JPWO2015151914A1 - 有機金属錯体の合成方法及び当該合成方法により合成された化合物を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Abstract
Description
短波化が期待できる置換基は、一般的に、イリジウムや白金などの中心金属イオンに対して高い配位能力を有することが多く、これらの置換基を錯体形成前の配位子にあらかじめ導入してしまうと、複数の金属配位性部位を持ってしまう。そのため、配位子と金属イオンとを反応させたときに、所望の錯構造が得られない場合や、得られた場合でもさまざまな錯体の混合物となって精製が困難あるいは所望の量が得られないという問題があった。また、紙上では設計できても、実質上合成できない錯体が相当な数で存在してしまい、産業発展のための大きな足かせとなっていた。
下記一般式(2)で表される構造を有する有機金属錯体における置換基RX及びRX′を、前記一般式(1)で表される構造を有する有機金属錯体における置換基RB及びRB′に、それぞれ変換することを特徴とする有機金属錯体の合成方法。
しかし、これらの文献には、前述の青色リン光ドーパントに適した窒素原子を含む5員芳香族複素環を有する配位子に対して、置換基の変換を行った例は開示されていない。また、開示されている合成方法は、金属と共有結合を形成している環に対して置換基の変換を行っており、金属と配位結合している環上の置換基の変換は、上記文献を含め、これまでの刊行物には開示されてないのが実情である。
本発明に係る有機金属錯体は、下記一般式(1)で表される構造を有している。
非共有電子対を持つ窒素原子を構成原子として有する置換基としては、アミノ基、シアノ基、−C=N−二重結合を有する基が挙げられる。アミノ基は、アルキル基、アリール基で置換されていてもよい。−C=N−二重結合を有する基としては、芳香族複素環基(具体的には、ピリジル基、ピリミジル基、ピラジル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、トリアゾリル基)が挙げられる。
非共有電子対を持つ硫黄原子を構成原子として有する置換基としては、チオール基(メルカプト基ともいう。)、スルフィド基等が挙げられる。
非共有電子対を持つリン原子を構成原子として有する置換基としては、ホスフィノ基が挙げられる。ホスフィノ基は、アルキル基、アリール基で置換されていてもよい。
これらの中でも、−C=N−二重結合を有する基、シアノ基及びチオール基のいずれかを含む基であることが好ましく、シアノ基であることがより好ましい。
上記一般式(1)で表される構造を有する有機金属錯体は、下記一般式(2)で表される構造を有する有機金属錯体における置換基RX及びRX′を、それぞれ変換することにより合成される。
また、RX及びRX′で表されるRB又はRB′に変換可能な基として、−COA(Aは水素原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アミノ基を表す。)で表される基、アルデヒドとヒドロキシルアミンとの反応で得られるヒドロキシルイミノメチル基も好ましい。
これらの中でも、ハロゲン原子、スルホニルオキシ基、カルボキシ基、ホルミル基又はカルバモイル基がより好ましい。
一般式(2)で表される構造を有する有機金属錯体から、一般式(1)で表される構造を有する有機金属錯体を合成する反応としては、特に限定されるものではないが、例えば、パラジウム(Pd)、ニッケル(Ni)触媒の存在下で有機ハロゲン化物(R−X)と、有機金属化合物(R′−M)を反応させ、炭素−炭素(又は窒素)結合を形成するクロスカップリングを用いて行うことができる。具体的には、J.Am.Chem.Soc.,94,4374(1972)、Bull.Chem.Soc.Jpn.,49,1958(1976)等に記載のTamao−Kumada−Corriu反応、J.Org.Chem.,42,1821(1977)に等に記載のNegishi反応、J.Organomet.Chem.,653,50(2002)に記載のKosugi−Migita−Stille反応、Chem.Rev.,95,2457(1995)に記載のSuzuki−Miyaura反応、J.Org.Chem.,53,918(1988)に記載のHiyama反応、Angew.Chem.Int.Ed.Engl.,34,1348(1995)、Acc.Chem.Res.,31,805(1998)、Acc.Chem.Res.,31,851(1998)等に記載のBuchwald−Hartwig反応が挙げられる。
これらの反応において、一般式(2)で表される構造を有する有機金属錯体を一般式(1)で表される構造を有する有機金属錯体へ変換するのに使用する反応試薬は、上記文献を参考にして、一般式(2)で表される構造を有する有機金属錯体(モル数n)に対して、モル数でn×100%〜n×3000%の範囲内で用いることができる。
上記合成方法に用いる溶媒は、上記文献を参考にして、使用する反応の種類に応じて適切に選択することができる。
本発明の合成方法にパラジウム、ニッケル等の触媒を用いる場合は、上記文献を参考にして、一般式(2)で表される構造を有する有機金属錯体に対して、モル数でn×0.1%〜n×100%の範囲内で用いることができる。
このカップリング反応において、一般式(2)で表される構造を有する有機金属錯体を一般式(1)で表される構造を有する有機金属錯体へ変換するのに使用する反応試薬は、上記文献を参考にして、一般式(2)で表される構造を有する有機金属錯体(モル数n)に対して、モル数でn×100%〜n×3000%の範囲内で用いることができる。
また、用いる溶媒は、上記文献を参考にして、使用する反応の種類に応じて適切に選択することができる。
また、用いる銅化合物は、上記文献を参考にして、一般式(2)で表される構造を有する有機金属錯体に対して、モル数でn×0.1%〜n×1000%の範囲内で用いることができる。
本発明の合成法において、使用する反応試薬は、上記文献を参考にして、一般式(2)で表される構造を有する有機金属錯体(モル数n)に対して、モル数でn×100%〜n×3000%の範囲内で用いることができる。
上記合成方法に使用する溶媒は非プロトン溶媒であり、例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリルのようなニトリル類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリジノンのようなN,N−ジアルキルアミド類、ジメチルスルホキシドのようなスルホキシド類、スルホンジメチルスルホン、スルホランのようなスルホン類、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、オルトジクロロベンゼン、アニソールのような置換又は無置換の芳香族炭化水素類が挙げられる。
本発明に係る一般式(1)で表される構造を有する有機金属錯体は、有機EL素子に好適に用いることができる。
有機EL素子における代表的な素子構成としては、以下の構成を上げることができるが、これらに限定されるものではない。
(ii)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
(iii)陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
