KR101165225B1 - 포스파페난트렌-카바졸계 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 - Google Patents

포스파페난트렌-카바졸계 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 우수한 발광 특성을 갖는 하기 화학식 1로 표시되는 포스파페난트렌-카바졸계 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자를 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112010071591378-pat00053

상기 화학식 1에서, R1 내지 R12는 발명의 상세한 설명에 기재된 바와 동일하다.

Description

포스파페난트렌-카바졸계 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자{PHOSPHAPHENANTHRENE-CARBAZOLE COMPOUNDS AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은, 우수한 발광 특성을 갖는 포스파페난트렌-카바졸계 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자에 관한 것이다.
유기발광소자는 자발광 표시 소자로 넓은 시야각과, 빠른 응답속도, 저 전압 구동 등 여러 장점을 가지고 있으며 현재 차세대 평판 디스플레이로서 적용이 되고 있다.
일반적인 유기발광소자의 기본적인 구성은 양극과 음극 사이에 홀수송층, 발광층, 전자 수송층 및 및 정공수송층 등 유기 화합물로 구성된 다층의 박막구조로 이루어져 있으며, 양 전극간에 전기가 인가되면 음극으로부터는 전자가 주입되고 양극으로부터는 정공이 주입되어 전자가 발광층에서 정공과 재결합하고 에너지준위가 여기상태(Excited State)에서 기저상태(Ground State)로 떨어지는 과정에서 빛을 방출하는 원리를 이용한 것이다.
이러한 유기발광소자는 1987년 미국 이스트만 코닥(Eastman Kodak)사에서 발광층 형성용 재료로 방향족 디아민과 Alq3를 이용한 소자를 처음으로 개발하였다고 발표((Appl.Phys.Lett. p.913, (1987))한 이래 나프틸디아민계 발광재료(미국 특허 제 6549345 호), 안트라센계와 같은 형광형 발광재료(미국 특허 제 6803121 호), 그리고 보다 효율이 뛰어난 이리듐착체를 이용한 발광재료(미국 특허 제 6858327 호)와 같이 인광형 발광재료의 성능을 개선하려는 연구가 진행되어 왔으며, 실제로 휴대폰 등 소형의 평판디스플레이에 현재 응용되어 사용하고 있다.
한편 에너지 전달를 통한 효율을 극대화하기 위하여 인광형 발광 재료에 호스트 물질을 사용하는게 보편적인데 예를들면 저분자 인광호스트로는4,4’-N,N’-디카바졸-비페닐(CBP)와 1,3-비스(9-카바졸릴)벤젠(mCP)등이 있으며(Journal of Materials chemistry(2003)13, 2157-2163; Journal of Materials chemistry(2005)15, 2304-2315), 고분자 인광호스트로는 폴리(N-비닐카바졸)(PVK) 등이 사용되고 있다.
최근 C.W. Tang 그룹에서는 인광소자에 호스트로서 CBP, mCP대신 고분자인 폴리비닐카바졸을 인광호스트로 하여 단층구조 및 다층구조의 유기전기발광소자를 보고하였다(J. Appl. Phys., Vol.92, No.7, 3447).
하지만 유기발광소자는 장시간 구동 시 구동열에 의한 소자의 열화 등의 결점이 생긴다. 특히 mCP와 같은 재료는 낮은 유리전이 온도(glass transition Temp.-Tg)때문에 박막재료로 소자 구동 시 쉽게 결정화가 되어 열에 의한 색순도 변화 및 소자 수명 감소라는 커다란 결점이 있다.
따라서 장수명 고 효율의 OLED 소자를 위하여는 재료개발에 있어 색순도 및 효율을 결정하는 호스트 재료의 밴드갭 에너지와 재료의 내열성이 중요한 변수이며, 특히 청색 인광 호스트 재료의 개발에 있어서 그 효과는 매우 크다고 할 수 있다. 카바졸의 3,6위치의 치환을 통해 상기에서 언급한 고효율 및 색순도를 개선하려는 연구들이 이루어져 왔으나 기대 이상의 효과를 나타내지 못하고 있다.
본 발명자들은 부단히 노력한 결과 카바졸화합물의 3위치 또는 6위치에 인화합물을 도입하여 호스트물질의 호모-루모간의 밴드갭에너지를 크게 만들어 좋은 색순도와 높은 효율을 발현할 수 있는 호스트재료를 개발하게 되었다.
특히 인화합물로서 내열성이 탁월한 포스파페난트렌계 유도체와 카바졸계 유도체를 결합시킨 신규한 호스트재료를 합성하여 내열성뿐만 아니라 넓은 밴드갭 에너지를 가진 발광특성이 우수한 호스트물질을 얻었으며 이를 이용한 유기발광소자 구성을 성공적으로 진행하였다.
따라서, 본 발명의 목적은, 고효율 장수명의 소자를 구현하는데 있어 필요한 넓은 밴드갭 에너지와 내열성 및 발광특성이 우수한 포스파페난트렌-카바졸계 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 포스파페난트렌-카바졸계 유기발광 화합물은, 내열성 및 발광특성이 우수하여 OLED용 핵심재료로 사용이 가능하며, 하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 한다:
[화학식 1]
Figure 112010071591378-pat00001
[상기 화학식 1에서,
R1은 수소, (C1-C30)알킬, (C6-C30)아릴기, (C3-C30)헤테로아릴기, (C2-C10)알케닐기, (C2-C18)알키닐기, 아미노기, 모노- 또는 디(C1-C30)알킬아미노기, 또는 모노- 또는 디(C6-C30)아릴아미노기이며;
R2는 수소, 히드록시기, (C1-C30)알킬, (C6-C30)아릴기, (C3-C30)헤테로아릴기, N-카바졸릴기, (C2-C10)알케닐기, (C2-C18)알키닐기, (C6-C30)아릴옥시, (C1-C18)알킬옥시, (C1-C30)알킬카보닐옥시기, 아미노기, 모노- 또는 디(C1-C30)알킬아미노기, 또는 모노- 또는 디(C6-C30)아릴아미노기이며;
R3 및 R4는 서로 독립적으로 수소, (C1-C30)알킬기, (C6-C30)아릴기, (C3-C30)헤테로아릴기, (C6-C30)아르(C1-C30)알킬기, (C2-C10)알케닐기, (C2-C18)알키닐기, (C1-C30)알킬카보닐기, (C2-C10)알케닐카보닐기, 아미노기, 모노- 또는 디(C1-C30)알킬아미노기, 또는 모노- 또는 디(C6-C30)아릴아미노기이며;
R5 내지 R12은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 서로 독립적으로 수소, 직쇄 또는 분쇄의 (C1-C30)알킬, 산소, 질소 또는 황을 포함하는 직쇄 또는 분쇄의 (C1-C30)알킬, (C1-C30)알콕시, (C3-C30)시클로알킬, (C3-C30)시클로알킬(C1-C30)알킬, (C6-C30)아릴, 할로겐, 시아노, 아미노, 모노- 또는 디(C1-C30)알킬아미노, 모노- 또는 디(C6-C30)아릴아미노, 히드록시, 니트로, 모노- 또는 디- 벤질아미노 또는 (C3-C30)시클로알킬아미노기이며, R5 내지 R12은 인접한 치환체의 탄소와 (C3-C5)알킬렌 또는 (C3-C5)알케닐렌으로 결합하여 융합고리를 형성하며, 상기 형성된 융합고리의 탄소는 산소, 황 또는 질소로부터 선택되는 이종원자로 치환될 수 있으며;
