KR102585423B1 - 전자 디바이스용 화합물 - Google Patents

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메르크 파텐트 게엠베하
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Abstract

본 출원은 정의된 화학식를 따르는 가교된 트리아릴아민에 관한 것이다. 이들 화합물은 전자 디바이스에 사용하기에 적합하다. 본 출원은 또한 화합물의 제조 방법 및 화합물을 포함하는 전자 디바이스에 관한 것이다.

Description

전자 디바이스용 화합물
본 출원은 카르바졸 유도체로 치환되는 추가로 정의된 화학식 (I) 의 가교된 트리아릴아민에 관한 것이다. 이들 화합물은 전자 디바이스에 사용하기에 적합하다. 본 출원은 또한 언급된 화합물의 제조 방법 및 언급된 화합물을 포함하는 전자 디바이스에 관한 것이다.
전자 디바이스는 본 출원의 문맥상 유기 반도체 재료를 기능적 재료로서 함유하는, 유기 전자 디바이스로 불리는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 보다 구체적으로, 이들은 OLED (유기 전계발광 디바이스) 를 의미하는 것으로 이해된다. 용어 OLED 는 전기 전압 인가시 발광하고 유기 화합물을 포함하는 하나 이상의 층을 갖는 전자 디바이스를 의미하는 것으로 이해된다. OLED의 구성 및 기능의 일반적인 원리는 당업자에게 공지되어 있다.
전자 디바이스에서, 특히 OLED에서, 성능 데이터, 특히 수명, 효율성 및 동작 전압을 개선시키는데 큰 관심이 있다. 이들 양태에서, 임의의 전체적으로 만족스러운 해결책을 찾는 것은 가능하지 않다.
전자 수송 기능을 갖는 층 및 인광 방출체를 포함하는 방출층은 전자 디바이스의 성능 데이터에 큰 영향을 미친다. 이들 층에 사용하기 위해, 새로운 재료, 특히 정공 수송 및 전자 수송 특성을 갖는 재료에 대한 연구가 여전히 존재한다.
인광 방출체를 포함하는 방출층에서 매트릭스 재료로서 사용하기 위한 종래 기술에 개시된 재료 중에는, 락탐 유도체, 트리아진 유도체 및 트리아릴아민 유도체가 있다. 전자-수송층용으로 공지된 재료는 특히 하나 이상의 전자-결핍 헤테로아릴기, 특히 트리아진기, 피리미딘기 및 퀴놀린기로부터 선택된 하나 이상의 기를 갖는 화합물이다.
그러나, 전자 디바이스에 사용하기에 적합한 대안적인 화합물이 여전히 필요하다.
전자 디바이스에서 사용되는 화합물의 성능 데이터, 특히 수명, 동작 전압 및 효율과 관련하여, 개선이 또한 필요하다.
치환기로서 카르바졸 유도체를 갖는 특정 가교된 트리아릴아민 화합물은 전자 디바이스에서 사용하기에, 특히 OLED에 사용하기에, 더욱 더 특히 인광 방출체용 매트릭스 재료로서 또는 전자-수송 층에서의 재료로서 사용하기에 탁월한 적합성을 갖는 것으로 밝혀졌다.
발견된 화합물은 하기 유리한 기술적 효과들 중 하나 이상, 바람직하게는 둘 이상을 나타낸다:
- OLED들에 사용될 때 OLED들의 높은 효율로 이어짐
- OLED들에 사용될 때 OLED들의 높은 효율로 이어짐
- OLED들에 사용될 때 OLED들의 낮은 동작 전압으로 이어짐
- 가공성이 매우 우수함.
이로써 본 출원은 화학식 (I) 의 화합물을 제공하며,
Figure 112019119729643-pct00001
식에서 발생하는 변수들은 하기와 같고:
Y 는 각각의 경우 동일 또는 상이하게 단일 결합, O 및 S로부터 선택되고, O 및 S로부터 선택된 적어도 하나의 Y 기가 있으며;
Z1 은 각각의 경우 동일 또는 상이하게 CR1, N 또는 C 이고, Y 기가 Z1 에 결합되는 특정 경우에, Z1 은 C 이며;
Ar1 은 각각의 경우 동일 또는 상이하게, 6 내지 24 개의 방향족 고리 원자를 갖고 하나 이상의 R2 라디칼에 의해 치환될 수 있는 방향족 고리계, 또는 5 내지 24 개의 방향족 고리 원자를 갖고 하나 이상의 R2 라디칼에 의해 치환될 수 있는 헤테로방향족 고리계이고;
Cbz 는 이들의 비점유 위치의 각각에서 R3 라디칼로 치환되며 화학식 (Cbz) 의 하나 이상의 구조 엘리먼트를 함유하는 2가 기이고
2가 기의 2 개의 결합 중 하나의 결합의 나머지 화합물에 대한 결합은 화학식 (Cbz) 의 질소 원자 상의 점선 결합이고,
이 2 개의 결합 중 두 번째 결합은 기 내의 임의의 비점유 위치에 있을 수 있고, 그리고
Z2 는 각각의 경우 동일 또는 상이하게 C 및 N 으로부터 선택되고;
Ar2 는 5 내지 30 개의 방향족 고리 원자를 갖고 하나 이상의 R4 라디칼로 치환될 수 있는 전자 결핍성 헤테로아릴기이고;
R1, R2, R3, R4 는 각각의 경우 동일 또는 상이하게, H, D, F, C(=O)R5, CN, Si(R5)3, N(R5)2, P(=O)(R5)2, OR5, S(=O)R5, S(=O)2R5, 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시기, 3 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 분지형 또는 환형 알킬 또는 알콕시기, 2 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 또는 알키닐기, 6 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 방향족 고리계, 및 5 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 헤테로방향족 고리계로부터 선택되고; 둘 이상의 R1 또는 R2 또는 R3 또는 R4 라디칼은 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고; 언급된 알킬, 알콕시, 알케닐 및 알키닐기 및 언급된 방향족 고리계 및 헤테로방향족 고리계는 하나 이상의 R5 라디칼에 의해 각각 치환될 수 있고; 그리고 언급된 알킬, 알콕시, 알케닐 및 알키닐기에서의 하나 이상의 CH2 기는 -R5C=CR5-, -C≡C-, Si(R5)2, C=O, C=NR5, -C(=O)O-, -C(=O)NR5-, NR5, P(=O)(R5), -O-, -S-, SO 또는 SO2 에 의해 대체될 수 있고;
R5 는 각각의 경우 동일 또는 상이하게, H, D, F, C(=O)R6, CN, Si(R6)3, N(R6)2, P(=O)(R6)2, OR6, S(=O)R6, S(=O)2R6, 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시기, 3 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 분지형 또는 환형 알킬 또는 알콕시기, 2 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 또는 알키닐기, 6 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 방향족 고리계, 및 5 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 헤테로방향족 고리계로부터 선택되고; 둘 이상의 R5 라디칼은 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고; 언급된 알킬, 알콕시, 알케닐 및 알키닐기 및 언급된 방향족 고리계 및 헤테로방향족 고리계는 하나 이상의 R6 라디칼에 의해 각각 치환될 수 있고; 그리고 언급된 알킬, 알콕시, 알케닐 및 알키닐기에서의 하나 이상의 CH2 기는 -R6C=CR6-, -C≡C-, Si(R6)2, C=O, C=NR6, C(=O)O-, -C(=O)NR6-, NR6, P(=O)(R6), -O-, -S-, SO 또는 SO2 에 의해 대체될 수 있고;
R6 은 각각의 경우 동일 또는 상이하게, H, D, F, CN, 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알콕시기, 2 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 또는 알키닐기, 6 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 방향족 고리계, 및 5 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 헤테로방향족 고리계로부터 선택되고; 둘 이상의 R6 라디칼은 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고; 그리고 언급된 알킬, 알콕시, 알케닐 및 알키닐기, 방향족 고리계 및 헤테로방향족 고리계는 F 또는 CN 에 의해 치환될 수 있고;
i 는 각각의 경우 동일 또는 상이하게 0 또는 1이며, 여기서 화학식 (I) 에서의 적어도 2 개의 지수는 1이고, 문제의 Y 기는 대응하는 지수 i = 0 일 때 존재하지 않으며;
n 은 0, 1, 2, 3 또는 4 이고;
m 은 0, 1, 2, 3 또는 4 이다.
n = 2 인 실시형태는 2 개의 Ar1 기가 연속으로 결합되어 다음의 구조를 초래하는 것을 의미하는 것으로 이해된다.
Figure 112019119729643-pct00003
n = 3 및 n = 4 인 실시형태에도 동일하게 적용되어, 각각 연속적으로 결합된 3 및 4 개의 Ar1 기가 존재하게 된다.
m = 2 및 m = 3 및 m = 4 인 실시형태들에도 동일하게 적용된다.
n = 0 및 m = 0 일 때, 문제의 Ar1 기는 존재하지 않으므로, 이 Ar1 기에 결합하는 기는 서로 직접 결합된다.
본 발명의 문맥상 아릴기는 6 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 함유하며, 이 중 어느 것도 헤테로원자가 아니다. 본 발명의 문맥상 아릴 기는 단순 방향족 사이클, 즉, 벤젠, 또는 융합 방향족 폴리사이클, 예를 들어 나프탈렌, 페난트렌 또는 안트라센을 의미하는 것으로 이해된다. 융합 방향족 폴리사이클은 본 출원의 문맥상 서로 융합된 2 개 이상의 단순 방향족 사이클로 이루어진다. 사이클 간의 융합은 여기서 사이클이 서로 적어도 하나의 모서리를 공유하는 것을 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명의 문맥상 헤테로아릴기는 5 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 함유하며, 이 중 어느 것도 헤테로원자가 아니다. 헤테로아릴 기의 헤테로원자는 바람직하게는 N, O 및 S 로부터 선택된다. 본 발명의 문맥상 헤테로아릴기는 단순 헤테로방향족 사이클, 예를 들어 피리딘, 피리미딘 또는 티오펜이거나, 또는 융합 헤테로방향족 폴리사이클, 예를 들어 퀴놀린 또는 카르바졸이다. 융합 헤테로방향족 폴리사이클은 본 출원의 문맥상 서로 융합된 2 개 이상의 단순 방향족 사이클로 이루어진다. 사이클 간의 융합은 여기서 사이클이 서로 적어도 하나의 모서리를 공유하는 것을 의미하는 것으로 이해된다.
