KR101903216B1 - 유기 전계발광 소자용 재료 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 트리페닐렌 유도체, 특히 유기 전계발광 소자에서 삼중항 매트릭스 물질로서 이용되기 위한 트리페닐렌 유도체에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명의 화합물의 제조 방법 및 이를 포함하는 전자 소자에 관한 것이다.
Description
본 발명은 트리페닐렌 유도체, 특히 유기 전계발광 소자에서 삼중항 매트릭스 재료로서의 용도를 위한 트리페닐렌 유도체를 기재한다. 본 발명은 추가로 본 발명에 따른 화합물의 제조 방법 및 이를 포함하는 전자 소자에 관한 것이다.
유기 반도체를 기능성 재료로서 이용하는 유기 전계발광 소자 (OLED) 의 구조는, 예를 들어 US 4539507, US 5151629, EP 0676461 및 WO 98/27136 에 기재되어 있다. 본원에서 이용되는 발광성 재료는 형광 대신 인광을 나타내는 종종 유기-금속 착물이다 (M. A. Baldo et al., Appl. Phys. Lett. 1999, 75, 4-6). 양자역학적 이유로, 인광 방사체로서 유기금속 화합물을 사용하여 에너지 및 전력 효율을 4 배까지 증가시킬 수 있다. 일반적으로, 특히 예를 들어 효율, 작동 전압 및 수명과 관련하여 OLED 에서, 특히 삼중항 방사 (인광) 를 나타내는 OLED 에서 여전히 개선점이 요구된다.
인광 OLED 의 특성이 이용되는 삼중항 방사체에 의해서만 결정되는 것은 아니다. 특히 사용되는 다른 재료, 예컨대 매트릭스 재료, 정공-차단 재료도 여기서 특히 중요하다. 따라서 이들 재료의 개선도 OLED 특성을 현저히 개선할 수 있다.
선행 기술에 따르면, 특히, 인돌로카르바졸 유도체 (예를 들어 WO 2007/063754 또는 WO 2008/056746 에 따름) 또는 인데노카르바졸 유도체 (예를 들어, WO 2010/136109 또는 WO 2011/000455 에 따름), 특히 트리아진 등의 전자-결핍 헤테로방향족 화합물에 의해 치환된 것이, 그중에서도 특히 인광 방사체용 매트릭스 재료로서 사용된다. 게다가, 예를 들어 트리페닐렌 유도체 (예를 들어, JP2006/143845 또는 WO 2006/047119 에 따름) 이 인광 방사체용 매트릭스 재료로서 이용된다. 그러나, 다른 매트릭스 재료를 사용시, 특히 작동 전압뿐 아니라 소자의 효율 및 수명에 관하여, 개선이 여전히 필요하다.
본 발명의 목적은 형광 또는 특히 인광 OLED 에서 예를 들어 매트릭스 재료로서 또는 전자-수송 재료 또는 정공 차단 재료로서 사용하기에 적합한 화합물의 제공이다. 특히, 본 발명의 목적은 적색- 및 녹색- 및 임의로는 또한 청색-인광 OLED 에 적합하고 양호한 효율성, 장시간의 수명 및 낮은 작동 전압을 도모하는 매트릭스 재료를 제공하는 것이다. 특히 매트릭스 재료의 특성은 유기 전계발광 소자의 수명 및 효율에 상당한 영향을 미친다.
놀랍게도, 하기 식 (1), 식 (2) 또는 식 (3) 의 화합물을 포함하는 전계발광 소자는 특히 인광 도판트용 매트릭스 재료로서 이용시, 그러나 나아가 전자-수송 또는 정공-차단 화합물로서 이용시 종래 기술보다 개선되어 있음이 밝혀졌다.
따라서, 본 발명은 하기 식 (1), 식 (2), 식 (3) 또는 식 (4) 의 화합물에 관한 것이다:
[식 중, 사용한 기호 및 지수는 하기의 의미가 적용됨:
Y 는 기 X2 가 상기 기 Y 에 결합되는 경우에서 C 이거나, 또는 어떠한 기 X2 도 상기 기 Y 에 결합되지 않는 경우에서, 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, CR 또는 N 이고;
E 는 단일 결합 또는 N(R1), B(R1), C(R1)2, O, Si(R1)2, C=NR1, C=C(R1)2, S, S=O, SO2, P(R1) 및 P(=O)R1 로부터 선택되는 2가 브릿지 (bridge) 이고;
X1, X2 는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, N(R1), B(R1), O, C(R1)2, Si(R1)2, C=NR1, C=C(R1)2, S, S=O, SO2, P(R1) 및 P(=O)R1 로부터 선택되는 2가 브릿지이고; 단, X1 및 X2 는 동시에 0 을 나타내지 않고;
R, R1 은 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, H, D, F, Cl, Br, I, N(R2)2, N(Ar)2, C(=O)Ar, P(=O)Ar2, S(=O)Ar, S(=O)2Ar, CR2=CR2Ar, CN, NO2, Si(R2)3, B(OR2)2, OSO2R2, 탄소수 1 내지 40 의 직쇄 알킬, 알콕시 또는 티오알콕시기 또는 탄소수 3 내지 40 의 분지형 또는 시클릭 알킬, 알콕시 또는 티오알콕시기 (이들 각각은 하나 이상의 라디칼 R2 에 의해 치환될 수 있고, 이때 하나 이상의 비(非)인접 CH2 기는 R2C=CR2, C≡C, Si(R2)2, C=O, C=NR2, P(=O)(R2), SO, SO2, NR2, O, S 또는 CONR2 에 의해 대체될 수 있고, 이때 하나 이상의 H 원자는 D, F, Cl, Br, I, CN 또는 NO2 에 의해 대체될 수 있음), 또는 방향족 고리 원자수 5 내지 60 의 방향족 또는 헤테로방향족 고리계 (각 경우에서, 하나 이상의 라디칼 R2 에 의해 치환될 수 있음), 또는 방향족 고리 원자수 5 내지 40 의 아릴옥시 또는 헤테로아릴옥시기 (각 경우에, 하나 이상의 라디칼 R2 에 의해 치환될 수 있음), 또는 방향족 고리 원자수 5 내지 40 의 아르알킬 또는 헤테로아르알킬기 (각 경우에 하나 이상의 라디칼 R2 에 의해 치환될 수 있음) 또는 이들 계의 조합이고; 여기서 둘 이상의 치환기 R 은 이들이 결합된 원자와 함께, 또는 2 개의 치환기 R1 은 이들이 결합된 원자와 함께, 서로 모노- 또는 폴리-시클릭, 지방족 또는 방향족 고리계를 형성할 수도 있고;
Ar 은 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 고리 원자수 5 내지 40 의 방향족 또는 헤테로방향족 고리계, 바람직하게 아릴 또는 헤테로아릴기 (이는 하나 이상의 라디칼 R3 에 의해 치환될 수 있음) 이고;
R2 는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, H, D, F, Cl, Br, I, N(R3)2, N(Ar)2, C(=O)Ar, P(=O)Ar2, S(=O)Ar, S(=O)2Ar, CR3=CR3Ar, CN, NO2, Si(R3)3, B(OR3)2, OSO2R3, 탄소수 1 내지 40 의 직쇄 알킬, 알콕시 또는 티오알콕시기 또는 탄소수 3 내지 40 의 분지형 또는 시클릭 알킬, 알콕시 또는 티오알콕시기 (이들 각각은 하나 이상의 라디칼 R3 에 의해 치환될 수 있고, 이때 하나 이상의 비인접 CH2 기는 R3C=CR3, C≡C, Si(R3)2, C=O, C=NR3, P(=O)(R3), SO, SO2, NR3, O, S 또는 CONR3 에 의해 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 D, F, Cl, Br, I, CN 또는 NO2 에 의해 대체될 수 있음) 또는 방향족 고리 원자수 5 내지 60 의 방향족 또는 헤테로방향족 고리계 (이는 각 경우에 하나 이상의 라디칼 R3 에 의해 치환될 수 있음), 또는 방향족 고리 원자수 5 내지 40 의 아릴옥시 또는 헤테로아릴옥시기 (이는 하나 이상의 라디칼 R3 에 의해 치환될 수 있음) 또는 방향족 고리 원자수 5 내지 40 의 아르알킬 또는 헤테로아르알킬기 (이는 하나 이상의 라디칼 R3 에 의해 치환될 수 있음) 또는 이들 계의 조합이고;
R3 은 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, H, D 또는 탄소수 1 내지 20 의 지방족 탄화수소 라디칼 또는 고리 원자수 5 내지 40 의 아릴 또는 헤테로아릴 기 또는 이들 기의 조합이고;
n, m 은 동일하거나 상이하게 각각의 경우, 0 또는 1 이고, 단 n + m = 1 또는 2 이고;
하기 식 (5) 의 기를 나타내는 하나 이상의 기 R 및/또는 R1 이 존재하는 것을 특징으로 하고:
이때, 대시 결합은 식 (5) 의 기의 연결을 가리키고, R2 는 상기 제시된 의미를 갖고, 나아가:
X 는 기 Ar1 또는 분자의 나머지가 상기 X 에 결합되는 경우 C 이고, 다른 경우에서, 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, CR2 또는 N 이고;
Ar1 은 방향족 고리 원자수 5 내지 40 의 2가 방향족 또는 헤테로방향족 고리계이고, 이는 하나 이상의 라디칼 R2 에 의해 치환될 수 있고;
p 는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 0 또는 1 이고;
q, r 는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 0, 1 또는 2 임].
