KR101453424B1 - 질소함유 다환고리 화합물 및 이를 이용한 유기발광소자 - Google Patents

질소함유 다환고리 화합물 및 이를 이용한 유기발광소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 질소함유 다환고리 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자에 관한 것이다.

Description

질소함유 다환고리 화합물 및 이를 이용한 유기발광소자{POLYCYCLIC COMPOUND INCLUDING NITROGEN AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 신규한 질소함유 다환고리 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자에 관한 것이다.
전계 발광 소자는 자체 발광형 표시 소자의 일종으로서, 시야각이 넓고, 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있다.
유기발광소자는 2개의 전극 사이에 유기박막을 배치시킨 구조를 가지고 있다. 이와 같은 구조의 유기발광소자에 전압이 인가되면, 2개의 전극으로부터 주입된 전자와 정공이 유기박막에서 결합하여 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 발하게 된다. 상기 유기박막은 필요에 따라 단층 또는 다층으로 구성될 수 있다.
유기박막의 재료는 필요에 따라 발광 기능을 가질 수 있다. 예컨대, 유기박막 재료로는 그 자체가 단독으로 발광층을 구성할 수 있는 화합물이 사용될 수도 있고, 또는 호스트-도펀트계 발광층의 호스트 또는 도펀트 역할을 할 수 있는 화합물이 사용될 수도 있다. 그 외에도, 유기박막의 재료로서, 정공주입, 정공수송, 전자블록킹, 정공블록킹, 전자수송 또는 전자주입 등의 역할을 수행할 수 있는 화합물이 사용될 수도 있다.
유기발광소자의 성능, 수명 또는 효율을 향상시키기 위하여, 유기박막의 재료의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
본 발명은 신규한 질소함유 다환고리 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자를 제공한다.
본 발명은 하기 화학식 1의 화합물을 제공한다:
Figure 112013109082211-pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
R3, R5 및 R10 중 적어도 하나는 -L-NR1R2이고,
R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 시클로알킬; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴; 및 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되며,
L은 직접결합; C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 시클로알킬렌; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬렌; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴렌; 및 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌으로 이루어진 군으로부터 선택되고,
R3, R5 및 R10 중 -L-NR1R2가 아닌 기, R4, R6, R7, R8 및 R9는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐; C1 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알킬; C2 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알케닐; C2 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알키닐; C1 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알콕시; C6 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 아릴옥시; C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 시클로알킬; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴; 치환 또는 비치환된 C10 내지 C60의 스피로기; C1 내지 C20의 치환 또는 비치환된 알킬아민; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴아민; 및 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또한, 본 발명은 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기발광소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상이 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기발광소자를 제공한다.
본 명세서에 기재된 화합물은 유기발광소자의 유기물층 재료로서 사용할 수 있다. 상기 화합물은 유기발광소자에서 정공주입재료, 정공수송재료, 발광재료, 전자수송재료, 전자주입재료 등의 역할을 할 수 있다. 특히, 상기 화합물이 유기발광소자의 정공주입층, 정공수송층 또는 정공 주입과 수송을 동시에 하는 층의 재료로서 사용될 수 있다.
도 1 내지 3은 본 발명의 실시상태들에 따른 유기발광소자의 전극과 유기물층의 적층순서를 예시한 것이다.
도 4 및 도 5는 화합물 1의 CV 측정 결과 도출된 Eox값을 나타낸 것이다.
도 6 및 도 7은 화합물 2의 CV 측정 결과 도출된 Eox값을 나타낸 것이다.
도 8 및 도 9는 화합물 3의 CV 측정 결과 도출된 Eox값을 나타낸 것이다.
도 10 및 도 11은 화합물 4의 CV 측정 결과 도출된 Eox값을 나타낸 것이다.
도 12 및 도 13는 화합물 7의 CV 측정 결과 도출된 Eox값을 나타낸 것이다.
도 14 및 도 15는 화합물 8의 CV 측정 결과 도출된 Eox값을 나타낸 것이다.
도 16 및 도 17은 화합물 10의 CV 측정 결과 도출된 Eox값을 나타낸 것이다.
도 18 및 도 19는 화합물 11의 CV 측정 결과 도출된 Eox값을 나타낸 것이다.
도 20 및 도 21은 화합물 20의 CV 측정 결과 도출된 Eox값을 나타낸 것이다.
도 22 및 도 23은 화합물 21의 CV 측정 결과 도출된 Eox값을 나타낸 것이다.
도 24 및 도 25는 화합물 62의 CV 측정 결과 도출된 Eox값을 나타낸 것이다.
도 26 및 도 27은 화합물 111의 CV 측정 결과 도출된 Eox값을 나타낸 것이다.
도 28은 화합물 1의 UV 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 29는 화합물 1의 424㎚에 대한 PL 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 30은 화합물 2의 UV 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 31은 화합물 2의 355㎚에 대한 PL 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 32는 화합물 3의 UV 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 33은 화합물 3의 355㎚에 대한 PL 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 34는 화합물 4의 UV 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 35는 화합물 4의 347㎚에 대한 PL 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 36은 화합물 7의 UV 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 37은 화합물 7의 354㎚에 대한 PL 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 38은 화합물 8의 UV 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 39는 화합물 8의 355㎚에 대한 PL 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 40은 화합물 10의 UV 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 41은 화합물 10의 335㎚에 대한 PL 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 42는 화합물 11의 UV 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 43은 화합물 11의 355㎚에 대한 PL 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 44는 화합물 20의 UV 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 45는 화합물 20의 348㎚에 대한 PL 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 46은 화합물 21의 UV 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 47은 화합물 22의 265㎚에 대한 PL 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 48은 화합물 62의 UV 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 49는 화합물 62의 360㎚에 대한 PL 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 50은 화합물 111의 UV 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 51은 화합물 111의 329㎚에 대한 PL 측정 그래프를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 명세서에 기재된 화합물은 상기 화학식 1로 표시될 수 있다. 구체적으로, 상기 화학식 1의 화합물은 상기와 같은 코어 구조의 특정 위치, 즉 R3, R5 및 R10 중 적어도 하나에 -L-NR1R2를 가지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 화합물은 상기와 같은 구조의 특성에 따라 유기발광소자의 유기물층 재료로 사용될 수 있다. 특히, 상기와 같은 구조의 화합물은 유기발광소자의 정공 주입 및/또는 수송을 하기에 적합한 특성을 갖는다.
본 명세서에 있어서, 할로겐은 Cl, F, I 등이 있다.
본 명세서에 있어서, 알킬은 탄소수 1 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄를 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 알킬의 탄소수는 1 내지 60, 구체적으로 1 내지 40, 더욱 구체적으로, 1 내지 20일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 알케닐은 탄소수 2 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄를 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 알케닐의 탄소수는 2 내지 60, 구체적으로 2 내지 40, 더욱 구체적으로, 2 내지 20일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 알키닐은 탄소수 2 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄를 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 알키닐의 탄소수는 2 내지 60, 구체적으로 2 내지 40, 더욱 구체적으로, 2 내지 20일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 알콕시는 탄소수 1 내지 60의 직쇄 또는 분지쇄를 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 알콕시의 탄소수는 1 내지 60, 구체적으로 1 내지 40, 더욱 구체적으로, 1 내지 20일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬은 탄소수 3 내지 60의 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 여기서, 다환이란 시클로알킬이 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미한다. 여기서, 다른 고리기란 시클로알킬일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 헤테로시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴 등일 수도 있다. 시클로알킬의 탄소수는 3 내지 60, 구체적으로 3 내지 40, 더욱 구체적으로 5 내지 20일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로시클로알킬은 헤테로원자로서 S, O 또는 N을 포함하고, 탄소수 2 내지 60인 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 여기서, 다환이란 헤테로시클로알킬이 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미한다. 여기서, 다른 고리기란 헤테로시클로알킬일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴 등일 수도 있다. 헤테로시클로알킬의 탄소수는 2 내지 60, 구체적으로 2 내지 40, 더욱 구체적으로 3 내지 20일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴은 탄소수 6 내지 60의 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 여기서, 다환이란 아릴이 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미한다. 여기서, 다른 고리기란 아릴일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 헤테로아릴 등일 수도 있다. 아릴의 탄소수는 6 내지 60, 구체적으로 6 내지 40, 더욱 구체적으로 6 내지 20일 수 있다. 아릴의 구체적인 예로는 페닐, 바이페닐, 트리페닐, 나프틸, 안트릴, 크라이세닐, 페난트레닐, 페릴레닐, 플루오란테닐, 트리페닐레닐, 페날레닐, 파이레닐, 테트라세닐, 펜타세닐, 플루오레닐, 인데닐, 아세나프틸레닐 등이나 이들의 축합고리가 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴옥시는 전술한 아릴을 포함할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴은 헤테로원자로서 S, O 또는 N을 포함하고, 탄소수 2 내지 60인 단환 또는 다환을 포함하며, 다른 치환기에 의하여 추가로 치환될 수 있다. 여기서, 다환이란 헤테로아릴이 다른 고리기와 직접 연결되거나 축합된 기를 의미한다. 여기서, 다른 고리기란 헤테로아릴일 수도 있으나, 다른 종류의 고리기, 예컨대 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 등일 수도 있다. 헤테로아릴의 탄소수는 2 내지 60, 구체적으로 2 내지 40, 더욱 구체적으로 3 내지 20일 수 있다. 헤테로아릴의 구체적인 예로는 피리딜, 피롤릴, 피리미딜, 피리다지닐, 푸라닐, 티에닐, 이미다졸릴, 피라졸릴, 옥사졸릴, 이속사졸릴, 티아졸릴, 이소티아졸릴, 트리아졸릴, 푸라자닐, 옥사디아졸릴, 티아디아졸릴, 디티아졸릴, 테트라졸릴, 파이라닐, 티오파이라닐, 디아지닐, 옥사지닐, 티아지닐, 디옥시닐, 트리아지닐, 테트라지닐, 퀴놀릴, 이소퀴놀릴, 퀴나졸리닐, 이소퀴나졸리닐, 아크리디닐, 페난트리디닐, 이미다조피리디닐, 디아자나프탈레닐, 트리아자인덴, 인돌릴, 벤조티아졸릴, 벤즈옥사졸릴, 벤조이미다졸릴, 벤조티오펜기, 벤조푸란기, 디벤조티오펜기, 디벤조푸란기, 카바졸릴, 벤조카바졸릴, 페나지닐 등이나 이들의 축합고리가 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬렌, 헤테로시클로알킬렌, 아릴렌 및 헤테로아릴렌은 2가기인 것을 제외하고는 각각 전술한 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 및 헤테로아릴의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 스피로기는 스피로 구조를 포함하는 기로서, 탄소수 15 내지 60일 수 있다. 예컨대, 스피로기는 플루오렌기에 2,3-디하이드로-1H-인덴기 또는 시클로헥산기가 스피로 결합된 구조를 포함할 수 있다. 구체적으로, 스피로기는 하기 구조식의 기를 포함한다.
Figure 112013109082211-pat00002
본 명세서에 있어서, 알킬아민, 아릴아민 및 헤테로아릴아민은 각각 전술한 알킬, 아릴 및 헤테로아릴을 1개 또는 2개 갖는 아민을 의미한다.
본 명세서에 있어서, “치환 또는 비치환”이란 C1 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬; C2 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐; C2 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 알키닐; C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 시클로알킬; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 헤테로시클로알킬; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 아릴; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 헤테로아릴; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 헤테로시클로알킬; C10 내지 C60의 스피로기; 및 C1 내지 C20의 알킬, C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴 또는 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴로 치환 또는 비치환된 아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 상기 추가의 치환기들은 추가로 더 치환될 수도 있다.
상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 1-1, 1-2 또는 1-3으로 표시될 수 있다.
[화학식 1-1]
Figure 112013109082211-pat00003
[화학식 1-2]
Figure 112013109082211-pat00004
[화학식 1-3]
Figure 112013109082211-pat00005
상기 화학식 1-1 내지 1-3에 있어서, R1 내지 R10 및 L은 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
상기 화학식 1의 화합물은 코어 구조를 2개 이상 포함할 수도 있다. 예컨대, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2-1, 2-2 또는 2-3으로 표시될 수 있다.
[화학식 2-1]
Figure 112013109082211-pat00006
[화학식 2-2]
Figure 112013109082211-pat00007
[화학식 2-3]
Figure 112013109082211-pat00008
상기 화학식 2-1, 2-2 및 2-3에 있어서,
R1 내지 R10 및 L의 정의는 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
p 및 q는 0 또는 1이며,
n은 1 내지 3의 정수이고,
n+p+q는 3이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1, 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-2 및 2-3에 있어서, R7 내지 R9는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 C1 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알킬이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1, 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-2 및 2-3에 있어서, R7 내지 R9는 수소이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1, 1-1, 1-3, 2-1 및 2-3에 있어서, R5는 수소; 할로겐; C1 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알킬; C2 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알케닐; C1 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알콕시; C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 시클로알킬; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴; 및 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1, 1-1, 1-3, 2-1 및 2-3에 있어서, R5는 수소; F; C1 내지 C20의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알킬; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴; 및 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1, 1-1, 1-3, 2-1 및 2-3에 있어서, R5는 수소; F; 및 C1 내지 C20의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알킬로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1, 1-1, 1-3, 2-1 및 2-3에 있어서, R5는 수소 또는 F이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-1, 1-3, 2-1 및 2-3에 있어서, R3 및 R5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; C1 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알킬; C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 시클로알킬; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴; 및 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-1, 1-3, 2-1 및 2-3에 있어서, R3 및 R5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 시클로알킬; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴; 및 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-1, 1-3, 2-1 및 2-3에 있어서, R3 및 R5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 시클로알킬; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴; 및 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-1, 1-3, 2-1 및 2-3에 있어서, R5는 수소 또는 할로겐이고, R3는 수소, C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 시클로알킬; 및 C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-1, 1-3, 2-1 및 2-3에 있어서, R5는 수소 또는 할로겐이고, R3는 수소, C3 시클로알킬; 및 페닐로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-2 및 2-2에 있어서, R3 및 R10은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; C1 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알킬; C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 시클로알킬; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴; 및 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-2 및 2-2에 있어서, R3 및 R10은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 시클로알킬; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴; 및 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-2 및 2-2에 있어서, R3 및 R10은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 시클로알킬; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴; 및 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-2 및 2-2에 있어서, R3 및 R10은 각각 독립적으로 수소, C3 시클로알킬; 및 페닐로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-2 및 2-2에 있어서, R3 및 R10은 페닐이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-2 및 2-2에 있어서, R3은 C3 시클로알킬이고 R10은 페닐이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1, 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-2 및 2-3에 있어서, R4는 수소; C1 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알킬; C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 시클로알킬; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴; 및 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1, 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-2 및 2-3에 있어서, R4는 수소; C1 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알킬; 및 C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1, 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-2 및 2-3에 있어서, R4는 수소; C1 내지 C20의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알킬; 및 C6 내지 C20의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1, 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-2 및 2-3에 있어서, R4는 수소, 메틸, 에틸 또는 페닐이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1, 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-2 및 2-3에 있어서, L은 직접결합; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴렌; 및 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1, 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-2 및 2-3에 있어서, L은 직접결합; 또는 C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴렌이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1, 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-2 및 2-3에 있어서, L은 직접결합; 또는 페닐렌이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-1, 1-3, 2-1 및 2-3에 있어서, L은 페닐렌이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-2 및 2-2에 있어서, L은 직접결합이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴; 및 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화합물들 중에서 선택될 수 있다.
Figure 112013109082211-pat00009
Figure 112013109082211-pat00010
Figure 112013109082211-pat00011
Figure 112013109082211-pat00012
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Figure 112013109082211-pat00014
Figure 112013109082211-pat00015
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Figure 112013109082211-pat00017
Figure 112013109082211-pat00018
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Figure 112013109082211-pat00020
Figure 112013109082211-pat00021
전술한 화합물들은 후술하는 제조예를 기초로 제조될 수 있다. 예컨대, 하기 반응식 1 내지 3과 같은 방법으로 상기 화학식 1의 화합물을 제조할 수 있다. 필요에 따라, 치환기를 추가하거나 제외할 수 있다. 또한, 당기술분야에 알려져 있는 기술을 기초로, 출발물질, 반응물질, 반응 조건 등을 변경할 수 있다.
[반응식 1]
Figure 112013109082211-pat00022
[반응식 2]
Figure 112013109082211-pat00023
[반응식 3]
Figure 112013109082211-pat00024