아릴 또는 헤테로아릴 기 (이의 각각은 상기 언급된 라디칼로 치환될 수 있고 임의의 원하는 위치를 통해 방향족 또는 헤테로방향족 시스템에 연결될 수 있음) 는, 특히 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 피렌, 디히드로피렌, 크리센, 페릴렌, 트리페닐렌, 플루오란텐, 벤즈안트라센, 벤조페난트렌, 테트라센, 펜타센, 벤조피렌, 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, 나프트이미다졸, 페난트리미다졸, 피리디미다졸, 피라진이미다졸, 퀴녹살린이미다졸, 옥사졸, 벤족사졸, 나프톡사졸, 안트록사졸, 페난트록사졸, 이속사졸, 1,2-티아졸, 1,3-티아졸, 벤조티아졸, 피리다진, 벤조피리다진, 피리미딘, 벤조피리미딘, 퀴녹살린, 피라진, 페나진, 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, 퓨린, 프테리딘, 인돌리진 및 벤조티아디아졸로부터 유도되는 기를 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명의 문맥상 방향족 고리계는 고리계내에 6 내지 40 개의 탄소 원자를 함유하고, 방향족 고리 원자로서 임의의 헤테로원자를 포함하지 않는다. 따라서, 본 발명의 문맥상 방향족 고리계는 임의의 헤테로아릴 기를 함유하지 않는다. 본 발명의 문맥상 방향족 고리계는 오로지 아릴기 만을 반드시 함유하지는 않으나, 또한 다수의 아릴기가 단일 결합에 의해 또는 비-방향족 단위 (예를 들어 하나 이상의 임의로 치환된 C, Si, N, O 또는 S 원자) 에 의해 결합되는 것이 가능한 시스템을 의미하는 것으로 이해될 것이다. 이 경우, 비-방향족 단위는 시스템 내의 H 이외의 원자의 총 수에 대해, 바람직하게는 H 이외의 원자의 10% 미만을 포함한다. 예를 들어, 9,9'-스피로비플루오렌, 9,9'-디아릴플루오렌, 트리아릴아민, 디아릴 에테르 및 스틸벤과 같은 시스템은 또한 본 발명의 문맥상 방향족 고리계, 마찬가지로 2 개 이상의 아릴 기가 예를 들어, 선형 또는 환형 알킬, 알케닐 또는 알키닐 기에 의해 또는 실릴 기에 의해 연결되는 시스템으로서 간주되어 진다. 부가적으로, 2 개 이상의 아릴 기가 단일 결합을 통해 서로 연결되는 시스템은 또한 본 발명의 문맥상 방향족 고리계로서, 예를 들어 비페닐 및 터페닐과 같은 시스템으로서 고려되어진다.
헤테로방향족 고리계는, 본 발명의 문맥상, 5 내지 40 개의 방향족 고리 원자 (이중 적어도 하나는 헤테로원자임) 를 함유한다. 헤테로방향족 고리계의 헤테로원자는 바람직하게는 N, O 및/또는 S로부터 선택된다. 헤테로방향족 고리계는 방향족 고리계에 대해 상기 언급된 정의에 상응하지만, 방향족 고리 원자 중 하나로서 적어도 하나의 헤테로원자를 갖는다. 이러한 방식으로, 이것은 본 출원의 정의의 의미에서 방향족 고리계와 상이하며, 방향족 고리계는 이 정의에 따르면 방향족 고리 원자로서 임의의 헤테로원자를 함유할 수 없다.
6 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 방향족 고리계 또는 5 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 헤테로방향족 고리계는 특히 상기 아릴기 및 헤테로아릴기에서 언급된 기들로부터, 및 비페닐, 터페닐, 쿼터페닐, 플루오렌, 스피로비플루오렌, 디하이드로페난트렌, 디하이드로피렌, 테트라하이드로피렌, 인데노플루오렌, 트룩센, 이소트룩센, 스피로트룩센, 스피로이소트룩센, 인데노카르바졸, 또는 이들 기의 조합으로부터 유도되는 기를 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명의 문맥상, 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬기 및 3 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 분지형 또는 환형 알킬기 및 2 내지 40 개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 또는 알키닐기 (이들 중 각각의 수소 원자 또는 CH2 기는 라디칼의 정의에서 상기 언급된 기에 의해 치환될 수 있음) 는 바람직하게는 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, s-부틸, t-부틸, 2-메틸부틸, n-펜틸, s-펜틸, 시클로펜틸, 네오펜틸, n-헥실, 시클로헥실, 네오헥실, n-헵틸, 시클로헵틸, n-옥틸, 시클로옥틸, 2-에틸헥실, 트리플로오로메틸, 펜타플루오로에틸, 2,2,2-트리플로오로에틸, 에테닐, 프로페닐, 부테닐, 펜테닐, 시클로펜테닐, 헥세닐, 시클로헥세닐, 헵테닐, 시클로헵테닐, 옥테닐, 시클로옥테닐, 에티닐, 프로피닐, 부티닐, 펜티닐, 헥시닐 또는 옥티닐 라디칼을 의미하는 것으로 이해된다.
1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 알콕시 또는 티오알킬기 (이때 개별 수소 원자 또는 CH2 기는 또한 라디칼의 정의에서 상기 언급된 기로 대체될 수 있음) 는 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, 2,2,2-트리플루오로에톡시, 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 이해된다.
본 출원의 문맥상, 2 이상의 라디칼이 함께 고리를 형성할 수 있다는 문구는, 특히 2개의 라디칼이 화학 결합에 의해 서로 연결된다는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 하지만, 상기 언급된 문구는 2 개의 라디칼 중 하나가 수소인 경우, 제 2 라디칼은 수소 원자가 결합된 위치에 결합하여 고리를 형성함을 의미하는 것으로 이해해야 한다.
하나 이상의 R4 라디칼로 치환될 수 있는 Ar2 기로서 전자 결핍성 헤테로아릴기는, 5 내지 30 개의 방향족 고리 원자를 갖고 N, O 및 S로부터 선택된 2 개 이상의 헤테로원자를 갖는 적어도 하나의 헤테로방향족 5 원 고리 또는 N, O 및 S로부터 선택된 1 개 이상의 헤테로원자를 갖는 적어도 하나의 헤테로방향족 6 원 고리를 함유하는, 헤테로아릴기를 의미하는 것으로 특히 이해된다.
전자-결핍성 헤테로아릴기 Ar2의 바람직한 실시형태는 다음 화학식 중 하나를 따른다:
Figure 112019119729643-pct00004
Figure 112019119729643-pct00005
여기서 발생하는 변수는 하기와 같이 정의되며:
V 는 각각의 경우 동일 또는 상이하게 N 또는 CR4이고, 화학식 (Ar2-A), (Ar2-C), (Ar2-D) 및 (Ar2-E)의 각각에서 적어도 하나의 V 기는 N이고;
W 는 각각의 경우 동일 또는 상이하게 N 또는 CR4이고;
U 는 NR4이고;
화학식 (Ar2-B)에서 W 및 V 기로부터 선택된 적어도 하나의 기는 N이고; 그리고
화학식당 하나의 R4 기는 Ar1 기 또는 Cbz 에 대한 결합에 의해 대체된다.
Ar2는 보다 바람직하게는 피리딘, 피리미딘, 피리다진, 피라진, 트리아진, 아자카르바졸, 벤즈이미다졸, 퀴놀린, 퀴나졸린, 벤조[h]퀴나졸린, 페난트롤린, 페난트리딘, 디아자페난트렌 및 아크리딘 중에서 선택되며, 이들 각각은 하나 이상의 R4 라디칼로 치환될 수 있다. 각각이 하나 이상의 R4 라디칼로 치환될 수 있는 트리아진 및 퀴나졸린이 매우 특히 바람직하며, 각각이 하나 이상의 R4 라디칼로 치환될 수 있는 트리아진 및 2-퀴나졸린이 매우 특히 바람직하다.
매우 특히 바람직한 Ar2 기는 하기 화학식의 기로부터 선택되고:
Figure 112019119729643-pct00006
Figure 112019119729643-pct00007
Figure 112019119729643-pct00008
여기서 점선 결합은 Ar1 또는 Cbz 기에 대한 결합을 나타낸다.
상기 언급된 화학식에서 R4 라디칼은 바람직하게는 H 및 6 내지 12 개의 방향족 고리 원자를 갖고 각각 하나 이상의 R5 라디칼로 치환될 수 있는 방향족 고리계로부터 선택된다.
상기 언급된 화학식 중에서, 특히 바람직한 것은 화학식 (Ar2-1), (Ar2-2), (Ar2-4), (Ar2-6), (Ar2-7), (Ar2-9) 및 (Ar2-10)이다.
화학식 (Cbz) 의 하나 이상의 구조 엘리먼트를 함유하는 2가 기는 i) 화학식 (Cbz) 의 구조 엘리먼트는 물론 화학식 (Cbz) 의 구조 엘리먼트에 결합된 추가 구조 엘리먼트를 함유하고, 및/또는 ii) 더 큰 응집성 기의 일부로서 화학식 (Cbz) 의 구조적 엘리먼트를 함유하는 기를 의미하는 것으로 이해된다.
경우 ii)의 예들은 하기 화학식의 2가 기이다:
Figure 112019119729643-pct00009
화학식 (Cbz) 에서, Z2는 C인 것이 바람직하다.
바람직한 Cbz 기는 카르바졸, 아자카르바졸, 벤조카르바졸, 디벤조카르바졸, 인데노카르바졸, 인돌로카르바졸, 벤조푸란에 융합된 카르바졸 및 벤조티오펜에 융합된 카르바졸로부터 선택되며, 여기서 언급된 기는 각각 하나 이상의 R3 라디칼로 치환될 수 있다.
바람직한 Cbz 기는 하기 화학식을 따른다:
Figure 112019119729643-pct00010
Figure 112019119729643-pct00011
Figure 112019119729643-pct00012
Figure 112019119729643-pct00013
식에서:
T 는 C(R3)2, O, S 또는 NR3이고;
여기서 점선 결합은 나머지 화합물에 대한 결합을 나타내고, 그리고
여기서 상기 언급된 화학식의 기는 비치환된 것으로 나타난 임의의 위치에서 R3 라디칼로 각각 치환될 수 있다.
상기 언급된 화학식 중에서, 화학식 (Cbz-1), (Cbz-2), (Cbz-4), (Cbz-18), (Cbz-19), (Cbz-20), (Cbz-22) 및 (Cbz-29)가 특히 바람직하다. 매우 특히 바람직한 것은 화학식 (Cbz-1) 이다.
화학식 (Cbz-1) 내지 (Cbz-4) 및 (Cbz-17) 내지 (Cbz-22) 에서, 6 원 고리를 통한 나머지 화합물에 대한 결합은 질소 원자의 파라 위치에 있는 것이 바람직하다.
화학식 (Cbz-1)의 기의 바람직한 실시형태는 하기에 나타낸 화학식 (Cbz-1-1) 내지 (Cbz-1-3)의 기, 보다 바람직하게는 (Cbz-1-2)의 기이고,
Figure 112019119729643-pct00014
여기서 점선 결합은 나머지 화합물에 대한 결합을 나타내고, 그리고
여기서 상기 언급된 화학식의 기는 비치환된 것으로 나타난 임의의 위치에서 R3 라디칼로 각각 치환될 수 있다.
또한, 상기 언급된 화학식의 기는 비치환된 것으로 나타낸 위치에서 임의의 치환기를 갖지 않는 것이 바람직하다.
바람직하게는, Y는 각각의 경우에 동일하다. 또한, Y는 각각의 경우에 동일 또는 상이하고 O 및 S로부터 선택되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 Y는 O이다.
화학식 (I) 마다 2 개 이하의 Z1 기가 N 인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, Z1은 CR1 또는 C 이고, 여기서 Z1 기는 Y 기가 Z1 기에 결합하는 특정 경우에 C 이다.
