式(1)中、
1aは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数あるR1aは、同一でも異なっていてもよい。
1aは、下記式(1a)〜(1c)からなる群から選ばれる基を表す。]
Figure 2013191086
[式(1a)〜(1c)中、
1cは、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
1d〜R1fは、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子またはシアノ基を表す。式(1b)におけるR1dとR1eは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。式(1c)におけるR1dとR1eは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよく、R1fとR1gは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよく、R1dとR1fは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよく、R1eとR1gは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。]
本発明は第二に、上記高分子化合物と、正孔輸送材料、電子輸送材料および発光材料からなる群より選ばれる少なくとも1種の材料と、を含有する組成物を提供する。
本発明は第三に、下記一般式(1B)で表される基を繰り返し単位として含む高分子化合物と、下記一般式(Ir−1)、(Ir−2)または(Ir−3)で表される燐光発光性化合物と、を含有する組成物を提供する。
Figure 2013191086
[式(1B)中、R1aは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数あるR1aは、同一でも異なっていてもよい。
1hおよびR1dは、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子またはシアノ基を表す。R1hおよびR1dは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。]
Figure 2013191086
[式(Ir−1)中、
D1、RD2、RD3、RD4、RD5、RD6、RD7およびRD8は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、1価の芳香族複素環基またはハロゲン原子を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。但し、RD1、RD2、RD3、RD4、RD5、RD6、RD7およびRD8の少なくとも1つは、下記式(Dend−A)または(Dend−B)で表される基である。
−AD1−−−AD2−は、アニオン性の2座配位子を表し、AD1およびAD2は、それぞれ独立に、イリジウム原子と結合する炭素原子、酸素原子または窒素原子を表す。
D1は、1、2または3を表す。]
Figure 2013191086
[式(Ir−2)中、
D11、RD12、RD13、RD14、RD15、RD16、RD17、RD18、RD19およびRD20は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、1価の芳香族複素環基またはハロゲン原子を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。但し、RD11、RD12、RD13、RD14、RD15、RD16、RD17、RD18、RD19およびRD20の少なくとも1つは、下記式(Dend−A)または(Dend−B)で表される基である。
−AD1−−−AD2−は、アニオン性の2座配位子を表し、AD1およびAD2は、それぞれ独立に、イリジウム原子と結合する炭素原子、酸素原子または窒素原子を表す。
D2は、1、2または3を表す。]
Figure 2013191086
[式(Ir−3)中、
D1、RD2、RD3、RD4、RD5、RD6、RD7、RD8、RD11、RD12、RD13、RD14、RD15、RD16、RD17、RD18、RD19およびRD20は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、1価の芳香族複素環基またはハロゲン原子を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。但し、RD1、RD2、RD3、RD4、RD5、RD6、RD7、RD8、RD11、RD12、RD13、RD14、RD15、RD16、RD17、RD18、RD19およびRD20の少なくとも1つは、下記式(Dend−A)または(Dend−B)で表される基である。
−AD1−−−AD2−は、アニオン性の2座配位子を表し、AD1およびAD2は、それぞれ独立に、イリジウム原子と結合する炭素原子、酸素原子または窒素原子を表す。
D3は、1または2を表す。]
Figure 2013191086
[式(Dend−A)中、
DA1は、窒素原子、3価の芳香族炭化水素基または3価の芳香族複素環基を表す。
ArDA1、ArDA2およびArDA3は、それぞれ独立に、アリーレン基または2価の芳香族複素環基を表す。
DA2およびTDA3は、それぞれ独立に、アリール基または1価の芳香族複素環基を表す。
DA1、mDA2およびmDA3は、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。]
Figure 2013191086
[式(Dend−B)中、
DA1、GDA2およびGDA3は、それぞれ独立に、窒素原子、3価の芳香族炭化水素基または3価の芳香族複素環基を表す。
ArDA1、ArDA2、ArDA3、ArDA4、ArDA5、ArDA6およびArDA7は、それぞれ独立に、アリーレン基または2価の芳香族複素環基を表す。
DA4、TDA5、TDA6およびTDA7は、それぞれ独立に、アリール基または1価の芳香族複素環基を表す。
DA1、mDA2、mDA3、mDA4、mDA5、mDA6およびmDA7は、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。]
本発明は第四に、上記高分子化合物と、溶媒と、を含有する液状組成物を提供する。
本発明は第五に、陽極と、陰極と、該陽極と該陰極との間に設けられた有機層と、を含む発光素子であって、該有機層が上記記載の高分子化合物を含有する、発光素子を提供する。
本発明は第六に、下記一般式(M1)で表される化合物を提供する。
Figure 2013191086
[式(M1)中、
1aは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数あるR1aは、同一でも異なっていてもよい。
1aは、下記式(1a)〜(1c)からなる群から選ばれる基を表す。
は、下記の置換基(a)群から選ばれる基または下記の置換基(b)群から選ばれる基を表す。複数存在するXは、互いに同一でも異なっていてもよい。
(置換基(a)群)
塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、−O−S(=O)20(R20はアルキル基、または、アルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、フッ素原子もしくはシアノ基を置換基として有していてもよいアリール基を表す。)で表される基。
(置換基(b)群)
−B(OR21(R21は水素原子またはアルキル基を表す。複数存在するR21は、互いに同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する酸素原子とともに環を形成していてもよい。)で表される基、−BF(Qはリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムまたはセシウムの1価の陽イオンを表す。)で表される基、−Sn(R22(R22は水素原子またはアルキル基を表す。複数存在するR22は、互いに同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合するスズ原子とともに環を形成していてもよい。)で表される基、−MgY(Yは塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を表す。)で表される基、−ZnY(Yは塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を表す。)で表される基。]
Figure 2013191086
[式(1a)〜(1c)中、
1cは、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
1d〜R1fは、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子またはシアノ基を表す。式(1b)におけるR1dとR1eは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。式(1c)におけるR1dとR1eは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよく、R1fとR1gは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよく、R1dとR1fは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよく、R1eとR1gは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。]
本発明によれば、輝度寿命に優れる発光素子の製造に有用な、燐光発光性化合物に対するホスト材料である高分子化合物を提供することができる。また、本発明によれば、該高分子化合物を含有する組成物、有機膜および発光素子を提供することができる。さらに、本発明によれば、該高分子化合物の製造に有用な原料モノマーを提供することができる。本発明の高分子化合物は、特に青色領域の発光色を示す燐光発光性化合物のホスト材料として特に有用である。
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
[用語、記号の説明]
以下、本発明をより明確なものとするために、本明細書中における用語、記号に関して説明する。
「電流効率」とは、発光素子の輝度を単位面積当たりの入力電流で除した値であり、単位としては、[cd/A]が通常用いられる。
「輝度寿命」とは、輝度が初期値に対して一定の割合に達するまでの駆動時間であり、通常、一定電流密度で駆動したときの値をいう。「輝度寿命」は発光素子の安定性の指標の一つとなる。
本明細書中の構造式において、矢印で示される結合は、配位結合を示し、破線で示される結合は、共有結合または配位結合を示す。
「残基」とは、「化合物からk個の水素原子を取り除いた残りの原子団で表されるk価の基」を意味するものであり、kで表される数、および、取り除かれる水素原子の位置に関しては、必要に応じて、本明細書中でより詳細に説明されるものである。
「高分子化合物」とは、単量体を用いた重合反応により得られる分子量分布を有する重合体であり、特に、ポリスチレン換算の数平均分子量が、1×10〜1×10であるものを意味する。「低分子化合物」とは、高分子化合物のような分子量分布を有さない化合物であり、分子量が通常5000以下のものを意味する。
「構成単位」とは、高分子化合物中に1個以上存在する単位を意味し、この構成単位は、「繰り返し単位」(高分子化合物中に2個以上存在する単位)として高分子化合物中に存在するものであると好ましい。即ち、繰り返し単位は高分子化合物を製造する際の重合反応において、結合を形成することが可能な脱離基(重合活性基)を除いた部分構造により形成される構成単位または構成連鎖である。なお、「構成連鎖」とは、高分子化合物中において、2つ以上の構成単位が単結合によって結合して形成された構造を意味する。
「n価の芳香族複素環基」(nは、1以上の整数を表す。)とは、芳香族性を示す単環または縮合環の複素環式化合物から、環を構成する炭素原子に直接結合している水素原子のうちn個の水素原子を除いた残りの原子団を意味する。「複素環式化合物」とは、環式構造を持つ有機化合物のうち、環を構成する原子として、炭素原子だけでなく、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、リン原子、ホウ素原子、ケイ素原子等のヘテロ原子を含む化合物をいう。
「芳香族複素環式化合物」は、オキサジアゾール、チアジアゾール、チアゾール、オキサゾール、チオフェン、ピロール、ホスホール、フラン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、トリアジン、ピリダジン、キノリン、イソキノリン、カルバゾール、ジベンゾシロール、ジベンゾホスホール等のヘテロ原子を含む複素環式化合物であり、複素環自体が芳香族性を示す化合物、および、フェノキサジン、フェノチアジン、ジベンゾボロール、ジベンゾシロール、ベンゾピラン等のヘテロ原子を含む複素環自体は芳香族性を示さなくとも、複素環に芳香環が縮環されている化合物を意味する。
また、本明細書において、Meはメチル基を表し、Etはエチル基を表し、i−Pr及びi−proはイソプロピル基を表し、n−Buはn−ブチル基を表し、tBu、t−Buおよびt−ブチル基はtert−ブチル基を表す。
[置換基の説明]
本明細書に示した各種の置換基について具体的に説明する。本明細書では、特別な説明がない限り、各置換基は以下で説明されるものとする。また、本明細書では、化合物、構成単位および繰り返し単位の有する水素原子は任意に重水素原子に置き換えられていてもよく、同様に、他の原子も、天然に存在する各種同位体に置き換わったものであってもよい。
(アルキル基)
アルキル基は、直鎖、分岐または環状のいずれであってもよいが、直鎖アルキル基が好ましい。アルキル基の炭素数は、後述の置換基の炭素数を含めないで、1〜20(分岐アルキル基および環状アルキル基の場合、3〜20)が好ましく、より好ましくは1〜15(分岐アルキル基および環状アルキル基の場合、3〜15)、さらに好ましくは1〜12(分岐アルキル基および環状アルキル基の場合、3〜12)。アルキル基が有していてもよい置換基としては、例えば、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換オキシカルボニル基、フッ素原子およびシアノ基が挙げられる。
アルキル基の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソアミル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、3,7−ジメチルオクチル基、ドデシル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基が挙げられる。
(アリール基)
アリール基は、単環または縮合環の芳香族炭化水素から環を構成する炭素原子に直接結合する水素原子1個を除いた残りの原子団である。アリール基の炭素数は、後述の置換基の炭素数を含めないで、6〜60が好ましく、6〜48がより好ましく、6〜20が更に好ましく、6〜14が特に好ましい。アリール基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換オキシカルボニル基、フッ素原子およびシアノ基が挙げられる。
アリール基の例としては、フェニル基、ナフチル基が挙げられる。
(1価の芳香族複素環基)
1価の芳香族複素環基の炭素数は、後述の置換基の炭素数を含めないで、2〜60が好ましく、3〜20がより好ましい。1価の芳香族複素環基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換オキシカルボニル基、フッ素原子およびシアノ基が挙げられる。
1価の芳香族複素環基の例としては、2−オキサジアゾリル基、2−チアジアゾリル基、2−チアゾリル基、2−オキサゾリル基、2−チエニル基、2−ピロリル基、2−フリル基、2−ピリジル基、3−ピリジル基、4−ピリジル基、2−ピラジル基、2−ピリミジル基、2−トリアジル基、3−ピリダジル基、3−カルバゾリル基、2−フェノキサジニル基、3−フェノキサジニル基、2−フェノチアジニル基、3−フェノチアジニル基が挙げられる。
(アルコキシ基)
アルコキシ基は、直鎖、分岐または環状のいずれであってもよいが、直鎖アルコキシ基が好ましい。アルコキシ基の炭素数は、後述の置換基の炭素数を含めないで、1〜20(分岐アルコキシ基および環状アルコキシ基の場合、3〜20)が好ましい。アルコキシ基が有していてもよい置換基としては、例えば、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換オキシカルボニル基、フッ素原子およびシアノ基が挙げられる。
アルコキシ基の例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブトキシ基、sec−ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基、ドデシルオキシ基、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基、パーフルオロブトキシ基、パーフルオロヘキシルオキシ基、パーフルオロオクチルオキシ基、メトキシメチルオキシ基、2−メトキシエチルオキシ基、2−エトキシエチルオキシ基が挙げられる。
(アリールオキシ基)
アリールオキシ基の炭素数は、後述の置換基の炭素数を含めないで、6〜60が好ましい。アリールオキシ基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換オキシカルボニル基、フッ素原子およびシアノ基が挙げられる。
アリールオキシ基の例としては、フェノキシ基、C〜C12アルコキシフェノキシ基(「C〜C12アルコキシ」は、アルコキシ部分の炭素数が1〜12であることを意味する。以下、同様である。)、C〜C12アルキルフェノキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基、ペンタフルオロフェニルオキシ基が挙げられる。
(アラルキル基)
アラルキル基の炭素数は、後述の置換基の炭素数を含めないで、7〜60が好ましい。
アラルキル基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換オキシカルボニル基、フッ素原子およびシアノ基が挙げられる。
アラルキル基の例としては、フェニル−C〜C12アルキル基、C〜C12アルコキシフェニル−C〜C12アルキル基、C〜C12アルキルフェニル−C〜C12アルキル基が挙げられる。
(アリールアルコキシ基)
アリールアルコキシ基の炭素数は、後述の置換基の炭素数を含めないで、7〜60が好ましい。アリールアルコキシ基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換オキシカルボニル基、フッ素原子およびシアノ基が挙げられる。
アリールアルコキシ基の例としては、フェニル−C〜C12アルコキシ基、C〜C12アルコキシフェニル−C〜C12アルコキシ基、C〜C12アルキルフェニル−C〜C12アルコキシ基が挙げられる。
(置換アミノ基)
置換アミノ基の炭素数は、置換基の炭素数を含めて、2〜60が好ましい。置換アミノ基が有する置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、アラルキル基および1価の芳香族複素環基が挙げられる。置換アミノ基は、アミノ基が有する置換基同士が、直接結合して、それぞれが結合する窒素原子とともに環構造を形成した基、および、炭素原子、酸素原子、硫黄原子等を介して結合して、それぞれが結合する窒素原子とともに環構造を形成した基であってもよい。置換アミノ基としては、ジアルキル置換アミノ基、ジアリール置換アミノ基が好ましい。
置換アミノ基の例としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジ−4−トリルアミノ基、ジ−4−tert−ブチルフェニルアミノ基、ビス(3,5−ジ−tert−ブチルフェニル)アミノ基、N−カルバゾリル基、N−フェノキサジニル基、N−アクリジニル基、N−フェノチアジニル基が挙げられる。
(置換カルボニル基)
置換カルボニル基の炭素数は、置換基の炭素数を含めて、2〜60が好ましい。
置換カルボニル基としては、−COR23(R23は置換基を表す。)で表される基であって、R23がアルキル基、アリール基、アラルキル基または1価の芳香族複素環基である基が挙げられる。
置換カルボニル基の例としては、アセチル基、ブチリル基、ベンゾイル基が挙げられる。
(置換オキシカルボニル基)
置換オキシカルボニル基の炭素数は、置換基の炭素数を含めて、2〜60が好ましい。
置換オキシカルボニル基としては、−COOR24(R24は置換基を表す。)で表される基であって、R24がアルキル基、アリール基、アラルキル基または1価の芳香族複素環基である基が挙げられる。
置換オキシカルボニル基の例としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、ベンジルオキシカルボニル基が挙げられる。
(アリーレン基)
アリーレン基は、単環または縮合環の芳香族炭化水素から環を構成する炭素原子に直接結合する水素原子2個を除いた残りの原子団を意味する。アリーレン基の炭素数は、後述の置換基の炭素数を含めないで、6〜60が好ましく、より好ましくは6〜48、さらに好ましくは6〜30であり、特に好ましくは6〜18である。アリーレン基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換オキシカルボニル基、フッ素原子およびシアノ基が挙げられる。
アリーレン基の例としては、1,4−フェニレン基(下記式001)、1,3−フェニレン基(下記式002)、1,2−フェニレン基(下記式003)等のフェニレン基;ナフタレン−1,4−ジイル基(下記式004)、ナフタレン−1,5−ジイル基(下記式005)、ナフタレン−2,6−ジイル基(下記式006)等のナフタレンジイル基;9,10−ジヒドロフェナントレン−2,7−ジイル基(下記式007)等のジヒドロフェナントレンジイル基;フルオレン−3,6−ジイル基(下記式008)、フルオレン−2,7−ジイル基(下記式009)等のフルオレンジイル基が挙げられる。
Figure 2013191086
Figure 2013191086
式001〜式009中、Rは、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換オキシカルボニル基、フッ素原子またはシアノ基を表す。Raは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を表す。
複数存在するRは、互いに同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子とともに環構造を形成していてもよい。複数存在するRaは、互いに同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子とともに環構造を形成してもよい。
式001〜009中、Rとしては、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基または置換アミノ基が好ましく、水素原子、アルキル基またはアリール基がより好ましい。
式001〜009中、Raとしては、アリール基またはアルキル基が好ましく、アルキル基、アルコキシ基もしくはアリール基を置換基として有していてもよいアリール基、または、アルキル基がより好ましく、少なくとも1つのRaは、アルキル基、アルコキシ基もしくはアリール基を置換基として有していてもよいアリール基であることが更に好ましい。
式001〜009中、RおよびRaがそれぞれ形成する環構造としては、アルキル基を置換基として有していてもよいシクロペンチル環、アルキル基を置換基として有していてもよいシクロヘキシル環、アルキル基を置換基として有していてもよいシクロヘプチル環が好ましい。なお、当該環構造は、更にベンゼン環等が縮合した縮合環構造であってもよい。
(2価の芳香族複素環基)
2価の芳香族複素環基の炭素数は、後述の置換基の炭素数を含めないで、2〜60が好ましく、3〜20がより好ましい。2価の芳香族複素環基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換オキシカルボニル基、フッ素原子およびシアノ基が挙げられる。
2価の芳香族複素環基の例としては、ピリジン−2,5−ジイル基(下記式101)、ピリジン−2,6−ジイル基(下記式102)等のピリジンジイル基;ピリミジン−4,6−ジイル基(下記式103)等のピリミジンジイル基;トリアジン−2,4−ジイル基(下記式104)等のトリアジンジイル基;ピラジン−2,5−ジイル基(下記式105)等のピラジンジイル基;ピリダジン−3,6−ジイル基(下記式106)等のピリダジンジイル基;キノリン−2,6−ジイル基(下記式107)等のキノリンジイル基;イソキノリン−1,4−ジイル基(下記式108)等のイソキノリンジイル基;キノキサリン−5,8−ジイル基(下記式109)等のキノキサリンジイル基;カルバゾール−3,6−ジイル基(下記式110)、カルバゾール−2,7−ジイル基(下記式111)等のカルバゾールジイル基;ジベンゾフラン−4,7−ジイル基(下記式112)、ジベンゾフラン−3,8−ジイル基(下記式113)等のジベンゾフランジイル基;ジベンゾチオフェン−4,7−ジイル基(下記式114)、ジベンゾチオフェン−3,8−ジイル基(下記式115)等のジベンゾチオフェンジイル基;ジベンゾシロール−4,7−ジイル基(下記式116)、ジベンゾシロール−3,8−ジイル基(下記式117)等のジベンゾシロールジイル基;フェノキサジン−3,7−ジイル基(下記式118)、フェノキサジン−2,8−ジイル基(下記式119)等のフェノキサジンジイル基;フェノチアジン−3,7−ジイル基(下記式120)、フェノチアジン−2,8−ジイル基(下記式121)等のフェノチアジンジイル基;ジヒドロアクリジン−2,7−ジイル基(下記式122)等のジヒドロアクリジンジイル基;下記式123で表される2価の基;ピロ−ル−2,5−ジイル基(下記式124)等のピロールジイル基;フラン−2,5−ジイル基(下記式125)等のフランジイル基;チオフェン−2,5−ジイル基(下記式126)等のチオフェンジイル基;ジアゾール−2,5−ジイル基(下記式127)等のジアゾールジイル基;トリアゾール−2,5−ジイル基(下記式128)等のトリアゾールジイル基;オキサゾール−2,5−ジイル基(下記式129)等のオキサゾールジイル基;オキサジアゾール−2,5−ジイル基(下記式130);チアゾール−2,5−ジイル基(式131)等のチアゾールジイル基;チアジアゾール−2,5−ジイル基(下記式132)が挙げられる。
Figure 2013191086
Figure 2013191086
式101〜132中、RおよびRaは、前記と同じ意味を表す。
(2価の芳香族アミン残基)
2価の芳香族アミン残基は、例えば、下記一般式(4)で表される基である。
Figure 2013191086
式(4)中、
Ar5a、Ar5b、Ar5cおよびAr5dは、それぞれ独立に、アリーレン基または2価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
Ar5e、Ar5fおよびAr5gは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
Ar5a、Ar5b、Ar5c、Ar5d、Ar5e、Ar5fおよびAr5gが有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換オキシカルボニル基、フッ素原子およびシアノ基が挙げられ、アルキル基、アリール基、アラルキル基が好ましい。
Ar5d、Ar5e、Ar5fおよびAr5gで表される基は、当該基が結合している窒素原子に結合している当該基以外の基と、直接結合するか、または、−O−、−S−、−C(=O)−、−C(=O)−O−、−N(R)−、−C(=O)−N(R)−もしくはC(R−で表される基を介して結合して、環構造を形成していてもよく、当該環構造としては、5〜7員環であることが好ましい。Rは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもい。Rが複数存在する場合、それらは互いに同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子とともに環構造を形成していてもよい。
maおよびmbは、それぞれ独立に、0または1である。
(3価の芳香族炭化水素基)
3価の芳香族炭化水素基は、単環または縮合環の芳香族炭化水素から環を構成する炭素原子に直接結合する水素原子3個を除いた残りの原子団を意味する。3価の芳香族炭化水素基の炭素数は、後述の置換基の炭素数を含めないで、6〜60が好ましく、6〜48がより好ましく、6〜20が更に好ましく、6〜14が特に好ましい。3価の芳香族炭化水素基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換オキシカルボニル基、フッ素原子およびシアノ基が挙げられる。
3価の芳香族炭化水素基の例としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、フルオレン、ピレン、ペリレン等の芳香族炭化水素から環を構成する炭素原子に直接結合する水素原子3個を除いた残りの原子団が挙げられる。
(3価の芳香族複素環基)
3価の芳香族複素環基は、芳香族性を示す単環または縮合環の複素環式化合物から、環を構成する炭素原子またはヘテロ原子に直接結合している水素原子3個を除いた残りの原子団を意味する。3価の芳香族複素環基の炭素数は、後述の置換基の炭素数を含めないで、2〜60が好ましく、3〜20がより好ましい。3価の芳香族複素環基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換オキシカルボニル基、フッ素原子およびシアノ基が挙げられる。
3価の芳香族複素環基の例としては、オキサジアゾール、チアジアゾール、チアゾール、オキサゾール、チオフェン、ピロール、ホスホール、フラン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、トリアジン、ピリダジン、キノリン、イソキノリン、カルバゾール、ジベンゾシロール、ジベンゾホスホール、フェノキサジン、フェノチアジン、ジベンゾボロール、ジベンゾシロール、ベンゾピラン等の芳香族複素環式化合物から環を構成する炭素原子またはヘテロ原子に直接結合する水素原子3個を除いた残りの原子団が挙げられる。
[高分子化合物]
次に、好適な実施形態に係る高分子化合物について説明する。本発明の高分子化合物は、式(1)で表される基を繰り返し単位として含む。より好適な態様において、式(1)で表される基を繰り返し単位として含み、更に、式(2)で表される基および/または式(3)で表される基を繰り返し単位として含む。また、本発明の高分子化合物は、式(1)で表される基、式(2)で表される基および式(3)で表される基以外の基を、繰り返し単位として含んでいてもよい。なお、式(1)で表される基、式(2)で表される基および式(3)で表される基はそれぞれ、一種単独でも複数含まれていてもよい。以下で、各基について説明する。
(式(1)で表される基)
Figure 2013191086
[式(1)中、
1aは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数あるR1aは、同一でも異なっていてもよい。
1aは、下記式(1a)〜(1c)からなる群から選ばれる基を表す。]
Figure 2013191086
[式(1a)〜(1c)中、
1cは、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
1d〜R1fは、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子またはシアノ基を表す。式(1b)におけるR1dとR1eは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。式(1c)におけるR1dとR1eは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよく、R1fとR1gは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよく、R1dとR1fは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよく、R1eとR1gは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。]
