KR20130036200A - 인광 발광체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디벤조-융합된 5-원 고리 치환기를 갖는 리간드를 포함하는 화합물에 관한 것이다. 특히, 화합물은 디벤조-치환된 리간드에 배위결합된 이미다졸을 포함하는 이리듐 착체일 수 있다. 리간드의 디벤조-융합된 5-원 고리 부분은 리간드 구조의 나머지에 대하여 평면으로부터 트위스트되거나 또는 최소로 트위스트될 수 있다. 화합물은 특히 청색 디바이스에서의 발광 도펀트로서 유기 발광 디바이스에 사용될 수 있다. 화합물을 포함하는 디바이스는 우수한 색상을 유지하면서 개선된 안정성을 나타낼 수 있다.
Description
당해 발명은 합동 산학 연구 협정에 따라 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 미시간, 프린스턴 유니버시티, 더 유니버시티 오브 서던 캘리포니아 및 더 유니버셜 디스플레이 코포레이션 당사자 중 하나 이상에 의하여, 이를 대신하여 및/또는 이와 관련하여 완성되었다. 협정은 당해 발명이 완성된 일자에 그리고 일자 이전에 발효되었으며, 당해 발명은 협정서의 범주내에서 수행된 활동의 결과로서 완성되었다.
본 발명은 유기 발광 디바이스(OLED)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 디벤조-융합된 5-원 고리 치환기를 갖는 리간드를 함유하는 인광 유기 물질 및 이러한 화합물을 함유하는 디바이스에 관한 것이다.
유기 물질을 사용하는 광전자 디바이스는 여러 이유로 인하여 점차로 중요해지고 있다. 이와 같은 디바이스를 제조하는데 사용되는 다수의 물질은 비교적 저렴하여 유기 광전자 디바이스는 무기 디바이스에 비하여 경제적 잇점면에서 잠재성을 갖는다. 또한, 유기 물질의 고유한 성질, 예컨대 이의 가요성은 가요성 기판상에서의 제조와 같은 특정 적용예에 매우 적합하게 될 수 있다. 유기 광전자 디바이스의 예로는 유기 발광 디바이스(OLED), 유기 광트랜지스터, 유기 광전지 및 유기 광검출기를 들 수 있다. OLED의 경우, 유기 물질은 통상의 물질에 비하여 성능면에서의 잇점을 가질 수 있다. 예를 들면, 유기 발광층이 광을 방출하는 파장은 일반적으로 적절한 도펀트로 용이하게 조절될 수 있다.
OLED는 디바이스를 가로질러 전압을 인가시 광을 방출하는 유기 박막을 사용하게 한다. OLED는 평판 패널 디스플레이, 조명 및 역광과 같은 적용예에 사용하기 위한 점차로 중요해지는 기술이다. 여러가지의 OLED 물질 및 형상은 미국 특허 제5,844,363호, 제6,303,238호 및 제5,707,745호에 기재되어 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
인광 발광 분자에 대한 하나의 적용예는 총 천연색 디스플레이이다. 이러한 디스플레이에 대한 산업적 기준은 "포화" 색상으로서 지칭하는 특정 색상을 방출하도록 조정된 픽셀을 필요로 한다. 특히, 이러한 기준은 포화 적색, 녹색 및 청색 픽셀을 필요로 한다. 색상은 당업계에 공지된 CIE 좌표를 사용하여 측정될 수 있다.
녹색 발광 분자의 일례로는 하기 화학식을 갖는 Ir(ppy)3으로 나타낸 트리스(2-페닐피리딘) 이리듐이다:
본원에서의 이와 같은 화학식 및 하기의 화학식에서, 본 출원인은 질소로부터 금속(여기에서는 Ir)으로의 배위 결합을 직선으로 도시한다.