바람직하게, Ar1은 각각의 경우 동일 또는 상이하게 벤젠, 비페닐, 터페닐, 나프탈렌, 디벤조푸란, 디벤조티오펜, 카르바졸 및 플루오렌으로부터 유도된 2가 기이며, 여기서 2가 기는 하나 이상의 R2 라디칼로 치환될 수 있다. 보다 바람직하게, Ar1 은 1,2-페닐렌, 1,3-페닐렌 또는 1,4-페닐렌이고, 그 각각은 하나 이상의 R2 라디칼로 치환될 수 있다.
바람직하게는, R1, R2, R3 및 R4 는 각각의 경우 동일하거나 상이하게 H, D, F, CN, Si(R5)3, N(R5)2, 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시 기, 3 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 분지형 또는 환형 알킬 또는 알콕시 기, 6 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 방향족 고리계 및 5 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 헤테로방향족 고리계로부터 선택되고, 여기서 언급된 알킬 및 알콕시 기, 언급된 방향족 고리계 및 언급된 헤테로방향족 고리계는 각각 하나 이상의 R5 라디칼로 치환될 수 있고; 그리고 언급된 알킬 또는 알콕시 기 중의 하나 이상의 CH2 기는 -C≡C-, -R5C=CR5-, Si(R5)2, C=O, C=NR5, -NR5-, -O-, -S-, -C(=O)O- 또는 -C(=O)NR5- 로 대체될 수 있다. 보다 바람직하게, R1, R2, R3 및 R4는 각각의 경우 동일 또는 상이하게 H, F, CN, 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬기, 3 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 분지형 또는 환형 알킬기, 6 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 방향족 고리계 및 5 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 헤테로방향족 고리계로부터 선택되고; 여기서 상기 알킬기, 상기 방향족 고리계 및 상기 헤테로방향족 고리계는 각각 하나 이상의 R5 라디칼로 치환될 수 있다.
가장 바람직하게는, R1은 H 이다. 가장 바람직하게는 추가로, R2은 H 이다. 가장 바람직하게는 추가로, R3은 H 이다. 가장 바람직하게는 추가로, R4는 각각의 경우 동일 또는 상이하게, H, 6 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 방향족 고리계, 및 5 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 헤테로방향족 고리계로부터 선택된다.
바람직하게는, R5는 각각의 경우 동일 또는 상이하게 H, D, F, CN, Si(R6)3, N(R6)2, 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시 기, 3 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 분지형 또는 환형 알킬 또는 알콕시 기, 6 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 방향족 고리계 및 5 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 헤테로방향족 고리계로부터 선택되고, 여기서 언급된 알킬 및 알콕시 기, 언급된 방향족 고리계 및 언급된 헤테로방향족 고리계는 각각 하나 이상의 R6 라디칼로 치환될 수 있고; 그리고 언급된 알킬 또는 알콕시 기 중의 하나 이상의 CH2 기는 -C≡C-, -R6C=CR6-, Si(R6)2, C=O, C=NR6, -NR6-, -O-, -S-, -C(=O)O- 또는 -C(=O)NR6- 로 대체될 수 있다. 보다 바람직하게는, R5는 H 이다.
바람직하게는, R6은 각각의 경우 동일 또는 상이하게, H, D, F, CN, 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 알킬기, 6 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 방향족 고리계, 및 5 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 헤테로방향족 고리계로부터 선택된다. 보다 바람직하게는, R6는 H 이다.
바람직하게는, 화학식 (I)의 3 개의 지수 i 중 2 개는 1이고, 3 개의 지수 i 중 하나는 0이다.
바람직하게는, m은 0 또는 1이고, 보다 바람직하게는 0이다.
바람직하게는, n은 0 또는 1이고, 보다 바람직하게는 0이다.
화학식 (I) 의 바람직한 실시형태는 하기 식 (I-1) 내지 (I-24)에 해당하고:
Figure 112019119729643-pct00015
Figure 112019119729643-pct00016
Figure 112019119729643-pct00017
Figure 112019119729643-pct00018
Figure 112019119729643-pct00019
Figure 112019119729643-pct00020
Figure 112019119729643-pct00021
Figure 112019119729643-pct00022
여기서 발생하는 변수는 상기 정의된 바와 같고, 화학식은 방향족 6 원 고리 상에 비치환된 것으로 도시된 각각의 위치에서 R1 기에 의해 치환될 수 있다.
바람직하게는, 화학식 (I-1) 내지 (I-24)의 화합물은 6 원 고리 상에 비치환된 것으로 나타낸 모든 위치에서 비치환된다.
또한, 화학식 (I-1) 내지 (I-24) 에서 화합물 부분 -Cbz-Ar2 및 -Ar1-Cbz-Ar2가 각각 화학식 (I-1) 에 대한 하기 예에 의해 나타낸 바와 같이, 질소 원자에 대한 파라 위치에서 방향족 6 원 고리에 각각 결합된다:
Figure 112019119729643-pct00023
화학식 (I-1) 내지 (I-24) 에 대해, 변수의 상기 일반적으로 바람직한 실시형태는 여전히 적용 가능하다.
Cbz 기가 바람직한 화학식 (Cbz-1) 내지 (Cbz-29) 중 하나를 따르는, 화학식 (I-1) 내지 (I-24)의 하기 실시형태가 특히 바람직하다:
Figure 112019119729643-pct00024
Figure 112019119729643-pct00025
Figure 112019119729643-pct00026
Figure 112019119729643-pct00027
Figure 112019119729643-pct00028
Figure 112019119729643-pct00029
Figure 112019119729643-pct00030
Figure 112019119729643-pct00031
Figure 112019119729643-pct00032
Figure 112019119729643-pct00033
Figure 112019119729643-pct00034
Figure 112019119729643-pct00035
Figure 112019119729643-pct00036
Figure 112019119729643-pct00037
Figure 112019119729643-pct00038
Figure 112019119729643-pct00039
Figure 112019119729643-pct00040
Figure 112019119729643-pct00041
Figure 112019119729643-pct00042
Figure 112019119729643-pct00043
Figure 112019119729643-pct00044
상기 언급된 화학식의 경우, 화합물 부분 -Cbz-Ar2 및 -Ar1-Cbz-Ar2가 각각 화학식 (I-1) 에 대한 하기 예에 의해 나타낸 바와 같이, 질소 원자에 대한 파라 위치에서 방향족 6 원 고리에 각각 결합된다:
Figure 112019119729643-pct00045
상기 언급된 화학식의 경우, 변수는 상기 언급된 바람직한 실시형태를 따르는 것이 바람직하다. 내부의 Ar1 및 Ar2 기가 상기 언급된 바람직한 실시형태를 따르는 것이 특히 바람직하다.
화학식 (I) 의 바람직한 명시적 화합물은 아래에 도시된다.
Figure 112019119729643-pct00046
Figure 112019119729643-pct00047
Figure 112019119729643-pct00048
Figure 112019119729643-pct00049
Figure 112019119729643-pct00050
Figure 112019119729643-pct00051
화학식 (I) 의 화합물은 당업자에게 공지된 통상의 합성 유기 화학 방법에 의해 제조될 수 있다. 화합물의 제조에서, 특히 전이 금속 촉매 커플링 반응, 예를 들어 할로겐 반응 및 스즈키 커플링 반응이 사용된다.
화합물의 제조에서, 반응성 기를 갖는 가교된 트리페닐아민 기가 먼저 제조되는 것이 바람직하다 (스킴 1-5). 대안적으로, 이들 중간체 중 다수는 또한 상업적으로 입수될 수 있다.
하기 스킴 1은 3 개의 산소 브릿지와 가교되고 중앙 아민기에 대해 파라 위치에서 브롬 원자를 갖는 트리페닐아민 기가 어떻게 제조될 수 있는지를 예로써 보여준다.
스킴 1:
Figure 112019119729643-pct00052
하기 스킴 2는 2 개의 산소 브릿지 (상부) 또는 2 개의 황 브릿지 (하부) 로 가교된 트리페닐아민기를 제조하는 방법을 예로써 보여준다. 이들은 각각 중앙 아민 기에 대한 파라 위치에 브롬 원자를 함유한다.
스킴 2:
Figure 112019119729643-pct00053
스킴 3은 2 개의 산소 브릿지로 가교된 트리페닐아민기에 대한 2 개의 경로를 도시하며, 이는 상기 스킴 2에 나타낸 경로의 대안으로서 사용될 수 있다.
스킴 3:
Figure 112019119729643-pct00054
스킴 4는 비대칭 치환을 가지며 중앙 아민기에 대한 파라 위치에서 브롬 원자를 갖는, 2 개의 산소 브릿지로 가교된 트리페닐아민 기가 제조될 수 있는 경로를 보여준다.
스킴 4:
Figure 112019119729643-pct00055
스킴 5:
스킴 5는 스킴 2 내지 4의 예의 경우와는 다른 페닐기에서 2 개의 산소 브릿지와 가교되고 브롬 원자를 갖는 트리페닐아민기에 대한 합성을 보여준다.
Figure 112019119729643-pct00056
반응성 기, 바람직하게는 할로겐 원자, 보다 바람직하게는 브롬을 갖는 가교된 트리아릴아민 기의 제조 후, 카르바졸 유도체는 가교된 트리아릴아민기에 스즈키 커플링에서 결합된다 (스킴 6).
스킴 6:
Figure 112019119729643-pct00057
스킴 6의 대안의 실시형태 (스킴 7) 에서, 반응성 기, 바람직하게는 할로겐 원자를 갖는 방향족 기는 스즈키 반응에서 반응성 기, 바람직하게는 할로겐 원자, 보다 바람직하게는 브롬을 갖는 가교된 트리아릴아민 기에 결합된다. 추가 단계에서, 카르바졸 유도체가 추가 스즈키 반응에 부착된다.
스킴 7:
Figure 112019119729643-pct00058
