JPWO2015199141A1 - 発光性・半導体性能を発現するクマリン系縮環化合物およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、高電圧や酸素等の外部環境に耐性があり、電子材料や青色発光素子として使用できる有機化合物およびその製造方法を提供することを課題とする。下記の一般式（１）で表されるクマリン縮環化合物により課題を解決する。式（１）中、Ｒ1〜Ｒ4はそれぞれ独立に、水素、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、トリアルキルアミノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基またはシアノ基であり、Ａｒは置換基を有していてもよい芳香族環または複素芳香族環を表している。但し、Ｒ1〜Ｒ4が全て水素の場合、Ａｒはベンゼン環ではない。
Description
本発明は、新規な発光性有機材料に関する。
有機電界発光（ＥＬ）デバイスの発光層として用いられる有機化合物には、高電圧、酸素、光、水分などの外部環境に対する堅牢性と、大きな発光効率を有する事が同時に要求される。そのため、堅牢性と高発光性の両方を兼ね備えた分子の設計・開発が望まれている。
クマリンはケイ光を発しない分子であるが、置換基を導入する事により、ケイ光が観測される事が知られている。例えば、クマリン骨格の７位にジエチルアミノ基を導入した分子（クマリン４６６）やジェロリジン骨格を有するクマリン誘導体（クマリン１０２）はケイ光プローブや色素として知られている。また、赤色に高輝度で発光するクマリン系化合物や、高信頼性を有することを目的として公知の材料に化学修飾を加えた含クマリン発光性有機材料について報告がされている（特許文献１、特許文献２）。他にも、３−フェニルクマリンや３−フェニルイソクマリンなどもケイ光性発光化合物として知られており、イソクマリン系化合物のケイ光物質も報告されている（特許文献３）。
クマリンはケイ光を発しない分子であるが、置換基を導入する事により、ケイ光が観測される事が知られている。例えば、クマリン骨格の７位にジエチルアミノ基を導入した分子（クマリン４６６）やジェロリジン骨格を有するクマリン誘導体（クマリン１０２）はケイ光プローブや色素として知られている。また、赤色に高輝度で発光するクマリン系化合物や、高信頼性を有することを目的として公知の材料に化学修飾を加えた含クマリン発光性有機材料について報告がされている（特許文献１、特許文献２）。他にも、３−フェニルクマリンや３−フェニルイソクマリンなどもケイ光性発光化合物として知られており、イソクマリン系化合物のケイ光物質も報告されている（特許文献３）。
しかしながら、既存のケイ光性クマリン誘導体では、高電圧や酸素などの外部環境への耐性が低く、電子デバイスとして用いることは困難であることが多い。特に、青色の有機ＥＬ素子には、他の色よりさらに高電圧に耐えうる堅牢性が求められる。上述したように、強固な分子骨格を構築するために、公知の材料に化学修飾を加えることが提案されているが、置換基の導入によりケイ光に赤色シフトが生じ、所望の発光が得られなくなる場合がある。
従って、本発明は、高電圧や酸素等の外部環境に耐性があり、電子材料や青色発光素子として使用できる有機化合物およびその製造方法を提供することを目的とする。
従って、本発明は、高電圧や酸素等の外部環境に耐性があり、電子材料や青色発光素子として使用できる有機化合物およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ケイ光性クマリン骨格またはイソクマリン骨格のＣ3−Ｃ4位および／またはＣ7−Ｃ8位にベンゼン環を光縮環し、ジグザグに配列することで、ケイ光性を有し外部環境に対する堅牢性が高いことが期待される新規なクマリン誘導体またはイソクマリン誘導体が得られることに想到し、新規なクマリン縮環化合物およびイソクマリン縮環化合物並びにその合成法の開発に成功した。
すなわち、本発明は以下の通りである。
［１］ 下記の一般式（１）乃至（４）のいずれかで表されるクマリン縮環化合物またはイソクマリン縮環化合物。
式（１）中、Ｒ1〜Ｒ4はそれぞれ独立に、水素、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、トリアルキルアミノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基またはシアノ基であり、Ａｒは置換基を有していてもよい芳香族環または複素芳香族環を表している。但し、Ｒ1〜Ｒ4が全て水素の場合、Ａｒはベンゼン環ではない。
式（２）中、ｍは１〜７の整数、ｎは２〜７の整数である。
式（３）中、ｎは２〜７の整数である。
式（４）中、Ｒ1〜Ｒ4はそれぞれ独立に、水素、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、トリアルキルアミノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基またはシアノ基であり、Ａｒは置換基を有していてもよい芳香族環または複素芳香族環を表している。但し、Ｒ1〜Ｒ4が全て水素の場合、Ａｒはベンゼン環ではない。
［２］ 前記一般式（１）で表される化合物が式（５）で表される［１］に記載のクマリン縮環化合物。
式（５）中、Ｒ1〜Ｒ4はそれぞれ独立に、水素、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、トリアルキルアミノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基またはシアノ基であり、ｎは２〜７の整数である。
［３］ 前記一般式（１）または（５）において、Ｒ1〜Ｒ4はそれぞれ独立に、水素、ヒドロキシル基、メトキシ基、アミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基またはシアノ基である、［１］または［２］記載のクマリン縮環化合物。
［４］ 前記一般式（２）において、ｎが２〜５である、［１］または［３］記載のクマリン縮環化合物。
［５］ 前記一般式（３）において、ｎが２〜５である、［１］または［３］記載のクマリン縮環化合物。
［６］ 前記一般式（５）において、ｎが２〜５である、［２］または［３］に記載のクマリン縮環化合物。
［７］ 前記一般式（４）で表される化合物が、一般式（６）で表される化合物である、［１］記載のイソクマリン縮環化合物。
式（６）中、Ｒ1〜Ｒ4はそれぞれ独立に、水素、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、トリアルキルアミノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基またはシアノ基であり、ｎは２〜７の整数である。
［８］ 前記一般式（４）または（６）において、Ｒ3がヒドロキシル基、メトキシ基、アミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基またはシアノ基である、［１］または［７］のイソクマリン縮環化合物。
［９］ 前記一般式（６）において、ｎが２〜５である、［７］または［８］記載のイソクマリン縮環化合物。
［１０］ 酸化剤の存在下、光反応前駆体に光を照射する光縮合工程を有する、［１］〜［９］のいずれかに記載のクマリン縮環化合物またはイソクマリン縮環化合物の製造方法。
［１１］ 前記酸化剤がＯ2およびＩ2である、［１０］記載のクマリン縮環化合物またはイソクマリン縮環化合物の製造方法。
［１２］ 前記光縮合工程において長波長紫外線および／または中波長紫外線を含む光を照射する、［１０］または［１１］記載のクマリン縮環化合物またはイソクマリン縮環化合物の製造方法。
［１３］ ［１］〜［９］のいずれかに記載のクマリン縮環化合物またはイソクマリン縮環化合物を含む有機層を具備する有機ＥＬデバイス。
［１］ 下記の一般式（１）乃至（４）のいずれかで表されるクマリン縮環化合物またはイソクマリン縮環化合物。
［２］ 前記一般式（１）で表される化合物が式（５）で表される［１］に記載のクマリン縮環化合物。
［３］ 前記一般式（１）または（５）において、Ｒ1〜Ｒ4はそれぞれ独立に、水素、ヒドロキシル基、メトキシ基、アミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基またはシアノ基である、［１］または［２］記載のクマリン縮環化合物。
［４］ 前記一般式（２）において、ｎが２〜５である、［１］または［３］記載のクマリン縮環化合物。
［５］ 前記一般式（３）において、ｎが２〜５である、［１］または［３］記載のクマリン縮環化合物。
［６］ 前記一般式（５）において、ｎが２〜５である、［２］または［３］に記載のクマリン縮環化合物。
［７］ 前記一般式（４）で表される化合物が、一般式（６）で表される化合物である、［１］記載のイソクマリン縮環化合物。
［８］ 前記一般式（４）または（６）において、Ｒ3がヒドロキシル基、メトキシ基、アミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基またはシアノ基である、［１］または［７］のイソクマリン縮環化合物。
［９］ 前記一般式（６）において、ｎが２〜５である、［７］または［８］記載のイソクマリン縮環化合物。