상기 R1의 아릴기, 헤테로아릴기, 알케닐기, 알키닐기 또는 아미노기, R2의 아릴기, 헤테로아릴기, N-카바졸릴기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴옥시, 알킬옥시 또는 아미노기, 및 R3 내지 R4의 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아르알킬기, 알케닐기, 알키닐기 또는 아미노기는 할로겐이 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분쇄의 (C1-C30)알킬, (C3-C30)시클로알킬, (C3-C30)시클로알킬(C1-C30)알킬, (C2-C10)알케닐, (C2-C10)알키닐, (C6-C30)아릴, 산소, 질소 또는 황을 포함하는 직쇄 또는 분쇄의 (C1-C30)알킬, (C1-C30)알콕시, (C3-C30)헤테로아릴, N-카바졸릴기, 산소, 질소 또는 황을 헤테로고리안에 1개 이상 포함하는 3원 내지 7원의 헤테로시클로알킬, 시아노, 할로겐, 9-옥사-10-포스파페난스렌-10-옥사이드, (C6-C30)아릴옥시, (C6-C30)아릴설포닐, 아미노, 모노- 또는 디(C1-C30)알킬아미노, 모노- 또는 디(C6-C30)아릴아미노, 모노- 또는 디-벤질아미노, 모노- 또는 디(C3-C30)시클로알킬아미노, 히드록시, 니트로, (C2-C7)알케닐옥시, (C2-C7)알키닐옥시, (C2-C7)알케닐카보닐옥시, (C2-C7)알키닐카보닐옥시, 트리(C1-C30)알킬실릴, 디(C1-C30)알킬(C6-C30)아릴실릴, 디(C6-C30)아릴(C1-C30)알킬실릴 및 트리(C6-C30)아릴실릴기로부터 선택된 하나 이상이 더 치환될 수 있고,
상기 R1의 아릴기, 헤테로아릴기, 알케닐기, 알키닐기 또는 아미노기, R2의 아릴기, 헤테로아릴기, N-카바졸릴기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴옥시, 알킬옥시 또는 아미노기 및 R3 내지 R4의 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아르알킬기, 알케닐기, 알키닐기 또는 아미노기에 치환되는 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 알콕시, 헤테로아릴, N-카바졸릴, 9-옥사-10-포스파페난스렌-10-옥사이드, 아릴옥시, 아릴설포닐, 알케닐옥시, 알키닐옥시, 알케닐카보닐옥시, 알키닐카보닐옥시, 트리알킬실릴, 디알킬아릴실릴, 디아릴알킬실릴 및 트리아릴실릴기는 할로겐이 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분쇄의 (C1-C30)알킬, 할로겐이 치환되거나 치환되지 않은 (C2-C10)알케닐, 할로겐이 치환되거나 치환되지 않은 (C2-C10)알키닐, (C6-C30)아릴, 아미노, 산소, 질소 또는 황을 헤테로고리안에 1개 이상 포함하는 3원 내지 7원의 헤테로시클로알킬, (C1-C7)알킬카르보닐, (C2-C7)알케닐카르보닐, (C2-C7)알키닐카르보닐, (C1-C7)알킬(C2-C7)알케닐카르보닐 또는 (C1-C7)알킬(C2-C7)알키닐카르보닐로부터 선택된 하나 이상이 더 치환될 수 있다.]
상기 화학식 1에 있어서, 바람직하게는, R1은 (C1-C30)알킬기, (C6-C30)아릴기, (C3-C30)헤테로아릴기, (C2-C10)알케닐기 또는 (C2-C10)알키닐기이며, 상기 R1의 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알케닐기 및 알키닐기는 할로겐이 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분쇄의 (C1-C30)알킬, (C2-C10)알케닐, (C2-C10)알키닐, (C6-C30)아릴, 산소, 질소 또는 황을 포함하는 직쇄 또는 분쇄의 (C1-C30)알킬, (C1-C30)알콕시, (C3-C30)헤테로아릴, 시아노, 할로겐, (C6-C30)아릴옥시, (C6-C30)아릴설포닐, 모노- 또는 디(C1-C30)알킬아미노, 모노- 또는 디(C6-C30)아릴아미노, (C2-C10)알케닐옥시, (C2-C10)알키닐옥시, (C2-C10)알케닐카보닐옥시, (C2-C10)알키닐르보닐옥시, 트리(C1-C30)알킬실릴, 디(C1-C30)알킬(C6-C30)아릴실릴, 디(C6-C30)아릴(C1-C30)알킬실릴 및 트리(C6-C30)아릴실릴기로부터 선택된 하나 이상이 더 치환될 수 있고,
R2는 수소, (C1-C30)알킬기, (C6-C30)아릴기, N-카바졸릴기, (C3-C30)헤테로아릴기, (C2-C10)알케닐기, (C2-C10)알키닐기, (C6-C30)아릴옥시, (C1-C30)알킬옥시, 아미노기, 모노- 또는 디(C1-C30)알킬아미노기, 또는 모노- 또는 디(C6-C30)아릴아미노기이며,
상기 R2의 알킬기, 아릴기, N-카바졸릴기, 헤테로아릴기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴옥시, 알킬옥시 또는 아미노기는 할로겐이 치환되거나 치환되지 않은 (C1-C30)알킬, (C2-C10)알케닐, (C2-C10)알키닐, (C6-C30)아릴, 산소, 질소 또는 황을 포함하는 (C1-C30)알킬, (C1-C30)알콕시, (C3-C30)헤테로아릴, 시아노, 할로겐, (C6-C30)아릴옥시, (C6-C30)아릴설포닐, 모노- 또는 디(C1-C30)알킬아미노, 모노- 또는 디(C6-C30)아릴아미노, (C2-C10)알케닐옥시, (C2-C10)알키닐옥시, (C2-C10)알케닐카보닐옥시, (C2-C10)알키닐카보닐옥시, 트리(C1-C30)알킬실릴, 디(C1-C30)알킬(C6-C30)아릴실릴, 디(C6-C30)아릴(C1-C30)알킬실릴 및 트리(C6-C30)아릴실릴기로부터 선택된 하나 이상이 더 치환될 수 있고,
R3 및 R4는 서로 독립적으로 (C1-C30)알킬기, (C6-C30)아르(C1-C30)알킬기 또는 (C1-C30)알킬카보닐기이며, 상기 R3 및 R4의 알킬기, 아르알킬기 및 알킬카보닐기는 할로겐이 치환되거나 치환되지 않은 (C1-C30)알킬, (C2-C10)알케닐, (C2-C10)알키닐, (C6-C30)아릴, 산소, 질소 또는 황을 포함하는 (C1-C30)알킬, (C1-C30)알콕시, (C3-C30)헤테로아릴, 시아노, 할로겐, (C6-C30)아릴옥시, (C6-C30)아릴설포닐, 모노- 또는 디(C1-C30)알킬아미노, 모노- 또는 디(C6-C30)아릴아미노, (C2-C10)알케닐옥시, (C2-C10)알키닐옥시, (C2-C10)알케닐카보닐옥시, (C2-C10)알키닐카보닐옥시, 트리(C1-C30)알킬실릴, 디(C1-C30)알킬(C6-C30)아릴실릴, 디(C6-C30)아릴(C1-C30)알킬실릴 및 트리(C6-C30)아릴실릴기로부터 선택된 하나 이상이 더 치환될 수 있고,
