KR20090079133A - 신규한 이미다졸 유도체 및 이를 이용한 유기전자소자 - Google Patents

신규한 이미다졸 유도체 및 이를 이용한 유기전자소자 Download PDF

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KR20090079133A
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Abstract

본 발명은 신규한 이미다졸(imidazole) 유도체 및 이를 이용한 유기전자소자를 제공한다. 본 발명에 따른 유기전자소자는 효율, 구동전압 및 수명 면에서 우수한 특성을 나타낸다.
이미다졸, 안트라센, 유기전자소자, 유기발광소자

Description

신규한 이미다졸 유도체 및 이를 이용한 유기전자소자{NEW IMIDAZOLE DERIVATIVES AND ORGANIC ELECTRONIC DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 이미다졸 유도체에 안트라센기가 결합된 신규한 이미다졸 유도체 및 이를 이용한 유기전자소자에 관한 것이다.
본 명세서에서, 유기전자소자란 유기 반도체 물질을 이용한 전자소자로서, 전극과 유기 반도체 물질 사이에서의 정공 및/또는 전자의 교류를 필요로 한다. 유기전자소자는 동작 원리에 따라 하기와 같이 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫째는 외부의 광원으로부터 소자로 유입된 광자에 의하여 유기물층에서 엑시톤(exiton)이 형성되고, 이 엑시톤이 전자와 정공으로 분리되고, 이 전자와 정공이 각각 다른 전극으로 전달되어 전류원(전압원)으로 사용되는 형태의 전자소자이다. 둘째는 2개 이상의 전극에 전압 또는 전류를 가하여 전극과 계면을 이루는 유기 반도체 물질층에 정공 및/또는 전자를 주입하고, 주입된 전자와 정공에 의하여 작동하는 형태의 전자소자이다.
유기전자소자의 예로는 유기발광소자, 유기태양전지, 유기감광체(OPC) 드럼, 유기 트랜지스터 등이 있으며, 이들 모두는 소자의 구동을 위하여 전자/정공 주입 물질, 전자/정공 추출 물질, 전자/정공 수송 물질 또는 발광 물질을 필요로 한다. 이하에서는 주로 유기발광소자에 대하여 구체적으로 설명하지만, 상기 유기전자소자들에서는 전자/정공 주입 물질, 전자/정공 추출 물질, 전자/정공 수송 물질 또는 발광 물질이 모두 유사한 원리로 작용한다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기발광소자는 통상 양극과 음극 및 이들 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기발광소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등을 포함할 수 있다. 이러한 유기발광소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층으로 주입되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 이러한 유기발광소자는 자발광, 고휘도, 고효율, 낮은 구동 전압, 넓은 시야각, 높은 콘트라스트, 고속 응답성 등의 특성을 갖는 것으로 알려져 있다.
유기발광소자에서 유기물층으로 사용되는 재료는 기능에 따라, 발광 재료와 전하 수송 재료, 예컨대 정공주입 재료, 정공수송 재료, 전자수송 재료, 전자주입 재료 등으로 분류될 수 있다. 발광 재료는 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 재료와 보다 나은 천연색을 구현하기 위해 필요한 노란색 및 주황색 발광 재료로 구분될 수 있다. 또한, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키 기 위하여, 발광 재료로서 호스트/도판트 계를 사용할 수 있다. 그 원리는 발광층을 주로 구성하는 호스트보다 에너지 대역 간극이 작고 발광 효율이 우수한 도판트를 발광층에 소량 혼합하여, 호스트에서 발생한 엑시톤이 도판트로 수송되어 효율이 높은 빛을 내는 것이다. 이때 호스트의 파장이 도판트의 파장대로 이동하므로, 이용하는 도판트의 종류에 따라 원하는 파장의 빛을 얻을 수 있다.
전술한 유기발광소자가 갖는 우수한 특징들을 충분히 발휘하기 위해서는 소자내 유기물층을 이루는 물질, 예컨대 정공주입 물질, 정공수송 물질, 발광 물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질 등이 안정하고 효율적인 재료에 의하여 뒷받침되는 것이 선행되어야 한다.
그 중, 전자수송 물질로는 유기 단분자 물질로서 전자에 대한 안정도와 전자 이동속도가 상대적으로 우수한 유기금속착제들이 바람직하다. 그 중에서 안정성이 우수하고 전자 친화도가 큰 Alq3가 가장 우수한 것으로 보고되었으나 청색 발광소자에 사용할 경우 엑시톤 디퓨전(exciton diffusion)에 의한 발광 때문에 색순도가 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 산요(sanyo)사의 플라본(Flavon) 유도체 또는 치소(Chisso)사의 게르마늄 및 실리콘클로페타디엔 유도체 등이 알려져 있다.(일본공개특허공보 제1998-017860호, 일본공개특허공보 제 1999-087067호).
또한, 상기 유기 단분자 물질로는 스피로(Spiro)화합물에 결합된 PBD (2-biphenyl-4-yl-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole)유도체와 정공차단능력과 우수한 전자 수송능력을 모두 가지고 있는 TPBI (2,2',2"-(benzene-1,3,5-triyl)- tris(1-phenyl-1H-benzimidazole)등이 있다(Adv. Mater. 10, 1998, 1136 & Tao et al, Appl. Phys. Lett. 77, 2000, 1575). 특히, LG화학에서 발표한 벤조 이미다졸 유도체는 우수한 내구성으로 널리 알려져 있다.
상기 유기 단분자 물질을 전자 수송층으로 이용한 유기발광소자는 발광수명이 짧고, 보존내구성 및 신뢰성이 낮은 문제점들을 가지고 있다. 상기 발생되는 문제점들은 유기물질의 물리 또는 화학적인 변화, 유기물질의 광화학적 또는 전기화학적인 변화, 음극의 산화, 박리현상 및 내구성이 결여되어 있기 때문이다.
따라서 유기발광소자에 이용되는 유기 단분자 물질의 구조를 변화시켜 임의의 발광색을 얻거나, 호스트 도펀트 시스템에 의한 여러 가지의 고효율을 얻는 방법을 이용한 유기발광소자들이 제안되고 있으나, 아직 만족스러운 휘도, 특성, 수명 및 내구성이 결여되어 있다.
상기 문제점들을 해결하는 것으로서, 예를 들면, 한국공개특허공보 2003-0067773호에는 벤조 이미다졸(benzo imidazole) 바퀴 및 안트라센 (anthracene) 골격을 가지는 화합물이 기재되어 있다.
그러나, 이러한 화합물을 이용한 유기 EL 소자보다도 더욱 향상된 발광 휘도 및 발광 효율, 수명 등을 갖는 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있다.
이에, 본 발명자들은 안트라센기가 결합된 신규한 구조를 갖는 이미다졸 유도체를 밝혀내었다. 또한, 상기 신규한 이미다졸 유도체를 이용하여 유기 전자 소자의 유기물층을 형성하는 경우 소자의 효율 상승, 구동전압 하강, 수명 연장, 안정성 상승 등의 효과를 나타낼 수 있다는 사실을 밝혀내었다.
이에 본 발명은 신규한 이미다졸 유도체 및 이를 이용한 유기 전자 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 신규한 이미다졸 유도체를 제공한다.
또한, 본 발명은 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기전자소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 상기 신규한 이미다졸 유도체를 포함하는 것인 유기전자소자를 제공한다.