［１０］ 酸化剤の存在下、光反応前駆体に光を照射する光縮合工程を有する、［１］〜［９］のいずれかに記載のクマリン縮環化合物またはイソクマリン縮環化合物の製造方法。
［１１］ 前記酸化剤がＯ2およびＩ2である、［１０］記載のクマリン縮環化合物またはイソクマリン縮環化合物の製造方法。
［１２］ 前記光縮合工程において長波長紫外線および／または中波長紫外線を含む光を照射する、［１０］または［１１］記載のクマリン縮環化合物またはイソクマリン縮環化合物の製造方法。
［１３］ ［１］〜［９］のいずれかに記載のクマリン縮環化合物またはイソクマリン縮環化合物を含む有機層を具備する有機ＥＬデバイス。
本発明により、発光性・半導体性能を発現するクマリン縮環化合物、イソクマリン縮環化合物並びにその製造方法が提供される。
以下、本発明を実施形態に即して詳細に説明する。ただし、本発明は本明細書に明示的または黙示的に記載された実施形態に限定されるものではない。
また、クマリン縮環化合物およびイソクマリン縮環化合物をクマリン系縮環化合物と表記することがある。
また、クマリン縮環化合物およびイソクマリン縮環化合物をクマリン系縮環化合物と表記することがある。
＜クマリン縮環化合物＞
本発明に係るクマリン縮環化合物は、上記一般式（１）乃至（３）のいずれかで表される化合物であり、式（１）中、Ｒ1〜Ｒ4はそれぞれ独立に、水素、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、トリアルキルアミノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基またはシアノ基であり、Ａｒは置換基を有していてもよい芳香族環または複素芳香族環を表している。但し、Ｒ1〜Ｒ4が全て水素の場合、Ａｒはベンゼン環ではない。また、式（２）中、ｍは１〜７の整数、ｎは２〜７の整数であり、式（３）中、ｎは２〜７の整数である。
上記一般式（１）のアルコキシ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、トリアルキルアミノ基における、アルキル基の炭素数は好ましくは１〜５であり、より好ましくは１〜３であり、直鎖でも分岐鎖でも環状でもよい。
また、上記一般式（１）中のＡｒがフェナセン構造である、上記一般式（５）で表されるクマリン系縮環化合物は堅牢性が特に高く、好ましい。式（５）中、ｎは２〜７である。
また、発光効率の観点から、上記一般式（１）において、Ｒ1〜Ｒ4の１つ以上はヒドロキシル基、メトキシ基、アミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基またはシアノ基であることが好ましく、式（５）においてｎは２〜５であることが好ましい。中でも、Ｒ3がメトキシ基、ｎが２〜５である７−メトキシクマリン誘導体であるクマリン縮環化合物は、高い発光効率が得られるため、特に好ましい。
さらに、式（１）中Ａｒで表される縮環部位への、ハロゲンやニトロ基、シアノ基、トシル基、アシル基、トリフルオロメチル基などの電子吸引性の置換基の導入や、式（２）のｍ個延伸した縮環部位へのヒドロキシル基、アルコキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、トリアルキルアミノ基などの電子供与基の導入は、ケイ光性が向上する可能性がある。
フェナセンのような多環縮環構造をクマリン骨格またはイソクマリン骨格に導入する上記構成とすることで、高電圧や酸素に対して大きな耐性を得ることが期待できる。また、縮環したベンゼン環の数が増加しても長波長側へのシフトが少なく、クマリンまたはイソクマリン由来の青色発光を得ることができ、青色有機ＥＬ材料に要求される３８０〜４６０ｎｍの波長領域での発光が可能となる。これは、フェナセンの特徴であるＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップをクマリン縮環化合物でも引き継いでいるためであると推察される。さらに、縮環したベンゼン環の数を変化させ、構造を変えることにより、ケイ光の物理特性、すなわち、ケイ光収率（Φf）、ケイ光寿命（τf）およびケイ光速度（ｋf）を変化させることができる。ベンゼン環の増加につれて、分子内での電荷移動によるケイ光収率の増加が予想され、電子デバイス材料としたときの電子移動度の制御が期待できる。
本発明に係るクマリン縮環化合物は、上記一般式（１）乃至（３）のいずれかで表される化合物であり、式（１）中、Ｒ1〜Ｒ4はそれぞれ独立に、水素、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、トリアルキルアミノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基またはシアノ基であり、Ａｒは置換基を有していてもよい芳香族環または複素芳香族環を表している。但し、Ｒ1〜Ｒ4が全て水素の場合、Ａｒはベンゼン環ではない。また、式（２）中、ｍは１〜７の整数、ｎは２〜７の整数であり、式（３）中、ｎは２〜７の整数である。
上記一般式（１）のアルコキシ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、トリアルキルアミノ基における、アルキル基の炭素数は好ましくは１〜５であり、より好ましくは１〜３であり、直鎖でも分岐鎖でも環状でもよい。
また、上記一般式（１）中のＡｒがフェナセン構造である、上記一般式（５）で表されるクマリン系縮環化合物は堅牢性が特に高く、好ましい。式（５）中、ｎは２〜７である。
また、発光効率の観点から、上記一般式（１）において、Ｒ1〜Ｒ4の１つ以上はヒドロキシル基、メトキシ基、アミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基またはシアノ基であることが好ましく、式（５）においてｎは２〜５であることが好ましい。中でも、Ｒ3がメトキシ基、ｎが２〜５である７−メトキシクマリン誘導体であるクマリン縮環化合物は、高い発光効率が得られるため、特に好ましい。
さらに、式（１）中Ａｒで表される縮環部位への、ハロゲンやニトロ基、シアノ基、トシル基、アシル基、トリフルオロメチル基などの電子吸引性の置換基の導入や、式（２）のｍ個延伸した縮環部位へのヒドロキシル基、アルコキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、トリアルキルアミノ基などの電子供与基の導入は、ケイ光性が向上する可能性がある。
フェナセンのような多環縮環構造をクマリン骨格またはイソクマリン骨格に導入する上記構成とすることで、高電圧や酸素に対して大きな耐性を得ることが期待できる。また、縮環したベンゼン環の数が増加しても長波長側へのシフトが少なく、クマリンまたはイソクマリン由来の青色発光を得ることができ、青色有機ＥＬ材料に要求される３８０〜４６０ｎｍの波長領域での発光が可能となる。これは、フェナセンの特徴であるＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップをクマリン縮環化合物でも引き継いでいるためであると推察される。さらに、縮環したベンゼン環の数を変化させ、構造を変えることにより、ケイ光の物理特性、すなわち、ケイ光収率（Φf）、ケイ光寿命（τf）およびケイ光速度（ｋf）を変化させることができる。ベンゼン環の増加につれて、分子内での電荷移動によるケイ光収率の増加が予想され、電子デバイス材料としたときの電子移動度の制御が期待できる。
上記一般式（１）で表される化合物の具体例としては、下記構造式（７）〜（１６）で示される化合物が挙げられる。
ベンゼン環がジグザグに配列したフェナセン骨格を有する芳香族化合物は、高電圧や酸素に対して耐性のある縮環化合物として知られている。一方、これまで、クマリン系化合物にフェナセン骨格のような縮環構造を導入した分子は知られていない。本発明者は、既存のケイ光性クマリン系骨格に光を用いて縮環反応させることで、上記の発光性・半導体性能を有するクマリン系縮環化合物を製造できることを見出した。
本発明の実施の態様に係るクマリン縮環化合物は、酸化剤の存在下、光を照射する光縮合プロセスを有する製造方法により容易に得られる。本発明の実施の態様に係る製造方法により、多段階となる一般的な合成方法より少ない工程数で、電子材料や青色発光素子として使用できる有機化合物の製造が可能となる。また、光縮合プロセスは短時間で反応が終了するので、これを用いることにより有機ＥＬデバイスの製造も短時間で製造が可能となる。
本発明の実施の態様に係るクマリン縮環化合物は、具体的には、次のような反応式により製造される。
本発明の実施の態様に係るクマリン縮環化合物は、酸化剤の存在下、光を照射する光縮合プロセスを有する製造方法により容易に得られる。本発明の実施の態様に係る製造方法により、多段階となる一般的な合成方法より少ない工程数で、電子材料や青色発光素子として使用できる有機化合物の製造が可能となる。また、光縮合プロセスは短時間で反応が終了するので、これを用いることにより有機ＥＬデバイスの製造も短時間で製造が可能となる。
本発明の実施の態様に係るクマリン縮環化合物は、具体的には、次のような反応式により製造される。