R5 내지 R12은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 서로 독립적으로 수소, (C1-C30)알킬, 산소, 질소 또는 황을 포함하는 (C1-C30)알킬, (C1-C30)알콕시, (C3-C30)시클로알킬, (C3-C30)시클로알킬(C1-C30)알킬, (C6-C30)아릴, 할로겐, 시아노, 아미노, 모노- 또는 디(C1-C30)알킬아미노, 모노- 또는 디(C6-C30)아릴아미노, 히드록시, 니트로, 모노- 또는 디- 벤질아미노 또는 (C3-C30)시클로알킬아미노기이며,
R5 내지 R12은 인접한 치환체의 탄소와 (C3-C5)알킬렌 또는 (C3-C5)알케닐렌으로 결합하여 융합고리를 형성하며, 상기 형성된 융합고리의 탄소는 산소, 황 또는 질소로부터 선택되는 이종원자로 치환될 수 있다.
더욱 바람직하게는, R1은 (C1-C30)알킬 또는 (C6-C30)아릴기이며, 상기 R1의 아릴기는 할로겐이 치환되거나 치환되지 않은 (C1-C30)알킬로 더 치환될 수 있으며; R2는 수소, (C6-C30)아릴기 또는 (C1-C30)알킬카보닐옥시기이며, 상기 R2의 아릴기는 할로겐이 치환되거나 치환되지 않은 (C1-C30)알킬로 더 치환될 수 있으며; R3 및 R4는 서로 독립적으로 (C1-C30)알킬기, (C6-C30)아르(C1-C30)알킬기 또는 (C1-C30)알킬카보닐기이며, 상기 R3 및 R4의 아르알킬기는 할로겐이 치환되거나 치환되지 않은 (C1-C30)알킬로 더 치환될 수 있으며; R5 내지 R12은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 서로 독립적으로 수소일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시된 화합물은, 하기 구조의 화합물들로 예시될 수 있으나, 이로 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
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Figure 112010071591378-pat00021
Figure 112010071591378-pat00022
[상기 n 및 m은 각각 독립적으로 0 내지 10의 정수이고,
R13 내지 R74은 각각 독립적으로 서로 독립적으로 수소, (C5-C30)아릴기, (C3-C30)헤테로아릴기, (C2-C10)알케닐기, (C2-C18)알키닐기, 직쇄 또는 분쇄의 (C1-C22)알킬, 산소, 질소 또는 황을 포함하는 직쇄 또는 분쇄의 포화 또는 불포화 (C1-C22)알킬, (C1-C22)알콕시, (C3-C22)시클로알킬, (C3-C22)시클로알킬(C1-C22)알킬, 할로겐, 시아노, 아미노, 모노- 또는 디(C1-C10)알킬아미노, 모노- 또는 디(C6-C12)아릴아미노, 히드록시, 니트로, 모노- 또는 디- 벤질아미노 또는 모노- 또는 디- (C3-C10)시클로알킬아미노기이다.]
전술한 본 발명의 화학식 1에 따른 포스파페난트렌-카바졸계 유기발광 화합물은 유기발광소자에 적용될 수 있다.
여기서, 유기발광소자는, 예컨대, 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함할 수 있으며, 이때, 상기 유기물층 중 1 층 이상은, 상기 포스파페난트렌-카바졸계 유기발광 화합물을 포함할 수 있다. 여기서 유기발광소자의 구성은 한 예일 뿐 이로 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
상기 유기발광소자의 경우, 유기물층이 1층으로 이루어진 단층 구조일 수도 있으나, 발광층을 포함하는 2층 이상의 다층 구조일 수도 있다. 여기서 유기물층은 습식공정인 예컨대 용액공정으로 형성할 수도 있고 건식공정인 증착공정으로 형성할 수도 있으나, 습식공정인 용액공정으로 형성하는 것이 더욱 바람직할 수 있다. 습식공정으로 본 발명이 속하는 분야에서 적용 가능한 다양한 방법 그 중 한 예로 스핀코팅을 포함하여 다양한 방법이 적용될 수 있음은 물론이다. 건식공정으로 본 발명이 속하는 분야에서 적용 가능한 다양한 방법 그중 한 예로 스퍼터링을 포함하여 다양한 방법이 적용될 수 있음은 물론이다.
예컨대 다층 구조인 경우 상기 유기물층은, 정공주입층; 정공수송층; 전자주입층; 전자수송층; 및 이들의 혼합 기능층으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1층 이상과 발광층을 포함할 수 있다.
상기 혼합 기능층으로는 정공수송과 발광을 동시에 하는 층, 발광과 전자수송을 동시에 하는 층, 전자수송 및 주입층을 예로 들 수 있다.
특히, 본 발명에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물인 포스파페난트렌-카바졸계 유기발광 화합물은, 전자수송층, 발광층, 또는 발광/전자수송층 내에 포함되는 것이 바람직하다. 이처럼 본 발명에 따른 화합물은 발광물질 또는 호스트물질로 사용되는 것이 바람직하며, 호스트 물질로서 사용되는 것이 더욱 바람직할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따라 내열성 및 발광특성이 우수한 포스파페난트렌-카바졸계 유기발광 화합물을 유기발광소자의 핵심재료로 사용하는 경우, 발광특성에 있어 고효율의 유기발광소자를 제공할 수 있으며, 유기발광소자의 수명을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 이하에서는, 본 발명에 따른 포스파페난트렌-카바졸계 유기발광 화합물의 제조에 대해 설명하기로 한다. 포스파페난트렌-카바졸계 유기발광 화합물의 제조의 경우 여기 기술되어 있는 방법 이외에도, 최종 물질의 구조가 같다면, 공지의 어떠한 방법을 사용하여도 무방하다. 즉 본 발명의 화학식 1로 표시되는 포스파페난트렌-카바졸계 유기발광 화합물의 제조를 위해 여기서 설명되는 용매, 반응온도, 농도, 또는 촉매, 제조 수율 등에 본 발명이 한정되는 것은 아님은 물론이다.
구체적으로 예를 들어 반응식 1에 대하여 설명하면 다음과 같다.
반응식 1의 경우 2,2-하이드록시 바이페닐로부터 카바졸 전구체인 비스 벤조퀴논 및 카바졸퀴논을 합성하고, 9,10-디히드록시-9-옥사-10-포스파펜난스렌-10-옥사이드의 첨가반응에 의하여 포스파페난스렌-카바졸화합물을 얻을 수 있다. 이후 수산기를 아세틸기로 치환하여 목적화합물 101을 얻는다.
[반응식 1]
Figure 112010071591378-pat00023
본 발명에 따른 포스파페난트렌-카바졸계 유기발광 화합물은, 유기발광소자의 핵심 재료로 응용될 수 있을 뿐 아니라, 우수한 PL 특성, 비선형 광학 특성, 광 및 전기 전도성을 나타내므로, 광 스위치, 센서, 모듈, 웨이브 가이드, 광 저장 또는 증폭 재료, 비선형 광학재료, 트랜지스터, 광 전도체, 광 흡수체 등으로 응용될 수 있다.
도 1은 실시예 3에서 제조된 화합물 202의 H-NMR 스펙트럼이다.
도 2는 실시예 3에서 제조된 화합물 202의 자외선 흡수(UV-vis) 및 광 발광(PL) 스펙트럼이다.
도 3은 시험예 7 및 시험예 8의 EL그래프이다.