式(1)におけるR1cとしては、本実施形態の高分子化合物を用いた発光素子の輝度寿命がより優れるため、アリール基が好ましく、アルキル基を置換基として有するアリール基がより好ましく、アルキル基を置換基として有するフェニル基が更に好ましい。
また、式(1)におけるR1d〜R1fとしては、実施形態の高分子化合物を用いた発光素子の輝度寿命がより優れるため、アルキル基またはアリール基が好ましい。
式(1b)におけるR1dとR1eの組み合わせとしては、本実施形態の高分子化合物の合成が容易になるため、双方がアルキル基、双方がアリール基、または、一方がアルキル基で他方がアリール基であることが好ましく、双方がアリール基、または、一方がアルキル基で他方がアリール基であることがより好ましく、一方がアルキル基で他方がアリール基であることがさらに好ましい。
式(1)におけるX1aとしては、式(1a)で表される基であることが好ましい。すなわち、式(1)で表される基は、式(1A)で表される基であることが好ましい。
Figure 2013191086
[式(1A)中、R1a、R1cおよびR1dは、前記と同じ意味を表す。]
式(1)で表される基としては、例えば、下記式(1−1a)〜(1−28a)、(1−1b)〜(1−8b)および(1−1c)〜(1−10c)で表される基が挙げられ、本実施形態の高分子化合物を用いた発光素子の輝度寿命がより優れるため、式(1−1a)〜(1−12a)、(1−14a)〜(1−28a)、(1−2b)〜(1−6b)、(1−8b)、(1−2c)〜(1−10c)で表される基が好ましい。
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
式(1)におけるR1a、R1cおよびR1d〜R1fが有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アラルキル基が挙げられ、本実施形態の高分子化合物の原料モノマーの合成がより簡便になるため、アルキル基であることが好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基がより好ましい。
式(1)におけるR1aは、本実施形態の高分子化合物の原料モノマーの合成がより簡便になるため、複数あるR1aは同一であることが好ましい。R1aは、メチル基、エチル基、プロピル基が更に好ましく、メチル基が特に好ましい。
(式(2)で表される基)
Figure 2013191086
[式(2)中、
Ar2aは、アリーレン基、2価の芳香族複素環基、または、アリーレン基および2価の芳香族複素環基からなる群から選ばれる2以上10以下の基が互いに結合してなる2価の基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
但し、式(2)で表される基は、他の繰り返し単位と結合を形成するそれぞれの炭素原子の隣の炭素原子の少なくとも一つが、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を置換基として有する。式(2)で表される基は、式(1)で表される基とは異なる。]
式(2)で表される基は、本実施形態の高分子化合物において繰り返し単位として含まれるが、高分子鎖において式(2)で表される基の認定方法が複数存在する場合、Ar2aの個数が最小となる基を、式(2)で表される基と認定する。
式(2)で表される基は、他の繰り返し単位と結合を形成するそれぞれの炭素原子の隣の炭素原子の少なくとも一つが、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を置換基として有する。これにより、本実施形態の高分子化合物のTエネルギー準位を高めることが可能となる。これらの置換基の中でも、本実施形態の高分子化合物の原料モノマーの合成がより簡便になるため、アルキル基が好ましい。
式(2)で表される基としては、本実施形態の高分子化合物のTエネルギー準位がより高くなるため、式(2A)で表される基であることが好ましい。
Figure 2013191086
[式(2A)中、
2aは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するR2aは、互いに同一でも異なっていてもよい。
2bは、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するR2bは、互いに同一でも異なっていてもよい。]
式(2A)におけるR2aとしては、本実施形態の高分子化合物の耐熱性と有機溶媒への溶解性とがバランス良く得られるため、アルキル基またはアラルキル基が好ましく、アルキル基がより好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、イソアミル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、シクロヘキシルメチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、2−シクロヘキシルエチル基、ノニル基、デシル基、3,7−ジメチルオクチル基またはドデシル基が特に好ましい。
式(2A)におけるR2bとしては、本実施形態の高分子化合物の耐熱性と有機溶媒への溶解性とがバランス良く得られ、かつ、本実施形態の高分子化合物の原料モノマーの重合時の反応性が良好となるため、水素原子、アルキル基またはアラルキル基が好ましく、水素原子またはアルキル基がより好ましく、水素原子が更に好ましい。
式(2A)で表される基としては、例えば、下記式2A−001〜2A−019および2A−101〜2A−105で表される基が挙げられ、溶媒への溶解性が優れるので、式2A−003〜2A−015、2A−018〜2A−019で表される基が好ましく、式2A−005〜2A−015、2A−019で表される基がより好ましい。
Figure 2013191086
また、式(2)で表される基としては、本実施形態の高分子化合物のTエネルギー準位が高くなり、かつ、本実施形態の高分子化合物を用いた発光素子の駆動電圧が低下するので、式(2B)で表される基であることが好ましい。
Figure 2013191086
[式(2B)中、
は、炭素原子または窒素原子を表し、該炭素原子は、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を置換基として有していてもよい。複数存在するYは、互いに同一でも異なっていてもよい。
2cは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するR2cは、互いに同一でも異なっていてもよい。
2dは、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するR2dは、互いに同一でも異なっていてもよい。
Arは、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。]
式(2B)におけるYとしては、アルキル基を置換基として有していてもよい炭素原子または窒素原子が好ましい。
式(2B)におけるArが有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換オキシカルボニル基、フッ素原子およびシアノ基が挙げられる。
式(2B)におけるArとしては、本実施形態の高分子化合物を用いた発光素子の駆動電圧が低下するので、アリール基または1価の芳香族複素環基が好ましく、アルキル基を置換基として有するアリール基またはアルキル基を置換基として有する1価の芳香族複素環基がより好ましく、アルキル基を置換基として有するアリール基が更に好ましい。
式(2B)におけるR2aとしては、本実施形態の高分子化合物の耐熱性と有機溶媒への溶解性とがバランス良く得られるため、アルキル基またはアラルキル基が好ましく、アルキル基がより好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、イソアミル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、シクロヘキシルメチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、2−シクロヘキシルエチル基、ノニル基、デシル基、3,7−ジメチルオクチル基またはドデシル基が更に好ましい。
式(2B)におけるR2bとしては、本実施形態の高分子化合物の耐熱性と有機溶媒への溶解性とがバランス良く得られ、かつ、本実施形態の高分子化合物の原料モノマーの重合時の反応性がより良好となるため、水素原子、アルキル基またはアラルキル基が好ましく、水素原子またはアルキル基がより好ましく、水素原子が更に好ましい。
式(2B)で表される基としては、例えば、下記式2B−001〜2B−012、2B−101〜2B−103、2B−201〜2B−203、2B−301〜2B−303および2B−401〜2B−403で表される基が挙げられ、本実施形態の高分子化合物を用いた発光素子の駆動電圧が低下するので、式2B−001〜2B−012で表される基が好ましい。
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
(式(3)で表される基)
Figure 2013191086
[式(3)中、
Ar3aは、アリーレン基、2価の芳香族複素環基、または、アリーレン基および2価の芳香族複素環基からなる群から選ばれる2以上10以下の基が互いに結合してなる2価の基を表し、これらの基はさらに置換基を有していてもよい。
但し、式(3)で表される基は、前記式(1)で表される基および前記式(2)で表される基とは異なる。]
式(3)で表される基は、本実施形態の高分子化合物において繰り返し単位として含まれるが、高分子鎖において式(3)で表される基の認定方法が複数存在する場合、Ar3aの個数が最小となる基を、式(3)で表される基と認定する。
式(3)で表される基は、式(1)で表される基および式(2)で表される基とは異なる基(すなわち、他の繰り返し単位と結合を形成するそれぞれの炭素原子の隣の炭素原子の少なくとも一つが、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を置換基として有さない基。)である。これにより、本実施形態の高分子化合物の合成がより簡便となり、かつ、本実施形態の高分子化合物を用いた発光素子の駆動電圧がより低下する。
式(3)で表される基としては、本実施形態の高分子化合物を用いた発光素子の駆動電圧がより低下するため、式(3A)で表される基であることが好ましい。
Figure 2013191086
[式(3A)中、
は、炭素原子または窒素原子を表し、該炭素原子は、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を置換基として有していてもよい。複数存在するYは同一でも異なっていてもよい。
Arは、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。]
式(3A)におけるYとしては、アルキル基を置換基として有していてもよい炭素原子または窒素原子が好ましい。
式(3A)におけるArが有していてもよい置換基としては、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換オキシカルボニル基、フッ素原子およびシアノ基が挙げられる。
式(3A)におけるArとしては、本実施形態の高分子化合物を用いた発光素子の素子寿命がより優れるため、アリール基または1価の芳香族複素環基が好ましく、アルキル基を置換基として有するアリール基またはアルキル基を置換基として有する1価の芳香族複素環基がより好ましく、アルキル基を置換基として有するアリール基が更に好ましい。
式(3A)で表される基としては、例えば、下記式3A−001〜3A−012、3A−301〜3A−303、式3A−401〜3A−403で表される基が挙げられ、本実施形態の高分子化合物を用いた発光素子の輝度寿命がより優れるため、式3A−001〜3A−012で表される基が好ましい。
Figure 2013191086
Figure 2013191086
式(3)で表される基としては、本実施形態の高分子化合物を用いた発光素子の電流効率が優れるので、下記式(3B)式で表される基であることが好ましい。
Figure 2013191086
[式(3B)中、
3Bは1〜3の整数を表す。
Ar3Bは、アリーレン基または2価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Ar3Bが複数存在する場合、それらは互いに同一でも異なっていてもよい。
3Bは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するR3Bは、互いに同一でも異なっていてもよい。]
式(3B)で表される基は、本実施形態の高分子化合物において繰り返し単位として含まれるが、高分子鎖において式(3B)で表される基の認定方法が複数存在する場合、n3Bの値が最小となる基を、式(3B)で表される基と認定する。
式(3B)におけるR3Bとしては、本実施形態の高分子化合物の原料モノマーの合成がより簡便になるため、アルキル基が好ましく、メチル基、エチル基またはプロピル基がより好ましく、メチル基が更により好ましい。
式(3B)におけるAr3Bが有していてもよい置換基としては、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換オキシカルボニル基、フッ素原子およびシアノ基が挙げられる。
式(3B)におけるAr3Bとしては、1,4−フェニレン基(式001)、9,10−ジヒドロフェナントレン−2,7−ジイル基(式007)、フルオレン−3,6−ジイル基(式008)、フルオレン−2,7−ジイル基(式009)、1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル基(式104)、カルバゾール−3,6−ジイル基(式110)、カルバゾール−2,7−ジイル基(式111)、ジベンゾフラン−4,7−ジイル基(式112)、ジベンゾフラン−3,8−ジイル基(式113)、ジベンゾチオフェン−4,7−ジイル基(式114)またはジベンゾチオフェン−3,8−ジイル基(式115)が好ましい。
式(3B)におけるAr3Bが、1,4−フェニレン基(式001)である場合は、n3Bは1または2であることが好ましく、Ar3Bで表される基としては、下記式3B−001で表される基が挙げられる。
Figure 2013191086
(式中、Rは前記と同じ意味を表す。)
式(3B)におけるAr3Bが、9,10−ジヒドロフェナントレン−2,7−ジイル基(式007)、フルオレン−3,6−ジイル基(式008)、フルオレン−2,7−ジイル基(式009)、カルバゾール−3,6−ジイル基(式110)、カルバゾール−2,7−ジイル基(式111)、ジベンゾフラン−4,7−ジイル基(式112)、ジベンゾフラン−3,8−ジイル基(式113)、ジベンゾチオフェン−4,7−ジイル基(式114)およびジベンゾチオフェン−3,8−ジイル基(式115)からなる群から選ばれる基である場合には、n3Bは1であることが好ましい。
式(3B)におけるAr3Bが、1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル基(式104)を含む場合は、n3Bは3であることが好ましく、Ar3Bで表される基としては、下記式3B−301〜3B−321で表される基が挙げられ、原料となるモノマー化合物の合成の容易さの観点から、式3B−301〜3B−309で表される基が好ましく、式3B−301、3B−303、3B−304、3B−308または式3B−309で表される基がより好ましい。
Figure 2013191086
Figure 2013191086
(式中、RおよびRaは前記と同じ意味を表す。)
式(3B)で表される基としては、本実施形態の高分子化合物を用いた発光素子の輝度寿命がより優れるため、Ar3Bで表される基が1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル基(式104)を含む場合が好ましく、中でも下記式3B−401〜3B−412、3B−501〜3B−503、および、式3B−601〜3B−603で表される基がより好ましい。
Figure 2013191086
Figure 2013191086
本発明の高分子化合物は、更に2価の芳香族アミン残基を繰り返し単位として含むことが、本実施形態の高分子化合物を用いた発光素子の駆動電圧がより低下するため、好ましい。
2価の芳香族アミン残基は、例えば、下記一般式(4)で表される基である。
Figure 2013191086
[式(4)中、Ar5a〜Ar5g、maおよびmbは、前記と同じ意味を表す。]
前記一般式(4)において、本実施形態の高分子化合物を用いた発光素子の電流効率が優れるため、maおよびmbは0であることが好ましい。
2価の芳香族アミン残基の例としては、下記式4−001〜4−006で表される基が挙げられ、本実施形態の高分子化合物を用いた発光素子の電流効率が優れるため、式4−001、4−003〜4−005で表される基が好ましい。
Figure 2013191086
(錯体高分子化合物)
本実施形態の高分子化合物は、燐光発光性化合物の残基から誘導される1〜3価の基を構成単位として有する高分子化合物(以下、「錯体高分子化合物」と言う。)であってもよい。
本実施形態の錯体高分子化合物が含む、燐光発光性化合物の残基から誘導される1〜3価の基である構成単位としては、高分子鎖の末端に1価の基として存在する燐光発光性化合物の残基から誘導される1価の基である構成単位、高分子鎖の主鎖に2価の基として存在する燐光発光性化合物の残基から誘導される2価の基である構成単位(繰り返し単位であることが好ましい。)、および、高分子鎖の主鎖に3価の基として存在する燐光発光性化合物の残基から誘導される3価の基である構成単位(繰り返し単位であることが好ましい。)が挙げられる。なお、高分子鎖の主鎖に3価の基として存在する燐光発光性化合物の残基から誘導される3価の基である構成単位は、該構成単位において高分子鎖が分岐することになる。
高分子鎖の末端に1価の基として存在する燐光発光性化合物の残基から誘導される1価の基である構成単位としては、後述の式(MM)で表される燐光発光性化合物の有するLで表される配位子から水素原子を1個取り除いた1価の残基が挙げられる。
高分子鎖の主鎖に2価の基として存在する燐光発光性化合物の残基から誘導される2価の基である構成単位としては、後述の式(MM)で表される燐光発光性化合物の有するLで表される配位子から水素原子を1個取り除いた1価の残基を置換基として有するアリーレン基または2価の芳香族複素環基、後述の式(MM)で表される燐光発光性化合物の有するLで表される配位子1つから水素原子を2個取り除いた2価の残基、および、後述の式(MM)で表される燐光発光性化合物の有するLで表される配位子2つから水素原子を各1個取り除いた2価の残基が挙げられる。
高分子鎖の主鎖に3価の基として存在する燐光発光性化合物の残基から誘導される3価の基である構成単位としては、後述の式(MM)で表される燐光発光性化合物の有するLで表される配位子1つから水素原子を3個取り除いた3価の残基、後述の式(MM)で表される燐光発光性化合物の有するLで表される配位子2つから水素原子をそれぞれ1個および2個取り除いた3価の残基、および、後述の式(MM)で表される燐光発光性化合物の有するLで表される配位子3つから水素原子を各1個取り除いた3価の残基が挙げられる。
(高分子化合物のTg、溶解性)
本発明の高分子化合物は、発光素子の製造に用いた場合に、より安定な有機膜の形状を得ることができ、得られる発光素子の保存温度範囲をより広げることができ、かつ、得られる発光素子の輝度寿命等の安定性をより向上させることができるため、ガラス転移温度(以下、「Tg」ということがある。)が60℃以上であることが好ましく、80℃以上であることがより好ましく、100℃以上であることが更により好ましい。なお、本発明の高分子化合物を後述の燐光発光性化合物との組成物として用いる場合、燐光発光性化合物である金属錯体は、通常高いガラス転移温度(Tg)を有するため、本実施形態の組成物のガラス転移温度としては、本発明の高分子化合物単独のガラス転移温度よりも高い値となる。
本発明の高分子化合物のガラス転移温度を上記の好ましい範囲とするためには、高分子化合物が含む繰り返し単位に適切な置換基を導入することが好ましい。該置換基としてはアルキル基が好ましい。
本発明の高分子化合物は、発光素子の製造に用いる場合に、通常溶液塗布法を用いるため、後述の燐光発光性化合物と共に用いる場合には、燐光発光性化合物を溶解させることが可能な溶媒に対して溶解性を示す有するものであることが好ましい。
本発明の高分子化合物に適切な溶解性を持たせるためには、高分子化合物が含む繰り返し単位に適切な置換基を導入することが好ましい。当該置換基としてはアルキル基が好ましい。
(高分子化合物の構造)
以下、本発明の高分子化合物の好ましい構造に関して説明する。
本実施形態の高分子化合物は、後述の燐光発光性化合物との組成物を用いた発光素子の素子寿命がより優れるため、式(1)で表される基の含有量は、高分子化合物に含まれる繰り返し単位の合計含有量に対して20モル%以上であることが好ましく、25モル%以上であることがより好ましく、30モル%以上であることが更に好ましい。
本実施形態の高分子化合物が、式(2)で表される基を繰り返し単位として含むものである場合、後述の燐光発光性化合物との組成物を用いた発光素子の電流効率がより優れるため、高分子化合物に含まれる繰り返し単位の合計含有量に対して15モル%以上90モル%以下であることが好ましく、20モル%以上70モル%以下であることがより好ましく、30モル%以上50モル%以下であることが更に好ましい。
本実施形態の高分子化合物が、式(3)で表される基を繰り返し単位としてを含むものである場合、後述の燐光発光性化合物との組成物を用いた発光素子の電流効率がより優れるため、式(3)で表される基の含有量は、高分子化合物に含まれる繰り返し単位の合計含有量に対して1モル%以上50モル%以下であることが好ましく、3モル%以上30モル%以下であることがより好ましく、5モル%以上20モル%以下であることが更に好ましい。
本実施形態の高分子化合物が、前記2価の芳香族アミン残基を繰り返し単位として含むものである場合、後述の燐光発光性化合物との組成物を用いた発光素子の電流効率がより優れるため、高分子化合物に含まれる繰り返し単位の合計含有量に対して1モル%以上50モル%以下であることが好ましく、3モル%以上30モル%以下であることがより好ましく、5モル%以上20モル%以下であることが更に好ましい。
本実施形態の高分子化合物が、式(3)で表される基を繰り返し単位としてを含むものである場合、後述の燐光発光性化合物との組成物を用いた発光素子の電流効率がより優れるため、式(3)で表される基の含有量は、高分子化合物に含まれる繰り返し単位の合計含有量に対して50モル%以下であり、かつ、式(3)で表される基同士が実質的に隣り合っていないことが好ましい。これは、式(3)で表される基が互いに結合することにより、本実施形態の高分子化合物のTエネルギー準位が低下する傾向があるためである。
上記の「実質的に隣り合っていない」とは、高分子化合物に含まれる全繰り返し単位の結合に対する、式(3)で表される基同士の結合の割合が、10モル%以下であることを意味し、5モル%以下であることが好ましく、1モル%以下であることがより好ましく、0モル%であることが更に好ましい。
また、本実施形態の高分子化合物が、式(2)で表される基および式(3)で表される基を繰り返し単位として含むものである場合、本実施形態の高分子化合物のTエネルギー準位をより高め、かつ、後述の燐光発光性化合物との組成物を用いた発光素子の駆動電圧がより優れるため、式(2)で表される基の含有量が、高分子化合物に含まれる繰り返し単位の合計含有量に対して50モル%以上であり、かつ、式(1)で表される基と、式(1)で表される基および式(3)で表される基とが、実質的に隣り合っていないことが好ましい。これは、式(1)で表される基同士が互いに結合した構成単位と比較して、式(1)で表される基と式(2)で表される基とが互いに結合した構成単位の方が、高分子化合物を用いた発光素子の駆動電圧を低減する効果が高いためであり、また、式(1)で表される基と式(3)で表される基とが互いに結合した構成単位と比較して、式(1)で表される基と式(2)で表される基とが互いに結合した構成単位の方が、高分子化合物のTエネルギー準位を高める効果が大きいためである。よって、本実施形態の高分子化合物は、式(1)で表される基の両隣に、式(2)で表される基が結合した構成単位を含むように重合されたものであることが好ましい。
上記の「実質的に隣り合っていない」とは、前述の「実質的に隣り合っていない」と同じ意味を表す。
本実施形態の高分子化合物は、ブロック共重合体、ランダム共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体のいずれであってもよいし、その他の態様であってもよいが、上記観点から、複数種の原料モノマーを共重合してなる共重合体であることが好ましい。
[高分子化合物の製造方法]
本発明の高分子化合物は、高分子化合物を構成する繰り返し単位やその他の基を導入するための原料モノマーを、適宜反応させることによって製造できることができる。ここで、原料モノマーとしては、各繰り返し単位または各基における高分子鎖に結合している2つの結合手が、重合反応により結合を形成することが可能な脱離基(以下、「重合活性基」といもいう。)に置き換わった構造を有するものを用いることができる。重合反応は、例えば、公知のクロスカップリング等の重合方法を適用して原料モノマーを共重合させることにより行うことができる。
式(1)で表される繰り返し単位を導入するためには、下記式(M1)で表される化合物を用いることが好ましい。
Figure 2013191086
[式(M1)中、
1aは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数あるR1aは、同一でも異なっていてもよい。
1aは、下記式(1a)〜(1c)からなる群から選ばれる基を表す。
は、下記の置換基(a)群から選ばれる基または下記の置換基(b)群から選ばれる基を表す。複数存在するXは、互いに同一でも異なっていてもよい。
(置換基(a)群)
塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、−O−S(=O)20(R20はアルキル基、または、アルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、フッ素原子もしくはシアノ基を置換基として有していてもよいアリール基を表す。)で表される基。
(置換基(b)群)
−B(OR21(R21は水素原子またはアルキル基を表す。複数存在するR21は、互いに同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する酸素原子とともに環を形成していてもよい。)で表される基、−BF(Qはリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムまたはセシウムの1価の陽イオンを表す。)で表される基、−Sn(R22(R22は水素原子またはアルキル基を表す。複数存在するR22は、互いに同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合するスズ原子とともに環を形成していてもよい。)で表される基、−MgY(Yは塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を表す。)で表される基、−ZnY(Yは塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を表す。)で表される基。]
Figure 2013191086
[式(1a)〜(1c)中、
1cは、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
1d〜R1fは、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子またはシアノ基を表す。式(1b)におけるR1dとR1eは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。式(1c)におけるR1dとR1eは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよく、R1fとR1gは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよく、R1dとR1fは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよく、R1cとR1gは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。]
以下、式(M1)で表される化合物の製造方法について説明する。式(M1)で表される化合物は、例えば、下記スキーム1に記載の方法で製造することができる。
Figure 2013191086
[スキーム1中、X1a、XおよびR1aは、前記と同じ意味を表す。]
スキーム1においては、まず、
式(M1−1−1)で表される化合物とアセトアミド等のアルキルアミド(スキーム1中では簡便化のため、アセトアミド(式1−1−2)で記載している。)を、
4,5−ビス(ジフェニルホスフィノ)−9,9−ジメチルキサンテン等のホスフィン配位子とトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)、酢酸パラジウム(II)等のパラジウム触媒、
炭酸セシウム、炭酸カリウム、水酸化カリウム等の無機塩基もしくはテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド等の有機塩基塩基、および、
1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン等の有機溶媒もしくはそれらと水との混合溶媒を用いたアミド化反応に供することによりによって、
式(M1−1−3)で表される化合物が得られる。
なお、スキーム1では、式(M1−1−1)で表される化合物として、臭素原子を反応に関与する置換基として有する化合物を記載しているが、同様のアミド化反応に供することの可能な基(例えば、ヨウ素原子、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基)であってもよい。
式(M1−1−3)で表される化合物は、アミド基によるベンゼン環のオルト位の反応活性化の影響と、X1aで表される基の立体障害の影響とにより、通常、N−ブロモスクシンイミド等のハロゲン化剤、クロロホルム、ジクロロメタン、N,N−ジメチルホルムアミド等の有機溶媒、および、必要に応じて、トリフルオロ酢酸等の酸を用いたハロゲン化反応等により、式(M1−1−4)で表される化合物に誘導可能である。
ハロゲン化剤は臭素化剤に限定されるものではなく、例えば、N−ヨードスクシンイミド等のヨウ素化剤を用いて、式(M1−1−4)で表される化合物に含まれる臭素原子がヨウ素原子に置き換わった化合物を合成してもよい。
式(M1−1−4)で表される化合物は、公知のパラジウム触媒、塩基、および、有機溶媒もしくは有機溶媒と水との混合溶媒を用いたSuzukiカップリング反応、玉尾カップリング反応、根岸カップリング反応、Stilleカップリング反応等のカップリング反応に供することで、式(M−1−5)で表される化合物に誘導可能である。また、式(M1−1−4)で表される化合物は、n−ブチルリチウム等のアルキルリチウム、臭化アルキル、ヨウ化アルキル等のハロゲン化アルキル、および、有機溶媒を用いたアルキル化等に供することにより、式(M1−1−5)で表される化合物に誘導可能である。
式(M1−1−5)で表される化合物は、2−プロパノール等のアルコールもしくはそれらと水との混合溶媒、および、硫酸等の酸を用いたアミド基のアミノ基への変換処理にて式(M1−1−6)で表される化合物に誘導可能である。
式(M1−1−6)で表される化合物は、公知のSandmeyerハロゲン化反応等のハロゲン化反応により、式(M1−1−7)で表される化合物に誘導可能である。なお、Sandmeyer反応により、上記式(M1−1−6)中のアミノ基が水素原子に置き換わった化合物に誘導してから、さらに、N−ブロモスクシンイミド等のハロゲン化剤を用いて式(M1−1−7)で表される化合物に誘導してもよい。
なお、ハロゲン化剤は臭素化剤に限定されるものではなく、例えば、N−ヨードスクシンイミド等のヨウ素化剤を用いて、式(M1−1−7)で表される化合物に含まれる臭素原子がヨウ素原子に置き換わった化合物を合成してもよい。
式(M1−1−7)で表される化合物は、それ自体が式(M1)で表される化合物であるが、更に公知の方法により、式(M1−1−7)中の臭素原子を置換基(a)群から選ばれる他の置換基、または、置換基(b)群から選ばれる他の置換基に変換した式(M1−1−8)で表される化合物に誘導することが可能である。なお、式(M1−1−8)で表される化合物も、それ自体が式(M1)で表される化合物である。