クマリン骨格をもつ７−メトキシ−４−メチルクマリンを出発原料として、Ｎ−ブロモスクシンイミド（ＮＢＳ）で４位のメチル基をブロモ化する。次いで、トリフェニルフォスフィン（ＰＰｈ3）によりフォスフォニウム塩とし、１−ナフトアルデヒドとウィティッヒ反応させ、光反応前駆体を合成し、Ｏ２とＩ２の存在下、光反応前駆体に３０８ｎｍの光を照射することで、式（８）で示されるクマリン縮環化合物が得られる。
上記の合成例では、市販されている７−メトキシ−４−メチルクマリンを原料物質とした例で説明したが、原料物質は、市販されている７−メトキシ−４−ブロモメチルクマリンを用いることもできるし、公知の方法で調製してもよい。なお、本発明において、光反応前駆体とはクマリン骨格又はイソクマリン骨格を有し、該骨格の４位および／または８位の炭素に炭素−炭素二重結合の炭素の１つが結合しており、酸化剤の存在下、光を照射することにより、Ｃ3−Ｃ4位および／またはＣ7−Ｃ8位にベンゼン環を光縮環する化合物をいう。
上記反応で使用することのできる溶媒としては、シクロヘキセンやトルエンなどの、目的とする光縮合反応に悪影響を及ぼさない溶媒を挙げることができる。
本発明に係る製造方法において光縮合条件は、クマリン骨格を分解することなく縮合できるものであれば、特に限定されない。照射する光は、波長が２２０ｎｍ以上、４００ｎｍ以下の光を含むものが好適である。波長が４００〜３２０ｎｍ程度の長波長紫外線および波長が３２０〜２８０ｎｍ程度の中波長紫外線が効率良く基質に吸収されるため、好適である。照射する光は、単一光である必要はなく、様々な波長を含む水銀灯、ブラックライトランプ、ナトリウムランプ、白色灯などを用いることができる。照射する光は、長波長紫外線と中波長紫外線の両方が含まれるものであってもよい。照射時間は１０〜４０時間程度である。
上記製造方法の光縮合プロセスは、酸化剤の存在下で行うことが好ましい。酸化剤としては、Ｏ2とＩ2が挙げられる。酸化剤のＯ2は大気圧下室温で溶媒に溶解している程度の濃度（約１０-3ｍｏｌ・ｄｍ-3）で有ればよく、Ｉ2は触媒量加えればよい。
また、光縮合プロセスにおいては増感剤を用いることが好ましい。増感剤としては、９−フルオレノンなどを用いることができる。増感剤は、光反応前駆体に対して、等倍モル以上用いることが好ましい。上記増感剤は、長波長紫外線および／または中波長紫外線を良好に吸収するので、反応効率が向上する。増感剤を用いても、生成する化合物から容易に分離することができるので、比較的多量に用いても、クマリン縮環化合物に混入し難く、純度の高いものが得られる。
本発明の実施の態様においては、光縮合プロセスの後、溶液を濾過により濾別された生成物を精製することが好ましい。精製方法は特に限定されず、カラムクロマトグラフィや昇華などが挙げられる。中でも、カラムクロマトグラフィで精製することが好ましい。精製により、純度は９９．９％以上とすることが好ましく、９９．９９％以上とすることがより好ましい。純度の高いクマリン縮環化合物は、ＥＬデバイスとしたときに発光を効率よく利用できる。純度は、ケイ光励起スペクトルと吸収スペクトルの一致により求めることができる。
＜イソクマリン縮環化合物＞
本発明に係るイソクマリン縮環化合物は、上記一般式（４）で示される化合物であり、式（４）中、Ｒ1〜Ｒ4はそれぞれ独立に、水素、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、トリアルキルアミノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基またはシアノ基であり、Ａｒは置換基を有していてもよい芳香族環または複素芳香族環を表している。但し、Ｒ1〜Ｒ4が全て水素の場合、Ａｒはベンゼン環ではない。
アルコキシ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、トリアルキルアミノ基における、アルキル基の炭素数は好ましくは１〜５であり、より好ましくは１〜３であり、直鎖でも分岐鎖でも環状でもよい。
また、上記一般式（４）において、Ｒ1〜Ｒ4の１つ以上はヒドロキシル基、メトキシ基、アミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基またはシアノ基であることが好ましく、ｎは２〜７であることが好ましい。
また、Ａｒがフェナセン構造である、上記一般式（６）で表されるイソクマリン縮環化合物は、強いケイ光を発するので、好ましい。式（６）中、ｎは２〜７の整数であり、好ましくは２〜５である。
本発明に係るイソクマリン縮環化合物は、上記一般式（４）で示される化合物であり、式（４）中、Ｒ1〜Ｒ4はそれぞれ独立に、水素、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、トリアルキルアミノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基またはシアノ基であり、Ａｒは置換基を有していてもよい芳香族環または複素芳香族環を表している。但し、Ｒ1〜Ｒ4が全て水素の場合、Ａｒはベンゼン環ではない。
アルコキシ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、トリアルキルアミノ基における、アルキル基の炭素数は好ましくは１〜５であり、より好ましくは１〜３であり、直鎖でも分岐鎖でも環状でもよい。
また、上記一般式（４）において、Ｒ1〜Ｒ4の１つ以上はヒドロキシル基、メトキシ基、アミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基またはシアノ基であることが好ましく、ｎは２〜７であることが好ましい。
また、Ａｒがフェナセン構造である、上記一般式（６）で表されるイソクマリン縮環化合物は、強いケイ光を発するので、好ましい。式（６）中、ｎは２〜７の整数であり、好ましくは２〜５である。
上記一般式（４）の具体例としては、下記構造式（１７）〜（１９）で示される化合物が挙げられる。
上記の発光性・半導体性能を有するイソクマリン縮環化合物は、既存のイソクマリン骨格に、光を用いて縮環反応させることで製造することができる。具体的には、次のような反応式により製造される。
イソクマリン骨格をもつメチルイソクマリンを出発原料として、Ｏ2とＩ2の存在下、光反応前駆体に３０８ｎｍの光を照射することで、式（１８）で示されるイソクマリン縮環化合物が得られる。
原料物質のメチルイソクマリンは、例えばＯｒｇ． Ｌｅｔｔ． ８（２００６）５８２９頁−５８３２頁記載の下記の方法で合成することができる。
上記光縮環反応で使用することのできる溶媒としては、トルエンやシクロヘキサンなどの、目的とする光縮合反応に悪影響を及ぼさない溶媒を挙げることができる。光縮合条件は、イソクマリン骨格を分解することなく、縮合できるものであれば、特に限定されない。
照射する光は、波長が２８０ｎｍ以上、４００ｎｍ以下の光を含むものが好適である。波長が４００〜３２０ｎｍ程度の長波長紫外線および波長が３２０〜２８０ｎｍ程度の中波長紫外線が効率良く基質に吸収されるため、好適である。照射する光は、単一光である必要はなく、様々な波長を含む水銀灯、ブラックライトランプ、ナトリウムランプ、白色灯などを用いることができる。照射する光は、長波長紫外線と中波長紫外線の両方が含まれるものであってもよい。照射時間は１０〜４０時間程度である。
上記製造方法の光縮合プロセスは、酸化剤の存在下で行うことが好ましい。酸化剤としては、Ｏ2とＩ2が挙げられる。酸化剤のＯ2は大気圧下、室温で溶媒に溶解している程度の濃度（約１０-3ｍｏｌ・ｄｍ-3）で有ればよく、Ｉ2は触媒量加えればよい。
また、光縮合プロセスにおいては増感剤を用いることが好ましい。増感剤としては、９−フルオレノンなどを用いることができる。増感剤は、縮環反応基質に対して、等倍モル以上用いることが好ましい。上記増感剤は、長波長紫外線および／または中波長紫外線を良好に吸収するので、反応効率が向上する。増感剤を用いても、生成する化合物から容易に分離することができるので、比較的多量に用いても、イソクマリン縮環化合物に混入し難く、純度の高いものが得られる。
本発明の実施の態様においては、光照射の後、溶媒を減圧留去した後、生成物を精製することが好ましい。精製方法は特に限定されず、カラムクロマトグラフィや昇華法、再結晶などが挙げられる。中でも、カラムクロマトグラフィで精製することが好ましい。
カラムクロマトグラフィ展開溶媒としては、ヘキサンとクロロホルムや、ヘキサンと酢酸エチルの混合溶媒などを好適に用いることができる。
再結晶の溶媒としては、クロロホルムやトルエンを好適に用いることができる。
純度の高いイソクマリン縮環化合物は、有機ＥＬデバイスとしたときに発光を効率よく利用できる。イソクマリン縮環化合物は精製し、純度９９．９９％以上とすることが好ましい。
カラムクロマトグラフィ展開溶媒としては、ヘキサンとクロロホルムや、ヘキサンと酢酸エチルの混合溶媒などを好適に用いることができる。
再結晶の溶媒としては、クロロホルムやトルエンを好適に用いることができる。
純度の高いイソクマリン縮環化合物は、有機ＥＬデバイスとしたときに発光を効率よく利用できる。イソクマリン縮環化合物は精製し、純度９９．９９％以上とすることが好ましい。
＜有機ＥＬデバイス＞
本発明のクマリン縮環化合物およびイソクマリン縮環化合物は、３８０〜４６０ｎｍの波長領域で発光し、堅牢性も有していると予想できることから、青色有機ＥＬ材料として好適に使用できる。また、ケイ光性のみならず、ｎ型半導体動作を示すことが予想され、電界効果トランジスタの電子輸送層への応用が期待できる。