이하에서는, 이러한 본 발명에 따른 포스파페난트렌-카바졸계 유기발광 화합물의 제조방법을 실시예를 통해 더욱 구체적으로 설명하기로 한다. 여기서 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 바람직한 예를 설명한 것일 뿐, 이로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1] 화합물 101의 합성
Figure 112010071591378-pat00024
비스벤조퀴논화합물(화합물 A )의 합성
2000ml 2구 둥근바닥 플라스크에 아르곤 분위기하에서 산화납 40.5g, 아세토니트릴 260ml, 70% 과염소산 85ml를 순서대로 넣고 0℃로 냉각교반하였다. 온도를 유지하며 아세토니트릴 260ml에 2,2‘-하이드록시바이페닐 12.5g를 용해하여 위의 반응기에 적가하고 30분간 온도를 유지하며 교반하였다. 반응이 종결되면 여과기를 이용하여 반응촉매를 제거하고 메틸렌클로라이드 340ml와 브라인(brine) 340ml를 투입 하여 10분간 교반하였다. 생성된 고체를 여과하고 층분리 한 후 물층을 메틸렌클로라이드 340ml로 추출하였다. 유기층을 모아서 황산마그네슘을 이용하여 건조하고 감압농축을 하였다. 농축 후 메틸렌클로라이드 340ml를 투입 후 활성탄 2.5g을 넣고 1시간 동안 교반하였다. 셀라이트를 통해 불용분을 제거한 후 여액을 감압농축하였다. IPE(Isopropyl Ether) 170ml를 투입한 후 고체를 잘 풀어지도록 교반 해주고 여과 및 건조하여 비스벤조퀴논(화합물 A) 3~4g을 얻었다.
1H NMR (CDCl3), δ = 6.80~6.90(t, 3H, 방향족)
카바졸벤조퀴논화합물(화합물 B )의 합성
500ml 2구 둥근바닥 플라스크에 클로로포름 72ml와 비스벤조퀴논화합물(화합물 A) 2.03g을 투입하고 용해하여 0℃로 냉각 교반하였다. 온도를 유지하면서 2N 에틸아민 메탄올용액 4.8ml과 클로로포름 24ml의 혼합액을 위의 교반액에 적가하고 30분간 교반하였다. 반응이 끝나면 클로로포름 240ml을 투입하고 5% 염산을 사용하여 아민을 중화하였다. 물과 클로로포름을 이용하여 유기층을 분리하여 황산마그네슘을 이용하여 건조하였다. 유기층을 모아 감압농축하고 헥산을 사용하여 재침전하여 고체를 여과하고 건조하여 카바졸퀴논화합물(화합물 B)를 1.5~2.0g을 얻었다.
1H NMR (DMSO, d6), δ = 1.25(d, 3H, CH3), 4.52(t, 2H, -CH2-N), 6.60(2s, 2H, 방향족), 6.95(d, 1H, 방향족), 7.20(s, 1H, 방향족), 7.48(d, 1H, 방향족), 9.60(s, 1H, -OH)
포스파페난트렌 - 카바졸퀴논 화합물(화합물 C )의 합성
250ml 1구 둥근바닥 플라스크에 카바졸벤조퀴논화합물(화합물 B) 2.9g 과 9,10-디히드록시-9-옥사-10-포스파펜난스렌-10-옥사이드 3.0g, 에톡시에탄올 5ml을 넣고 90℃를 유지하며 1시간동안 교반 하였다. 반응이 끝나면 용액을 감압농축하고 실리카겔 컬럼으로 정제하였다. 얻어진 고체를 IPE를 이용하여 씻어주고 건조하여 포스파페난트렌-카바졸퀴논 화합물(화합물 C) 0.5g을 얻었다.
분자식(분자량): C26H20NO5P(457.41), UV(THF) lmax: 259nm, PL(THF) lmax: 320nm
1H NMR (DMSO, d6), δ = 1.25(d, 3H, CH3), 4.52(t, 2H, -CH2-), 6.25(d, 1H, 방향족), 6.95(d, 1H, 방향족), 7.40~7.95(m, 8H, 방향족), 8.15(2S, 2H, 방향족), 9.15(s, 1H, -OH), 9.40(s, 1H, -OH), 11.0(s, 1H, -OH)
아세틸 포스파페난트렌 - 카바졸퀴논 화합물(화합물 101 )의 합성
250ml 2구 둥근바닥 플라스크에 포스파페난스렌-카바졸퀴논 화합물(화합물 C) 3 g, 트리에틸아만 19ml, 메틸렌클로라이드 100ml, THF 20ml를 넣고 0℃로 냉각하며 교반하였다. 온도를 유지하며 아세틸클로라이드 4.7ml를 적가하고, 이후 3~5℃를 유지하며 1시간동안 교반하였다. 반응이 끝나면 포화 암모늄클로라이드를 이용하여 Quenching하고 메틸렌클로라이드로 추출 후 브라인으로 세정하였다. 유기층을 황산마그네슘으로 건조하고 감압 농축하고 실리카겔 컬럼으로 정제하여 아세틸 포스파페난스렌-카바졸퀴논 화합물(화합물 101)을 2g 얻었다.
1H NMR (DMSO, d6), δ = 1.25(d, 3H, CH3), 1.87(s, 3H, CH3), 2.20(s, 3H, CH3), 2.45(s, 3H, CH3), 4.55(d, 2H, CH2), 7.20~7.60(m, 7H, 방향족), 7.70~7.85(m, 3H, 방향족), 8.30~8.40(m, 2H, 방향족)
[실시예 2] 화합물 201의 합성
Figure 112010071591378-pat00025
3- 페닐하이드라존사이클로헥산 -1-온(화합물 D )의 합성
500ml 2구 둥근바닥 플라스크에 37g의 페닐하이드라지늄 클로라이드와 50% 아세트산 수용액 74ml를 혼합하여 교반하였다. 1,3-사이클로헥산디온 28.7g을 23ml의 50% 아세트산 수용액에 용해하여 위의 교반액에 서서히 첨가하였다. 반응혼합물을 50℃에서 40분동안 가열교반하여 붉은 갈색용액으로 용해되었다. 반응액을 상온에서 서서히 방치하여 에틸아세테이트 37ml와 에틸에테르 45ml을 가하여 결정화시켰다. 결정 생성물을 여과하고 IPE로 세정하여 갈색고체인 3-페닐하이드라존사이클로헥산-1-온(화합물 D) 40g을 얻었다.
1H NMR (DMSO-d6)(300 MHz) δ 1.85(quint, 2H, J=6.0Hz), 2.43(t, 2H, J=6.0Hz), 2.70(t, 2H, J=6.0Hz), 5.92(s, 1H), 6.71-7.19(m, 5H, ArH), 8.82(br. s, 1H), 9.03(br. s, 1H), 11.7(br. s, 1H).
1,2,3,4- 테트라하이드로 -9H- 카바졸 -4-온(화합물 E )의 합성
1000ml 2구 둥근바닥 플라스크에 3-페닐하이드라존사이클로헥산-1-온(화합물 D) 40g과 증류수 370ml를 혼합하고 질소가스를 충진하면서 황산150ml을 가하였다. 95℃를 유지하면서 1.5시간동안 교반하고 실온으로 냉각하였다. 이 반응액을 증류수1200ml에 붓고 20% NaOH 수용액을 이용하여 pH 3으로 맞추어 1시간동안 교반하였다. 생성된 고체를 여과한 후 습체를 THF에 용해하고 황산마그네슘으로 건조한 후 농축하였다. 얻어진 잔사에 IPE를 넣어 교반한 후 여과하여 갈색고체인 1,2,3,4-테트라하이드로-9H-카바졸-4-온(화합물 E) 20g을 얻었다.
1H NMR (DMSO-d6)(300 MHz) δ 2.04(quint, 2H, J=6.3 Hz), 2.35(t, 2H, J=6.3 Hz), 2.89(t, 2H, J=6.3Hz), 7.05(m, 2H, ArH), 7.31(m, 1H, ArH), 7.86(m, 1H, ArH), 11.78(br. s, 1H, NH).
N-(t- 부틸페닐 ) 카바졸론(화합물 F )의 합성