수득된 화합물은 임의로 후속 반응에서 추가로 개질 및/또는 치환될 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기에 정의된 화학식 (I) 의 화합물을 제조하는 방법을 제공하며, 제 1 단계에서, 페닐기 중 하나 상의 반응성 기로 치환된 트리페닐아민 화합물이 제조되고, 여기서 페닐기 사이의 브릿지가 단일 결합, O 및 S로부터 선택되고, 적어도 2 개의 브릿지가 존재하고, 그리고 추가 단계에서, 카르바졸 기가 전이 금속-촉매 커플링 반응을 통해 화합물에 도입되는 것을 특징으로 한다.
반응성 기는 바람직하게는 할로겐, 보다 바람직하게는 브롬으로부터 선택된다. 추가 단계에서의 반응은 바람직하게는 스즈키 커플링 반응이다. 카르바졸기는 바람직하게는 반응성 기, 보다 바람직하게는 보론산 또는 보론산의 유도체, 예를 들어 보론산 에스테르를 갖는다.
상기 기재된 본 발명의 화합물, 특히 반응성 이탈기, 예컨대 브롬, 요오드, 염소, 보론산 또는 보론 에스테르로 치환된 화합물은 상응하는 올리고머, 덴드리머 또는 중합체의 제조를 위한 단량체로서 사용될 수 있다. 적합한 반응성 이탈기는 예를 들어, 브롬, 요오드, 염소, 보론산, 보론산 에스테르, 아민, 말단 C-C 이중 결합 또는 C-C 삼중 결합을 갖는 알케닐 또는 알키닐기, 옥시란, 옥세탄, 시클로부가, 예를 들어 1,3-쌍극성 시클로부가 내로 들어가는 기, 예를 들어 디엔 또는 아지드, 카르복실산 유도체, 알코올 및 실란이다.
따라서 본 발명은 또한 화학식 (I) 의 하나 이상의 화합물을 함유하는 올리고머, 폴리머 또는 덴드리머를 제공하고, 여기서 폴리머, 올리고머 또는 덴드리머에 대한 결합(들)이 화학식 (I) 중 R1, R2, R3 또는 R4에 의해 치환된 임의의 바람직한 위치에 국소화될 수 있다. 화학식 (I) 의 화합물의 연결에 따라, 화합물은 올리고머 또는 폴리머의 측쇄의 일부 또는 주쇄의 일부이다. 올리고머는 본 발명의 문맥상 적어도 3 개의 단량체 단위로부터 형성된 화합물을 의미하는 것으로 이해된다. 올리고머는 본 발명의 문맥상 적어도 10 개의 단량체 단위로부터 형성된 화합물을 의미하는 것으로 이해된다. 본 발명의 폴리머, 올리고머 또는 덴드리머는 공액될 수 있거나, 부분적으로 공액되거나 비공액될 수 있다. 본 발명의 올리고머 또는 폴리머는 선형, 분지형 또는 수지상 (dendritic) 일 수 있다. 선형 연결을 갖는 구조에서, 화학식 (I) 의 단위는 서로 직접 연결될 수 있거나, 2가 기를 통해, 예를 들면 치환 또는 비치환된 알킬렌기를 통해, 헤테로원자를 통해 또는 2가 방향족 또는 헤테로방향족 기를 통해 서로 연결될 수 있다. 분지형 및 수지 구조에서, 예를 들면, 화학식 (I) 의 3 개 이상의 단위가 3가 또는 고가의 기를 통해, 예를 들면 3가 또는 고가의 방향족 또는 헤테로방향족 기를 통해 연결되어, 분지형 또는 수지형 올리고머 또는 폴리머를 제공하는 것이 가능하다.
올리고머, 덴드리머 및 폴리머에서 화학식 (I) 의 반복 단위를 위해, 화학식 (I) 의 화합물에 대해 상술한 바와 같이 동일하게 적용하는 것이 바람직하다.
올리고머 또는 폴리머의 제조를 위해, 본 발명의 단량체는 추가 단량체와 동종중합 또는 공중합된다. 적합하고 바람직한 공단량체는 플루오렌 (예를 들어 EP 842208 또는 WO 2000/22026 에 따름), 스피로바이플루오렌 (예를 들어 EP 707020, EP 894107 또는 WO 2006/061181 에 따름), 파라페닐렌 (예를 들어 WO 1992/18552 에 따름), 카르바졸 (예를 들어 WO 2004/070772 또는 WO 2004/113468 에 따름), 티오펜 (예를 들어 EP 1028136 에 따름), 디히드로페난트렌 (예를 들어 WO 2005/014689 또는 WO 2007/006383 에 따름), 시스- 및 트랜스-인데노플루오렌 (예를 들어 WO 2004/041901 또는 WO 2004/113412 에 따름), 케톤 (예를 들어 WO 2005/040302 에 따름), 페난트렌 (예를 들어 WO 2005/104264 또는 WO 2007/017066 에 따름) 또는 그 밖의 다수의 이들 단위로부터 선택된다. 폴리머, 올리고머 및 덴드리머는 전형적으로 좀더 추가의 단위, 예를 들어 방출 (형광 또는 인광) 단위, 예를 들어 비닐트리아릴아민 (예를 들어 WO 2007/068325 에 따름) 또는 인광 금속 착물 (예를 들어 WO 2006/003000 에 따름), 및/또는 전하 수송 단위, 특히 트리아릴아민 기재의 것들을 함유한다.
본 발명의 폴리머 및 올리고머는 일반적으로 하나 이상의 단량체 유형의 중합에 의해 제조되고, 이들 중 적어도 하나의 단량체는 폴리머에서 화학식 (I) 의 반복단위를 야기한다. 적합한 중합 반응은 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기재되어 있다. C-C 또는 C-N 결합의 형성을 초래하는 특히 적합하고 바람직한 중합 반응은 스즈키 중합, 야마모토 중합, 스틸레 중합 및 하트위그-부흐발트 중합이다.
예를 들어 스핀-코팅 또는 프린팅 방법에 의해 액체상으로부터 본 발명의 화합물을 프로세싱하기 위해서, 본 발명의 화합물의 제형이 필요하다. 이러한 제형은 예를 들어 용액, 분산액 또는 유화액일 수 있다. 이러한 목적을 위해, 둘 이상의 용매의 혼합물을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 적합하며 바람직한 용매는, 예를 들어, 톨루엔, 아니솔, o-, m-또는 p-자일렌, 메틸 벤조에이트, 메시틸렌, 테트랄린, 베라트롤, THF, 메틸-THF, THP, 디클로로벤젠, 클로로벤젠, 디옥산, 페녹시톨루엔, 특히 3-페녹시톨루엔, (-)-펜촌, 1,2,3,5-테트라메틸벤젠, 1,2,4,5-테트라메틸벤젠, 1-메틸나프탈렌, 2-메틸벤조티아졸, 2-페녹시에탄올, 2-피롤리디논, 3-메틸아니솔, 4-메틸아니솔, 3,4-디메틸아니솔, 3,5-디메틸아니솔, 아세토페논, α-테르피네올, 벤조티아졸, 부틸 벤조에이트, 쿠멘, 시클로헥산올, 시클로헥사논, 시클로헥실벤젠, 데칼린, 도데실벤젠, 에틸 벤조에이트, 인단, 메틸 벤조에이트, NMP, p-시멘, 페네톨, 1,4-디이소프로필벤젠, 디벤질 에테르, 디에틸렌 글리콜 부틸메틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 부틸메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디부틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 트리프로필렌 글리콜 디메틸 에테르, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 2-이소프로필나프탈렌, 펜틸벤젠, 헥실벤젠, 헵틸벤젠, 옥틸벤젠, 1,1-비스(3,4-디메틸페닐)에탄 또는 이들 용매의 혼합물이다.
따라서 본 발명은 화학식 (I) 의 적어도 하나의 화합물 및 적어도 하나의 용매, 바람직하게는 유기 용매를 포함하는 제형, 특히 용액, 분산액 또는 에멀젼을 추가로 제공한다. 이러한 용액을 제조할 수 있는 방식은 당업자에게 공지되고 예를 들어, WO 2002/072714, WO 2003/019694 및 그곳에 언급된 문헌에 기재된다.
본 발명의 화합물은 전자 디바이스, 특히 유기 전계발광 디바이스 (OLED) 에 사용하기에 적합하다. 치환에 따라, 화합물은 상이한 기능 및 층에서 사용된다.
따라서 본 발명은 전자 디바이스에서 화학식 (I) 의 화합물의 사용을 추가로 제공한다. 이러한 전자 디바이스는 바람직하게는 유기 집적 회로 (OIC), 유기 전계 트랜지스터 (OFET), 유기 박막 트랜지스터 (OTFT), 유기 발광 트랜지스터 (OLET), 유기 태양 전지 (OSC), 유기 광학 검출기, 유기 광수용체, 유기 전계-켄치 소자 (OFQD), 유기 발광 전기화학 전지 (OLEC), 유기 레이저 다이오드 (O-laser) 및 더욱 바람직하게는 유기 전계발광 소자 (OLED) 로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명은 상기에 이미 기술된 바와 같이 화학식 (I)의 적어도 하나의 화합물을 포함하는 전자 디바이스를 제공한다. 이 전자 디바이스는 바람직하게는 상기 언급된 디바이스로부터 선택된다.
애노드, 캐소드 및 적어도 하나의 방출층을 포함하는 유기 전계발광 디바이스 (OLED) 인 것이 보다 바람직하고, 방출층, 전자 수송 층, 정공 차단 층 또는 다른 층일 수 있는 적어도 하나의 유기층이 화학식 (I) 의 적어도 하나의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
캐소드, 애노드 및 방출층 이외에, 유기 전계발광 디바이스는 또한 추가 층을 포함할 수 있다. 이는, 예를 들어, 각각의 경우 하나 이상의 정공 주입 층, 정공 수송 층, 정공 차단 층, 전자 수송 층, 전자 주입 층, 전자 차단 층, 엑시톤 차단 층, 중간층, 전하 생성 층 (IDMC 2003, Taiwan; Session 21 OLED (5), T. Matsumoto, T. Nakada, J. Endo, K. Mori, N. Kawamura, A. Yokoi, J. Kido, Multiphoton Organic EL Device Having Charge Generation Layer) 및/또는 유기 또는 무기 p/n 접합부로부터 선택된다.
화학식 (I) 의 화합물을 포함하는 유기 전계발광 디바이스의 시퀀스는 바람직하게 다음과 같다: 애노드-정공 주입층-정공 수송층-선택적으로 추가의 정공 수송층(들)-선택적으로 전자 차단층-방출층-선택적으로 정공 차단층-전자 수송층-전자 주입층-캐소드. 추가로, 추가 층이 OLED에 존재하는 것이 가능하다.
본 발명의 유기 전계발광 디바이스는 둘 이상의 방출 층을 함유할 수 있다. 보다 바람직하게는, 이들 방출층은 이 경우에 전체적으로 백색 방출을 유도하도록, 즉 형광 또는 인광을 발할 수 있고, 청색, 녹색, 황색, 주황색 또는 적색 광을 방출하는 다양한 방출 화합물이 방출 층에서 사용되도록, 여러 방출 최대치의 합계가 380 nm 내지 750 nm 이다. 특히 바람직한 것은 3층 시스템, 즉, 3개의 방출층을 갖는 시스템으로, 여기서 3층은 청색, 녹색 및 주황색 또는 적색 방출을 보인다 (기본 구조에 대해서는, 예를 들어, WO 2005/011013 을 참고한다). 본 발명의 화합물은 바람직하게는 방출층 또는 정공 수송층에 존재한다.
본 발명에 따라서, 화학식 (I) 의 화합물이 하나 이상의 인광 방출 화합물을 포함하는 전자 디바이스에 사용되는 경우가 바람직하다. 이 경우, 화합물은 상이한 층, 바람직하게는 전자 수송층 또는 방출 층에 존재할 수 있다. 보다 바람직하게는, 인광 방출 화합물과 조합하여 방출층에 존재한다.
용어 "인광 방출 화합물"은 전형적으로 빛의 방출이 스핀-금지된 전이, 예를 들어 여기된 3중 상태 또는 고차 스핀 양자수를 갖는 상태, 예를 들어 5중 상태로부터의 전이를 통해 영향을 받는 화합물을 포함한다.
적합한 인광 방출 화합물 (= 3중 방출체) 은 특히 적합하게 여기되는 경우, 바람직하게는 가시 영역에서, 빛을 방출하고, 또한 20 초과, 바람직하게는 38 초과, 내지 84 미만, 더욱 바람직하게는 56 초과 내지 80 미만의 원자 번호의 적어도 하나의 원자를 함유하는 화합물이다. 바람직한 것은, 인광 방출 화합물로서, 구리, 몰리브덴, 텅스텐, 레늄, 루테늄, 오스뮴, 로듐, 이리듐, 팔라듐, 백금, 은, 금 또는 유러퓸을 함유하는 화합물, 특히 이리듐, 백금 또는 구리를 함유하는 화합물을 사용하는 것이다. 본 발명의 문맥상, 모든 발광 이리듐, 백금 또는 구리 착물은 인광 방출 화합물인 것으로 고려된다.