本発明のクマリン縮環化合物およびイソクマリン縮環化合物は、３８０〜４６０ｎｍの波長領域で発光し、堅牢性も有していると予想できることから、青色有機ＥＬ材料として好適に使用できる。また、ケイ光性のみならず、ｎ型半導体動作を示すことが予想され、電界効果トランジスタの電子輸送層への応用が期待できる。
本発明の有機ＥＬデバイスの構成は特に限定されず、通常の構成をとることができる。例えば、基板、陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極を具備する。また、一つの層が２以上の機能を兼備してもよい。本発明のクマリン系縮環化合物を含む有機層は、発光層、電子輸送層、これらを兼備する層に好適に使用できる。
本発明の有機ＥＬデバイスの有機層の作製方法は特に限定されないが、本発明に係るクマリン系縮環化合物を、例えば溶媒に溶解させて基材上に塗布することにより作製することができる。塗布方法は、キャスト法、スピンコート法などが挙げられる。溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、デカリン、四塩化炭素、クロロホルム、１,２−ジクロロエタン、エチルエーテル、イソプロピルエーテル、アニソール、ジオキサン、テトラヒドロフラン、アセトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、アセトフェノン、イソフォロン、酢酸エチル、酢酸ブチル、ジメチルフォルムアミド、アセトニトリル、ジメチルスルフォキシド、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、２−メチル−２−プロパノールなどが挙げられる。溶媒は、塗布後、乾燥させることにより除去すればよい。
本発明において、基板、陽極、正孔輸送層、電子輸送層、陰極などを形成するための材料としては、一般に有機ＥＬデバイスに用いられているような材料を用いることができる。
本発明のクマリン系縮環化合物を用いた有機ＥＬデバイスは、長時間の点灯使用に耐えることが予想できることから、電子写真感光体、フラットパネルディスプレイなどの平面発光体、複写機、プリンター、液晶ディスプレイのバックライト、計器等の光源、各種発光素子、各種表示装置、各種標識、各種アクセサリーなどに使用することができる。
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
以下、７−メトキシクマリンはＭｅＯＣＭ［０］、式（７）で表される化合物はＭｅＯＣＭ［２］、式（８）で表される化合物はＭｅＯＣＭ［３］、式（１５）で表される化合物はＭｅＯＣＭ［４］、式（１６）で表される化合物はＭｅＯＣＭ［５］、式（９）で表される化合物はＭｅＯＣＭ＠Ｐｈｅ、式（１０）で表される化合物はＭｅＯＣＭ＠Ｐｙ、式（１１）で表される化合物はＣＭ［３］、７，８−ベンゾクマリン縮環体である式（１２）で表される化合物は［１］ＣＭ［３］とも表記する。ここで、ＰｈｅはＰｈｅｎａｎｔｈｒｙｌ、Ｐｙはｐｙｒｅｎｙｌをそれぞれ意味し、反応前駆体の発色団である。
以下、７−メトキシクマリンはＭｅＯＣＭ［０］、式（７）で表される化合物はＭｅＯＣＭ［２］、式（８）で表される化合物はＭｅＯＣＭ［３］、式（１５）で表される化合物はＭｅＯＣＭ［４］、式（１６）で表される化合物はＭｅＯＣＭ［５］、式（９）で表される化合物はＭｅＯＣＭ＠Ｐｈｅ、式（１０）で表される化合物はＭｅＯＣＭ＠Ｐｙ、式（１１）で表される化合物はＣＭ［３］、７，８−ベンゾクマリン縮環体である式（１２）で表される化合物は［１］ＣＭ［３］とも表記する。ここで、ＰｈｅはＰｈｅｎａｎｔｈｒｙｌ、Ｐｙはｐｙｒｅｎｙｌをそれぞれ意味し、反応前駆体の発色団である。
実施例１：式（７）で表されるクマリン縮環化合物
（１）Ｓｔｅｐ１． ４−ブロモメチル−７−メトキシクマリン フォスフォニウム塩（4-Bromomethyl-7-methoxycoumarin phosphonium salt）の合成
４−ブロモメチル−７−メトキシクマリン（4-Bromomethyl-7-methoxycoumarin）２．０ｇ（７．４ｍｍｏｌ）、トリフェニルフォスフィン（triphenylphosphine）１．９５ｇ（７．４ｍｍｏｌ）、キシレン（xylene）７５ｍＬを加え、窒素雰囲気下、１４０℃で一晩還流した。還流後、室温で放冷して、結晶を吸引濾過後、ベンゼン（benzene）で洗浄し、一晩室温で乾燥させ、４−ブロモメチル−７−メトキシクマリン フォスフォニウム塩を得た。収量は３．４３ｇ、収率は８８％であった。
（２）Ｓｔｅｐ２．ＭｅＯＣＭ縮環体の合成
１−１．Ｗｉｔｔｉｇ反応による光反応前駆体（化合物Ａ）の合成
４−ブロモメチル−７−メトキシクマリン フォスフォニウム塩（4-Bromomethyl-7-methoxycoumarin phosphonium salt）１．５ｇ（２．８ｍｍｏｌ）、ベンズアルデヒド（benzaldehyde）０．３０ｍＬ（３．０ｍｍｏｌ）、クロロホルム（chloroform）３０ｍＬを加え、攪拌しながら５０％水酸化カリウム（KOH）水溶液を１５ｍＬ滴下した。窒素雰囲気下、７０℃で１時間還流し、化合物Ａを合成した。反応溶液を室温まで放冷後、水と飽和食塩水で洗浄した。Hexane : ethyl acetate (７８：２２，ｖ／ｖ)の混合溶媒を展開溶媒として用いてシリカカラムクロマトグラフにより目的物をＥＺ異性体の混合物として単離した。生成物は、展開溶媒としてHexane : ethyl acetate (４：１，ｖ／ｖ)を用いたＴＬＣ（薄層クロマトグラフィー）上で、０．１４のＲｆ値を有するスポットを示した。収量は０．４４ｇ、収率は５６％であった。
（１）Ｓｔｅｐ１． ４−ブロモメチル−７−メトキシクマリン フォスフォニウム塩（4-Bromomethyl-7-methoxycoumarin phosphonium salt）の合成
（２）Ｓｔｅｐ２．ＭｅＯＣＭ縮環体の合成
１−１．Ｗｉｔｔｉｇ反応による光反応前駆体（化合物Ａ）の合成
１−２．光照射によるＭｅＯＣＭ［２］の合成
化合物Ａ ０．４４ｇ（１．５ｍｍｏｌ）、ヨウ素１００ｍｇをbenzene５００ｍＬに加え、撹拌しながら高圧水銀灯で３２時間照射した。チオ硫酸ナトリウム水溶液で２回、炭酸水素ナトリウム水溶液で１回、飽和食塩水で２回洗浄後、シリカカラムクロマトグラフにより精製を行った。生成物は、展開溶媒としてChloroformを用いたＴＬＣ上で、０．４９のＲｆ値を有するスポットを示した。ＮＭＲ測定により目的物の生成を確認した。生成物のＮＭＲスペクトルを図５に示す。また、ＮＭＲスペクトルのピーク情報は以下のとおりであった。収量は０．１７ｇ、収率は３８％であった。
1H-NMR(400MHz, CDCl3)：δ 9.72 (1H, d, J=8.8 Hz), 8.13 (1H, d, J=8.7 Hz), 8.02 (1H, d, J=8.9 Hz), 7.93 (1H, d, J=8.8 Hz), 7.85 (1H, d, J=8.0 Hz), 7.72 (1H, t),7.57 (1H, ddd, J=8.6, 6.9, 1.5 Hz), 7.57 (1H, ddd, J=7.9, 6.9, 1.2 Hz), 6.90 (1H, dd, J=8.9, 2.54 Hz), 6.84 (1H, d), 3.87 (3H, s).
得られたクマリン縮環化合物のアセトニトリル中１０−４ ｍｏｌ／Ｌの吸収・ケイ光スペクトルを図１に示す。また、図１には７−メトキシクマリンの吸収・ケイ光スペクトルも示す。吸収スペクトルの測定には、日本分光 Ｖ−５５０分光高度計を用いた。ケイ光スペクトルの測定には、Ｈｉｔａｃｈｉ Ｆ−７０００ケイ光分光光度計を用いた。得られたクマリン縮環化合物の励起波長は２８０ｎｍを用いた。７−メトキシクマリンの励起波長は２９５ｎｍを用いた。また、ケイ光収率（Φf）、ケイ光寿命（τf）およびケイ光速度（ｋf）を表１と図４に示す。図４の縦軸は、上段はケイ光収率Φf、中段はケイ光寿命τf／ｎｓ、下段はケイ光速度ｋf／１０8ｓ-1を表し、横軸はベンゼン環の縮環数［ｎ］を表す。ケイ光速度は式ｋf＝Φfτf -1より求めた。なお、ケイ光収率Φfの測定には、絶対ＰＬ光量子収率測定装置（Hamamatsu Photonics C9920-02) を用い、各実施例において、得られた化合物の３００ｎｍより長波長にある吸光度が最大の吸収極大波長で励起を行った。ケイ光寿命τfの測定には単一光子相関測定装置（Hamamatsu Photonics Quantaurus - TAU System）を用い、各実施例において、３１０ｎｍ、３４０ｎｍまたは３６５ｎｍで、得られた化合物の最大吸光度を与える波長を選択して励起波長とした。
1H-NMR(400MHz, CDCl3)：δ 9.72 (1H, d, J=8.8 Hz), 8.13 (1H, d, J=8.7 Hz), 8.02 (1H, d, J=8.9 Hz), 7.93 (1H, d, J=8.8 Hz), 7.85 (1H, d, J=8.0 Hz), 7.72 (1H, t),7.57 (1H, ddd, J=8.6, 6.9, 1.5 Hz), 7.57 (1H, ddd, J=7.9, 6.9, 1.2 Hz), 6.90 (1H, dd, J=8.9, 2.54 Hz), 6.84 (1H, d), 3.87 (3H, s).
