KR20120095832A - 신규 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신규 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로, 구체적으로는 나프토아크리딘(naphthoacridine)이 기본 골격을 이루며, 다양한 치환체가 결합된 화합물 및 상기 화합물을 유기 전계 발광 소자에 적용하는 것이다. 이와 같은 본 발명은 효율, 수명 및 안정성 등이 향상된 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.

Description

신규 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자{NOVEL COMPOUNDS AND ORGANIC ELECTRO LUMINESCENCE DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 신규 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 유기 전계 발광 소자의 유기물층에 사용되는 화합물에 관한 것이다.
1950년대 Bernanose의 유기 박막 발광 관측을 시점으로 하여, 1965년 안트라센 단결정을 이용한 청색 전기발광으로 이어진 유기 전계 발광(electroluminescent, EL) 소자에 대한 연구는 1987년 탕(Tang)에 의하여 정공층과 발광층의 기능층으로 나눈 적층 구조의 유기 전계 발광 소자가 제시되었다. 이후 유기 전계 발광 소자는 소자의 효율 및 수명을 향상시키기 위하여 소자 내 특징적인 유기물 층을 도입하는 형태로 발전해왔다.
유기 전계 발광 소자는 두 전극 사이에 전압을 걸어 주면 양극에서 정공이, 음극에서 전자가 유기물층으로 주입되어, 주입된 정공과 전자가 만나 엑시톤(exciton)이 형성되며, 형성된 엑시톤이 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 유기물층으로 사용되는 물질은 기능에 따라, 발광 물질, 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 전자 수송 물질, 전자 주입 물질 등으로 분류될 수 있다.
발광 물질은 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 물질과 보다 나은 천연색을 구현하기 위해 필요한 노란색 및 주황색 발광 물질로 구분될 수 있다. 또한, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여, 발광 물질로서 호스트/도판트 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. 인광 도판트의 개발은 이론적으로 형광 도판트에 비해 4배까지 발광 효율을 향상 시킬 수 있어 인광 도판트 뿐만 아니라 인광 호스트에 대해서도 연구되고 있다.
현재까지 정공 수송층. 정공 차단층, 전자 수송층으로 사용되는 물질로는 NPB, BCP, Alq3 등이 널리 알려져 있으며, 발광 물질로는 안트라센 유도체들이 사용되고 있다. 특히 발광 물질 중 효율 향상 측면에서 큰 장점을 가지고 있는 Firpic, Ir(ppy)3, (acac)Ir(btp)2 등과 같은 Ir을 포함하는 금속 착체 화합물은 blue, green, red 인광 도판트 재료로, CBP는 인광 호스트 재료로 사용되고 있다.
그러나 종래의 발광 물질들은 발광 특성이 양호하나, 유기 전계 발광 소자의 수명 측면에서 만족할만한 수준이 되지 못하기 때문에 성능이 우수한 발광 물질의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해, 유기 전계 발광 소자의 효율, 수명 및 안정성 등을 향상시킬 수 있는 신규 화합물 및 상기 화합물을 이용한 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서, X는 N, P 및 B로 이루어진 군에서 선택되고,
Ar는 수소, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, C3~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, C2~C60의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴렌기, C2~C60의 헤테로아릴렌기, -N(C6-C60의 아릴기)-, C6~C60의 3가 아릴기 및 C2~C60의 3가 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
R1 내지 R10은, 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, C3~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, C2~C60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며, R1 내지 R10 각각은 인접한 기와 서로 결합하여 축합(fused) 고리를 형성할 수 있고,
상기 Ar의 C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, C3~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, C2~C60의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴렌기, C2~C60의 헤테로아릴렌기, -N(C6-C60의 아릴기)-, C6~C60의 3가 아릴기 및 C2~C60의 3가 헤테로아릴기는, 각각 독립적으로, 중수소, 할로겐, 니트로기, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C1~C40의 아미노기, C3~C40의 시클로알킬기, C3~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기, C2~C40의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환 또는 비치환될 수 있으며, 이때, Ar에 치환되는 치환기는 동일하거나 상이할 수 있고,
상기 R1 내지 R10의 C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, C3~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, C2~C60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기는, 각각 독립적으로, 중수소, 할로겐, 니트로기, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C1~C40의 아미노기, C3~C40의 시클로알킬기, C3~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기, C2~C40의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환 또는 비치환될 수 있으며, 이때, R1 내지 R10 각각에 치환되는 치환기는 동일하거나 상이할 수 있고,
n은 1 내지 3의 정수이다.
상기 Ar은 n의 값에 따라 1가, 2가 또는 3가의 작용기를 의미할 수 있다. 또한, Ar에 치환될 수 있는 상기 치환기들은 인접한 기와 서로 결합하여 축합(fused) 고리를 형성할 수도 있다.