상기 반응식에 있어서, R1 내지 R10는 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
당업자는 상기 반응식 1 내지 3을 기초로 치환기의 위치 및 종류를 선택하여 실시할 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시상태는 전술한 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기발광소자를 제공한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 유기발광소자는 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 유기물층 중 1층 이상은 화학식 1의 화합물을 포함한다.
도 1 내지 3에 본 발명의 실시상태들에 따른 유기발광소자의 전극과 유기물층의 적층 순서를 예시하였다. 그러나, 이들 도면에 의하여 본 발명의 범위가 한정될 것을 의도한 것은 아니며, 당 기술분야에 알려져 있는 유기발광소자의 구조가 본 발명에도 적용될 수 있다.
도 1에 따르면, 기판(100) 상에 양극(200), 유기물층(300) 및 음극(400)이 순차적으로 적층된 유기발광소자가 도시된다. 그러나, 이와 같은 구조에만 한정되는 것은 아니고, 도 2와 같이, 기판 상에 음극, 유기물층 및 양극이 순차적으로 적층된 유기발광소자가 구현될 수도 있다.
도 3은 유기물층이 다층인 경우를 예시한 것이다. 도 3에 따른 유기발광소자는 정공주입층(301), 정공수송층(302), 발광층(303), 전자수송층(304) 및 전자주입층(305)를 포함한다. 그러나, 이와 같은 적층구조에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 발광층을 제외한 나머지 층은 생략될 수도 있고, 필요한 다른 기능층이 더 추가될 수 있다.
본 발명에 따른 유기발광소자는 유기물층 중 1층 이상에 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
상기 화학식 1의 화합물은 단독으로 유기발광소자의 유기물층 중 1층 이상을 구성할 수 있다. 그러나, 필요에 따라 다른 물질과 혼합하여 유기물층을 구성할 수도 있다.
상기 화학식 1의 화합물은 유기발광소자에서 정공주입재료, 정공수송재료, 발광재료, 전자수송재료, 전자주입재료 등으로 사용될 수 있다. 특히, 상기 화학식 1의 화합물은 유기발광소자의 정공 주입 및/또는 수송 층의 재료로서 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 유기발광소자에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물 이외의 재료를 하기에 예시하지만, 이들은 예시를 위한 것일 뿐 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것은 아니며, 당 기술분야에 공지된 재료들로 대체될 수 있다.
양극 재료로는 비교적 일함수가 큰 재료들을 이용할 수 있으며, 투명 전도성 산화물, 금속 또는 전도성 고분자 등을 사용할 수 있다.
음극 재료로는 비교적 일함수가 낮은 재료들을 이용할 수 있으며, 금속, 금속 산화물 또는 전도성 고분자 등을 사용할 수 있다.
정공주입재료로는 공지된 정공주입재료를 이용할 수도 있는데, 예를 들면, 미국특허 제4,356,429호에 개시된 구리프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물 또는 문헌 [Advanced Material, 6, p.677 (1994)]에 기재되어 있는 스타버스트형 아민 유도체류, 예컨대 TCTA, m-MTDATA, m-MTDAPB, 용해성이 있는 전도성 고분자인 Pani/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid: 폴리아닐린/도데실벤젠술폰산) 또는 PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)), Pani/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonic acid:폴리아닐린/캠퍼술폰산) 또는 PANI/PSS(Polyaniline/Poly(4-styrene-sulfonate):폴리아닐린/폴리(4-스티렌술포네이트)) 등을 사용할 수 있다.
정공수송재료로는 피라졸린 유도체, 아릴아민계 유도체, 스틸벤 유도체, 트리페닐디아민 유도체 등이 사용될 수 있으며, 저분자 또는 고분자 재료가 사용될 수도 있다.
전자수송재료로는 옥사디아졸 유도체, 안트라퀴노디메탄 및 이의 유도체, 벤조퀴논 및 이의 유도체, 나프토퀴논 및 이의 유도체, 안트라퀴논 및 이의 유도체, 테트라시아노안트라퀴노디메탄 및 이의 유도체, 플루오레논 유도체, 디페닐디시아노에틸렌 및 이의 유도체, 디페노퀴논 유도체, 8-히드록시퀴놀린 및 이의 유도체의 금속 착체 등이 사용될 수 있으며, 저분자 물질 뿐만 아니라 고분자 물질이 사용될 수도 있다.
전자주입재료로는 예를 들어, LiF가 당업계 대표적으로 사용되나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
발광재료로는 적색, 녹색 또는 청색 발광재료가 사용될 수 있으며, 필요한 경우 2 이상의 발광재료를 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 발광재료로서 형광 재료를 사용할 수도 있으나, 인광 재료로서 사용할 수도 있다. 발광재료로는 단독으로서 양극과 음극으로부터 각각 주입된 정공과 전자를 결합하여 발광시키는 재료가 사용될 수 도 있으나, 호스트 재료와 도펀트 재료가 함께 발광에 관여하는 재료들이 사용될 수도 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 이들은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것은 아니다.
[제조 예 1] 화합물 1의 제조
Figure 112013109082211-pat00025