得られたクマリン縮環化合物のアセトニトリル中１０−４ ｍｏｌ／Ｌの吸収・ケイ光スペクトルを図１に示す。また、図１には７−メトキシクマリンの吸収・ケイ光スペクトルも示す。吸収スペクトルの測定には、日本分光 Ｖ−５５０分光高度計を用いた。ケイ光スペクトルの測定には、Ｈｉｔａｃｈｉ Ｆ−７０００ケイ光分光光度計を用いた。得られたクマリン縮環化合物の励起波長は２８０ｎｍを用いた。７−メトキシクマリンの励起波長は２９５ｎｍを用いた。また、ケイ光収率（Φf）、ケイ光寿命（τf）およびケイ光速度（ｋf）を表１と図４に示す。図４の縦軸は、上段はケイ光収率Φf、中段はケイ光寿命τf／ｎｓ、下段はケイ光速度ｋf／１０8ｓ-1を表し、横軸はベンゼン環の縮環数［ｎ］を表す。ケイ光速度は式ｋf＝Φfτf -1より求めた。なお、ケイ光収率Φfの測定には、絶対ＰＬ光量子収率測定装置（Hamamatsu Photonics C9920-02) を用い、各実施例において、得られた化合物の３００ｎｍより長波長にある吸光度が最大の吸収極大波長で励起を行った。ケイ光寿命τfの測定には単一光子相関測定装置（Hamamatsu Photonics Quantaurus - TAU System）を用い、各実施例において、３１０ｎｍ、３４０ｎｍまたは３６５ｎｍで、得られた化合物の最大吸光度を与える波長を選択して励起波長とした。
実施例２：式（８）で表されるクマリン縮環化合物
２−１． Ｗｉｔｔｉｇ反応による光反応前駆体（化合物Ｂ）の合成
4-Bromomethyl-7-methoxycoumarin phosphonium salt０．９５ｇ（１．７９ｍｍｏｌ）、１−ナフトアルデヒド（1-naphthaldehyde）０．２６ｍｌ（１．９０ｍｍｏｌ）をchloroform２０ｍＬに加え、攪拌しながら５０％KOH水溶液を１０ｍＬ滴下した。窒素雰囲気下、７０℃で３時間還流した。室温まで放冷後、水と飽和食塩水で反応溶液を洗浄した。シリカカラムクロマトグラフにて生成物をＥＺ異性体の混合物として単離した。収量は０．６０ｇ、収率は９８％であった。
２−１． Ｗｉｔｔｉｇ反応による光反応前駆体（化合物Ｂ）の合成
２−２．光照射によるＭｅＯＣＭ［３］の合成
化合物Ｂ ０．６８ｇ（２．０７ｍｍｏｌ）、ヨウ素１００ｍｇをbenzene５００ｍＬに加え、撹拌しながら高圧水銀灯で４０時間照射した。チオ硫酸ナトリウム水溶液で２回、炭酸水素ナトリウム水溶液で１回、飽和食塩水で２回洗浄後、シリカカラムクロマトグラフにより精製を行った。生成物は、展開溶媒としてHexane : ethyl acetate (１：４，ｖ／ｖ)を用いたＴＬＣ上で、０．３４のＲｆ値を有するスポットを示した。ＮＭＲ測定により目的物の生成を確認した。生成物のＮＭＲスペクトルを図６に示す。また、ＮＭＲスペクトルのピーク情報は以下のとおりであった。収量は０．１８ｇ、収率は３０％であった。
1H-NMR(400MHz, CDCl3)：δ 9.79 (1H, d, J=9.4 Hz), 9.13 (1H, d, J=9.2 Hz), 8.72 (1H, d, J=8.2 Hz), 8.29 (1H, d, J=9.2 Hz), 8.11 (1H, d, J=9.0 Hz), 8.04 (1H, d, J=9.5 Hz), 7.97 (1H, d, J=7.7 Hz), 7.65-7.74 (2H, m), 6.97 (1H, dd, J = 8.8, 2.4Hz), 6.92 (1H, d, J=2.4 Hz), 3.91 (3H, s).
ケイ光スペクトル測定の励起波長を３１２ｎｍとした以外は実施例１に記載の方法と同様にして、吸収スペクトル、ケイ光スペクトルを測定した。得られたクマリン縮環化合物のアセトニトリル中１０−４ｍｏｌ／Ｌの吸収・ケイ光スペクトルを図１および図２に示す。また、ケイ光収率（Φf）、ケイ光寿命（τf）およびケイ光速度（ｋf）を表１と図４に示す。
1H-NMR(400MHz, CDCl3)：δ 9.79 (1H, d, J=9.4 Hz), 9.13 (1H, d, J=9.2 Hz), 8.72 (1H, d, J=8.2 Hz), 8.29 (1H, d, J=9.2 Hz), 8.11 (1H, d, J=9.0 Hz), 8.04 (1H, d, J=9.5 Hz), 7.97 (1H, d, J=7.7 Hz), 7.65-7.74 (2H, m), 6.97 (1H, dd, J = 8.8, 2.4Hz), 6.92 (1H, d, J=2.4 Hz), 3.91 (3H, s).
ケイ光スペクトル測定の励起波長を３１２ｎｍとした以外は実施例１に記載の方法と同様にして、吸収スペクトル、ケイ光スペクトルを測定した。得られたクマリン縮環化合物のアセトニトリル中１０−４ｍｏｌ／Ｌの吸収・ケイ光スペクトルを図１および図２に示す。また、ケイ光収率（Φf）、ケイ光寿命（τf）およびケイ光速度（ｋf）を表１と図４に示す。
実施例３：式（９）で表されるクマリン縮環化合物
３−１．Ｗｉｔｔｉｇｎ反応による光反応前駆体（化合物Ｃ）の合成
4-Bromomethyl-7-methoxycoumarin phosphonium salt １．６ｇ（３．０ｍｍｏｌ）、９−フェナントレンカルボアルデヒド（9-phenanthrenecarbaldehyde）０．６２ｇ（３．０ｍｍｏｌ）、chloroform３０ｍＬを加え、攪拌しながら５０％KOH水溶液を１０ｍＬ滴下した。窒素雰囲気下、６０℃で１時間還流した。室温まで放冷後、反応溶液を水と飽和食塩水で反応溶液を洗浄した。シリカカラムクロマトグラフにてＥＺ異性体の混合物として単離を行った。生成物は、展開溶媒としてHexane : ethyl acetate (４：１，ｖ／ｖ)を用いたＴＬＣ（薄層クロマトグラフィー）上で、０．２４のＲｆ値を有するスポットを示した。収量は０．９０ｇ、収率は８０％であった。
３−１．Ｗｉｔｔｉｇｎ反応による光反応前駆体（化合物Ｃ）の合成
３−２． 光照射によるＭｅＯＣＭ＠Ｐｈｅの合成
化合物Ｃ ０．９０ｇ（２．３７ｍｍｏｌ）、ヨウ素１００ｍｇをbenzene５００ｍＬに加え、撹拌しながら高圧水銀灯で３２時間照射した。チオ硫酸ナトリウム水溶液で２回、炭酸水素ナトリウム水溶液で１回、飽和食塩水で２回洗浄後、シリカカラムクロマトグラフにより単離を行い、Chloroformからの再結晶により精製した。生成物は、展開溶媒としてChloroformを用いたＴＬＣ（薄層クロマトグラフィー）上で、０．２９のＲｆ値を有するスポットを示した。ＮＭＲで目的物を確認した。生成物のＮＭＲスペクトルを図７に示す。また、ＮＭＲスペクトルのピーク情報は以下のとおりであった。収量は５３ｍｇ、収率は６％であった。
1H-NMR(400MHz, CDCl3)：δ 8.87 (1H, d, J=8.7 Hz), 8.56-8.66 (3H, m), 8.39 (1H, d, J=7.7 Hz), 8.19 (1H, d, J=9.2 Hz), 8.08 (1H, d, J=8.7 Hz), 7.66-7.72 (3H, m),7.52 (1H, m), 6.95-7.00 (2H, m), 3.93 (3H, s).