본 발명에서의 ‘알킬’은 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 포화 탄화수소를 의미하며, 그 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명에서의 ‘아릴’은 단독 고리 또는 2 이상의 고리가 조합된 탄소수 6 내지 60의 방향족 부위를 의미하며, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된(fused) 형태일 수도 있다.
또, 본 발명에서의 ‘헤테로아릴’은 탄소수 2 내지 60, 또는 핵원자수 5 내지 60의 5원자 및/또는 6원자 고리 화합물을 의미하고, 고리 중 하나 이상의 탄소가 N(질소), O(산소), S(황) 또는 Se(셀레늄)와 같은 헤테로원자로 치환된 것을 의미한다. 여기서, ‘헤테로아릴’은 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된(fused) 형태일 수 있으며, 아릴기와의 축합된 형태도 포함될 수 있다.
이외에 본 발명에서의 ‘축합(fused) 고리’는 축합 지방족 고리, 축합 방향족 고리, 축합 헤테로지방족 고리, 축합 헤테로방향족 고리 또는 이들의 조합된 형태를 의미한다.
한편, 본 발명은, (i) 양극, (ii) 음극, 및 (iii) 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 1층 이상의 유기물층 중에서 적어도 하나는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
이때, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층 및 발광층으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층이며, 상기 화합물은 상기 발광층의 인광 호스트로 사용될 수 있다.
본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물을 유기 전계 발광 소자의 유기물층(바람직하게는, 발광층의 발광 물질로)에 사용할 경우, 유기 전계 발광 소자의 효율(발광 효율 및 전류 효율), 수명, 휘도 및 구동전압 등을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 풀 칼라 유기 전계 발광 패널의 성능 및 수명을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 설명한다.
1, 신규 화합물
본 발명에 따른 신규 화합물은 나프탈렌과 방향족 화합물이 축합되어 기본 골격을 이루며, 다양한 치환체가 결합된 화합물로 상기 화학식 1로 표시된다. 이러한, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 R1 내지 R10과 같은 치환체 및 X에 결합되는 Ar에 의해 에너지 레벨이 조절됨으로써 종래의 유기 전계 발광 소자용 재료(예를 들어, CBP(4,4-dicarbazolybiphenyl))보다 높은 분자량을 가지며, 넓은 에너지 밴드갭(sky blue ~ red)을 나타내는 것이 특징이다.
또한, 다양한 치환체가 도입된 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 분자량이 유의적으로 증대됨으로써, 유리전이온도가 향상되고 이로 인해 종래 재료들에 비해 높은 열적 안정성을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물을 유기 전계 발광 소자의 재료로 사용할 경우 소자의 인광특성뿐만 아니라, 전자 및/또는 정공 수송 능력, 발광효율, 구동전압, 수명 특성 등이 개선될 수 있다. 이때, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기 전계 발광 소자의 유기물층의 재료, 바람직하게는 정공 주입층, 정공 수송층 또는 발광층의 재료, 보다 바람직하게는 발광층의 호스트 재료로 사용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 화합물은 넓은 에너지 밴드갭 및 열적 안정성을 가지기 때문에 발광층의 인광 호스트로 이용하는 것이 바람직하다.
이러한 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물에 결합되는 R1 내지 R10 및 Ar(1가 작용기 일 때)의 바람직한 예로 하기와 같은 예(S1~S177)를 들 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
또한, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물에 결합되는 Ar이 2가 또는 3가의 작용기일 때의 바람직한 예로, 하기와 같은 예(S178 ~ S241)를 들 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00005
상기한 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 내지 4 로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
[화학식 2]
Figure pat00006
[화학식 3]
Figure pat00007
[화학식 4]
Figure pat00008
상기 화학식 2 내지 4에서, Ar 및 R1 내지 R10에 대한 정의는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 동일하고, R1 내지 R10 각각은 동일하거나 상이할 수 있다. 즉, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에 있어서, 치환 또는 비치환된 나프토아크리딘(naphthoacridine)이 Ar에 1 내지 3개 결합된 화합물일 때가 바람직하다고 할 수 있다.
또한, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물의 Ar은 화합물이 높은 분자량을 가지고 넓은 에너지 밴드갭을 나타날 수 있도록 C6~C60의 아릴기, C2~C60의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴렌기, C2~C60의 헤테로아릴렌기, -N(C6-C60의 아릴기)-, C6~C60의 3가 아릴기 및 C2~C60의 3가 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 상기 아릴기 및 아릴렌기는 페닐, 나프틸, 인데닐, 플루오레닐, 페난트릴, 안트라세닐, 트리페닐, 페닐렌, 나프탈렌, 인덴, 플루오렌, 페난트렌, 안트라센, 트리페닐렌 중에서 선택될 수 있으며, 상기 헤테로아릴기는 피롤, 피란, 이미다졸, 싸이오펜, 퓨란, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 피리다진, 인돌, 벤즈이미다졸, 벤조싸이아졸, 퓨린, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴녹살린, 디벤조퓨란, 디벤조싸이오펜, 카바졸, 페난트롤린, 아크리딘, 페노싸이아진 중에서 선택될 수 있다.