式(M1)で表される化合物におけるX1aで表される基が、上記式(1a)で表される基である場合、すなわち、式(M1)で表される化合物が下記式(M1a)で表される化合物である場合は、特に、次のスキーム2に記載の方法で製造することが、式(M1a)で表される化合物がより簡便かつ高純度で得られるため、好ましい。
Figure 2013191086
[式(M1a)中、X、R1a、R1cおよびR1dは、前記と同じ意味を表す。]
Figure 2013191086
[スキーム2中、X、R1a、R1cおよびR1dは、前記と同じ意味を表す。]
スキーム2においては、まず、
式(M1a−2−1)で表される化合物と式(M1a−2−2)で表される化合物とを、公知のパラジウム触媒、塩基、および、有機溶媒もしくは有機溶媒と水との混合溶媒を用いたSuzukiカップリング反応と、該カップリング反応に続いて生じる分子内C−H活性化反応によるカップリング反応に供することにより、式(M1a−2−3)で表されるフルオレン誘導体が得られる。
この反応としては、「Angewandte.Chemie.Int.Ed.2010,49,2909−2912」等に記載の反応が好ましい。
式(M1a−2−3)で表される化合物は、通常、N−ブロモスクシンイミド等のハロゲン化剤、クロロホルム、ジクロロメタン、N,N−ジメチルホルムアミド等の有機溶媒、および、必要に応じて、トリフルオロ酢酸等の酸を用いたハロゲン化反応等により、式(M1a−2−4)で表されるジブロモフルオレン誘導体に誘導可能である。
式(M1a−2−4)で表される化合物は、酸素存在下において、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド等の塩基をピリジン溶媒中で作用させる酸素酸化反応に供することにより、式(M1a−2−5)で表されるフルオレノン誘導体に誘導可能である。
式(M1a−2−5)で表される化合物は、有機溶媒中において、アリールリチウム試薬、Grignard試薬等と反応させることにより、式(M1a−2−6)で表される化合物に誘導可能である。
式(M1a−2−6)で表される化合物は、有機溶媒中において、トリエチルシラン等の還元剤をトリフルオロ酢酸等の酸素存在下で作用させる還元反応に供することにより、式(M1a−2−7)で表される化合物に誘導可能である。
式(M1a−2−7)で表される化合物は、ハロゲン化アルキル等と塩基を用いた求核置換反応により、式(M1a−2−8)で表される化合物に誘導可能である。
式(M1a−2−8)で表される化合物は、それ自体が式(M1a)で表される化合物であるが、更に公知の方法により、臭素原子を置換基(a)群から選ばれる他の置換基、または、置換基(b)群から選ばれる他の置換基に変換した式(M1a−2−9)で表される化合物に誘導することが可能である。なお、式(M1a−2−9)で表される化合物は、それ自体が式(M1a)で表される化合物である。
式(M1)で表される化合物におけるX1aで表される基が、上記式(1b)で表される基である場合、すなわち、式(M1)で表される化合物が下記式(M1b)で表される化合物である場合は、特に、次のスキーム2bに記載の方法で製造することが、式(M1b)で表される化合物がより簡便かつ高純度で得られるため、好ましい。
Figure 2013191086
[式(M1b)中、X、R1a、R1dおよびR1eは、前記と同じ意味を表す。]
Figure 2013191086
[スキーム2b中、X、R1a、R1dおよびR1eは、前記と同じ意味を表す。]
スキーム2bにおいては、まず、
式(M1a−2−5)で表される化合物は、有機溶媒中において、アルキルリチウム試薬、アリールリチウム試薬、Grignard試薬等と反応させることにより、式(M1b−1)で表される化合物に誘導可能である。
式(M1b−1)で表される化合物は、有機溶媒中において、トリエチルシラン等の還元剤をトリフルオロ酢酸等の酸素存在下で作用させる還元反応に供することにより、式(M1b−2)で表される化合物に誘導可能である。
式(M1b−2)で表される化合物は、有機溶媒中において、tert−ブトキシカリウム、水素化ナトリウム等の塩基と反応させた後に、式:R1eCOCl(R1eは、前記と同じ意味を表す。)で表される酸クロライドを加えることにより、式(M1b−3)で表される化合物に誘導可能である。
式(M1b−3)で表される化合物は、有機溶媒中において、リチウムアルミニウムハイドライドや水素化ホウ素ナトリウム等の還元剤を用いて還元することにより、式(M1b−4)で表される化合物に誘導可能である。
式(M1b−4)で表される化合物は、有機溶媒中において、五酸化ニリン等と反応させることで転位反応が起こり、式(M1b−5)で表される化合物に誘導可能である。
式(M1b−5)で表される化合物は、それ自体が式(M1b)で表される化合物であるが、更に公知の方法により、臭素原子を置換基(a)群から選ばれる他の置換基、または、置換基(b)群から選ばれる他の置換基に変換した式(M1b−6)で表される化合物に誘導することが可能である。なお、式(M1b−6)で表される化合物は、それ自体が式(M1b)で表される化合物である。
式(M1)で表される化合物におけるX1aで表される基が、上記式(1c)で表される基である場合、すなわち、式(M1)で表される化合物が下記式(M1c)で表される化合物である場合に関して、式(M1c)で表される化合物が下記式(M1d)で表される化合物である場合を例にして説明する。
Figure 2013191086
[式(M1c)中、X、R1a、R1d、R1e、R1fおよびR1gは、前記と同じ意味を表す。]
Figure 2013191086
[式(M1d)中、XおよびR1aは、前記と同じ意味を表す。R1bは、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子またはシアノ基を表す。]
式(M1d)で表される化合物は、特に、次のスキーム2dに記載の方法で製造することが、式(M1d)で表される化合物がより簡便かつ高純度で得られるため、好ましい。
Figure 2013191086
[スキーム2d中、X、R1aおよびR1bは、前記と同じ意味を表す。波線は、当該波線を有する化合物が幾何異性体混合物であることを意味する。]
スキーム2dにおいては、まず、
式(M1d−1)で表される化合物を、臭素、過酸化ベンゾイル等の過酸化物存在下において、ニトロベンゼン等の有機溶媒中で反応させることにより、式(M1d−2)で表される化合物が得られる。
式(M1d−2)で表される化合物は、エチレングリコール等のジオールと、パラトルエンスルホン酸等の酸の存在下において、1,2−ジクロロベンゼン等の有機溶媒中で反応させることにより、式(M1d−3)で表される化合物に誘導可能である。
式(M1d−3)で表される化合物は、公知のパラジウム触媒、塩基、および、有機溶媒もしくは有機溶媒と水との混合溶媒を用いたSuzukiカップリング反応、玉尾カップリング反応、根岸カップリング反応、Stilleカップリング反応等のカップリング反応に供することで、式(M1d−4)で表される化合物に誘導可能である。また、式(M1d−3)で表される化合物は、n−ブチルリチウム等のアルキルリチウム、臭化アルキル、ヨウ化アルキル等のハロゲン化アルキル、および、有機溶媒を用いたアルキル化等に供することにより、式(M1d−4)で表される化合物に誘導可能である。また、(M1d−3)で表される化合物は、アセチレン誘導体化合物との檜山カップリング反応等により、アルキン側鎖を有する化合物へ誘導した後に、水素添加反応等により還元することにより、式(M1d−4)で表される化合物へ誘導することが可能である。
式(M1d−4)で表される化合物は、パラトルエンスルホン酸等の酸存在下において、有機溶媒中、または、有機溶媒と水との混合溶媒中で反応させることにより、式(M1d−5)で表される化合物に誘導可能である。
式(M1d−5)で表される化合物は、式(M1d−12)で表される化合物と反応させることにより、式(M1d−6)で表される化合物に誘導可能である。ここで、式(M1d−12)で表される化合物は、該化合物が有するメトキシ基を他のアルコキシ基に変換した化合物であってもよい。
式(M1d−6)で表される化合物は、酢酸等の酸存在下において、有機溶媒中、または、有機溶媒と水との混合溶媒中で反応させることにより、式(M1d−7)で表される化合物に誘導可能である。
式(M1d−7)で表される化合物は、式:R1b−CHPh(R1bは、前記と同じ意味を表す。Xは、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子を表す。)で表される化合物を用いたWittig反応、式:R1b−CHPO(OR’)(R1bは、前記と同じ意味を表す。R’は、アルキル基、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。)で表される化合物を用いたHorner−Wadsworth−Emmons反応等に供することにより、式(M1d−8)で表される化合物に誘導可能である。
式(M1d−8)で表される化合物は、還元反応に供することで、式(M1d−9)で表される化合物に誘導可能である。
式(M1d−9)で表される化合物は、ブロモ化反応に供することで、式(M1d−10)で表される化合物に誘導可能である。
式(M1d−10)で表される化合物は、それ自体が式(M1d)で表される化合物であるが、更に公知の方法により、式(M1d−10)中の臭素原子を置換基(a)群から選ばれる他の置換基、または、置換基(b)群から選ばれる他の置換基に変換した式(M1d−11)で表される化合物に誘導することが可能である。なお、式(M1d−11)で表される化合物も、それ自体が式(M1d)で表される化合物である。
上記スキーム1、スキーム2、スキーム2bおよびスキーム2dにおいては、通常、シリカゲルカラムクロマトグラフィー、再結晶等の精製操作により、各工程で得られる化合物の純度を挙げる操作を行ってから、次工程に用いることが好ましい。
同様に、式(2)で表される繰り返し単位を導入するためには、下記式(M2)で表される化合物を用いることが好ましく、また、式(3)で表される繰り返し単位を導入するためには、下記式(M3)で表される化合物を用いることが好ましい。
Figure 2013191086
(式中、
は、上記置換基(a)群から選ばれる基または上記置換基(b)群から選ばれる基を表す。複数存在するXは、互いに同一でも異なっていてもよい。
Ar2aは、前記と同じ意味を表す。)
Figure 2013191086
(式中、
は、上記置換基(a)群から選ばれる基または下記の置換基(b)群から選ばれる基を表す。複数存在するXは、互いに同一でも異なっていてもよい。
Ar3aは、前記と同じ意味を表す。)
式(M2)で表される化合物としては、下記式(M2B)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2013191086
[式(M2B)中、
、R2a、R2b、ArおよびXは、前記と同じ意味を表す。]
式(M2B)で表される化合物は、例えば、下記スキーム3、スキーム4、スキーム5に記載の方法で製造することができる。
Figure 2013191086
スキーム3中、
Ar、X、R2a、R2bおよびYは、前記と同じ意味を表す。
スキーム3においては、まず、式(M2B−1−1)で表される化合物を塩化チオニル等の試薬を用いて、式(M2B−1−2)で表される化合物に変換し、更に、式(M2B−1−3)で表される化合物を、塩化アンチモン、塩化アルミニウム等のルイス酸の存在下で反応させ、次いで、アンモニア水、アンモニアガス、塩化アンモニウム等と反応させることにより、式(M2B−1−4)で表される化合物を得ることができる。式(M2B−1−4)で表される化合物は、式(M2B)で表される化合物である。
上記スキームに従って、式(M2B−1−4)で表される化合物を収率よく得るためには、式(M2B−1−2)で表される化合物と式(M2B−1−3)で表される化合物のモル比([式(M2B−1−3)で表される化合物のモル数]/[式(M2B−1−2)で表される化合物のモル数])が、1.9以上2.0以下であることが好ましい。
式(M2B−1−4)で表される化合物は、公知の方法により、置換基(a)群から選ばれる基または他の置換基(b)群から選ばれる基であるXで表される基を、他の置換基(a)群から選ばれる基または置換基(b)群から選ばれる基に変換することが可能である。
Figure 2013191086
スキーム4中、
XXaおよびYYaは、それぞれ独立に、上記置換基(b)群から選ばれる基を表す。
Ar、X、R2a、R2bおよびYは、前記と同じ意味を表す。
スキーム4においては、まず、式(M2B−2−1)で表される化合物と式(M2B−2−2)で表される化合物と、をSuzukiカップリング反応、Grignard反応、Stilleカップリング反応等のクロスカップリング反応に供することにより、式(M2B−2−3)で表される化合物が得られる。
更に、式(M2B−2−3)で表される化合物と式(M2B−2−4)で表される化合物と、をSuzukiカップリング反応、Grignard反応、Stilleカップリング反応等のクロスカップリング反応に供することにより、式(M2B−2−5)で表される化合物が得られる。式(M2B−2−5)で表される化合物は、式(M2B)で表される化合物である。
Figure 2013191086
スキーム5中、
XXa、YYa、Ar、X、R2a、R2bおよびYは、前記と同じ意味を表す。
スキーム5においては、まず、式(M2B−2−1)で表される化合物と式(M2B−2−4)で表される化合物と、をSuzukiカップリング反応、Grignard反応、Stilleカップリング反応等のクロスカップリング反応に供することにより、式(M2B−2−6)で表される化合物が得られる。
更に、式(M2B−2−6)で表される化合物と式(M2B−2−2)で表される化合物と、をSuzukiカップリング反応、Grignard反応、Stilleカップリング反応等のクロスカップリング反応に供することにより式(M2B−2−5)で表される化合物が得られる。式(M2B−2−5)で表される化合物は、式(M2B)で表される化合物である。
式(M2B−2−5)で表される化合物は、公知の方法により、置換基(a)群から選ばれる基または置換基(b)群から選ばれる基であるXで表される基を、他の置換基(a)群から選ばれる基または他の置換基(b)群から選ばれる基に変換することが可能である。
上記スキーム3で表される方法、スキーム4で表される方法およびスキーム5で表される方法の中では、スキーム3で表される方法が、副反応に由来する不純物の生成が一般に少なく、高純度の式(M2B)で表される化合物を得ることがより容易であるためで好ましい。
式(M3)で表される化合物としては、下記式(M3B)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2013191086
[式(M3C)中、
、ArおよびRは、前記と同じ意味を表す。
は、上記置換基(a)群から選ばれる基または上記置換基(b)群から選ばれる基を表す。複数存在するXは、互いに同一であも異なっていてもよい。
式(M3C)で表される化合物は、例えば、下記スキーム6、スキーム7またはスキーム8に記載の方法で製造することができる。
Figure 2013191086
スキーム6中、Ar、X、RおよびYは、前記と同じ意味を表す。
スキーム6においては、まず、式(M3C−1−1)で表される化合物を、塩化チオニル等の試薬を用いて、式(M3C−1−2)で表される化合物に変換し、更に、式(M3C−1−3)で表される化合物を、塩化アンチモン、塩化アルミニウム等のルイス酸の存在下で反応させ、次いで、アンモニア水、アンモニアガス、塩化アンモニウム等と反応させることにより、式(M3C−1−4)で表される化合物を得ることができる。式(M3C−1−4)で表される化合物は、式(M3C)で表される化合物である。
上記スキームに従って、式(M3C−1−4)で表される化合物を収率よく得るためには、式(M3C−1−2)で表される化合物と式(M3C−1−3)で表される化合物のモル比([式(M3C−1−3)で表される化合物のモル数]/[式(M3C−1−2)で表される化合物のモル数])が、1.9以上2.0以下であることが好ましい。
式(M3C−1−4)で表される化合物は、公知の方法により、置換基(a)群から選ばれる基または置換基(b)群から選ばれる基であるXで表される基を、他の置換基(a)群から選ばれる基または他の置換基(b)群から選ばれる基に変換することが可能である。
Figure 2013191086
スキーム7中、XXa、YYa、Ar、X、RおよびYは、前記と同じ意味を表す。
スキーム7においては、まず、式(M3C−2−1)で表される化合物と式(M3C−2−2)で表される化合物と、をSuzukiカップリング反応、Grignard反応、Stilleカップリング反応等のクロスカップリング反応に供することにより、式(M3C−2−3)で表される化合物が得られる。
更に、式(M3C−2−3)で表される化合物と式(M3C−2−4)で表される化合物と、をSuzukiカップリング反応、Grignard反応、Stilleカップリング反応等のクロスカップリング反応に供することにより、式(M3C−2−5)で表される化合物が得られる。式(M3C−2−5)で表される化合物は、式(M3C)で表される化合物である。
Figure 2013191086
スキーム8中、XXa、YYa、Ar、X、RおよびYは、前記と同じ意味を表す。
スキーム8においては、まず、式(M3C−2−1)で表される化合物と式(M3C−2−4)で表される化合物と、をSuzukiカップリング反応、Grignard反応、Stilleカップリング反応等のクロスカップリング反応に供することにより、式(M3C−2−6)で表される化合物が得られる。
更に、式(M3C−2−6)で表される化合物と式(M3C−2−2)で表される化合物と、をSuzukiカップリング反応、Grignard反応、Stilleカップリング反応等のクロスカップリング反応に供することにより、式(M3C−2−5)で表される化合物が得られる。式(M3C−2−5)で表される化合物は、式(M3C)で表される化合物である。
式(M3C−2−5)で表される化合物は、公知の方法により、置換基(a)群から選ばれる基または置換基(b)群から選ばれる基であるXで表される基を、他の置換基(a)群から選ばれる基または他の置換基(b)群から選ばれる基に変換することが可能である。
上記スキーム6、スキーム7およびスキーム8で表される方法の中では、スキーム6で表される方法が、副反応に由来する不純物の生成が一般に少なく、高純度の式(M3C)で表される化合物を得ることがより容易であるため好ましい。
本発明の高分子化合物の製造方法において、原料モノマー混合物は、その全モル数を100モル%としたとき、式(M1)で表される原料モノマー、(M2)で表される原料モノマーおよび(M3)で表される原料モノマーの合計モル数が、60〜100モル%となるように混合することが好ましく、70〜100モル%となるように混合することがより好ましい。
前述した本発明の高分子化合物の好ましい実施態様である、式(3)で表される基の含有量が、高分子化合物に含まれる繰り返し単位の合計含有量に対して50モル%以下であり、かつ、式(3)で表される基同士が実質的に隣り合っていない高分子化合物を製造する観点からは、上述したような原料モノマーがそれぞれ両末端に有している重合活性基であるX、X、およびXは、次のような組み合わせであることが好ましい。すなわち、Xが置換基(a)群から選ばれる基でありX、およびXの一部または全てが置換基(b)群から選ばれる基であること、または、Xが置換基(b)群から選ばれる基でありX、およびXの一部または全てが置換基(a)群から選ばれる基であることが好ましい。これらのうち、Xが置換基(a)群から選ばれる基であり、X、およびXの一部または全てが置換基(b)群から選ばれる基である組み合わせが、重合反応をより容易に進行させる観点からより好ましい。これらの組み合わせとすることにより、Suzukiカップリング反応等の公知の各種クロスカップリング反応を用いた重合が可能となり、それにより、前述した本発明の高分子化合物の好ましい実施態様である高分子化合物を製造することが可能となる。
同様に、前述した本発明の高分子化合物の好ましい実施態様である、式(2)で表される基の含有量が、高分子化合物に含まれる繰り返し単位の合計含有量に対して50モル%以上であり、かつ、式(1)で表される基と、式(1)で表される基および式(3)で表される基とが、実質的に隣り合っていない高分子化合物を製造する観点からは、上述したような原料モノマーがそれぞれ両末端に有している重合活性基であるX、XおよびXは、次のような組み合わせであることが好ましい。すなわち、XおよびXが、置換基(a)群から選ばれる基でありXの一部または全てが置換基(b)群から選ばれる基であること、または、XおよびXが置換基(b)群から選ばれる基でありXの一部または全てが置換基(a)群から選ばれる基であることが好ましい。これらのうち、XおよびXが置換基(a)群から選ばれる基であり、Xの一部または全てが置換基(b)群から選ばれる基である組み合わせが、重合反応をより容易に進行させる観点からより好ましい。これらの組み合わせとすることにより、Suzukiカップリング反応等の公知の各種クロスカップリング反応を用いた重合が可能となり、それにより、前述した本発明の高分子化合物の好ましい実施態様である高分子化合物を製造することが可能となる。
ここで、置換基(a)群中の−O−S(=O)20で表される基、置換基(b)群中の−B(OR21で表される基およびSn(R22で表される基におけるR20、R21およびR22の一例であるアルキル基としては、炭素数が1〜20であるものが好ましく、1〜15であるものがより好ましく、1〜10であるものが更に好ましい。
また、R20の一例であるアルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、フッ素原子またはシアノ基を置換基として有していてもよいアリール基としては、フェニル基、4−トリル基、4−メトキシフェニル基、4−ニトロフェニル基、3−ニトロフェニル基、2−ニトロフェニル基または4−トリフルオロメチルフェニル基が好ましい。R20、R21およびR22がこれらの基であると、原料モノマーを重合させる際の反応性が良好となり、高分子化合物の合成がより容易となる傾向にある。
置換基(a)群中の−O−S(=O)20で表される基としては、例えば、メタンスルホニルオキシ基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、フェニルスルホニルオキシ基、4−メチルフェニルスルホニルオキシ基、4−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ基等が挙げられる。
置換基(b)群中の−B(OR21で表される基としては、以下の式で表される基等が挙げられる。
Figure 2013191086
また、置換基(b)群中の−BFで表される基としては、−BF で表される基が挙げられる。さらに、置換基(b)群中の−Sn(R22で表される基としては、トリメチルスタナニル基、トリエチルスタナニル基、トリブチルスタナニル基等が挙げられる。
式(M1)、(M2)および(M3)で表される化合物は、これらを原料モノマーとして用い、重合させて高分子化合物を製造する場合、より純度の高い高分子化合物が得られるため、重合前の各原料モノマーを高純度化しておくことが好ましい。高純度の高分子化合物を用いて発光素子を製造することで、得られる電流効率、発光効率および輝度寿命等の安定性がより優れたものとなる。
式(M1)で表される化合物、式(M2)で表される化合物および式(M3)で表される化合物の高純度化は、例えば、蒸留、昇華精製、再結晶等の方法で精製することにより行うことができる。各化合物は、高純度であるほど望ましい。例えば、UV検出器(検出波長254nm)を用いた高速液体クロマトグラフィー(HPLC)による分析において、各化合物のピークが示す面積百分率値が98.5%以上であることが好ましく、99.0%以上であることがより好ましく、99.5%以上であることが更に好ましい。
式(M1)で表される化合物、式(M2)で表される化合物および式(M3)で表される化合物を用いる重合反応として、例えば、アリールカップリング反応による方法であるSuzukiカップリング反応により重合する方法(ケミカルレビュー(Chem.Rev.),第95巻,2457−2483頁(1995年))、Grignard反応により重合する方法(Bull.Chem.Soc.Jpn.,第51巻、2091頁(1978年))、Ni(0)触媒により重合する方法(プログレス イン ポリマー サイエンス(Progress in Polymer Science),第17巻,1153〜1205頁,1992年)、Stilleカップリング反応を用いる方法(ヨーロピアン ポリマー ジャーナル(European Polymer Journal),第41巻,2923−2933頁(2005年))が挙げられる。
これらのなかでも、重合方法としては、Suzukiカップリング反応により重合する方法、Ni(0)触媒により重合する方法が、高分子化合物の製造のし易さや、重合反応時の操作の簡便性の観点から好ましい。また、本発明の好ましい実施態様の一つである、前述の特定の構成連鎖を含む高分子化合物等の構造制御の容易さの観点からは、Suzukiカップリング反応、Grignard反応、Stilleカップリング反応等のクロスカップリング反応により重合する方法がより好ましく、Suzukiカップリング反応により重合する反応が特に好ましい。
式(M1)で表される化合物、式(M2)で表される化合物および式(M3)で表される化合物が有している重合活性基であるX、XおよびXで表される基としては、重合反応の種類に応じて適切な基を選択すればよい。例えば、Suzukiカップリング反応により重合する場合、これらの基としては、置換基(a)群の中では、臭素原子、ヨウ素原子または塩素原子が好ましく、置換基(b)群の中では、−B(OR21で表される基が好ましく、置換基(a)群および置換基(b)群からそれぞれ、臭素原子と−B(OR21で表される基を選択することがより好ましい。重合活性基としてこれらの基を有する場合、式(M1)で表される化合物、式(M2)で表される化合物および式(M3)で表される化合物を合成することが簡便となるほか、重合の際の取り扱い性も良好となる。
重合の方法としては、上述した置換基(a)群や置換基(b)群を重合活性基として有する式(M1)で表される化合物、式(M2)で表される化合物および式(M3)で表される化合物(原料モノマー)等を、必要に応じて、適切な触媒や適切な塩基とともに反応させる方法が挙げられる。Suzukiカップリング反応、Grignard反応、Stilleカップリング反応等のクロスカップリング反応により重合する方法を選択する場合、所望の分子量を有する高分子化合物を得るためには、原料モノマー全体における、置換基(a)群に含まれる基のモル数に対する、置換基(b)群に含まれる基のモル数の比率(置換基(a)群に含まれる基の合計モル数を分母とし、置換基(b)群に含まれる基の合計モル数を分子とした際の比率、以後、比率(b/a)と記載することがある。)を調整すればよい。該比率(b/a)としては、本実施形態の高分子化合物の分子量の観点からは、0.90〜1.10とすることが好ましく、0.95〜1.05とすることがより好ましく、0.98〜1.02とすることが更に好ましい。一方、原料モノマーを分割添加、逐次添加すること等により、構成連鎖の存在割合を制御したい場合は、上記比率(b/a)が1未満の適切な値に設定した状態で重合反応を行うことによりにより、重合反応時に高分子化合物の両末端が置換基(a)群に含まれる基となることにより、分子量を制御することが可能であり、そこから更に、(b/a)が1に近づくように原料モノマーを添加していくことで、更に精密に分子量を制御することが可能となる。また、初期に加えた原料モノマーと異なる繰り返し単位となる原料モノマーを後から加えることにより、ブロックコポリマーを製造することも可能である。
本発明の高分子化合物のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、「GPC」と言う。)によるポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)は、通常、1×10〜1×10であり、好ましくは1×10〜1×10である。また、本実施形態の高分子化合物のポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、通常、2×10〜2×10であり、成膜性が良好になるので、好ましくは2×10〜2×10であり、より好ましくは3×10〜1×10であり、更に好ましくは5×10〜5×10である。
触媒としては、Suzukiカップリング反応による重合の場合、例えば、[テトラキス(トリフェニルホスフィン)]パラジウム(0)(Pd(PPh)、[トリス(ジベンジリデンアセトン)]ジパラジウム(Pd(dba))、パラジウム(II)アセテート(Pd(OAc))、ジクロロビストリフェニルホスフィンパラジウム(II)(PdCl(PPh)、ジクロロビス[トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン]パラジウム(II)(PdCl[P(2−MeOPh))等のパラジウム錯体である遷移金属錯体や、これらの遷移金属錯体に、必要に応じて、トリフェニルホスフィン、トリ(tert−ブチル)ホスフィン、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン等の配位子を加え調製された触媒が挙げられる。
これらの触媒は、予め合成したものを用いてもよいし、反応系中で調製したものをそのまま用いてもよい。また、これらの触媒は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。更に、重合開始時に加えるだけでなく、重合反応中に追加してもよい。
触媒を用いる場合、その使用量は、触媒としての有効量であればよい。例えば、用いる原料モノマーのモル数の合計に対する触媒の量は、遷移金属換算で、0.00001〜3モル当量であると好ましく、0.00005〜0.5モル当量であるとより好ましく、0.0001〜0.2モル当量であると更に好ましい。
Suzukiカップリング反応による重合では、触媒として塩基を用いることが好ましい。塩基としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム、リン酸三カリウム等の無機塩基、フッ化テトラブチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム等の有機塩基が挙げられる。また、これらの塩基は、水溶液として用いてもよい。
塩基を用いる場合、その量は、用いる原料モノマーのモル数の合計に対して設定することが好ましく、0.5〜20モル当量であると好ましく、1〜10モル当量であるとより好ましい。
重合反応は、溶媒の非存在下で行っても、溶媒の存在下で行ってもよいが、有機溶媒の存在下で行うことがより好ましい。有機溶媒としては、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジメトキシエタン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等が挙げられる。副反応を抑制する観点から、溶媒には、脱酸素処理を行うことが望ましい。有機溶媒は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
有機溶媒の使用量は、溶液中の原料モノマーの合計の濃度が、0.1〜90重量%となる量であると好ましく、1〜50重量%となる量であるとより好ましく、2〜30重量%となる量であると更に好ましい。
重合反応における反応温度は、好ましくは0〜200℃であり、より好ましくは20〜150℃であり、更に好ましくは20〜120℃である。また、反応時間は、0.5時間以上であると好ましく、2〜500時間であるとより好ましい。
重合反応は、置換基(b)群に含まれる基として、−MgYで表される基を適用する場合は、脱水条件下で行うことが好ましい。一方、重合反応がSuzukiカップリング反応である場合、使用する塩基を水溶液として用いてもよく、また、溶媒として、有機溶媒に水を加えて用いてもよい。
また、本発明の高分子化合物は、発光素子の輝度寿命等の安定性を向上させる観点から、重合反応における重合活性基を末端処理等の操作により除去、または、無置換フェニル基等の安定な基で置換した構造とすることが好ましい。重合反応においては、得られる高分子化合物の末端に重合活性基(X、X、X等)が残存するのを避けるために、末端封止剤として、式(19)で表される化合物を更に用いることが好ましい。かかる化合物を加えて反応を行うことにより、高分子化合物の末端がアリール基または1価の芳香族複素環基で置換された高分子化合物を得ることができる。式(19)で表される化合物(末端封止剤として機能する。)は、高分子化合物を製造する際の重合において、一種のみ用いても、二種以上用いてもよい。