ケイ光スペクトル測定の励起波長を３１０ｎｍとした以外は実施例１に記載の方法と同様にして、吸収スペクトル、ケイ光スペクトルを測定した。得られたクマリン縮環化合物のアセトニトリル中１０−４ｍｏｌ／Ｌの吸収・ケイ光スペクトルを図１に示す。また、ケイ光収率（Φf）、ケイ光寿命（τf）およびケイ光速度（ｋf）を表１と図４に示す。
1H-NMR(400MHz, CDCl3)：δ 8.87 (1H, d, J=8.7 Hz), 8.56-8.66 (3H, m), 8.39 (1H, d, J=7.7 Hz), 8.19 (1H, d, J=9.2 Hz), 8.08 (1H, d, J=8.7 Hz), 7.66-7.72 (3H, m),7.52 (1H, m), 6.95-7.00 (2H, m), 3.93 (3H, s).
ケイ光スペクトル測定の励起波長を３１０ｎｍとした以外は実施例１に記載の方法と同様にして、吸収スペクトル、ケイ光スペクトルを測定した。得られたクマリン縮環化合物のアセトニトリル中１０−４ｍｏｌ／Ｌの吸収・ケイ光スペクトルを図１に示す。また、ケイ光収率（Φf）、ケイ光寿命（τf）およびケイ光速度（ｋf）を表１と図４に示す。
実施例４：式（１０）で表されるクマリン縮環化合物
４−１．Ｗｉｔｔｉｇ反応による光反応前駆体（化合物Ｄ）の合成
4-Bromomethyl-7-methoxycoumarin phosphonium salt１．６ｇ（３．０ｍｍｏｌ）、１−ピレンカルボアルデヒド（1-pyrenecarboxaldehyde）０．７６ｇ（３．３ｍｍｏｌ）、ジクロロメタン（dichloromethane）３０ｍＬを加え、攪拌しながら５０％KOH水溶液を１０ｍＬ滴下した。窒素雰囲気下、４５℃で１時間還流した。室温まで放冷後、反応溶液を水と飽和食塩水で洗浄した。シリカカラムクロマトグラフによりＥＺ異性体の混合物として単離した。生成物は、展開溶媒としてHexane : ethyl acetate (４：１，ｖ／ｖ)を用いたＴＬＣ上で、０．２４のＲｆ値を有するスポットを示した。収量は０．１５ｇ、収率は１２％であった。
４−１．Ｗｉｔｔｉｇ反応による光反応前駆体（化合物Ｄ）の合成
４−２．光照射によるＭｅＯＣＭ＠Ｐｙの合成
化合物Ｄ ０．１５ｇ（０．３７ｍｍｏｌ）、ヨウ素１００ｍｇをbenzene５００ｍＬに加え、高圧水銀灯で６０時間照射した。チオ硫酸ナトリウム水溶液で２回、炭酸水素ナトリウム水溶液で１回、飽和食塩水で２回洗浄した。シリカカラムクロマトグラフにより単離後、Chloroformからの再結晶により精製した。生成物は、展開溶媒としてChloroformを用いたＴＬＣ上で、０．２５のＲｆ値を有するスポットを示した。目的物の生成をＮＭＲ測定により確認した。生成物のＮＭＲスペクトルを図８に示す。また、ＮＭＲスペクトルのピーク情報は以下のとおりであった。収量は１８．６ｍｇ、収率は１３％であった。
1H-NMR(400MHz, CDCl3)：δ 10.57 (1H, s), 9.41 (1H, d, J=9.2 Hz), 9.00 (1H, d, J=9.2 Hz), 8.34 (2H, dd, J=9.2, 2.9 Hz), 8.21-8.25 (2H, two doublets overlapped),8.12-8.16 (2H, two doublets overlapped), 8.00-8.05 (2H, t and d signals overlapped), 6.94-6.99 (2H, m), 3.91 (3H, s).
ケイ光スペクトル測定の励起波長を３５２ｎｍとした以外は実施例１に記載の方法と同様にして、吸収スペクトル、ケイ光スペクトルを測定した。得られたクマリン縮環化合物のアセトニトリル中１０−４ｍｏｌ／Ｌの吸収・ケイ光スペクトルを図１に示す。また、ケイ光収率（Φf）、ケイ光寿命（τf）およびケイ光速度（ｋf）を表１と図４に示す。
1H-NMR(400MHz, CDCl3)：δ 10.57 (1H, s), 9.41 (1H, d, J=9.2 Hz), 9.00 (1H, d, J=9.2 Hz), 8.34 (2H, dd, J=9.2, 2.9 Hz), 8.21-8.25 (2H, two doublets overlapped),8.12-8.16 (2H, two doublets overlapped), 8.00-8.05 (2H, t and d signals overlapped), 6.94-6.99 (2H, m), 3.91 (3H, s).
ケイ光スペクトル測定の励起波長を３５２ｎｍとした以外は実施例１に記載の方法と同様にして、吸収スペクトル、ケイ光スペクトルを測定した。得られたクマリン縮環化合物のアセトニトリル中１０−４ｍｏｌ／Ｌの吸収・ケイ光スペクトルを図１に示す。また、ケイ光収率（Φf）、ケイ光寿命（τf）およびケイ光速度（ｋf）を表１と図４に示す。
実施例５：式（１１）で表されるクマリン縮環化合物
（１）Ｓｔｅｐ１． ４−クロロメチルクマリン（4-Chloromethylcoumarin）の合成
４−クロロアセト酢酸エチル（Ethyl-4-chloroacetoacetate）２．４ｍＬ（１７．７ｍｍｏｌ）、フェノール（phenol）５．０ｇ（５３．１ｍｍｏｌ）、硫酸（sulfuric acid）６滴を加え、窒素雰囲気下、１２０℃で３時間加熱還流した。Ethyl acetateで抽出後、炭酸水素ナトリウム水溶液で２回、蒸留水で１回、飽和食塩水で１回洗浄した。Hexane :ethyl acetate（４：１， ｖ／ｖ）の溶媒でシリカカラムクロマトグラフを用いて単離・精製を行った。収量は３３０ｍｇ、収率は１０％であった。
（１）Ｓｔｅｐ１． ４−クロロメチルクマリン（4-Chloromethylcoumarin）の合成
（２）Ｓｔｅｐ２． ４−クロロメチルクマリン フォスフォニウム塩（4-Chloromethylcoumarin phosphonium salt）の合成
４−クロロメチルクマリン（4-Chloromethylcoumarin）３３０ｍｇ（１．７ｍｍｏｌ）、triphenylphosphine５００ｍｇ（１．９ｍｍｏｌ）、xylene２０ｍＬを加え、窒素雰囲気下、１４０℃で一晩還流した。還流後、室温で放冷して、結晶を吸引濾過後、benzeneで洗浄し、一晩室温で乾燥させた。収量は２５０ｍｇ、収率は３２％であった。
（３）Ｓｔｅｐ３． Ｗｉｔｔｉｇ反応による光反応前駆体（化合物Ｅ）の合成
4-Chloromethylcoumarin phosphonium salt０．２５ｇ（０．５４ｍｍｏｌ）、1-naphthaldehyde０．０６ｍＬ（０．５９ｍｍｏｌ） 0.06 ml (0.59 mmol)、chloroform１０ｍＬを加え、攪拌しながら５０％ KOH水溶液を５ｍＬ滴下した。窒素雰囲気下、６０℃で１時間還流した。室温まで放冷後、反応溶液を水と飽和食塩水で洗浄した。Hexane : ethyl acetate （４：１，ｖ／ｖ）を展開溶媒としてシリカカラムクロマトグラフによりＥＺ異性体の混合物として単離した。収量は０．１５ｇ、収率は９２％であった。
（４）Ｓｔｅｐ４． 光照射によるＣＭ［３］の合成
化合物Ｅ ０．１５ｇ（０．５０ｍｍｏｌ）、ヨウ素１００ｍｇをbenzene５００ｍＬに加え、撹拌しながら高圧水銀灯で１０時間照射した。反応溶液をチオ硫酸ナトリウム水溶液で２回、炭酸水素ナトリウム水溶液で１回、飽和食塩水で１回洗浄した。Hexane : chloroform（１：１， ｖ／ｖ）を展開溶媒として用いてカラムクロマトグラフにて分離・精製を行った。生成物は、展開溶媒としてHexane : ethyl acetate (１：５，ｖ／ｖ)を用いたＴＬＣ上で、０．４３のＲｆ値を有するスポットを示した。ＮＭＲ測定にて目的物の生成を確認した。生成物のＮＭＲスペクトルを図９に示す。また、ＮＭＲスペクトルのピーク情報は以下のとおりであった。収量は０．０５ｇ、収率は３４％であった。
1H-NMR(400MHz, CDCl3)：δ 9.80 (1H, d, J=8.9 Hz), 9.14 (1H, d, J=8.3 Hz), 8.71 (1H, d, J=7.3 Hz), 8.37 (1H, d, J=8.5 Hz), 8.20 (1H, d, J=7.3 Hz), 8.03 (1H, d, J=8.8 Hz), 7.96 (1H, d, J=7.2 Hz), 7.67-7.71 (2H, m), 7.52 (1H, m), 7.38-7.42 (2H, m).