상기 기재된 방출 화합물의 예는 출원 WO 00/70655, WO 01/41512, WO 02/02714, WO 02/15645, EP 1191613, EP 1191612, EP 1191614, WO 05/033244, WO 05/019373 및 US 2005/0258742 에서 찾을 수 있다. 일반적으로, 유기 전계발광 디바이스의 분야의 당업자에게 공지되고 종래 기술에 따른 인광 OLED 에 사용되는 모든 인광 착물이 적합하다. 또한, 당업자는 본 발명의 기술을 실행하지 않으면서 유기 전계발광 디바이스에서 화학식 (I) 의 화합물과 조합하여 추가의 인광 착물을 사용할 수 있다. 다른 예는 다음 표에 나열되어 있다.
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본 발명의 바람직한 실시형태에서, 화학식 (I) 의 화합물은 하나 이상의 방출 화합물, 바람직하게 인광 방출 화합물과 조합하여 매트릭스 재료로서 방출층에 사용된다. 인광 방출 화합물은 바람직하게는 적색- 또는 녹색-인광 방출체이다. 이것은 화학식 (I) 의 화합물의 가장 강력하게 바람직한 용도이다.
이러한 경우 방출층에서의 매트릭스 재료의 비율은 형광 방출층에 대해서는 50.0 부피% 내지 99.9 부피%, 바람직하게는 80.0 부피% 내지 99.5 부피%, 보다 바람직하게는 92.0 부피% 내지 99.5 부피% 이고, 인광 방출층에 대해서는 85.0 부피%내지 97.0 부피% 이다.
상응하게, 방출 화합물의 비율은 형광 방출층에 대해서는 0.1 부피% 내지 50.0 부피%, 바람직하게는 0.5 부피% 내지 20.0 부피%, 보다 바람직하게는 0.5 부피% 내지 8.0 부피% 이고, 인광 방출층에 대해서는 3.0 부피% 내지 15.0 부피% 이다.
유기 전계발광 디바이스의 방출층은 또한 복수의 매트릭스 재료 (혼합 매트릭스 시스템) 및/또는 복수의 방출 화합물을 포함하는 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 경우에도 또한, 방출 화합물은 일반적으로 시스템 내에서 더 적은 비율을 갖는 이러한 재료이고, 매트릭스 재료는 시스템 내에서 더 큰 비율을 갖는 이러한 재료이다. 그러나 개별적인 경우에서, 시스템 내에서의 단일 매트릭스 재료의 비율은 단일 방출 화합물의 비율보다 적을 수 있다.
화학식 (I) 의 화합물은 혼합 매트릭스 시스템의 성분으로서 사용되는 것이 바람직하다. 혼합 매트릭스 시스템은 바람직하게는 2 또는 3 개의 상이한 매트릭스 재료, 보다 바람직하게는 2 개의 상이한 매트릭스 재료를 포함한다. 바람직하게는, 이러한 경우, 2 개의 재료 중 하나는 정공-수송 특성을 갖는 재료이고, 다른 재료는 전자-수송 특성을 갖는 재료이다. 화학식 (I) 의 화합물은 바람직하게는 정공 수송 특성을 갖는 매트릭스 재료이다. 그러나, 혼합 매트릭스 성분의 원하는 전자-수송 및 정공-수송 특성은 또한, 단일 혼합 매트릭스 성분에서 주로 또는 전적으로 조합될 수 있는데, 이 경우 추가의 혼합 매트릭스 성분(들)은 다른 기능을 충족시킨다. 2개의 상이한 매트릭스 재료는 1:50 내지 1:1, 바람직하게는 1:20 내지 1:1, 보다 바람직하게는 1:10 내지 1:1, 가장 바람직하게는 1:4 내지 1:1 의 비로 존재할 수 있다. 인광 유기 전계발광 디바이스에서 혼합 매트릭스 시스템을 사용하는 것이 바람직하다. 혼합 매트릭스 시스템에 대한 보다 상세한 정보의 한 출처는 출원 WO 2010/108579 이다.
혼합-매트릭스 시스템은 하나 이상의 방출 화합물, 바람직하게는 하나 이상의 인광 방출 화합물을 포함할 수 있다. 일반적으로, 혼합 매트릭스 시스템은 바람직하게 인광 유기 전계발광 디바이스에 사용된다.
혼합 매트릭스 시스템의 매트릭스 성분으로서 본 발명의 화합물과 조합되어 사용될 수 있는 특히 적합한 매트릭스 재료는 혼합 매트릭스 시스템에서 사용되는 방출 화합물의 유형에 따라 인광 방출 화합물로 하기 구체화된 바람직한 매트릭스 재료 또는 형광 방출 화합물로 바람직한 매트릭스 재료로부터 선택된다.
본 발명의 대안적인 바람직한 실시형태에서, 화학식 (I) 의 화합물은 TADF (열적으로 활성화된 지연 형광) 를 나타내는 방출체 재료의 매트릭스 재료로서 사용된다. 이러한 종류의 방출체 재료는 당업자에게 널리 공지되어 있다. 보다 구체적으로, TADF 방출체 재료로서 H. Uoyama et al., Nature 2012, 492, 234 ff에서 도 1b) 에 도시된 화합물을 사용하는 것이 가능하다.
본 발명의 대안의 바람직한 실시형태에서, 화학식 (I) 의 화합물은 정공 수송 재료로 사용된다. 이는 화학식 (I) 의 화합물이 전자-결핍성 헤테로아릴기, 예를 들어 트리아지닐, 피리미딜, 피라지닐, 피리다지닐, 피리딜, 벤즈이미다졸릴, 퀴나졸리닐, 퀴놀리닐 또는 페난트롤리닐을 함유하는 경우에 특히 그러하다.
화합물이 전자 수송 재료로서 사용될 때, 이들은 바람직하게는 정공 차단제 층, 전자 수송 층 또는 전자 주입 층에 사용된다. 바람직한 실시형태에서, 언급된 층은 n-도핑된다. 대안적으로, 화학식 (I) 의 화합물을 포함하는 층은 이 화합물을 순수한 재료로서 포함할 수 있다.
본 문맥상, n-도펀트는 전자를 방출할 수 있는 유기 또는 무기 화합물 (전자 공여체), 즉 환원제로서 작용하는 화합물을 의미하는 것으로 이해된다.
n-도핑에 사용되는 화합물은 전구체의 형태로 사용될 수 있으며, 이 경우 이들 전구체 화합물은 활성화를 통해 n-도펀트를 방출한다.
바람직하게는, n-도펀트는 전자-풍부 금속 착물; P=N 화합물; N-헤테로사이클, 보다 바람직하게는 나프틸렌카르보디이미드, 피리딘, 아크리딘 및 페나진; 플루오렌 및 자유 라디칼 화합물로부터 선택된다.
특히 바람직한 전자-풍부 금속 착물은 특히 공개된 명세서 WO 2005/86251 A2에 기재되어 있으며, 이는 공개 목적으로 본 출원의 일부를 형성하는 것으로 고려되어야 한다. 전자-풍부 금속 착물들 중에서, 비하전된 전자-풍부 금속 착물이 바람직하다.
특히 바람직한 P=N 화합물은 특히 공개된 명세서 WO 2012/175535 A2에 기재되어 있으며, 이는 공개 목적으로 본 출원의 일부를 형성하는 것으로 고려되어야 한다.
n-도펀트의 추가 기는 N-헤테로사이클의 기이다. N-헤테로사이클은 수소 및 탄소뿐만 아니라 적어도 하나의 질소 원자를 포함하는 고리 구조를 갖는 환형 화합물이다. 이들 화합물은 포화, 부분 불포화 또는 헤테로방향족일 수 있다.
N-헤테로사이클은 바람직하게는 전구체의 형태로 사용될 수 있으며, 여기서 전구체 화합물은 활성화 후에만 n-도펀트로서의 효과를 나타내는 특징을 갖는다. 특히 전구체로서 사용될 수 있는 바람직한 N-헤테로사이클은 특히 공개된 명세서 WO 2009/00237 A1에 기재되어 있으며, 이는 공개 목적으로 본 출원의 일부를 형성하는 것으로 고려되어야 한다.
n-도펀트로서 적합한 추가의 N-헤테로사이클 기는 나프틸렌카르보디이미드 기이다. 나프틸렌 카르보디이미드는 적어도 하나의 카르보디이미드 기 (N=C=N) 및 하나의 나프틸렌기를 포함한다.
공개 목적 WO 2012/168358 A1에 기술된 나프틸렌카르보디이미드에 의해 놀라운 이점이 달성될 수 있으며, 이는 공개 목적으로 본 출원의 일부를 형성하는 것으로 고려되어야 한다.
n-도펀트로 사용할 수 있는 바람직한 N-헤테로사이클은 또한 피리딘 유도체, 아크리딘 유도체 및 페나진 유도체를 포함한다. 이들 화합물은 피리딘, 아크리딘 및 페나진 구조 엘리먼트를 포함하고 기술 분야에 공지되어 있다. 바람직한 아크리딘 및 페나진은 특히 공개된 명세서 US 2007/0145355 A1에 상세되어 있으며, 이는 공개 목적으로 본 출원의 일부를 형성하는 것으로 고려되어야 한다.
EP 2 452 946 A1 및 EP 2 463 927 A1에 기술된 피리딘에 의해 놀라운 이점이 달성될 수 있으며, 이는 공개 목적으로 본 출원의 일부를 형성하는 것으로 고려되어야 한다.
본 발명의 특정 구성에서, 플루오렌은 n-도펀트로서 사용될 수 있다. 특히 바람직한 플루오렌은 특히 공개된 명세서 WO 2012/031735 A1에 기재되어 있으며, 이는 공개 목적으로 본 출원의 일부를 형성하는 것으로 고려되어야 한다.
바람직한 n-도펀트는 기술 분야에 공지된 자유 라디칼 화합물을 포함한다. 바람직한 자유 라디칼 화합물은 헤테로시 클릭기를 포함한다. 특히 바람직한 자유 라디칼 화합물은 특히 EP 1 837 926 A1 및 WO 2007/107306 A1에 개시되어 있으며, 이는 공개 목적으로 본 출원의 일부를 형성하는 것으로 고려되어야 한다.
언급된 n-도펀트 중에서, WO 2005/86251 A2에 개시된 전자-풍부 금속 착물이 특히 바람직하고, 화학식 W2(hpp)4의 금속 착물이 매우 특히 바람직하고, 여기서 hpp는 1,3,4,6,7,8-헥사히드로-2H-피리미도[1,2-a]피리미딘의 음이온이다. 여기서 비하전된 전자-풍부 금속 착물이 특히 바람직하다.
전자 디바이스 중의 상이한 기능성 재료의 바람직한 실시형태가 하기에 나열된다.
바람직한 형광 방출 화합물은 아릴아민의 계열로부터 선택된다. 아릴아민 또는 방향족 아민은 본 발명의 문맥상 질소에 직접 결합된 3 개의 치환된 또는 비치환된 방향족 또는 헤테로방향족 고리계를 함유하는 화합물을 의미하는 것으로 이해된다. 바람직하게는, 이러한 방향족 또는 헤테로방향족 고리계 중 적어도 하나는 바람직하게는 적어도 14 개의 방향족 고리 원자를 갖는 융합 고리계이다. 이들의 바람직한 예는 방향족 안트라센아민, 방향족 안트라센디아민, 방향족 피렌아민, 방향족 피렌디아민, 방향족 크리센아민 또는 방향족 크리센디아민이다. 방향족 안트라센아민은 디아릴아미노 기가, 바람직하게는 9 위치에서, 안트라센 기에 직접 결합되는 화합물을 의미하는 것으로 이해된다. 방향족 안트라센디아민은 2 개의 디아릴아미노 기가, 바람직하게는 9,10 위치에서, 안트라센 기에 직접 결합되는 화합물을 의미하는 것으로 이해된다. 방향족 피렌아민, 피렌디아민, 크리센아민 및 크리센디아민은 유사하게 정의되는데, 여기서 디아릴아미노 기는 바람직하게는 1 위치 또는 1,6 위치에서 피렌에 결합된다. 추가의 바람직한 방출 화합물은 인데노플루오렌아민 또는 -디아민 (예를 들어 WO 2006/108497 또는 WO 2006/122630 에 따름), 벤조인데노플루오렌아민 또는 -디아민 (예를 들어 WO 2008/006449 에 따름), 및 디벤조인데노플루오렌아민 또는 -디아민 (예를 들어 WO 2007/140847 에 따름), 및 WO 2010/012328 에 기재된 융합 아릴 기를 갖는 인데노플루오렌 유도체이다. 마찬가지로 바람직한 것은 WO 2012/048780 및 WO 2013/185871 에 기재된 피렌아릴아민이다. 마찬가지로 WO 2014/037077에 개시된 벤조인데노플루오렌아민, WO 2014/106522에 개시된 벤조플루오렌아민, WO 2014/111269 및 WO 2017/036574에 개시된 연장된 벤조인데노플루오렌, WO 2017/028940 및 WO 2017/028941에 개시된 페녹사진, 및 WO 2016/150544에 개시된 푸란 단위 또는 티오펜 단위에 결합된 플루오렌 유도체가 바람직하다.