본 발명에 따른 신규한 이미다졸 유도체는 다양한 안트라센 치환기가 도입된 것으로, 유기발광소자를 비롯한 유기전자소자의 유기물층 재료로서 사용될 수 있고, 이를 이용한 유기발광소자를 비롯한 유기전자소자는 효율 상승, 구동전압 하강, 수명 연장, 안정성 상승 등에서 우수한 특성을 나타낸다.
본 발명에 따른 신규한 이미다졸 유도체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 인 것을 특징으로 한다.
Figure 112008003824964-PAT00001
상기 화학식 1에 있어서,
R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고, 독립적으로 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C6~C40의 아릴기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C5~C40의 헤테로아릴기; 및 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 아미노기로 이루어진 군 에서 선택되고,
R3 내지 R10 중 적어도 하나는 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 기이며,
Figure 112008003824964-PAT00002
Figure 112008003824964-PAT00003
상기 화학식 2 및 3에 있어서,
상기 R11 내지 R16은 서로 같거나 상이하고, 수소; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C1~C40의 알킬기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아 릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C3~C40의 시클로알킬기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C2~C40의 알케닐기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C1~C40의 알콕시기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 아미노기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C6~C40의 아릴기; 및 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며,
L1 및 L2 는 직접결합이거나; C1-C40의 알킬기, C2-C40의 알케닐기, C2-C40의 알키닐기, C1-C40의 알콕시기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C2~C40의 알케닐렌기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C6~C40의 아릴렌기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C5~C40의 헤테로아릴렌기; C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택 된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C6~C40의 아릴아민기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C25~C40의 스피로기; 및 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C25~C40의 열린 스피로기로 이루어진 군에서 선택되나,
R3 내지 R10 중 상기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 기가 아닌 나머지는 수소; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C1~C40의 알킬기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루 어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C3~C40의 시클로알킬기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C6~C40의 아릴기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C5~C40의 헤테로아릴기; 및 C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C6~C40의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된다.
상기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 유도체에서, R1 및 R2는 동일한 아릴기인 것이 바람직하다. 상기 아릴기는 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 비페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기 등이 바람직하다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 유도체에서, R1 및 R2는 동일한 헤테로아릴기인 것이 바람직하다. 상기 헤테로아릴기는 치환 또는 비치환된 피리딜 기, 바이피리딜기, 퀴놀린기, 이소퀴놀린기 등인 것이 바람직하다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 유도체에서, R1 및 R2는 동일한 C6~C40의 아릴기 또는 C5~C40의 헤테로아릴기로 치환된 아미노기인 것이 바람직하다.
또한, 상기 화학식 1 로 표시되는 이미다졸 유도체에서, R1 및 R2는 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다:
Figure 112008003824964-PAT00004
상기 화학식에서 Z1 내지 Z3은 서로 같거나 상이하고, 수소; 할로겐, 아미노 기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C1~C40의 알킬기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C3~C40의 시클로알킬기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C2~C40의 알케닐기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C1~C40의 알콕시기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 아미노기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C6~C40의 아릴기; 및 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 2의 R11, R12 및 R13 중에서 선택된 둘 이상; 및 화학식 3의 R14, R15 및 R16 중에서 선택된 둘 이상은 동일한 아릴기인 것이 바람직하다.
상기 화학식 2의 R11, R12 및 R13 중에서 선택된 둘 이상; 및 화학식 3의 R14, R15 및 R16 중에서 선택된 둘 이상은 동일한 헤테로아릴기인 것이 바람직하다.
상기 화학식 2의 R11, R12 및 R13 중에서 선택된 둘 이상; 및 화학식 3의 R14, R15 및 R16 중에서 선택된 둘 이상은 동일한 아릴기 또는 헤테로아릴기로 치환된 아미노기인 것이 바람직하다.
상기 화학식 2의 R11, R12 및 R13 중에서 적어도 하나; 및 화학식 3의 R14, R15 및 R16 중에서 적어도 하나는 수소인 것이 바람직하다.
상기 화학식 2의 R11, R12 및 R13; 및 상기 화학식 3의 R14, R15 및 R16은 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
상기 화학식 2의 L1 및 L2는 직접결합이거나 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
Figure 112008003824964-PAT00005
본 발명에서 사용된 치환기는 다음과 같이 정의할 수 있다.
알킬기는 탄소수 1 내지 40의 입체적 방해를 주지 않는 것이 바람직하다. 구체적으로 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥 실기 및 헵틸기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
시클로알킬기는 탄소수 3 내지 40의 입체적 방해를 주지 않는 것이 바람직하다. 구체적으로 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
알케닐기로는 탄소수 2 내지 40의 알케닐기가 바람직하며, 구체적으로 스틸베닐기(stylbenyl), 스티레닐기(styrenyl) 등의 아릴기가 치환된 알케닐기가 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
알콕시기는 탄소수 1 내지 40의 알콕시기인 것이 바람직하다.
아릴기로는 탄소수 6 내지 40인 것이 바람직하다. 구체적으로 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 비페닐기, 파이레닐기, 페릴렌기 및 이들의 유도체 등이 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.
아릴 아민기의 예로는 페닐아민기, 나프틸아민기, 비페닐아민기, 안트라세닐아민기, 3-메틸-페닐아민기, 4-메틸-나프틸아민기, 2-메틸-비페닐아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 디페닐 아민기, 페닐 나프틸 아민기, 디톨릴 아민기, 페닐 톨릴 아민기, 카바졸, 트리페닐 아민기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
헤테로고리기의 예로는 피리딜기, 비피리딜기, 트리아진기, 아크리딜기, 티오펜기, 퓨란기, 이미다졸기, 옥사졸기, 티아졸기, 트리아졸기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀린기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
스피로기는 2개의 고리 유기화합물이 1개의 원자와 연결된 구조로서, 예로는
Figure 112008003824964-PAT00006
등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
열린 스피로기는 2개의 고리 유기화합물이 1개의 원자와 연결된 구조에서 한쪽 고리 화합물의 연결이 끊어진 상태의 구조로서, 예로는
Figure 112008003824964-PAT00007
등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 치환된 C2-C40의 알케닐렌기는 C1-C40의 알킬기, C2-C40의 알케닐기, C2-C40의 알키닐기, C1-C40의 알콕시기, C6-C40의 아릴기 및 C3-C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 기로 치환된 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 신규한 이미다졸 유도체는 하기 화학식 4 내지 7로 표시되는 화합물로부터 선택되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure 112008003824964-PAT00008
Figure 112008003824964-PAT00009
Figure 112008003824964-PAT00010
Figure 112008003824964-PAT00011
상기 화학식 4 내지 7에서, 상기 R1 내지 R16, L1 및 L2는 상기 화학식 1에서 정의된 바와 같다.
상기 화학식 4 내지 7로 표시되는 이미다졸 유도체는 하기 표 1 내지 표 4에 구체적으로 예시한다.
