KR102673509B1 - 유기 발광 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

유기 발광 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신규한 유기 발광 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광 능력, 전자수송 능력이 우수한 화합물 및 이를 하나 이상의 유기물층에 포함함으로써 발광효율, 구동 전압, 수명 등의 특성이 향상된 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.

Description

유기 발광 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자{ORGANIC LIGHT-EMITTING COMPOUND AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 신규한 유기 발광 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
1950년대 Bernanose의 유기 박막 발광 관측을 시점으로 1965년 안트라센 단결정을 이용한 청색 전기발광으로 이어진 유기 전계 발광 (electroluminescent, EL) 소자(이하, 간단히 '유기 EL 소자'로 칭함)에 대한 연구는 1987년 탕(Tang)에 의하여 정공층과 발광층의 기능층으로 나눈 적층구조의 유기 EL 소자가 제시되었다. 이후 고효율, 고수명의 유기 EL 소자를 만들기 위하여, 소자 내 각각의 특징적인 유기물 층을 도입하는 형태로 발전하여 왔으며, 이에 사용되는 특화된 물질의 개발로 이어졌다.
유기 전계 발광 소자는 두 전극 사이에 전압을 걸어 주면 양극에서는 정공이 주입되고, 음극에서는 전자가 유기물층으로 주입된다. 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 이때 유기물층으로 사용되는 물질은 그 기능에 따라, 발광 물질, 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 전자 수송 물질, 전자 주입 물질 등으로 분류될 수 있다.
유기 EL 소자의 발광층 형성재료는 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 재료로 구분될 수 있다. 그밖에, 보다 나은 천연색을 구현하기 위한 발광재료로 노란색 및 주황색 발광재료도 사용된다. 또한, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여, 발광 재료로서 호스트/도펀트 계를 사용할 수 있다. 도판트 물질은 유기 물질을 사용하는 형광 도판트와 Ir, Pt 등의 중원자(heavy atoms)가 포함된 금속 착체 화합물을 사용하는 인광 도판트로 나눌 수 있다. 이러한 인광 재료의 개발은 이론적으로 형광에 비해 4배까지의 발광 효율을 향상시킬 수 있어 인광 도판트 뿐만 아니라 인광 호스트 재료들에 대해 관심이 집중되고 있다.
현재까지 정공 주입층, 정공 수송층. 정공 차단층, 전자 수송층으로는, 하기 화학식으로 표현된 NPB, BCP, Alq3 등이 널리 알려져 있고, 발광 재료로는 안트라센 유도체들이 형광 도판트/호스트 재료로서 보고되고 있다. 특히 발광재료 중 효율 향상 측면에서 큰 장점을 가지고 있는 인광 재료로서는 Firpic, Ir(ppy)3, (acac)Ir(btp)2 등과 같은 Ir을 포함하는 금속 착체 화합물이 청색, 녹색, 적색 도판트 재료로 사용되고 있다. 현재까지는 CBP가 인광 호스트 재료로 우수한 특성을 나타내고 있다.
또한, 한국 공개특허공보 2014-0069199호에는 카르바졸 유도체가 형광 또는 인광 유기 전계 발광 소자에서 도펀트용 매트릭스 재료로서 개시되어 있다.
그러나 기존의 재료들은 발광 특성 측면에서는 유리한 면이 있으나, 유리전이온도가 낮고 열적 안정성이 매우 좋지 않아 유기 EL 소자에서의 수명 측면에서 만족할만한 수준이 되지 못하고 있다.
한국 공개특허공보 10-2014-0069199
본 발명은 내열성, 전자 주입능, 전자 수송능, 발광능 등이 우수하여 유기 전계 발광 소자의 유기물 층 재료, 구체적으로 발광층 재료, 수명 개선층 재료, 발광 보조층 재료, 또는 전자 수송층 재료 등으로 사용될 수 있는 신규 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명은 상기 신규 화합물을 포함하여 구동전압이 낮고, 발광 효율이 높으며, 수명이 향상된 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것도 목적으로 한다.
본 발명의 일례는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다:
상기 화학식 1에서,
X1 및 X2는 서로 상이하고, 각각 독립적으로 N(Ar1), O, S 및 P(=O)Ar2로 이루어진 군에서 선택되고, 이때 X1 및 X2 중 하나는 P(=O)Ar2이며,
Y1 내지 Y12는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(R1)이고, 이때 R1이 복수인 경우, 이들은 동일하거나 상이하고,
Ar1 내지 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있으며,
R1은 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고,
상기 Ar1, Ar2 및 R1의 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기 및 아릴아민기는 각각 독립적으로 중수소(D), 할로겐, 시아노, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기는 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고, 다만, 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
또, 본 발명의 일례는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자로서, 상기 1층 이상의 유기물층 중에서 적어도 하나는 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
여기서, 본 발명의 일례에 따르면, 상기 1층 이상의 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층을 포함하는데, 이때 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 1층 이상의 유기물층은 발광층 또는 전자수송층이다.
또, 본 발명의 다른 일례에 따르면, 상기 1층 이상의 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광 보조층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층을 포함할 수 있다. 이때, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 1층 이상의 유기물층은 발광 보조층이다.
또한, 본 발명의 또 다른 일례에 따르면, 상기 1층 이상의 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 수면개선층, 전자수송층 및 전자주입층을 포함할 수 있다. 이때, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 1층 이상의 유기물층은 수명개선층이다.
본 발명의 일례에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 내열성, 전자 주입능, 전자 수송능, 발광능 등이 우수하기 때문에, 유기 전계 발광 소자의 유기물층 재료로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일례에 따른 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자는 발광성능, 구동전압, 수명, 전자수송능, 수명, 효율 등의 측면이 크게 향상될 수 있고, 따라서 풀 칼라 디스플레이 패널 등에 효과적으로 적용될 수 있다.
이하, 본 발명에 대해 설명한다.
1. 신규 화합물
본 발명의 일례에 따른 신규 유기 화합물은 디벤조아제핀(5H-dibenzo[b,f]azepine) 에, 벤젠이 축합된 5원 헤테로방향족환 모이어티 또는 인돌 모이어티(indole moiety)가 축합되어 기본 골격을 이루며, 전자 수송능이 우수하고 장수명의 특성을 갖는 포스핀옥사이드를 도입한 헤테로를 포함하는 칠각 고리 구조를 갖는 상기 화학식 1로 표시된다. 이러한 화학식 1로 표시되는 화합물은 종래 유기 EL 소자용 재료[예: 4,4-dicarbazolybiphenyl (이하, 'CBP'라 함)]보다 높은 분자량을 갖기 때문에, 유리전이온도가 높아 열적 안정성이 우수할 뿐만 아니라, 전자 수송능, 발광능 등이 우수하다. 따라서, 상기 화학식 1의 화합물을 유기 전계 발광 소자가 포함할 경우, 소자의 구동전압, 효율, 수명 등이 향상될 수 있다.