이러한 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물의 구체적인 예로 하기 화합물들을 들 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00009
Figure pat00010
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
이와 같은 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 실시예의 합성과정을 참고하여 다양하게 합성할 수 있다.
2. 유기 전계 발광 소자
본 발명은 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공하는데, 이때, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 상기에서 설명한 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 중 어느 하나 이상일 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층 또는 발광층인 것이 바람직하며, 발광층인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 발광층은 호스트 재료(바람직하게는, 인광 호스트 재료)를 함유할 수 있는데, 이때, 호스트 재료로 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 사용할 수 있는 것이다. 이와 같이 발광층이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 함유할 경우 정공 수송 능력이 증가되어 발광층에서 정공과 전자의 결합력이 높아지기 때문에 효율(발광효율 및 전력효율), 수명, 휘도 및 구동전압 등이 우수한 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.
이러한 본 발명의 유기 전계 발광 소자의 구조는 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로 기판, 양극, 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조로 이루어질 수 있다. 여기서, 전자수송층 위에는 전자주입층이 추가로 적층될 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 양극, 1층 이상의 유기물층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조뿐만 아니라, 전극과 유기물층 계면에 절연층 또는 접착층이 삽입된 구조로 이루어질 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자에 포함되는 양극으로 사용 가능한 물질은 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연산화물, 인듐산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리티오펜, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤 또는 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자; 및 카본블랙 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자에 포함되는 음극으로 사용 가능한 물질은 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 또는 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; 및 LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등을 사용할 수 있다.
또, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자에 포함되는 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 중 어느 하나에 사용하는 것을 제외하고는 당업계에 공지된 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자에 포함되는 기판으로 사용 가능한 물질은 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로 실리콘 웨이퍼, 석영, 유리판, 금속판, 플라스틱 필름 및 시트 등이 사용될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 유기 전계 발광 소자는 당업계에 공지된 방법으로 제조될 수 있으며, 이때, 유기물층에 포함되는 발광층은 진공 증착법이나 용액 도포법으로 제조될 수 있다. 여기서, 용액 도포법의 예로는 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등이 있으나, 이들에 한정되지 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 ] 6H- naphtho [2,1,8,7- klmn ]acridine의 합성
<단계 1> 1- bromo -2- methyl -8- nitronaphthalene 의 합성
Figure pat00014
질소 기류 하에서 1-bromo-2-methylnaphthalene (20 g, 90.46 mmol)을 100 ml H2SO4 에 넣고 0℃에서 HNO3 (5.7 ml, 135.69 mmol)을 천천히 첨가한 후 2시간 동안 교반하였다.
반응이 종결된 후 반응물을 중화시키고 에틸아세테이트로 추출한 다음 MgSO4로 수분을 제거하고, 컬럼크로마토그래피 (Petrol ether:Ethyl acetate = 2:1 (v/v))로 정제하여 1-bromo-2-methyl-8-nitronaphthalene (6.98 g, 수율 29 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 2.45 (s, 3H), 7.20 (d, 1H), 7.64 (t, 1H), 8.33 (d, 2H), 8.42 (d, 1H)
<단계 2> 1- bromo -2-( bromomethyl )-8- nitronaphthalene 의 합성
Figure pat00015
질소 기류 하에서 상기 <단계 1>에서 얻은 1-bromo-2-methyl-8-nitronaphthalene (6.98 g, 26.23 mmol), NBS (4.67 g, 26.23 mmol), dibenzoylperoxide (0.64 g, 2.62 mmol) 및 CCl4 (200 ml)를 넣고 상온에서 3시간 교반 후 에틸아세테이트로 추출한 다음 MgSO4로 수분을 제거하고, 컬럼크로마토그래피 (Petrol ether:Ethyl acetate = 3:1 (v/v))로 정제하여 1-bromo-2-(bromomethyl)-8-nitronaphthalene (6.24 g, 수율 69 %)을 얻었다.
1H-NMR:δ 4.67 (s, 2H), 7.21 (d, 1H), 7.65 (t, 1H), 8.34 (d, 2H), 8.40 (d, 1H)
<단계 3> ((1- bromo -8- nitronaphthalen -2- yl ) methyl ) triphenylphos phonium bromide의 합성
Figure pat00016
질소 기류 하에서 상기 <단계 2>에서 얻은 1-bromo-2-(bromomethyl)-8-nitronaphthalene (6.24 g, 18.09 mmol)과 Triphenylphosphine (5.69 g, 21.70 mmol), Toluene (150 ml)를 혼합하고 120℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응이 종결된 후 온도를 내리고 생성된 고체를 필터한 후 Me-OH로 씻어 ((1-bromo-8-nitronaphthalen-2-yl)methyl)triphenylphosphonium bromide (10.65 g, 97 %)을 얻었다.