구체적으로, 상기 화학식 4로 표시되는 화합물은 R3 내지 R10이 수소인 하기 표 1의 화학식으로 표시되는 화합물을 포함한다:
Figure 112008003824964-PAT00012
Figure 112008003824964-PAT00013
Figure 112008003824964-PAT00014
Figure 112008003824964-PAT00015
Figure 112008003824964-PAT00016
Figure 112008003824964-PAT00017
Figure 112008003824964-PAT00018
구체적으로, 상기 화학식 5로 표시되는 화합물은 R3 내지 R10이 수소인 하기 표 2의 화학식으로 표시되는 화합물을 포함한다:
Figure 112008003824964-PAT00019
Figure 112008003824964-PAT00020
Figure 112008003824964-PAT00021
Figure 112008003824964-PAT00022
Figure 112008003824964-PAT00023
Figure 112008003824964-PAT00024
Figure 112008003824964-PAT00025
구체적으로, 상기 화학식 6으로 표시되는 화합물은 R3 내지 R10이 수소인 하기 표 3의 화학식으로 표시되는 화합물을 포함한다:
Figure 112008003824964-PAT00026
Figure 112008003824964-PAT00027
Figure 112008003824964-PAT00028
Figure 112008003824964-PAT00029
Figure 112008003824964-PAT00030
Figure 112008003824964-PAT00031
Figure 112008003824964-PAT00032
구체적으로, 상기 화학식 7로 표시되는 화합물은 R3 내지 R10이 수소인 하기 표 4의 화학식으로 표시되는 화합물을 포함한다:
Figure 112008003824964-PAT00033
Figure 112008003824964-PAT00034
Figure 112008003824964-PAT00035
Figure 112008003824964-PAT00036
Figure 112008003824964-PAT00037
Figure 112008003824964-PAT00038
Figure 112008003824964-PAT00039
이하, 본 발명에 따른 신규한 이미다졸 유도체의 제조방법에 대하여 설명한다.
상기 화학식 1로 표시되는 신규한 이미다졸 유도체는 이미다졸 유도체에 안트라센 치환기를 도입함으로써 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기 화학식 1의 화합물은 2-안트라센 보론산 또는 2-안트라센 보론에스테르 유도체와 아릴할라이드 유도체를 Pd촉매 하에서 스즈끼 결합 반응하고 여기서 제조된 안트라퀴논 유도체를 디알콜 유도체로 제조한 후 환원시켜 제조할 수 있다.
화학식 1의 화합물을 제조시 이용되는 방법 중 스즈끼 결합 반응 이외의 반응들은 당 기술 분야에 알려져 있는 일반적인 방법을 이용할 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 유도체에서 안트라센 치환기는
1) 할로겐기가 치환되어 있는 안트라퀴논 유도체와 R9 치환기를 갖는 보론산 또는 보론에스테르 화합물을 Pd촉매 하에서 스즈키 결합하여 R9가 치환된 안트라퀴논 유도체를 제조하는 단계,
2) 상기 1)단계에서 제조된 안트라퀴논 유도체로부터 디알코올 유도체를 제조하는 단계, 및
3) 상기 2)단계에서 제조된 디알코올 유도체를 환원시키는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조될 수 있다. 이와 같은 제조 방법은 하기 반응식 1로 표시될 수 있다.
Figure 112008003824964-PAT00040
상기 반응식 1에 있어서, 상기 R1 내지 R10은 상기 화학식 1에서 정의된 바와 같다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 유도체에서 안트라센 치환기는
1) 할로겐기가 치환된 안트라퀴논 유도체로부터 디알코올 유도체를 제조하는 단계,
2) 상기 1)단계에서 제조된 디알코올 유도체를 환원시켜 안트라센 유도체를 제조하는 단계,
3) 상기 2)단계에서 제조된 안트라센 유도체를 안트라센 보론에스테르 유도체로 제조하는 단계, 및
4) 상기 3)단계에서 제조된 안트라센 보론에스테르 유도체와 R9의 할로겐화물을 Pd 촉매 하에서 스즈키 결합하는 단계를 포함하는 방법으로도 제조될 수 있다. 이와 같은 제조방법은 하기 반응식 2로 표시될 수 있다.
Figure 112008003824964-PAT00041
상기 반응식 2에 있어서, 상기 R1 내지 R10은 상기 화학식 1에서 정의된 바와 같다.
또한, 상기 화학식 2 내지 3으로 표시되는 이미다졸 유도체의 제조방법에 대하여 설명한다.
상기 화학식 2로 표시되는 이미다졸 유도체는 에탄디온(ethanedione) 유도체에 아민 치환기를 도입함으로써 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기 화학식 2로 표시되는 이미다졸 유도체는 할라이드 원소와 알데하이드가 치환된 유도체, 암모늄아세테이트(NH4OAc), 아민 유도체, 에탄디온 유도체를 이용하여 산 촉매하에서 제조할 수 있다.
상기 화학식 2로 표시되는 이미다졸 유도체를 제조할 때 이용되는 반응은 당 기술 분야에 알려져 있는 일반적인 방법을 이용할 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 2로 표시되는 이미다졸 유도체는 할로겐기와 알데하이드기가 치환되어 있는 L1 유도체와 R11 및 R12 치환기를 갖는 에탄디온 유도체, 암모늄아세테이트, R13 치환기를 갖는 아민 유도체를 섞어 산 촉매하에서 제조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다.
이와 같은 제조 방법은 하기 반응식 3으로 표시될 수 있다.
Figure 112008003824964-PAT00042
상기 반응식 3에 있어서, 상기 R11 내지 R13 및 L1은 상기 화학식 1에서 정의된 바와 같다.
또한, 상기 화학식 3으로 표시되는 이미다졸 유도체는 할라이드 원소가 치환된 아민 유도체, 암모늄 아세테이트, 알데하이드 유도체, 에탄디온 유도체를 이용하여 산 촉매하에서 제조할 수 있다.
상기 화학식 3으로 표시되는 이미다졸 유도체를 제조할 때 이용되는 반응은 당 기술 분야에 알려져 있는 일반적인 방법을 이용할 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 3으로 표시되는 이미다졸 유도체는 할라이드 원소와 L2 유도체를 갖는 아민 유도체, R14 및 R15 치환기를 갖는 에탄디온 유도체, 암모늄아세테이트, R16 치환기를 갖는 알데하이드 유도체를 섞어 산 촉매하에서 제조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다.
이와 같은 제조 방법은 하기 반응식 4로 표시될 수 있다.
Figure 112008003824964-PAT00043
상기 반응식 4에 있어서, 상기 R14 내지 R16 및 L2는 상기 화학식 1에서 정의된 바와 같다.
또한, 본 발명은 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기전자소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 유도체를 포함하는 것인 유기전자소자를 제공한다.
본 발명의 유기전자소자는 전술한 화합물들을 이용하여 한층 이상의 유기물층을 형성하는 것을 제외하고는, 통상의 유기전자소자의 제조방법 및 재료에 의하여 제조될 수 있다.
이하에서는 유기발광소자에 대하여 예시한다.