본원에서 , 용어 "유기"라는 것은 유기 광전자 디바이스를 제조하는데 사용될 수 있는 중합체 물질뿐 아니라, 소분자 유기 물질을 포함한다. "소분자"는 중합체가 아닌 임의의 유기 물질을 지칭하며, "소분자"는 실제로 꽤 클 수도 있다. 소분자는 일부의 상황에서는 반복 단위를 포함할 수 있다. 예를 들면, 치환기로서 장쇄 알킬 기를 사용하는 것은 "소분자" 유형으로부터 분자를 제거하지 않는다. 소분자는 또한 예를 들면 중합체 주쇄상에서의 측쇄기로서 또는 주쇄의 일부로서 중합체에 투입될 수 있다. 소분자는 또한 코어 부분상에 생성된 일련의 화학적 셸로 이루어진 덴드리머의 코어 부분으로서 작용할 수 있다. 덴드리머의 코어 부분은 형광 또는 인광 소분자 방출체일 수 있다. 덴드리머는 "소분자"일 수 있으며, OLED 분야에서 통상적으로 사용되는 모든 덴드리머는 소분자인 것으로 밝혀졌다.
본원에서 사용한 바와 같이, "상부"는 기판으로부터 가장 멀리 떨어졌다는 것을 의미하며, "하부"는 기판에 가장 근접하다는 것을 의미한다. 제1층이 제2층"의 상부에 위치하는" 것으로 기재될 경우, 제1층은 기판으로부터 멀리 떨어져 배치된다. 제1층이 제2층과 "접촉되어 있는" 것으로 명시되지 않는다면 제1층과 제2층 사이에는 다른 층이 존재할 수 있다. 예를 들면, 캐쏘드와 애노드의 사이에 다양한 유기층이 존재할 수 있을지라도, 캐쏘드는 애노드"의 상부에 위치하는" 것으로 기재될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, "용액 가공성"은 용액 또는 현탁액 형태로 액체 매체에 용해, 분산 또는 수송될 수 있거나 및/또는 액체 매체로부터 증착될 수 있다는 것을 의미한다.
리간드가 발광 물질의 광활성 성질에 직접적으로 기여하는 것으로 밝혀질 경우, 리간드는 "광활성"으로서 지칭될 수 있다. 보조적 리간드가 광활성 리간드의 성질을 변경시킬 수 있을지라도, 리간드가 발광 물질의 광활성 성질에 기여하지 않는 것으로 밝혀질 경우, 리간드는 "보조적"인 것으로 지칭될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이 그리고 일반적으로 당업자가 이해하고 있는 바와 같이, 제1의 "최고 점유 분자 궤도"(HOMO) 또는 "최저 점유 분자 궤도"(LUMO) 에너지 레벨이 진공 에너지 레벨에 근접할 경우, 제1의 에너지 레벨은 제2의 HOMO 또는 LUMO보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 이온화 전위(IP)가 진공 레벨에 대하여 음의 에너지로서 측정되므로, 더 높은 HOMO 에너지 레벨은 더 작은 절대값을 갖는 IP에 해당한다(IP는 음의 값이 더 작다). 유사하게, 더 높은 LUMO 에너지 레벨은 절대값이 더 작은 전자 친화도(EA)에 해당한다(EA의 음의 값이 더 작다). 상부에서의 진공 레벨을 갖는 통상의 에너지 레벨 다이아그램에서, 물질의 LUMO 에너지 레벨은 동일한 물질의 HOMO 에너지 레벨보다 더 높다. "더 높은" HOMO 또는 LUMO 에너지 레벨은 "더 낮은" HOMO 또는 LUMO 에너지 레벨보다 상기 다이아그램의 상부에 더 근접한다는 것을 나타낸다.
본원에서 사용한 바와 같이 그리고 일반적으로 당업자가 이해하는 바와 같이, 제1의 일 함수의 절대값이 더 클 경우, 제1의 일 함수는 제2의 일 함수보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 일 함수는 일반적으로 진공 레벨에 대하여 음의 수로서 측정되므로, 이는 "더 높은" 일 함수의 음의 값이 더 크다는 것을 의미한다. 상부에서 진공 레벨을 갖는 통상의 에너지 레벨 다이아그램에서, "더 높은" 일 함수는 진공 레벨로부터 아래 방향으로 더 먼 것으로서 도시된다. 그래서, HOMO 및 LUMO 에너지 레벨의 정의는 일 함수와는 상이한 조약을 따른다.