<단계 4> 1- bromo -2-(2- bromo -3- nitrostyryl )-8- nitronaphthalene 의 합성
Figure pat00017
질소 기류 하에서 상기 <단계 3>에서 얻은 ((1-bromo-8-nitronaphthalen-2-yl)methyl)triphenylphosphonium bromide (10.65 g, 17.54 mmol), sodium bis(trimethylsilyl)amide (6.43 g, 35.08 mmol) 및 THF (200 ml)를 넣고 온도를 -78℃로 내리고 2-bromo-3-nitrobenzaldehyde (4.44 g, 19.29 mmol)을 천천히 첨가한 후 -78℃로 12시간 동안 교반하였다. 12시간 후 20℃에서 72시간 교반하여 반응을 종결시키고 에틸아세테이트로 추출한 다음 MgSO4로 수분을 제거하고, 컬럼크로마토그래피 (Trichloro methane:Ethyl acetate = 5:1 (v/v))로 정제하여 1-bromo-2-(2-bromo-3-nitrostyryl)-8-nitronaphthalene (6.39 g, 수율 76 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 6.83 (d, 1H), 7.07 (d, 1H), 7.66 (m, 2H), 7.78 (d, 1H), 8.01 (m, 2H), 8.26 (d, 2H), 8.43 (d, 1H)
<단계 5> 1,12- dinitrobenzo [c]phenanthrene의 합성
Figure pat00018
질소 기류 하에서 상기 <단계 4>에서 얻은 1-bromo-2-(2-bromo-3-nitrostyryl)-8-nitronaphthalene (6.39 g, 13.30 mmol)과 Cu powder (0.85 g, 13.3 mmol), DMF (50 ml)를 넣고 120℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 에틸아세테이트로 추출한 다음 MgSO4로 수분을 제거하고, 컬럼크로마토그래피 (Ethyl acetate:hexane = 1:1 (v/v))로 정제하여 1,12-dinitrobenzo[c]phenanthrene (3.62 g, 수율 85 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 7.76 (d, 2H), 7.91 (d, 2H), 8.08 (t, 2H), 8.24 (d, 2H), 8.41 (d, 2H)
<단계 6> 6H- naphtho [2,1,8,7- klmn ]acridine의 합성
Figure pat00019
질소 기류 하에서 상기 <단계 5>에서 얻은 1,12-dinitrobenzo[c]phenanthrene (3.62 g, 11.37 mmol)과 Fe (1.91 g, 34.12 mmol), HCl (20 ml) 및 Me-OH/H2O (90 ml/10 ml)을 넣고 상온에서 12시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 에틸아세테이트로 추출한 다음 MgSO4로 수분을 제거하고, 컬럼크로마토그래피 (Ethyl acetate:hexane = 1:1 (v/v))로 정제하여 6H-naphtho[2,1,8,7-klmn]acridine (2.22 g, 수율 81 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 7.75 (d, 2H), 7.90 (d, 2H), 8.05 (d, 2H), 8.13 (t, 2H, 8.25 (d, 2H), 10.11 (s, 1H)
[ 합성예 1] Mat -1의 합성
Figure pat00020
질소 기류 하에서 준비예에서 제조한 화합물인 6H-naphtho[2,1,8,7-klmn]acridine (2.17g, 9.00mmol), bromobenzene (2.11g, 13.50mmol), Cu powder (0.06g, 0.09mmol), K2CO3 (2.48g, 18.00mmol), Na2SO4 (2.56g, 18.00mmol) 및 nitrobenzene (100 ml)를 혼합하고 190℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응이 종결된 후 nitrobenzene을 제거하고 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리한 다음 MgSO4를 사용하여 물을 제거하였다. 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물인 Mat-1 (2.22 g, 수율 78%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 317.12 g/mol, 측정치: 317 g/mol)
[ 합성예 2] Mat -2의 합성
Figure pat00021
질소 기류 하에서 준비예에서 제조한 화합물인 6H-naphtho[2,1,8,7-klmn]acridine (2.17g, 9.00mmol), 2-chloro-1,3,5-triazine (1.55g, 13.50mmol) NaH (2.59g, 10.80mmol) 및 DMF (80ml)를 혼합하고 상온에서 3시간 동안 교반하였다. 반응이 종결된 후 물을 넣고 고체 화합물을 filter한 후, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적 화합물인 Mat-2 (2.45 g, 수율 85%)를 얻었다.