본 발명의 하나의 실시 상태에 있어서, 유기발광소자는 제 1 전극과 제 2 전극 및 이 사이에 배치된 유기물층을 포함하는 구조로 이루어질 수 있다. 본 발명의 유기발광소자 중 유기물층은 1층으로 이루어진 단층 구조일 수도 있으나, 발광층을 포함하는 2층 이상의 다층 구조일 수도 있다. 본 발명의 유기발광소자의 유기물층이 다층 구조인 경우, 이는 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 등이 적층된 구조일 수 있다. 그러나, 유기발광소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기물층을 포함할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기발광소자는 도 1에 나타낸 것과 같은 구조를 가질 수 있다. 도 1에 있어서, 도면부호 1은 기판, 2는 양극, 3은 정공주입층, 4는 정공수송층, 5는 유기발광층, 6은 전자수송층, 7은 음극을 각각 나타낸다. 도 1과 같은 구조의 유기발광소자를 통상 정방향 구조의 유기발광소자라고 하는데, 본 발명은 이에 한정되지 않고 역방향 구조의 유기발광소자도 포함한다. 즉, 본 발명의 유기발광소자는 기판, 음극, 전자수송층, 유기발광층, 정공수송층, 정공주입층 및 양극이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 유기발광소자가 다층 구조의 유기물층을 갖는 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 유도체가 발광층, 정공수송층, 정공수송과 발광을 동시에 하는 층, 발광과 전자수송을 동시에 하는 층, 전자수송층, 전자수송 및/또는 주입층 등에 포함될 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 특히 전자주입 및/또는 수송층 또는 발광층에 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 유기발광소자는 전술한 화학식 1로 표시되는 이미다졸 유도체는 유기발광소자의 유기물층 중 1층 이상에 사용한다는 것을 제외하고는, 통상의 유기발광소자의 제조방법 및 재료를 사용하여 제조될 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 유기발광소자는 스퍼터링(sputtering) 이나 전자빔 증발(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical vapor deposition) 방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고, 그 위에 정공주입층, 정공수송층, 발광층 및 전자수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 전술한 바와 같이 역방향 구조의 유기발광소자를 제작하기 위하여 기판 상에 음극 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기발광소자를 만들 수도 있다.
상기 유기물층은 다양한 고분자 소재를 사용하여 증착법이 아닌 용매 공정(solvent process), 예컨대 스핀 코팅, 딥 코팅, 닥터 블레이딩, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅, 열 전사법 등의 방법에 의하여 더 적은 수의 층으로 제조할 수 있다.
상기 양극 물질로는 통상 유기물층으로 정공주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연산화물, 인듐산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공주입 물질로는 낮은 전압에서 양극으로부터 정공을 잘 주입받을 수 있는 물질로서, 정공주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrine), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone) 계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공수송 물질로는 양극이나 정공주입층으로부터 정공을 수송 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광 물질로는 정공수송층과 전자수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물 (Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; 비스-메틸-8-히드록시퀴놀린 파라페닐페놀 알루미늄 착물(Balq); 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌, 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 전자수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al 착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 유기발광소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
본 발명에 따른 신규한 이미다졸 유도체는 유기태양전지, 유기감광체, 유기트랜지스터 등을 비롯한 유기전자소자에서도 유기발광소자에 적용되는 것과 유사한 원리로 작용할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
<제조예 1> 하기 화학식 1-A의 화합물의 합성
[화학식 1-A]
Figure 112008003824964-PAT00044
2-브로모-9,10-디나프틸안트라센 (5.00 g, 9.82 mmol), 비스(피나콜라토)디보론 (2.75 g, 10.9 mmol) 및 아세트산 칼륨 (2.89 g, 29.4 mmol)을 디옥산(50 mL)에 현탁시켰다. 상기 현탁액에 팔라듐(디페닐포스피노페로센)클로라이드 (0.24 g, 3 mol %)를 가하였다. 얻어진 혼합물을 약 6 시간 동안 80 ℃에서 교반하고, 실온으로 냉각하였다. 상기 혼합물을 물(50 mL)로 희석하고 디클로로메탄(3 × 50 mL)으로 추출하였다. 유기 추출물을 황산 마그네슘 상에서 건조하고 진공 내 농축하였다. 조 생성물을 에탄올로 세척하고 진공 내 건조하여 9,10-디나프틸안트라세닐-2-보레이트인 상기 화학식 1-A의 화합물(5.46 g, 92 %)을 제조하였다.
MS: [M+H]+=557
<제조예 2> 하기 화학식 1-B의 화합물의 합성
[화학식 1-B]
Figure 112008003824964-PAT00045
1-브로모나프탈렌(34.8 g, 168.2 mmol)을 테트라하이드로퓨란 (170ml)에 녹인 후 -78℃로 온도를 낮추고 n-뷰틸리튬(67.3 ml, 168.2 mmol)을 천천히 첨가한 후 1시간 동안 교반하였다. 2-브로모안트라퀴논 (21 g, 73.1 mmol)을 첨가하고 상온으로 온도를 올리고 3시간 동안 교반하였다. 포화염화암모늄수용액을 넣고 물층을 제거한 후 무수황산마그네슘으로 건조하고 여과한 후 감압 건조하였다. 에틸에테르와 페트롤륨에테르로 재결정하여 상기 화학식 1-B의 화합물(32.3 g, 82 %)을 제조하였다.
MS: [M+H]+=544
<제조예 3> 하기 화학식 1-C의 화합물의 합성
[화학식 1-C]
Figure 112008003824964-PAT00046
상기 화학식 1-B의 화합물(32.3 g, 59.5 mmol), 요오드화 칼륨(29.6 g, 178.4 mmol), 차아인산소다(38 g, 256.8 mmol)를 아세트산(40 mL)에 넣고 3시간 동안 가열교반하고 상온으로 온도를 낮춘 후 침전물을 여과한 후 에탄올로 재결정하여 상기 화학식 1-C의 화합물(25.5 g, 84 %)을 제조하였다.
MS: [M+H]+=509
<제조예 4> 하기 화학식 1-D의 화합물의 합성
[화학식 1-D]
Figure 112008003824964-PAT00047
상기 제조예 1의 화학식 1-A의 화합물의 합성에서 2-브로모-9,10-디나프틸안트라센 대신 상기 화학식 1-C를 사용한 것을 제외하고는, 상기 화학식 1-A의 화합물의 합성 방법과 동일한 방법으로 합성하여 상기 화학식 1-D의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+= 557
<제조예 5> 하기 화학식 1-E의 화합물의 합성
[화학식 1-E]
Figure 112008003824964-PAT00048
카바졸 (3.3 g, 20 mmol), 1-브로모-4-요오드벤젠(3.0 mL, 24 mmol), 탄산 칼륨 (K2CO3, 5.6 g, 40 mmol), 요오드화구리 (CuI, 1.9g, 1.0 mmol) 및 자일렌 50 mL을 질소 분위기 하에서 환류하였다. 상온으로 냉각한 후 생성물을 에틸아세테이트로 추출하고 무수황산마그네슘으로 수분을 제거한 후 감압 하에서 용매를 제거하였다. 헥산 용매를 사용하여 실리카겔 컬럼을 통과시켜 화합물을 얻은 후 용매를 감압 하에서 제거하고 진공 건조시켜 흰색 고체의 상기 화학식 1-E의 화합물(1.6g, 25 %)을 제조하였다.