ケイ光スペクトル測定の励起波長を２９４ｎｍとした以外は実施例１に記載の方法と同様にして、吸収スペクトル、ケイ光スペクトルを測定した。得られたクマリン縮環化合物のアセトニトリル中１０−４ｍｏｌ／Ｌの吸収・ケイ光スペクトルを図２に示す。また、ケイ光収率（Φf）、ケイ光寿命（τf）およびケイ光速度（ｋf）を表１と図４に示す。
1H-NMR(400MHz, CDCl3)：δ 9.80 (1H, d, J=8.9 Hz), 9.14 (1H, d, J=8.3 Hz), 8.71 (1H, d, J=7.3 Hz), 8.37 (1H, d, J=8.5 Hz), 8.20 (1H, d, J=7.3 Hz), 8.03 (1H, d, J=8.8 Hz), 7.96 (1H, d, J=7.2 Hz), 7.67-7.71 (2H, m), 7.52 (1H, m), 7.38-7.42 (2H, m).
ケイ光スペクトル測定の励起波長を２９４ｎｍとした以外は実施例１に記載の方法と同様にして、吸収スペクトル、ケイ光スペクトルを測定した。得られたクマリン縮環化合物のアセトニトリル中１０−４ｍｏｌ／Ｌの吸収・ケイ光スペクトルを図２に示す。また、ケイ光収率（Φf）、ケイ光寿命（τf）およびケイ光速度（ｋf）を表１と図４に示す。
実施例６：７，８−ベンゾクマリン縮環体である式（１２）で表されるクマリン縮環化合物
（１）Ｓｔｅｐ１． 化合物Ｆの合成
Ethyl-4-chloroacetoacetate２．４ｍＬ（１７．７ｍｍｏｌ）、１−ナフトール（1-naphthol）７．６ｇ（５３．１ｍｍｏｌ）、sulfuric acid ６滴を加え、窒素雰囲気下、１２０℃で３時間加熱還流した。Ethyl acetateで抽出後、炭酸水素ナトリウム水溶液で２回、蒸留水で１回、飽和食塩水で１回洗浄した。溶媒を留去し、沈殿を吸引濾過後、ethyl acetateで洗浄した。収量は１．６２ｇ、収率は３７％であった。化合物Ｆは精製しないで、次の反応に用いた。
（１）Ｓｔｅｐ１． 化合物Ｆの合成
（２）Ｓｔｅｐ２． 化合物Ｆのフォスフォニウム塩（phosphonium salt）Ｇの合成
化合物Ｆ １．６２ｇ（６．６ｍｍｏｌ）、triphenylphosphine １．７４ｇ（６．６ｍｍｏｌ）、xylene７０ｍＬを加え、窒素雰囲気下、１４０℃で一晩還流した。還流後、室温で放冷して、結晶を吸引濾過後、benzeneで洗浄し、一晩室温で乾燥させた。収量は１．７６ｇ、収率は５２％であった。
（３）Ｓｔｅｐ３．Ｗｉｔｔｉｇ反応による光反応前駆体（化合物Ｈ）の合成
化合物Ｇ ０．７６ｇ（１．５ｍｍｏｌ）、1-naphthaldehyde ０．１８ｍＬ（１．３ｍｍｏｌ）、chloroform２０ｍＬを加え、攪拌しながら５０％KOH水溶液を１０ｍＬ滴下した。窒素雰囲気下、６５℃で１時間還流した。室温まで放冷後、水と飽和食塩水で洗浄した。Hexane : ethyl acetate（５：１， ｖ／ｖ）の溶媒でシリカカラムクロマトグラフを用いて精製し、ＥＺ異性体の混合物として単離した。収量は０．１６ｇ、収率は３５％であった。
（４）Ｓｔｅｐ ４． 光照射による［１］ＣＭ［３］の合成
化合物Ｈ ０．１６ｇ（０．４６ｍｍｏｌ）、ヨウ素１００ｍｇをベンゼン（関東化学社製、純度９９％）５００ｍＬに加え、撹拌しながら高圧水銀灯で１１時間照射した。チオ硫酸ナトリウム水溶液で２回、炭酸水素ナトリウム水溶液で１回、飽和食塩水で１回洗浄した。Hexane : chloroform（１：４， ｖ／ｖ）でシリカカラムクロマトグラフにより単離・精製を行った。生成物は、展開溶媒としてHexane : ethyl acetate (１：５，ｖ／ｖ)を用いたＴＬＣ上で、０．５０のＲｆ値を有するスポットを示した。ＮＭＲ測定により目的物を確認した。生成物のＮＭＲスペクトルを図１０に示す。また、ＮＭＲスペクトルのピーク情報は以下のとおりであった。収量は６７ｍｇ、収率は４２％であった。
1H-NMR(400MHz, CDCl3)：δ 9.89 (1H, d, J=9.4 Hz), 9.22 (1H, d, J=8.9 Hz), 8.77 (1H, d, J=8.2 Hz), 8.69 (1H, d, J=7.7 Hz), 8.49 (1H, d, J=9.2 Hz), 8.24 (1H, d, J=8.9 Hz), 8.09 (1H, d, J=9.2 Hz), 8.00 (1H, d, J=7.1 Hz), 7.91 (1H, d, J=9.2 Hz), 7.82 (1H, d, J=8.7 Hz), 7.63-7.74 (4H, m).
ケイ光スペクトル測定の励起波長を３１０ｎｍとした以外は実施例１に記載の方法と同様にして、吸収スペクトル、ケイ光スペクトルを測定した。得られたクマリン縮環化合物のアセトニトリル中１０−４ｍｏｌ／Ｌの吸収・ケイ光スペクトルを図２に示す。また、ケイ光収率（Φf）、ケイ光寿命（τf）およびケイ光速度（ｋf）を表１と図４に示す。
1H-NMR(400MHz, CDCl3)：δ 9.89 (1H, d, J=9.4 Hz), 9.22 (1H, d, J=8.9 Hz), 8.77 (1H, d, J=8.2 Hz), 8.69 (1H, d, J=7.7 Hz), 8.49 (1H, d, J=9.2 Hz), 8.24 (1H, d, J=8.9 Hz), 8.09 (1H, d, J=9.2 Hz), 8.00 (1H, d, J=7.1 Hz), 7.91 (1H, d, J=9.2 Hz), 7.82 (1H, d, J=8.7 Hz), 7.63-7.74 (4H, m).
ケイ光スペクトル測定の励起波長を３１０ｎｍとした以外は実施例１に記載の方法と同様にして、吸収スペクトル、ケイ光スペクトルを測定した。得られたクマリン縮環化合物のアセトニトリル中１０−４ｍｏｌ／Ｌの吸収・ケイ光スペクトルを図２に示す。また、ケイ光収率（Φf）、ケイ光寿命（τf）およびケイ光速度（ｋf）を表１と図４に示す。
実施例７：式（１５）で表されるクマリン縮環化合物
７−１． Ｗｉｔｔｉｇ反応による光反応前駆体（化合物Ｉ）の合成
4-Bromomethyl-7-methoxycoumarin phosphonium salt １．６ｇ（３．０ｍｍｏｌ）、フェナントレン−１−カルボアルデヒド（phenanthrene-1-carbaldehyde）０．５１ｇ（２．５ｍｍｏｌ）をchloroform ３０ｍＬに加え、攪拌しながら５０％ＫＯＨ水溶液を１０ｍＬ滴下した。続いて、窒素雰囲気下、６５℃で１時間還流した。室温まで放冷後、水と飽和食塩水で洗浄した。洗浄後、Hexane : ethyl acetate （５：１，ｖ／ｖ)の混合溶媒を用いて、シリカカラムクロマトグラフで生成物を単離精製した。生成物は、展開溶媒としてHexane : ethyl acetate (４：１，ｖ／ｖ)を用いたＴＬＣ（薄層クロマトグラフィー）上で、０．１９のＲｆ値を有するスポットを示した。収量は６００ｍｇ、収率は６３％であった。
７−２．光照射によるＭｅＯＣＭ［４］の合成
化合物Ｉ ７０ｍｇ（０．２０ｍｍｏｌ）を２００ｍＬのbenzeneに溶解させ、ヨウ素を５ｍｇ加え、光照射を行った。光照射後、チオ硫酸ナトリウム水溶液で１回、炭酸水素ナトリウム水溶液で１回、飽和食塩水で２回洗浄した。Ethyl acetateを用いた再結晶法により縮環生成物を精製した。得られた目的物は、Hexane : chloroform (１：５，ｖ／ｖ) を展開溶媒として用いたＴＬＣ上で、０．１９のＲｆ値を有するスポットを示した。収量は１５ｍｇ、収率は２１％であった。ＮＭＲで目的物の生成を確認した。生成物のＮＭＲを図１１に示す。また、ＮＭＲスペクトルのピーク情報は以下のとおりであった。
1H NMR （400 ＭHz, CDCl3) δH7.41-7.51 (2H, m), 7.56-7.59 (1H, m), 7.69 (1H, t, J = 7.4 Hz), 7.77 (1H, t, J = 7.7 Hz), 8.02 (1H, d, J = 7.6 Hz), 8.07 (1H, d, J = 8.9 Hz), 8.28 (1H, d, J = 7.1 Hz), 8.43 (1H, d, J = 9.2 Hz), 8.75 (1H, d, J = 9.2 Hz), 8.86 (1H, d, J = 8.5 Hz), 9.03 (1H, d, J = 9.9 Hz), 9.29 (1H, d, J = 9.2 Hz), 10.1 (1H, d, J = 9.6 Hz).