500ml 2구 플라스크에 1,2,3,4-테트라하이드로-9H-카바졸-4-온(화합물 E) 20g, t-부틸 브로모벤젠60g, 포타슘카보네이트43g, Cu 파우더2.1g, NMP 70ml를 혼합하여 교반하였다. 반응혼합물을 승온하여 24~30시간 동안 환류교반하였다. 반응이 완료되면 실온으로 냉각후, 에틸아세테이트500ml 와 브라인500ml 과 혼합하여 세차게 교반하였다. 부유물을 셀라이트를 통해 여과제거 하고, 유기층을 분리하였다. 물층을 에틸아세테이트를 이용하여 추출하고, 유기층을 합하여 황산마그네슘으로 건조하였다. 유기층을 농축하고 잔사를 컬럼크로마토그래피를 이용하여 N-(t-부틸페닐) 카바졸론(화합물 F)을 13g 얻었다.
1H NMR (CDCl3) δ 1.40(s, 9H), 2.20(m, 2H), 2.61(t, 2H), 2.82(t, 2H), 7.18(d, 2H, ArH), 7.30(m, 3H, ArH), 7.56(d. 2H, ArH), 8.30(d, 1H, ArH)
N-(t- 부틸페닐 ) 하이드록시 카바졸(화합물 G )의 합성
500ml 2구 플라스크에 N-(t-부틸페닐) 카바졸론(화합물 F) 13g과 다이페닐에테르 100ml를 혼합하고, 10% Pd/C 13g를 첨가하였다. 이 반응액을 30분 내지 1시간 동안 환류 교반하였다. 반응이 완료되면 감압증류를 통해 다이페닐에테르를 80%정도 제거하고 셀라이트를 이용하여 촉매를 제거하였다. 에틸아세테이트를 이용하여 필터잔류물을 다시한번 세정하였다. 여액을 감압농축하고 컬럼크로마토그래피를 이용하여 분리하여 N-(t-부틸페닐)하이드록시카바졸(화합물 G) 11g을 얻었다.
1H NMR (CDCl3) δ 1.41(s, 9H), 5.44(s, 1H, OH), 6.60(d, 1H, ArH), 7.00(d, 1H, ArH), 7.22(t, 1H, ArH), 7.30(t, 1H, ArH), 7.38(t, 2H, ArH), 7.45(d, 2H, ArH), 7.57(d, 2H, ArH), 8.34(d, 1H, ArH)
N-(t- 부틸페닐 ) 카바졸퀴논(화합물 H )의 합성
1000ml 2구 플라스크에 N-(t-부틸페닐)하이드록시카바졸(화합물 G) 3.15g과 아세톤 400ml과 증류수 400ml를 혼합하고, 이 부유액에 포타슘 디하이드로겐 포스페이트 1.36g를 넣고 교반하였다. 실온으로 교반하면서 포타슘 니트로소디술포네이트 10.73g를 첨가하였다. 실온을 유지하며 3시간동안 교반하고 반응이 완료되면 감압증류를 통해 아세톤을 제거하였다. 메틸렌클로라이드로 추출하고 유기층을 무수황산마그네슘을 이용하여 건조, 감압농축하여 검붉은 색의 N-(t-부틸페닐) 카바졸 퀴논(화합물 H) 2.5g을 얻었다.
1H NMR (CDCl3) δ 1.41(s, 9H), 6.18(d, 1H, quinone-H), 7.13(d, 1H, quinone-H), 7.20~7.38(m, 5H, ArH), 7.63(d, 2H, ArH), 8.23(d, 1H, ArH)
N-(t- 부틸페닐 ) 디하이드록시 카바졸 포스파페난트렌(화합물 I )의 합성
250ml 2구 플라스크에 N-(t-부틸페닐) 카바졸 퀴논(화합물 H) 7.0g과 9,10-디히드록시-9-옥사-10-포스파펜난스렌-10-옥사이드 4.6g, 2-에톡시에탄올 20ml을 혼합하여 교반하였다. 이 반응액을 90~100℃로 승온하여 30분 내지 1시간 동안 교반하였다. 반응이 완료되면 실온으로 냉각하고, 메탄올 200ml을 투입하여 침전시켰다. 생성된 고체를 여과하고, 여액 농축 및 메탄올을 이용한 고체화를 통해 N-(t-부틸페닐) 디하이드록시 카바졸 포스파페난트렌(화합물 I) 4.0g을 얻었다.
1H NMR (DMSO-d6) δ 1.41(s, 9H), 7.18~7.21(m, 3H, ArH), 7.35~7.46(m, 6H, ArH), 7.60~7.75(m, 4H, ArH), 7.96~8.07(m, 3H, ArH), 8.31(d, 1H, ArH), 8.52(s, 1H, OH), 9.40(s, 1H, OH)
N-(t- 부틸페닐 ) 디메톡시 카바졸 포스파페난트렌(화합물 201 )의 합성
250ml 2구 플라스크에 N-(t-부틸페닐) 디하이드록시 카바졸 포스파페난트렌(화합물 I) 4.12g과 포타슘카보네이트 21g, 아세톤 100ml을 혼합하여 교반하였다. 여기에 메틸아이오다이드 17.4g를 투입한 후 1시간 동안 환류교반하였다. 반응액을 여과하고 여액을 농축하여 에틸아세테이트에 용해하였다. 증류수를 이용하여 세정하고 유기층은 무수황산마그네슘으로 건조하였다. 감압증류를 이용하여 농축하고 컬럼크로마토그래피를 이용하여 정제하여 N-(t-부틸페닐) 디메톡시 카바졸 포스파페난트렌(화합물 201) 2g을 얻었다.
1H NMR (DMSO-d6) δ 1.41(s, 9H), 3.36(s, 3H), 3.99(s, 3H), 7.18~7.21(m, 3H, ArH), 7.35~7.46(m, 6H, ArH), 7.60~7.75(m, 4H, ArH), 7.96~8.07(m, 3H, ArH), 8.31(d, 1H, ArH)
[실시예 3] 화합물 202의 합성
Figure 112010071591378-pat00026
N-(t- 부틸페닐 ) 디메톡시 브로모 카바졸 포스파페난트렌(화합물 J )의 합성
250ml 2구 플라스크에 N-(t-부틸페닐) 디메톡시 카바졸 포스파페난트렌(화합물 201) 3g과 메틸렌클로라이드 30ml를 혼합하여 용해한 후 10℃ 이하로 냉각하였다. 10℃이하로 유지하면서 N-브로모숙신이미드 1.0g를 조금씩 투입하였다. 투입이 완료되면 서서히 상온으로 승온하고, 2시간동안 교반하였다. 반응이 끝나면 반응액을 농축하고 50ml의 메탄올을 투입하여 교반, 여과하여 N-(t-부틸페닐) 디메톡시 브로모 카바졸 포스파페난트렌(화합물 J) 3.2g을 얻었다.
1H NMR (CDCl3) δ 1.41(s, 9H), 3.36(s, 3H), 3.99(s, 3H), 7.08~7.75(m, 12H, ArH), 7.95~8.06(m, 3H, ArH), 8.23(1, 1H, ArH)
N-(t- 부틸페닐 ) 디메톡시 t- 부틸페닐 카바졸 포스파페난트렌(화합물 202 )의 합성
250ml 2구 플라스크에 N-(t-부틸페닐) 디메톡시 브로모 카바졸 포스파페난트렌(화합물 J) 6.3g와 4-t-부틸페닐보로닉산 2.6g, 테트라부틸암모늄브로마이드 0.3g, 2M 포타슘카보네이트 수용액 60ml, 톨루엔 60ml, 테트라하이드로퓨란 20ml을 혼합하고 강하게 교반하였다. 이 교반액에 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 1.1g을 투입한 후 3시간 동안 환류교반하였다. 반응이 끝나면 상온으로 냉각 한 후 층분리 하여 메틸렌클로라이드를 이용하여 추출하였다. 유기층을 무수 황산마그네슘을이용하여 건조한 후 농축하였다. 컬럼크로마토그래피를 이용하여 N-(t-부틸페닐) 디메톡시 t-부틸페닐 카바졸 포스파페난트렌(화합물202) 4g를 얻었다.
1H NMR (CDCl3) δ 1.39(s, 9H), 1.41(s, 9H), 3.38(s, 3H), 3.99(s, 3H), 7.09~7.75(m, 16H, ArH), 7.95~8.06(m, 3H, ArH), 8.27(1, 1H, ArH)
[실시예 4] 화합물 301의 합성
Figure 112010071591378-pat00027