MS: [M+H]+ = 322
<제조예 6> 하기 화학식 1-F의 화합물의 합성
[화학식 1-F]
Figure 112008003824964-PAT00049
상기 화학식 1-E의 화합물(4.38 g, 13.2 mmol)을 건조 테트라하이드로퓨란 (80 mL)에 질소 분위기하에서 용해하였다. 상기 용액을 -78 ℃로 냉각하고, 냉각된 용액에 10 분에 걸쳐 n-부틸 리튬(6.6 mL, 2.5 M 헥산 용액)을 서서히 가한 후 -78℃에서 약 40분 동안 교반하였다. 2-브로모안트라퀴논 화합물(3.59 g, 5.5 mmol)을 반응 혼합물에 가하고, -78℃ 에서 약 3 시간 동안 추가로 교반하였다. 혼합물을 실온에서 약 1 시간 동안 교반하였다. 상기 혼합물에 수성 염화 암모늄 용액(50mL)을 가하였다. 유기층을 분리하고 수용액층을 디에틸 에테르(60mL)로 추출하였다. 추출한 유기용액층을 황산 마그네슘으로 건조하고 감압 하에 농축하였다. 수득된 고체를 디에틸 에테르로 현탁시키고, 1 시간 동안 교반 후 여과하였다. 건조 후, 디알코올 화합물인 상기 화학식 1-F의 화합물(3.32 g, 73 %)을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 773
<제조예 7> 하기 화학식 1-G의 화합물의 합성
[화학식 1-G]
Figure 112008003824964-PAT00050
상기 화학식 1-F의 화합물(2.82 g, 3.65 mmol)을 아세트산(60 mL), 요오드산칼륨 (3.32 g, 20 mmol) 및 하이포아인산나트륨 수화물(3.52g, 40 mmol)의 분산액에 가하였다. 상기 혼합물을 계속하여 교반하면서 약 3 시간 동안 환류시킨 다음, 실온으로 냉각하였다. 상기 혼합물을 여과하고 물로 세척한 다음, 진공 건조하여 상기 화학식 1-G의 화합물(2.87 g, 90 %)을 제조하였다.
MS: [M+H]+=739
<제조예 8> 하기 화학식 1-H의 화합물의 합성
[화학식 1-H]
Figure 112008003824964-PAT00051
상기 제조예 1의 화학식 1-A의 화합물의 제조방법에서 2-브로모-9,10-디나프틸안트라센 및 비스(피나콜라토)디보론 대신 상기 화학식 1-G의 화합물을 사용한 것을 제외하고는, 상기 화학식 1-A의 화합물의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 1-H의 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 787
<제조예 9> 하기 화학식 1-I의 화합물의 합성
[화학식 1-I]
Figure 112008003824964-PAT00052
벤질(Benzil) (2.1 g, 10 mmol), 암모늄아세테이트 (1.16 g, 15 mmol), 아닐린 (4.67 g, 50 mmol), 4-브로모-벤즈알데하이드 (1.85 g, 10 mmol)을 아세트산 (20 mL)에 현탁시켰다. 얻어진 혼합물을 약 6 시간 동안 100 ℃에서 교반하고, 실온으로 냉각하였다. 상기 혼합물을 물(50 mL)로 희석한 후, 생성된 고체를 여과하고, 물과 에틸이써로 세정하여 상기 화학식 1-I의 화합물(2.7 g, 62 %)을 얻었다.
MS: [M+H]+=452
<제조예 10> 하기 화학식 1-J의 화합물의 합성
[화학식 1-J]
Figure 112008003824964-PAT00053
4-브로모-벤즈알데하이드 대신 3-브로모-벤즈알데하이드를 사용한 것을 제외하고 상기 화학식 1-I를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 1-J의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=452
<제조예 11> 하기 화학식 1-K의 화합물의 합성
[화학식 1-K]
Figure 112008003824964-PAT00054
벤질(benzyl) 대신 β-나프틸(β-naphthyl)을 사용한 것을 제외하고 상기 화학식 1-I를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 1-K의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=552
<제조예 12> 하기 화학식 1-L의 화합물의 합성
[화학식 1-L]
Figure 112008003824964-PAT00055
아닐린 대신 2-아미노-나프탈렌을 사용한 것을 제외하고 상기 화학식 1-I를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 1-L의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=502
<실시예 1> 하기 화학식 1-12의 화합물의 합성
[화학식 1-12]
Figure 112008003824964-PAT00056
상기 화학식 1-A의 화합물(3.5 g, 8.0 mmol)과 상기 화학식 1-I의 화합물(2.84 g, 6.3 mmol)을 테트라하이드로퓨란(100 mL)에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(20 mL)을 첨가하고 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(155 mg, 0.013 mmol)을 넣은 후 5시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축시키고 테트라하이드로퓨란 : 헥산 = 1 : 6으로 컬럼하여 상기 화학식 1-12의 화합물(3.3 g, 65 %)를 제조하였다.
MS: [M+H]+=802
<실시예 2> 하기 화학식 1-13의 화합물의 합성
[화학식 1-13]
Figure 112008003824964-PAT00057
상기 화학식 1-A 대신 상기 화학식 1-D를 사용한 것을 제외하고 상기 화학식 1-12를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 1-13의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=802
<실시예 3> 하기 화학식 1-15의 화합물의 합성
[화학식 1-15]
Figure 112008003824964-PAT00058
상기 화학식 1-A 대신 상기 화학식 1-H를 사용한 것을 제외하고 상기 화학식 1-12를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 1-15의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=1032
<실시예 4> 하기 화학식 1-22의 화합물의 합성
[화학식 1-22]
Figure 112008003824964-PAT00059
상기 화학식 1-I 대신 상기 화학식 1-J를 사용한 것을 제외하고 상기 화학식 1-12를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 1-22의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=802
<실시예 5> 하기 화학식 1-55의 화합물의 합성
[화학식 1-55]
Figure 112008003824964-PAT00060
상기 화학식 1-I 대신 상기 화학식 1-K를 사용한 것을 제외하고 상기 화학식 1-12를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 1-55의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=902
<실시예 6> 하기 화학식 1-91의 화합물의 합성
[화학식 1-91]
Figure 112008003824964-PAT00061
상기 화학식 1-I 대신 상기 화학식 1-L를 사용한 것을 제외하고 상기 화학식 1-12를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 1-91의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=852
<제조예 13> 하기 화학식 2-A의 화합물의 합성
[화학식 2-A]
Figure 112008003824964-PAT00062
벤질(Benzil) (5 g, 23.8 mmol), 암모늄아세테이트 (2.75 g, 35.7 mmol), 벤즈알데하이드 (3.71 g, 23.7 mmol), 4-브로모-아닐린 (20.47 g, 119 mmol)을 아세트산 (40 mL)에 현탁시켰다. 얻어진 혼합물을 약 8 시간 동안 100 ℃에서 교반하고, 실온으로 냉각하였다. 상기 혼합물을 물(100 mL)로 희석한 후, 생성된 고체를 여과하고, 물과 에틸이써로 세정하여 상기 화학식 2-A의 화합물(5.9 g, 55 %)을 얻었다.