화합물 1-1 의 제조
화합물 2-브로모알데히드 10g(54㏖), Pd(PPh3)2Cl2 0.8g(1.1m㏖), CuI 0.4g(2.2m㏖) 그리고 트리에틸아민 300㎖를 가한 뒤 상온에서 10분 동안 교반하였다. 페닐아세틸렌 6.1g(59.4m㏖)을 가한 뒤 50℃에서 3시간 동안 교반하였다. 반응 완결 후 상온으로 냉각 후 증류수와 EA로 추출하였다. 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 하여 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적화합물 1-1 9.1g(82%)을 얻었다.
화합물 1-2 의 제조
화합물 1-1 9g(44m㏖)을 에탄올에 녹인 후 TsNHNH2 8.2g(44m㏖)을 가한 뒤 상온에서 20분 동안 교반하였다. 여기에 AgOTf 1.1g(4.4m㏖)을 가한 뒤 70℃에서 30분 동안 교반하였다. 온도를 상온으로 냉각 후 여기에 4'-브로모프로피오페논 (4'-Bromopropiophenone) 18.8g(88m㏖), K3PO4 37.4g(176m㏖)을 가한 뒤 70℃에서 17시간 이상 교반하였다. 반응 완료 후 상온으로 냉각 후 증류수와 EA로 추출하였다. 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 하여 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적화합물 1-2 13.3g(73%)을 얻었다.
화합물 1 의 제조
화합물 1-2 1.95g(4.73m㏖), N-([1,1'-바이페닐]-4-일)-9,9-디페닐-9H-플루오렌-2-아민(N-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-9,9-diphenyl-9H-fluoren-2-amine) 2.5g(5.2m㏖), Pd2(dba)3 0.17g(0.19m㏖), NaOt-Bu 0.91g(9.44m㏖), (t-Bu)3P 1.9㎖(0.57m㏖, 0.3M)를 톨루엔에 녹인 다음 110℃에서 교반하였다. 반응이 완결되면 증류수와 EA로 추출을 하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄에 녹여 실리카겔 필터 후 톨루엔 재결정으로 목적화합물 1 2.5g(65%)를 얻었다.
[제조 예 2] 화합물 2의 제조
Figure 112013109082211-pat00026

화합물 2 의 제조
화합물 1-2 7g(16.9m㏖), N-([1,1'-바이페닐]-4-일)-9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-아민 (N-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine) 6.73g (18.6m㏖), Pd2(dba)3 0.62g(0.68m㏖), NaOt-Bu 3.25g(33.8m㏖), (t-Bu)3P 6.8㎖(2.03m㏖, 0.3M)를 톨루엔에 녹인 다음 110℃에서 교반하였다. 반응이 완결되면 증류수와 EA로 추출을 하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄에 녹여 실리카겔 필터 후 톨루엔 재결정으로 목적화합물 2 6.4g(54%)를 얻었다.
[제조 예 3] 화합물 3의 제조
Figure 112013109082211-pat00027

화합물 3 의 제조
화합물 1-2 2g(4.84m㏖), 디([1,1'-바이페닐]-4-일)아민 (di([1,1'-biphenyl]-4-yl)amine) 1.7g(5.32m㏖), Pd2(dba)3 0.18g(0.19m㏖), NaOt-Bu 0.93g(9.7m㏖), (t-Bu)3P 1.9㎖(0.12m㏖, 0.3M)를 톨루엔에 녹인 다음 110℃에서 교반하였다. 반응 혼합물의 온도를 상온으로 내린 다음 얻어진 결정을 필터하고 디클로로메탄에 녹여 실리카겔에 걸러주었다. 그 후 유기층을 회전 증발기로 용매를 제거한 후 톨루엔 재결정으로 목적화합물 3 1.9g(60%)를 얻었다.
[제조 예 4] 화합물 4의 제조
Figure 112013109082211-pat00028