일반적으로 유기 전계 발광 소자의 인광 발광층에서, 호스트 물질의 삼중항 에너지 갭은 도펀트의 삼중항 에너지 갭보다 높아야 한다. 즉, 호스트의 가장 낮은 여기 상태가 도펀트의 가장 낮은 방출 상태보다 에너지가 더 높은 경우, 인광 발광 효율이 향상될 수 있다. 상기 화학식 1의 화합물은 삼중항 에너지가 2.3 eV 이상으로 높다. 또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 그 기본 골격이 넓은 일중항 에너지 준위와 높은 삼중항 에너지 준위를 가지는 인돌 유도체가 축합되어 있는 구조로 되어 있고, 이러한 기본 골격에 특정의 치환기가 도입된 구조로 되어 있어서, 에너지 준위가 도펀트보다 높게 조절될 수 있어 호스트 물질로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일례에 따른 화합물은 전술한 바와 같이 높은 삼중항 에너지를 갖기 때문에, 발광층에서 생성된 엑시톤이 발광층에 인접하는 전자수송층 또는 정공수송층으로 확산되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 화학식 1의 화합물을 이용하여 정공 수송층과 발광층 사이에 유기물층(이하, '발광 보조층'이라 함)을 형성할 경우, 상기 화합물에 의해서 엑시톤의 확산이 방지되기 때문에, 상기 제1 엑시톤 확산 방지층을 포함하지 않은 종래의 유기 전계 발광 소자와 달리, 실질적으로 발광층 내에서 발광에 기여하는 엑시톤의 수가 증가되어 소자의 발광 효율이 개선될 수 있다. 또한, 상기 화학식 1의 화합물을 이용하여 발광층과 전자 수송층 사이에 유기물층(이하, '수명 개선층'이라 함)을 형성할 경우에도, 상기 화학식 1의 화합물에 의해 엑시톤의 확산이 방지됨으로써, 유기 전계 발광 소자의 내구성 및 안정성이 향상될 수 있고, 이로 인해 소자의 반감 수명이 효율적으로 증가될 수 있다. 이와 같이, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 발광층의 호스트 이외에, 발광 보조층 재료 또는 수명 개선층 재료로 사용될 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 화합물은 상기 기본 골격에 도입되는 치환기의 종류에 따라 HOMO 및 LUMO 에너지 레벨을 조절할 수 있어, 넓은 밴드갭을 가질 수 있고, 높은 캐리어 수송성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 화합물은 상기 기본 골격에 질소-함유 헤테로환(예컨대, 피리딘기, 피리미딘기, 트리아진기 등)과 같이 전자 흡수성이 큰 전자 끌개기(EWG)가 결합될 경우, 분자 전체가 바이폴라(bipolar) 특성을 갖기 때문에, 정공과 전자의 결합력을 높일 수 있다. 이와 같이, 상기 기본 골격에 EWG가 도입된 상기 화학식 1의 화합물은 캐리어 수송성과 발광 특성이 우수하기 때문에, 유기 전계 발광 소자의 발광층 재료 이외에, 전자주입/수송층 재료, 또는 수명 개선층 재료로도 사용될 수 있다. 한편, 상기 화학식 1의 화합물이 상기 기본 골격에 아릴아민기, 카바졸기, 터페닐기, 트리페닐렌기 등과 같이 전자 공여성이 큰 전자 주게기(EDG)가 결합될 경우, 정공의 주입 및 수송이 원활하게 이루어지기 때문에, 발광층 재료 이외에, 정공주입/수송층 또는 발광 보조층 재료로도 유용하게 사용될 수 있다.
이와 같이, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기 전계 발광 소자의 발광 특성을 향상시킴과 동시에, 정공 주입/수송 능력, 전자 주입/수송 능력, 발광 효율, 구동 전압, 수명 특성 등을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 일례에 따른 화학식 1의 화합물은 유기 전계 발광 소자의 유기물층 재료, 바람직하게는 발광층 재료(청색, 녹색 및/또는 적색의 인광 호스트 재료), 전자 수송/주입층 재료 및 정공 수송/주입층 재료, 발광보조층 재료, 수명개선층 재료, 더 바람직하게는 발광층 재료, 전자 주입층 재료, 발광보조층 재료, 수명 개선층 재료로 사용될 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 화합물은 상기 기본 골격에 다양한 치환체, 특히 아릴기 및/또는 헤테로아릴기가 도입되어 화합물의 분자량이 유의적으로 증대됨으로써, 유리 전이온도가 향상될 수 있고, 이로 인해 종래의 발광 재료(예를 들어, CBP)보다 높은 열적 안정성을 가질 수 있다. 또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기물층의 결정화 억제에도 효과가 있다. 따라서, 본 발명의 일례에 따른 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자는 성능 및 수명 특성이 크게 향상될 수 있고, 이러한 유기 전계 발광 소자가 적용된 풀 칼라 유기 발광 패널도 성능이 극대화될 수 있다.
본 발명의 일례에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물에서, X1 및 X2는 서로 상이하고, 각각 독립적으로 N(Ar1), O, S 및 P(=O)Ar2로 이루어진 군에서 선택되고, 이때 X1 및 X2 중 하나는 P(=O)Ar2이다.
이러한 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 내지 화학식 7 중 어느 하나로 구체화될 수 있다.
상기 화학식 2 내지 화학식 7에서,
Ar1, Ar2 및 Y1 내지 Y12는 각각 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
상기 화학식 1 내지 7에서,
Ar1 내지 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있다.
바람직하게 Ar1은 C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
바람직하게 Ar2는 C1~C40의 알킬기 및 C6~C60의 아릴기로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 더 바람직하게 Ar2는 페닐기, 나프틸기 또는 비페닐기일 수 있다.
또, Y1 내지 Y12는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 N 또는 C(R1)이고, 바람직하게 Y1 내지 Y12이 모두 C(R1)이거나, 또는 Y1 내지 Y12 중 하나가 N이고, 나머지가 C(R1)일 수 있다. 이때, R1이 복수인 경우, 이들은 동일하거나 상이하다.