(iv)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(v)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(vi)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(vii)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/(電子阻止層/)発光層/(正孔阻止層/)電子輸送層/電子注入層/陰極
必要に応じて、発光層と陰極との間に正孔阻止層(正孔障壁層ともいう。)や電子注入層(陰極バッファー層ともいう。)を設けてもよく、また、発光層と陽極との間に電子阻止層(電子障壁層ともいう。)や正孔注入層(陽極バッファー層ともいう。)を設けてもよい。
電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する層であり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。また、複数層で構成されていてもよい。
正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する層であり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。また、複数層で構成されていてもよい。
上記の代表的な素子構成において、陽極と陰極とを除いた層を「有機層」ともいう。
≪有機金属錯体の合成≫
(1)例示化合物1−10の合成
以下の手順に従って、例示化合物2−7から例示化合物1−10を合成した。
1H−NMRスペクトルの結果を以下に示す。
以下の手順に従って、例示化合物2−13から例示化合物1−10を合成した。
以下の手順に従って、比較化合物1から例示化合物1−10の合成を試みた。
以下の手順に従って、例示化合物2−10から例示化合物1−37を合成した。
以下の手順に従って、例示化合物2−43から例示化合物1−58を合成した。
以下の手順に従って、例示化合物2−72から例示化合物1−85を合成した。
以下の手順に従って、例示化合物2−7から例示化合物1−97を合成した。
ブロモジメチルスルホニウムブロマイド100mg(0.45mmol)、チオシアン酸アンモニウム114mg(1.5mmol)をアセトニトリル50ml中に縣濁し、例示化合物2−7を122mg(0.10mmol)加え、室温(25℃)で3時間撹拌し反応させた。反応液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液100mlに加え、析出する固体をろ取し、塩化メチレンで洗浄した。塩化メチレン相を水洗し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下で溶媒を留去した。得られる固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することにより、中間体Aを104mg(収率91%)得た。
100mg(0.0871mmol)の中間体AをTHF15mlに溶解し、水素化リチウムアルミニウム50mg(1.32mmol)を加え、5℃以下を保ちながら2時間反応させた。反応液に塩化アンモニウム水溶液を加え、塩化メチレンで抽出した。有機相は、水洗し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下で溶媒を留去して得られる残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製することにより、例示化合物1−97を72mg(収率72%)得た。
以下の手順に従って、例示化合物2−23から例示化合物1−30を合成した。
以下の手順に従って、例示化合物2−12から例示化合物1−29を合成した。
301mg(0.2mmol)の例示化合物2−12をアンモニアのメタノール溶液(7mol/L)10ml中に縣濁し、12時間室温(25℃)で撹拌した。反応液をろ過して、中間体Bを277mg(収率95%)得た。
270mg(0.185mmol)の中間体Bをトルエン5ml中に縣濁し、五酸化二リン270mg(1.9mmol)を加え、加熱還流を4時間行った。反応液に水を加え、激しく撹拌した後、反応混合物中の固体をろ取し、メタノールで洗浄することにより、例示化合物1−29を208mg(収率80%)得た。
50mm×50mm、厚さ0.7mmのガラス基板上に、陽極としてITO(インジウムチンオキシド)を150nmの厚さで成膜し、パターニングを行った後、このITO透明電極を付けた透明基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った後、この透明基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。
次いで、下記化合物H−1、例示化合物1−10が、それぞれ90%、10%の体積%になるように蒸着速度0.1nm/秒で共蒸着し、層厚15nmの発光層を形成した。
次いで、下記化合物HB−1を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚4.0nmの正孔阻止層を形成した。
その後、下記化合物E−1を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚45nmの電子輸送層を形成した。
さらに、フッ化カリウムを膜厚2.0nmで形成した後に、アルミニウム100nmを蒸着して、陰極を形成した。
Claims (8)
- 下記一般式(1)で表される構造を有する有機金属錯体の合成方法であって、
下記一般式(2)で表される構造を有する有機金属錯体における置換基RX及びRX′を、前記一般式(1)で表される構造を有する有機金属錯体における置換基RB及びRB′に、それぞれ変換することを特徴とする有機金属錯体の合成方法。
- 前記一般式(1)におけるRB及びRB′で表される基が、炭素−窒素二重結合を有する基、シアノ基及びチオール基のいずれかを含む基であることを特徴とする請求項1に記載の有機金属錯体の合成方法。
- 前記一般式(1)におけるRB又はRB′が、シアノ基であることを特徴とする請求項2に記載の有機金属錯体の合成方法。
- 前記一般式(2)におけるRX及びRX′で表される基が、ハロゲン原子、スルホニルオキシ基、カルボキシ基、ホルミル基又はカルバモイル基であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の有機金属錯体の合成方法。
- 前記一般式(1)及び(2)におけるB11〜B15で構成される環が、イミダゾール環であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の有機金属錯体の合成方法。
- 前記一般式(1)及び(2)におけるB11〜B15で構成される環が、ピラゾール環であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の有機金属錯体の合成方法。
- 前記一般式(1)及び(2)におけるB11〜B15で構成される環が、トリアゾール環であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の有機金属錯体の合成方法。
- 請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の有機金属錯体の合成方法により合成された化合物が用いられていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
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