화합물 2-1 의 제조
화합물 9-페닐카바졸 20g(85m㏖), N-브로모숙신이미드(N-bromosuccinimide) 16g(93m㏖), 아세토니트릴 450㎖을 0℃에서 넣고 30분 교반한 후 실온에서 1시간 교반하였다. 그리고 증류수와 소디윰 티오설페이트(sodium thiosulfate), 디클로로메탄을 사용하여 추출하였다. 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 하여 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적화합물 2-1 27g(quant.)을 얻었다.
화합물 2-2 의 제조
화합물 2-1 27g(85m㏖), THF 중의 n-부틸리튬 2.5M 40㎖(102m㏖), THF 500㎖을 -78℃에서 넣고 30분 교반한 후 트리메틸보레이트 28㎖(255m㏖)을 넣고 실온에서 1시간 교반하였다. 그리고 1N HCl을 넣고 반응종결을 한 후 증류수와 디클로로메탄을 넣고 추출하였다. 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 메탄올을 전개용매로 하여 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적화합물 2-2 13g(50%)을 얻었다.
화합물 2-3 의 제조
화합물 2-2 10g(34m㏖), Pd(PPh3)4 2g(1.7m㏖), 4-요오도아닐린 7.6g(34m㏖), K2CO3 9.6g(69m㏖), 톨루엔/메탄올/H2O(100㎖/100㎖/20㎖)을 60℃에서 넣고 1시간 교반하였다. 실온에서 식힌 후 증류수와 디클로로메탄을 넣고 추출하였다. 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 하여 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적화합물 2-3 7g(60%)을 얻었다.
화합물 2-4 의 제조
화합물 2-3 4g(12m㏖), Pd2(dba)3 550mg(0.6m㏖), 4-브로모바이페닐 2.8g(12m㏖), NaOt-Bu 2.3g(24m㏖), (t-Bu3)P 5㎖(1.4m㏖), 톨루엔 100㎖을 110℃에서 넣고 1시간 교반하고 실온에서 식힌 후 증류수와 디클로로메탄을 넣고 추출하였다. 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 하여 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적화합물 2-4 4.6g(80%)을 얻었다.
화합물 4 의 제조
화합물 2-4 4.6g(10m㏖), Pd2(dba)3 870mg(1m㏖), 1-2 3.6g(9m㏖), NaOt-Bu 1.8g(17m㏖), (t-Bu3)P 5.8㎖(1.7m㏖), 톨루엔 100㎖을 110℃에서 넣고 1시간 교반하고 실온에서 식힌 후 증류수와 디클로로메탄을 넣고 추출하였다. 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 하여 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적화합물 4 7g(quant.)을 얻었다.
[제조 예 5] 화합물 7의 제조
Figure 112013109082211-pat00029

화합물 3-1 의 제조
화합물 2-3 4.8g(14m㏖), Pd2(dba)3 650mg(0.7m㏖), 2-브로모-9,9-디메틸플루오렌 3.9g(14m㏖), NaOt-Bu 2.7g(28m㏖), (t-Bu3)P 5.7㎖(1.7m㏖), 톨루엔 100㎖을 100℃에서 넣고 1시간 교반하였다. 실온에서 식힌 후 증류수와 디크롤로메탄을 넣고 추출하였다. 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 하여 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적화합물 3-1 5.6g(74%)을 얻었다.
화합물 7 의 제조
화합물 3-1 5.6g(10m㏖), Pd2(dba)3 970mg(1m㏖), 1-2 4.3g(10m㏖), NaOt-Bu 2g(21m㏖), (t-Bu3)P 7.3㎖(2.1m㏖), 톨루엔 200㎖을 120℃에서 넣고 1시간 교반하였다. 실온에서 식힌 후 증류수와 디클로로메탄을 넣고 추출하였다. 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 하여 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적화합물 7 4g(70%)을 얻었다.
[제조 예 6] 화합물 8의 제조
Figure 112013109082211-pat00030

화합물 8 의 제조
화합물 1-2 1.4g(3.3m㏖), N-([1,1'-바이페닐]-4-일)-9,9-디메틸-9H-플루오렌-3-아민 (N-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-3-amine) 1g(2.8m㏖), Pd2(dba)3 0.26g(0.28m㏖), NaOt-Bu 0.5g(5.6mmol), (t-Bu)3P 3.4ml(0.56mmol, 0.3M)를 톨루엔에 녹인 다음 110℃에서 교반하였다. 반응이 종결되면 에틸아세테이트, 물로 추출하였다. 유기층을 무수 소디윰 설페이트(Sodium sulfate)로 건조하여 여과하고, 용매를 다시 감압증류하여 제거한 후 컬럼크로마토그래피로 분리 및 정제하여 목적화합물 8를 1.1g(60%)을 얻었다.
[제조 예 7] 화합물 9의 제조
Figure 112013109082211-pat00031

화합물 4-1 의 제조
화합물 2,5-디브로모알데히드 14.3g(54㏖), Pd(PPh3)2Cl2 0.8g(1.1m㏖), CuI 0.4g(2.2m㏖) 그리고 트리에틸아민 400㎖를 가한 뒤 상온에서 10분 동안 교반하였다. 페닐아세틸렌 6.1g(59.4m㏖)을 가한 뒤 50℃에서 3시간 동안 교반하였다. 반응 완결 후 상온으로 냉각 후 증류수와 EA로 추출하였다. 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 하여 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적화합물 4-1 13.1g(85%)을 얻었다.
화합물 4-2 의 제조
화합물 4-1 12.5g(44m㏖)을 에탄올에 녹인 후 TsNHNH2 8.2g(44m㏖)을 가한 뒤 상온에서 20분 동안 교반하였다. 여기에 AgOTf 1.1g(4.4m㏖)을 가한 뒤 70℃에서 30분 동안 교반하였다. 온도를 상온으로 냉각 후 여기에 프로피오페논 11.8g(88m㏖), K3PO4 37.4g(176m㏖)을 가한 뒤 70℃에서 17시간 이상 교반하였다. 반응 완료 후 상온으로 냉각 후 증류수와 EA로 추출하였다. 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 하여 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적화합물 4-2 12.4g(68%)을 얻었다.
화합물 9 의 제조
화합물 4-2 1.95g(4.73m㏖), N-([1,1'-바이페닐]-4-일)-9,9-디페닐-9H-플루오렌-2-아민 (N-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-9,9-diphenyl-9H-fluoren-2-amine) 2.5g (5.2m㏖), Pd2(dba)3 0.17g(0.19m㏖), NaOt-Bu 0.91g(9.44m㏖), (t-Bu)3P 1.9㎖(0.57m㏖, 0.3M)를 톨루엔에 녹인 다음 110℃에서 교반하였다. 반응이 완결되면 증류수와 EA로 추출을 하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄에 녹여 실리카겔 필터 후 톨루엔 재결정으로 목적화합물 9 1.96g(60%)를 얻었다.
[제조 예 8] 화합물 10의 제조
Figure 112013109082211-pat00032

화합물 5-1 의 제조
화합물 1-1 9g(44m㏖)을 에탄올에 녹인 후 TsNHNH2 8.2g(44m㏖)을 가한 뒤 상온에서 20분 동안 교반하였다. 여기에 AgOTf 1.1g(4.4m㏖)을 가한 뒤 70℃에서 30분 동안 교반하였다. 온도를 상온으로 냉각 후 여기에 3'-브로모프로피오페논(3'-Bromopropiophenone) 18.8g(88m㏖), K3PO4 37.4g(176m㏖)을 가한 뒤 70℃에서 17시간 이상 교반하였다. 상온으로 냉각 후 증류수와 EA를 가한 뒤 고체를 여과하여 목적화합물 5-1 12.7g(70%)을 얻었다.
화합물 10 의 제조
화합물 5-1 5.0g(12.1m㏖), N-([1,1'-바이페닐]-4-일)-9,9-디페닐-9H-플루오렌-2-아민 (N-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-9,9-diphenyl-9H-fluoren-2-amine) 6.5g (18.1m㏖), Pd2(dba)3 1.1g(1.21m㏖), NaOt-Bu 2.3g(24.2m㏖), (t-Bu)3P 8.1㎖(2.42m㏖, 0.3M)를 톨루엔에 녹인 다음 110℃에서 교반하였다. 반응이 완결되면 증류수와 EA로 추출을 하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 하여 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적화합물 10 7.5g(89%)를 얻었다.
[제조 예 9] 화합물 11의 제조
Figure 112013109082211-pat00033

화합물 6-1 의 제조
화합물 N-([1,1'-바이페닐]-4-일)-9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-아민 (N-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine) 10g(27.7m㏖), 1-브로모-3-요오도벤젠 15.7g(55m㏖), Pd2(OAc)3 0.18g(0.8m㏖), NaOt-Bu 7.98g(83m㏖), (t-Bu)3P 4.65㎖(2.7m㏖, 0.3M)를 톨루엔에 녹인 다음 50℃에서 교반하였다 반응 완료 후 상온으로 냉각 후 증류수와 EA로 추출하였다. 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 하여 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적화합물 6-1 2.8g(20%)을 얻었다.
화합물 6-2 의 제조
화합물 6-1 1g(2m㏖), 비스(피나콜레이토)디보론 1g(4m㏖), Pd(dppf)Cl2CH2Cl2 0.14g(0.2m㏖), KOAc 0.58g(5.8m㏖)를 DMF에 녹인 다음 140℃에서 교반하였다. 반응 완료 후 상온으로 냉각 후 증류수와 EA로 추출하였다. 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 EA와 헥산을 전개용매로 하여 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적화합물 6-2 2.8g(20%)을 얻었다.
화합물 11 의 제조
화합물 1-2 1g(2.4m㏖), 화합물 5-2 1.4g (2.9m㏖), Pd(PPh)3 2.8g(0.24m㏖), K2CO3 0.67g(4.8m㏖)를 톨루엔(21㎖)과 물(4㎖)에 녹인 다음 110℃에서 교반하였다. 반응 완료 후 상온으로 냉각 후 증류수와 EA로 추출하였다. 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 하여 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적화합물 11 1.1g(60%)를 얻었다.
[제조예 10] 화합물 20의 제조
Figure 112013109082211-pat00034