R1은 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있다.
상기 Ar1, Ar2 및 R1의 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기는 각각 독립적으로 중수소(D), 할로겐, 시아노, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기는 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있다. 다만, 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
또한, 상기 화학식 1 내지 13에서, Ar1 및 R1은 각각 독립적으로 하기 화학식 14로 표시되는 치환체이거나, 또는 C6~C60의 아릴기(예컨대, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 플루오렌기 등)이며,
이때 상기 Ar1 및 R1의 아릴기는 각각 독립적으로 중수소(D), 할로겐, 시아노, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기는 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있되, 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 화학식 14에서,
L은 단일결합이거나, 또는 C6~C18의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고,
Z1 내지 Z5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(R14)이며, 이때 C(R14)가 복수인 경우, 이들은 동일하거나 상이하고,
R14는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C6~C40의 아릴기, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기, C6~C40의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C40의 아릴보론기 및 C6~C40의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고,
이때, 상기 R14의 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 알킬실릴시, 알킬보론기, 아릴보론기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C40의 아릴기, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기, C6~C40의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C40의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C40의 아릴보론기 및 C6~C40의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 화학식 14로 표시되는 치환체의 예로는 하기 화학식 S-1 내지 S-15 중 어느 하나로 표시되는 치환체 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
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상기 화학식 S-1 내지 S-15에서,
L 및 R14는 각각 상기 화학식 14에서 정의한 바와 같고,
R15가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하며,
R15는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C6~C40의 아릴기, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기, C6~C40의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C40의 아릴보론기 및 C6~C40의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고,
n은 1 내지 4의 정수이며,
이때, 상기 R15의 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 알킬실릴시, 알킬보론기, 아릴보론기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C40의 아릴기, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기, C6~C40의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C40의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C40의 아릴보론기 및 C6~C40의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 일례에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 8 내지 화학식 13 중 어느 하나로 구체화될 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
상기 화학식 8 내지 13에서,
Ar1은 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
Ar1이 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
본 발명의 일례에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물의 예로는, 화합물 A-1 내지 A-108, 화합물 B-1 내지 B-108 등이 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 사용되는 "비치환된 알킬"은 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 포화 탄화수소로부터 수소 원자를 제거하여 얻어지는 1가의 작용기를 의미하며, 이의 비제한적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등이 있다.
본 발명에서 사용되는 "비치환된 시클로알킬"은 탄소수 3 내지 40의 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 비-방향족 탄화수소(포화 고리형 탄화수소)로부터 수소 원자를 제거하여 얻어지는 1가의 작용기를 의미한다. 이의 비제한적인 예로는 시클로프로필, 시클로펜틸, 시클로헥실, 노르보닐(norbornyl), 아다만틴(adamantine)등이 있다.
본 발명에서 사용되는 "비치환된 헤테로시클로알킬"은 핵원자수 3 내지 40의 비-방향족 탄화수소(포화 고리형 탄화수소)로부터 수소 원자를 제거하여 얻어지는 1가의 작용기를 의미하며, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O 또는 S와 같은 헤테로 원자로 치환된다. 이의 비제한적인 예로는 모르폴린, 피페라진 등이 있다.
본 발명에서 사용되는 "비치환된 아릴"은 단독 고리 또는 2 이상의 고리가 조합된, 탄소수 6 내지 60의 방향족 탄화수소로부터 수소 원자를 제거하여 얻어지는 1가의 작용기를 의미한다. 이때, 2 이상의 고리는 서로 단순 부착되거나 축합된 형태로 부착될 수 있다. 이의 비제한적인 예로는 페닐, 비페닐, 터페닐(terphenyl), 나프틸, 페난트릴, 안트릴 등이 있다.
본 발명에서 사용되는 "비치환된 헤테로아릴"은 핵원자수 5 내지 60의 모노헤테로사이클릭 또는 폴리헤테로사이클릭 방향족 탄화수소로부터 수소 원자를 제거하여 얻어지는 1가의 작용기로서, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 질소(N), 산소(O), 황(S) 또는 셀레늄(Se)과 같은 헤테로원자로 치환된다. 이때, 헤테로아릴은 2 이상의 고리가 서로 단순 부착되거나 축합된 형태로 부착될 수 있고, 나아가 아릴기와의 축합된 형태도 포함할 수 있다. 이러한 헤테로아릴의 비제한적인 예로는 피리딜, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 트리아지닐과 같은 6원 모노사이클릭 고리; 페녹사티에닐(phenoxathienyl), 인돌리지닐(indolizinyl), 인돌릴(indolyl), 퓨리닐(purinyl), 퀴놀릴(quinolyl), 벤조티아졸(benzothiazole), 카바졸릴(carbazolyl)과 같은 폴리사이클릭 고리; 및 2-퓨라닐, N-이미다졸릴, 2-이속사졸릴, 2-피리디닐, 2-피리미디닐 등을 들 수 있다.
본 발명에서 사용되는 "비치환된 알킬옥시"는 RO-로 표시되는 1가의 작용기를 의미하며, 상기 R은 탄소수 1 내지 40개의 알킬로서, 직쇄(linear), 측쇄(branched) 또는 사이클릭(cyclic) 구조를 포함할 수 있다. 이러한 알킬옥시의 비제한적인 예로는 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 1-프로폭시, t-부톡시, n-부톡시, 펜톡시 등을 들 수 있다.
본 발명에서 사용되는 "비치환된 아릴옥시"는 R'O-로 표시되는 1가의 작용기를 의미하며, 상기 R'는 탄소수 6 내지 60의 아릴이다. 이러한 아릴옥시의 비제한적인 예로는 페닐옥시, 나프틸옥시, 디페닐옥시 등이 있다.
본 발명에서 사용되는 "비치환된 알킬실릴"은 탄소수 1 내지 40의 알킬로 치환된 실릴을 의미하며, "비치환된 아릴실릴"은 탄소수 6 내지 60의 아릴로 치환된 실릴을 의미하고, "비치환된 알킬보론기"는 탄소수 1 내지 40의 알킬로 치환된 보론기를 의미하며, "비치환된 아릴보론기"는 탄소수 6 내지 60의 아릴로 치환된 보론기를 의미하며, "비치환된 아릴아민"은 탄소수 6 내지 60의 아릴로 치환된 아민을 의미한다.