본 발명의 의미 내에서, 아릴기는 6 내지 60 개의 C 원자를 함유하고; 본 발명의 의미 내에서, 헤테로아릴기는 2 내지 60 개의 C 원자 및 하나 이상의 헤테로원자를 함유하고, 단 C 원자 및 헤테로원자의 합은 5 이상이다. 헤테로원자는 바람직하게는 N, O 및/또는 S 로부터 선택된다. 아릴기 또는 헤테로아릴기는 단순한 방향족 고리, 즉 벤젠 또는 단순한 헤테로방향족 고리, 예를 들어 피리딘, 피리미딘, 티오펜 등, 또는 축합된 (융합된) 아릴 또는 헤테로아릴기, 예를 들어 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 퀴놀린, 이소퀴놀린 등을 의미한다. 단일 결합에 의해 서로 연결된 방향족 고리들, 예컨대, 바이페닐은, 대조적으로, 아릴 또는 헤테로아릴기가 아니라, 방향족 고리계로 언급된다.
본 발명의 의미 내에서, 방향족 고리계는 고리계에 6 내지 80 개의 C 원자를 함유한다. 본 발명의 의미 내에서, 헤테로방향족 고리계는 고리계에 2 내지 60 개의 C 원자 및 하나 이상의 헤테로원자를 함유하고, 단 C 원자 및 헤테로원자의 합은 5 이상이다. 헤테로원자는 바람직하게는 N, O 및/또는 S 로부터 선택된다. 본 발명의 의미 내에서, 방향족 또는 헤테로방향족 고리계는 아릴 또는 헤테로아릴기만을 필수적으로 함유하는 것은 아니고, 대신 부가적으로 다수의 아릴 또는 헤테로아릴기가, 예를 들어 C, N 또는 O 원자와 같은 비-방향족 단위 (바람직하게는 H 이외의 원자 10 % 미만) 에 의해 연결될 수 있는 계를 의미하는 것으로 의도된다. 따라서, 예를 들어 9,9'-스피로바이플루오렌, 9,9-디아릴플루오렌, 트리아릴아민, 디아릴 에테르, 스틸벤 등과 같은 계가, 또한 2 개 이상의 아릴기가, 예를 들어 짧은 알킬기에 의해 연결되는 계와 같이, 본 발명의 의미내에서 방향족 고리계를 의미하는 것으로 의도된다. 또한, 단일 결합에 의해 서로 연결된 방향족 고리, 예컨대 바이페닐은 본 출원의 의미에서 방향족 고리계를 지칭한다.
본 발명의 목적을 위해, 전형적으로 1 내지 40 개 또는 또한 1 내지 20 개의 C 원자를 함유할 수 있고, 그 안에서 또한 각각의 H 원자 또는 CH2 기가 상기 언급된 기로 치환될 수 있는, 지방족 탄화수소 라디칼 또는 알킬기 또는 알케닐 또는 알키닐기는 바람직하게는 라디칼 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, s-부틸, t-부틸, 2-메틸부틸, n-펜틸, s-펜틸, 시클로펜틸, n-헥실, 시클로헥실, n-헵틸, 시클로헵틸, n-옥틸, 시클로옥틸, 2-에틸헥실, 트리플루오로메틸, 펜타플루오로에틸, 2,2,2-트리플루오로에틸, 에테닐, 프로페닐, 부테닐, 펜테닐, 시클로펜테닐, 헥세닐, 시클로헥세닐, 헵테닐, 시클로헵테닐, 옥테닐, 시클로옥테닐, 에티닐, 프로피닐, 부티닐, 펜티닐, 헥시닐, 헵티닐 및 옥티닐을 의미하는 것으로 여겨진다. 1 내지 40 개의 C 원자를 갖는 알콕시기는 바람직하게는 메톡시, 트리플루오로메톡시, 에톡시, n-프로폭시, i-프로폭시, n-부톡시, i-부톡시, s-부톡시, t-부톡시, n-펜톡시, s-펜톡시, 2-메틸부톡시, n-헥속시, 시클로헥실옥시, n-헵톡시, 시클로헵틸옥시, n-옥틸옥시, 시클로옥틸옥시, 2-에틸헥실옥시, 펜타플루오로에톡시 및 2,2,2-트리플루오로에톡시를 의미하는 것으로 여겨진다. 1 내지 40 개의 C 원자를 갖는 티오알킬기는, 특히, 메틸티오, 에틸티오, n-프로필티오, i-프로필티오, n-부틸티오, i-부틸티오, s-부틸티오, t-부틸티오, n-펜틸티오, s-펜틸티오, n-헥실티오, 시클로헥실티오, n-헵틸티오, 시클로헵틸티오, n-옥틸티오, 시클로옥틸티오, 2-에틸헥실티오, 트리플루오로메틸티오, 펜타플루오로에틸티오, 2,2,2-트리플루오로에틸티오, 에테닐티오, 프로페닐티오, 부테닐티오, 펜테닐티오, 시클로펜테닐티오, 헥세닐티오, 시클로헥세닐티오, 헵테닐티오, 시클로헵테닐티오, 옥테닐티오, 시클로옥테닐티오, 에티닐티오, 프로피닐티오, 부티닐티오, 펜티닐티오, 헥시닐티오, 헵티닐티오 또는 옥티닐티오를 의미하는 것으로 여겨진다. 일반적으로, 본 발명에 따른 알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시 또는 티오알킬기는 직쇄, 분지형 또는 고리형일 수 있고, 여기서 하나 이상의 비-인접 CH2 기는 상기 언급된 기로 대체될 수 있고; 추가로, 하나 이상의 H 원자는 또한 D, F, Cl, Br, I, CN 또는 NO2, 바람직하게는 F, Cl 또는 CN, 더욱 바람직하게는 F 또는 CN, 특히 바람직하게는 CN 으로 대체될 수 있다.
5 - 80 개의 방향족 고리 원자를 갖는 방향족 또는 헤테로방향족 고리계 (각 경우에서 이는 또한 상기에서 언급한 라디칼로 치환될 수 있고, 방향족 또는 헤테로방향족기 상 임의의 바람직한 위치를 통해 연결될 수 있음) 가, 특히 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 벤즈안트라센, 페난트렌, 벤조페난트렌, 피렌, 크리센, 페릴렌, 플루오란텐, 나프타센, 펜타센, 벤조피렌, 바이페닐, 바이페닐렌, 터페닐, 트리페닐렌, 플루오렌, 스피로바이플루오렌, 디히드로페난트렌, 디히드로피렌, 테트라히드로피렌, 시스- 또는 트랜스-인데노플루오렌, 시스- 또는 트랜스-인데노카르바졸, 시스- 또는 트랜스-인돌로카르바졸, 트룩센, 이소트룩센, 스피로트룩센, 스피로이소트룩센, 푸란, 벤조푸란, 이소벤조푸란, 디벤조푸란, 티오펜, 벤조티오펜, 이소벤조티오펜, 디벤조티오펜, 피롤, 인돌, 이소인돌, 카르바졸, 피리딘, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 아크리딘, 페난트리딘, 벤조-5,6-퀴놀린, 벤조-6,7-퀴놀린, 벤조-7,8-퀴놀린, 페노티아진, 페녹사진, 피라졸, 인다졸, 이미다졸, 벤즈이미다졸, 나프티미다졸, 페난트리미다졸, 피리디미다졸, 피라진이미다졸, 퀴녹살린이미다졸, 옥사졸, 벤족사졸, 나프톡사졸, 안트록사졸, 페난트록사졸, 이소옥사졸, 1,2-티아졸, 1,3-티아졸, 벤조티아졸, 피리다진, 헥사아자트리페닐렌, 벤조피리다진, 피리미딘, 벤조피리미딘, 퀴녹살린, 1,5-디아자안트라센, 2,7-디아자피렌, 2,3-디아자피렌, 1,6-디아자피렌, 1,8-디아자피렌, 4,5-디아자피렌, 4,5,9,10-테트라아자페릴렌, 피라진, 페나진, 페녹사진, 페노티아진, 플루오루빈, 나프티리딘, 아자카르바졸, 벤조카르볼린, 페난트롤린, 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 벤조트리아졸, 1,2,3-옥사디아졸, 1,2,4-옥사디아졸, 1,2,5-옥사디아졸, 1,3,4-옥사디아졸, 1,2,3-티아디아졸, 1,2,4-티아디아졸, 1,2,5-티아디아졸, 1,3,4-티아디아졸, 1,3,5-트리아진, 1,2,4-트리아진, 1,2,3-트리아진, 테트라졸, 1,2,4,5-테트라진, 1,2,3,4-테트라진, 1,2,3,5-테트라진, 푸린, 프테리딘, 인돌리진 및 벤조티아디아졸 또는 이들 계의 조합으로부터 유도된 기를 의미하도록 선택된다. 이들 기는 상술된 라디칼에 의해 각각 치환될 수 있다.