화합물 20 의 제조
화합물 1-2 4.1g(10m㏖), 4-바이페닐아민(4-Biphenylamine) 0.82g(4.84m㏖), Pd2(dba)3 0.36g (0.38m㏖), NaOt-Bu 1.86g(19.4m㏖), (t-Bu)3P 3.8㎖(0.24m㏖, 0.3M)를 톨루엔에 녹인 다음 110℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 온도를 내리지 않고 바로 여과하여 목적화합물 20 3.2g(80%)를 얻었다.
[제조 예 11] 화합물 21의 제조
Figure 112013109082211-pat00035

화합물 21 의 제조
화합물 1-2 4.1g(10m㏖), 9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-아민(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine) 1.0g(4.84m㏖), Pd2(dba)3 0.36g(0.38m㏖), NaOt-Bu 1.86g(19.4m㏖), (t-Bu)3P 3.8㎖(0.24m㏖, 0.3M)를 톨루엔에 녹인 다음 110℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 온도를 내리지 않고 바로 여과하여 목적화합물 21 2.9g(70%)를 얻었다.
[제조 예 12] 화합물 62의 제조
Figure 112013109082211-pat00036

화합물 7-1 의 제조
화합물 1-1 9g(44m㏖)을 에탄올에 녹인 후 TsNHNH2 8.2g(44m㏖)을 가한 뒤 상온에서 20분 동안 교반하였다. 여기에 AgOTf 1.1g(4.4m㏖)을 가한 뒤 70℃에서 30분 동안 교반하였다. 온도를 상온으로 냉각 후 여기에 1-(4-브로모페닐)-2-페닐에타논(1-(4-bromophenyl)-2-phenylethanone) 24.2g(88m㏖), K3PO4 37.4g(176m㏖)을 가한 뒤 70℃에서 17시간 이상 교반하였다. 반응 완료 후 상온으로 냉각 후 증류수와 EA로 추출하였다. 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 하여 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적화합물 7-1 7.3g(35%)을 얻었다.
화합물 62 의 제조
화합물 7-1 2.2g(4.73m㏖), N-([1,1'-바이페닐]-4-일)-9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-아민 (N-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-9,9-diphenyl-9H-fluoren-2-amine) 1.8g (5.2m㏖), Pd2(dba)3 0.17g(0.19m㏖), NaOt-Bu 0.91g(9.44m㏖), (t-Bu)3P 1.9㎖(0.57m㏖, 0.3M)를 톨루엔에 녹인 다음 110℃에서 교반하였다. 반응이 완결되면 증류수와 EA로 추출을 하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄에 녹여 실리카겔 필터 후 톨루엔 재결정으로 목적화합물 62 2.3g(65%)를 얻었다.
[제조 예 13] 화합물 111의 제조
Figure 112013109082211-pat00037

화합물 4-1 5.0g(12.1m㏖), N-([1,1'-바이페닐]-4-일)-9,9-디페닐-9H-플루오렌-2-아민 (N-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-9,9-diphenyl-9H-fluoren-2-amine) 5.0g (15.7m㏖), Pd2(dba)3 1.1g(1.21m㏖), NaOt-Bu 2.3g(24.2m㏖), (t-Bu)3P 8.1㎖(2.42m㏖, 0.3M)를 톨루엔에 녹인 다음 110℃에서 교반하였다. 반응이 완결되면 증류수와 EA로 추출을 하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거하고 디클로로메탄에 녹여 실리카겔 필터 후 EA 재결정으로 목적화합물 111 5.6g(70%)를 얻었다.
[제조 예 14] 화합물 134의 제조
Figure 112013109082211-pat00038