MS: [M+H]+=452
<제조예 14> 하기 화학식 2-B의 화합물의 합성
[화학식 2-B]
Figure 112008003824964-PAT00063
4-브로모-아닐린 대신 3-브로모-아닐린를 사용한 것을 제외하고 상기 화학식 2-A를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 2-B의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=452
<제조예 15> 하기 화학식 2-C의 화합물의 합성
[화학식 2-C]
Figure 112008003824964-PAT00064
벤질(benzyl) 대신 β-나프틸(β-naphthyl)을 사용한 것을 제외하고 상기 화학식 2-A를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 2-C의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=552
<제조예 16> 하기 화학식 2-D의 화합물의 합성
[화학식 2-D]
Figure 112008003824964-PAT00065
벤즈알데하이드 대신 2-나프탈렌알데하이드를 사용한 것을 제외하고 상기 화학식 2-A를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 2-D의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=502
<제조예 17> 하기 화학식 2-E의 화합물의 합성
Figure 112008003824964-PAT00066
벤즈알데하이드 대신 2-피리딘알데하이드를 사용한 것을 제외하고 상기 화학식 2-A를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 2-E의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=453
<실시예 7> 하기 화학식 2-12의 화합물의 합성
[화학식 2-12]
Figure 112008003824964-PAT00067
상기 화학식 1-A의 화합물(3.5 g, 8.0 mmol)과 상기 화학식 2-A의 화합물(2.84 g, 6.3 mmol)을 테트라하이드로퓨란(100 mL)에 완전히 녹인 후 2M 탄산칼륨수용액(20 mL)을 첨가하고 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(155 mg, 0.013 mmol)을 넣은 후 5시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축시키고 테트라하이드로퓨란 : 헥산 = 1 : 6으로 컬럼하여 상기 화학식 2-12의 화합물(2.8 g, 55 %)를 제조하였다.
MS: [M]+= 800.3
<실시예 8> 하기 화학식 2-13의 화합물의 합성
[화학식 2-13]
Figure 112008003824964-PAT00068
상기 화학식 1-A 대신 상기 화학식 1-D를 사용한 것을 제외하고 상기 화학식 2-12를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 2-13의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=802
<실시예 9> 하기 화학식 2-22의 화합물의 합성
Figure 112008003824964-PAT00069
상기 화학식 2-A 대신 상기 화학식 2-B를 사용한 것을 제외하고 상기 화학식 2-12를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 2-22의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=802
<실시예 10> 하기 화학식 2-55의 화합물의 합성
Figure 112008003824964-PAT00070
상기 화학식 2-A 대신 상기 화학식 2-C를 사용한 것을 제외하고 상기 화학식 2-12를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 2-55의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=902
<실시예 11> 하기 화학식 2-91의 화합물의 합성
[화학식 2-91]
Figure 112008003824964-PAT00071
상기 화학식 2-A 대신 상기 화학식 2-D를 사용한 것을 제외하고 상기 화학식 2-12를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 2-91의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=852
<실시예 12> 하기 화학식 2-118의 화합물의 합성
Figure 112008003824964-PAT00072
상기 화학식 2-A 대신 상기 화학식 2-E를 사용한 것을 제외하고 상기 화학식 2-12를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 2-118의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=803
<제조예 18> 하기 화학식 3-A의 화합물의 합성
Figure 112008003824964-PAT00073
2,6-디아미노안트라퀴논(23.8 g, 100 mmol)을 48 중량% 농도의 하이드로겐 브로마이드 수용액에 분산시킨 후, 20 ℃에서 나트륨 나이트라이트(NaNO2, 14.1 g; 204 mmol)을 천천히 가했다. 기체 발생이 끝난 후 48 중량% 농도의 하이드로겐 브로마이드 수용액(63 ㎖)에 브롬화구리(CuBr, 29.5 g; 206 mmol)을 녹인 용액을 소량의 에탄올(50 ㎖)와 함께 천천히 가하였다. 반응물의 온도를 상온까지 서서히 올린 후 한 시간 동안 환류하였다. 상온으로 냉각 후 물을 가해 생성된 침전물을 여과하고 물로 씻은 후 진공 건조하였다. 얻어진 고체를 클로로포름에 녹여 실리카켈을 통과시킨 후 감압하여 용매를 제거하였다. 컬럼크로마토그래피로 분리한 후 클로로포름으로 재결정하여 연한 노란색의 상기 화학식 3-A의 화합물(10 g, 수율 27 %)을 얻었다.
이 화합물의 분석결과는 다음과 같다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3), 8.44 (d, J = 2.1 Hz, 2H), 8.18 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.95 (dd, J = 2.1, 8.0 Hz, 2H.)
MS: [M+H]+=367
<제조예 19> 하기 화학식 3-B의 화합물의 합성
[화학식 3-B]
Figure 112008003824964-PAT00074
2-브로모안트라퀴논 대신 상기 화학식 3-A를 사용한 것을 제외하고 상기 화학식 2-B를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 3-B의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=623
<제조예 20> 하기 화학식 3-C의 화합물의 합성
[화학식 3-C]
Figure 112008003824964-PAT00075
상기 화학식 1-B 대신 상기 화학식 3-B를 사용한 것을 제외하고 상기 화학식 1-C를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 3-C의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=589
<제조예 21> 하기 화학식 3-D의 화합물의 합성
[화학식 3-D]
Figure 112008003824964-PAT00076
상기 제조예 1의 화학식 1-A의 화합물의 합성에서 2-브로모-9,10-디나프틸안트라센 대신 상기 화학식 1-I를 사용한 것을 제외하고는, 상기 화학식 1-A의 화합물의 합성 방법과 동일한 방법으로 합성하여 상기 화학식 3-D의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=499
<제조예 22> 하기 화학식 3-E의 화합물의 합성
[화학식 3-E]
Figure 112008003824964-PAT00077
상기 제조예 1의 화학식 1-A의 화합물의 합성에서 2-브로모-9,10-디나프틸안트라센 대신 상기 화학식 1-J를 사용한 것을 제외하고는, 상기 화학식 1-A의 화합물의 합성 방법과 동일한 방법으로 합성하여 상기 화학식 3-E의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=499
<실시예 13> 하기 화학식 3-12의 화합물의 합성
[화학식 3-12]
Figure 112008003824964-PAT00078
상기 화학식 3-C의 화합물(5.9 g, 10.0 mmol)과 상기 화학식 3-D의 화합물(10.5 g, 21.0 mmol)을 테트라하이드로퓨란(100 mL)에 완전히 녹인 후, 2M 탄산칼륨수용액(50 mL)을 첨가하고 테트라키스트리페닐포스피노팔라듐(231 mg, 0.02 mmol)을 넣은 후 5시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 물층을 제거하고 무수황산마그네슘으로 건조한 후 감압농축시키고 테트라하이드로퓨란 : 헥산 = 1 : 1으로 컬럼하여 상기 화학식 3-12의 화합물(5.9g, 50 %)를 제조하였다.