식 (1) 또는 식 (2) 의 화합물이 바람직하고, 식 (1) 의 화합물이 매우 특히 바람직하다.
n + m = 1 인 화합물이 더욱 바람직하다.
본 발명에 따른 화합물의 바람직한 구현예에서, E 는 단일 결합, 또는 N(R1), C(R1)2 및 O 로부터 선택된 2가 브릿지 (bridge) 로부터 선택된다. E 는 특히 바람직하게, 단일 결합, N(R1) 또는 C(R1)2 로부터 선택된다. E 는 매우 특히 바람직하게 단일 결합을 나타낸다.
본 발명에 따른 화합물의 추가 바람직한 구현예에서, X1 은 NR1 또는 S 로 이루어진 군으로부터 선택된다. X1 는 특히 바람직하게 NR1 을 나타낸다.
본 발명에 따른 화합물의 추가 바람직한 구현예에서, X2 는 C(R1)2, NR1 또는 S, 특히 바람직하게 C(R1)2 또는 NR1, 매우 특히 바람직하게 C(R1)2 로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명에 따른 화합물의 특히 바람직한 구현예에서, X1 는 N(R1) 을 나타내고, X2 는 C(R1)2 을 나타낸다. E 는 특히 바람직하게 동시에 단일 결합을 나타낸다.
E, X1 및/또는 X2 가 기 NR1 을 나타내는 경우, 이때 R1 은 바람직하게 방향족 고리 원자수 5 내지 60, 바람직하게는 방향족 고리 원자수 6 내지 24 의 방향족 또는 헤테로방향족 고리계를 나타내며, 이는 또한 하나 이상의 라디칼 R2 에 의해 치환될 수도 있다.
E, X1 및/또는 X2 가 기 C(R1)2 를 나타내는 경우, 이때 R1 은 바람직하게 탄소수 1 내지 20 의 직쇄 알킬기, 또는 탄소수 3 내지 20 의 분지형 또는 시클릭 알킬기 (이때 이들 각각은 하나 이상의 라디칼 R2 에 의해 치환될 수 있고, 이때 하나 이상의 비(非)인접 CH2 기는 R2C=CR2, C=C , Si(R2)2, C=O, O, S 또는 CONR2 에 의해 대체될 수 있고, 이때 하나 이상의 H 원자는 D, F 또는 CN 에 의해 대체될 수 있음), 또는 방향족 고리 원자수 5 내지 60 의 방향족 또는 헤테로방향족 고리계 ( 이는 또한 하나 이상의 라디칼 R2 에 의해 치환될 수 있음) 을 나타낸다.
본 발명의 추가 바람직한 구현예에서, Y 는 기 X2 가 상기 기 Y 에 결합되는 경우에서 C 를 나타내거나, 또는 어떠한 기 X2 도 상기 기 Y 에 결합되지 않는 경우에서 동일하거나 상이하게 각각의 경우, CR 을 나타낸다.
추가 바람직한 구현예에서, X 는 CR2 을 나타내거나, 또는 X 는 기 Ar1 또는 분자의 나머지가 상기 X 에 결합되는 경우에서 C 를 나타낸다.
식 (1), (2), (3) 또는 (4) 의 화합물의 바람직한 구현예는 하기 식 (1a), (2a), (3a) 및 (4a) 의 화합물이다:
[식 중, 사용된 기호 및 지수는 상기 제시된 의미를 지님]. 특히 사용된 기호는 상기 제시? 바람직한 의미를 지닌다.
X1 가 NR1 을 나타내는 구조가 특히 바람직하다. 따라서, 하기 식 (1b) 내지 (4b) 의 구조가 특히 바람직하다:
[사용된 기호 및 지수는 상기 제시된 의미를 지니고, 특히 상기 제시된 바람직한 의미를 지님].
본 발명의 특히 바람직한 구현예에서, 식 (1) 의 화합물은 하기 일반 구조 (1b) 내지 (1i) 로부터 선택된다:
[식 중, 기호 및 지수는 상기 제시된 의미를 지니고, 이때 X2 는 바람직하게 C(R1)2, N(R1), O 및 S 로부터 선택됨]. 여기서, 동일 C 원자에 결합된 2 개의 라디칼 R1 은 또한 이들이 결합된 원자와 함께 지방족, 방향족 또는 헤테로방향족 고리계, 예를 들어 플루오렌을 형성할 수도 있다.
식 (1b) 내지 (1i) 에서, X2 는 특히 바람직하게 NR1 또는 C(R1)2, 매우 특히 바람직하게 C(R1)2 을 나타낸다.
상기 기술된 바, 본 발명에 따른 화합물은 식 (5) 의 하나 이상의 기 R 또는 R1 를 포함한다. 본 발명의 바람직한 구현예에서, 하나 이상의 기 X1 및/또는 X2 는 NR1 을 나타내고, 이때 기 R1 는 식 (5) 의 기를 나타낸다. 본 발명의 추가 바람직한 구현예에서, 하나 이상의 기 R 은 식 (5) 의 기를 나타낸다.
본 발명의 추가 바람직한 구현예에서, 식 (1), 식 (2), 식 (3) 또는 식 (4) 의 화합물은 식 (5) 의 1, 2 또는 3 개의 기, 특히 바람직하게 식 (5) 의 1 또는 2 개의 기, 매우 특히 바람직하게 명확히도 식 (5) 의 하나의 기를 포함한다.
본 발명에 따른 화합물의 추가 바람직한 구현예에서, 식 (5) 의 기는 하기 식 (5a) 의 기이다:
[식 중, 사용된 기호 및 지수는 상기 제시된 의미를 지니고, 즉, 트리페닐렌 단위는 2-위치를 통해 결합됨].
식 (5a) 의 바람직한 구현예에서, 지수 q = 0 이고, 지수 r 는, 동일하거나 상이하게 각각의 경우, 0 또는 1, 특히 바람직하게 0 이다.
따라서, 식 (5a) 의 바람직한 구현예는 하기 식 (5b) 의 구조이고, 특히 바람직한 구현예는 하기 식 (5c) 의 구조이다:
[식 중, 사용된 기호 및 지수는 상기 제시된 의미를 지님].
식 (5) 또는 (5a) 내지 (5c) 의 기에서, Ar1 은 바람직하게 방향족 고리 원자수 6 내지 24 의 2가 방향족 또는 헤테로방향족 고리계를 나타내고, 이는 바람직하게 2 개 초과의 6-원 고리가 직접 서로 축합되어 있는 축합 아릴 또는 헤테로아릴기를 포함하지 않는다. 바람직한 기 Ar1 은 오르토-, 메타- 또는 파라-페닐렌, 오르토-, 메타- 또는 파라-바이페닐, 오르토-, 메타- 또는 파라-터페닐, 오르토-, 메타- 또는 파라-쿼터페닐, 푸란, 벤조-푸란, 디벤조푸란, 피롤, 인돌, 카르바졸 또는 디벤조티오펜으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 상술된 구현예는 원하는 바에 따라 서로 조합될 수 있다. 특히, 상기 일반 식 (1), (2), (3) 및 (4) 또는 바람직한 구현예들은 식 (5a) 및 (5b) 및 (5c) 과, 및 기타 기호 및 지수의 상술된 바람직한 구현예와 원하는 바에 따라 조합될 수 있다. 본 발명의 바람직한 구현예에서, 복수의 또는 모든 바람직한 상기 제시들은 동시에 발생한다.