GC-Mass (이론치: 320.11 g/mol, 측정치: 320 g/mol)
[ 합성예 3] Mat -3의 합성
Figure pat00022
bromobenzene 대신 3-bromobiphenyl을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-3 (2.65 g, 수율 75%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 393.15 g/mol, 측정치: 393 g/mol)
[ 합성예 4] Mat -4의 합성
bromobenzene 대신 2-bromo-6-phenylpyridine을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-4 (2.73 g, 수율 77%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 394.15 g/mol, 측정치: 394 g/mol)
[ 합성예 5] Mat -5의 합성
Figure pat00024
2-chloro-1,3,5-triazine 대신 2-chloro-4-phenylpyrimidine을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 2와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-5 (2.91 g, 수율 82%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 395.14 g/mol, 측정치: 395 g/mol)
[ 합성예 6] Mat -6의 합성
Figure pat00025
2-chloro-1,3,5-triazine 대신 2-chloro-4-phenyl-1,3,5-triazine을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 2와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-6 (2.96 g, 수율 83%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 396.14 g/mol, 측정치: 396 g/mol)
[ 합성예 7] Mat -7의 합성
Figure pat00026
bromobenzene 대신 1-bromo-3,5-phenylbenzene을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-7 (2.95 g, 수율 70%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 469.18 g/mol, 측정치: 469 g/mol)
[ 합성예 8] Mat -8의 합성
Figure pat00027
bromobenzene 대신 2-bromo-4,6-diphenylpyridine을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-8 (3.00 g, 수율 71%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 470.18 g/mol, 측정치: 470 g/mol)
[ 합성예 9] Mat -9의 합성
Figure pat00028
2-chloro-1,3,5-triazine 대신 2-chloro-4,6-diphenylpyrimidine을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 2와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-9 (3.39 g, 수율 80%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 471.17 g/mol, 측정치: 471 g/mol)
[ 합성예 10] Mat -10의 합성
Figure pat00029
2-chloro-1,3,5-triazine 대신 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 2와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-10 (3.31 g, 수율 78%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 472.17 g/mol, 측정치: 472 g/mol)
[ 합성예 11] Mat -11의 합성
Figure pat00030
bromobenzene 대신 2,2'-(5-bromo-1,3-phenylene)dipyridine을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-11 (2.88 g, 수율 68%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 471.17 g/mol, 측정치: 471 g/mol)
[ 합성예 12] Mat -12의 합성
Figure pat00031
bromobenzene 대신 4-bromo-N,N-diphenylaniline을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-12 (2.03 g, 수율 70%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 323.03 g/mol, 측정치: 323 g/mol)
[ 합성예 13] Mat -13의 합성
Figure pat00032
bromobenzene 대신 (4-bromophenyl)triphenylsilane을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-13(3.36 g, 수율 65%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 575.21 g/mol, 측정치: 575 g/mol)
[ 합성예 14] Mat -14의 합성
Figure pat00033
bromobenzene 대신 4-(4-bromophenyl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-14 (3.23 g, 수율 67%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 536.20 g/mol, 측정치: 536 g/mol)
[ 합성예 15] Mat -15의 합성
Figure pat00034
bromobenzene 대신 2-(4-bromophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-15 (3.21 g, 수율 65%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 548.20 g/mol, 측정치: 548 g/mol)
[ 합성예 16] Mat -16의 합성
Figure pat00035
bromobenzene 대신 2-(5-bromobiphenyl-3-yl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-16 (3.59 g, 수율 64%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 624.23 g/mol, 측정치: 624 g/mol)
[ 합성예 17] Mat -17의 합성
Figure pat00036
bromobenzene 대신 2-(5-bromobiphenyl-3-yl)-4,6-diphenylpyridine을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-17 (3.36 g, 수율 60%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 622.24 g/mol, 측정치: 622 g/mol)
[ 합성예 18] Mat -18의 합성
Figure pat00037
bromobenzene 대신 3-bromo-9-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-9H-carbazole을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-18 (3.72 g, 수율 65%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 637.23 g/mol, 측정치: 637 g/mol)
[ 합성예 19] Mat -19의 합성
Figure pat00038
bromobenzene 대신 2-(4-bromophenyl)-4-phenyl-1,3,5-triazine을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-19 (3.01 g, 수율 71%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 472.17 g/mol, 측정치: 472 g/mol)
[ 합성예 20] Mat -20의 합성
Figure pat00039
bromobenzene 대신 2-(3-bromophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine 을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-20 (3.45 g, 수율 70%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 548.20 g/mol, 측정치: 548 g/mol)
[ 합성예 21] Mat -21의 합성
Figure pat00040
질소 기류 하에서 준비예에서 제조한 화합물인 6H-naphtho[2,1,8,7-klmn]acridine (2.65g, 11.00mmol)과, 1,3-dibromobenzene (1.17g, 5.00mmol), Cu powder (0.06g, 0.09mmol), K2CO3 (2.48g, 18.00mmol), Na2SO4 (2.56g, 18.00mmol) 및 nitrobenzene (100 ml)를 혼합하고 190℃에서 12시간 동안 교반하였다.