본 발명에서 사용되는 "축합 고리"는 축합 지방족 고리, 축합 방향족 고리, 축합 헤테로지방족 고리, 축합 헤테로방향족 고리 또는 이들의 조합된 형태를 의미한다.
2. 유기 전계 발광 소자
한편, 한편, 본 발명은 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
구체적으로, 본 발명은 양극(anode), 음극(cathode), 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자로서, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 이때, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 단독 또는 2 이상 혼합되어 사용될 수 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 1층 이상의 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 및 전자 주입층을 포함하는데, 이 중에서 적어도 하나의 유기물층이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층, 또는 전자 수송층일 수 있다. 선택적으로, 상기 발광층과 전자 수송층 사이에 정공 차단층이 개재될 수 있다.
예를 들어, 유기 전계 발광 소자의 발광층이 호스트 재료를 포함하는 경우, 이때 호스트 재료로서 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. 이와 같이, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 유기 전계 발광 소자의 발광층 재료, 바람직하게는 녹색 또는 적색의 인광 호스트로 포함할 경우, 발광층에서 정공과 전자의 결합력이 높아지기 때문에, 유기 전계 발광 소자의 효율(발광효율 및 전력효율), 수명, 휘도 및 구동전압 등이 향상될 수 있다.
본 발명의 다른 일례에 따르면, 상기 1층 이상의 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광 보조층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층을 포함할 수 있는데, 이때 적어도 하나의 유기물층, 바람직하게는 발광 보조층이 상기 화학식 1의 화합물을 포함할 수 있다. 선택적으로, 상기 발광층과 전자 수송층 사이에 정공 차단층이 개재될 수 있다.
또, 본 발명의 또 다른 일례에 따르면, 상기 1층 이상의 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 수명 개선층, 전자 수송층 및 전자 주입층을 포함할 수 있는데, 이때 적어도 하나의 유기물층, 바람직하게는 수명 개선층이 상기 화학식 1의 화합물을 포함할 수 있다. 상기 화학식 1의 화합물이 수명 개선층 재료로 사용시, 종래 BCP 보다 높은 삼중항 에너지를 갖기 때문에, 유기 전계 발광 소자의 수명을 향상시킬 수 있다.
전술한 본 발명의 일례에 따른 유기 전계 발광 소자의 구조는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 기판 위에, 양극, 1층 이상의 유기물층 및 음극이 순차적으로 적층될 뿐만 아니라, 전극과 유기물층 계면에 절연층 또는 접착층이 삽입된 구조일 수 있다.
구체적으로, 상기 유기 전계 발광 소자의 구조는 기판 위에, 양극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조일 수 있다. 선택적으로, 상기 정공 수송층과 발광층 사이에는 발광 보조층이 개재(介在)될 수 있다. 또, 상기 발광층과 전자수송층 사이에는 수명 개선층이 개재될 수 있다. 이때, 상기 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 전자 주입층, 발광 보조층, 및 수명 개선층 중 하나 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있고, 바람직하게는 인광 발광층, 전자 수송층, 수명 개선층, 발광 보조층 중 하나 이상이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일례에 따른 유기 전계 발광 소자는 상기 유기물층 중 적어도 하나 이상(예컨대, 발광층, 전자 수소층, 발광 보조층, 수명 개선층 중 하나 이상)이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하도록 형성하는 것을 제외하고는, 당 기술 분야에 알려져 있는 재료 및 방법을 이용하여 다른 유기물층 및 전극을 형성하여 제조될 수 있다.
상기 유기물층은 진공 증착법이나 용액 도포법에 의하여 형성될 수 있다. 상기 용액 도포법의 예로는 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서 사용 가능한 기판으로는 특별히 한정되지 않으며, 실리콘 웨이퍼, 석영, 유리판, 금속판, 플라스틱 필름 및 시트 등이 사용될 수 있다.
또, 양극 물질로는 i)바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금, ii)아연산화물, 인듐산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물, iii)ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 조합, iv)폴리티오펜, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤 또는 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 및 v)카본블랙 등이 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또, 음극 물질로는 i)마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 또는 납과 같은 금속 또는 이들의 합금과, ii) LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[ 준비예 1] 14-phenyl-9,14- dihydrodibenzo [b,f] phosphindolo [2,3-d] azepine 14-oxide의 합성
<단계 1> 3-(2- aminophenyl )-1-phenyl-1H- phosphindole 1-oxide의 합성
3-bromo-1-phenyl-1H-phosphindole 1-oxide (100 g, 327.7 mmol)와 (2-aminophenyl)boronic acid (49.3 g, 360.5 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (18.9 g, 16.3 mmol), K2CO3 (67.9 g, 491.6 mmol)을 Toluene 1000 ml, EtOH 200 ml, H2O 200 ml에 넣고 2시간동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 3-(2-aminophenyl)-1-phenyl-1H-phosphindole 1-oxide (72.8 g, 수율 70 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 6.27 (s, 2H), 6.58 (d, 1H), 6.73 (t, 1H), 6.76 (t, 1H), 7.00 (s, 1H), 7.13 (d, 1H), 7.33-7.40 (m, 3H), 7.44-7.45 (m, 3H), 7.72(d, 1H), 7.76-7.77 (m, 2H)
[LCMS]: 317
<단계 2> 3-(2- aminophenyl )-2- bromo -1-phenyl-1H- phosphindole 1-oxide의 합성
3-(2-aminophenyl)-1-phenyl-1H-phosphindole 1-oxide (72.8 g, 248.3 mmol)와 NBS(N-bromosuccinimide) (44.2 g, 248.3 mmol), DMF 700 ml을 혼합하고 상온에서 3시간 동안 교반하였다.