ケイ光スペクトル測定の励起波長を３２０ｎｍとした以外は実施例１に記載の方法と同様にして、吸収スペクトル、ケイ光スペクトルを測定した。得られたクマリン縮環化合物のアセトニトリル中１０−４ｍｏｌ／Ｌの吸収・ケイ光スペクトルを図３に示す。また、ケイ光収率（Φf）、ケイ光寿命（τf）およびケイ光速度（ｋf）を表１と図４に示す。
７−１． Ｗｉｔｔｉｇ反応による光反応前駆体（化合物Ｉ）の合成
７−２．光照射によるＭｅＯＣＭ［４］の合成
1H NMR （400 ＭHz, CDCl3) δH7.41-7.51 (2H, m), 7.56-7.59 (1H, m), 7.69 (1H, t, J = 7.4 Hz), 7.77 (1H, t, J = 7.7 Hz), 8.02 (1H, d, J = 7.6 Hz), 8.07 (1H, d, J = 8.9 Hz), 8.28 (1H, d, J = 7.1 Hz), 8.43 (1H, d, J = 9.2 Hz), 8.75 (1H, d, J = 9.2 Hz), 8.86 (1H, d, J = 8.5 Hz), 9.03 (1H, d, J = 9.9 Hz), 9.29 (1H, d, J = 9.2 Hz), 10.1 (1H, d, J = 9.6 Hz).
ケイ光スペクトル測定の励起波長を３２０ｎｍとした以外は実施例１に記載の方法と同様にして、吸収スペクトル、ケイ光スペクトルを測定した。得られたクマリン縮環化合物のアセトニトリル中１０−４ｍｏｌ／Ｌの吸収・ケイ光スペクトルを図３に示す。また、ケイ光収率（Φf）、ケイ光寿命（τf）およびケイ光速度（ｋf）を表１と図４に示す。
実施例８：式（１６）で表されるクマリン縮環化合物
８−１． Ｗｉｔｔｉｇ反応による光反応前駆体（化合物Ｊ）の合成
4-Bromomethyl-7-methoxycoumarin phosphonium salt ０．３７ｇ（０．７０ｍｍｏｌ）、クリセン−１−カルボアルデヒド（chrysene-1-carbaldehyde）０．０８ｇ (０．３０ｍｍｏｌ)をchloroform１０ｍＬに加え、攪拌しながら５０％ＫＯＨ水溶液を５ｍＬ滴下した。窒素雰囲気下、６５℃で１時間還流した。室温まで放冷後、水と飽和食塩水で洗浄した。洗浄後の生成物をHexane : ethyl acetate （３：１，ｖ／ｖ)の混合溶媒を展開溶媒として用いて、シリカカラムクロマトグラフで目的物を単離した。生成物は、展開溶媒としてHexane : ethyl acetate (３：１，ｖ／ｖ)を用いたＴＬＣ上で、０．２８のＲｆ値を有するスポットを示した。収量は０．０５０ｇ、収率は３８％であった。
８−１． Ｗｉｔｔｉｇ反応による光反応前駆体（化合物Ｊ）の合成
８−２．光照射によるＭｅＯＣＭ［５］の合成
化合物Ｊ ５０ｍｇ（０．１２ｍｍｏｌ）、ヨウ素 微量（約５００ｍｇ）を溶媒のbenzeneに加え、撹拌しながら高圧水銀灯で８時間照射した。生成物は、Chloroformを展開溶媒として用いたＴＬＣ上で、０．４０のＲｆ値を有するスポットを示した。チオ硫酸ナトリウム水溶液で1回、炭酸水素ナトリウム水溶液で１回、飽和食塩水で２回洗浄した。その後、Ethyl acetateを用いた再結晶法により精製を行い、目的物を得た。収量は１０ｍｇ、収率は２０％であった。ＮＭＲで目的物の生成を確認した。
ケイ光スペクトル測定の励起波長を３２０ｎｍとした以外は実施例１に記載の方法と同様にして、吸収スペクトル、ケイ光スペクトルを測定した。得られたクマリン縮環化合物のアセトニトリル中１０−４ｍｏｌ／Ｌの吸収・ケイ光スペクトルを図３に示す。また、ケイ光収率（Φf）、ケイ光寿命（τf）およびケイ光速度（ｋf）を表１と図４に示す。
ケイ光スペクトル測定の励起波長を３２０ｎｍとした以外は実施例１に記載の方法と同様にして、吸収スペクトル、ケイ光スペクトルを測定した。得られたクマリン縮環化合物のアセトニトリル中１０−４ｍｏｌ／Ｌの吸収・ケイ光スペクトルを図３に示す。また、ケイ光収率（Φf）、ケイ光寿命（τf）およびケイ光速度（ｋf）を表１と図４に示す。
表１および図４より、ベンゼン環の増加につれて、７−メトキシクマリンに比較して実施例２の式（８）で表される化合物のケイ光収率は約１２５倍に増加し、ケイ光速度も顕著に増加することが示されている。また、実施例１、２、７及び実施例８の結果から、ベンゼン環の数の増加により、ケイ光収率がさらに向上することが示されている。
また、クマリン骨格自体が電子受容性であることから、本発明の実施態様の化合物は、ケイ光性のみならず、ｎ型半導体動作を示すことが予想され、電界効果トランジスタの電子輸送層への応用が期待できる。
また、クマリン骨格自体が電子受容性であることから、本発明の実施態様の化合物は、ケイ光性のみならず、ｎ型半導体動作を示すことが予想され、電界効果トランジスタの電子輸送層への応用が期待できる。
本発明のクマリン系縮環化合物を用いた有機ＥＬデバイスは堅牢であることが予想できることから、衣料タグなどでの利用が期待でき、シリコン半導体市場を補完できる。また、既存のクマリンから光縮環反応により生産でき、収率が高いことから、低コストで生産でき、産業上非常に有用である。
Claims (13)
- 下記の一般式（１）乃至（４）のいずれかで表されるクマリン縮環化合物またはイソクマリン縮環化合物。
- 前記一般式（１）で表される化合物が式（５）で表される請求項１に記載のクマリン縮環化合物。
- 前記一般式（１）または（５）において、Ｒ1〜Ｒ4はそれぞれ独立に、水素、ヒドロキシル基、メトキシ基、アミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基またはシアノ基である、請求項１または２記載のクマリン縮環化合物。
- 前記一般式（２）において、ｎが２〜５である、請求項１または３記載のクマリン縮環化合物。
- 前記一般式（３）において、ｎが２〜５である、請求項１または３記載のクマリン縮環化合物。
- 前記一般式（５）において、ｎが２〜５である、請求項２または３に記載のクマリン縮環化合物。
- 前記一般式（４）で表される化合物が、一般式（６）で表される化合物である、請求項１記載のイソクマリン縮環化合物。
- 前記一般式（４）または（６）において、Ｒ3がヒドロキシル基、メトキシ基、アミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基またはシアノ基である、請求項１または７記載のイソクマリン縮環化合物。
- 前記一般式（６）において、ｎが２〜５である、請求項７または８記載のイソクマリン縮環化合物。
- 酸化剤の存在下、光反応前駆体に光を照射する光縮合工程を有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載のクマリン縮環化合物またはイソクマリン縮環化合物の製造方法。
- 前記酸化剤がＯ2およびＩ2である、請求項１０記載のクマリン縮環化合物またはイソクマリン縮環化合物の製造方法。
- 前記光縮合工程において長波長紫外線および／または中波長紫外線を含む光を照射する、請求項１０または１１記載のクマリン縮環化合物またはイソクマリン縮環化合物の製造方法。
- 請求項１〜９のいずれか１項に記載のクマリン縮環化合物またはイソクマリン縮環化合物を含む有機層を具備する有機ＥＬデバイス。
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