MS: [M+H]+=1172
<실시예 14> 하기 화학식 3-22의 화합물의 합성
Figure 112008003824964-PAT00079
상기 제조예 3의 화학식 3-12의 화합물의 합성에서 상기 화학식 3-D 대신 상기 화학식 3-E를 사용한 것을 제외하고는, 상기 화학식 3-12의 화합물의 합성 방법과 동일한 방법으로 합성하여 상기 화학식 3-22의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=1172
<제조예 23> 하기 화학식 4-A의 화합물의 합성
Figure 112008003824964-PAT00080
상기 화학식 1-A의 화합물의 합성에서 2-브로모-9,10-디나프틸안트라센 대신 상기 화학식 2-A를 사용한 것을 제외하고는, 상기 화학식 1-A의 화합물의 합성 방법과 동일한 방법으로 합성하여 상기 화학식 4-A의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=499
<제조예 24> 하기 화학식 4-B의 화합물의 합성
Figure 112008003824964-PAT00081
상기 제조예 1의 화학식 1-A의 화합물의 합성에서 2-브로모-9,10-디나프틸안트라센 대신 상기 화학식 2-B를 사용한 것을 제외하고는, 상기 화학식 1-A의 화합물의 합성 방법과 동일한 방법으로 합성하여 상기 화학식 4-B의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=499
<실시예 15> 하기 화학식 4-12의 화합물의 합성
Figure 112008003824964-PAT00082
상기 화학식 3-12의 화합물의 합성에서 상기 화학식 3-D 대신 상기 화학식 4-A를 사용한 것을 제외하고는, 상기 화학식 3-12의 화합물의 합성 방법과 동일한 방법으로 합성하여 상기 화학식 4-12의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=1172
<실시예 16> 하기 화학식 4-22의 화합물의 합성
[화학식 4-22]
Figure 112008003824964-PAT00083
상기 화학식 3-12의 화합물의 합성에서 상기 화학식 3-D 대신 상기 화학식 4-B를 사용한 것을 제외하고는, 상기 화학식 3-12의 화합물의 합성 방법과 동일한 방법으로 합성하여 상기 화학식 4-22의 화합물을 제조하였다.
MS: [M+H]+=1172
<실시예 17> 하기 화학식 11-A, 11-B, 2-2의 화합물의 합성
Figure 112008003824964-PAT00084
[화학식 11-A]
벤질(Benzil) (5 g, 23.8 mmol), 암모늄아세테이트 (2.75 g, 35.7 mmol), 벤즈알데하이드 (3.71 g, 23.7 mmol), 2-아미노 안트라퀴논 (26.53 g, 119 mmol)을 아세트산 (40 mL)에 현탁시켰다. 얻어진 혼합물을 약 8 시간 동안 100 ℃에서 교반하고, 실온으로 냉각하였다. 상기 혼합물을 물(100 mL)로 희석한 후, 생성된 고체를 여과하고, 물과 에틸이써로 세정하여 상기 화학식 11-A의 화합물(5.9 g, 50 %)을 얻었다.
MS: [M+H]+=503
[화학식 11-B]
2-브로모나프탈렌(34.8 g, 168.2 mmol)을 테트라하이드로퓨란 (250 ml)에 녹인 후 -78℃로 온도를 낮추고 n-뷰틸리튬(67.3 ml, 168.2 mmol)을 천천히 첨가한 후 1시간 동안 교반하였다. 상기 화학식 11-A (36.7 g, 73.1 mmol)을 첨가하고 상온으로 온도를 올리고 3시간 동안 교반하였다. 포화염화암모늄수용액을 넣고 물층을 제거한 후 무수황산마그네슘으로 건조하고 여과한 후 감압 건조하였다. 에틸에테르와 페트롤륨에테르로 재결정하여 상기 화학식 11-B의 화합물(45.5 g, 82 %)을 제조하였다.
MS: [M+H]+=759
[화학식 2-2]
상기 화학식 11-B의 화합물(45.1 g, 59.5 mmol), 요오드화 칼륨(29.6 g, 178.4 mmol), 차아인산소다(38 g, 256.8 mmol)를 아세트산(40 mL)에 넣고 3시간 동안 가열교반하고 상온으로 온도를 낮춘 후 침전물을 여과한 후 에탄올로 재결정하여 상기 화학식 2-2의 화합물(34.5 g, 80 %)을 제조하였다.
MS: [M+H]+=725
<실험예 1>
ITO(indium tin oxide)가 1500 Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀리포어사 (Millipore Co.) 제품의 필터(Filter)로 2 차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30 분간 세척한 후 증류수로 2 회 반복하여 초음파 세척을 10 분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5 분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기 화학식의 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌 (hexanitrile hexaazatriphenylene; HAT)를 500 Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공주입층을 형성하였다.
Figure 112008003824964-PAT00085
상기 정공주입층 위에 정공을 수송하는 물질인 하기 화학식의 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB)(400 Å)를 진공증착하여 정공수송층을 형성하였다.
Figure 112008003824964-PAT00086
이어서, 상기 정공수송층 위에 막 두께 300 Å으로 아래와 같은 GH와 GD를 20:1의 막 두께 비로 진공증착하여 발광층을 형성하였다.
Figure 112008003824964-PAT00087
상기 발광층 위에 실시예 1에서 제조된 화학식 1-12의 화합물을 200 Å의 두께로 진공 증착하여 전자주입 및 수송층을 형성하였다.
상기 전자주입 및 수송층 위에 순차적으로 12 Å 두께로 리튬 플루라이드(LiF)와 2000 Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4~0.7 Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플루오라이드는 0.3 Å/sec, 알루미늄은 2 Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 2 × 10-7~ 5 × 10-8 torr를 유지하였다.
상기에서 제조된 유기발광소자에 4.2 V의 순방향 전계를 가한 결과, 5 mA/㎠의 전류밀도에서 녹색 빛이 19 cd/A관찰되었다.
<실험예 2>
화학식 1-12의 화합물 대신 화학식 1-22의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 유기 EL 소자를 제작했다.
상기에서 제조된 유기발광소자에 3.9 V의 순방향 전계를 가한 결과, 5 mA/㎠의 전류밀도에서 녹색 빛이 21 cd/A관찰되었다.
<실험예 3>
화학식 1-12의 화합물 대신 화학식 2-12의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 유기 EL 소자를 제작했다.
상기에서 제조된 유기발광소자에 3.4 V의 순방향 전계를 가한 결과, 5 mA/㎠의 전류밀도에서 녹색 빛이 27 cd/A관찰되었다.
<실험예 4>
화학식 1-12의 화합물 대신 화학식 2-22의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 유기 EL 소자를 제작했다.
상기에서 제조된 유기발광소자에 3.3 V의 순방향 전계를 가한 결과, 5 mA/㎠의 전류밀도에서 녹색 빛이 25 cd/A관찰되었다.
<실험예 5>
화학식 1-12의 화합물 대신 화학식 4-12의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 유기 EL 소자를 제작했다.
상기에서 제조된 유기발광소자에 3.5 V의 순방향 전계를 가한 결과, 5 mA/㎠의 전류밀도에서 녹색 빛이 23 cd/A관찰되었다.
<실험예 6>
화학식 1-12의 화합물 대신 화학식 2-2의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 유기 EL 소자를 제작했다.
상기에서 제조된 유기발광소자에 3.4 V의 순방향 전계를 가한 결과, 5 mA/㎠의 전류밀도에서 녹색 빛이 26 cd/A관찰되었다.
<비교예 1>
실험예 1과 같은 방법으로 제조된 ITO 전극 위에 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌(500 Å), 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB)(400 Å), GH : GD (막 두께비 20 : 1) (300 Å) 및 한국 공개 특허 2003-0067773호에 개시된 하기 화학식으로 표시되는 전자 수송 물질(200 Å), 리튬 플루오라이드(LiF) 12 Å을 순차적으로 열 진공 증착하여 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층을 차례로 형성시켰다. 그 위에 2000 Å 두께의 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하고 유기발광소자를 제조하였다.
Figure 112008003824964-PAT00088
상기 제조된 유기발광소자에 4.8 V의 순방향 전계를 가한 결과, 5 mA/㎠의 전류밀도에서 녹색 빛이 18 cd/A로 관찰되었다.