반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 3-(2-aminophenyl)-2-bromo-1-phenyl-1H-phosphindole 1-oxide (62.9 g, 수율 64 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 6.27 (s, 2H), 6.58 (d, 1H), 6.73 (t, 1H), 6.76 (t, 1H), 7.13 (d, 1H), 7.33-7.40 (m, 3H), 7.44-7.45 (m, 3H), 7.72(d, 1H), 7.76-7.77 (m, 2H)
[LCMS]: 396
<단계 3> 3-(2- aminophenyl )-2-(2- chlorophenyl )-1-phenyl-1H- phosphindole 1-oxide의 합성
3-(2-aminophenyl)-2-bromo-1-phenyl-1H-phosphindole 1-oxide (62.9 g, 158.7 mmol)와 (2-chlorophenyl)boronic acid (27.3 g, 174.6 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (9.1 g, 7.9 mmol), K2CO3 (32.9 g, 238.0 mmol)을 Toluene 600 ml, EtOH 150 ml, H2O 150 ml에 넣고 2시간동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 3-(2-aminophenyl)-2-(2-chlorophenyl)-1-phenyl-1H-phosphindole 1-oxide (48.8 g, 수율 72 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 6.27 (s, 2H), 6.63 (d, 1H), 6.70 (t, 1H), 6.81 (t, 1H), 7.24-7.33 (m, 4H), 7.44-7.50 (m, 7H), 7.77 (d, 3H)
[LCMS]: 427
<단계 4> 14-phenyl-9,14- dihydrodibenzo [b,f] phosphindolo [2,3-d] azepine 14-oxide의 합성
3-(2-aminophenyl)-2-(2-chlorophenyl)-1-phenyl-1H-phosphindole 1-oxide (48.8 g, 114.0 mmol)와 Pd2(dba)3 (5.2 g, 5.7 mmol), tri-tert-butylphosphine (1.1 g, 5.7 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (16.4 g, 171.0 mmol) 및 Toluene (500 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 14-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (29.0 g, 수율 65 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 4.0 (s, 1H), 6.81(t, 2H), 7.05(t, 2H), 7.25-7.30 (m, 3H), 7.45-7.50 (m, 5H), 7.77 (d, 3H), 8.21 (d, 2H)
[LCMS]: 391
[ 준비예 2] 14-( naphthalen -2- yl )-9,14- dihydrodibenzo [b,f] phosphindolo [2,3-d]azepine 14-oxide
단계 1의 시작 반응물로 3-bromo-1-(naphthalen-2-yl)-1H-phosphindole 1-oxide을 사용한 것을 제외하고는 [준비예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 14-(naphthalen-2-yl)-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (26.0 g, 수율 21%)을 얻었다.
1H-NMR: δ 4.0(s, 1H), 6.81(t, 2H), 7.05(t, 2H), 7.25-7.30 (m, 3H), 7.45-7.59 (m, 5H), 7.77 (d, 1H), 7.94-8.00 (m, 4H), 8.21 (d, 2H)
[LCMS]: 441
[ 준비예 3] 14-([1,1'-biphenyl]-3- yl )-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide의 합성
단계 1의 시작 반응물로 1-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-3-bromo-1H-phosphindole 1-oxide을 사용한 것을 제외하고는 [준비예 1]과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 14-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (25.7 g, 수율 21%)을 얻었다.
1H-NMR: δ 4.0 (s, 1H), 6.81(t, 2H), 7.05(t, 2H), 7.25-7.30 (m, 3H), 7.45-7.52 (m, 9H), 7.66 (s, 1H), 7.73 (d, 1H), 7.77 (d, 1H), 8.21 (d, 2H)
[LCMS]: 467
[ 준비예 4] 9-phenyl-9,14- dihydrodibenzo [2,3:6,7] phosphepino [4,5-b] indole 9-oxide의 합성
<단계 1> phenylbis (2- vinylphenyl )phosphine oxide의 합성
수분이 제거된 상태에서 THF 하에서 Mg (13.3 g, 546.2 mmol)을 넣고 2-bromotryrene (100 g, 546.2 mmol)을 천천히 주입한 뒤 95℃에서 6시간동안 가열 환류하였다. 0℃에서 phenylphosphonic dichloride (42.6 g, 218.8 mmol)를 천천히 주입한 뒤 상온에서 12시간동안 교반하였다. 0.1M의 H2SO4를 넣어주고 교반시킨 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 phenylbis(2-vinylphenyl)phosphine oxide (49.1 g, 수율 68 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 5.34 (d, 2H), 5.44 (d, 2H), 6.90 (t, 2H), 7.33-7.45 (m, 9H), 7.72 (d, 2H), 7.77 (d, 2H)
[LCMS]: 330
<단계 2> 5-phenyl-5H- dibenzo [b,f]phosphepine 5-oxide의 합성
아르곤 기류 하에서 컨덴서가 연결된 쉬링크 튜브에 Hoveyda-Grubbs second generation (4.6 g, 7.4 mmol)촉매를 넣고 <단계 1>에서 합성한 phenylbis(2-vinylphenyl)phosphine oxide (49.1 g, 148.5 mmol) 와 Toluene 150 ml를 넣고 100℃에서 열을 가한다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 5-phenyl-5H-dibenzo[b,f]phosphepine 5-oxide (38.2 g, 수율 85 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 6.99 (s, 2H), 7.30 (t, 2H), 7.45-7.50 (m, 7H), 7.77 (d, 4H)
[LCMS]: 302
<단계 3> 6-phenyl-6,10b- dihydro -1 aH - dibenzo [2,3:6,7] phosphepino [4,5-b]oxirene 6- oxide 의 합성
질소 기류 하에서 5-phenyl-5H-dibenzo[b,f]phosphepine 5-oxide (38.2 g, 126.3mmol), meta-chloroperoxybenzoic acid (26.1 g, 151.5 mmol), silica (76.4 g), NaOCl (76.4 g), 및 acetonitrile (1500 ml)를 혼합하고, 80℃에서 2시간 동안 교반하였다.
반응이 종결된 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출한 다음, MgSO4를 넣고 여과하였다. 얻어진 유기층에서 용매를 제거한 후 에탄올로 재결정하여 6-phenyl-6,10b-dihydro-1aH-dibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]oxirene 6-oxide (30.1 g, 수율 75%)을 얻었다.
1H-NMR: δ 4.20 (s, 2H), 7.36-7.38 (m, 6H), 7.45 (t, 3H), 7.70 (d, 2H), 7.77 (d, 2H)
[LCMS]: 318
<단계 4> 5-phenyl-5H- dibenzo [b,f]phosphepin-10(11H)-one 5- oxide 의 합성
<단계 3>에서 얻은 6-phenyl-6,10b-dihydro-1aH-dibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]oxirene 6-oxide (30.1 g, 94.7 mmol), lithium iodide (15.1 g, 113.4 mmol) 및 chloroform (300 ml)를 혼합하고, 60℃에서 1시간 동안 교반하였다.
반응이 종결된 후 에틸아세테이트로 유기층을 추출한 다음 MgSO4로 수분을 제거하고, 에탄올에서 재결정하여 5-phenyl-5H-dibenzo[b,f]phosphepin-10(11H)-one 5-oxide (23.8 g, 수율 79%)을 얻었다.