화합물 8-1 의 제조
화합물 2-디브로모알데히드 10g(54㏖), Pd(PPh3)2Cl2 0.8g(1.1m㏖), CuI 0.4g(2.2m㏖) 그리고 트리에틸아민 400㎖를 가한 뒤 상온에서 10분 동안 교반하였다. 4-브로모페닐아세틸렌 10.8g(59.4m㏖)을 가한 뒤 50℃에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 완결 후 상온으로 냉각 후 증류수와 EA로 추출하였다. 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 하여 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적화합물 8-1 13.9g(90%)을 얻었다.
화합물 8-2 의 제조
화합물 8-1 13.9g(49m㏖)을 에탄올에 녹인 후 TsNHNH2 9.1g(49m㏖)을 가한 뒤 상온에서 20분 동안 교반하였다. 여기에 Ag9Tf 1.1g(4.9m㏖)을 가한 뒤 70℃에서 30분 동안 교반하였다. 온도를 상온으로 냉각 후 여기에 프로피오페논 11.8g(88m㏖), K3PO4 41.6g(196m㏖)을 가한 뒤 70℃에서 17시간 이상 교반하였다. 반응 완료 후 상온으로 냉각 후 증류수와 EA로 추출하였다. 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄과 헥산을 전개용매로 하여 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적화합물 8-2 14.6g(72%)을 얻었다.
화합물 134 의 제조
화합물 8-2 1.95g(4.73m㏖), N-([1,1'-바이페닐]-4-일)-9,9-디페닐-9H-플루오렌-2-아민 (N-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-9,9-diphenyl-9H-fluoren-2-amine) 2.5g (5.2m㏖), Pd2(dba)3 0.17g(0.19m㏖), NaOt-Bu 0.91g(9.44m㏖), (t-Bu)3P 1.9㎖(0.57m㏖, 0.3M)를 톨루엔에 녹인 다음 110℃에서 교반하였다. 반응이 완결되면 증류수와 EA로 추출을 하고 유기층을 무수 MgSO4로 건조시킨 후 회전 증발기로 용매를 제거한 후 디클로로메탄에 녹여 실리카겔 필터 후 톨루엔 재결정으로 목적화합물 134 2.63g(80%)를 얻었다.
상기 제조예와 같은 방법으로 화합물을 제조하고, 그 합성확인결과를 표 1에 나타내었다.
화합물 1H NMR(CDCl3, 200Mz) MS/FAB
found calculated
1 δ= 2.81(3H, s), 7.02(1H, s), 7.25~7.70(35H, m), 7.75~7.77(1H, d), 7.98~8.01(2H, d), 8.40~8.42(1H, d) 818.01 817.35
2 δ= 1.44(6H, s), 2.82(3H, s), 7.02(1H, s), 7.11~7.66(25H, m), 7.74~7.77(1H, d), 7.98~8.01(2H, d), 8.39~8.42(1H, d) 693.88 693.31
3 δ= 2.81(3H, s), 7.02(1H, s), 7.25~7.70(27H, m), 7.75~7.77(1H, d), 7.98~8.01(2H, d), 8.39~8.42(1H, d) 653.81 653.28
4 δ= 2.83(3H, s), 7.03(1H, s), 7.25~7.67(33H, m), 7.76 (1H, d), 8.01 (2H, m), 8.19 (1H, d), 8.42 (1H, d) 819.00 818.34
7 δ= 1.45(6H, s), 2.83(3H, s), 7.02(1H, s), 7.25~7.67(30H, m), 7.75 (1H, d), 7.99 (2H, d), 8.19 (1H, d), 8.39 (1H, s), 8.44 (1H, d) 859.07 858.37
8 δ= 1.42(6H, s), 2.7(3H, s), 7.08(1H, d), 7.18(4H, q), 7.27~7.37(5H, m), 7.44(2H, t) 7.51~7.69(12H, m), 7.77(2H, m), 7.95(3H, m), 8.43(1H, d) 693.88 693.31
9 δ= 1.72(6H, s), 2.04(3H, s), 6.58(1H, m), 6.69~6.75(3H, m), 6.99~7.01(2H, m), 7.28~7.59(21H, m), 7.79~7.80(2H, m), 7.87(1H, m) 693.88 693.31
10 δ= 1.42(6H, s), 2.66(3H, s), 6.98(1H, s), 7.14~7.71(26H, m), 7.91~7.94(2H, d), 8.30~8.33(1H, d) 693.88 693.31
11 δ= 1.44(6H, s), 2.7(3H, s), 7.0(1H, s), 7.1(2H, t), 7.18(13H, q), 7.27~7.37(5H, m), 7.44(2H, t) 7.23~7.61(4H, m), 7.72~7.75(4H, m), 8.0(2H,d), 8.43(1H, d) 769.97 769.35
18 δ= 1.72(6H, s), 2.04(3H, s), 6.58~6.59(2H, m), 6.69~6.75(3H, m), 7.28~7.70(22H, m), 7.87~8.00(5H, m), 8.38(1H, m), 8.85(1H, m) 820.03 819.36
20 δ= 2.82(6H, s), 7.03(2H, s), 7.26~7.28(7H, m), 7.42~7.57(12H, m), 7.58~7.61(4H, m), 7.64~7.66(4H, m), 7.75~7.78(2H, d), 7.99~8.01(4H, d), 8.41~8.43(2H, d) 834.02 833.35
21 δ= 1.44(6H, s), 2.82(6H, s), 7.03(2H, s), 7.25~7.30(6H, m), 7.38~7.42(1H, d), 7.48~7.66(17H, m), 7.75~7.78(2H, d), 7.99~8.01(4H, d), 8.40~8.44(2H, d) 874.08 873.38
22 δ= 1.72(6H, s), 2.04(3H, s), 6.58~6.89(6H, m), 7.15(1H, m), 7.28(1H, m), 7.38~7.66(17H, m), 7.87~8.00(5H, m), 8.38(1H, m), 8.85(1H, m) 743.93 743.33
27 δ= 2.04(3H, s), 6.63~6.69(6H, m), 6.81(1H, m), 7.20~7.21(2H, m), 7.41~7.66(18H, m), 7.92(1H, m) 577.72 577.25
28 δ= 2.04(3H, s), 6.63~6.69(6H, m), 6.81(1H, m), 7.20~7.66(23H, m), 7.77~7.94(4H, m), 8.55(1H, m) 742.91 742.31
30 δ= 1.72(6H, s), 2.04(3H, s), 6.58~6.63(4H, m), 6.75~6.89(4H, m), 7.20~7.28(3H, m), 7.38~7.75(17H, m), 7.87~7.92(2H, m) 693.88 693.31
31 δ= 1.72(6H, s), 2.04(3H, s), 6.48(1H, m), 6.63~6.69(4H, m), 6.81(1H, m), 7.04(1H, s), 7.20~7.30(4H, m), 7.38~7.66(13H, m), 7.87~7.92(2H, m) 617.78 617.28
35 δ= 2.04(3H, s), 6.59~6.69(5H, m), 6.81~6.89(3H, m), 7.20~7.21(2H, m), 7.42~7.66(17H, m), 7.92(1H, m) 577.72 577.25
36 δ= 2.04(3H, s), 6.59~6.60(2H, m), 6.69~6.70(2H, m), 6.88~6.89(4H, m), 7.41~7.66(23H, m), 7.92(1H, m) 653.81 653.28
38 δ= 1.25(3H, t), 1.72(6H, s), 2.60(2H, q), 6.58~6.69(6H, m), 7.28(1H, m), 7.38~7.66(21H, m), 7.87~7.92(2H, m) 707.90 707.33
39 δ= 1.25(3H, t), 2.60(2H, q), 6.69~6.70(6H, m), 7.42~7.63(25H, m), 7.92(1H, m) 667.84 667.30
42 δ= 1.25(3H, t), 1.72(6H, s), 2.60(2H, q), 6.58~6.59(2H, m), 6.69~6.75(3H, m), 6.88~6.89(2H, m), 7.28~7.75(25H, m), 7.87~7.92(2H, m) 784.00 783.36
44 δ= 1.25(3H, t), 1.72(6H, s), 2.60(2H, q), 6.48(1H, m), 6.68~6.69(4H, m), 7.04(1H, m), 7.28~7.30(2H, m), 7.38~7.66(20H, m), 7.87~7.92(2H, m) 707.90 707.33
46 δ= 1.25(3H, t), 1.72(6H, s), 2.60(2H, q), 6.58~6.59(2H, m), 6.65~6.69(3H, m), 6.89(1H, s), 7.15(1H, m), 7.28(1H, m), 7.38~7.68(20H, m), 7.87~7.92(2H, m) 707.90 707.33
47 δ= 1.25(3H, t), 1.72(6H, s), 2.60(2H, q), 6.58~6.59(2H, m), 6.65~6.69(3H, m), 6.88~6.89(2H, m), 7.28(1H, m), 7.38~7.62(20H, m), 7.85~7.92(4H, m), 8.30~8.31(2H, m) 784.00 783.36
48 δ= 1.25(3H, t), 2.60(2H, q), 6.59(1H, m), 6.69~6.70(4H, m), 6.88~6.89(1H, m), 7.41~7.66(24H, m), 7.92(1H, m) 667.84 667.30
50 δ= 0.99(4H, m), 1.72(6H, s), 2.04(3H, s), 2.22(1H, m), 6.58~6.59(6H, m), 7.28~7.29(2H, m), 7.38~7.60(15H, m), 7.87~7.93(2H, m) 657.84 657.31
52 δ= 0.99(4H, m), 2.04(3H, s), 2.22(1H, m), 6.69~6.70(6H, m), 7.26~7.60(22H, m), 7.69(1H, m), 7.77(1H, s), 7.87~7.93(3H, m), 8.55(1H, m) 782.97 782.34
56 δ= 0.99(4H, m), 1.72(6H, s), 2.04(3H, s), 2.22(1H, m), 6.48(1H, m), 6.69~6.70(4H, m), 7.04(1H, s), 7.28~7.60(17H, m), 7.87~7.93(2H, m) 657.84 657.31
57 δ= 0.99(4H, m), 1.72(6H, s), 2.04(3H, s), 2.22(1H, m), 6.58(1H, m), 6.69~6.80(4H, m), 6.90~7.06(2H, m), 7.28~7.62(14H, m), 7.77~7.79(3H, m), 7.87(1H, m) 657.84 657.31
58 δ= 0.99(4H, m), 1.72(6H, s), 2.04(3H, s), 2.22(1H, m), 6.58~6.59(2H, m), 6.69~6.75(3H, m), 6.89(1H, s), 7.15 (1H, m), 7.28~7.29(2H, m), 7.38~7.62(14H, m), 7.87~7.98(2H, m) 657.84 657.31
62 δ= 1.40(6H, s), 6.99~7.63(33H, m), 7.69~7.71(1H, d), 8.04~8.06(2H, d), 755.94 755.33
67 δ= 1.72(6H, s), 6.58~6.75(6H, m), 7.25~7.69(30H, m), 7.77~7.94(5H, m), 8.55(1H, m) 921.14 920.39
77 δ= 2.04(3H, s), 6.69~6.77(6H, m), 7.28~7.59(24H, m), 7.66(1H, m), 7.74(1H, m), 7.94(1H, m), 8.55(1H, m) 760.90 760.30
79 δ= 1.72(6H, s), 2.04(3H, s), 6.58~6.75(6H, m), 7.25~7.74(26H, m), 7.87~7.94(3H, m), 8.55(1H, m) 877.06 876.36
88 δ= 2.04(3H, s), 6.69~6.70(4H, m), 6.98(1H, m), 7.25~7.69(25H, m), 7.77~7.94(4H, m), 8.02~8.07(2H, m), 8.55(1H, m) 792.96 792.33
100 δ= 2.04(3H, s), 6.48~6.49(2H, m), 6.69~6.70((1H, m), 7.25~7.69(25H, m), 7.77~7.94(4H, m), 8.02~8.07(2H, m), 8.55(1H, m) 982.22 981.41
103 δ= 0.90(6H, t), 1.91(4H, q), 2.04(3H, s), 6.58~6.75(6H, m), 7.28~7.69(25H, m), 7.87~7.94(4H, m), 8.55(1H, m) 887.12 886.40
104 δ= 2.04(3H, s), 5.93(1H, m), 6.69~6.77(4H, m), 7.25~7.66(29H, m), 7.92~7.94(2H, m), 8.12(1H, m), 8.55(1H, m) 832.00 831.34
105 δ= 1.72(6H, s), 2.04(3H, s), 6.58~6.59(2H, m), 6.75(1H, s), 6.88~6.89(4H, m), 7.25~7.28(5H, m), 7.38~7.62(18H, m), 7.76~7.79(3H, m), 7.87(1H, m) 769.97 769.35
110 δ= 2.04(3H, s), 6.58~6.59(2H, m), 6.69~6.75(3H, m), 6.89(1H, s), 7.11~7.15(5H, m), 7.26~7.63(27H, m), 7.87~7.92(2H, m) 818.01 817.35
111 δ= 2.04(3H, s), 6.59(1H, m), 6.69~6.70(4H, m), 6.89(1H, m), 7.15(1H, m), 7.41~7.66(24H, m), 7.92(1H, m) 653.81 653.28
119 δ= 2.04(3H, s), 6.59~6.60(2H, m), 6.75~6.77(2H, m), 6.89~6.90(2H, m), 7.15~7.16(2H, m), 7.25~7.59(26H, m), 7.74~7.75(2H, m), 7.94(1H, m) 959.09 958.36
120 δ= 2.04(6H, s), 6.59~6.60(2H, m), 6.69~6.70(2H, m), 6.89~6.90(2H, m), 7.15~7.16(2H, m), 7.28~7.29(2H, m), 7.44~7.66(23H, m), 7.74~7.75(2H, m) 870.00 869.33