250ml 2구 플라스크에 N-(t-부틸페닐) 디하이드록시 카바졸 포스파페난트렌(화합물 I) 5g과 포타슘카보네이트 3.7g, 아세톤 100ml을 혼합하여 교반하였다. 여기에 4-t-부틸벤질브로마이드 5g를 투입한 후 1시간 동안 환류교반하였다. 반응액을 여과 하고 여액을 농축하여 에틸아세테이트에 용해하였다. 증류수를 이용하여 세정하고 유기층은 무수황산마그네슘으로 건조하였다. 감압증류를 이용하여 농축하고 컬럼크로마토그래피를 이용하여 정제하여 N-(t-부틸페닐) 디메톡시 카바졸 포스파페난트렌(화합물 301) 5.5g을 얻었다.
1H NMR (CDCl3) δ 1.36(s, 18H), 1.42(s, 9H), 6.63(d, 2H), 6.99(d, 2H), 7.15~7.71(m, 23H, ArH), 8.10(d, 1H, ArH), 8.28(d, 1H, ArH).
[실시예 5] 화합물 302의 합성
Figure 112010071591378-pat00028
N-(t- 부틸페닐 ) 디-(t- 부틸벤질옥시 ) 브로모 카바졸 포스파페난트렌 (화합물 K )의 합성
250ml 2구 플라스크에 N-(t-부틸페닐) 디-(t-부틸벤질옥시) 카바졸 포스파페난트렌(화합물 301) 5.2g과 메틸렌클로라이드 50ml를 혼합하여 용해하였다. 이 용액을 10℃이하로 냉각하고 온도를 유지하며 N-브로모숙신이미드 1.2g를 천천히 투입하였다. 상온으로 서서히 승온하면서 2시간동안 교반하였다. 반응이 완료되면 반응액을 농축하고 컬럼크로마토그래피를 이용하여 의 N-(t-부틸페닐) 디-(t-부틸벤질옥시) 브로모 카바졸 포스파페난트렌(화합물K) 4.0g를 얻었다.
1H NMR (CDCl3) δ 1.36(s, 18H), 1.42(s, 9H), 6.63(d, 2H), 6.99(d, 2H), 7.15~7.71(m, 22H, ArH), 8.10(d, 1H, ArH), 8.28(s, 1H, ArH)
N-(t- 부틸페닐 ) 디-(t- 부틸벤질옥시 ) t- 부틸페닐 카바졸 포스파페난트렌 (화합물 302 )의 합성
250ml 2구 플라스크에 N-(t-부틸페닐) 디-(t-부틸벤질옥시) 브로모 카바졸 포스파페난트렌(화합물K) 4.0g과 4-t-부틸페닐보로닉산 1.2g, 테트라부닐암모늄브로마이드 0.14g, 2M 포타슘카보네이트 수용액 40ml, 톨루엔 40ml, 테트라하이드로퓨란 15ml을 혼합하고 강하게 교반하였다. 이 교반액에 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 0.5g을 투입한 후 3시간 동안 환류 교반하였다. 반응이 완료되면 상온으로 냉각하고 층분리하여 추출하였다. 얻어진 유기층을 무수황산마그네슘을 이용하여 건조한 후 농축하였다. 농축액을 소량의 테트라하이드로퓨란에 용해 후 메탄올에 적가하여 재침전 및 숏컬럼을 하여 N-(t-부틸페닐) 디-(t-부틸벤질옥시) t-부틸페닐 카바졸 포스파페난트렌(화합물 302) 2.3g을 얻었다.
1H NMR (CDCl3) δ 1.36(s, 18H), 1.38(s, 9H), 1.42(s, 9H), 6.75(d, 2H), 7.02(d, 2H), 7.10~7.75(m, 26H, ArH), 8.10(d, 1H, ArH), 8.60(s, 1H, ArH)
[ 시험예 1] 자외선, 광 발광 특성 시험
실시예들에서 합성한 화합물들에 대하여 UV-vis, 광 발광(Photoluminescence, 이하 PL)값을 측정하여 표 1에 정리하였다. UV-vis의 측정은 Varian Cary5000 UV/Vis 스펙트로 포토메터를 사용하였으며, PL의 측정은 퍼킨 엘머사의 LS55 루미네센스 스펙트로 포토메터를 사용하였다. 측정샘플의 제조는 테트라하이드로퓨란 용액으로 제조하여 UV-vis 스펙트럼을 구하고, UV-vis 피크가 극대 값을 나타내는 파장에서 PL특성을 구하였다.
[표 1] 화합물 구조 및 UV/PL 데이터
Figure 112010071591378-pat00029
[ 시험예 2] 전계발광 시험
ITO / PEDOT / 화합물201 + Firpic은 용액공정으로, TPBI / LiF / Al은 증착공정으로 형성하여, ITO / PEDOT / 화합물201 + Firpic / TPBI / LiF / Al의 소자 구조를 구성하여, 전계발광 시험을 진행하였으며, 최대효율3.3Cd/A의 효율과 CIE 색좌표 (0.17, 0.35)을 나타내었다.
[ 시험예 3] 전계발광 시험
ITO / PEDOT / 화합물201 + Firpic은 용액공정으로, Balq / LiF / Al은 증착공정으로 형성하여, ITO / PEDOT / 화합물201 + Firpic / Balq / LiF / Al의 소자 구조를 구성하여, 전계발광 시험을 진행하였으며, 최대효율3.6Cd/A의 효율과 CIE 색좌표 (0.17, 0.33)을 나타내었다.
[ 시험예 4] 전계발광 시험
NPB / 화합물201 + Firpic은 증착공정으로, Balq / LiF /Al은 증착공정으로 형성하여, NPB / 화합물2 01 + Firpic / Balq / LiF /Al의 소자 구조를 구성하여, 전계발광 시험을 진행하였으며, 최대효율0.75Cd/A의 효율과 CIE 색좌표 (0.17, 0.28)을 나타내었다.
[ 시험예 5] 전계발광 시험
ITO / PEDOT / 화합물202 + Firpic은 용액공정으로, Balq / LiF / Al은 증착공정으로 형성하여, ITO / PEDOT / 화합물202 + Firpic / Balq / LiF / Al의 소자 구조를 구성하여, 전계발광 시험을 진행하였으며, 최대효율3.4Cd/A의 효율과 CIE 색좌표 (0.18, 0.33)을 나타내었다.
[ 시험예 6] 전계발광 시험
NPB / 화합물202 + Firpic은 증착공정으로, Balq / LiF / Al은 증착공정으로 형성하여, NPB / 화합물2 02 + Firpic / Balq / LiF / Al의 소자 구조를 구성하여, 전계발광 시험을 진행 하였으며, 최대효율5.66Cd/A의 효율과 CIE 색좌표 (0.16, 0.33)을 나타내었다.
[ 시험예 7] 전계발광 시험
PEDOT:PSS / PVK / 화합물202 + Firpic은 용액공정으로, TPBI / BaF2 / Al은 증착공정으로 형성하여, PEDOT:PSS / PVK / 화합물202 + Firpic / TPBI / BaF2 / Al의 소자 구조를 구성하여, 전계발광 시험을 진행 하였으며, 최대효율9.52Cd/A의 효율과 CIE 색좌표 (0.18, 0.38)을 나타내었다
[ 시험예 8] 전계발광 시험
PEDOT:PSS:PFI / PVK / 화합물202 + Firpic은 용액공정으로, TPBI / BaF2 / Al은 증착공정으로 형성하여, PEDOT:PSS:PFI / PVK / 화합물202 + Firpic / TPBI / BaF2 / Al의 소자 구조를 구성하여, 전계발광 시험을 진행 하였으며, 최대효율12.67Cd/A의 효율과 CIE 색좌표 (0.17, 0.36)을 나타내었다.
[표 2]
Figure 112010071591378-pat00030
상기 시험예에서 볼 수 있는 바와 같이 화합물 201 + Firpic층까지 또는 화합물 202 + Firpic층까지 형성할 때, 증착공정으로 형성할 수도 있고 용액공정으로 형성할 수도 있으나, 이를 비교한 표 2을 통해, 용액공정을 적용하는 경우 테스트 결과가 현저하여, 더욱 바람직함을 확인할 수 있다.