바람직하게는 형광 방출 화합물에 대한 유용한 매트릭스 재료에는 다양한 성분 계열의 재료가 포함된다. 바람직한 매트릭스 재료는 올리고아릴렌의 계열 (예를 들어 EP 676461 에 따른 2,2',7,7'-테트라페닐스피로비플루오렌 또는 디나프틸안트라센), 특히 융합 방향족 기를 함유하는 올리고아릴렌의 계열, 올리고아릴렌비닐렌 (예를 들어 EP 676461 에 따른 DPVBi 또는 스피로-DPVBi), 폴리포달 (polypodal) 금속 착물 (예를 들어 WO 2004/081017 에 따름), 정공-전도 화합물 (예를 들어 WO 2004/058911 에 따름), 전자-전도 화합물, 특히 케톤, 포스핀 옥시드, 술폭시드, 등 (예를 들어 WO 2005/084081 및 WO 2005/084082 에 따름), 아트로프이성질체 (예를 들어 WO 2006/048268 에 따름), 보론산 유도체 (예를 들어 WO 2006/117052 에 따름) 또는 벤즈안트라센 (예를 들어 WO 2008/145239 에 따름) 으로부터 선택된다. 특히 바람직한 매트릭스 재료는 나프탈렌, 안트라센, 벤즈안트라센 및/또는 피렌 또는 상기 화합물의 아트로프이성질체를 포함하는 올리고아릴렌의 계열, 올리고아릴렌비닐렌, 케톤, 포스핀 옥시드 및 술폭시드로부터 선택된다. 매우 특히 바람직한 매트릭스 재료는 안트라센, 벤즈안트라센, 벤조페난트렌 및/또는 피렌 또는 이들 화합물의 아트로프이성질체를 포함하는 올리고아릴렌의 계열로부터 선택된다. 본 발명의 문맥상 올리고아릴렌은 적어도 3 개의 아릴 또는 아릴렌 기가 서로 결합되는 화합물을 의미하는 것으로 이해될 것이다. WO 2006/097208, WO 2006/131192, WO 2007/065550, WO 2007/110129, WO 2007/065678, WO 2008/145239, WO 2009/100925, WO 2011/054442 및 EP 1553154 에 개시된 안트라센 유도체, EP 1749809, EP 1905754 및 US 2012/0187826 에 개시된 피렌 화합물, WO 2015/158409 에 개시된 벤즈안트라세닐안트라센 화합물, WO 2017/025165 에 개시된 인데노벤조푸란, 및 WO 2017/036573 에 개시된 페난트릴안트라센이 추가로 바람직하다.
인광 방출 화합물에 대한 바람직한 매트릭스 재료는, 화학식 (I) 의 화합물은 물론, 방향족 케톤, 방향족 포스핀 옥시드 또는 방향족 술폭시드 또는 술폰 (예를 들어 WO 2004/013080, WO 2004/093207, WO 2006/005627 또는 WO 2010/006680 에 따름), 트리아릴아민, 카르바졸 유도체 (예를 들어, CBP (N,N-비스카르바졸릴비페닐) 또는 WO 2005/039246, US 2005/0069729, JP 2004/288381, EP 1205527 또는 WO 2008/086851 에 기재된 카르바졸 유도체), 인돌로카르바졸 유도체 (예를 들어 WO 2007/063754 또는 WO 2008/056746 에 따름), 인데노카르바졸 유도체 (예를 들어 WO 2010/136109, WO 2011/000455 또는 WO 2013/041176 에 따름), 아자카르바졸 유도체 (예를 들어 EP 1617710, EP 1617711, EP 1731584, JP 2005/347160 에 따름), 양극성 매트릭스 재료 (예를 들어 WO 2007/137725 에 따름), 실란 (예를 들어 WO 2005/111172 에 따름), 아자보롤 또는 보론산 에스테르 (예를 들어 WO 2006/117052 에 따름), 트리아진 유도체 (예를 들어 WO 2010/015306, WO 2007/063754 또는 WO 2008/056746 에 따름), 아연 착물 (예를 들어 EP 652273 또는 WO 2009/062578 에 따름), 디아자실롤 또는 테트라아자실롤 유도체 (예를 들어 WO 2010/054729 에 따름), 디아자포스폴 유도체 (예를 들어 WO 2010/054730 에 따름), 가교 카르바졸 유도체 (예를 들어 US 2009/0136779, WO 2010/050778, WO 2011/042107, WO 2011/088877 또는 WO 2012/143080 에 따름), 트리페닐렌 유도체 (예를 들어 WO 2012/048781 에 따름), 또는 락탐 (예를 들어 WO 2011/116865 또는 WO 2011/137951 에 따름) 이다.
본 발명의 전자 디바이스의 정공 주입 또는 정공 수송 층 또는 전자 차단 층 또는 전자 수송층에서 사용가능한 것으로 적합한 저하 수송 재료는, 화학식 (I) 의 화합물뿐 아니라, 예를 들어 Y. Shirota et al., Chem. Rev. 2007, 107(4), 953-1010 에 개시된 화합물, 또는 종래 기술에 따라 이들 층에서 사용되는 다른 재료이다.
본 발명의 OLED의 정공 수송층에 바람직하게 사용되는 화합물은 특히 인데노플루오렌아민 유도체 (예를 들어 WO 06/122630 또는 WO 06/100896 에 따름), EP 1661888에 개시된 아민 유도체, 헥사아자트리페닐렌 유도체 (예를 들어, WO 01/049806 에 따름), 융합 방향족을 갖는 아민 유도체 (예를 들어 US 5,061,569 에 따름), WO 95/09147에 개시된 아민 유도체, 모노벤조인데노플루오렌아민 (예를 들어 WO 08/006449 에 따름), 디벤조인데노플루오렌아민 (예를 들어 WO 07/140847 에 따름), 스피로비플루오렌아민 (예를 들어, WO 2012/034627 또는 WO 2013/120577 에 따름), 플루오렌아민 (예를 들어, WO 2014/015937, WO 2014/015938, WO 2014/015935 및 WO 2015/082056 에 따름), 스피로디벤조피란아민 (예를 들어 WO 2013/083216 에 따름), 디하이드로아크리딘 유도체 (예를 들어 WO 2012/150001에 따름), 스피로디벤조푸란 및 스피로디벤조티오펜 (예를 들어, WO 2015/022051, WO 2016/102048 및 WO 2016/131521 에 따름), 페난트렌디아릴아민 (예를 들어 WO 2015/131976 에 따름), 스피로트리벤조트로폴론 (예를 들어 WO 2016/087017에 따름), 스피로비플루오렌 트리 벤조 트로 폴론, 메타-페닐디아민기를 갖는 스피로비플루오렌 (예를 들어 WO 2016/078738 에 따름), 스피로비스아크리딘 (예를 들어 WO 2015/158411 에 따름), 크산텐디아릴아민 (예를 들어 WO 2014/072017 에 따름), 및 디아릴아미노기를 갖는 9,10-디하이드로안트라센 스피로 화합물 (WO 2015/086108에 따름) 이다.
전자 수송층에 사용된 재료는, 본 발명의 화합물은 물론, 전자 수송층에서 전자 수송 재료로서 종래 기술에 따라 사용된 바와 같은 임의의 재료일 수 있다. 특히 적합한 것은 알루미늄 착물, 예를 들어 Alq3, 지르코늄 착물, 예를 들어 Zrq4, 리튬 착물, 예를 들어 Liq, 벤즈이미다졸 유도체, 트리아진 유도체, 피리미딘 유도체, 피리딘 유도체, 피라진 유도체, 퀴녹살린 유도체, 퀴놀린 유도체, 옥사디아졸 유도체, 방향족 케톤, 락탐, 보란, 디아자포스폴 유도체 및 포스핀 옥시드 유도체이다. 추가의 적합한 재료는 JP 2000/053957, WO 2003/060956, WO 2004/028217, WO 2004/080975 및 WO 2010/072300 에 기재된 바와 같은 상기 언급된 화합물의 유도체이다.
전자 디바이스의 바람직한 캐소드는 낮은 일함수를 갖는 금속, 다양한 금속, 예를 들어 알칼리 토금속, 알칼리 금속, 주족 금속 또는 란탄족원소 (예를 들어, Ca, Ba, Mg, Al, In, Mg, Yb, Sm 등) 로 구성되는 금속 합금 또는 다층 구조이다. 추가적으로 적합한 것은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 및 은으로 구성되는 합금, 예를 들어 마그네슘 및 은으로 구성되는 합금이다. 다층 구조의 경우, 언급된 금속 이외에, 비교적 높은 일 함수를 갖는 추가의 금속, 예를 들어 Ag 또는 Al 을 사용하는 것이 또한 가능하고, 이 경우 예를 들어 Ca/Ag, Mg/Ag 또는 Ba/Ag 와 같은 금속의 조합이 일반적으로 사용된다. 또한 금속 캐소드와 유기 반도체 사이에 높은 유전 상수를 갖는 재료의 얇은 중간층을 도입하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 목적을 위해 유용한 재료의 예는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 플루오라이드이고, 또한 상응하는 옥사이드 또는 카르보네이트 (예를 들어, LiF, Li2O, BaF2, MgO, NaF, CsF, Cs2CO3 등) 이다. 또한 이 목적을 위해 리튬 퀴놀리네이트 (LiQ) 를 사용하는 것이 가능하다. 이러한 층의 층 두께는 바람직하게는 0.5 내지 5 nm 이다.
바람직한 애노드는 높은 일 함수를 갖는 재료이다. 바람직하게는, 애노드는 진공에 비해 4.5 eV 초과의 일 함수를 갖는다. 첫 번째로, 높은 산화환원 전위를 갖는 금속, 예를 들어 Ag, Pt 또는 Au 가 이러한 목적을 위해 적합하다. 두 번째로, 금속/금속 산화물 전극 (예를 들어 Al/Ni/NiOx, Al/PtOx) 이 또한 바람직할 수 있다. 일부 적용의 경우, 전극 중 적어도 하나가, 유기 재료의 조사 (유기 태양 전지) 또는 광의 방출 (OLED, O-LASER) 을 가능하게 하기 위해 투명하거나 또는 부분적으로 투명해야만 한다. 여기서 바람직한 애노드 재료는 전도성 혼합 금속 산화물이다. 인듐 주석 산화물 (ITO) 또는 인듐 아연 산화물 (IZO) 이 특히 바람직하다. 바람직한 것은 추가로 전도성 도핑된 유기 재료, 특히 전도성 도핑된 폴리머이다. 부가적으로, 애노드는 또한 2 개 이상의 층, 예를 들어 ITO 의 내부층 및 금속 산화물, 바람직하게는 텅스텐 산화물, 몰리브덴 산화물 또는 바나듐 산화물의 외부층으로 이루어질 수 있다.
디바이스는 물 및 공기에 의한 손상 영향을 제외하기 위해, 적절하게 (적용에 따라) 구조화되고, 접촉-연결되고, 최종적으로 밀봉된다.
바람직한 실시형태에서, 전자 디바이스는 하나 이상의 층이 승화 공정에 의해 코팅되는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 재료는 10-5 mbar 미만, 바람직하게는 10-6 mbar 미만의 초기 압력에서 진공 승화 시스템 중에서의 증착에 의해 공급된다. 이 경우, 그러나, 초기 압력이 심지어 더 적은, 예를 들어 10-7 mbar 미만인 것이 또한 가능하다.
마찬가지로, 하나 이상의 층이 OVPD (유기 기상 증착) 방법에 의해 또는 캐리어 가스 승화의 도움으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스가 바람직하다. 이러한 경우, 재료는 10-5 mbar 내지 1 bar 의 압력에서 공급된다. 이러한 방법의 특정 경우는 OVJP (유기 증기 제트 프린팅) 방법인데, 여기서 재료는 노즐에 의해 직접 적용되고 그에 따라 구조화된다 (예를 들어, M. S. Arnold et al., Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 053301).