126 δ= 2.04(3H, s), 6.59~6.77(5H, m), 6.89(1H, m), 7.15~7.63(35H, m), 7.92~7.93(2H, m), 8.55(1H, m) 985.18 984.39
134 δ= 1.72(6H, s), 2.04(3H, s), 6.58(1H, m), 6.69~6.75(5H, m), 7.28~7.66(21H, m), 7.79(2H, m), ~7.80(2H, m), 8.05~8.06(2H, m) 693.88 693.31
시험 예 1: 화합물 1, 2, 3, 4, 7, 8, 10, 11, 20, 21, 62 및 111의 CV , UV PL 측정
화합물 1, 2, 3, 4, 7, 8, 10, 11, 20, 21, 62 및 111의 호모(HOMO), 루모(LUMO), 밴드갭(BAND GAP)을 CV 측정기기(제조사: princeton appied research, 모델명: Parstat2273)를 이용하여 하기 방법으로 측정하였고, 결과를 하기 표 3 내지 표 14에 나타내었다.
1. 전해질액, 표준액, 검액의 제조
1)전해질액: 테트라부틸암모늄 테트라플루오로보레이트(Tetrabutylammonium tetrafluoroborate) 3.3g을 정밀히 달아 100㎖ 용량플라스크에 넣고, 메틸렌 클로라이드(methylene chloride)를 넣어 100㎖로 하여 제조하였다.
2) 표준액: NPB 약 1mg을 정밀히 달아 10㎖ 용량플라스크에 넣고, 전해질액을 넣어 10㎖로 한 후 표준액으로 사용하였다.
3) 검액: 화합물을 시료로 하여 약 1mg을 정밀히 달아 10㎖ 용량플라스크에 넣고, 전해질액을 넣어 10㎖로 한 후 검액으로 사용하였다.
2. 분석 조건
파라미터(Parameter) Value
레퍼런스 전극 타입
(Reference Electrode type)
Ag.AgCl / NaCl (sat'd)
초기 전위(Initial Potential, E0) 0.00 Volts
정점 전위(Vertex Potential, E1) 1.5~2.5 Volts
최종 전위(Final Potential, E2) 0.00 Volts
스캔 속도(Scan rate) 50~100 Volts
3. CV 측정방법
1) NPB과 전해질액을 사용하여 6㎖의 표준액을 제조하였다.
2) 작업전극, 기준전극, 보조전극을 설치하였다.
3) 약 30 초 정도 질소 버블링을 시행한 후 측정을 시작하였다.
4) 측정이 끝나면 MC, 아세톤을 이용하여 깨끗하게 씻은 후, 측정할 화합물의 검액 제조하여 상술한 바와 같은 방법으로 측정하였다.
4. 계산식
호모 = -5.5-(Eox(측정 대상 화합물) - Eox (NPB))eV
밴드갭 (호모-루모)= 1240/UV 흡수한계(UV absorption edge)
호모 = -5.5-(Eox(화합물 1)-Eox(NPB))(eV)
밴드갭 =1240/ UV 흡수한계 (439㎚)(eV)
Eox 호모 밴드갭 루모
NPB 0.76eV
화합물 1 0.84eV -5.58eV 2.82eV -2.76eV
호모 = -5.5-(Eox(화합물 2)-Eox(NPB))(eV)
밴드갭 =1240/ UV 흡수한계 (387㎚)(eV)
Eox 호모 밴드갭 루모
NPB 0.43eV
화합물 2 0.79eV -5.16eV 3.20eV -1.96eV
호모 = -5.5-(Eox(화합물 3)-Eox(NPB))(eV)
밴드갭 =1240/ UV 흡수한계 (381㎚)(eV)
Eox 호모 밴드갭 루모
NPB 0.74eV
화합물 3 0.87eV -5.63eV 3.25eV -2.37eV
HOMO= -5.5-(Eox(화합물 4)-Eox(NPB))(eV)
밴드갭 =1240/ UV 흡수한계 (384㎚)(eV)
Eox 호모 밴드갭 루모
NPB 0.77eV
화합물 4 0.81eV -5.54eV 3.23eV -2.31eV
HOMO= -5.5-(Eox(화합물 7)-Eox(NPB))(eV)
밴드갭 =1240/ UV 흡수한계 (390㎚)(eV)
Eox 호모 밴드갭 루모
NPB 0.78eV
화합물 7 0.77eV -5.49eV 3.18eV -2.31eV
HOMO= -5.5-(Eox(화합물 8)-Eox(NPB))(eV)
밴드갭 =1240/ UV 흡수한계 (387㎚)(eV)
Eox 호모 밴드갭 루모
NPB 0.78eV
화합물 8 0.80eV -5.52eV 3.2eV -2.32eV
HOMO= -5.5-(Eox(화합물 10)-Eox(NPB))(eV)
밴드갭 =1240/ UV 흡수한계 (383㎚)(eV)
Eox 호모 밴드갭 루모
NPB 0.78eV
화합물 10 0.86eV -5.58eV 3.24eV -2.34eV
HOMO= -5.5-(Eox(화합물 11)-Eox(NPB))(eV)
밴드갭 =1240/ UV 흡수한계 (382㎚)(eV)
Eox 호모 밴드갭 루모
NPB 0.73eV
화합물 11 0.85eV -5.62eV 3.25eV -2.37eV
HOMO= -5.5-(Eox(화합물 20)-Eox(NPB))(eV)
밴드갭 =1240/ UV 흡수한계 (382㎚)(eV)
Eox 호모 밴드갭 루모
NPB 0.78eV
화합물 20 0.90eV -5.62eV 3.25eV -2.37eV
HOMO= -5.5-(Eox(화합물 21)-Eox(NPB))(eV)
밴드갭 =1240/ UV 흡수한계 (387㎚)(eV)
Eox 호모 밴드갭 루모
NPB 0.71eV
화합물 21 0.77eV -5.55eV 3.20eV -2.35eV
HOMO= -5.5-(Eox(화합물 62)-Eox(NPB))(eV)
밴드갭 =1240/ UV 흡수한계 (391㎚)(eV)
Eox 호모 밴드갭 루모
NPB 0.74eV
화합물 62 0.78eV -5.55eV 3.17eV -2.38eV
HOMO= -5.5-(Eox(화합물 111)-Eox(NPB))(eV)
밴드갭 =1240/ UV 흡수한계 (374㎚)(eV)
Eox 호모 밴드갭 루모
NPB 0.78eV
화합물 111 0.95eV -5.67eV 3.32eV -2.35eV
도 4 및 도 5는 화합물 1의 CV 측정 결과 도출된 Eox값을 나타낸 것이다.
도 6 및 도 7은 화합물 2의 CV 측정 결과 도출된 Eox값을 나타낸 것이다.
도 8 및 도 9는 화합물 3의 CV 측정 결과 도출된 Eox값을 나타낸 것이다.
도 10 및 도 11은 화합물 4의 CV 측정 결과 도출된 Eox값을 나타낸 것이다.
도 12 및 도 13는 화합물 7의 CV 측정 결과 도출된 Eox값을 나타낸 것이다.
도 14 및 도 15는 화합물 8의 CV 측정 결과 도출된 Eox값을 나타낸 것이다.
도 16 및 도 17은 화합물 10의 CV 측정 결과 도출된 Eox값을 나타낸 것이다.
도 18 및 도 19는 화합물 11의 CV 측정 결과 도출된 Eox값을 나타낸 것이다.
도 20 및 도 21은 화합물 20의 CV 측정 결과 도출된 Eox값을 나타낸 것이다.
도 22 및 도 23은 화합물 21의 CV 측정 결과 도출된 Eox값을 나타낸 것이다.
도 24 및 도 25는 화합물 62의 CV 측정 결과 도출된 Eox값을 나타낸 것이다.
도 26 및 도 27은 화합물 111의 CV 측정 결과 도출된 Eox값을 나타낸 것이다.
도 4 내지 27에서, y축은 전류(current, 단위: A), x축은 전위(Potential, 단위: V)를 나타낸다.
한편, 도 28은 화합물 1의 UV 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 29는 화합물 1의 424㎚에 대한 PL 측정 그래프를 나타낸 것이다. PL 측정은 장비 HITACHI-F7000, 온도 -196℃(77K), 희석액 2-메틸 테트라하이드로퓨란을 이용하였다. 이하의 실험에서도 마찬가지이다.
도 30은 화합물 2의 UV 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 31은 화합물 2의 355㎚에 대한 PL 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 32는 화합물 3의 UV 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 33은 화합물 3의 355㎚에 대한 PL 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 34는 화합물 4의 UV 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 35는 화합물 4의 347㎚에 대한 PL 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 36은 화합물 7의 UV 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 37은 화합물 7의 354㎚에 대한 PL 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 38은 화합물 8의 UV 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 39는 화합물 8의 355㎚에 대한 PL 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 40은 화합물 10의 UV 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 41은 화합물 10의 335㎚에 대한 PL 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 42는 화합물 11의 UV 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 43은 화합물 11의 355㎚에 대한 PL 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 44는 화합물 20의 UV 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 45는 화합물 20의 348㎚에 대한 PL 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 46은 화합물 21의 UV 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 47은 화합물 22의 265㎚에 대한 PL 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 48은 화합물 62의 UV 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 49는 화합물 62의 360㎚에 대한 PL 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 50은 화합물 111의 UV 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 51은 화합물 111의 329㎚에 대한 PL 측정 그래프를 나타낸 것이다.
도 28 내지 51의 y축은 각각 강도(intensity)이고, x축은 파장(단위: ㎚)이다.
실험 예: OLED 소자의 제작
우선, OLED용 글래스(삼성-코닝사 제조)로부터 얻어진 투명전극 ITO 박막을, 트리클로로에틸렌, 아세톤, 에탄올, 증류수를 순차적으로 사용하여 초음파 세척을 실시하고, 이소프로필알코올에 세척 후 사용하였다.
다음으로, 진공 증착 장비의 기판 폴더에 ITO 기판을 설치하고, 진공 증착 장비 내의 진공도가 10-7torr에 도달할 때까지 배기시킨 후, 하기 4,4',4"-트리스(N,N-(2-나프틸)-페닐아미노)트리페닐 아민(4,4',4"-tris(N,N-(2-naphthyl)-phenylamino)triphenyl amine: 2-TNATA)를 기상 증착시켜 ITO 기판 상에 600Å 두께의 정공 주입층을 증착하였다.
Figure 112013109082211-pat00039
이어서, 표 15에 있는 화합물을 이용하여 정공주입층 위에 250Å 두께로 정공수송층을 증착하였다.
상기 정공주입층, 정공수송층을 형성시킨 후, 그 위에 발광층을 다음과 같이 증착시켰다. 진공 증착 장비 내의 한쪽 셀에 발광 재료로 하기 호스트를 넣고, 다른 셀에는 하기 도펀트를 넣었다.
Figure 112013109082211-pat00040
이어서, 두 셀을 같이 가열, 상기 도펀트의 증착속도 비율을 5 중량%(호스트:도펀트= 95:5)로 증착함으로써 상기 정공 전달층 위에 200Å의 두께로로 발광층을 증착하였다. 이어서, 전자수송층으로서 하기 tris(8-hydroxyquinoline)aluminum(Ⅲ)(Alq3)를 200Å 두께로 증착하였다.
Figure 112013109082211-pat00041
그 후, 전자주입층으로 리튬 플루오라이드(lithium fluoride: LiF)를 10Å 두께로 증착하였다. 그리고, Al 음극을 1200Å의 두께로 증착하여 OLED를 제작하였다.
한편, OLED 소자 제작에 필요한 모든 유기 화합물은 재료 별로 각각 10-6~10-8torr 하에서 진공 승화 정제하여 OLED 제작에 사용하였다.
시험예 2: OLED 의 특성 평가
화합물 1 내지 화합물 134, 또는 NPB(비교예)를 이용한 OLED 소자의 전력효율 및 구동 수명을 1,000cd/m2 에서 그리고, 효율이 50%까지 떨어질 때까지의 시간을 하기 표 15에 기재하였다.
화합물 번호 구동전압(V) 효율(Cd/A) 수명(T50)
1 4.5 4.3 210
2 4.5 4.4 240
3 4.4 4.5 290
4 4.4 4.5 280
7 4.5 4.5 220
8 4.3 4.4 210
9 4.3 4.5 260
10 4.2 4.3 220
11 4.4 4.7 250
18 4.5 4.7 250
20 4.5 4.4 230
21 4.6 4.4 210
22 4.4 4.5 260
27 4.3 4.2 210
28 4.4 4.3 240
30 4.4 4.5 200
31 4.3 4.2 210
35 4.3 4.2 230
36 4.4 4.5 300
38 4.5 4.4 200
39 4.4 4.5 270
42 4.4 4.6 230
44 4.4 4.3 230
46 4.5 4.5 260
47 4.5 4.6 270
48 4.5 4.6 310
50 4.5 4.4 220
52 4.4 4.5 260
56 4.5 4.4 230
57 4.7 4.1 180
58 4.5 4.4 240
62 4.2 4.9 330
67 4.5 4.5 200
77 4.4 4.5 280
79 4.5 4.4 240
88 4.4 4.5 280
100 4.5 4.3 190
103 4.5 4.5 210
104 4.5 4.4 220
105 4.7 4.1 190
110 4.5 4.3 220
111 4.4 4.6 300
119 4.6 4.4 200
120 4.6 4.5 220
126 4.7 4.6 230
134 4.8 4.5 220
비교예(NPB) 4.7 3.8 180
100 기판
200 양극
300 유기물층
301 정공주입층
302 정공수송층
303 발광층
304 전자수송층
305 전자주입층
400 음극