Figure 2013191086
[式(19)中、
Ar19aは、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
19aは、上記置換基(a)群または上記置換基(b)群から選ばれる基を表す。]
式(19)におけるAr19aとしては、アリール基が好ましく、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基または置換アミノ基を置換基として有していてもよいアリール基がより好ましく、アルキル基またはアリール基を置換基として有していてもよいアリール基が更に好ましく、アルキル基またはアリール基を置換基として有していてもよいフェニル基が特に好ましい。
重合反応の後処理は、公知の方法で行うことができる。例えば、メタノール等の低級アルコールに重合反応で得られた反応液を加えて析出させた沈殿を濾過、乾燥させる方法により行うことができる。
このようにして得られた高分子化合物が、重合反応に用いた触媒、塩基、それらの残渣等の不純物を含む場合には、公知の精製法に従い精製処理を行うことが可能である。特に、高分子化合物を発光素子に用いる場合、その純度が発光特性等の素子の性能に影響を与えるため、縮合重合後、沈殿分別、抽出分別、シリカゲルカラムクロマトグラフィー、吸着、洗浄等の精製処理により除去、精製したものであることが好ましい。
下記表1に、本発明の高分子化合物の好適な実施形態を、例示する。
Figure 2013191086
[表中、
v、w、x、およびqは、それぞれ独立に、モル比率を表す。
これらのうち、上記式(1−5a)〜(1−18a)、(1−2b)〜(1−6b)、(1−2c)〜(1−10c)で表される繰り返し単位のモル比率がvであり、上記式(2A−005)〜(2A−015)、(2A−019)、(2B−001)〜(2B−012)で表される繰り返し単位のモル比率がwであり、上記式(3A−001)〜(3A−012)、(3B−401)〜(3B−412)、(3B−501)〜(3B−503)、(3B−601)〜(3B−603)で表される繰り返し単位のモル比率がxであり、その他の原料モノマーのモル比率がqである。
なお、v、w、xおよびqは、v+w+x+q=100および100≧v+w+x≧70を満たす。]
[組成物]
本発明の組成物は、本発明の高分子化合物と、正孔輸送材料、電子輸送材料および発光材料からなる群から選ばれる少なくとも1種の材料と、を含有する。本発明の組成物は、発光材料、正孔輸送材料または電子輸送材料として好適に用いることができる。なお、本実施形態の組成物において、本発明の高分子化合物、正孔輸送材料、電子輸送材料および発光材料は、それぞれ、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
本実施形態の組成物において、本発明の組成物と、「正孔輸送材料、電子輸送材料および発光材料からなる群から選ばれる少なくとも1種の材料」と、の比率は、組成物を発光材料に用いる場合、本発明の高分子化合物100重量部に対する、「正孔輸送材料、電子輸送材料および発光材料からなる群から選ばれる少なくとも1種の材料」の割合は、材料ごとに、0.01〜400重量部であると好ましく、0.05〜150重量部であるとより好ましい。なお、発光材料として後述の燐光発光性化合物を含有する組成物である場合、本発明の高分子化合物100重量部に対する、燐光発光性化合物の割合は、0.01〜80重量部であると好ましく、0.1〜50重量部であるとより好ましく、1〜40重量部であると更に好ましい。
正孔輸送材料としては、発光素子の正孔輸送材料として公知のものを適用できる。例えば、ポリビニルカルバゾールおよびその誘導体、ポリシランおよびその誘導体、側鎖または主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、ポリアニリンおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリアリールアミンおよびその誘導体、ポリピロールおよびその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)およびその誘導体、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)およびその誘導体等が挙げられる。これらの誘導体は、アリーレン基や2価の芳香族複素環基を共重合成分として有していてもよい。
電子輸送材料としては、発光素子の電子輸送材料として公知のものを適用できる。例えば、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンおよびその誘導体、ベンゾキノンおよびその誘導体、ナフトキノンおよびその誘導体、アントラキノンおよびその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタンおよびその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレンおよびその誘導体、ジフェノキノン誘導体、8−ヒドロキシキノリンおよびその誘導体の金属錯体、トリアリールトリアジンおよびその誘導体、ポリキノリンおよびその誘導体、ポリキノキサリンおよびその誘導体、ポリフルオレンおよびその誘導体等が挙げられる。これらの誘導体は、アリーレン基や2価の芳香族複素環基を共重合成分として有していてもよい。
発光材料としては、発光素子の発光材料として公知のものを適用できるが、優れた発光効率を得る観点から、後述する燐光発光性化合物が好ましい。燐光発光性化合物以外の発光材料としては、蛍光発光性化合物を用いることができる。蛍光発光性化合物には、低分子蛍光材料、高分子蛍光材料がある。低分子蛍光材料は、通常400〜700nmの波長範囲に蛍光発光のスペクトルピークを有する。低分子蛍光材料の分子量は、3000未満であると好ましく、100〜2000であるとより好ましく、100〜1000であると更に好ましい。
低分子蛍光材料としては、発光素子の発光材料として公知のものが適用できる。例えば、ナフタレン誘導体、アントラセンおよびその誘導体、ペリレンおよびその誘導体、キナクリドン誘導体、キサンテン系色素、クマリン系色素、シアニン系色素、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ピロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、オリゴチオフェン誘導体等の色素系材料;アルミキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、ユーロピウム錯体等の、中心金属にAl、Zn、Be等を有するか、または、中心金属にTb、Eu、Dy等の希土類金属を有し、配位子にオキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造等を有する金属錯体等の金属錯体系材料が挙げられる。
高分子蛍光材料としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体等の、上記の低分子蛍光材料として例示した色素体や金属錯体系発光材料を高分子化した材料が挙げられる。
[燐光発光性化合物]
次に、好適な実施形態に係る組成物に含まれる燐光発光性化合物について説明する。
本発明の高分子化合物と共に用いる燐光発光性化合物としては、本発明の高分子化合物が通常高いTエネルギー準位を有するために、様々な燐光発光性化合物を用いることが可能であるが、より優れた電流効率が得られるため、本発明の高分子化合物の有する最低励起三重項状態(T)と同等、または、より低いエネルギー準位の最低励起三重項状態(T)を有する燐光発光性化合物を選択することが好ましい。
より具体的には、本発明の高分子化合物が有する最低三重項励起状態(T)のエネルギー準位(以下、「TH」と表す。)と、燐光発光性化合物の有する最低三重項励起状態(T)のエネルギー準位(以下、「TM」と表す。)と、が
TH>TM−0.1(eV)
の関係を満たすものが好ましく、
TH>TM
の関係を満たすものがより好ましく、
TH>TM+0.1(eV)
の関係を満たすものが更に好ましい。
本発明の高分子化合物が有するTHは、該高分子化合物の77Kにおける燐光発光スペクトルを測定することによって求めることができる。具体的には、測定された該高分子化合物の燐光発光スペクトルにおける最大ピーク波長(強度が最も大きい波長)の強度を1.0とした場合に、0.1の強度を示す最も短波長側の波長をエネルギーに換算した値をTHと定義する。燐光発光性化合物が有するTMは、該燐光発光性化合物の室温における燐光発光スペクトルを測定することによって求めることができる。具体的には、該燐光発光性化合物の燐光発光スペクトルにおける最大ピーク波長(強度が最も大きい波長)の強度を1.0とした場合に、0.1の強度を示す最も短波長側の波長をエネルギーに換算した値をTMと定義する。
下記に本発明の高分子化合物と共に用いる燐光発光性化合物を例示するが、共に用いる燐光発光性化合物はこれらに限定されるものではなく、本発明の高分子化合物のTHと燐光発光性化合物のTMとが上記の関係を満たすものであれば、有用である。
燐光発光性化合物としては、三重項発光錯体等の公知の化合物を適用でき、例えば、Nature,(1998),395,151、Appl.Phys.Lett.(1999),75(1),4、Proc.SPIE−Int.Soc.Opt.Eng.(2001),4105(Organic Light−Emitting Materials and DevicesIV),119、J.Am.Chem.Soc.,(2001),123,4304、Appl.Phys.Lett.,(1997),71(18),2596、Syn.Met.,(1998),94(1),103、Syn.Met.,(1999),99(2),1361、Adv.Mater.,(1999),11(10),852、Inorg.Chem.,(2003),42,8609、Inorg.Chem.,(2004),43,6513、Journal of the SID 11/1、161(2003)、WO2002/066552、WO2004/020504、WO2004/020448等に記載されている金属錯体が挙げられる。
燐光発光性化合物である金属錯体としては、金属錯体の最高被占軌道(HOMO)において、全原子軌道係数の2乗の和に対する中心金属の最外殻d軌道の軌道係数の2乗の和が占める割合が1/3以上であるものを適用することが、高い発光量子効率を得る観点(すなわち、本実施形態の組成物を用いた発光素子において優れた発光効率を得る観点)で好ましい。このような金属錯体としては、例えば、中心金属が第5周期または第6周期に属する遷移金属であるオルトメタル化錯体等が挙げられる。
燐光発光性化合物である金属錯体の中心金属としては、原子番号50以上の原子で、錯体にスピン−軌道相互作用があり、一重項状態と三重項状態間の項間交差を起こし得る金属が挙げられ、好ましくは、ルテニウム(II)、ロジウム(III)、パラジウム(II)、オスミウム(II)、イリジウム(III)または白金(II)であり、より好ましくは、白金(II)またはイリジウム(III)であり、更に好ましくは、イリジウム(III)である。
燐光発光性化合物としては、下記一般式(MM)で表される燐光発光性化合物が好ましい。
Figure 2013191086
式(MM)中、
Mは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウムおよび白金からなる群から選ばれる金属原子を表す。
Lは、Mで表される金属原子との間に、配位結合および共有結合からなる群から選ばれる少なくとも2つの結合を形成して多座配位することが可能な、中性または1〜3価のアニオン性の配位子を表す。Lが複数存在する場合、それらは互いに同一でも異なっていてもよい。
Zは、カウンターアニオンを表す。Zが複数存在する場合、それらは互いに同一でも異なっていてもよい。
kaは1以上の整数を表し、kbは0以上の整数を表す。但し、ka+kbは金属原子Mが有する価数を満たすように存在する。
なお、式(MM)で表される燐光発光性化合物は全体として中性の原子価である。
式(MM)におけるMとしては、白金(II)またはイリジウム(III)が好ましく、イリジウム(III)がより好ましい。
式(MM)におけるLとしては、
8−キノリノールおよびその誘導体、ベンゾキノリノールおよびその誘導体のような金属原子と窒素原子および酸素原子で配位結合もしくは共有結合で結合する配位子、2−フェニル−ピリジンおよびその誘導体のような窒素原子および炭素原子で配位結合もしくは共有結合で結合する配位子、アセチルアセトンおよびその誘導体のように酸素原子で配位結合もしくは共有結合で結合する配位子、2,2’−ビピリジルおよびその誘導体のように、窒素原子で配位結合する配位子、または、リン原子および炭素原子で配位結合もしくは共有結合する配位子等が挙げられ、
窒素原子および炭素原子で配位結合もしくは共有結合で結合する配位子、または、窒素原子で配位結合する配位子が好ましく、
窒素原子および炭素原子で配位結合もしくは共有結合で結合するモノアニオン性のオルトメタル化配位子、または、該モノアニオン性のオルトメタル化配位子が互いに結合してなる2価もしくは3価のオルトメタル化配位子がより好ましく、
窒素原子および炭素原子で配位結合もしくは共有結合で結合するモノアニオン性のオルトメタル化配位子が更に好ましい。
式(MM)におけるLは、上記の通り、一種単独で用いても二種以上を併用して用いてもよいが、一種単独で用いる場合、式(MM)で表される燐光発光性化合物はホモレプティック錯体(homoleptic complex)となり、二種以上を併用してが用いる場合、式(MM)で表される燐光発光性化合物はヘテロレプティック錯体(heteroleptic complex)となる。
式(MM)におけるLとして好ましい、窒素原子および炭素原子で配位結合もしくは共有結合で結合するモノアニオン性のオルトメタル化配位子を、以下に例示する。
Figure 2013191086
Figure 2013191086
(式中、Raは前記と同じ意味を表す。)
上記に例示したモノアニオン性のオルトメタル化配位子における任意の水素原子は、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換オキシカルボニル基、フッ素原子またはシアノ基で置換されていてもよい。当該置換基が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する原子とともに、環構造を形成していてもよい。
本発明の高分子化合物と燐光発光性化合物との組成物を発光素子の製造に用いる場合、発光素子を構成する有機層には、当該組成物が含有されるため、燐光発光性化合物としては、本発明の高分子化合物との相溶性が高い(すなわち、相分離を生じにくいものであり、かつ、塗布成膜性に優れるものであること。)が好ましい。
本発明の高分子化合物と共に用いる燐光発光性化合物としては、上記観点に基づき、燐光発光性化合物の有する配位子に適切な置換基を導入することが好ましい。当該置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基が好ましい。また、当該置換基の水素原子以外の原子の総数は、3個以上であることが好ましく、5個以上であることがより好ましく、7個以上であることが更に好ましく、10個以上であることが特に好ましい。また、当該置換基は、燐光発光性化合物が有する全ての配位子に導入されていることが好ましい。その場合、当該置換基は、配位子毎に同一であっても異なっていてもよい。
上記の置換基としては、置換基を有していてもよいアリール基または置換基を有していてもよい1価の芳香族複素環基からなるデンドロンが好ましい。デンドロンとは分枝構造(branching structure)であり、デンドロンを置換基として配位子に導入することにより、燐光発光性化合物は、上記塗布成膜性の向上に加えて、例えば、電荷輸送性等の機能性(functinality)、発光色を調整、等の効果が付与された、高密度の機能性を有する燐光発光性化合物となり得る。また、デンドロンを置換基として有する高度に枝分かれした巨大分子はデンドリマーと呼ばれることがあり、例えば、WO02/066575、WO02/066552、WO02/067343等において記載されており、種々の機能を目的として設計、合成がされている。
以下に、代表的なデンドロンを例示する。
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
(式中、Rは前記と同じ意味を表す。)
式(MM)におけるZとしては、ブレンステッド酸の共役塩基が挙げられる。ブレンステッド酸の共役塩基の例としては、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、炭酸イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロボレートイオン、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートイオン、ヘキサフルオロホスフェートイオン、メタンスルホン酸イオン、トリフルオロ酢酸イオンが挙げられる。
式(MM)で表される燐光発光性化合物としては、
Mが、イリジウム(III)であり、Lが、Mと窒素原子および炭素原子で配位結合もしくは共有結合で結合するモノアニオン性のオルトメタル化配位子であり、kaが3であり、kbが0である燐光発光性化合物が好ましい。
式(MM)で表される燐光発光性化合物は、下記一般式(Ir−1)〜(Ir−3)で表される燐光発光性化合物であることが好ましい。
Figure 2013191086
[式(Ir−1)中、
D1、RD2、RD3、RD4、RD5、RD6、RD7およびRD8は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、1価の芳香族複素環基またはハロゲン原子を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。但し、RD1、RD2、RD3、RD4、RD5、RD6、RD7およびRD8の少なくとも1つは、下記一般式(Dend−A)または(Dend−B)で表される基である。
−AD1−−−AD2−は、アニオン性の2座配位子を表し、AD1およびAD2は、それぞれ独立に、イリジウム原子と結合する炭素原子、酸素原子または窒素原子を表す。
D1は、1、2または3を表す。]
Figure 2013191086
[式(Ir−2)中、
D11、RD12、RD13、RD14、RD15、RD16、RD17、RD18、RD19およびRD20は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、1価の芳香族複素環基またはハロゲン原子を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。但し、RD11、RD12、RD13、RD14、RD15、RD16、RD17、RD18、RD19およびRD20の少なくとも1つは、下記一般式(Dend−A)または(Dend−B)で表される基である。
−AD1−−−AD2−は、アニオン性の2座配位子を表し、AD1およびAD2は、それぞれ独立に、イリジウム原子と結合する炭素原子、酸素原子または窒素原子を表す。
D2は、1、2または3を表す。]
Figure 2013191086
[式(Ir−3)中、
D1、RD2、RD3、RD4、RD5、RD6、RD7、RD8、RD11、RD12、RD13、RD14、RD15、RD16、RD17、RD18、RD19およびRD20は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、1価の芳香族複素環基またはハロゲン原子を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。但し、RD1、RD2、RD3、RD4、RD5、RD6、RD7、RD8、RD11、RD12、RD13、RD14、RD15、RD16、RD17、RD18、RD19およびRD20の少なくとも1つは、下記一般式(Dend−A)または(Dend−B)で表される基である。
−AD1−−−AD2−は、アニオン性の2座配位子を表し、AD1およびAD2は、それぞれ独立に、イリジウム原子と結合する炭素原子、酸素原子または窒素原子を表す。
D3は、1または2を表す。]
Figure 2013191086
[式(Dend−A)中、
DA1は、窒素原子、3価の芳香族炭化水素基または3価の芳香族複素環基を表す。
ArDA1、ArDA2およびArDA3は、それぞれ独立に、アリーレン基または2価の芳香族複素環基を表す。
DA2およびTDA3は、それぞれ独立に、アリール基または1価の芳香族複素環基を表す。
DA1、mDA2およびmDA3は、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。]
Figure 2013191086
[式(Dend−B)中、
DA1、GDA2およびGDA3は、それぞれ独立に、窒素原子、3価の芳香族炭化水素基または3価の芳香族複素環基を表す。
ArDA1、ArDA2、ArDA3、ArDA4、ArDA5、ArDA6およびArDA7は、それぞれ独立に、アリーレン基または2価の芳香族複素環基を表す。
DA4、TDA5、TDA6およびTDA7は、それぞれ独立に、アリール基または1価の芳香族複素環基を表す。
DA1、mDA2、mDA3、mDA4、mDA5、mDA6およびmDA7は、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。]
DA1は、下記式(GDA−11)〜(GDA−15)で表される基であることが好ましい。GDA2は、下記式(GDA−21)〜(GDA−25)で表される基であることが好ましい。GDA3は、下記式(GDA−31)〜(GDA−35)で表される基であることが好ましい。
Figure 2013191086
[式中、
*1、*2および*3は、各々、ArDA1、ArDA2およびArDA3との結合を表す。
DAは、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RDAが複数存在する場合、それらは互いに同一でも異なっていてもよい。]
Figure 2013191086
[式中、
*2、*4および*5は、各々、ArDA2、ArDA4およびArDA5との結合を表す。
DAは、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RDAが複数存在する場合、それらは互いに同一でも異なっていてもよい。]
Figure 2013191086
[式中、
*3、*6および*7は、各々、ArDA3、ArDA6およびArDA7との結合を表す。
DAは、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RDAが複数存在する場合、それらは互いに同一でも異なっていてもよい。]
DAは、水素原子、アルキル基またはアルコキシ基であることが好ましく、水素原子またはアルキル基であることがより好ましく、水素原子であることが更に好ましい。
ArDA1、ArDA2、ArDA3、ArDA4、ArDA5、ArDA6およびArDA7は、下記式(ArDA−1)〜(ArDA−3)で表される基であることが好ましい。ArDA1、ArDA2、ArDA3、ArDA4、ArDA5、ArDA6およびArDA7が複数存在する場合、それらはそれぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。
Figure 2013191086
[式中、
DAは前記と同じ意味を表す。
DBは、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基または1価の芳香族複素環基を表す。RDBが複数存在する場合、それらは互いに同一でも異なっていてもよい。]
DBは、アルキル基、アリール基または1価の芳香族複素環基であることが好ましく、アリール基または1価の芳香族複素環基であることがより好ましく、アリール基であることが更に好ましい。
DA2、TDA3、TDA4、TDA5、TDA6およびTDA7は、下記式(TD−1)〜(TD−3)で表される基であることが好ましい。
Figure 2013191086
[式中、RDAおよびRDBは前記と同じ意味を表す。]
DA1、mDA2、mDA3、mDA4、mDA5、mDA6およびmDA7は、通常10以下の整数であり、5以下の整数であることが好ましく、0または1であることがより好ましく、0であることが更に好ましい。
式(Dend−A)で表される基は、下記式(Dend−A1)、(Dend−A2)または(Dend−A3)で表される基であることが好ましく、式(Dend−A1)または(Dend−A3)で表される基であることがより好ましく、式(Dend−A1)で表される基であることが更に好ましい。
Figure 2013191086
[式(Dend−A1)〜(Dend−A3)中、
p1、Rp2およびRp3は、それぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、1価の芳香族複素環基またはハロゲン原子を表す。Rp1およびRp2が複数存在する場合、それらはそれぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。
np1は0〜5の整数を表し、np2は0〜3の整数を表し、np3は0または1を表す。np1が複数存在する場合、それらは互いに同一でも異なっていてもよい。]
式(Dend−B)で表される基は、下記式(Dend−B1)、(Dend−B2)または(Dend−B3)で表される基であることが好ましく、式(Dend−B1)または(Dend−B3)で表される基であることがより好ましく、式(Dend−B1)で表される基であることが更に好ましい。
Figure 2013191086
[式(Dend−B1)〜(Dend−B3)中、
p1、Rp2およびRp3は、それぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、1価の芳香族複素環基またはハロゲン原子を表す。Rp1およびRp2が複数存在する場合、それらはそれぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。
np1は0〜5の整数を表し、np2は0〜3の整数を表し、np3は0または1を表す。np1およびnp2が複数存在する場合、それらはそれぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。]
p1、Rp2およびRp3は、アルキル基、アリール基または1価の芳香族複素環基であることが好ましく、アルキル基であることがより好ましい。
np1は0または1であることが好ましく、1であることがより好ましい。np2は0または1であることが好ましく、0であることが好ましい。np3は0であることが好ましい。
−AD1−−−AD2−で表されるアニオン性の2座配位子としては、例えば、下記式で表される配位子が挙げられる。
Figure 2013191086
[式中、*は、イリジウム原子との結合を表す。]
式Ir−1で表される燐光発光性化合物しては、下記式Ir−11〜Ir−13で表される燐光発光性化合物が好ましい。式Ir−2で表される燐光発光性化合物としては、下記式Ir−21で表される燐光発光性化合物が好ましい。式Ir−3で表される燐光発光性化合物としては、下記式Ir−31〜Ir−33で表される燐光発光性化合物が好ましい。
Figure 2013191086
[式Ir−11〜Ir−31、Ir−21およびIr−31〜Ir−33中、Dendは、前記式(Dend−A)または(Dend−B)で表される基を表す。nD3は、前記と同じ意味を表す。]
式(Ir−1)、(Ir−2)または(Ir−3)で表される燐光発光性化合物と、下記一般式(1B)で表される基を繰り返し単位として含む高分子化合物と、を含有する組成物は、輝度寿命に優れる発光素子の製造に有用である。
Figure 2013191086
[式(1B)中、
1aは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数あるR1aは、同一でも異なっていてもよい。
1hおよびR1dは、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子またはシアノ基を表す。R1hおよびR1dは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。]
1hおよびR1dで表されるアルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子およびシアノ基の具体例や好ましい形態は、式(1)におけるR1dで表されるアルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子およびシアノ基の例や好ましい形態と同様である。
式(1B)で表される基を繰り返し単位として含む高分子化合物は、より好適な態様において、式(2)で表される基および/または式(3)で表される基を繰り返し単位として含む。また、式(1B)で表される基を繰り返し単位として含む高分子化合物は、式(1B)で表される基、式(2)で表される基および式(3)で表される基以外の基を、繰り返し単位として含んでいてもよい。なお、式(1B)で表される基、式(2)で表される基および式(3)で表される基はそれぞれ、一種単独でも複数含まれていてもよい。
式(MM)で表される燐光発光性化合物としては、以下が例示され、輝度寿命の観点から、Ir−2a〜Ir−6a、Ir−10a〜Ir−13a、Ir−17a〜Ir−24a、Ir−2b〜Ir−6b、Ir−10b〜Ir−13b、Ir−18b〜Ir−29b、Ir−1c〜Ir−14c、Ir−1d〜Ir−19dが好ましく、Ir−10a〜Ir−13a、Ir−17a〜Ir−24a、Ir−10b〜Ir−13b、Ir−18b〜Ir−29b、Ir−1c、Ir−5c、Ir−8c、Ir−10c〜Ir−14c、Ir−1d〜Ir−2d、Ir−6d〜Ir−12d、Ir−15d〜Ir−19dがより好ましい。なお、下記例示において、デンドロン部位が有する置換基として記載されているRpとしては、アルキル基、アルコキシ基が好ましく、アルキル基であることがより好ましく、合成の容易さ、得られる燐光発光性化合物を発光素子の作製に用いる際の有機溶媒への溶解のしやすさの観点から、tert−ブチル基、ヘキシル基、エチルヘキシル基等のアルキル基が更により好ましい。
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
Figure 2013191086
本発明の高分子化合物は、特に短波長の発光スペクトルを有する燐光発光性化合物との組成物を用いる場合において、従来の高分子化合物を用いた組成物に比べてより優れた電流効率を得ることが可能であり、特に、燐光発光性化合物の発光スペクトルの最も短波長側のピークが490nm以下である場合に、その効果が顕著なものとなる。したがって、式(MM)におけるLとしては、短波長の発光スペクトルを有する燐光発光性化合物となり得るため、下記に示す配位子であることが好ましい。
Figure 2013191086
Figure 2013191086
(式中、Raは前記と同じ意味を表す。)
上記に例示した各配位子における任意の水素原子は、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換オキシカルボニル基、フッ素原子またはシアノ基で置換されていてもよい。当該置換基が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する原子とともに、環構造を形成していてもよい。
[液状組成物]
本発明の高分子化合物は、溶媒(好ましくは有機溶媒)に溶解または分散させて、本発明の液状組成物(溶液または分散液)としてもよい。このような液状組成物は、インク、ワニスとも呼ばれる。発光素子を構成する有機層を形成するために、本発明の液状組成物を用いる場合、液状組成物は溶液であることが好ましい。
液状組成物は、本発明の高分子化合物に加えて、正孔輸送材料、電子輸送材料および発光材料からなる群より選ばれる少なくとも一種を含有していてもよい。また、液状組成物には、本発明の効果を妨げない限りにおいて、その他の物質が添加されていてもよい。その他の物質としては、酸化防止剤、粘度調整剤、界面活性剤等が挙げられる。
ここで、溶媒としては、本発明の高分子化合物が溶解または分散する限り特に限定されないが、以下のような有機溶媒が挙げられる。