반응이 종결된 후 nitrobenzene을 제거하고 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리한 다음 MgSO4를 사용하여 물을 제거하였다. 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적화합물인 Mat-21 (2.08 g, 수율 75%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 556.19 g/mol, 측정치: 556 g/mol)
[ 합성예 22] Mat -22의 합성
Figure pat00041
1,3-dibromobenzene 대신 2,6-dibromopyridine을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 21과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-22 (2.14 g, 수율 77%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 557.19 g/mol, 측정치: 557 g/mol)
[ 합성예 23] Mat -23의 합성
Figure pat00042
1,3-dibromobenzene 대신 2,4-dibromo-6-phenyl-1,3,5-triazine을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 21과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-23 (2.28 g, 수율 72%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 635.21 g/mol, 측정치: 635 g/mol)
[ 합성예 24] Mat -24의 합성
Figure pat00043
1,3-dibromobenzene 대신 1,4-dibromobenzene을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 21과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-24 (2.08 g, 수율 75%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 556.19 g/mol, 측정치: 556 g/mol)
[ 합성예 25] Mat -25의 합성
Figure pat00044
1,3-dibromobenzene 대신 4,4'-dibromobiphenyl을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 21과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-25 (2.24 g, 수율 71%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 632.23 g/mol, 측정치: 632 g/mol)
[ 합성예 26] Mat -26의 합성
Figure pat00045
1,3-dibromobenzene 대신 6,6'-dibromo-3,3'-bipyridine을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 21과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-26 (2.22 g, 수율 70%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 634.22 g/mol, 측정치: 634 g/mol)
[ 합성예 27] Mat -27의 합성
Figure pat00046
1,3-dibromobenzene 대신 2,6-dibromoquinoline을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 21과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-27 (2.21 g, 수율 73%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 607.20 g/mol, 측정치: 607 g/mol)
[ 합성예 28] Mat -28의 합성
Figure pat00047
1,3-dibromobenzene 대신 3,3'-dibromobiphenyl을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 21과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-28 (2.24 g, 수율 71%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 632.23 g/mol, 측정치: 632 g/mol)
[ 합성예 29] Mat -29의 합성
Figure pat00048
1,3-dibromobenzene 대신 4,4'-dibromo-2,2'-bipyridine을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 21과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-29 (2.18 g, 수율 69%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 634.22 g/mol, 측정치: 634 g/mol)
[ 합성예 30] Mat -30의 합성
Figure pat00049
1,3-dibromobenzene 대신 2-(3,5-dibromophenyl)-4,6-diphenylpyridine을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 21과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-30 (2.78 g, 수율 71%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 785.28 g/mol, 측정치: 785 g/mol)
[ 합성예 31] Mat -31의 합성
Figure pat00050
1,3-dibromobenzene 대신 2-(3,5-dibromophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 21과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 Mat-31 (2.75 g, 수율 70%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 787.27 g/mol, 측정치: 787 g/mol)
[ 합성예 32] Mat -32의 합성
Figure pat00051
질소 기류 하에 준비예에서 제조한 화합물인 6H-naphtho[2,1,8,7-klmn]acridine (3.18g, 13.20mmol)과, 1,3,5-tribromobenzene (1.24g, 4.00mmol), Cu powder (0.06g, 0.09mmol), K2CO3 (2.48g, 18.00mmol), Na2SO4 (2.56g, 18.00mmol) 및 nitrobenzene (100 ml)를 혼합하고 190℃에서 12시간 동안 교반하였다.