Claims (7)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 포스파페난트렌-카바졸계 유기발광 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112010071591378-pat00031

    [상기 화학식 1에서,
    R1은 수소, (C1-C30)알킬, (C6-C30)아릴기, (C3-C30)헤테로아릴기, (C2-C10)알케닐기, (C2-C18)알키닐기, 아미노기, 모노- 또는 디(C1-C30)알킬아미노기, 또는 모노- 또는 디(C6-C30)아릴아미노기이며;
    R2는 수소, 히드록시기, (C1-C30)알킬, (C6-C30)아릴기, (C3-C30)헤테로아릴기, N-카바졸릴기, (C2-C10)알케닐기, (C2-C18)알키닐기, (C6-C30)아릴옥시, (C1-C18)알킬옥시, (C1-C30)알킬카보닐옥시기, 아미노기, 모노- 또는 디(C1-C30)알킬아미노기, 또는 모노- 또는 디(C6-C30)아릴아미노기이며;
    R3 및 R4는 서로 독립적으로 수소, (C1-C30)알킬기, (C6-C30)아릴기, (C3-C30)헤테로아릴기, (C6-C30)아르(C1-C30)알킬기, (C2-C10)알케닐기, (C2-C18)알키닐기, (C1-C30)알킬카보닐기, (C2-C10)알케닐카보닐기, 아미노기, 모노- 또는 디(C1-C30)알킬아미노기, 또는 모노- 또는 디(C6-C30)아릴아미노기이며;
    R5 내지 R12은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 서로 독립적으로 수소, 직쇄 또는 분쇄의 (C1-C30)알킬, 산소, 질소 또는 황을 포함하는 직쇄 또는 분쇄의 (C1-C30)알킬, (C1-C30)알콕시, (C3-C30)시클로알킬, (C3-C30)시클로알킬(C1-C30)알킬, (C6-C30)아릴, 할로겐, 시아노, 아미노, 모노- 또는 디(C1-C30)알킬아미노, 모노- 또는 디(C6-C30)아릴아미노, 히드록시, 니트로, 모노- 또는 디- 벤질아미노 또는 (C3-C30)시클로알킬아미노기이며, R5 내지 R12은 인접한 치환체의 탄소와 (C3-C5)알킬렌 또는 (C3-C5)알케닐렌으로 결합하여 융합고리를 형성하며, 상기 형성된 융합고리의 탄소는 산소, 황 또는 질소로부터 선택되는 이종원자로 치환될 수 있으며;
    상기 R1의 아릴기, 헤테로아릴기, 알케닐기, 알키닐기 또는 아미노기, R2의 아릴기, 헤테로아릴기, N-카바졸릴기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴옥시, 알킬옥시 또는 아미노기, 및 R3 내지 R4의 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아르알킬기, 알케닐기, 알키닐기 또는 아미노기는 할로겐이 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분쇄의 (C1-C30)알킬, (C3-C30)시클로알킬, (C3-C30)시클로알킬(C1-C30)알킬, (C2-C10)알케닐, (C2-C10)알키닐, (C6-C30)아릴, 산소, 질소 또는 황을 포함하는 직쇄 또는 분쇄의 (C1-C30)알킬, (C1-C30)알콕시, (C3-C30)헤테로아릴, N-카바졸릴기, 산소, 질소 또는 황을 헤테로고리안에 1개 이상 포함하는 3원 내지 7원의 헤테로시클로알킬, 시아노, 할로겐, 9-옥사-10-포스파페난스렌-10-옥사이드, (C6-C30)아릴옥시, (C6-C30)아릴설포닐, 아미노, 모노- 또는 디(C1-C30)알킬아미노, 모노- 또는 디(C6-C30)아릴아미노, 모노- 또는 디-벤질아미노, 모노- 또는 디(C3-C30)시클로알킬아미노, 히드록시, 니트로, (C2-C7)알케닐옥시, (C2-C7)알키닐옥시, (C2-C7)알케닐카보닐옥시, (C2-C7)알키닐카보닐옥시, 트리(C1-C30)알킬실릴, 디(C1-C30)알킬(C6-C30)아릴실릴, 디(C6-C30)아릴(C1-C30)알킬실릴 및 트리(C6-C30)아릴실릴기로부터 선택된 하나 이상이 더 치환될 수 있고,
    상기 R1의 아릴기, 헤테로아릴기, 알케닐기, 알키닐기 또는 아미노기, R2의 아릴기, 헤테로아릴기, N-카바졸릴기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴옥시, 알킬옥시 또는 아미노기 및 R3 내지 R4의 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아르알킬기, 알케닐기, 알키닐기 또는 아미노기에 치환되는 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 알콕시, 헤테로아릴, N-카바졸릴, 9-옥사-10-포스파페난스렌-10-옥사이드, 아릴옥시, 아릴설포닐, 알케닐옥시, 알키닐옥시, 알케닐카보닐옥시, 알키닐카보닐옥시, 트리알킬실릴, 디알킬아릴실릴, 디아릴알킬실릴 및 트리아릴실릴기는 할로겐이 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분쇄의 (C1-C30)알킬, 할로겐이 치환되거나 치환되지 않은 (C2-C10)알케닐, 할로겐이 치환되거나 치환되지 않은 (C2-C10)알키닐, (C6-C30)아릴, 아미노, 산소, 질소 또는 황을 헤테로고리안에 1개 이상 포함하는 3원 내지 7원의 헤테로시클로알킬, (C1-C7)알킬카르보닐, (C2-C7)알케닐카르보닐, (C2-C7)알키닐카르보닐, (C1-C7)알킬(C2-C7)알케닐카르보닐 또는 (C1-C7)알킬(C2-C7)알키닐카르보닐로부터 선택된 하나 이상이 더 치환될 수 있다.]
  2. 제 1항에 있어서,
    하기 화합물로부터 선택되는 포스파페난트렌-카바졸계 유기발광 화합물:
    Figure 112010071591378-pat00032