H 또는 D 가 아니고, 식 (4) 의 기를 나타내지 않는 하나 이상의 라디칼 R 이 식 (1) 내지 (4) 의 화합물에 존재하는 경우, 이들 라디칼은 바람직하게 N(Ar)2, 바람직하게 디페닐-아미노, 치환 또는 비치환된 아릴아민, 탄소수 1 내지 20 의, 바람직하게 탄소수 1 내지 10 의 직쇄 알킬기, 탄소수 3 내지 20 의, 바람직하게 탄소수 1 내지 10 의 분지형 알킬기, 또는 고리 원자수 5 내지 40 의 방향족 또는 헤테로방향족 고리계 (이는 하나 이상의 라디칼 R2 에 의해 치환될 수 있음) 로 이루어진 군으로부터 선택된다. 여기서, Ar 또는 방향족 또는 헤테로방향족 고리계는 바람직하게, 치환 또는 비치환된 페닐, 나프틸, 피리딘, 트리아진, 피리미딘, 벤즈이미다졸, 티오펜, 트리페닐아민 또는 이들 기의 조합 (이들 각각은 하나 이상의 라디칼 R2 에 의해 치환될 수 있음) 으로부터 선택된다.
본 발명에 따른 식 (1), 식 (2), 식 (3) 및 식 (4) 의 화합물의 예는 하기 나타낸 구조이다:
본 발명에 따른 화합물은 당업자에게 공지된 합성 단계, 예를 들어 브롬화, Suzuki 커플링, Hartwig-Buchwald 커플링 등에 의해 제조될 수 있다. 식 (5) 의 기가 질소 원자에 결합되어 있는, 식 (1), 식 (2), 식 (3) 또는 식 (4) 의 화합물의 합성을 도식 1 에 도식으로 나타내고, 이때 트리페닐렌기의 도입은 바람직하게 팔라듐 촉매작용을 이용한 Hartwig-Buchwald 커플링을 통해 발생한다.
도식 1:
치환된 화합물은 탄소 원자 대신에 기타 브리지 원자를 포함하는 화합물 또는 인데노-카르바졸과 트리페닐렌 사이에 기 Ar1 을 포함하는 화합물이 제조될 수 있는 것과 같이 전적으로 유사하게 제조될 수 있다. 추가의 치환기가 또한 후속의 브롬화 후 커플링 반응, 예를 들어 Suzuki 커플링 또는 Hartwig-Buchwald 커플링에 의해 도입될 수도 있다.
식 (5) 의 기가 질소 원자에 결합되지 않으나, 그 대신 인데노카르바졸 골격에 결합되는 경우, 예를 들어 도식 2 에 나타낸 바와 같이 상기 기의 도입을 위해서는 Suzuki 커플링이 적합하다.
도식 2:
치환된 화합물은, 탄소 원자 또는 질소 원자 대신에 다른 브릿지 원자를 포함하는 화합물 또는 인데노-카르바졸과 트리페닐렌 사이에 기 Ar1 을 포함하는 화합물이 제조될 수 있는 바와 같이 전적으로 유사하게 제조될 수 있다.
본 발명은 또한 하기 단계를 특징으로 하는 본 발명에 따른 화합물의 제조 방법에 관한 것이다:
a) 아직 식 (5) 의 기를 포함하지 않는 식 (1), (2), (3) 또는 (4) 의 골격의 합성; 및
b) 금속-촉매화 커플링 반응에 의한 식 (5) 의 기의 도입.
금속-촉매화 커플링 반응으로서 예를 들어, Hartwig-Buchwald, Suzuki, Negishi, Kumada, Stille 커플링 및 기타 커플링 반응이 적합하다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 하나 이상의 화합물 및 하나 이상의 추가 화합물을 포함하는 혼합물에 관한 것이다. 상기 추가 화합물은 예를 들어 형광 또는 인광 도판트 (본 발명에 따른 화합물이 매트릭스 재료로서 이용되는 경우), 특히 인광 도판트일 수 있다. 적절한 도판트는 유기 전계발광 소자와 연계되어 하기를 나타내고 또한 본 발명에 따른 혼합물에 대해 바람직하다.
용액 또는 액체상으로부터, 예를 들어 스핀 코팅 또는 인쇄 공정에 의한 가공의 경우, 본 발명에 따른 화합물 또는 혼합물의 용액 또는 제형이 필요하다. 2 종 이상의 용매의 혼합물을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 적합하고 바람직한 용매는 예를 들어, 톨루엔, 아니솔, o-, m- 또는 p-자일렌, 메틸 벤조에이트, 디메틸아니솔, 메시틸렌, 테트랄린, 베라트롤, THF, 메틸-THF, THP, 클로로벤젠, 디옥산 또는 이들 용매의 혼합물이다.
따라서 본 발명은 또한 본 발명에 따른 하나 이상의 화합물 또는 혼합물 및 하나 이상의 용매, 특히 유기 용매를 포함하는 제형, 특히 용액, 현탁액 또는 미니-에멀전에 관한 것이다. 상기 유형의 용액이 제조될 수 있는 방식은 당업자에게 공지되어 있고, 예를 들어, WO 2002/072714, WO 2003/019694 및 본원에 인용된 문헌에 기술되어 있다.
본 발명에 따른 화합물 또는 혼합물은 전자 소자에 사용하기에 적합하다. 여기서 전자 소자는 하나 이상의 유기 화합물을 포함하는 하나 이상의 층을 포함하는 소자를 의미하는 것으로 여겨진다. 그러나 부품은 무기 재료 또는 또한 전적으로 무기 재료로부터 형성된 층을 또한 포함할 수 있다.
그러므로 또한 본 발명은 전자 소자, 특히 유기 전계발광 소자에 있어서, 본 발명에 따른 화합물 또는 혼합물의 용도에 관한 것이다.
또한 본 발명은 상기 언급된 본 발명에 따른 화합물 또는 혼합물 중 하나 이상을 포함하는 전자 소자에 관한 것이다. 화합물에 대해 상기 언급된 바람직한 것이 마찬가지로 전자 소자에 적용된다.
전자 소자는 바람직하게는 유기 전계발광 소자 (OLED, PLED), 유기 집적 회로 (O-IC), 유기 전계-효과 트랜지스터 (O-FET), 유기 박막 트랜지스터 (O-TFT), 유기 발광 트랜지스터 (O-LET), 유기 태양 전지 (O-SC), 유기 염료-감응형 태양 전지, 유기 광학적 탐지기, 유기 광수용체, 유기 전계-켄치 (field-quench) 소자 (O-FQD), 발광 전기화학 전지 (LEC), 유기 레이저 다이오드 (O-레이저) 및 "유기 플라스몬 방사 소자" (D. M. Koller 등, Nature Photonics 2008, 1-4) 로 이루어지는 군으로부터 선택되나, 바람직하게는 유기 전계발광 소자 (OLED, PLED), 특히 바람직하게는 인광 OLED 이다.
유기 전계발광 소자는 캐소드, 애노드 및 하나 이상의 방사층을 포함한다. 이들 층 외에, 유기 전계발광 소자는 추가의 층, 예를 들어 각 경우 하나 이상의 정공-주입층, 정공-수송층, 정공-차단층, 전자-수송층, 전자-주입층, 여기자-차단층, 전자-차단층 및/또는 전하-생성층을 또한 포함할 수 있다. 마찬가지로, 예를 들어, 여기자-차단 기능을 갖는, 중간층이 2 개의 방사층 사이에 도입되는 것이 가능하다. 그러나, 이들 층 각각이 반드시 존재할 필요는 없다는 점에 주목해야 한다. 여기서, 유기 전계발광 소자는 하나의 방사층을 포함할 수 있거나, 이는 복수의 방사층을 포함할 수 있다. 복수의 방사층이 존재하는 경우, 이들은 바람직하게는 전체로서 380 ㎚ 와 750 ㎚ 사이에 복수의 방사 최대치를 가져, 전체적으로 백색 방사를 초래하며, 즉 형광 또는 인광을 발할 수 있는 다양한 방사 화합물이 방사층에 사용된다. 3 개의 방사층을 갖는 시스템이 특히 바람직하며, 여기서 3 개의 층은 청색, 녹색 및 주황색 또는 적색 방사를 발한다 (기본 구조에 관해, 예를 들어, WO 2005/011013 참조). 이들은 형광 및 인광 방사층이 서로 조합된 형광 또는 인광 방사층 또는 혼성 시스템일 수 있다.
상기 지시된 구현예에 따른 본 발명에 따른 화합물은 정밀 구조에 따라 여러 층에 이용될 수 있다. 형광 또는 인광 방사체용, 특히 인광 방사체용 매트릭스 재료로서, 및/또는 정공-차단층에 및/또는 전자-수송층에, 및/또는 전자 차단 또는 여기자 차단 층에, 및/또는 정공 수송 층에, 정확한 치환에 따라, 식 (1), 식 (2), 식 (3), 식 (4) 의 화합물 또는 바람직한 구현예를 포함하는 유기 전계발광 소자가 바람직하다. 상기 지시된 바람직한 구현예는 유기 전자 소자에 있어서 상기 재료의 용도에 또한 적용된다.