도 1은 본 발명에 따른 유기발광소자의 한 예를 도시한 것이다.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
1 기판 2 양극
3 정공 주입층 4 정공 수송층
5 유기 발광층 6 전자 수송층
7 음극
도 2는 본 발명의 화학식 2-12의 화합물의 MS 그래프이다.

Claims (25)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 유도체:
    [화학식 1]
    Figure 112008003824964-PAT00089
    상기 화학식 1에 있어서,
    R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고, 독립적으로 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C6~C40의 아릴기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C5~C40의 헤테로아릴기; 및 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 아미노기로 이루어진 군에서 선택되고,
    R3 내지 R10 중 적어도 하나는 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 기이며,
    [화학식 2]
    Figure 112008003824964-PAT00090
    [화학식 3]
    Figure 112008003824964-PAT00091
    상기 화학식 2 및 3에 있어서,
    상기 R11 내지 R16 은 서로 같거나 상이하고, 수소; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C1~C40의 알 킬기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C3~C40의 시클로알킬기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C2~C40의 알케닐기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C1~C40의 알콕시기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 아미노기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이 루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C6~C40의 아릴기; 및 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며,
    L1 및 L2 는 직접결합이거나; C1-C40의 알킬기, C2-C40의 알케닐기, C2-C40의 알키닐기, C1-C40의 알콕시기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C2~C40의 알케닐렌기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C6~C40의 아릴렌기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C5~C40의 헤테로아릴렌기; C1~C40의 알킬 기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C6~C40의 아릴아민기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C25~C40의 스피로기; 및 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C25~C40의 열린 스피로기로 이루어진 군에서 선택되고,
    R3 내지 R10 중 상기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 기가 아닌 나머지는 수소; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C1~C40의 알킬기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트 로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C3~C40의 시클로알킬기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C6~C40의 아릴기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C5~C40의 헤테로아릴기; 및 C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C6~C40의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1의 R1 및 R2는 동일한 아릴기인 것인 이미 다졸 유도체.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1의 R1 및 R2는 동일한 헤테로아릴기인 것인 이미다졸 유도체.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1의 R1 및 R2는 동일한 아릴기 또는 헤테로아릴기로 치환된 아미노기인 것인 이미다졸 유도체.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1의 R1 및 R2는 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 이미다졸 유도체:
    Figure 112008003824964-PAT00092
    상기 화학식에서 Z1 내지 Z3은 서로 같거나 상이하고, 수소; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C1~C40의 알킬기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C3~C40의 시클로알킬기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C2~C40의 알케닐기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C1~C40의 알콕시기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 아미노기; 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤 테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C6~C40의 아릴기; 및 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C3~C40의 시클로알킬기, C2~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기 및 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환되거나 비치환된 C5~C40의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 2의 R11, R12 및 R13 중에서 선택된 둘 이상; 및 화학식 3의 R14, R15 및 R16 중에서 선택된 둘 이상은 동일한 아릴기인 것인 이미다졸 유도체.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 2의 R11, R12 및 R13 중에서 선택된 둘 이상; 및 화학식 3의 R14, R15 및 R16 중에서 선택된 둘 이상은 동일한 헤테로아릴기인 것인 이미다졸 유도체.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 2의 R11, R12 및 R13 중에서 선택된 둘 이상; 및 화학식 3의 R14, R15 및 R16 중에서 선택된 둘 이상은 동일한 아릴기 또는 헤테로아릴기로 치환된 아미노기인 것인 이미다졸 유도체.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 2의 R11, R12 및 R13 중에서 적어도 하나; 및 화학식 3의 R14, R15 및 R16 중에서 적어도 하나는 수소인 것인 이미다졸 유도체.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 2의 L1 및 L2는 직접결합이거나 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 이미다졸 유도체:
    Figure 112008003824964-PAT00093
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 이미다졸 유도체는 하기 화학식 4 내지 7로 표시되 는 화합물로부터 선택되는 것인 이미다졸 유도체:
    [화학식 4]
    Figure 112008003824964-PAT00094
    [화학식 5]
    Figure 112008003824964-PAT00095
    [화학식 6]
    Figure 112008003824964-PAT00096
    [화학식 7]
    Figure 112008003824964-PAT00097
    상기 화학식 4 내지 7에 있어서, 상기 R1 내지 R16, L1 및 L2는 청구항 1에서 정의된 바와 같다.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 화학식 4로 표시되는 화합물은 R3 내지 R10이 수소인 하기 화학식으로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미다졸 유도체:
    Figure 112008003824964-PAT00098
    Figure 112008003824964-PAT00099
    Figure 112008003824964-PAT00100
    Figure 112008003824964-PAT00101
    Figure 112008003824964-PAT00102
    Figure 112008003824964-PAT00103
    Figure 112008003824964-PAT00104
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 화학식 5로 표시되는 화합물은 R3 내지 R10이 수소인 하기 화학식으로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미다졸 유도체:
    Figure 112008003824964-PAT00105
    Figure 112008003824964-PAT00106
    Figure 112008003824964-PAT00107
    Figure 112008003824964-PAT00108
    Figure 112008003824964-PAT00109
    Figure 112008003824964-PAT00110
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  14. 청구항 11에 있어서, 상기 화학식 6으로 표시되는 화합물은 R3 내지 R10이 수소인 하기 화학식으로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미다졸유도체:
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  15. 청구항 11에 있어서, 상기 화학식 7로 표시되는 화합물은 R3 내지 R10이 수소인 하기 화학식으로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미다졸 유도체:
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  16. 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기전자소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 청구항 1 내지 15 중 어느 하나의 항의 이미다졸 유도체를 포함하는 것인 유기전자소자.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 유기전자소자는 유기발광소자, 유기태양전지, 유기감광체(OPC) 드럼 및 유기 트랜지스터로 이루어진 군에서 선택되는 것인 유기전자소자.
  18. 청구항 16에 있어서, 상기 유기전자소자는 유기발광소자인 것인 유기전자소자.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 유기발광소자는 기판상에 양극, 1층 이상의 유기 물층 및 음극이 순차적으로 적층된 정방향 구조의 유기발광소자인 것인 유기전자소자.
  20. 청구항 18에 있어서, 상기 유기발광소자는 기판상에 음극, 1층 이상의 유기물층 및 양극이 순차적으로 적층된 역방향 구조의 유기발광소자인 것인 유기전자소자.
  21. 청구항 18에 있어서, 상기 유기발광소자의 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 전자주입층, 전자수송층, 및 전자주입 및 수송층으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1층 이상과 발광층을 포함하는 것인 유기전자소자.
  22. 청구항 18에 있어서, 상기 유기발광소자의 유기물층은 발광층을 포함하고, 이 발광층이 상기 이미다졸 유도체를 포함하는 것인 유기전자소자.
  23. 청구항 18에 있어서, 상기 유기발광소자의 유기물층은 전자수송층, 전자주입층, 및 전자수송 및 주입층으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1층 이상을 포함하는 것인 유기전자소자.
  24. 청구항 18에 있어서, 상기 유기발광소자의 유기물층은 정공수송과 발광을 동시에 하는 층을 포함하는 것인 유기전자소자.
  25. 청구항 18에 있어서, 상기 유기발광소자의 유기물층은 발광과 전자수송을 동시에 하는 층을 포함하는 것인 유기전자소자.
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