芳香族炭化水素系溶媒:トルエン、キシレン(各異性体またはそれらの混合物)、1,2,3−トリメチルベンゼン、1,2,4−トリメチルベンゼン、メシチレン(1,3,5−トリメチルベンゼン)、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、イソプロピルベンゼン、ブチルベンゼン、イソブチルベンゼン、2−フェニルブタン、tert−ブチルベンゼン、ペンチルベンゼン、ネオペンチルベンゼン、イソアミルベンゼン、ヘキシルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、ヘプチルベンゼン、オクチルベンゼン、3−プロピルトルエン、4−プロピルトルエン、1−メチル−4−プロピルベンゼン、1,4−ジエチルベンゼン、1,4−ジプロピルベンゼン、1,4−ジ−tert−ブチルベンゼン、インダン、テトラリン(1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン)等。
脂肪族炭化水素系溶媒:n−ペンタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン、デカリン等。
芳香族系エーテル系溶媒:アニソール、エトキシベンゼン、プロポキシベンゼン、ブチロキシベンゼン、ペンチルオキシベンゼン、シクロペンチルオキシベンゼン、ヘキシルオキシベンゼン、シクロヘキシルオキシベンゼン、ヘプチルオキシベンゼン、オクチルオキシベンゼン、2−メチルアニソール、3−メチルアニソール、4−メチルアニソール、4−エチルアニソール、4−プロピルアニソール、4−ブチルアニソール、4−ペンチルアニソール、4−ヘキシルアニソール、ジフェニルエーテル、4−メチルフェノキシベンゼン、4−エチルフェノキシベンゼン、4−プロピルフェノキシベンゼン、4−ブチルフェノキシベンゼン、4−ペンチルフェノキシベンゼン、4−ヘキシルフェノキシベンゼン、4−フェノキシトルエン、3−フェノキシトルエン、1,3−ジメトキシベンゼン、2,6−ジメチルアニソール、2,5−ジメチルアニソール、2,3−ジメチルアニソール、3,5−ジメチルアニソール等。
脂肪族エーテル系溶媒:テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン等。
ケトン系溶媒:アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、アセトフェノン等。
エステル系溶媒:酢酸エチル、酢酸ブチル、安息香酸メチル、エチルセルソルブアセテート等。
塩素化溶媒:塩化メチレン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン等。
アルコール系溶媒:メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、シクロヘキサノール、フェノール等。
多価アルコールおよびその誘導体:エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジメトキシエタン、プロピレングリコール、ジエトキシメタン、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、グリセリン、1,2−ヘキサンジオール等。
非プロトン性極性溶媒:ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等。
これらの有機溶媒は、一種単独で用いても二種以上を混合溶媒として使用してもよい。
混合溶媒を用いる場合、上記の溶媒群から二種または三種以上を組み合わせることが好ましいが、上記例示の同じ系の溶媒群から複数を組み合わせても、異なる系の溶媒群から1種以上ずつを組み合わせてもよい。その組成比は、各溶媒の物性や、高分子化合物等の溶解性を考慮して決めることができる。
同じ系の溶媒群から複数種を選んで組み合わせる場合の好ましい例としては、芳香族炭化水素系溶媒から複数種、芳香族エーテル系溶媒から複数種等が挙げられる。異なる系の溶媒群から1種以上ずつを選んで組み合わせる場合の好ましい例としては、以下の組み合わせが挙げられる。芳香族炭化水素系溶媒と脂肪族炭化水素系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒と芳香族エーテル系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒と脂肪族エーテル系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒と非プロトン性極性溶媒、芳香族エーテル系溶媒と非プロトン性極性溶媒等。
また、単独溶媒または混合溶媒に水を添加することもできる。
これらの有機溶媒のうち、ベンゼン環を含む構造を有し、融点が0℃以下であり、且つ、沸点が100℃以上である有機溶媒を一種以上含む単独溶媒または混合溶媒が、粘度、成膜性等の観点から好ましく、なかでも芳香族炭化水素系溶媒および芳香族エーテル系溶媒からなる群から選ばれる一種以上含む単独溶媒または混合溶媒が好ましい。
有機溶媒は、一種単独で用いても二種以上を混合溶媒として使用してもよいが、成膜性を制御する観点から混合溶媒を用いることが好ましい。また、有機溶媒は、必要に応じ、洗浄、蒸留、吸着剤への接触等の方法により精製を行ってから使用してもよい。
上記液状組成物によれば、本発明の高分子化合物を含有する有機膜を容易に製造することができる。具体的には、上記液状組成物を基板上に塗布して、加熱、送風、減圧等により有機溶媒を留去することにより、本発明の高分子化合物を含有する有機膜が得られる。有機溶媒の留去は、使用される有機溶媒に応じて条件を変更することができ、例えば、50〜150℃程度の雰囲気温度(加熱)または10−3Pa程度の減圧雰囲気等が条件として挙げられる。
塗布には、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビア法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、ノズルコート法等の塗布法を用いることができる。
上記液状組成物の好適な粘度は印刷法によっても異なるが、25℃において、好ましくは0.5〜1000mPa・sであり、より好ましくは0.5〜500mPa・sである。また、インクジェット印刷法のように液状組成物が吐出装置を経由する場合、吐出時の目詰まりや飛行曲がりを防止するために、25℃における粘度は、好ましくは0.5〜50mPa・sであり、より好ましくは0.5〜20mPa・sである。液状組成物中の本発明の高分子化合物の濃度は、特に限定されないが、0.01〜10重量%であることが好ましく、0.1〜5重量%であることがより好ましい。
[有機膜]
本発明の有機膜は、本発明の高分子化合物を含有するものであり、例えば、発光性膜、導電性膜、有機半導体膜等の有機膜が挙げられる。これらの有機膜は、その用途に応じて、上述した本発明の組成物を構成する各成分を適宜組み合わせて含んでいてもよい。
有機膜は、本発明の高分子化合物をそのまま、または、上述したような本発明の組成物や本発明の液状組成物の状態で用いて、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、キャピラリーコート法、ノズルコート法等を行うことにより作製することができる。
例えば、上述した溶液を用いて有機膜を形成する場合は、溶液に含まれる本発明の高分子化合物のガラス転移温度にもよるが、100℃以上の温度(例えば、130℃〜160℃)でベークすることが好ましい。
有機膜は、発光性膜である場合、発光素子の輝度や発光電圧を良好に得る観点から、発光量子収率が30%以上であることが好ましく、40%以上であることがより好ましく、50%以上であることが更に好ましく、60%以上であることが特に好ましい。
有機膜は、導電性膜である場合、表面抵抗率が1kΩ/sq.以下であることが好ましく、100Ω/sq.以下であることがより好ましく、10Ω/sq.以下であることが更に好ましい。導電性膜の場合、ルイス酸やイオン性化合物等をドープすることによって、電気伝導度を高めることができる。なお、「Ω/sq.」は表面抵抗率を表す単位である。
さらに、有機膜は、有機半導体膜である場合、当該膜が有している電子移動度および正孔移動度のうちの大きい方の値が、10−5cm/V/秒以上であることが好ましく、10−3cm/V/秒以上であることがより好ましく、10−1cm/V/秒以上であることが更に好ましい。例えば、SiO等の絶縁膜とゲート電極とを形成したSi基板上に、この有機半導体膜を形成し、さらにAu等によりソース電極およびドレイン電極を形成することによって、有機トランジスタを作製することができる。
[発光素子]
本発明の発光そしは、陽極と、陰極と、該陽極と該陰極との間に設けられた本発明の高分子化合物を含有する有機層と、を備える。発光素子は、有機層を一層のみ有するものであってもよく、二層以上有するものであってもよい。有機層を二層以上備える場合には、少なくとも一層が本発明の高分子化合物を含有していればよい。
上記本発明の高分子化合物を含有する有機層は、発光素子において、発光層、正孔輸送層または電子ブロック層として機能することができる。そのため、本発明の発光素子は、これらの層のうちの少なくとも1つが、上記本発明の高分子化合物を含有する有機層により構成されることが好ましい。なかでも、本発明の発光素子は、発光層が上記本発明の高分子化合物を含有する有機層より構成される発光素子であることが好ましい。発光素子は、陽極、陰極および発光層として機能する有機層(以下、単に「発光層」という。)以外にも、それらの層の間等に、その他の層を有していてもよい。なお、各層は、一層からなるものであっても、二層以上からなるものであってもよい。また、各層を構成している材料や化合物は、一種単独であっても二種以上が併用されていてもよい。
陽極と発光層との間に設けられる層としては、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層等が挙げられる。このような層が陽極と発光層との間に一層のみ設けられた場合には、当該層は正孔注入層である。陽極と発光層との間に二層以上設けられた場合には、陽極に接する層が正孔注入層であり、それ以外の層が正孔輸送層である。
正孔注入層は、陽極からの正孔注入効率を改善する機能を有する層である。正孔輸送層は、正孔注入層または陽極により近い層からの正孔注入を改善する機能を有する層である。一方、これらの層が電子の輸送を堰き止める機能を有する場合、それらの層は、電子ブロック層とも呼ばれる。対象となる層が、電子の輸送を堰き止める機能を有するかどうかは、電子電流のみを流す素子を作製し、電流値の減少が生じることを測定することによって確認することができる。
陰極と発光層との間に設けられた層としては、電子注入層、電子輸送層、正孔ブロック層等が挙げられる。このような層が陰極と発光層との間に一層のみ設けられた場合には、当該層は電子注入層である。陰極と発光層との間に二層以上設けられた場合には、陰極に接している層が電子注入層であり、それ以外の層が電子輸送層である。
電子注入層は、陰極からの電子注入効率を改善する機能を有する層である。電子輸送層は、電子注入層または陰極により近い層からの電子注入を改善する機能を有する層である。一方、これらの層が正孔の輸送を堰き止める機能を有する場合には、これらの層を正孔ブロック層とも呼ばれる。対象となる層が、正孔の輸送を堰き止める機能を有するかどうかは、正孔(ホール)電流のみを流す素子を作製し、電流値の減少が生じることを測定することによって確認することができる。
上述した各層を備える構成を有する発光素子の構造としては、例えば、以下のa)〜d)の構造が挙げられる。下記の構造中「/」は各層が隣接して積層されていることを示す(以下同様)。
a)陽極/発光層/陰極
b)陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
c)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
d)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
なお、電極(陰極、陽極)に隣接して設けた正孔輸送層、電子輸送層のうち、電極からの電荷(正孔、電子)の注入効率を改善する機能を有し、素子の駆動電圧を低下させる効果を有するものは、電荷注入層(正孔注入層、電子注入層)と呼ばれる場合もある。
電極(陰極、陽極)との密着性の向上や、電極からの電荷注入の改善のために、電極に隣接して、電荷注入層や絶縁層を更に設けてもよい。また、電荷輸送層や発光層の界面には、層間の界面における密着性の向上や構成材料の混合の防止等のために、薄いバッファー層を更に設けてもよい。積層する層の順番や数、および各層の厚さは、発光効率や輝度寿命を勘案して調整することができる。
例えば、電荷注入層を更に設けた発光素子の構造としては、以下のe)〜p)の構造が挙げられる。
e)陽極/電荷注入層/発光層/陰極
f)陽極/発光層/電荷注入層/陰極
g)陽極/電荷注入層/発光層/電荷注入層/陰極
h)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/陰極
i)陽極/正孔輸送層/発光層/電荷注入層/陰極
j)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電荷注入層/陰極
k)陽極/電荷注入層/発光層/電荷輸送層/陰極
l)陽極/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
m)陽極/電荷注入層/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
n)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電荷輸送層/陰極
o)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
p)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
上述したa)〜p)のような構造を有する発光素子における各層の構成は、例えば、次の通りである。
(陽極)
陽極は、通常、透明または半透明であり、電気伝導度の高い金属酸化物、金属硫化物や金属の膜から構成され、それらの中でも透過率が高い材料から構成されることが好ましい。陽極の材料としては、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、および、それらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド(ITO)、インジウム・亜鉛・オキサイド等からなる導電性無機化合物を用いて作製された膜、NESA等や、金、白金、銀、銅等が用いられる。なかでも、ITO、インジウム・亜鉛・オキサイドまたは酸化スズが好ましい。陽極の作製には、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等の方法を用いることができる。また、陽極として、ポリアニリンおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体等の有機の透明導電膜を用いてもよい。
陽極の厚さは、光の透過性と電気伝導度とを考慮して選択することができる。例えば、10nm〜10μmであると好ましく、20nm〜1μmであるとより好ましく、40nm〜500nmであると更に好ましい。
(正孔注入層)
正孔注入層に用いられる材料としては、フェニルアミン系化合物、スターバースト型アミン系化合物、フタロシアニン系化合物、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム等の酸化物、アモルファスカーボン、ポリアニリンおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体等の導電性高分子等が挙げられる。
正孔注入層が、導電性高分子や上述した本実施形態の高分子化合物である場合、その電気伝導度を向上させるために、正孔注入層には、必要に応じて、ポリスチレンスルホン酸イオン、アルキルベンゼンスルホン酸イオン、樟脳スルホン酸イオン等のアニオンをドープしてもよい。
(正孔輸送層)
正孔輸送層に用いられる材料としては、正孔輸送材料として例示したものが挙げられる。なお、正孔輸送層に用いられる材料が低分子化合物である場合には、低分子化合物を高分子バインダーに分散させて用いることが好ましい。上記本実施形態の高分子化合物が正孔輸送層に用いられる場合は、高分子化合物が、上記式(4)で表される基を繰り返し単位として有していることが好ましい。
なかでも、正孔輸送層に用いられる正孔輸送材料としては、ポリビニルカルバゾールおよびその誘導体、ポリシランおよびその誘導体、側鎖または主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリアリールアミンおよびその誘導体のほか、本実施形態の高分子化合物が好ましい。
正孔輸送層の成膜方法としては、正孔輸送層に用いられる材料が低分子化合物である場合には、高分子バインダーとの混合溶液を用いた成膜が挙げられ、高分子化合物である場合には、この高分子化合物を含む溶液を用いた成膜が挙げられる。
溶液を用いた成膜に用いる溶媒は、正孔輸送層に用いられる材料を溶解させるものであればよい。溶媒としては、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒が挙げられる。
溶液を用いた成膜には、溶液を用いたスピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法等の塗布法を用いることができる。
低分子化合物と組み合わせる高分子バインダーとしては、電荷輸送を極度に阻害しないものが好ましく、また可視光に対する吸収が強くないものが好適である。このような高分子バインダーとしては、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサン等が挙げられる。
正孔輸送層の厚さは、駆動電圧と発光効率を考慮して選択することができる。ただし、ピンホールが容易に発生しないような厚さを有することが必要である一方、厚過ぎると、発光素子の駆動電圧が高くなることがある。そこで、正孔輸送層の厚さは、1nm〜1μmであると好ましく、2nm〜500nmであるとより好ましく、5nm〜200nmであると更に好ましい。
(発光層)
発光層は、蛍光または燐光を発する有機化合物(低分子化合物、高分子化合物のいずれであってもよい。)と、必要に応じてこれを補助するドーパントとから形成される。本実施形態の発光素子における発光層は、上述した本実施形態の高分子化合物と燐光発光性化合物とを含むものであることが好ましい。なお、発光材料が低分子化合物である場合には、高分子バインダーに分散させて用いることが好ましい。
発光層には、発光効率を向上させたり、発光波長を変化させたりするために、ドーパントを添加してもよい。ドーパントとしては、アントラセン誘導体、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾン等が挙げられる。
発光層の厚さは、駆動電圧と発光効率を考慮して選択することができ、例えば、2〜200nmであると好ましい。
発光層の成膜方法としては、発光材料を含む溶液を基材の上または基材の上方に塗布する方法、真空蒸着法、転写法等を用いることができる。溶液を用いた成膜を行う場合、溶媒としては、正孔輸送層の溶液による成膜において例示したものと同様の溶媒を適用できる。発光材料を含む溶液を基材の上または基材の上方に塗布する方法としては、スピンコート法、ディップコート法、インクジェット印刷法、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、スリットコート法等の印刷法を用いることができる。発光材料が、昇華性を有する低分子化合物の場合には、真空蒸着法により成膜を行うこともできる。また、レーザーによる転写や熱転写により、所望の位置に発光層を形成する方法も用いることができる。
(電子輸送層)
電子輸送層に用いられる材料としては、上記本実施形態の高分子化合物や、上述した電子輸送材料等が挙げられる。上記本実施形態の高分子化合物が電子輸送層に用いられる場合は、本実施形態の高分子化合物が、上記式(2B)で表される基、上記式(3A)で表される基および上記式(3B)で表される基からなる群から選ばれる一種以上の基を繰り返し単位として含むことが好ましい。
これらのなかでも、電子輸送層に用いる電子輸送材料としては、上記本実施形態の高分子化合物、オキサジアゾール誘導体、ベンゾキノンおよびその誘導体、アントラキノンおよびその誘導体、8−ヒドロキシキノリンおよびその誘導体の金属錯体、ポリキノリンおよびその誘導体、ポリキノキサリンおよびその誘導体、ポリフルオレンおよびその誘導体が好ましい。
電子輸送層の成膜方法としては、電子輸送層に用いられる材料が低分子化合物である場合、粉末を用いた真空蒸着法、溶液または溶融状態での成膜による方法が挙げられる。一方、電子輸送層に用いられる材料が高分子化合物である場合には、溶液または溶融状態での成膜による方法が挙げられる。溶液または溶融状態での成膜には、高分子バインダーを併用してもよい。溶液を用いた成膜は、上述したような溶液を用いた正孔輸送層の成膜方法と同様にして行うことができる。
電子輸送層の厚さは、駆動電圧と発光効率を考慮して調整することができる。ただし、ピンホールが容易に発生しないような厚さを有することが必要である一方、厚過ぎると、発光素子の駆動電圧が高くなることがある。そこで、電子輸送層の膜厚は、1nm〜1μmであると好ましく、2nm〜500nmであるとより好ましく、5nm〜200nmであると更に好ましい。
(電子注入層)
電子注入層の構成は、発光層の種類に応じて適宜選択することができる。例えば、Ca層の単層構造からなる電子注入層、Caを除いた周期表1族と2族の金属であり、かつ仕事関数が1.5〜3.0eVの金属、並びに、該金属の酸化物、ハロゲン化物および炭酸化物から選ばれる1種または2種以上で形成された層とCa層との積層構造からなる電子注入層等が挙げられる。仕事関数が1.5〜3.0eVの、周期表1族の金属、並びに、その酸化物、ハロゲン化物および炭酸化物としては、リチウム、フッ化リチウム、酸化ナトリウム、酸化リチウム、炭酸リチウム等が挙げられる。また、仕事関数が1.5〜3.0eVの、Caを除いた周期表2族の金属、並びに、その酸化物、ハロゲン化物および炭酸化物としては、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、炭酸マグネシウム等が挙げられる。
電子注入層は、蒸着法、スパッタリング法、印刷法等によって形成することができる。
また、電子注入層の厚さは、1nm〜1μmが好ましい。
(陰極)
陰極の材料としては、仕事関数が小さく発光層への電子注入が容易な材料が好ましい。
例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウム等の金属、もしくは、これら金属のうち2種以上の合金、または、これら金属のうち1種以上の金属と金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうち1種以上との合金、或いは、グラファイトまたはグラファイト層間化合物等が用いられる。合金としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金等が挙げられる。
陰極を2層以上の積層構造とする場合には、金属、金属酸化物、金属フッ化物またはこれらの合金と、アルミニウム、銀、クロム等の金属と、の積層構造が好ましい。
陰極は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、金属膜を熱圧着するラミネート法等によって形成することができる。陰極の厚さは、電気伝導度や耐久性を考慮して選択することができる。例えば、10nm〜10μmであると好ましく、20nm〜1μmであるとより好ましく、50nm〜500nmであると更に好ましい。
(保護層)
陰極の作製後には、その上部に、発光素子を保護するための保護層を更に形成してもよい。特に、発光素子を長期安定的に用いるためには、この発光素子を外部から保護するために、保護層および/または保護カバーを装着することが好ましい。
保護層の構成材料としては、高分子量の化合物、金属酸化物、金属フッ化物、金属ホウ化物等を用いることができる。また、保護カバーとしては、金属板、ガラス板、表面に低透水率処理を施したプラスチック板等を用いることができる。保護カバーを用いた発光素子の保護方法としては、保護カバーを熱硬化樹脂や光硬化樹脂で素子基板と貼り合わせて密閉する方法が挙げられる。この際、スペーサーを用いて空間を維持すれば、素子の損傷を防ぐことが容易となる。さらに、この空間に窒素やアルゴンのような不活性ガスを封入すれば、陰極の酸化を防止することができる。また、酸化バリウム等の乾燥剤をこの空間内に設置すれば、製造工程で吸着した水分または硬化樹脂を通り抜けて浸入する微量の水分が素子に損傷を与えるのを抑制することが容易となる。発光素子においては、これらのうち、いずれか1つ以上の方策を採ることが好ましい。
以上説明した好適な実施形態の発光素子は、面状光源、表示装置(セグメント表示装置、ドットマトリックス表示装置)、液晶表示装置のバックライト等として用いることができる。
例えば、発光素子を用いて面状の発光を得るためには、面状の陽極と陰極が重なり合うように配置すればよい。また、パターン状の発光を得る方法としては、面状の発光素子の表面にパターン状の窓を設けたマスクを設置する方法、非発光部の有機物層を極端に厚く形成して実質的に非発光とする方法、陽極もしくは陰極の一方、または両方の電極をパターン状に形成する方法がある。これらのいずれかの方法でパターンを形成し、いくつかの電極を独立にON/OFFできるように配置することにより、数字や文字、簡単な記号等を表示できるセグメントタイプの表示素子が得られる。
さらに、ドットマトリックス素子とするためには、陽極と陰極をともにストライプ状に形成して直交するように配置すればよい。複数の種類の発光色の異なる高分子化合物を塗り分ける方法や、カラーフィルターまたは蛍光変換フィルターを用いる方法により、部分カラー表示、マルチカラー表示が可能となる。ドットマトリックス素子は、パッシブ駆動も可能であるし、TFT等と組み合わせてアクティブ駆動させてもよい。
上述した面状の発光素子は、自発光薄型であり、液晶表示装置のバックライト用の面状光源、面状の照明用光源等として好適に用いることができる。また、上記の表示素子は、コンピュータ、テレビ、携帯端末、携帯電話、カーナビゲーション、ビデオカメラのビューファインダー等の表示装置として用いることができる。さらに、フレキシブルな基板を用いれば、曲面状の光源や表示装置としても使用できる。
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
[測定方法]
以下の実施例では、数平均分子量および重量平均分子量の測定、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)、NMRの測定、LC/MSの測定、ガラス転移温度の測定、並びに、三重項エネルギーの測定を、以下のようにして実施した。
(数平均分子量および重量平均分子量の測定)
ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)およびポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、GPC(島津製作所製、商品名:LC−10Avp)により求めた。この際、測定する高分子化合物は、約0.05重量%の濃度になるようテトラヒドロフランに溶解させて、GPCに10μL注入した。GPCの移動相にはテトラヒドロフランを用い、2.0mL/分の流速で流した。カラムは、PLgel MIXED−B(ポリマーラボラトリーズ社製)を用いた。検出器にはUV−VIS検出器(島津製作所製、商品名:SPD−10Avp)を用いた。
(高速液体クロマトグラフィー(HPLC))
化合物の純度の指標として、HPLC面積百分率の値を用いた。この値は、特に記載がない限り、高速液体クロマトグラフィー(HPLC、島津製作所製、商品名:LC−20A)による、254nmにおける値とする。この際、測定する化合物は、0.01〜0.2重量%の濃度になるようにテトラヒドロフランまたはクロロホルムに溶解させ、HPLCに、濃度に応じて1〜10μL注入した。HPLCの移動相には、アセトニトリルおよびテトラヒドロフランを用い、1mL/分の流速で、アセトニトリル/テトラヒドロフラン=100/0〜0/100(容積比)のグラジエント分析で流した。カラムは、Kaseisorb LC ODS 2000(東京化成工業製)、もしくは同等の性能を有するODSカラムを用いた。検出器には、フォトダイオードアレイ検出器(島津製作所製、商品名:SPD−M20A)を用いた。
(NMRの測定)
測定試料5〜20mgを約0.5mLの有機溶媒に溶解させて、NMR(バリアン(Varian,Inc.)製、商品名:MERCURY 300)を用いて行った。
(LC/MSの測定)
測定試料を1〜10mg/mLの濃度になるように適切な有機溶媒(クロロホルム、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、トルエン等)に溶解させて、LC/MS(アジレント・テクノロジー製、商品名:1100LCMSD)にて測定し、解析した。LC−MSの移動相には、イオン交換水、アセトニトリル、テトラヒドロフランまたはそれらの混合液を用い、必要に応じて酢酸を添加した。カラムは、L−column 2 ODS(3μm)(化学物質評価研究機構製、内径:4.6mm、長さ:250mm、粒子径3μm)を用いた。
(最低三重項励起状態(T)のエネルギー準位の測定)
高分子化合物が有する最低三重項励起状態(T)のエネルギー準位(以下、「TH」と表す。)は、該高分子化合物の77Kにおける燐光発光スペクトルを測定することによって求めた。具体的には、高分子化合物のトルエン溶液(濃度:8×10−4質量%)を測定試料とした。励起光源にキセノンランプを用い、回折格子を用いて分光した励起光(励起波長300nm)を測定試料に照射し、検出器に浜松ホトニクス社製マルチチャンネル分光器PMA−12を用い、高分子化合物の燐光発光スペクトルを測定した。そして、高分子化合物の燐光発光スペクトルにおける最大ピーク波長(強度が最も大きい波長)の強度を1.0とした場合に、0.1の強度を示す最も短波長側の波長をエネルギーに換算した値をTHとして算出した。
燐光発光性化合物の有する最低三重項励起状態(T)のエネルギー準位(以下、「TM」と表す。)は、該燐光発光性化合物の室温における燐光発光スペクトルを測定することによって求めた。具体的には、燐光発光性化合物のトルエン溶液(濃度:8×10−4質量%)を測定試料とした。励起光源にキセノンランプを用い、回折格子を用いて分光した励起光(励起波長300nm)を測定試料に照射し、検出器に浜松ホトニクス社製マルチチャンネル分光器PMA−12を用い、燐光発光性化合物の燐光発光スペクトルを測定した。そして、燐光発光性化合物の燐光発光スペクトルにおける最大ピーク波長(強度が最も大きい波長)の強度を1.0とした場合に、0.1の強度を示す最も短波長側の波長をエネルギーに換算した値をTMとして算出した。
[原料モノマーの合成]
下記に示す化合物MM1、MM2、MM3、MM4、MM5、CM1、CM2およびCC1〜CC12は公知の方法または後述の合成方法により合成したものを、再結晶、シリカゲルカラムクロマトグラフィー、昇華等の精製操作を行い、HPLC面積百分率値で99.5%以上の純度を示したものを、高分子化合物の合成における原料モノマーとして、もしくは、原料モノマーの合成における原料化合物として用いた。
Figure 2013191086
Figure 2013191086
<実施例M1>
(化合物MM1の合成)
化合物MM1は以下の第一工程〜第四工程に従い合成した。
Figure 2013191086
(第一工程)
反応容器内において、化合物CM1d(12.22g、34.70mmol)にピリジン(34.70mL)を加えた後に、室温にて、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド(40%ピリジン溶液)(0.87mL、調製については後述する。)を加え、反応容器内に大気を通気させながら、40℃のオイルバスで加熱し、16時間攪拌した。その後、再度、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド(40%ピリジン溶液)(0.87mL、調製については後述する。)を加え、60℃のオイルバスで加熱し、8時間攪拌することにより、反応溶液を得た。得られた反応溶液にイオン交換水と酢酸を加え、酸性条件とした後に、室温にて1時間攪し、析出した黄色固体をろ取し、水で洗浄した。
得られた固体を乾燥した後に、テトラヒドロフランとメタノールの混合溶媒(テトラヒドロフラン/メタノール=4/30(v/v))に分散させ、80℃のオイルバスで加熱しながら1.5時間攪拌し、室温まで冷却した後に析出している固体をろ取、減圧乾燥することにより、目的物である化合物MM1a(11.87g)を黄色固体として得た。収率は93.5%であった。得られた化合物MM1aは、HPLC面積百分率値(UV254nm)で96.7%を示した。
H−NMR(300MHz,CDCl):δ(ppm)=7.77(s,2H),7.36(s,2H),2.47(s,6H).