1H-NMR: δ 3.81 (s, 2H), 7.23-7.33 (m, 3H), 7.45 (t, 3H), 7.56 (t, 1H), 7.64-7.65 (m, 2H), 7.77 (d, 2H), 7.88 (d, 1H), 7.94 (d, 1H)
[LCMS]: 318
<단계 5> 9-phenyl-9,14- dihydrodibenzo [2,3:6,7] phosphepino [4,5-b] indole 9-oxide 의 합성
<단계 4>에서 얻은 55-phenyl-5H-dibenzo[b,f]phosphepin-10(11H)-one 5-oxide (23.8 g, 74.7 mmol)과 phenylhydrazine (8.9 g, 82.1 mmol), 및 acetic acid (900 ml)를 혼합한 후, 120℃에서 12시간 교반하였다.
반응 종료 후 디클로로메탄으로 유기층을 추출한 다음, MgSO4를 넣고 여과하였다. 얻어진 유기층에서 용매를 제거한 후 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 9-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (19.8 g, 수율 66 %)을 획득하였다.
1H-NMR: δ 7.08 (t, 2H), 7.41-7.56 (m, 9H), 7.77-7.83 (m, 5H), 7.95 (d, 1H), 11.36 (s, 1H)
[LCMS]: 391
[ 준비예 5] 9-( naphthalen -2- yl )-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9- oxide 의 합성
단계 1의 naphthalen-2-ylphosphonic dichloride 을 사용한 것을 제외하고는 [준비예 4]와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 9-(naphthalen-2-yl)-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (21.2 g, 수율 22%)을 얻었다.
1H-NMR: δ 7.08 (t, 2H), 7.41-7.59 (m, 9H), 7.79-7.84 (m, 3H), 7.83-8.00 (m, 5H), 11.36 (s, 1H)
[LCMS]: 441
[ 준비예 6] 9-([1,1'-biphenyl]-3- yl )-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9- oxide 의 합성
단계 1의 반응물로 [1,1'-biphenyl]-3-ylphosphonic dichloride 을 사용한 것을 제외하고는 [준비예 4]와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물 9-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (21.4 g, 수율 21%)을 얻었다.
1H-NMR: δ 7.08 (t, 2H), 7.41-7.52 (m, 13H), 7.73-7.83 (m, 5H), 7.95 (d, 1H), 11.36 (s, 1H)
[LCMS]: 467
[ 합성예 1] 화합물 A-3 합성
준비예 1의 14-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (3 g, 8.8 mmol)와 3-bromo-1,1'-biphenyl (2.1 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 9-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-14-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (2.9 g, 수율 70 %)을 얻었다.
[LCMS]: 543
[ 합성예 2] 화합물 A-18 합성
준비예 1의 14-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (3 g, 8.8 mmol)와 2-(4-bromophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (3.5 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 9-(4-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl)-14-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (3.5 g, 수율 66 %)을 얻었다.
[LCMS]: 698
[ 합성예 3] 화합물 A-24 합성
준비예 1의 14-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (3 g, 8.8 mmol)와 2-(3'-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (3.8 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 9-(3'-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-14-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (4.0 g, 수율 68 %)을 얻었다.
[LCMS]: 774
[ 합성예 4] 화합물 A-25 합성
준비예 1의 14-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (3 g, 8.8 mmol)와 2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4-bromo-6-phenyl-1,3,5-triazine (3.8 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 9-(4-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-14-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (3.5 g, 수율 65 %)을 얻었다.
[LCMS]: 698
[ 합성예 5] 화합물 A-26 합성
준비예 1의 14-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (3 g, 8.8 mmol)와 2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4-(4-bromophenyl)-6-phenyl-1,3,5-triazine (4.2 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 9-(4-(4-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl)-14-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (3.5 g, 수율 65 %)을 얻었다.
[LCMS]: 774
[ 합성예 6] 화합물 A-28 합성
준비예 1의 14-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (3 g, 8.8 mmol)와 4-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-(4-bromophenyl)-2-phenylpyrimidine (4.2 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 9-(4-(6-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-2-phenylpyrimidin-4-yl)phenyl)-14-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (3.9 g, 수율 67 %)을 얻었다.
[LCMS]: 773
[ 합성예 7] 화합물 A-31 합성
준비예 1의 14-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (3 g, 8.8 mmol)와 2-(4-bromophenyl)dibenzo[b,d]thiophene (3.1 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 9-(4-(dibenzo[b,d]thiophen-2-yl)phenyl)-14-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (3.6 g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS]: 649
[ 합성예 8] 화합물 A-32 합성
준비예 1의 14-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (3 g, 8.8 mmol)와 2-bromodibenzo[b,d]furan (2.3 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 9-(dibenzo[b,d]furan-2-yl)-14-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (3.0 g, 수율 70 %)을 얻었다.
[LCMS]: 557
[ 합성예 9] 화합물 A-33 합성
준비예 1의 14-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (3 g, 8.8 mmol)와 2-(4-bromophenyl)triphenylene (3.5 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 14-phenyl-9-(4-(triphenylen-2-yl)phenyl)-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (3.3 g, 수율 62 %)을 얻었다.
[LCMS]: 693
[ 합성예 10] 화합물 A-60 합성
준비예 2의 14-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (3.38 g, 7.6 mmol)와 2-(3'-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (3.8 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 9-(3'-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-14-(naphthalen-2-yl)-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (3.8 g, 수율 60 %)을 얻었다.
[LCMS]: 824
[ 합성예 11] 화합물 A-61 합성
준비예 2의 14-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (3.38 g, 7.6 mmol)와 2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4-bromo-6-phenyl-1,3,5-triazine (3.5 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 9-(4-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-14-(naphthalen-2-yl)-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (3.5 g, 수율 62 %)을 얻었다.
[LCMS]: 748
[ 합성예 12] 화합물 A-100 합성
준비예 3의 14-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (3.6 g, 7.7 mmol)와 4-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-(4-bromophenyl)-2-phenylpyrimidine (4.3 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 14-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-9-(4-(6-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-2-phenylpyrimidin-4-yl)phenyl)-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (4.1 g, 수율 63 %)을 얻었다.