본 발명의 바람직한 구현예에서, 식 (1), 식 (2), 식 (3), 식 (4) 의 화합물 또는 바람직한 구현예는 방사층에서 형광 또는 인광 화합물용, 특히 인광 화합물용 매트릭스 재료로서 이용된다. 여기서 유기 전계발광 소자는 하나의 방사층을 포함할 수 있거나 또는 복수의 방사층을 포함할 수 있고, 여기서 하나 이상의 방사층은 매트릭스 재료로서 본 발명에 따른 하나 이상의 화합물을 포함한다.
식 (1), 식 (2), 식 (3), 식 (4) 의 화합물 또는 바람직한 구현예가 방사층에서 방사 화합물용 매트릭스 재료로서 이용되는 경우, 바람직하게는 하나 이상의 인광 재료 (삼중항 방사체) 와의 조합으로 이용된다. 본 발명의 의미에서 인광은 비교적 높은 스핀 다중도, 즉 스핀 상태 > 1 의 여기된 상태로부터의, 특히 여기된 삼중항 상태로부터의 발광을 의미하는 것으로 여겨진다. 이러한 적용을 위해, 모든 발광성 전이 금속 착물 및 발광성 란탄계 착물, 특히 모든 이리듐, 백금 및 구리 착물이 인광 화합물로 여겨져야 한다.
식 (1), 식 (2), 식 (3), 식 (4) 의 화합물 또는 바람직한 구현예 및 방사 화합물을 포함하는 혼합물은 방사체 및 매트릭스 재료를 포함하는 전체 혼합물에 기초하여 99 내지 1 부피%, 바람직하게는 98 내지 10 부피%, 특히 바람직하게는 97 내지 60 부피%, 특히 95 내지 80 부피% 의 식 (1), 식 (2), 식 (3), 식 (4) 의 화합물 또는 상술된 바람직한 구현예를 포함한다. 따라서, 혼합물은 방사체 및 매트릭스 재료를 포함하는 전체 혼합물에 기초하여 1 내지 99 부피%, 바람직하게는 2 내지 90 부피%, 특히 바람직하게는 3 내지 40 부피%, 특히 5 내지 20 부피% 의 방사체를 포함한다.
본 발명의 추가의 바람직한 구현예는 추가의 매트릭스 재료와 조합된 인광 방사체용 매트릭스 재료로서의, 식 (1), 식 (2), 식 (3), 식 (4) 의 화합물 또는 상술된 바람직한 구현예의 용도이다. 식 (1), 식 (2), 식 (3), 식 (4) 의 화합물 또는 상술된 바람직한 구현예와 조합하여 사용될 수 있는 특히 적합한 매트릭스 재료는 방향족 케톤, 방향족 포스핀 옥시드, 또는 방향족 술폭시드 또는 술폰 (예를 들어, WO 2004/013080, WO 2004/093207, WO 2006/005627 및 WO 2010/006680 에 따름), 트리아릴아민, 카르바졸 유도체, 예를 들어 CBP (N,N-비스카르바졸릴바이페닐) 또는 WO 2005/039246, US 2005/0069729, JP 2004/288381, EP 1205527 또는 WO 2008/086851 에 개시된 카르바졸 유도체, 예를 들어 WO 2007/063754 또는 WO 2008/056746 에 따른 인돌로카르바졸 유도체, 예를 들어 WO 2010/136109 및 WO 2011/000455 에 따른 인데노카르바졸 유도체, 예를 들어 EP 1617710, EP 1617711, EP 1731584, JP 2005/347160 에 따른 아자카르바졸 유도체, WO 2007/137725 에 따른 이극성 매트릭스 재료, 예를 들어 WO 2005/111172 에 따른 실란, 예를 들어 WO 2006/117052 에 따른 아자보롤 또는 보로닉 에스테르, 예를 들어 WO 2010/015306, WO 2007/063754 또는 WO 2008/056746 에 따른 트리아진 유도체, 예를 들어 EP 652273 또는 WO 2009/062578 에 따른 아연 착물, 예를 들어 WO 2010/054729 에 따른 디아자실롤 또는 테트라아자실롤 유도체, 예를 들어 WO 2010/054730 에 따른 디아자포스폴 유도체, 예를 들어 US 2009/0136779, WO 2010/050778, WO 2011/042107, WO 2011/088877 또는 미공개 출원 EP 11003232.3 에 따른 브릿지화된 카르바졸 유도체, 예를 들어 미공개된 DE 102010048608.6 에 따른 트리페닐렌 유도체, 또는 예를 들어 WO 2011/116865 및 미공개된 출원 DE 102010019306.2 에 따른 락탐이다. 실제 방사체보다 더 짧은 파장에서 방사하는 추가 인광 방사체는 마찬가지로 공동-호스트로서 혼합물에 존재할 수 있다.
적합한 인광 화합물 (= 삼중항 방사체) 은 특히 적합한 여기상태에서 바람직하게는 가시 영역에서 발광하고, 부가적으로 20 초과, 바람직하게는 38 초과 84 미만, 특히 바람직하게는 56 초과 80 미만의 원자 번호를 갖는 하나 이상의 원자, 특히 상기 원자 번호를 갖는 금속을 함유하는 화합물이다. 사용되는 인광 방사체는 바람직하게는 구리, 몰리브덴, 텅스텐, 레늄, 루테늄, 오스뮴, 로듐, 이리듐, 팔라듐, 백금, 은, 금 또는 유로퓸을 함유하는 화합물, 특히 이리듐 또는 백금을 함유하는 화합물이다. 본 발명의 목적을 위해서, 상술된 금속을 함유하는 모든 발광 화합물은 인광 화합물로서 간주된다.
상기에서 기술된 방사체의 예는 출원 WO 00/70655, WO 2001/41512, WO 2002/02714, WO 2002/15645, EP 1191613, EP 1191612, EP 1191614, WO 05/033244, WO 05/019373, US 2005/0258742, WO 2009/146770, WO 2010/015307, WO 2010/031485, WO 2010/054731, WO 2010/054728, WO 2010/086089, WO 2010/099852, WO 2010/102709, WO 2011/032626 및 WO 2011/066898 에 공개되어 있다. 또한, 미공개된 출원 EP 10006208.2 및 DE 102010027317.1 에 따른 착물이 적합하다. 일반적으로, 인광 OLED 에 대한 선행기술에 따라 사용되고, 유기 전계발광의 분야의 당업자에게 공지된 바와 같은 모든 인광 착물이 적합하고, 당업자는 진보적인 단계 없이 또다른 인광 착물을 사용할 수 있을 것이다.
본 발명의 추가의 구현예에서, 예를 들어, 본 발명에 따른 유기 전계발광 소자는 별도의 정공-주입층 및/또는 정공-수송층 및/또는 정공-차단층 및/또는 전자-수송층을 포함하지 않으며, 즉, 방사층이 정공-주입층 또는 애노드에 바로 인접하고/거나, 방사층이 전자-수송층 또는 전자-주입층 또는 캐소드에 바로 인접하고, WO 2005/053051 에 기재된 바와 같다. 또한, 예를 들어, WO 2009/030981 에 기재된 바와 같이, 방사층에서 금속 착물과 동일 또는 유사한 금속 착물을 방사층에 바로 인접하는 정공-수송 또는 정공-주입 재료로서 사용하는 것이 가능하다.
본 발명의 추가 바람직한 구현예에서, 식 (1), 식 (2), 식 (3), 식 (4) 의 화합물 또는 바람직한 구현예에 따른 화합물은 전자 수송 재료로서 전자 수송 또는 전자 주입층에서 이용된다.
본 발명의 추가 구현예에서, 식 (1), 식 (2), 식 (3), 식 (4) 의 화합물 또는 바람직한 구현예에 따른 화합물은 정공-차단층에서 이용된다.
또한 식 (1), 식 (2), 식 (3), 식 (4) 의 화합물 또는 바람직한 구현예에 따른 화합물을 정공-차단층 또는 전자-수송층에 및 방사층의 매트릭스로서 사용하는 것이 또한 가능하다.
본 발명에 따른 유기 전계발광 소자의 추가의 층에서, 선행 기술에 따라 통상적으로 이용되는 모든 재료를 사용하는 것이 가능하다. 그러므로 당업자는, 진보적 단계 없이, 유기 전계발광 소자에 대해 공지된 모든 재료를 식 (1), 식 (2), 식 (3), 식 (4) 의 화합물 또는 바람직한 구현예에 따른 화합물과 조합하여 이용할 수 있다.