LC/MS(APPI(posi)):364[M]
(ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド(40%ピリジン溶液)の調製)
ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド(40%メタノール溶液)(「TRITON B」と呼ばれることがある。関東化学株式会社製、50mL)に対してピリジン(50mL)を加えた後にエバポレーターにて25mL以下まで濃縮し、再度、ピリジンを加えて50mLになるように希釈することにより調製した。この操作により得られた溶液を、「ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド(40%ピリジン溶液)」と呼ぶ。
(第二工程)
反応容器内をアルゴンガス雰囲気とした後、3,5−ジ−n−ヘキシル−1−ブロモベンゼン(化合物MM1b、13.82g、42.5mmol)をテトラヒドロフラン(脱水品、324mL)に溶解させた溶液を攪拌しながら、−78℃の冷浴を用いて冷却した。その後、得られた溶液の温度が−75℃以下を保持するように、n−ブチルリチウムのヘキサン溶液(1.63mol/L、25.7mL)をゆっくりと滴下し、更に1時間攪拌した。その後、化合物MM1a(11.87g、32.4mmol)を、得られた溶液の温度が−75℃以下を保持するように、少量ずつ加え、更に、2時間攪拌した後に、メタノール(約20mL)をゆっくりと滴下してから、冷浴を外し、室温までゆっくりと昇温した。得られた反応溶液の溶媒を減圧濃縮により留去した後に、ヘキサンを加え、イオン交換水で洗浄することにより、油層を得た。得られた油層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、不溶分をろ別した後に、減圧濃縮により溶媒を留去し、更に、再結晶精製(ヘキサン)を行い、ろ取、減圧乾燥することにより、目的物である化合物MM1c(9.12g)を白色固体として得た。収率は45%であった。得られた化合物MM1cは、HPLC面積百分率値(UV254nm)で97.9%を示した。
LC/MS(ESI(posi)):610[M]
(第三工程)
反応容器内の気体をアルゴンガス雰囲気とした後、化合物MM1c(9.12g、14.89mmol)、トリエチルシラン(4.53mL、59.6mmol)およびヘキサン(39mL)を混合し、70℃のオイルバスで加熱しながら、トリフルオロ酢酸(4.5mL、59.6mmol)を滴下した後、更に3時間加熱下で攪拌することにより反応溶液を得た。得られた反応溶液を室温まで冷却した後に、10重量%濃度のリン酸カリウム水溶液を加え、更に、有機層を飽和食塩水により洗浄し、無水硫酸ナトリウムにより乾燥し、不溶物をろ別した後に、減圧濃縮および減圧乾燥により溶媒を留去し、化合物MM1dを含む油状物(8.9g)を得た。得られた油状物は、これ以上の精製は行わずに次工程に用いた。
LC/MS(ESI(posi)):594[M]
(第四工程)
反応容器内の気体をアルゴンガス雰囲気とした後、化合物MM5dを含む油状物(8.9g)にN,N−ジメチルホルムアミド(74mL)を加え、均一な溶液を得た。得られた溶液にアルゴンガスバブリングを15分間行い、次いで、氷浴を用いて5℃以下に冷却した。水酸化カリウム(2.76g、49.1mmol)をイオン交換水(2.4mL)に溶解させた後にアルゴンガスをバブリングを行った水酸化カリウム水溶液を別途準備し、上記で得られた溶液に加えた。その後、ヨウ化メチル(6.34g、44.7mmol)を滴下し、0〜5℃にて4時間攪拌した。氷浴を外した後、イオン交換水を加え、更にヘキサンにより抽出することにより、油層を得た。得られた油層を無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、不溶物をろ別、溶媒を留去した後に、中圧シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサン)により精製した。目的物MM1を含むフラクションを統合し、濃縮した後に、再結晶精製(ヘキサンおよびイソプロパノールの混合溶媒)を行い、得られた結晶をろ取、減圧乾燥することにより、目的物である化合物MM1(7.10g)を白色固体として得た。収率は77%であった。得られた化合物MM1cは、HPLC面積百分率値(UV254nm)で99.9%以上を示した。
H−NMR(300MHz,CDCl):δ(ppm)=7.57(s,2H),7.35(s,2H),6.83(s,1H),6.71(s,2H),2.50−2.44(m,10H),1.79(s,3H),1.54−1.45(m,4H),1.34−1.17(m,12H),0.84(t,6H).
LC/MS(ESI(posi)):608[M]+
<実施例M2>
(化合物MM2の合成)
化合物MM2は以下の工程に従い合成した。
Figure 2013191086
反応容器内の気体をアルゴンガス雰囲気とした後、ビス(ピナコール)ジボロン(9.10g、35.9mmol)、酢酸カリウム(7.04g、71.7mmol)、1,4−ジオキサン(36mL)および[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(II)のジクロロメタン錯体(Pd(dppf)Cl・CHCl、CAS番号:95464−05−4、シグマアルドリッチ社製、0.293g、0.36mmol)の混合物を、115℃のオイルバスで加熱攪拌しながら、上述の方法で別途合成した化合物MM1(7.13g、11.9mmol)を1,4−ジオキサン(36mL)に溶解した溶液を2時間かけて滴下した後に、同温度で約18時間攪拌することにより、反応溶液を得た。得られた反応溶液を室温まで冷却した後に、トルエンを加えて希釈した後、セライトおよびシリカゲルパッドに通液することにより不溶物と極性成分を除去した。得られた溶液を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、不溶物をろ別した後に、減圧濃縮により溶媒を留去してから、トルエンを加え均一な溶液を得た。得られた溶液に活性炭を加え、70℃のオイルバスで加熱しながら30分間攪拌し、室温まで冷却した後に不溶物をセライトろ過により除去し、得られた溶液を濃縮した後に再結晶精製(展開溶媒 トルエンとアセトニトリルの混合溶媒)を行い、得られた結晶をろ取、減圧乾燥することにより、目的物である化合物MM2(6.94g)を白色固体として得た。収率は82%であった。得られた化合物MM2は、HPLC面積百分率値(UV254nm)で99.9%以上を示した。
H−NMR(300MHz,CDCl):δ(ppm)=7.64(s,2H),7.55(s,2H),6.81(s,2H),6.77(s,1H),2.62(s,6H),2.48−2.42(m,4H),1.85(s,3H),1.55−1.45(m,4H),1.31(s,24H),1.31−1.17(m,12H),0.83(t,6H).
LC/MS(ESI(posi)):704[M]
<実施例M3>
(化合物MM3の合成)
化合物MM3は以下の第一工程〜第四工程に従い合成した。
Figure 2013191086
(第一工程)
反応容器内をアルゴンガス雰囲気とした後、化合物(MM3a)(85g、108mmol)にテトラヒドロフラン(脱水品、1290mL)を加え溶解させ、氷浴を用いて冷却した。反応容器内の温度を6℃以下に保った状態で、攪拌しながらtert−ブトキシカリウム(24g、216mmol)を少しずつ加えた。その後、反応容器内の温度を6℃以下に保った状態で1時間攪拌した。その後、n−オクタノイルクロライド(25g、216mmol)を30分かけて滴下した。その後、反応容器内の温度を6℃以下に保った状態で2時間攪拌した。その後、塩化アンモニウム水溶液を加えることで反応を終了させた。得られた反応溶液にトルエンおよびイオン交換水を加え、得られた有機層をイオン交換水で3回洗浄した後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。得られた反応溶液ををシリカゲルパッドに通液することにより不溶物をろ別し、得られた溶液を濃縮した。その後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサン)により精製し、目的物である化合物(MM3b)(63g、104mmol)を油状物として得た。得られた化合物(MM3b)は、HPLC面積百分率値(UV254nm)で90.0%を示した。
LC/MS(ESI(posi)):720[M]
(第二工程)
反応容器内をアルゴンガス雰囲気とした後、化合物(MM3b)(58g、72mmol)にシクロペンチルメチルエーテル(脱水品、1L)を加え溶解させ、氷浴を用いて冷却した。反応容器内の温度を6℃以下に保った状態で、攪拌しながらリチウムアルミニウムハイドライド(1g、36mmol)を少しずつ加えた。その後、反応容器内の温度を6℃以下に保った状態で2時間半攪拌した。その後、塩化アンモニウム水溶液を加えることで反応を終了させた。得られた有機層をイオン交換水で2回洗浄した後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥させた。得られた反応溶液を濾過し、濃縮した。その後、中圧シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサンおよびクロロホルムの混合溶媒)により精製した。目的物である化合物(MM3c)を含むフラクションを統合し、濃縮した後に、再結晶精製(ヘキサンおよびメタノールの混合溶媒)を行うことで、目的物である化合物(MM3c)(34g、47mmol)を白色固体として得た。得られた化合物(MM3c)は、HPLC面積百分率値(UV254nm)で99.3%を示した。
LC/MS(ESI(posi)):722[M]
(第三工程)
還流冷却管を取り付けた反応容器内をアルゴンガス雰囲気とした後、化合物(MM3c)(33g、46mmol)にトルエン(脱水品、330mL)加えた。室温で攪拌しながら五酸化ニリン(26g、182mmol)を加えた。その後、80℃に設定した油浴で反応容器を加熱しながら2時間半攪拌し、室温まで冷却した。得られた反応溶液を氷水に注ぎ、余剰の五酸化ニリンを分解させることで反応を終了させた。得られた有機層をイオン交換水で3回洗浄した後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥させた。得られた反応溶液を濾過し、濃縮した。得られた油状物をトルエンに溶解させシリカゲルパッドに通液し、得られたトルエン溶液を濃縮した。その後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒ヘキサン)により精製し、目的物である化合物(MM3d)を含むフラクションを統合し、濃縮することで、目的物である化合物(MM3d)(26g、37mmol)を油状物として得た。得られた化合物(MM3d)は、HPLC面積百分率値(UV254nm)で99.7%を示した。
LC/MS(ESI(posi)):704[M]
(第四工程)
反応容器内をアルゴンガス雰囲気とした後、酢酸カリウム(0.8g、8.5mmol)、ビシピナコラートジボロン(1.1g、1.4mmol)およびジオキサン(脱水品、5mL)を加えた。室温で攪拌しながら1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン−パラジウム(II)ジクロリド−ジクロロメタン錯体(0.04g、0.4mmol)を加えた。その後、115℃に設定した油浴で反応容器を加熱しながら、ジオキサン(脱水品、5mL)に溶解させた化合物(MM3d)(1g、1.4mmol)を30分かけて滴下し、さらに14時間攪拌した。その後、室温まで冷却することで反応を終了させた。得られた反応溶液にトルエンおよびイオン交換水を加え、得られた有機層をイオン交換水で3回洗浄した後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥させた。得られた反応用液を濾過し、濃縮した。得られた油状物をトルエンに溶解させた後に活性炭を加え、30分攪拌した。その後、セライトおよびシリカゲルパッドに通液し、得られたトルエン溶液を濃縮した。その後、中圧シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサンおよびクロロホルムの混合溶媒)により精製することを繰り返し行い、目的物である化合物(MM3)を含むフラクションを統合し、濃縮することで、目的物である化合物(MM3)(0.4g、0.6mmol)を油状物として得た。得られた化合物(MM3)は、HPLC面積百分率値(UV254nm)で99.3%を示した。
H−NMR(300MHz,CDCl3):δ(ppm)=8.57(s,1H),8.51(s,1H),8.45(s,1H),7.77(s,1H),7.03(s,1H),6.91(d,2H),2.86(t,2H),2.80(s,3H),2.73(s,3H),2.64(t,4H),1.64(m,6H),0.87〜1.40(m,63H).
LC/MS(ESI(posi)):786[M]
<実施例M4>
(化合物MM4の合成)
化合物MM4は、以下の第一工程〜第五工程に従い合成した。
Figure 2013191086
[式中、波線は、当該波線を有する化合物が幾何異性体混合物であることを意味する。]
(第一工程)
撹拌器を備えた反応容器内に、化合物MM4a(35.31g)およびメタノール(1100mL)を加えた後、反応容器内をアルゴンガス雰囲気とした。その後、そこに、1,3−アセトンジカルボン酸ジメチル(34.65g)を少しずつ加え、次いで、ナトリウムメトキシド(5mol/L メタノール溶液)(67.62g)を少しずつ滴下した。その後、室温で2時間保温させ、60℃まで昇温した。その後、60℃で保温しながら6時間撹拌した。得られた反応溶液を室温まで冷却し、35%塩酸(37.41g)を加えた。その後、水およびトルエンを加え、室温で撹拌した。その後、水層を分離し、得られた有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄した。得られた有機層に硫酸ナトリウムを加え、濾過し、濃縮することで、目的物である化合物MM4b(60.1g)を油状物として得た。得られた化合物MM4bは、HPLC面積百分率値(UV254nm)で42%を示した。
(第二工程)
撹拌器を備えた反応容器内に、化合物MM4b(60.10g)、酢酸(450mL)およびイオン交換水(60mL)を加え、反応容器内をアルゴンガス雰囲気とした。その後、100℃まで昇温し、100℃で保温しながら5時間撹拌した。得られた反応溶液を室温まで冷却した後、水およびトルエンを加え、水層を分離し、得られた有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄した。得られた有機層に硫酸ナトリウムを加え、濾過し、濃縮することで、目的物である化合物MM4bの粗生成物を得た。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサンおよび酢酸エチルの混合溶媒)により精製し、目的物である化合物MM4c(19.5g)を白色固体として得た。得られた化合物MM4cは、HPLC面積百分率値(UV254nm)で94.9%を示した。
LC/MS(APCI、positive):[M+H]457
(第三工程)
撹拌器を備えた反応容器内に、ヘプチルトリフェニルホスホニウムブロミド(82.29g)を加え、反応容器内をアルゴンガス雰囲気とした。その後、トルエン(520mL)を加え、5℃以下に冷却した。その後、カリウムtert−ブトキシド(20.92g)を加え、室温まで昇温した後、室温で保温しながら3時間撹拌した。得られた赤色スラリーに、化合物MM4c(18.0g)を加え、室温で保温しながら6.5時間撹拌した。得られた反応溶液に酢酸(7.2g)を加え、15分撹拌した後、水およびヘキサンを加え、室温で撹拌した後、水層を分離し、得られた有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄した。得られた有機層に硫酸ナトリウムを加え、濾過し、濃縮することで、目的物である化合物MM4dの粗生成物を得た。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサン)により精製し、得られたヘキサン溶液に活性炭を加え、50℃で保温しながら1時間撹拌した。その後、室温まで冷却し、セライトをプレコートした濾過器を用いて濾過し、得られた残渣をヘキサンで複数回洗浄し、得られたろ液を合わせて濃縮することで、目的物である化合物MM4d(18.8g)を無色透明液体として得た。得られた化合物MM4dは、HPLC面積百分率値(UV254nm)で98.2%を示した。
LC/MS(APCI、positive):[M+H]621
(第四工程)
撹拌器を備えた反応容器内に、化合物MM4d(18.6g)、酢酸エチル(165mL)およびエタノール(150mL)を加え、反応容器内を窒素ガス雰囲気下とした。その後、5重量%Pd/C(約50重量%含水品)(3.7g)を加えた後、反応容器内を水素ガス雰囲気下とした。その後、50℃で49時間保温しながら撹拌し、室温まで冷却した。その後、セライトをプレコートした濾過器を用いて濾過し、得られた残渣を酢酸エチルで複数回洗浄し、得られたろ液を合わせて濃縮することで、目的物である粗生成物を得た。得られた粗生成物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサン)により精製し、得られたヘキサン溶液に活性炭を加え、50℃で保温しながら1時間撹拌した。その後、室温まで冷却し、セライトをプレコートした濾過器を用いて濾過し、得られた残渣をヘキサンで複数回洗浄し、得られたろ液を合わせて濃縮することで、目的物である化合物MM4e(17.6g)を無色透明溶液として得た。得られた化合物MM4eは、HPLC面積百分率値(UV254nm)で99.0%を示した。
LC/MS(APCI、positive):[M+H]625
(第五工程)
撹拌器を備えた反応容器内に、化合物MM4e(17.0g)を加え、反応容器内をアルゴンガス雰囲気下とした。その後、クロロホルム(230mL)およびトリフルオロ酢酸(22mL)を加え、5℃以下に冷却した。その後、反応容器全体を遮光し、臭素(8.9g)およびクロロホルム(45mL)の混合物を15分かけて滴下した後、5℃以下で保温しながら3時間撹拌した。得られた反応溶液に10重量%亜硫酸ナトリウム水溶液を加えた後、室温まで昇温した。得られた反応溶液から水層を分離し、得られた有機層を、水、5重量%炭酸水素ナトリウム水溶液、水の順で洗浄した。得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾過し、濃縮することにより、目的物である化合物MM4の粗生成物を得た。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサン)により精製し、得られたヘキサン溶液に活性炭を加え、50℃で保温しながら1時間撹拌した。その後、室温まで冷却し、セライトをプレコートした濾過器を用いて濾過し、得られた残渣をヘキサンで複数回洗浄し、得られたろ液を合わせて濃縮した。この操作をさらに2回繰り返すことにより、目的物である化合物MM4(19.3g)を無色透明溶液として得た。得られた化合物MM4は、HPLC面積百分率値(UV254nm)で99.7%を示した。
LC−MS(APCI、positive):[M+H]781
H−NMR(CDCl、300MHz)δ(ppm):0.91(12H、m)、1.18〜1.43(36H、m)、1.56〜1.77(8H、m)、2.15〜2.33(4H、m)、2.70〜2.75(4H、m)、7.39〜7.53(2H、m)、7.61〜7.66(2H、m).
<実施例M5>
(化合物MM5の合成)
化合物MM5は、以下の工程に従い合成した。
Figure 2013191086
撹拌器を備えた反応容器内に脱水テトラヒドロフラン(210mL)を加え、−70℃以下に冷却した。その後、n−ブチルリチウム(1.6M ヘキサン溶液)(70mL)を30分以上かけて滴下し、−70℃以下で保温しながら30分撹拌した。その後、化合物MM4(18.2g)および脱水テトラヒドロフラン(210mL)を30分以上かけて滴下し、−70℃以下で保温しながら1時間撹拌した。その後、2−イソプロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン(32mL)を10分以上かけて滴下した。その後、室温まで昇温し、保温しながら4時間撹拌した。その後、トルエンを加えることで得られた反応液を希釈し、次いで、水を加え、室温で撹拌した。その後、水層を分離し、得られた有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄した。得られた有機層に硫酸ナトリウムを加え、濾過し、濃縮することにより、目的物である化合物MM5の粗生成物を得た。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサンおよび酢酸エチルの混合溶媒)により精製した。その後、トルエンおよびアセトニトリルの混合溶媒で再結晶を行うことにより、化合物MM5(14.6g)を白色固体として得た。得られた化合物MM5は、HPLC面積百分率値(UV254nm)で99.8%を示した。
LC/MS(APCI、positive):[M+H]877
H−NMR(CDCl,300MHz)δ(ppm):0.94(12H,m),1.27〜1.44(60H,m),1.64〜1.74(8H,m),2.25〜2.45(4H,m),2.94(4H,m),7.67〜7.82(4H,m).