Claims (11)

  1. 하기 화학식 1의 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112014055365968-pat00113

    상기 화학식 1에 있어서,
    R3, R5 및 R10 중 적어도 하나는 -L-NR1R2이고,
    R1 및 R2는 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로 C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 시클로알킬; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴; 및 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    L은 직접결합; C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 시클로알킬렌; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬렌; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴렌; 및 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌으로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    R3, R5 및 R10 중 -L-NR1R2가 아닌 기, R4, R6, R7, R8 및 R9는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐; C1 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알킬; C2 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알케닐; C2 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알키닐; C1 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알콕시; C6 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 아릴옥시; C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 시클로알킬; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴; 치환 또는 비치환된 C10 내지 C60의 스피로기; C1 내지 C20의 치환 또는 비치환된 알킬아민; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴아민; 및 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민으로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    상기 "치환 또는 비치환"이란 C1 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬; C2 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐; C2 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 알키닐; C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 시클로알킬; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 헤테로시클로알킬; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 아릴; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 헤테로아릴; C10 내지 C60의 스피로기; 및 C1 내지 C20의 알킬, C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 아릴 또는 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 헤테로아릴로 치환 또는 비치환된 아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 추가의 치환기로 치환 또는 비치환된 것을 의미하고,
    상기 추가의 치환기는 C1 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬; C2 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐; C2 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 알키닐; C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 시클로알킬; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 헤테로시클로알킬; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 아릴; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 헤테로아릴; C10 내지 C60의 스피로기; 및 C1 내지 C20의 알킬, C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 아릴 또는 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 헤테로아릴로 치환 또는 비치환된 아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 1-1, 1-2 또는 1-3으로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 1-1]
    Figure 112013109082211-pat00043

    [화학식 1-2]
    Figure 112013109082211-pat00044

    [화학식 1-3]
    Figure 112013109082211-pat00045

    상기 화학식 1-1 내지 1-3에 있어서, R1 내지 R10 및 L은 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2-1, 2-2 또는 2-3으로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 2-1]
    Figure 112013109082211-pat00046

    [화학식 2-2]
    Figure 112013109082211-pat00047

    [화학식 2-3]
    Figure 112013109082211-pat00048

    상기 화학식 2-1, 2-2 및 2-3에 있어서,
    R1 내지 R10 및 L의 정의는 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
    p 및 q는 0 또는 1이며,
    n은 1 내지 3의 정수이고,
    n+p+q는 3이다.
  4. 청구항 1에 있어서, R7 내지 R9는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 C1 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알킬이며,
    상기 "치환 또는 비치환된"은 화학식 1에서 정의한 바와 같은 것인 화합물.
  5. 청구항 1에 있어서, R5는 수소; 할로겐; C1 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알킬; C2 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알케닐; C1 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알콕시; C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 시클로알킬; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴; 및 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    상기 "치환 또는 비치환된"은 화학식 1에서 정의한 바와 같은 것인 화합물.
  6. 청구항 2에 있어서, 상기 화학식 1-1 및 1-3에 있어서, R3 및 R5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; C1 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알킬; C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 시클로알킬; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴; 및 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    상기 "치환 또는 비치환된"은 화학식 1에서 정의한 바와 같은 것인 화합물.
  7. 청구항 2에 있어서, 상기 화학식 1-2에 있어서, R3 및 R10은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; C1 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알킬; C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 시클로알킬; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴; 및 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    상기 "치환 또는 비치환된"은 화학식 1에서 정의한 바와 같은 것인 화합물.
  8. 청구항 1에 있어서, R4는 수소; C1 내지 C60의 직쇄 또는 분지쇄의 치환 또는 비치환된 알킬; C3 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 시클로알킬; C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로시클로알킬; C6 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴; 및 C2 내지 C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    상기 "치환 또는 비치환된"은 화학식 1에서 정의한 바와 같은 것인 화합물.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화합물들 중에서 선택되는 것인 화합물:
    Figure 112013109082211-pat00049

    Figure 112013109082211-pat00050

    Figure 112013109082211-pat00051

    Figure 112013109082211-pat00052

    Figure 112013109082211-pat00053

    Figure 112013109082211-pat00054

    Figure 112013109082211-pat00055

    Figure 112013109082211-pat00056

    Figure 112013109082211-pat00057

    Figure 112013109082211-pat00058

    Figure 112013109082211-pat00059

    Figure 112013109082211-pat00060

    Figure 112013109082211-pat00061
  10. 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 유기물층 중 1층 이상이 청구항 1 내지 9 중 어느 하나의 항에 따른 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기발광소자.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기물층은 정공 주입 또는 수송층인 것인 유기발광소자.
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