또한, 하나 이상의 층이 승화 공정을 사용하여 코팅되고, 재료는 10-5 mbar 미만, 바람직하게는 10-6 mbar 미만의 초기 압력에서 진공 승화 유닛에서 증착되는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자가 바람직하다. 그러나, 또한, 초기 압력이 낮거나 높은, 예를 들어 10-7 mbar 미만인 것이 가능하다.
마찬가지로 하나 이상의 층이 OVPD (유기 기상 증착) 방법에 의해 또는 캐리어-기체 승화에 의해 코팅되고, 재료는 10-5 mbar 내지 1 bar 의 압력에서 적용되는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자가 바람직하다. 이러한 방법의 특별한 경우는 OVJP (유기 증기 제트 인쇄) 방법이고, 여기서 재료가 노즐을 통해 직접적으로 적용되어 구조화된다 (예를 들어 M. S. Arnold et al., Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 053301).
또한, 하나 이상의 층이, 예를 들어 스핀 코팅에 의해 용액으로부터 제조되거나, 예를 들어 잉크-젯 인쇄, LITI (광 유도 열 이미징, 열전사 인쇄), 스크린 인쇄, 플렉소그래픽 인쇄, 오프셋 인쇄 또는 노즐 인쇄와 같은 임의의 원하는 인쇄 공정에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자가 바람직하다. 예를 들어 적절한 치환에 의해 얻어지는 가용성 화합물이 이러한 목적을 위해 필요하다. 이러한 공정은 또한 올리고머, 덴드리머 및 중합체에 특히 적합하다.
예를 들어, 하나 이상의 층이 용액으로부터 도포되고, 하나 이상의 추가의 층이 증착에 의해 도포되는, 혼성 공정이 또한 가능하다. 따라서, 예를 들어, 용액으로부터 방사층을 적용하고 증착에 의해 전자-수송층을 적용하는 도포하는 것이 가능하다.
이들 공정은 일반적으로 당업자에게 공지되어 있고, 당업자에 의해 진보적 단계 없이 본 발명에 따른 화합물을 포함하는 유기 전계발광 소자에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 화합물은 종래 기술보다 유기 전계발광 소자에서 사용시에 하기의 놀라운 장점을 가진다:
1. 종래 기술에 따른 시스템과 비교시 상응하는 소자의 전력 효율은 증가된다.
2. 종래 기술에 따른 시스템과 비교시 상응하는 소자의 안정성이 증가되고, 이는 특히 현저히 길어진 수명에서 드러난다.
3. 동시에, 본 발명에 따른 유기 전계발광 소자는 감소된 작동 전압을 갖는다.
4. 본 발명에 따른 유기 전계 소자는 매우 높은 효율을 지닌다. 개선된 효율은 가능하게는 전자-수송층에서 방사 층으로의 개선된 전자 주입에 기인할 수 있다.
본 발명을 이제 이하의 실시예에 의해 더 상세히 설명하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
실시예
하기의 합성을, 달리 지시되지 않는다면 보호 기체 분위기 하 건조된 용매 중에서 실시한다. 용매 및 시약은 예를 들어 Sigma-ALDRICH 또는 ABCR 에서 구입할 수 있다. 상응하는 CAS 번호가 또한 문헌으로부터 공지된 화합물 각각에 대해 지시되어 있다.
실시예 1: 화합물 B1 의 합성
B1: 12,12-디메틸-10-트리페닐렌-2-일-10,12-디히드로-10-아자인데노-[2,1-b]-플루오렌
48 g (0.17 mol) 의 12,12-디메틸-10,12-디히드로-10-아자인데노[2,1-b]-플루오렌 (WO 2010/136109) 및 45 g (0.16 mmol) 의 2-브로모트리페닐렌 (CAS 19111-87-6) 을, 2.5 l 의 자일렌에 초기에 도입하고 탈기하였다. 50 g (0.52 mol) 의 나트륨 tert-부톡시드의 첨가 후, 혼합물을 15 분 동안 교반하고, 10 ml (10 mmol) 의 트리-tert-부틸포스핀 및 1.5 g (6.7 mmol) 의 팔라듐 아세테이트를 후속해서 첨가한다. 배치를 환류 하 40 시간 동안 가열한다. 반응이 완료되면, 반응 혼합물을 물로 세정하고, 수성 상을 톨루엔으로 추출하고, 조합된 유가 상들을 황산나트륨 상에서 건조한다. 용매를 회전 증발기에서 제거하고, 잔류물을 뜨거운 톨루엔으로 추출한다. 승화시켜, 69 g (0.14 mol, 80%) 의 생성물 (HPLC 순도 >99.9%) 를 수득했다.
하기의 화합물들을 유사하게 제조한다:
실시예 15: 화합물 B15 의 합성
단계 1: 7-브로모-12,12-디메틸-10-트리페닐렌-2-일-10,12-디히드로-10-아자인데노[2,1-b]플루오렌
67.0 g (114 mmol) 의 12,12-디메틸-10-트리페닐렌-2-일-10,12-디히드로-10-아자인데노[2,1-b]플루오렌을 초기에 500 ml 의 아세토니트릴 중에 도입한다. 20.3 g (114 mmol) 의 NBS 의 250 ml 의 CH3CN 중 용액을 후속해서 -15℃ 에서 빛을 차단하고 적가하고, 혼합물을 실온에 다다르게 하고 상기 온도에서 추가 4 시간 교반한다. 75 ml 의 물을 후속해서 혼합물에 첨가하고, 이후 이를 CH2Cl2 로 추출한다. 유기 상을 MgSO4 로 건조시키고, 용매를 진공 하 제거한다. 생성물을 뜨거운 헥산으로 교반해 세정하고, 석션으로 여과 제거한다. 수율: 38.7 g (66.1 mmol, 58%), 1H-NMR 에 따른 순도 약 96%.
단계 2: 12,12-디메틸-7-페닐-0-트리페닐렌-2-일-10,12-디히드로-10-아자인데노[2,1-b]플루오렌 (B15)
3.5 g (17 mmol) 의 4,4,5,5-테트라메틸-2-페닐-1,3,2-디옥사보로란, 10 g (17 mmol) 의 7-브로모-12,12-디메틸-10-트리페닐렌-2-일-10,12-디히드로-10-아자인데노[2,1-b]플루오렌 및 2.7 g 의 탄산나트륨을 200 ml 의 디옥산, 200 ml 의 톨루엔 및 100 ml 의 물 중에 현탁한다. 0.98 g (0.84 mmol) 의 Pd(PPh3)4 를 상기 현탁액에 첨가한다. 반응 혼합물을 5 시간 동안 환류 하 가열한다. 냉각 후, 침전된 고체를 석션으로 여과해내고 물 및 에탄올로 세정하고 건조한다. 잔류물을 뜨거운 톨루엔으로 추출하고, 톨루엔/헵탄으로 재결정화한다. 승화시켜 7.8 g (13 mmol, 79%) 의 생성물 (HPLC 순도 >99.9%) 를 수득한다.
하기의 화합물들을 유사하게 제조한다:
B18 을 위한 신톤 S1 의 제조:
12,12-디메틸-10-페닐-7-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)-10,12-디히드로-10-아자인데노[2,1-b]플루오렌:
24 g (55 mmol) 의 7-브로모-12,12-디메틸-10-페닐-10,12-디히드로-10-아자인데노[2,1-b]플루오렌 (WO2010136109), 15.5 g (60 mmol) 의 비스-(피나콜라토)-디보란 및 16 g (160 mmol) 의 칼륨 아세테이트를 200 ml 의 디옥산 중에 현탁한다. 디클로로메탄과의 1,1-비스-(디페닐-포스피노)-페로센-팔라듐(II) 디클로라이드 착물 1.3 g (1.7 mmol) 을 상기 현탁액에 첨가한다. 반응 혼합물을 7 시간 동안 가열 환류한다. 냉각 후, 유기 상을 분리해내고, 매회 100 ml 의 물로 3회 세정하고, 후속해서 증발 건조시킨다. 잔류물을 톨루엔 (22 g, 45 mmol, 82%) 으로부터 재결정화한다.
B20: 7-카르바졸-9-일-12,12-디메틸-10-트리페닐렌-2-일-10,12-디히드로-10-아자인데노[2,1-b]플루오렌
10 g (17 mmol) 의 7-브로모-12,12-디메틸-10-트리페닐렌-2-일-10,12-디히드로-10-아자인데노[2,1-b]플루오렌 (합성법: 상기 참조), 9.2 g (19 mmol) 의 카르바졸 및 11.8 g 의 Rb2CO3 를 125 ml 의 p-자일렌 중에 현탁한다. 0.38 g (1.7 mmol) 의 Pd(OAc)2 및 5.1 ml 의 1M 트리-tert-부틸-포스핀 용액을 상기 현탁액에 첨가한다. 반응 혼합물을 16 시간 동안 가열 환류한다. 냉각 후, 유기 상을 분리해내고, 75 ml 의 물로 3 회 세정한 다음 후속해서 증발 건조시킨다. 잔류물을 뜨거운 톨루엔으로 추출하고, 톨루엔/헵탄으로부터 재결정화한다. 승화시켜, 9.4 g (14 mmol, 82%) 의 생성물 (HPLC 순도 > 99.9%) 를 수득한다.