부가적으로 바람직한 것은 하나 이상의 층이 예를 들어, 스핀 코팅에 의해서와 같이 용액으로부터, 또는 예를 들어, 스크린 프린팅, 플렉소그래픽 프린팅, 노즐 프린팅 또는 오프셋 프린팅, 그러나 보다 바람직하게는 LITI (광 유도 열 이미징, 열 전사 프린팅) 또는 잉크젯 프린팅에 의해서와 같이 임의의 프린팅 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스이다. 이러한 목적을 위해, 화학식 (I) 의 가용성 화합물이 필요하다. 높은 용해도는 화합물의 적합한 치환에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 전자 디바이스가 용액으로부터 하나 이상의 층을 공급하고 승화 방법에 의해 하나 이상의 층을 공급함으로써 제조되는 것이 추가로 바람직하다.
본 발명에 따라서, 화학식 (I) 의 하나 이상의 화합물을 포함하는 전자 디바이스는 디스플레이에서, 조명 애플리케이션에서 광원으로 및 의료 및/또는 미용 애플리케이션 (예를 들어, 광 테라피) 에서 광원으로 사용될 수 있다.
작업예
A) 합성예
단계 a) 7-브로모[1,4]벤조티아지노[2,3,4-kl]페노티아진
Figure 112019119729643-pct00070
클로로포름 (1000 ml) 중 [1,4]벤조티아지노[2,3,4-kl]페노티아진 (CAS 1050521-47, 48.5 g, 154 mmol) 의 용액에 N-브로모숙신이미드 (24.7g, 139mmol) 를 빛을 배제한 상태의 0℃에서 조금씩 나누어 첨가하고, 혼합물을 이 온도에서 2 시간 동안 교반한다. 아황산나트륨 용액을 첨가하여 반응을 종료시키고 혼합물을 실온에서 추가로 30 분 동안 교반한다. 상 분리후, 유기 상을 물로 세척하고 수성 상을 디클로로메탄으로 추출한다. 조합된 유기 상을 황산나트륨을 통해 건조시킨 다음, 감압하에서 농축시킨다. 잔여물을 에틸 아세테이트에 용해시키고 실리카 겔을 통해 여과시킨다. 후속하여, 조 생성물을 헵탄으로부터 재결정화시킨다.
수율: 42 g (110 mmol), 이론치의 64%, 무색 고체.
유사한 방식으로, 하기 화합물을 수득하는 것이 가능하다:
Figure 112019119729643-pct00071
유사한 방식으로, 2 당량의 NBS 를 사용하여 하기 화합물을 수득할 수 있다:
Figure 112019119729643-pct00072
Figure 112019119729643-pct00073
단계 b) 디티아-13b-아자나프토[3,2,1-디]안트라센-7-보론산
28 g (73 mmol) 의 7-브로모-[1,4]벤조티아지노[2,3,4-kl]페노티아진을 건조 THF 150ml에 용해시키고 -78 ℃로 냉각시킨다. 이 온도에서, 30 ml (헥산 중 76 mmol/2.5 M) 의 n-부틸리튬을 약 5 분 내에 첨가한 다음, 혼합물을 -78 ℃에서 추가로 2.5 시간 동안 교반한다. 이 온도에서, 15g (145 mmol) 의 트리메틸보레이트를 매우 빠르게 첨가하고 반응을 점차적으로 실온 (약 18 시간) 으로 만든다. 반응 용액을 물로 세척하고, 침전된 고체 및 유기 상을 톨루엔으로 공비 건조시킨다. 조 생성물을 톨루엔/메틸렌 클로라이드로부터 약 40℃ 에서 교반하면서 추출하고, 흡입 여과한다. 수율: 22 g (63 mmol), 이론치의 90%.
하기 화합물을 유사한 방식으로 제조한다:
Figure 112019119729643-pct00076
단계 c): 3,7-비스(디벤조푸란-1-일)-5,9-디옥사-13b-아자나프토[3,2,1디]안트라센
Figure 112019119729643-pct00077
116g (470 mmol) 의 1-브로모디벤조푸란, 169 g (470.0 mmol) 의 5,9-디옥사-13b-아자나프토[3,2,1-디]안트라센-3,7-비스보론산, 149.02 g (702.0 mmol) 의 K3PO4, 1000ml의 디옥산 및 1000ml의 물의 탈기된 혼합물에 13.52g (11.7 mmol) 의 Pd(PPh3)4를 첨가한다. 혼합물을 80℃로 7 시간 동안 가열한 후, 4.58g (93.6mmol) 의 NaCN을 첨가한다. 실온까지 냉각시킨 후, 수성 상을 제거한다. 유기 상을 H2O로 2회 세척한 다음, Na2SO4를 통해 건조시킨다. 용매를 제거하고 짙은 적색 고체를 디옥산으로부터 2 회 재결정한 후, 생성물을 적색 바늘 형태로 수득하였다.
수율: 184 g (304 mmol), 이론치의 66%; 순도: HPLC 에 의해 97%.
하기 화합물을 유사한 방식으로 제조한다:
Figure 112019119729643-pct00078
단계 d) 3-브로모-7,11-비스(디벤조푸란-1-일)-5,9-디옥사-13b-아자나프토[3,2,1-디]안트라센
Figure 112019119729643-pct00079
45.1 g (74.6 mmol) 의 3,7-비스(디벤조푸란-1-일)-5,9-디옥사-13b-아자나프토[3,2,1디]안트라센을 초기에 80 ml의 DMF에 투입한다. 후속하여, 13.3 g (74.6 mmol) 의 NBS를 조금씩 나누어 첨가하고 이 온도에서 4 시간 동안 교반을 계속한다. 후속하여, 150 mL 의 물을 혼합물에 첨가하고, CH2Cl2로 추출한다. 유기 상을 MgSO4 상에서 건조시키고, 용매를 감압하에서 제거한다. 생성물을 고온 헥산으로 추출 교반하고, 흡입 여과한다. 수율: 39 g (58 mmol), 이론치의 78%, 1HNMR에 의한 순도 약 96%.
하기 화합물을 유사한 방식으로 제조할 수 있다:
Figure 112019119729643-pct00080
단계 e) 7-[9-(4,6-디페닐-[1,3,5]트리아진-2-일)-9H-카르바졸-3-일]-5,9-디티아-13b-아자나프토[3,2,1-디]안트라센
Figure 112019119729643-pct00081
11 g (32 mmol) 의 디티아-13b-아자나프토[3,2,1-디]안트라센-7-보론산, 14g (31.6mmol) 의 3-브로모-9-(4,6-디페닐-[1,3,5]트리아진-2-일)-9H-카르바졸, 및 31 ml (63 mmol) 의 Na2CO3 (2M용액) 을 120 ml의 톨루엔, 120 ml의 에탄올에 현탁시킨다. 0.73 g (0.63 mmol) 의 Pd (PPh3)4를 현탁액에 첨가하고, 반응 혼합물을 환류하에 16 시간 동안 가열한다. 냉각 후, 유기 상을 제거하고, 실리카 겔을 통해 여과하고, 200 ml의 물로 3 회 세척한 다음 농축 건조시킨다. 이 잔여물을 톨루엔으로부터 재결정화하고 감압하에서 승화 2회로 정제시킨다 (p = 5 x 10-5 mbar, T = 329℃). 수율은 16.7 g (24 mmol) 으로, 이론치의 76% 에 상응한다.
유사한 방식으로, 하기 화합물이 수득된다:
Figure 112019119729643-pct00082
Figure 112019119729643-pct00083
Figure 112019119729643-pct00084
Figure 112019119729643-pct00085
Figure 112019119729643-pct00086
Figure 112019119729643-pct00087
Figure 112019119729643-pct00088
Figure 112019119729643-pct00089
Figure 112019119729643-pct00090
B) 디바이스 실시예
하기 실시예 I1 내지 I12 (표 1 참조) 는 OLED에서의 본 발명의 화합물의 용도를 보여준다. 실시예 C1 내지 C4 (표 1 참조) 는 참고예이다.
1) OLED의 제조 및 분석에 대한 일반적인 설명:
두께 50nm의 구조화된 ITO (인듐 주석 산화물) 로 코팅된 유리 플라크를 산소 플라즈마로 코팅한 후 아르곤 플라즈마로 처리한다. 이러한 플라즈마 처리된 유리 플라크는 OLED가 적용되는 기판을 형성한다.
OLED 는 기본적으로 하기의 층 구조를 갖는다: 기판 / 정공 주입 층 (HIL) / 정공 수송 층 (HTL) / 전자 차단 층 (EBL) / 방출층 (EML) / 선택적 정공 차단 층 (HBL) / 전자 수송층 (ETL) 및 마지막으로 캐소드. 캐소드는 두께 100 nm 의 알루미늄 층에 의해 형성된다. 사용된 HIL은 재료 HATCN의 5 nm 두께 층이다. 사용된 HTL은 재료 SpMA1의 125 nm 두께 층이다. 사용된 EBL은 재료 SpMA3의 10 nm 두께 층이다. OLED의 추가 구성은 표 1에서 유추할 수 있다. OLED 의 제조에 사용된 재료는 표 2 에 제시된다.
모든 재료는 진공 챔버에서 열 증착으로 공급된다. 이러한 경우, 방출층은 항상, 공-증발에 의해 특정 부피 비율로 매트릭스 재료(들)에 첨가되는, 방출 도펀트 (방출체) 및 적어도 하나의 매트릭스 재료 (호스트 재료) 로 이루어진다. IC5:IC3:TEG2 (55%:35%:10%) 과 같은 형태로 주어진 세부사항은, 여기서 재료 IC5 가 층에서 55% 의 부피 비율로 존재하고 IC3 이 35% 의 부피 비율로, TEG2 가 10% 의 부피 비율로 존재한다는 것을 의미한다. 유사하게, 전자 수송층은 또한 2 개 재료의 혼합물로 이루어질 수 있다.
OLED는 표준 방식으로 특성화된다. 이를 위해, 전계발광 스펙트럼 및 전류-전압-휘도 특성 (IUL 특성) 이 측정된다. 전계발광 스펙트럼은 1000 cd/㎡ 의 휘도에서 결정되고, CIE 1931 x 및 y 색 좌표가 그로부터 계산된다.
2) 본 발명의 화합물 IV1-IV4와 종래 기술의 화합물 PA1 내지 PA4의 비교
본 발명의 재료는 인광 적색 OLED의 방출층에 사용될 수 있다. 종래 기술 (표 1의 실시예 C1-C4로부터의 화합물 PA1-4) 과 비교하여, 방출층에 매트릭스 재료로서 본 발명의 분자를 사용하면, 각각의 경우 1000 cd/m2의 휘도에서 10% 의 전압 감소가 확인된다 (실시예 I1과 C1, I2와 C2, I3와 C3, I4와 C4의 직접 비교). 이것은 OLED에서 상당한 개선을 구성한다.
3) OLED의 방출층, 정공 차단 층 및 전자 수송 층에서의 본 발명의 화합물의 용도.
본 발명의 화합물 IV1 내지 IV9 및 IV13 내지 IV15는 실시예 I1 내지 I12에서 인광 방출체와 조합하여 방출층에서의 매트릭스 재료로서 사용된다. 이들 실험으로부터 OLED의 전계발광 스펙트럼의 색 좌표는 CIEx = 0.67 및 CIEy = 0.33이다. 따라서 상기 재료는 적색 OLED의 방출층에 사용하기에 적합하다.
또한, 본 발명의 재료는 전자 수송층 (ETL) 또는 정공 차단 층 (HBL) 에 성공적으로 사용될 수 있다. 이것은 실험 I13-I15에서 보여진다. 여기에서도 OLED 스펙트럼의 색 좌표는 CIEx = 0.67이고 CIEy = 0.33이다.
표 1: OLED 의 구조
Figure 112019119729643-pct00092
표 2: OLED용 재료의 구조식
Figure 112019119729643-pct00093
Figure 112019119729643-pct00094
Figure 112019119729643-pct00095