[LCMS]: 849
[ 합성예 13] 화합물 A-105 합성
준비예 3의 14-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (3.6 g, 7.7 mmol)와 2-(4-bromophenyl)triphenylene (3.5 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 14-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-9-(4-(triphenylen-2-yl)phenyl)-9,14-dihydrodibenzo[b,f]phosphindolo[2,3-d]azepine 14-oxide (3.7 g, 수율 63 %)을 얻었다.
[LCMS]: 769
[ 합성예 14] 화합물 B-3 합성
준비예 4의 9-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (3 g, 8.8 mmol)와 3-bromo-1,1'-biphenyl (2.1 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 14-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-9-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (2.9 g, 수율 70 %)을 얻었다.
[LCMS]: 543
[ 합성예 15] 화합물 B-18 합성
준비예 4의 9-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (3 g, 8.8 mmol)와 2-(4-bromophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (3.5 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 14-(4-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl)-9-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (3.5 g, 수율 66 %)을 얻었다.
[LCMS]: 698
[ 합성예 16] 화합물 B-24 합성
준비예 4의 9-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (3 g, 8.8 mmol)와 2-(3'-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (3.8 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 14-(3'-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-9-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (4.0 g, 수율 68 %)을 얻었다.
[LCMS]: 774
[ 합성예 17] 화합물 B-25 합성
준비예 4의 9-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (3 g, 8.8 mmol)와 2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4-bromo-6-phenyl-1,3,5-triazine (3.8 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 14-(4-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-9-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (3.5 g, 수율 65 %)을 얻었다.
[LCMS]: 698
[ 합성예 18] 화합물 B-26 합성
준비예 4의 9-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (3 g, 8.8 mmol)와 2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4-(4-bromophenyl)-6-phenyl-1,3,5-triazine (4.2 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 14-(4-(4-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl)-9-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (3.5 g, 수율 65 %)을 얻었다.
[LCMS]: 774
[ 합성예 19] 화합물 B-28 합성
준비예 4의 9-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (3 g, 8.8 mmol)와 4-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-(4-bromophenyl)-2-phenylpyrimidine (4.2 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 14-(4-(6-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-2-phenylpyrimidin-4-yl)phenyl)-9-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (3.9 g, 수율 67 %)을 얻었다.
[LCMS]: 773
[ 합성예 20] 화합물 B-31 합성
준비예 4의 9-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (3 g, 8.8 mmol)와 2-(4-bromophenyl)dibenzo[b,d]thiophene (3.1 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 14-(4-(dibenzo[b,d]thiophen-2-yl)phenyl)-9-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (3.6 g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS]: 649
[ 합성예 21] 화합물 B-32 합성
준비예 4의 9-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (3 g, 8.8 mmol)와 2-bromodibenzo[b,d]furan (2.3 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 14-(dibenzo[b,d]furan-2-yl)-9-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (3.0 g, 수율 70 %)을 얻었다.
[LCMS]: 557
[ 합성예 22] 화합물 B-33 합성
준비예 4의 9-phenyl-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (3 g, 8.8 mmol)와 2-(4-bromophenyl)triphenylene (3.5 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 9-phenyl-14-(4-(triphenylen-2-yl)phenyl)-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (3.3 g, 수율 62 %)을 얻었다.
[LCMS]: 693
[ 합성예 23] 화합물 B-60 합성
준비예 5의 9-(naphthalen-2-yl)-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (3.38 g, 7.6 mmol)와 2-(3'-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (3.8 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 14-(3'-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-9-(naphthalen-2-yl)-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (3.8 g, 수율 60 %)을 얻었다.
[LCMS]: 824
[ 합성예 24] 화합물 B-61 합성
준비예 5의 9-(naphthalen-2-yl)-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (3.38 g, 7.6 mmol)와 2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4-bromo-6-phenyl-1,3,5-triazine (3.5 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 14-(4-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-9-(naphthalen-2-yl)-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (3.5 g, 수율 62 %)을 얻었다.
[LCMS]: 748
[ 합성예 25] 화합물 B-100 합성
준비예 6의 9-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (3.6 g, 7.7 mmol)와 4-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-(4-bromophenyl)-2-phenylpyrimidine (4.3 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 9-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-14-(4-(6-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-2-phenylpyrimidin-4-yl)phenyl)-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (4.1 g, 수율 63 %)을 얻었다.
[LCMS]: 849
[ 합성예 26] 화합물 B-105 합성
준비예 6의 9-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (3.6 g, 7.7 mmol)와 2-(4-bromophenyl)triphenylene (3.5 g, 9.2 mmol) 및 Pd2(dba)3 (0.4 g, 0.4 mmol), tri-tert-butylphosphine (0.08 g, 0.4 mmol) 및 Sodium tert-butoxide (1.1 g, 11.5 mmol) 및 Toluene (50 ml)를 혼합하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 여과된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 9-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-14-(4-(triphenylen-2-yl)phenyl)-9,14-dihydrodibenzo[2,3:6,7]phosphepino[4,5-b]indole 9-oxide (3.7 g, 수율 63 %)을 얻었다.
[LCMS]: 769
[ 실시예 1 ~ 26] 청색 유기 전계 발광 소자의 제조
합성예에서 합성된 화합물 A-3, A-18, A-24, A-25, A-26, A-28, A-31, A-32, A-33, A-60, A-61, A-100, A-105, B-3, B-18, B-24, B-25, B-26, B-28, B-31, B-32, B-33, B-60, B-61, B-100, B-105을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후, 하기와 같이 청색 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
먼저, ITO (Indium tin oxide)가 1500 Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면, 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후, UV OZONE 세정기(Power sonic 405, 화신테크)로 이송시킨 다음 UV를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정하고 진공 증착기로 기판을 이송하였다.
상기와 같이 준비된 ITO 투명 전극 위에, DS-205 (㈜두산전자, 80 nm)/NPB (15 nm)/ADN + 5 % DS-405 (㈜두산전자, 30nm)/화합물 A-3, A-18, A-24, A-25, A-26, A-28, A-31, A-32, A-33, A-60, A-61, A-100, A-105, B-3, B-18, B-24, B-25, B-26, B-28, B-31, B-32, B-33, B-60, B-61, B-100, B-105 각각의 화합물 (30 nm)/LiF (1 nm)/Al (200 nm) 순으로 적층하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
[ 비교예 1] 청색 유기 전계 발광 소자의 제조
전자 수송층 물질로서 화합물 A-3 대신 Alq3을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
[ 비교예 2] 청색 유기 전계 발광 소자의 제조
전자 수송층 물질로서 A-3을 사용하지 않은 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 26 및 비교예 1, 2에서 사용된 NPB, AND 및 Alq3의 구조는 하기와 같다.