<合成例CM1>
(化合物CM1の合成)
化合物CM1は以下の第一工程〜第四工程に従い合成した。
Figure 2013191086
(第一工程)
還流冷却装置を取り付けた反応容器内の気体をアルゴンガス雰囲気とした後、3−ブロモ−4−クロロトルエン(化合物CM1a、30.82g、150mmol)、2,5−ジメチルフェニルボロン酸(化合物CM1b、24.75g、165mmol)、無水炭酸カリウム(124.39g、900mmol)、酢酸パラジウム(II)(0.67g、6mmol)、トリシクロヘキシルホスフィン(1.68g、12mmol)、ジメチルアセトアミド(脱水品、600ml)およびピバル酸(15.32g、150mmol)の混合物を、150℃に設定した油浴で加熱しながら10時間攪拌した。その後、トルエン(500ml)で希釈した後に、イオン交換水を用いて3回洗浄分液を行った。その後、得られた油層に活性白土(和光純薬工業株式会社製、60g)を加えて2時間攪拌した後に、不溶物をセライトおよびシリカゲルパッドに通液することにより除去する操作を2度繰り返した。得られた溶液から溶媒を減圧濃縮により除去した後に、再結晶精製(展開溶媒 クロロホルムおよびエタノールの混合溶媒)を行い、析出した結晶をろ取、減圧乾燥することにより、目的物であるCM1c(35.5g)を薄黄色〜白色を呈する固体として得た。収率は51%であった。得られた化合物CM1cのHPLC面積百分率値は、99.3%(UV254nm)を示した。
(第二工程)
反応容器内の気体をアルゴンガス雰囲気とした後、化合物CM1c(14.58g、75mmol)に、トリフルオロ酢酸(11.15mL、150mmol)およびクロロホルム(脱水品、400mL)を加え、均一とした混合物を、氷浴を用いて5℃以下に冷却した。得られた混合物の温度が5℃以下に保持しながら、臭素(8.46mL、165mmol)をゆっくりと加えた後、氷浴を外し、室温にて4時間攪拌することで反応溶液を得た。得られた反応溶液に、亜ジチオン酸ナトリウムの飽和水溶液を加え、余剰の臭素を分解した後に、減圧下で濃縮することにより溶媒を除去し、固体を得た。得られた固体にテトラヒドロフラン(1L)を加え、70℃にて1時間攪拌した後に、室温まで冷却し、水を加え、析出している無機塩を溶解させた後に再度減圧下で濃縮することによりテトラヒドロフランを除去し、固液混合物を得た。析出している固体をろ過により取り出し、トルエンを加え溶解させた後に、シリカゲルショートカラムに通液し、得られたトルエン溶液を濃縮することにより固体を得た。得られた固体をトルエンおよびイソプロパノールの混合溶媒を用いて再結晶精製する操作を繰り返すことにより、目的物である化合物CM1d(22.3g)を得た。収率は84%であった。得られた化合物CM1dは、HPLC面積百分率値(UV254nm)で99.9%以上を示した。
H−NMR(300MHz,CDCl):δ(ppm)=7.67(s,2H),7.58(s,2H),3.79(s,2H),2.48(s,6H).
(第三工程)
反応容器内の気体をアルゴンガス雰囲気とした後、化合物CM1d(5.00g、14.2mmol)、水酸化カリウム(3.51g、62.5mmol)、ヨウ化カリウム(236mg、1.4mmol)、ジメチルスルホキシド(脱水品、60mL)およびテトラヒドロフラン(脱水品、80mL)を混合し、次いで、1−ブロモオクタン(12.20g、62.5mmol)を室温で約10分間かけて加えた後に、70℃のオイルバスにて加熱しながら3.5時間攪拌することで反応溶液を得た。得られた反応溶液を室温まで冷却した後に、トルエンおよびイオン交換水を加え、得られた油層をイオン交換水で3回洗浄した後に、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥した。シリカゲルパッドに通液することにより不溶物をろ別し、得られた溶液の濃縮した後に、中圧シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサン)により精製し、目的物を含むフラクションを統合、濃縮した後に、再結晶精製(クロロホルムおよびエタノールの混合溶媒)を行うことにより、目的物である化合物CM1(7.13g)を白色固体として得た。収率は87.1%であった。得られた化合物CM1は、HPLC面積百分率値(UV254nm)で99.9%以上を示した。
H−NMR(300MHz,CDCl):δ(ppm)=7.50(s,2H),7.44(s,2H),2.47(s,6H),1.89−1.84(m,4H),1.23−1.04(m,20H),0.83(t,6H),0.66−0.55(m,4H).
<合成例CM2>
(化合物CM2の合成)
化合物MM4は以下の工程に従い合成した。
Figure 2013191086
反応容器内の気体をアルゴンガス雰囲気とした後、化合物CM1(2.34g、4.07mmol)、ビス(ピナコール)ジボロン(3.10g、12.21mmol)、[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(II)のジクロロメタン錯体(Pd(dppf)Cl・CHCl、CAS番号:95464−05−4、シグマアルドリッチ社製、0.100g、0.12mmol)、1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(「dppf」ということがある。0.068g、0.12mmol)、酢酸カリウム(2.39g、24.4mmol)および1,4−ジオキサン(脱水品、33mL)の混合物を、110℃のオイルバスで加熱しながら約18時間攪拌した後に、セライトおよびシリカゲルパッドに通液することにより不溶物を除去した。得られた溶液を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、不溶物をろ別した後に溶媒を留去することにより、固体を得た。得られた固体をトルエンに溶解させたところに活性炭を加え、70℃のオイルバスで加熱しながら1時間攪拌した後に、セライトろ過により、不溶物を除去し、次いで、溶媒を留去することにより固体を得た。得られた固体を中圧シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサン)により精製し、更に、再結晶精製(クロロホルムおよびアセトニトリルの混合溶媒)を行い、ろ取、減圧乾燥することにより、目的物である化合物CM2(1.00g)を得た。収率は37%であった。得られた化合物CM2は、HPLC面積百分率値(UV254nm)で99.7%を示した。
H−NMR(300MHz,CDCl):δ(ppm)=7.66(s,2H),7.49(s,2H),2.61(s,6H),1.96−1.91(m,4H),1.37(s,24H),1.19−1.02(m,20H),0.81(t,6H),0.68−0.52(m,4H).
LC/MS(ESI(posi)):670[M]
<合成例CC5>
(化合物CC5の合成)
Figure 2013191086
反応容器内をアルゴンガス雰囲気とした後、4−ヘキシルベンゾイルクロリド(11.24g、50mmol)、ジクロロメタン(90ml)、モレキュラーシーブス3Å(和光純薬工業株式会社製、10g)を加え、0℃に冷却した後に、五塩化アンチモン(14.7g、49mmol)を10分間かけて滴下した。その後、0℃で20分間攪拌し、次いで、ジクロロメタン(60ml)に溶解させた4−ブロモ−3−メチルベンゾニトリル(19.6g、100mmol)を1時間かけて滴下した。その後、室温にて30分間攪拌し、次いで、加熱還流下で2時間攪拌した。一晩室温にて静置した後に、−10℃を保持した状態で、25%アンモニア水溶液(22g)を滴下した。滴下終了後、室温にて5時間攪拌した後に、クロロホルム(500ml)を加え、加熱還流下で1時間攪拌した後、熱時ろ過により、固体を除去し、得られたろ液をイオン交換水(200ml)で3回洗浄し、15重量%食塩水(200ml)で1回洗浄し、得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、固体をろ別した後に、得られたろ液を減圧濃縮することにより、橙色油状物を得た。得られた油状物を再結晶(クロロホルムおよびメタノールの混合溶媒)、再結晶(トルエンおよびエタノールの混合溶媒)、および、中圧シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサンおよびクロロホルムの混合溶媒)を2回、再結晶(クロロホルムおよびヘキサンの混合溶媒)を順次行うことにより精製し、得られた固体を減圧乾燥することにより、目的物である化合物CC5(3.97g)を白色固体として得た。得られた化合物のHPLC面積百分率値は、99.6%以上を示した。
H−NMR(300MHz,THF−d):δ(ppm)=8.63(d,4H),8.43(d,2H),7.73(d,2H),7.40(d,2H),2.76(t,2H),2.54(s,6H),1.73(m,2H),1.43(m,6H),0.93(t,3H).
13C−NMR(75MHz,THF−d):δ(ppm)=173.7,172.8,150.3,140.2,137.6,135.5,134.6,132.9,131.7,131.0,130.6,129.8,37.9,33.8,33.3,31.1,24.7,24.3,15.6.
<合成例CC6>
(化合物CC6の合成)
Figure 2013191086
(第一工程)
反応容器内の気体をアルゴンガス雰囲気とした後、化合物CC7(41.77g、120mmol)、ビス(ピナコール)ジボロン(91.9g、362mmol)、[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(II)のジクロロメタン錯体(1:1)(Pd(dppf)Cl・CHCl、CAS番号95464−05−4、Sigma−Aldrich Co.LLC製、5.096g、6.24mmol)、酢酸カリウム(70.67g、720mmol)および1,4−ジオキサン(市販脱水品、500mL)の混合物を、80℃のオイルバスで加熱しながら約8時間攪拌した後に、トルエン(500mL)で希釈してからセライトおよびシリカゲルパッドに通液することにより不溶物を除去し、次いで、溶媒を留去することにより固体を得た。得られた固体にメタノール(750mL)を加え、よく攪拌した後に、固体をろ過により取り出し、減圧乾燥することにより、固体(57g)を得た。得られた固体をヘキサンに溶解させ、活性炭を加え、60℃のオイルバスで加熱しながら1時間攪拌した後に、セライトろ過により、不溶物を除去し、次いで、溶媒を留去することにより白色固体を得た。得られた固体にメタノール(750mL)を加え、50℃に加熱しながら1時間攪拌した後に、室温まで冷却してから、析出している固体をろ過により取り出し、減圧乾燥することにより、化合物CC6a(40.59g)を得た。収率は76%であった。得られた化合物CC6aは、HPLC面積百分率値(UV254nm)で99.9%以上を示した。
H−NMR(300MHz,CDCl):δ(ppm)=8.75(d,2H),8.68(d,2H),8.06(d,2H),7.39(d,2H),2.73(t,2H),1.71−1.60(m,2H),1.50−1.20(m,46H),0.88(t,3H).
TLC/MS(DART、posi):[M+H]=730.49
(第二工程)
反応容器内の気体をアルゴンガス雰囲気とした後、化合物CC6a(25.54g、35mmol)、5−ヨード−2−ブロモ−m−キシレン(32.65g、105mmol)、トルエン(210mL)、tert−ブタノール(140mL)、テトラヒドロフラン(105mL)、イオン交換水(70mL)、20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(103.1g、140mmol)およびテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(2.45g、2.12mmol)の混合物を、40℃に設定したオイルバスで加熱しながら40時間攪拌した後、室温まで冷却し、トルエン(140mL)およびイオン交換水(140mL)を加え、有機層を分液により得た。得られた有機層を5重量%食塩水で洗浄した後に、無水硫酸マグネシウムにより乾燥し、得られた固体をろ過により除去した後に、減圧濃縮により溶媒を留去することにより、茶色油状物(37g)を得た。得られた茶色油状物をトルエンで希釈してからシリカゲルショートカラムに通液し、減圧濃縮により溶媒を留去することにより黄色油状物を得た。得られた黄色油状物を中圧シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン)により精製し、目的物を含むフラクションを減圧濃縮した後に、再結晶(トルエンおよびメタノールの混合溶媒)により精製し、得られた固体を減圧乾燥することにより、化合物CC6(6.15g)を得た。収率は21%であった。得られた化合物CC6のHPLC面積百分率値は99.9%以上を示した。
H−NMR(300MHz,CDCl):δ(ppm)=8.86(d,J=8.3Hz,4H),8.72(d,J=8.3Hz,2H),7.43(d,J=8.3Hz,2H),7.37(d,J=8.3Hz,4H),7.32(s,4H),2.75(t,J=7.7Hz,2H),2.07(s,12H),1.75−1.66(mult,2H),1.42−1.22(mult,18H),0.88(t,J=6.6Hz,3H).
TLC/MS(DART、posi):[M+H]=842.27
[高分子化合物の製造]
<実施例P1>
(高分子化合物P1の合成)
反応容器内の気体を窒素ガス雰囲気とした後、化合物MM1(1.3388g)、化合物MM2(1.1600g)およびトルエン(39ml)の混合物を約80℃に加熱した後に、ビス〔トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン〕パラジウムジクロリド(1.65mg)および20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(6.7g)を加え、アルゴンガス還流下で約7.5時間攪拌した。
その後、フェニルボロン酸(46.8mg)、ビス〔トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン〕パラジウムジクロリド(1.67mg)および20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(6.7g)を加え、更にアルゴンガス還流下で約15.5時間攪拌した。
その後、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(0.54g)をイオン交換水(11ml)に溶解させた溶液を加え、85℃に加熱しながら約2.5時間攪拌した。
得られた有機層を3.6重量%塩酸で2回、2.5重量%アンモニア水で2回、イオン交換水で4回、順次洗浄した。得られた有機層をメタノールに滴下することで沈殿を生じさせ、ろ取、乾燥させることにより、固体を得た。得られた固体をトルエンに溶解させ、予めトルエンを通液したシリカゲルカラムおよびアルミナカラムに通液した。得られた溶液をメタノールに滴下することで沈殿を生じさせ、ろ取、乾燥させることにより、高分子化合物(1.554g、高分子化合物P1)を得た。高分子化合物P1のポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、Mn=4.7×10、Mw=1.3×10であった。高分子化合物P1のTHは、2.67eVであった。
高分子化合物P1は、原料モノマー単量体の仕込み比率から、以下の繰り返し単位からなる高分子化合物と推定される。
Figure 2013191086
<実施例P2>
反応容器内の気体を窒素ガス雰囲気とした後、化合物CC1(1.2767g)、化合物MM1(1.0948g)、化合物CC7(0.4884g)およびトルエン(38ml)の混合物を約80℃に加熱した後に、ジクロロビス(トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン)パラジウム(2.23mg)および20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(9.0g)を加え、アルゴンガス還流下で約6.5時間攪拌した。
その後、2−イソプロピルフェニルボロン酸(84.9mg)、ジクロロビス(トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン)パラジウム(2.33mg)および20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(9.0g)を加え、更にアルゴンガス還流下で約16.5時間攪拌した。
その後、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(0.72g)をイオン交換水(14ml)に溶解させた溶液を加え、85℃に加熱しながら2時間攪拌した。
得られた有機層を3.6重量%塩酸で2回、2.5重量%アンモニア水で2回、イオン交換水で4回、順次洗浄した。得られた有機層をメタノールに滴下することで沈殿を生じさせ、ろ取、乾燥させることにより、固体を得た。得られた固体をトルエンに溶解させ、予めトルエンを通液したシリカゲルカラムおよびアルミナカラムに通液した。得られた溶液をメタノールに滴下することで沈殿を生じさせ、ろ取、乾燥させることにより、高分子化合物(1.686g、高分子化合物P2)を得た。高分子化合物P2のポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、Mn=6.5×10、Mw=1.9×10であった。高分子化合物P2のTHは、2.74eVであった。
高分子化合物P2は、原料モノマー単量体の仕込み比率から、以下の繰り返し単位およびモル比率を有し、(PA)の繰り返し単位と(PB)から選ばれる繰り返し単位とが交互に重合した高分子化合物と推定される。
Figure 2013191086
<実施例P3>
(高分子化合物P3の合成)
反応容器内の気体を窒素ガス雰囲気とした後、化合物CC1(1.1788g)、化合物MM1(0.5776g)、化合物CC5(0.8223g)およびトルエン(33ml)の混合物を約80℃に加熱した後に、ジクロロビス(トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン)パラジウム(2.12mg)および20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(8.4g)を加え、アルゴンガス還流下で約10時間攪拌した。
その後、2−イソプロピルフェニルボロン酸(78.4mg)、ジクロロビス(トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン)パラジウム(2.07mg)および20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(8.4g)を加え、更にアルゴンガス還流下で約14時間攪拌した。
その後、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(0.67g)をイオン交換水(13ml)に溶解させた溶液を加え、85℃に加熱しながら4.5時間攪拌した。
得られた有機層を3.6重量%塩酸で2回、2.5重量%アンモニア水で2回、イオン交換水で4回、順次洗浄した。得られた有機層をメタノールに滴下することで沈殿を生じさせ、ろ取、乾燥させることにより、固体を得た。得られた固体をトルエンに溶解させ、予めトルエンを通液したシリカゲルカラムおよびアルミナカラムに通液した。得られた溶液をメタノールに滴下することで沈殿を生じさせ、ろ取、乾燥させることにより、高分子化合物(1.471g、高分子化合物P3)を得た。高分子化合物P3のポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、Mn=4.4×10、Mw=1.6×10であった。高分子化合物P3のTHは、2.79eVであった。
高分子化合物P3は、原料モノマー単量体の仕込み比率から、以下の繰り返し単位およびモル比率を有し、(PA)の繰り返し単位々(PB)から選ばれる繰り返し単位とが交互に重合した高分子化合物と推定される。
Figure 2013191086
<実施例P4>
(高分子化合物P4の合成)
反応容器内の気体を窒素ガス雰囲気とした後、化合物CC1(1.1213g)、化合物MM1(0.8791g)、化合物CC6(0.6834g)およびトルエン(38ml)の混合物を約80℃に加熱した後に、ジクロロビス(トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン)パラジウム(1.97mg)および20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(8.0g)を加え、アルゴンガス還流下で約11時間攪拌した。
その後、フェニルボロン酸(55.4mg)、ジクロロビス(トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン)パラジウム(2.03mg)および20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(8.0g)を加え、更にアルゴンガス還流下で約12時間攪拌した。
その後、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(0.63g)をイオン交換水(13ml)に溶解させた溶液を加え、85℃に加熱しながら2時間攪拌した。
得られた有機層を3.6重量%塩酸で2回、2.5重量%アンモニア水で2回、イオン交換水で4回、順次洗浄した。得られた有機層をメタノールに滴下することで沈殿を生じさせ、ろ取、乾燥させることにより、固体を得た。得られた固体をトルエンに溶解させ、予めトルエンを通液したシリカゲルカラムおよびアルミナカラムに通液した。得られた溶液をメタノールに滴下することで沈殿を生じさせ、ろ取、乾燥させることにより、高分子化合物(1.569g、高分子化合物P4)を得た。高分子化合物P4のポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、Mn=4.2×10、Mw=1.1×10であった。高分子化合物P4のTHは、2.78eVであった。
高分子化合物P4は、原料モノマー単量体の仕込み比率から、以下の繰り返しおよびモル比率を有し、(PA)の繰り返しと(PB)から選ばれる繰り返しとが交互に重合した高分子化合物と推定される。
Figure 2013191086
<実施例P5>
(高分子化合物P5の合成)
反応容器内の気体を窒素ガス雰囲気とした後、化合物CC1(1.0369g)、化合物CM1(0.9595g)、化合物CC7(0.2644g)およびトルエン(31ml)の混合物を約80℃に加熱した後に、ジクロロビス(トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン)パラジウム(1.84mg)および20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(11.1g)を加え、アルゴンガス還流下で約6.5時間攪拌した。
その後、フェニルボロン酸(51.2mg)、ジクロロビス(トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン)パラジウム(1.84mg)および20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(11.1g)を加え、更にアルゴンガス還流下で約17時間攪拌した。
その後、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(0.59g)をイオン交換水(12ml)に溶解した溶液を加え、85℃に加熱しながら3.5時間攪拌した。
得られた有機層を3.6重量%塩酸で2回、2.5重量%アンモニア水で2回、イオン交換水で6回、順次洗浄した。得られた有機層をメタノールに滴下することで沈殿を生じさせ、ろ取、乾燥させることにより、固体を得た。得られた固体をトルエンに溶解させ、予めトルエンを通液したシリカゲルカラムおよびアルミナカラムに通液した。得られた溶液をメタノールに滴下することで沈殿を生じさせ、ろ取、乾燥させることにより、高分子化合物(1.303g、高分子化合物P5)を得た。高分子化合物P5のポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、Mn=5.8×10、Mw=1.6×10であった。高分子化合物P5のTHは、2.72eVであった。
高分子化合物P5は、原料モノマー単量体の仕込み比率から、以下の繰り返し単位およびモル比率を有し、(PA)の繰り返し単位と(PB)から選ばれる繰り返し単位とが交互に重合した高分子化合物と推定される。
Figure 2013191086
<合成例CP1>
(高分子化合物CP1の合成)
反応容器内の気体を窒素ガス雰囲気とした後、化合物CC1(2.2425g)、化合物CC3(2.3202g)、化合物CC7(0.5719g)およびトルエン(70ml)の混合物を約80℃に加熱した後に、ビス〔トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン〕パラジウムジクロリド(3.97mg)および20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(15.9g)を加え、アルゴンガス還流下で約6時間攪拌した。
その後、フェニルボロン酸(0.1109g)、ビス〔トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン〕パラジウムジクロリド(4.00mg)および20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(15.9g)を加え、更にアルゴンガス還流下で約16.5時間攪拌した。
その後、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(1.27g)をイオン交換水(25ml)に溶解させた溶液を加え、85℃に加熱しながら約2時間攪拌した。
得られた有機層を3.6重量%塩酸で2回、2.5重量%アンモニア水で2回、イオン交換水で4回、順次洗浄した。得られた有機層をメタノールに滴下することで沈殿を生じさせ、ろ取、乾燥させることにより、固体を得た。得られた固体をトルエンに溶解させ、予めトルエンを通液したシリカゲルカラムおよびアルミナカラムに通液した。得られた溶液をメタノールに滴下することで沈殿を生じさせ、ろ取、乾燥させることにより、高分子化合物CP1(2.729g)を得た。高分子化合物CP1のポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、Mn=8.2×10、Mw=2.1×10であった。高分子化合物CP1のTHは、2.65eVであった。
高分子化合物CP1は、原料モノマーの仕込み比率から、以下の繰り返し単位およびモル比率を有し、(PA)の繰り返し単位と(PB)から選ばれる繰り返し単位とが交互に重合した高分子化合物と推定される。
Figure 2013191086
<合成例CP2>
(高分子化合物CP2の合成)
反応容器内の気体を窒素ガス雰囲気とした後、化合物CC1(2.7651g)、化合物CC2(1.7943g)、化合物CC12(0.7363g)およびトルエン(58ml)の混合物を約80℃に加熱した後に、酢酸パラジウム(1.31mg)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(7.75mg)およびおよび20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(19.6g)を加え、アルゴンガス還流下で約8.5時間攪拌した。
その後、2−イソプロピルフェニルボロン酸(0.1366g)、酢酸パラジウム(1.28mg)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(7.79mg)および20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(19.6g)を加え、更にアルゴンガス還流下で約15.5時間攪拌した。
その後、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(1.56g)をイオン交換水(31ml)に溶解させた溶液を加え、85℃に加熱しながら約2時間攪拌した。
得られた有機層を3.6重量%塩酸で2回、2.5重量%アンモニア水で2回、イオン交換水で4回、順次洗浄した。得られた有機層をメタノールに滴下することで沈殿を生じさせ、ろ取、乾燥させることにより、固体を得た。得られた固体をトルエンに溶解させ、予めトルエンを通液したシリカゲルカラムおよびアルミナカラムに通液した。得られた溶液をメタノールに滴下することで沈殿を生じさせ、ろ取、乾燥させることにより、高分子化合物(2.732g、高分子化合物CP2)を得た。高分子化合物CP2のポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、Mn=6.6×10、Mw=2.9×10であった。高分子化合物CP2のTHは、2.95eVであった。
高分子化合物CP2は、原料モノマー単量体の仕込み比率から、以下の繰り返し単位およびモル比率を有し、(PA)の繰り返し単位と(PB)から選ばれる繰り返し単位とが交互に重合した高分子化合物と推定される。
Figure 2013191086
<合成例IP1>
(高分子化合物IP1の合成)
反応容器内の気体を窒素ガス雰囲気とした後、化合物CC8(21.218g)、化合物CC9(5.487g)、化合物CC10(16.377g)、化合物CC11(2.575g)、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:Aliquat(登録商標)336、シグマアルドリッチ社製)(5.17g)およびトルエン(400ml)の混合物を約80℃に加熱した後に、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド(56.2mg)および17.5重量%炭酸ナトリウム水溶液(109g)を加え、アルゴンガス還流下で約6時間攪拌した。
その後、フェニルボロン酸(0.49g)を加え、更にアルゴンガス還流下で約2時間攪拌した。
その後、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(24.3g)をイオン交換水(240ml)に溶解させた溶液を加え、85℃に加熱しながら2時間攪拌した。
得られた有機層をイオン交換水で2回、3重量%酢酸で2回、イオン交換水で2回、順次洗浄した。得られた有機層をメタノールに滴下することで沈殿を生じさせ、ろ取、乾燥させることにより、固体を得た。得られた固体をトルエンに溶解させ、予めトルエンを通液したシリカゲルカラムおよびアルミナカラムに通液した。得られた溶液をメタノールに滴下することで沈殿を生じさせ、ろ取、乾燥させることにより、高分子化合物(26.23g、、高分子化合物IP1)を得た。高分子化合物IP1のポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、Mn=7.8×10、Mw=2.6×10であった。
高分子化合物IP1は、原料モノマー単量体の仕込み比率から、以下の繰り返し単位およびモル比率を有し、(PA)の繰り返し単位と(PB)から選ばれる繰り返し単位とが交互に重合した高分子化合物と推定される。
Figure 2013191086
[発光材料の調製]
<合成例EM1>
(燐光発光性化合物EM1の合成)
Figure 2013191086
<stage1>
反応容器内において、塩化3−ブロモベンゾイル6.92g(31.5mmol)とブチルイミド酸エチル塩酸塩4.95g(32.6mmol)を秤量し、クロロホルム150mLを加えた後、反応容器内の気体を窒素ガス雰囲気とした。その後、トリエチルアミン8.0mL(60mmol)を含むクロロホルム溶液20mLを滴下し、窒素ガス雰囲気下にて15時間室温撹拌した。得られた溶液を濃縮してからジクロロメタンに懸濁させ、分液ロートに取り入れ洗浄した。得られた油層を濃縮、乾燥し、無色の液体として化合物(E1a)を9.47g得た。H−NMR分析の結果を以下に示す。
H−NMR(400MHz/CDCl):δ(ppm)=8.14(t,1H)、7.93(dd,1H)、7.65−7.63(m,1H)、7.31(t,1H)、4.29(q,2H)、2.36(t,2H)、1.60(td,2H)、1.37(t,3H)0.88(t,3H).