반응이 종결된 후 nitrobenzene을 제거하고 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리한 다음 MgSO4를 사용하여 물을 제거하였다. 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적화합물인 Mat-32 (2.07 g, 수율 65%)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 795.27 g/mol, 측정치: 795 g/mol)
[ 합성예 33] Mat -33의 합성
<단계 1> 6-(3,5- dibromophenyl )-6H- naphtho [2,1,8,7- klmn ]acridine의 합성
Figure pat00052
질소 기류 하에 준비예에서 제조한 화합물인 6H-naphtho[2,1,8,7-klmn]acridine (10 g, 41.44 mmol)과, 1,3,5-tribromobenzene (26.09 g, 82.89 mmol), Cu powder (0.26 g, 4.14 mmol), K2CO3 (5.73 g, 41.44 mmol), Na2SO4 (5.89 g, 41.44 mmol), nitrobenzene (100 ml)를 혼합하고 200℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 nitrobenzene을 제거하고 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하여 MgSO4를 사용하여 물을 제거하였다. 물이 제거된 유기층에서 용매를 제거한 후 컬럼 크로마토그래피 (Hexane:MC = 5:1 (v/v))로 정제하여 6-(3,5-dibromophenyl)-6H-naphtho[2,1,8,7-klmn]acridine (8.47 g, 수율 43 %)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 472.94 g/mol, 측정치: 472 g/mol)
<단계 2> 6-(3-(1,5-dimethyl-2,4-dioxa-3-borabicyclo[3.1.0]hexan-3-yl)-5-(4,4,5,5- tetramethyl -1,3,2- dioxaborolan -2- yl ) phenyl )-6H- naphtho [2,1,8,7-klmn]acridine의 합성
Figure pat00053
질소 기류 하에 상기 <단계 1>에서 제조된 화합물인 6-(3,5-dibromophenyl)-6H-naphtho[2,1,8,7-klmn]acridine (8 g, 16.84 mol)과, 4,4,4',4',5,5,5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane) (10.69 g, 42.09 mol), Pd(dppf)Cl2 (0.82 g, 6 mol%), KOAc (9.91 g, 101.02 mol) 및 1,4-dioxane (200 ml)를 혼합하고 130℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응이 종결된 후 에틸아세테이트로 추출한 다음 MgSO4로 수분을 제거하고, 컬럼크로마토그래피 (Hexane:EA = 5:1 (v/v))로 정제하여 6-(3-(1,5-dimethyl-2,4-dioxa-3-borabicyclo[3.1.0]hexan-3-yl)-5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-6H-naphtho[2,1,8,7-klmn]acridine (6.05 g, 수율 65 %)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 553.26 g/mol, 측정치: 553 g/mol)
<단계 3> 6-(3,5- bis (4,6- diphenylpyridin -2- yl )phenyl)-6H-naphtho[2,1,8,7-klmn]acridine의 합성
Figure pat00054
질소 기류 하에 상기 <단계 2>에서 제조된 화합물인 6-(3-(1,5-dimethyl-2,4-dioxa-3-borabicyclo[3.1.0] hexan-3-yl)-5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-6H-naphtho[2,1,8,7-klmn]acridine (3 g, 5.42 mmol)과, 2-chloro-4,6-diphenyl pyridine (2.88 g, 10.84 mmol), NaOH (0.43 g, 10.84 mmol) 및 THF/H2O(100 ml/50 ml)를 혼합한 다음, 40℃에서 Pd(PPh3)4(0.38 g, 6 mol%)를 넣고 80℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 얻어진 유기층에서 용매를 제거한 후 컬럼 크로마토그래피 (Hexane:MC = 2:1 (v/v))로 정제하여 목적화합물인 Mat-33 (3.03 g, 수율 72 %)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 775.30 g/mol, 측정치: 775 g/mol)
[ 합성예 34] Mat -34의 합성
Figure pat00055
질소 기류 하에 합성예 33의 <단계 2>에서 제조된 화합물인 6-(3-(1,5-dimethyl-2,4-dioxa-3-borabicyclo[3.1.0] hexan-3-yl)-5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-6H-naphtho[2,1,8,7-klmn]acridine (3 g, 5.42 mmol)과, 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (2.90 g, 10.84 mmol), NaOH (0.43 g, 10.84 mmol) 및 THF/H2O(100 ml/50 ml)를 혼합한 다음, 40℃에서 Pd(PPh3)4(0.38 g, 6 mol%)를 넣고 80℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 여과하였다. 얻어진 유기층에서 용매를 제거한 후 컬럼 크로마토그래피 (Hexane:EA = 3:1 (v/v))로 정제하여 목적화합물인 Mat-34 (2.96 g, 수율 70 %)을 얻었다.
GC-Mass (이론치: 779.28 g/mol, 측정치: 779 g/mol)
[ 실시예 1 ~ 34] 녹색 유기 EL 소자의 제작
합성예 1-34에서 합성된 Mat-1 내지 Mat-34 화합물을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화 정제한 후 하기 과정에 따라 녹색 유기 EL 소자를 제작하였다.
먼저, ITO (Indium tin oxide)가 1500Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수로 초음파 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.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 m-MTDATA (60nm)/TCTA (80nm)/ Mat-1 내지 Mat-34 각각의 화합물 + 10 % Ir(ppy)3 (300nm)/BCP (10nm)/Alq3 (30nm)/LiF (1nm)/Al (200nm) 순으로 적층하여 유기 EL 소자를 제작하였다.
사용된 m-MTDATA, TCTA, Ir(ppy)3 및 BCP의 구조는 하기와 같다.