하기의 화합물들을 유사하게 제조한다:
B24 의 합성:
단계 1: 12,12-디메틸-7-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)-10-트리페닐렌-2-일-10,12-디히드로-10-아자인데노[2,1-b]플루오렌
13 g (22 mmol) 의 7-브로모-12,12-디메틸-10-트리페닐렌-2-일-10,12-디히드로-10-아자인데노[2,1-b]플루오렌, 6.2 g (24 mmol) 의 비스(피나콜라토)-디보란 및 6.3 g (64 mmol) 의 칼륨 아세테이트를 75 ml 의 디옥산 중에 현탁한다. DCM 과의 1,1-비스(디페닐-포스피노)-페로센-팔라듐(II) 디클로라이드 착물 0.53 g (0.66 mmol) 을 상기 현탁액에 첨가한다. 반응 혼합물을 16 시간 동안 가열환류한다. 냉각 후, 유기 상을 분리해내고, 50 ml 의 물로 3 회 세정하고 후속해서 증발 건조시킨다. 잔류물을 톨루엔 (10.6 g, 17 mmol, 76%) 으로부터 재결정화한다.
B24: 7-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-12,12-디메틸-10-트리페닐렌-2-일-10,12-디히드로-10-아자인데노[2,1-b]플루오렌
8.5 g (13.4 mmol) 의 12,12-디메틸-7-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)-10-트리페닐렌-2-일-10,12-디히드로-10-아자인데노[2,1-b]-플루오렌, 3.6 g (13.4 mmol) 의 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 및 2.2 g 의 탄산나트륨을, 150 ml 의 디옥산, 150 ml 의 톨루엔 및 75 ml 의 물 중에 현탁한다. 0.76 g (0.66 mmol) 의 Pd(PPh3)4 을 상기 현탁액에 첨가한다. 반응 혼합물을 5 시간 동안 가열 환류한다. 냉각 후, 침전된 고체를 석션으로 여과해내고, 물 및 에탄올로 세정하고, 건조한다. 잔류물을 뜨거운 톨루엔으로 추출하고, 톨루엔/헵탄으로부터 재결정화한다. 승화시켜, 9.9 g (11 mmol, 82%) 의 생성물 (HPLC 순도 > 99.9%) 를 수득한다.
하기의 화합물들을 유사하게 제조한다:
B29 의 합성:
단계 1: 7-브로모-12,12-디메틸-10,12-디히드로-10-아자인데노[2,1-b]-플루오렌
66.5 g (234.6 mmol) 의 12,12-디메틸-10,12-디히드로-10-아자인데노[2,1-b]-플루오렌을 처음에 1000 ml 의 아세토니트릴 중에 도입한다. 41.7 g (234.6 mmol) 의 NBS 의 500 ml 의 CH3CN 중 용액을 후속해서 빛을 차단하고 -15℃ 에서 적가해, 그 혼합물을 실온에 다다르게 하고 상기 온도에서 추가 4 시간 교반한다. 150 ml 의 물을 후속해서 혼합물에 첨가하고, 이후 이것을 CH2Cl2 로 추출한다. 유기 상을 MgSO4 로 건조하고, 용매를 진공 하 제거한다. 생성물을 뜨거운 헥산으로 교반해 세정하고 석션으로 여과해낸다. 수율: 47.5 g (131 mmol), 56% 의 이론치, 1H-NMR 에 따른 순도 약 97%.
단계 2: 12,12-디메틸-7-트리페닐렌-2-일-10,12-디히드로-10-아자인데노-[2,1-b]플루오렌
30.0 g (82.8 mmol) 의 7-브로모-12,12-디메틸-10,12-디히드로-10-아자인데노[2,1-b]플루오렌, 29.3 g (82.8 mmol) 의 4,4,5,5-테트라메틸-2-트리페닐렌-2-일-1,3,2-디옥사보로란 및 13.6 g 의 탄산나트륨을, 500 ml 의 디옥산, 500 ml 의 톨루엔 및 250 ml 의 물 중에 현탁한다. 4.7 g (4.1 mmol) 의 Pd(PPh3)4 을 상기 현탁액에 첨가한다. 반응 혼합물을 13 시간 동안 가열 환류한다. 냉각 후, 침전된 고체를 석션으로 여과해내고, 물 및 에탄올로 세정하고 건조한다. 잔류물을 뜨거운 톨루엔로 추출하고 톨루엔/헵탄으로부터 재결정화한다. 수율: 37.6 g (11 mmol, 89%).
단계 3: 12,12-디메틸-10-페닐-7-트리페닐렌-2-일-10,12-디히드로-10-아자인데노[2,1-b]플루오렌 (B29) 의 합성
10.0 g (19.6 mmol) 의 12,12-디메틸-7-트리페닐렌-2-일-10,12-디히드로-10-아자인데노[2,1-b]플루오렌 및 4.6 g (29 mmol) 의 브로모벤젠을, 처음에 250 ml 의 자일렌에 도입하고 탈기한다. 57.6 g (600 mmol) 의 나트륨 tert-부톡시드 의 첨가 후, 혼합물을 15 분 동안 교반하고, 12 ml (12 mmol) 의 트리-tert-부틸포스핀 및 1.7 g (7.7 mmol) 의 팔라듐 아세테이트를 후속해서 첨가한다. 배치를 28 시간 동안 환류 가열한다. 반응이 완료되면, 반응 혼합물을 물로 세정하고, 수성 상을 톨루엔으로 추출하고, 조합된 유기 상들을 황산나트륨 상 건조한다. 용매를 회전 증발기에서 제거하고, 잔류물을 뜨거운 톨루엔으로 추출해, 10.7 g (18.3 mmol, 93%) 의 생성물 (HPLC 순도 > 99.9%) 를 수득한다.
하기의 화합물들을 유사하게 제조한다:
실시예: OLED 의 제조
본 발명에 따른 OLED 및 종래 기술에 따른 OLED 는 WO 2004/058911 에 따른 일반적 방법에 의해 제조되며, 이는 여기서 기재된 환경에 대해 적합화된다 (층-두께 변화, 물질).
다양한 OLED 에 대한 데이터가 하기 실시예 V1-E24 에 제시되어 있다 (참조, 표 1 및 2). 50 nm 두께의 구조화된 ITO (인듐 주석 산화물) 로 코팅된 유리판을, 가공 개선을 위해 20 nm 의 PEDOT:PSS (폴리-(3,4-에틸렌디옥시티오펜)폴리(스티렌술포네이트), Heraeus Precious Metals GmbH, Germany 사의 CLEVIOSTM P VP AI 4083 로서 구입, 수용액으로부터 스핀-코팅에 의해 적용됨) 로 코팅한다. 이러한 코팅된 유리판은 OLED 가 적용되는 기판을 형성한다. OLED 는 원칙적으로 하기 층 구조를 갖는다: 기판 / 정공-수송층 (HTL) / 중간층 (IL) / 전자-차단층 (EBL) / 방사층 (EML) / 임의의 정공-차단층 (HBL) / 전자-수송층 (ETL) / 임의의 전자-주입층 (EIL) 및 마지막으로 캐소드. 캐소드는 100 ㎚ 두께의 알루미늄층으로 형성된다. OLED 의 정밀 구조가 표 1 에 제시되어 있다. OLED 의 제조에 요구되는 재료가 표 3 에 제시되어 있다.
모든 재료를 진공 챔버 내에서 열 증착에 의해 도포한다. 여기서 방사층은 항상 하나 이상의 매트릭스 재료 (호스트 재료), 및 동시-증발에 의해 매트릭스 재료(들)과 특정 부피비로 혼합되는 방사 도펀트 (방사체) 로 이루어진다. 여기서 IC1:IC3:TEG1 (70%:20%:10%) 와 같은 표현은 재료 IC1 이 층에 부피비 97% 로 존재하고, IC3 이 층에 부피비 20% 로 존재하고, TEG1 가 부피비 10% 로 존재함을 의미한다.