Claims (20)

  1. 화학식 (I) 의 화합물로서,

    식에서 발생하는 변수는 하기와 같고:
    Y 는 각각의 경우 동일 또는 상이하게 단일 결합, O 및 S로부터 선택되고, O 및 S로부터 선택된 적어도 하나의 Y 기가 있으며;
    Z1 은 각각의 경우 동일 또는 상이하게 CR1 또는 C 이고, Y 기가 Z1 에 결합되는 특정 경우에, Z1 은 C 이며;
    Ar1 은 각각의 경우 동일 또는 상이하게, 벤젠, 비페닐, 터페닐, 나프탈렌, 디벤조푸란, 디벤조티오펜 및 플루오렌의 기본 골격으로부터 유도된 2가 기이고, 상기 2가 기는 하나 이상의 R2 라디칼로 치환될 수 있고;
    Cbz 는 화학식 (Cbz-1), 화학식 (Cbz-4) 및 화학식 (Cbz-19) 로 이루어진 화학식들의 군으로부터 선택되고

    T 는 C(R3)2 이고,
    점선 결합은 나머지 화합물에 대한 결합을 나타내고, 화학식 (Cbz-1), 화학식 (Cbz-4) 및 화학식 (Cbz-19) 에서의 기는 비치환된 것으로 도시된 임의의 위치에서 R3 라디칼로 치환될 수 있고;
    Ar2 는 피리딘, 피리미딘, 피리다진, 피라진, 트리아진, 아자카르바졸, 벤즈이미다졸, 퀴놀린, 퀴나졸린, 벤조[h]퀴나졸린, 페난트롤린, 페난트리딘, 디아자페난트렌 및 아크리딘 중에서 선택되고, 이들 각각은 하나 이상의 R4 라디칼로 치환될 수 있고;
    R1, R2, R3, R4 는 각각의 경우 동일 또는 상이하게, H, D, F, CN, Si(R5)3, N(R5)2, 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시기, 3 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 분지형 또는 환형 알킬 또는 알콕시기, 6 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 방향족 고리계, 및 5 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 헤테로방향족 고리계로부터 선택되고; 언급된 알킬 및 알콕시기 및 언급된 방향족 고리계 및 헤테로방향족 고리계는 하나 이상의 R5 라디칼에 의해 각각 치환될 수 있고; 언급된 알킬 및 알콕시기에서의 하나 이상의 CH2 기는 -R5C=CR5-, -C≡C-, Si(R5)2, C=O, C=NR5, -C(=O)O-, -C(=O)NR5-, NR5, -O- 또는 -S- 에 의해 대체될 수 있고;
    R5 는 각각의 경우 동일 또는 상이하게, H, D, F, CN, Si(R6)3, N(R6)2, 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬 또는 알콕시기, 3 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 분지형 또는 환형 알킬 또는 알콕시기, 6 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 방향족 고리계, 및 5 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 헤테로방향족 고리계로부터 선택되고; 둘 이상의 R5 라디칼은 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고; 언급된 알킬 및 알콕시기 및 언급된 방향족 고리계 및 헤테로방향족 고리계는 하나 이상의 R6 라디칼에 의해 각각 치환될 수 있고; 그리고 언급된 알킬 및 알콕시기에서의 하나 이상의 CH2 기는 -R6C=CR6-, -C≡C-, Si(R6)2, C=O, C=NR6, C(=O)O-, -C(=O)NR6-, NR6, -O- 또는 -S- 에 의해 대체될 수 있고;
    R6 은 각각의 경우 동일 또는 상이하게, H, D, F, CN, 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 알킬기, 6 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 방향족 고리계, 및 5 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 헤테로방향족 고리계로부터 선택되고;
    i 는 각각의 경우 동일 또는 상이하게 0 또는 1이며, 화학식 (I) 에서의 적어도 2 개의 지수는 1이고, 당해 Y 기는 대응하는 지수 i = 0 일 때 존재하지 않으며;
    n 은 0 또는 1 이고;
    m 은 0 또는 1 인, 화합물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    Ar2 기는 각각 하나 이상의 R4 라디칼로 치환될 수 있는 트리아진 및 퀴나졸린으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    Y는 각각의 경우 동일 또는 상이하게 O 및 S 로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    Ar1은 1,2-페닐렌, 1,3-페닐렌 또는 1,4-페닐렌이고, 이들 각각은 하나 이상의 R2 라디칼로 치환될 수 있는 것을 특징으로 하는 화합물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    R1, R2, R3 및 R4는 각각의 경우 동일하거나 상이하게 H, D, F, CN, 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 알킬기, 3 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 분지형 또는 환형 알킬기, 6 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 방향족 고리계 및 5 내지 40 개의 방향족 고리 원자를 갖는 헤테로방향족 고리계로부터 선택되고; 언급된 알킬기, 언급된 방향족 고리계 및 언급된 헤테로방향족 고리계는 각각 하나 이상의 R5 라디칼로 치환될 수 있는 것을 특징으로 하는 화합물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    R5는 각각의 경우 동일하거나 상이하게 H 및 D 로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    R6은 H 인 것을 특징으로 하는 화합물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    m 및 n 은 각각의 경우 0 인 것을 특징으로 하는 화합물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    화학식 (I) 은 하기 화학식 중 하나를 따르고,

    Figure 112023024772405-pct00104

    Figure 112023024772405-pct00105

    Figure 112023024772405-pct00106

    Figure 112023024772405-pct00107

    Figure 112023024772405-pct00108

    Figure 112023024772405-pct00109

    Figure 112023024772405-pct00110

    여기서 발생하는 변수들은 제 1 항에서 정의된 바와 같으며, 화학식은 방향족 6 원 고리 상에 비치환된 것으로 도시된 각각의 위치에서 R1 기에 의해 치환될 수 있는 것을 특징으로 하는 화합물.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 화합물을 제조하는 방법으로서,
    제 1 단계에서, 페닐기 중 하나 상의 반응성 기로 치환된 트리페닐아민 화합물이 제조되고, 상기 페닐기 사이의 브릿지가 단일 결합, O 및 S로부터 선택되고, 적어도 2 개의 브릿지가 존재하고, 그리고 추가 단계에서, 카르바졸 기가 전이 금속-촉매 커플링 반응을 통해 화합물에 도입되는 것을 특징으로 하는 화합물을 제조하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 화학식 (I) 의 하나 이상의 화합물을 포함하는 올리고머, 폴리머 또는 덴드리머로서,
    상기 올리고머, 폴리머 또는 덴드리머에 대한 결합(들)이 화학식 (I) 에서 R1, R2, R3 또는 R4에 의해 치환되는 임의의 원하는 위치에 국한될 수 있는, 올리고머, 폴리머 또는 덴드리머.
  12. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 화합물, 및 적어도 하나의 용매를 포함하는, 제형.
  13. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 화합물을 포함하는, 전자 디바이스.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 전자 디바이스는 애노드, 캐소드 및 적어도 하나의 방출층을 포함하는 유기 전계발광 디바이스이고, 상기 적어도 하나의 방출층은 상기 디바이스의 적어도 하나의 유기층이고, 상기 적어도 하나의 화합물을 포함하는 상기 적어도 하나의 유기층은 방출층, 전자 수송층 또는 정공 차단층인 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  15. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전자 디바이스에서 사용되는, 화합물.
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