    Figure 112010071591378-pat00033

    Figure 112010071591378-pat00034

    Figure 112010071591378-pat00035

    Figure 112010071591378-pat00036

    Figure 112010071591378-pat00037

    Figure 112010071591378-pat00038

    Figure 112010071591378-pat00039

    Figure 112010071591378-pat00040

    Figure 112010071591378-pat00041

    Figure 112010071591378-pat00042

    Figure 112010071591378-pat00043

    Figure 112010071591378-pat00044

    Figure 112010071591378-pat00045

    Figure 112010071591378-pat00046

    Figure 112010071591378-pat00047

    Figure 112010071591378-pat00048

    Figure 112010071591378-pat00049

    Figure 112010071591378-pat00050

    Figure 112010071591378-pat00051

    Figure 112010071591378-pat00052

    [상기 n 및 m은 각각 독립적으로 0 내지 10의 정수이고,
    R13 내지 R74은 각각 독립적으로 서로 독립적으로 수소, (C5-C30)아릴기, (C3-C30)헤테로아릴기, (C2-C10)알케닐기, (C2-C18)알키닐기, 직쇄 또는 분쇄의 (C1-C22)알킬, 산소, 질소 또는 황을 포함하는 직쇄 또는 분쇄의 포화 또는 불포화 (C1-C22)알킬, (C1-C22)알콕시, (C3-C22)시클로알킬, (C3-C22)시클로알킬(C1-C22)알킬, 할로겐, 시아노, 아미노, 모노- 또는 디(C1-C10)알킬아미노, 모노- 또는 디(C6-C12)아릴아미노, 히드록시, 니트로, 모노- 또는 디- 벤질아미노 또는 모노- 또는 디- (C3-C10)시클로알킬아미노기이다.]
  3. 제 1항 또는 제 2항에 따른 포스파페난트렌-카바졸계 유기발광 화합물을 포함하는 유기발광소자.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 포스파페난트렌-카바졸계 유기발광 화합물은, 정공주입층; 정공수송층; 전자주입층; 전자수송층; 발광층 및 이들의 혼합 기능층으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 층에 포함되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
  5. 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기발광소자에 있어서,
    상기 유기물층 중 1 층 이상은, 제 1항 또는 제 2항에 따른 포스파페난트렌-카바졸계 유기발광 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 유기물층은, 정공주입층; 정공수송층; 전자주입층; 전자수송층; 및 이들의 혼합 기능층으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1층 이상과 발광층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 전자수송층과 상기 발광층 중 적어도 어느 한 층은, 상기 포스파페난트렌-카바졸계 유기발광 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
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