OLED 는 표준 방법에 의해 특징지어진다. 이러한 목적을 위해, 전계발광 스펙트럼, 전류 효율 (cd/A 로 측정됨), 전력 효율 (lm/W 로 측정됨) 및 외부 양자 효율 (EQE, % 로 측정됨) 을 람베르트 (Lambert) 방사 특징을 전제로 하여 전류/전압/발광 밀도 특성 선 (IUL 특성 선) 으로부터 계산된 발광 밀도의 함수로서 측정하고, 수명을 결정한다. 전계발광 스펙트럼은 발광 밀도 1000 cd/㎡ 에서 측정되고 이로부터 CIE 1931 x 및 y 색 좌표가 계산된다. 표 2 에서 용어 U1000 은 1000 cd/㎡ 의 발광 밀도에 필요한 전압을 나타낸다. CE1000 및 PE1000 은 1000 cd/㎡ 에서 얻은 전류 효율 및 전력 효율을 나타낸다. 마지막으로 EQE1000 은 1000 cd/㎡ 의 작동 발광 밀도에서의 외부 양자 효율을 나타낸다. 수명 LT 는 정전류에서 작동시 발광밀도가 초기 발광 밀도 L0 에서부터 특정 비율 L1 까지 떨어진 후 시간을 의미한다. 표 2 에서 L0 = 4000 cd/㎡ 및 L1 = 80 % 의 표현은 컬럼 LT 에 나타낸 수명이 초기 발광 밀도가 4000 cd/㎡ 에서부터 3200 cd/㎡ 로 떨어진 후 시간에 상응하는 것을 의미한다. .
여러 OLED 의 대한 데이터는 표 2 에 요약하였다. 실시예 V1-V10 는 종래 기술에 따른 비교예이고, 실시예 E1-E24 는 본 발명에 따른 재료를 포함하는 OLED 의 데이터를 보여준다.
본 발명에 따른 화합물의 이점을 설명하기 위해 일부 실시예를 이하에서 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 이것이 단지 표 2 에 제시된 데이타의 선택을 나타낸다는 점에 유의해야 한다. 표에서 보듯이, 더욱 상세히 설명되지 않은 본 발명에 따른 화합물을 사용하더라도 선행 기술보다 나은 개선이 달성되며, 어떤 경우는 모든 파라미터의 개선이, 어떤 경우는 오직 효율 또는 전압 또는 수명의 개선이 관찰될 수 있다. 그러나, 상이한 적용은 상이한 파라미터에 대한 최적화를 필요로하므로, 상기 파라미터 중 하나의 개선이라도 현저한 진보를 나타낸다.
인광 OLED 에서 매트릭스 재료로서의 본 발명에 따른 화합물의 용도
ST1 과 조합된 제 2 매트릭스 성분용으로 재료 TPCbz1 을 본 발명에 따른 재료 B3 와 비교하면, 카르바졸의 인데노카르바졸에 의한 대체로, 전력 효율에서의 약간의 개선이 도모되고, 특히 수명 측면에서 약 70% 의 상당한 개선이 도모된다는 점이 뚜렷하다 (실시예 V7 및 E6). 두 인데노카르바졸 사이의 연결기로서, 바이페닐 (재료 BIC2) 의 트리페닐렌 (재료 B3) 에 의한 대체시, 약 50% 의 수명 개선이 도모된다 (실시예 V2 및 E6).
트리페닐렌에 의한 치환도 단 하나의 매트릭스 재료로 인광 OLED 에 이용시 수명에 긍정적인 영향을 미친다. 따라서, 예를 들어 거의 25% 증가가 화합물 B34 (실시예 V4 및 E20) 으로 달성된다.
Claims (15)
- 식 (1) 의 화합물:
[식 중, 사용된 기호 및 첨자에는 이하가 적용됨:
Y 는 기 X2 가 이 기 Y 에 결합되는 경우에 C 이거나, 또는 어떠한 기 X2 도 이 기 Y 에 결합되지 않는 경우에, 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, CR 이고;
X1 은 N(R1) 을 나타내고, X2 는 C(R1)2 를 나타내고, E 는 동시에 단일 결합을 나타내고;
R, R1 은 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, H, D, F, N(R2)2, N(Ar)2, CN, 탄소수 1 내지 40 의 직쇄 알킬기 또는 탄소수 3 내지 40 의 분지형 알킬기 (이들 각각은 하나 이상의 라디칼 R2 에 의해 치환될 수 있고, 이때 하나 이상의 H 원자는 D 또는 F 에 의해 대체될 수 있음), 또는 방향족 고리 원자수 5 내지 60 의 방향족 또는 헤테로방향족 고리계 (이는 각 경우에 하나 이상의 라디칼 R2 에 의해 치환될 수 있음)이고; 여기서 둘 이상의 치환기 R 은 이들이 결합된 원자와 함께, 또는 2 개의 치환기 R1 은 이들이 결합된 원자와 함께, 서로 모노- 또는 폴리-시클릭, 지방족 또는 방향족 고리계를 형성할 수도 있고;
Ar 은 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 고리 원자수 5 내지 40 의 방향족 또는 헤테로방향족 고리계 (이는 하나 이상의 라디칼 R3 에 의해 치환될 수 있음) 이고;
R2 는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, H, D, F, 탄소수 1 내지 40 의 직쇄 알킬기 또는 탄소수 3 내지 40 의 분지형 알킬기 (이때, 하나 이상의 H 원자는 D 또는 F 에 의해 대체될 수 있음), 또는 방향족 고리 원자수 5 내지 60 의 방향족 또는 헤테로방향족 고리계 (이는 각 경우에 하나 이상의 라디칼 R3 에 의해 치환될 수 있음) 이고;
R3 은 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, H, D 또는 탄소수 1 내지 20 의 지방족 탄화수소 라디칼이고;
n = 1 및 m = 0 이고;
하나 이상의 기 R, R1, 또는 R 및 R1 은 하기 식 (5) 의 기로 존재하는 것을 특징으로 하고:
이때, 대시 결합은 식 (5) 의 기의 연결을 가리키고, R2 는 상기 제시된 의미를 갖고, 나아가:
X 는 기 Ar1 또는 분자의 나머지가 이 기 X 에 결합되는 경우 C 이고, 다른 경우에, 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, CR2 또는 N 이고;
Ar1 은 방향족 고리 원자수 5 내지 40 의 2가 방향족 또는 헤테로방향족 고리계이고, 이는 하나 이상의 라디칼 R2 에 의해 치환될 수 있고;
p 는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 0 이고;
q, r 는 각각의 경우, 동일하거나 상이하게, 0, 1 또는 2 임;
여기에서, 방향족 또는 헤테로방향족 고리계는 아릴기, 헤테로아릴기, 플루오렌, 9,9'-스피로바이플루오렌, 및 단일 결합에 의해 서로 연결된 방향족 또는 헤테로방향족 고리들을 포함함]. - 삭제
- 제 1 항에 있어서, X 는 CR2 를 나타내는 것, 또는 X 는 기 Ar1 또는 분자의 나머지가 이 기 X 에 결합되는 경우 C 를 나타내는 것을 특징으로 하는 화합물.
- 하기의 단계를 특징으로 하는, 제 1 항 또는 제 3 항에 따른 화합물의 제조 방법:
a) 식 (5) 의 기를 아직 포함하지 않는 식 (1) 의 골격의 합성; 및
b) 금속-촉매화 커플링 반응에 의한 식 (5) 의 기의 도입. - 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 화합물 및 하나 이상의 추가 화합물을 포함하는 혼합물.
- 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 화합물, 또는 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 화합물 및 하나 이상의 추가 화합물을 포함하는 혼합물, 및 하나 이상의 용매를 포함하는 제형.
- 유기 전계발광 소자, 유기 집적 회로, 유기 전계-효과 트랜지스터, 유기 박막 트랜지스터, 유기 발광 트랜지스터, 유기 태양 전지, 유기 광학 검출기, 유기 광수용체, 유기 전계-켄치 소자, 발광 전기화학 전지, 유기 레이저 다이오드 및 유기 플라스몬 방사 소자로 이루어진 군으로부터 선택되는, 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 화합물, 또는 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 화합물 및 하나 이상의 추가 화합물을 포함하는 혼합물을 포함하는 전자 소자.
- 제 12 항에 있어서, 유기 전계발광 소자이고, 상기 화합물이 형광 또는 인광 방사체를 위한 매트릭스 재료로서 사용되거나, 또는 정공-차단층, 전자-수송층, 전자-차단층, 여기자-차단층 및 정공-수송층으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 층에서 사용되거나, 또는 형광 또는 인광 방사체를 위한 매트릭스 재료로서 사용되고 및 정공-차단층, 전자-수송층, 전자-차단층, 여기자-차단층 및 정공-수송층으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 층에서 사용되는 것을 특징으로 하는 전자 소자.
- 삭제
- 삭제
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