Figure pat00056
Figure pat00057

[ 비교예 1]
발광층 형성시 발광 호스트 물질로서 화합물 Mat-1 대신 하기 CBP를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정으로 녹색 유기 EL 소자를 제작하였다.
Figure pat00058

[ 평가예 ]
실시예 1-34 및 비교예 1에서 제작한 각각의 녹색 유기 EL 소자에 대하여 전류밀도 10mA/㎠에서의 구동전압 및 전류효율를 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
호스트 구동 전압(V) 전류효율(cd/A)
실시예 1 Mat-1 6.60 41.4
실시예 2 Mat-2 6.55 40.9
실시예 3 Mat-3 6.60 41.2
실시예 4 Mat-4 6.57 41.7
실시예 5 Mat-5 6.50 41.5
실시예 6 Mat-6 6.55 42.0
실시예 7 Mat-7 6.60 42.5
실시예 8 Mat-8 6.62 42.1
실시예 9 Mat-9 6.60 41.3
실시예 10 Mat-10 6.58 41.2
실시예 11 Mat-11 6.55 41.5
실시예 12 Mat-12 6.51 42.2
실시예 13 Mat-13 6.60 41.1
실시예 14 Mat-14 6.61 41.2
실시예 15 Mat-15 6.55 41.7
실시예 16 Mat-16 6.50 41.3
실시예 17 Mat-17 6.52 41.9
실시예 18 Mat-18 6.51 42.7
실시예 19 Mat-19 6.60 41.2
실시예 20 Mat-20 6.65 41.0
실시예 21 Mat-21 6.60 41.8
실시예 22 Mat-22 6.50 41.5
실시예 23 Mat-23 6.57 41.2
실시예 24 Mat-24 6.50 42.3
실시예 25 Mat-25 6.60 40.2
실시예 26 Mat-26 6.63 41.3
실시예 27 Mat-27 6.60 41.1
실시예 28 Mat-28 6.50 41.0
실시예 29 Mat-29 6.50 41.5
실시예 30 Mat-30 6.53 42.1
실시예 31 Mat-31 6.60 42.5
실시예 32 Mat-32 6.45 42.3
실시예 33 Mat-33 6.55 42.4
실시예 34 Mat-34 6.50 42.6
비교예 1 CBP 6.93 38.2
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물(Mat-1 내지 Mat-34)을 발광층의 호스트 재료로 사용한 실시예 1 내지 34의 유기 EL 소자는, 비교예 1의 유기 EL 소자와 비교할 때, 효율 및 구동전압 면에서 보다 우수한 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (6)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00059

    상기 화학식 1에서,
    X는 N, P 및 B로 이루어진 군에서 선택되고,
    Ar는 수소, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, C3~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, C2~C60의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴렌기, C2~C60의 헤테로아릴렌기, -N(C6-C60의 아릴기)-, C6~C60의 3가 아릴기 및 C2~C60의 3가 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
    R1 내지 R10은, 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, C3~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, C2~C60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며, R1 내지 R10 각각은 인접한 기와 서로 결합하여 축합(fused) 고리를 형성할 수 있고,
    상기 Ar의 C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, C3~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, C2~C60의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴렌기, C2~C60의 헤테로아릴렌기, -N(C6-C60의 아릴기)-, C6~C60의 3가 아릴기 및 C2~C60의 3가 헤테로아릴기는, 각각 독립적으로, 중수소, 할로겐, 니트로기, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C1~C40의 아미노기, C3~C40의 시클로알킬기, C3~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기, C2~C40의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 치환 또는 비치환될 수 있으며,
    상기 R1 내지 R10의 C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, C3~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, C2~C60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기는, 각각 독립적으로, 중수소, 할로겐, 니트로기, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C1~C40의 아미노기, C3~C40의 시클로알킬기, C3~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C40의 아릴기, C2~C40의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 치환 또는 비치환될 수 있고,
    n은 1 내지 3의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 내지 4로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물:
    [화학식 2]
    Figure pat00060

    [화학식 3]
    Figure pat00061

    [화학식 4]
    Figure pat00062

    상기 화학식 2 내지 4에서, Ar 및 R1 내지 R10에 대한 정의는 제1항에서 정의한 바와 동일하다.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 Ar은 C6~C60의 아릴기, C2~C60의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴렌기, C2~C60의 헤테로아릴렌기, -N(C6-C60의 아릴기)-, C6~C60의 3가 아릴기 및 C2~C60의 3가 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물.
  4. (i) 양극, (ii) 음극, 및 (iii) 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 제3항 중 어느 한 항에 따른 화합물을 포함하는 유기물층인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 화합물을 포함하는 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층 및 발광층으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층이며, 상기 화합물은 상기 발광층의 인광 호스트로 사용되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
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