<stage2>
反応容器内において、化合物(E1a)9.0g(30mmol)をクロロホルム100mLに溶解させた後、反応容器内の気体を窒素ガス雰囲気とした。その後、メチルヒドラジン1.52g(33mmol)と水0.6mLを含むとクロロホルム溶液15mLを滴下し、窒素ガス雰囲気下で7時間室温撹拌した。得られた反応溶液に水100mLを注ぎ、分液ロートに取り入れ洗浄した。得られた油層を回収、濃縮し、シリカゲルカラムへ通した。ジクロロメタンおよび酢酸エチルの混合溶媒を用いて分離精製し、薄黄色液体として化合物(E1b)を5.8g(21mmol)、収率69%で得た。H−NMR分析の結果を以下に示す。
H−NMR(400MHz/CDCl):δ(ppm)=7.85(d,1H)、7.60(m,2H)、7.37(dd,1H)、3.93(s,3H)、2.72(t,2H)、1.81(m,2H)、1.01(t,3H).
<stage3>
反応容器内において、化合物(E1b)1.3g(4.6mmol)、3,5−ジ(4−ターシャリブチルフェニル)フェニルボロン酸ピナコールエステル2200mg(4.7mmol)と炭酸ナトリウム1250mg(11.6mmol)を秤量し、エタノール5mL、水10mLおよびトルエン10mLを加えた後、反応容器内の気体を窒素ガス雰囲気とした。その後、テトラキストリフェニルホスフィノパラジウム(0)260mg(0.23mmol)を加えて、再び窒素ガス雰囲気下に置いた。得られた反応混合物を80℃で15時間加熱した。放冷後、水、トルエンを注ぎ洗浄した。得られた油層を回収した後、濃縮することで粗生成物を得た。得られた粗生成物をシリカゲルカラムに通して、ジクロロメタンおよび酢酸エチルの混合溶媒で分離精製した。白色粉末として化合物(E1c)を2.18g(4.0mmol)、収率88%で得た。H−NMR分析の結果を以下に示す。
H−NMR(400MHz/(CDCO):δ(ppm)=8.19(t,1H)、7.98(dt,1H)、7.93(d,2H)、7.91(t,1H)、7.80(t,1H)、7.77(dt,4H)、7.66(t,1H)、7.54(dt,4H)、4.01(s,3H)、2.63(t,2H)、1.76(td,2H)、1.36(s,18H)、0.98(t,3H).
<stage4>
反応容器内において、塩化イリジウム226mg(0.64mmol)と化合物(E1c)760mg(1.4mmol)を秤量し、水2mLと2−ブトキシエタノール6mLを加えた後、反応容器内の気体を窒素ガス雰囲気とし、17時間加熱還流した。放冷後、水、ジクロロメタンを注ぎ、得られた油層を洗浄した。得られた油層を濃縮、乾燥し、黄褐色の飴色固体として840mg得た。反応容器内において、得られた黄褐色の飴色固体840mgと化合物(E1c)1300mg(2.4mmol)を秤量し、反応容器内の気体をアルゴンガス雰囲気とした後、トリフルオロスルホン酸銀165mg(0.64mmol)を加えた。その後、ジエチレングリコールジメチルエステル1.25mLを添加し、アルゴンガス雰囲気下において15時間加熱還流した。放冷後、ジクロロメタンを注ぎ、得られた懸濁液を吸引ろ過した。得られたろ液を分液ロートに取り入れ洗浄し、得られた油層を回収後、濃縮することで粗生成物を得た。得られた粗生成物をシリカゲルカラムに通じて、ジクロロメタンおよび酢酸エチルの混合溶媒で分離精製した。得られた黄色固体をジクロロメタンおよびメタノールの混合溶媒を用いて再結晶し、次いで、ジクロロメタンおよびヘキサンの混合溶媒を用いて再結晶した。黄色粉末として燐光発光性化合物(EM1)[fac−トリス(1−メチル−3−プロピル−5−(5−(3,5−ジ(4−ターシャリブチルフェニル)フェニル)フェニル)−1H−[1,2,4]−トリアゾラト−N,C2’)イリジウム(III)]を850mg(0.48mmol)、収率73%で得た。H−NMR分析の結果を以下に示す。燐光発光性化合物EM1のTMは、2.77eVであった。
H−NMR(400MHz/CDCl):δ(ppm)=7.82(d,3H)、7.75(d,6H)、7.72(d,3H)、7.62(d,12H)、7.48(d,12H)、7.20(dd,3H)、6.87(d,3H)、4.27(s,9H)、2.26(ddd,3H)、1.96(ddd,3H)、1.37(s,54H)、1.05(m,6H)、0.73(t,9H).
<合成例EM2>
(燐光発光性化合物EM2の合成)
燐光発光性化合物EM2は、WO2002/066552に記載の合成法に従い合成した。燐光発光性化合物EM2のTMは、2.52eVであった。
Figure 2013191086
<実施例D1>
(発光素子D1の作製と評価)
スパッタ法により45nmの厚みでITO膜を付けたガラス基板に、ポリチオフェン・スルホン酸系の正孔注入剤であるAQ−1200(Plextronics社製)をスピンコート法により35nmの厚さで成膜し、ホットプレート上で170℃で15分間乾燥させた。次に、キシレンに高分子化合物IP1を0.6重量%の濃度で溶解させた。得られたキシレン溶液を用いて、スピンコート法により前記膜の上に高分子化合物IP1を厚み20nmとなるように回転速度1600rpmで成膜した後、酸素濃度および水分濃度が10ppm以下(重量基準)の窒素ガス雰囲気下で、180℃、60分間乾燥させた。次に、高分子化合物P2および燐光発光性化合物EM1をそれぞれキシレンに2.0重量%で溶解させ、重量比で高分子化合物P2:燐光発光性化合物EM1=60:40となるように混合した組成物D1を作製した。得られた組成物D1を前記高分子化合物IP1膜上に約75nmとなるようにスピンコート法により回転速度1860rpmで成膜した後、酸素濃度および水分濃度が10ppm以下(重量基準)の窒素ガス雰囲気下で、130℃、10分間乾燥させ、発光層とした。次に、1.0×10−4Pa以下にまで減圧した後、陰極として、組成物D1膜上にフッ化ナトリウムを約3nm、次いで、フッ化ナトリウム層の上にアルミニウムを約80nm蒸着した。蒸着後、ガラス基板を用いて封止することにより、発光素子D1を作製した。得られた発光素子D1に電圧を印加したところ、この素子から475nmに発光スペクトルピークを有するEL発光が得られ、CIE色度座標(0.154,0.319)の青色発光を示した。また、最大電流効率は7.20cd/A、1000cd/m発光時の駆動電圧は7.53Vであった。結果を表2に示す。
上記で得られた発光素子D1を初期輝度が400cd/mとなるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、輝度の時間変化を測定した。その結果、輝度は11.2時間後に初期輝度の60%まで減衰した。結果を表2に示す。
<実施例D2>
(発光素子D2の作製と評価)
実施例D1において、キシレン溶媒中に2.0重量%の濃度で溶解させた高分子化合物P3の溶液と、キシレン溶媒中に2.0重量%の濃度で溶解させた燐光発光性化合物EM1の溶液とを重量比で、高分子化合物P3:燐光発光性化合物EM1=60:40となるように混合して、組成物D2を調製し、かつ、該組成物を用いたスピンコート法の回転速度を1860rpmから1500rpmに代えたこと以外は、実施例D1と同様にして、発光素子D2を作製した。得られた発光素子D2に電圧を印加したところ、この素子から475nmに発光スペクトルピークを有するEL発光が得られ、CIE色度座標(0.152,0.321)の青色発光を示した。また、最大電流効率は11.63cd/A、1000cd/m発光時の駆動電圧は6.88Vであった。結果を表2に示す。
上記で得られた発光素子D2を初期輝度が400cd/mとなるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、輝度の時間変化を測定した。その結果、輝度は17.9時間後に初期輝度の60%まで減衰した。結果を表2に示す。
<実施例D3>
実施例D1において、キシレン溶媒中に2.0重量%の濃度で溶解させた高分子化合物P4の溶液と、キシレン溶媒中に2.0重量%の濃度で溶解させた燐光発光性化合物EM1の溶液とを重量比で、高分子化合物P4:燐光発光性化合物EM1=60:40となるように混合して、組成物D3を調製し、かつ、該組成物を用いたスピンコート法の回転速度を1860rpmから1350rpmに代えたこと以外は、実施例D1と同様にして、発光素子D3を作製した。得られた発光素子D3に電圧を印加したところ、この素子から475nmに発光スペクトルピークを有するEL発光が得られ、CIE色度座標(0.154,0.330)の青色発光を示した。また、最大電流効率は12.63cd/A、1000cd/m発光時の駆動電圧は6.92Vであった。結果を表2に示す。
上記で得られた発光素子D3を初期輝度が400cd/mとなるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、輝度の時間変化を測定した。その結果、輝度は37.7時間後に初期輝度の60%まで減衰した。結果を表2に示す。
<比較例CD1>
実施例D1において、キシレン溶媒中に2.0重量%の濃度で溶解させた高分子化合物CP1の溶液と、キシレン溶媒中に2.0重量%の濃度で溶解させた燐光発光性化合物EM1の溶液とを重量比で、高分子化合物CP1:燐光発光性化合物EM1=60:40となるように混合して、組成物CD1を調製し、かつ、該組成物を用いたこと以外は、実施例D1と同様にして、発光素子CD1を作製した。得られた発光素子CD1に電圧を印加したところ、この素子から475nmに発光スペクトルピークを有するEL発光が得られ、CIE色度座標(0.169,0.329)の青色発光を示した。また、最大電流効率は1.98cd/A、1000cd/m発光時の駆動電圧は10.51Vであった。結果を表2に示す。
上記で得られた発光素子CD1を初期輝度が400cd/mとなるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、輝度の時間変化を測定した。その結果、輝度は6.0時間後に初期輝度の60%まで減衰した。結果を表2に示す。
<実施例D4>
(発光素子D4の作製と評価)
実施例D1において、キシレン溶媒中に2.0重量%の濃度で溶解させた高分子化合物P1の溶液と、キシレン溶媒中に2.0重量%の濃度で溶解させた燐光発光性化合物EM2の溶液とを重量比で、高分子化合物P1:燐光発光性化合物EM2=60:40となるように混合して、組成物D4を調製し、かつ、該組成物を用いたスピンコート法の回転速度を1860rpmから1750rpmに代えたこと以外は、実施例D1と同様にして、発光素子D4を作製した。得られた発光素子D4に電圧を印加したところ、この素子から520nmに発光スペクトルピークを有するEL発光が得られ、CIE色度座標(0.301,0.640)の緑色発光を示した。また、最大電流効率は33.65cd/A、1000cd/m発光時の駆動電圧は8.09Vであった。結果を表3に示す。
上記で得られた発光素子D4を初期輝度が12000cd/mとなるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、輝度の時間変化を測定した。その結果、輝度は19.6時間後に初期輝度の60%まで減衰した。結果を表3に示す。
<実施例D5>
(発光素子D5の作製と評価)
実施例D1において、キシレン溶媒中に2.0重量%の濃度で溶解させた高分子化合物P2の溶液と、キシレン溶媒中に2.0重量%の濃度で溶解させた燐光発光性化合物EM2の溶液とを重量比で、高分子化合物P2:燐光発光性化合物EM2=60:40となるように混合して、組成物D5を調製し、かつ、該組成物を用いたスピンコート法の回転速度を1860rpmから1900rpmに代えたこと以外は、実施例D1と同様にして、発光素子D5を作製した。得られた発光素子D5に電圧を印加したところ、この素子から520nmに発光スペクトルピークを有するEL発光が得られ、CIE色度座標(0.301,0.636)の緑色発光を示した。また、最大電流効率は37.01cd/A、1000cd/m発光時の駆動電圧は6.68Vであった。結果を表3に示す。
上記で得られた発光素子D5を初期輝度が12000cd/mとなるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、輝度の時間変化を測定した。その結果、輝度は10.1時間後に初期輝度の60%まで減衰した。結果を表3に示す。
<実施例D6>
(発光素子D6の作製と評価)
実施例D1において、キシレン溶媒中に2.0重量%の濃度で溶解させた高分子化合物P3の溶液と、キシレン溶媒中に2.0重量%の濃度で溶解させた燐光発光性化合物EM2の溶液とを重量比で、高分子化合物P3:燐光発光性化合物EM2=60:40となるように混合して、組成物D6を調製し、かつ、該組成物を用いたスピンコート法の回転速度を1860rpmから1610rpmに代えたこと以外は、実施例D1と同様にして、発光素子D6を作製した。得られた発光素子D6に電圧を印加したところ、この素子から520nmに発光スペクトルピークを有するEL発光が得られ、CIE色度座標(0.307,0.637)の緑色発光を示した。また、最大電流効率は24.38cd/A、1000cd/m発光時の駆動電圧は6.83Vであった。結果を表3に示す。
上記で得られた発光素子D6を初期輝度が12000cd/mとなるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、輝度の時間変化を測定した。その結果、輝度は7.4時間後に初期輝度の60%まで減衰した。結果を表3に示す。
<実施例D7>
(発光素子D7の作製と評価)
実施例D1において、キシレン溶媒中に2.0重量%の濃度で溶解させた高分子化合物P4の溶液と、キシレン溶媒中に2.0重量%の濃度で溶解させた燐光発光性化合物EM2の溶液とを重量比で、高分子化合物P4:燐光発光性化合物EM2=60:40となるように混合して、組成物D7を調製し、かつ、該組成物を用いたスピンコート法の回転速度を1860rpmから1550rpmに代えたこと以外は、実施例D1と同様にして、発光素子D7を作製した。得られた発光素子D7に電圧を印加したところ、この素子から520nmに発光スペクトルピークを有するEL発光が得られ、CIE色度座標(0.299,0.640)の緑色発光を示した。また、最大電流効率は29.13cd/A、1000cd/m発光時の駆動電圧は7.31Vであった。結果を表3に示す。
上記で得られた発光素子D7を初期輝度が12000cd/mとなるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、輝度の時間変化を測定した。その結果、輝度は18.4時間後に初期輝度の60%まで減衰した。結果を表3に示す。
<実施例D8>
(発光素子D8の作製と評価)
実施例D1において、キシレン溶媒中に2.0重量%の濃度で溶解させた高分子化合物P5の溶液と、キシレン溶媒中に2.0重量%の濃度で溶解させた燐光発光性化合物EM2の溶液とを重量比で、高分子化合物P5:燐光発光性化合物EM2=60:40となるように混合して、組成物D8を調製し、かつ、該組成物を用いたスピンコート法の回転速度を1860rpmから1850rpmに代えたこと以外は、実施例D1と同様にして、発光素子D8を作製した。得られた発光素子D8に電圧を印加したところ、この素子から520nmに発光スペクトルピークを有するEL発光が得られ、CIE色度座標(0.309,0.636)の緑色発光を示した。また、最大電流効率は47.80cd/A、1000cd/m発光時の駆動電圧は8.60Vであった。結果を表3に示す。
上記で得られた発光素子D8を初期輝度が12000cd/mとなるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、輝度の時間変化を測定した。その結果、輝度は3.44時間後に初期輝度の60%まで減衰した。結果を表3に示す。
<比較例CD2>
(発光素子CD2の作製と評価)
実施例D1において、キシレン溶媒中に2.0重量%の濃度で溶解させた高分子化合物CP2の溶液と、キシレン溶媒中に2.0重量%の濃度で溶解させた燐光発光性化合物EM2の溶液とを重量比で、高分子化合物CP2:燐光発光性化合物EM2=60:40となるように混合して、組成物CD2を調製し、かつ、該組成物を用いたスピンコート法の回転速度を1860rpmから2900rpmに代えたこと以外は、実施例D1と同様にして、発光素子CD2を作製した。得られた発光素子CD2に電圧を印加したところ、この素子から520nmに発光スペクトルピークを有するEL発光が得られ、CIE色度座標(0.309,0.636)の緑色発光を示した。また、最大電流効率は51.96cd/A、1000cd/m発光時の駆動電圧は10.53Vであった。結果を表3に示す。
上記で得られた発光素子CD2を初期輝度が12000cd/mとなるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、輝度の時間変化を測定した。その結果、輝度は0.1時間後に初期輝度の60%まで減衰した。結果を表3に示す。
Figure 2013191086
(表中、LT60は、発光素子を定電流で駆動させ、初期輝度に対して輝度が60%になるまで減少するまでの時間を表す。)
Figure 2013191086
(表中、LT60は、前記と同様の意味を表す。)
本発明は、輝度寿命に優れる発光素子の製造に有用な、燐光発光性化合物に対するホスト材料である高分子化合物である。

Claims (17)

  1. 下記一般式(1)で表される基を繰り返し単位として含む高分子化合物。
    Figure 2013191086
    [式(1)中、
    1aは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数あるR1aは、同一でも異なっていてもよい。
    1aは、下記式(1a)〜(1c)からなる群から選ばれる基を表す。]
    Figure 2013191086
    [式(1a)〜(1c)中、
    1cは、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
    1d〜R1fは、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子またはシアノ基を表す。式(1b)におけるR1dとR1eは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。式(1c)におけるR1dとR1eは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよく、R1fとR1gは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよく、R1dとR1fは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよく、R1eとR1gは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。]
  2. 前記一般式(1)で表される基が下記一般式(1A)で表される基である、請求項1に記載の高分子化合物。
    Figure 2013191086
    [式(1A)中、R1a、R1cおよびR1dは、前記と同じ意味を表す。]
  3. 前記R1cで表される基がアリール基を表す、請求項1または2に記載の高分子化合物。
  4. 更に、下記一般式(2)および(3)で表される基からなる群から選ばれる1つ以上の基を繰り返し単位として含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の高分子化合物。
    Figure 2013191086
    [式(2)中、
    Ar2aは、アリーレン基、2価の芳香族複素環基、または、アリーレン基および2価の芳香族複素環基からなる群から選ばれる2以上10以下の基が互いに結合してなる2価の基を表し、これらの基はさらに置換基を有していてもよい。
    但し、式(2)で表される基は、他の繰り返し単位と結合を形成するそれぞれの炭素原子の隣の炭素原子の少なくとも一つが、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を置換基として有する。式(2)で表される基は、式(1)で表される基とは異なる。]
    Figure 2013191086
    [式(3)中、
    Ar3aは、アリーレン基、2価の芳香族複素環基、または、アリーレン基および2価の芳香族複素環基からなる群から選ばれる2以上10以下の基が互いに結合してなる2価の基を表し、これらの基はさらに置換基を有していてもよい。
    但し、式(3)で表される基は、前記式(1)で表される基および前記式(2)で表される基とは異なる。]
  5. 前記一般式(2)で表される基が下記一般式(2A)で表される基である、請求項4に記載の高分子化合物。
    Figure 2013191086
    [式(2A)中、
    2aは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するR2aは、互いに同一でも異なっていてもよい。
    2bは、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するR2bは、互いに同一でも異なっていてもよい。]
  6. 前記一般式(2)で表される基が下記一般式(2B)で表される基である、請求項4に記載の高分子化合物。
    Figure 2013191086
    [式(2B)中、
    は、炭素原子または窒素原子を表し、該炭素原子は、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を置換基として有していてもよい。複数存在するYは、互いに同一でも異なっていてもよい。
    2cは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するR2cは、互いに同一でも異なっていてもよい。
    2dは、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するR2dは、互いに同一でも異なっていてもよい。
    Arは、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。]
  7. 前記一般式(3)で表される基が下記一般式(3A)で表される基である、請求項4に記載の高分子化合物。
    Figure 2013191086
    [式(3A)中、
    は、炭素原子または窒素原子を表し、該炭素原子は、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を置換基として有していてもよい。複数存在するYは同一でも異なっていてもよい。
    Arは、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。]
  8. 前記一般式(3)で表される基が下記一般式(3B)で表される基である、請求項4に記載の高分子化合物。
    Figure 2013191086
    [式(3B)中、
    3Bは1〜3の整数を表す。
    Ar3Bは、アリーレン基または2価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Ar3Bが複数存在する場合、それらは互いに同一でも異なっていてもよい。
    3Bは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するR3Bは、互いに同一でも異なっていてもよい。]
  9. 前記式(3)で表される基が、高分子化合物に含まれる繰り返し単位の合計含有量に対して0.1モル%以上50モル%以下であり、かつ、前記式(3)で表される基同士が実質的に隣り合っていない、請求項4〜8のいずれか一項に記載の高分子化合物。
  10. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の高分子化合物と、
    正孔輸送材料、電子輸送材料および発光材料からなる群より選ばれる少なくとも1種の材料と、を含有する組成物。
  11. 前記発光材料が燐光発光性化合物である、請求項10に記載の組成物。
  12. 下記一般式(1B)で表される基を繰り返し単位として含む高分子化合物と、
    下記一般式(Ir−1)、(Ir−2)または(Ir−3)で表される燐光発光性化合物と、を含有する組成物。
    Figure 2013191086
    [式(1B)中、R1aは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数あるR1aは、同一でも異なっていてもよい。
    1hおよびR1dは、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子またはシアノ基を表す。R1hおよびR1dは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。]
    Figure 2013191086
    [式(Ir−1)中、
    D1、RD2、RD3、RD4、RD5、RD6、RD7およびRD8は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、1価の芳香族複素環基またはハロゲン原子を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。但し、RD1、RD2、RD3、RD4、RD5、RD6、RD7およびRD8の少なくとも1つは、下記式(Dend−A)または(Dend−B)で表される基である。
    −AD1−−−AD2−は、アニオン性の2座配位子を表し、AD1およびAD2は、それぞれ独立に、イリジウム原子と結合する炭素原子、酸素原子または窒素原子を表す。
    D1は、1、2または3を表す。]
    Figure 2013191086
    [式(Ir−2)中、
    D11、RD12、RD13、RD14、RD15、RD16、RD17、RD18、RD19およびRD20は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、1価の芳香族複素環基またはハロゲン原子を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。但し、RD11、RD12、RD13、RD14、RD15、RD16、RD17、RD18、RD19およびRD20の少なくとも1つは、下記式(Dend−A)または(Dend−B)で表される基である。
    −AD1−−−AD2−は、アニオン性の2座配位子を表し、AD1およびAD2は、それぞれ独立に、イリジウム原子と結合する炭素原子、酸素原子または窒素原子を表す。
    D2は、1、2または3を表す。]
    Figure 2013191086
    [式(Ir−3)中、
    D1、RD2、RD3、RD4、RD5、RD6、RD7、RD8、RD11、RD12、RD13、RD14、RD15、RD16、RD17、RD18、RD19およびRD20は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、1価の芳香族複素環基またはハロゲン原子を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。但し、RD1、RD2、RD3、RD4、RD5、RD6、RD7、RD8、RD11、RD12、RD13、RD14、RD15、RD16、RD17、RD18、RD19およびRD20の少なくとも1つは、下記式(Dend−A)または(Dend−B)で表される基である。
    −AD1−−−AD2−は、アニオン性の2座配位子を表し、AD1およびAD2は、それぞれ独立に、イリジウム原子と結合する炭素原子、酸素原子または窒素原子を表す。
    D3は、1または2を表す。]
    Figure 2013191086
    [式(Dend−A)中、
    DA1は、窒素原子、3価の芳香族炭化水素基または3価の芳香族複素環基を表す。
    ArDA1、ArDA2およびArDA3は、それぞれ独立に、アリーレン基または2価の芳香族複素環基を表す。
    DA2およびTDA3は、それぞれ独立に、アリール基または1価の芳香族複素環基を表す。
    DA1、mDA2およびmDA3は、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。]
    Figure 2013191086
    [式(Dend−B)中、
    DA1、GDA2およびGDA3は、それぞれ独立に、窒素原子、3価の芳香族炭化水素基または3価の芳香族複素環基を表す。
    ArDA1、ArDA2、ArDA3、ArDA4、ArDA5、ArDA6およびArDA7は、それぞれ独立に、アリーレン基または2価の芳香族複素環基を表す。
    DA4、TDA5、TDA6およびTDA7は、それぞれ独立に、アリール基または1価の芳香族複素環基を表す。
    DA1、mDA2、mDA3、mDA4、mDA5、mDA6およびmDA7は、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。]
  13. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の高分子化合物と、溶媒と、を含有する液状組成物。
  14. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の高分子化合物を含む有機膜。
  15. 陽極と、陰極と、該陽極と該陰極との間に設けられた有機層と、を含む発光素子であって、
    該有機層が請求項1〜9のいずれか一項に記載の高分子化合物を含有する、発光素子。
  16. 下記一般式(M1)で表される化合物。
    Figure 2013191086
    [式(M1)中、
    1aは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはアラルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数あるR1aは、同一でも異なっていてもよい。
    1aは、下記式(1a)〜(1c)からなる群から選ばれる基を表す。
    は、下記の置換基(a)群から選ばれる基または下記の置換基(b)群から選ばれる基を表す。複数存在するXは、互いに同一でも異なっていてもよい。
    (置換基(a)群)
    塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、−O−S(=O)20(R20はアルキル基、または、アルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、フッ素原子もしくはシアノ基で置換されていてもよいアリール基を表す。)で表される基。
    (置換基(b)群)
    −B(OR21(R21は水素原子またはアルキル基を表す。複数存在するR21は、互いに同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する酸素原子とともに環を形成していてもよい。)で表される基、−BF(Qはリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムまたはセシウムの1価の陽イオンを表す。)で表される基、−Sn(R22(R22は水素原子またはアルキル基を表す。複数存在するR22は、互いに同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合するスズ原子とともに環を形成していてもよい。)で表される基、−MgY(Yは塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を表す。)で表される基、−ZnY(Yは塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を表す。)で表される基。]
    Figure 2013191086
    [式(1a)〜(1c)中、
    1cは、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
    1d〜R1fは、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子またはシアノ基を表す。式(1b)におけるR1dとR1eは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。式(1c)におけるR1dとR1eは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよく、R1fとR1gは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよく、R1dとR1fは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよく、R1eとR1gは、互いに結合してそれぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。]
  17. 前記一般式(M1)で表される化合物が、下記一般式(M2)で表される化合物である、請求項16に記載の化合物。
    Figure 2013191086
    [式(M2)中、R1a、R1c、R1dおよびXは、前記と同じ意味を表す。]
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