[ 평가예 1]
실시예 1 내지 26 및 비교예 1, 2 에서 제조한 각각의 청색 유기 전계 발광 소자에 대하여 전류밀도 (10) mA/㎠에서의 구동전압, 전류효율 및 발광 피크를 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
샘플 호스트 구동 전압
(V)
EL 피크
(nm)
전류효율
(cd/A)
실시예 1 A-3 4.5 458 7.0
실시예 2 A-18 4.6 459 6.9
실시예 3 A-24 4.1 458 7.1
실시예 4 A-25 3.8 452 6.8
실시예 5 A-26 4.0 448 6.7
실시예 6 A-28 4.4 457 6.8
실시예 7 A-31 3.9 456 7.3
실시예 8 A-32 3.8 452 6.8
실시예 9 A-33 3.9 457 7.3
실시예 10 A-60 4.1 456 7.3
실시예 11 A-61 3.6 468 6.8
실시예 12 A-100 3.5 465 6.9
실시예 13 A-105 4.2 459 6.8
실시예 14 B-3 4.1 461 6.4
실시예 15 B-18 4.1 455 6.5
실시예 16 B-24 4.2 459 6.8
실시예 17 B-25 3.9 464 6.4
실시예 18 B-26 3.6 467 7.1
실시예 19 B-28 4.1 455 7.1
실시예 20 B-31 4.2 459 6.7
실시예 21 B-32 4.1 458 7.1
실시예 22 B-33 4.4 457 6.8
실시예 23 B-60 3.9 457 6.5
실시예 24 B-61 4.1 456 6.9
실시예 25 B-100 3.9 464 6.9
실시예 26 B-105 3.9 457 7.1
비교예 1 Alq3 4.7 458 5.6
비교예 2 - 4.8 460 6.2
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일례에 따른 화합물을 전자 수송층에 사용한 청색 유기 전계 발광 소자(실시예 1 내지 26)는 종래의 Alq3를 전자 수송층에 사용한 청색 유기 전계 발광 소자(비교예 1)와 전자 수송층이 없는 청색 유기 전계 발광 소자(비교예 2)에 비해 구동전압, 발광피크 및 전류효율 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.

Claims (10)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]

    상기 화학식 1에서,
    X1 및 X2는 서로 상이하고, 각각 독립적으로 N(Ar1) 또는 P(=O)Ar2이고, 이때 X1 및 X2 중 하나는 P(=O)Ar2이며,
    Y1 내지 Y12는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(R1)이고, 이때 R1이 복수인 경우, 이들은 동일하거나 상이하고,
    Ar1 내지 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있으며,
    R1은 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고,
    상기 Ar1, Ar2 및 R1의 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기 및 아릴아민기는 각각 독립적으로 중수소(D), 할로겐, 시아노, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기는 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고, 다만, 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 및 화학식 5 중 어느 하나로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 2]


    [화학식 5]


    상기 화학식 2 및 화학식 5에서,
    Ar1, Ar2 및 Y1 내지 Y12는 각각 제1항에서 정의된 바와 같다.
  3. 제1항에 있어서,
    Ar1, Ar2 및 R1은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
    상기 Ar1, Ar2 및 R1의 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기는 각각 독립적으로 중수소(D), 할로겐, 시아노, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기는 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고, 다만, 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있는 화합물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 8 내지 화학식 13 중 어느 하나로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 8]

    [화학식 9]

    [화학식 10]

    [화학식 11]

    [화학식 12]

    [화학식 13]

    상기 화학식 8 내지 화학식 13에서,
    Ar1은 C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
    상기 Ar1의 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기는 각각 독립적으로 중수소(D), 할로겐, 시아노, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기는 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고, 다만, 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 Ar1 및 R1은 각각 독립적으로 하기 화학식 14로 표시되는 치환체이거나, 또는 C6~C60의 아릴기이고,
    이때, 상기 Ar1 및 R1의 아릴기는 각각 독립적으로 중수소(D), 할로겐, 시아노, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기는 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고, 다만, 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있는 화합물:
    [화학식 14]

    상기 화학식 14에서,
    L은 단일결합이거나, 또는 C6~C18의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고,
    Z1 내지 Z5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(R14)이며, 이때 C(R14)가 복수인 경우, 이들은 동일하거나 상이하고,
    R14는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C6~C40의 아릴기, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기, C6~C40의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C40의 아릴보론기 및 C6~C40의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고,
    이때, 상기 R14의 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 알킬실릴시, 알킬보론기, 아릴보론기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C40의 아릴기, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기, C6~C40의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C40의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C40의 아릴보론기 및 C6~C40의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 Ar1 및 R1은 각각 독립적으로 하기 화학식 S-1 내지 S-15 중 어느 하나로 표시되는 치환체인 화합물:
    , , ,
    , , ,
    , , ,
    ,,,
    ,
    상기 화학식 S-1 내지 S-15에서,
    L은 단일결합이거나, 또는 C6~C18의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고,
    R14가 복수인 경우, 이들은 동일하거나 상이하며,
    R14는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C6~C40의 아릴기, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기, C6~C40의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기 및 C6~C40의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고,
    R15가 복수인 경우, 이들은 동일하거나 상이하며,
    R15는 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C6~C40의 아릴기, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기, C6~C40의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C40의 아릴보론기 및 C6~C40의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고,
    n은 1 내지 4의 정수이며,
    이때, 상기 R14 및 R15의 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 알킬실릴시, 알킬보론기, 아릴보론기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C40의 아릴기, 핵원자수 5 내지 40의 헤테로아릴기, C6~C40의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C40의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C40의 아릴보론기 및 C6~C40의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
  7. 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자로서,
    상기 1층 이상의 유기물층 중에서 적어도 하나는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 1층 이상의 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층을 포함하고,
    상기 화합물을 포함하는 1층 이상의 유기물층은 발광층 또는 전자수송층인 유기 전계 발광 소자.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 1층 이상의 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광 보조층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층을 포함하고,
    상기 화합물을 포함하는 1층 이상의 유기물층은 발광 보조층인 유기 전계 발광 소자.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 1층 이상의 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 수면개선층, 전자수송층 및 전자주입층을 포함하고,
    상기 화합물을 포함하는 1층 이상의 유기물층은 수명개선층인 유기 전계 발광 소자.
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