OLED에 대한 세부사항 및 전술한 정의는 미국 특허 제7,279,704호에서 찾아볼 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
본원은 하기 화학식을 갖는 리간드 L을 포함하는 화합물을 제공한다:
<화학식 I>
상기 화학식에서,
A 및 B는 각각 독립적으로 5-원 또는 6-원 카르보시클릭 또는 헤테로시클릭 고리이다. 바람직하게는, B는 페닐이다. RA, RB, RC 및 RD는 일치환, 이치환, 삼치환 또는 사치환을 나타낸다. RA, RB, RC 및 RD는 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬, 알콕시, 아미노, 알케닐, 알키닐, 아릴 및 헤테로아릴로부터 선택된다. RA, RB, RC 및 RD는 임의로 융합된다. X는 CRR', NR, O 및 S로 이루어진 군으로부터 선택된다. R 및 R'는 독립적으로 알킬 및 아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다. 리간드 L은 원자 번호가 40보다 큰 금속 M에 배위결합되어 있다. 바람직하게는 M은 Ir이다.
하나의 구체예에서, 화합물은 호모렙틱이다. 호모렙틱 화합물의 비제한적인 예로는 화합물 1 내지 화합물 72 및 화합물 83 내지 화합물 114를 들 수 있다.
또다른 구체예에서, 화합물은 헤테로렙틱이고, 화합물에서 리간드 L 전부는 화학식 I를 갖는다. 여전히 또다른 구체예에서, 화합물은 헤테로렙틱이고, 화합물에서 리간드 L 중 1종 이상은 화학식 I를 갖는다.
하나의 구체예에서, RC는 2개의 알킬 치환기이다. 또다른 구체예에서, RC는 3개 이상의 탄소 원자를 갖는 2개의 알킬 치환기이다.
RC를 함유하는 고리는 A에 결합된 탄소 원자에 대하여 오르토 위치에서 추가로 치환될 수 있다. 하나의 구체예에서, RC를 함유하는 고리는 A에 결합된 탄소 원자에 대하여 오르토 위치 중 하나에서 치환된다. 또다른 구체예에서, RC를 함유하는 고리는 고리는 A에 결합된 탄소 원자에 대하여 오르토 위치에 위치하는 2개의 치환기를 갖는다. 추가의 구체예에서, RC를 함유하는 고리는 A에 결합된 탄소 원자에 대하여 오르토 위치에 위치하는 하나의 치환기를 가지며, A에 결합된 탄소 원자에 대하여 다른 오르토 위치에 치환된 디벤조 부분이 차지한다.
하나의 구체예에서, RC는 수소이다.
하나의 구체예에서, 화합물은 화합물 1 내지 화합물 114로부터 선택된다.
하나의 구체예에서, RA는 A에 융합된다. 바람직하게는, RA는 아릴 또는 헤테로아릴이다. 더욱 바람직하게는, RA는 이미다졸이다.
디벤조-치환된 벤즈이미다졸 리간드를 포함하는 화합물은 화합물 37 내지 화합물 72로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함한다.
하나의 구체예에서, 화합물은 X가 O인 리간드 L을 포함한다. 디벤조푸란 리간드를 포함하는 화합물은 화합물 1 내지 화합물 48로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함한다.
하나의 구체예에서, 화합물은 X가 S인 리간드 L을 포함한다. 디벤조티오펜 리간드를 포함하는 화합물은 화합물 13 내지 화합물 60으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함한다.
하나의 구체예에서, 화합물은 X가 NR인 리간드 L을 포함한다. 카르바졸 리간드를 포함하는 화합물은 화합물 25 내지 화합물 72로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함한다.
유기 발광 디바이스를 포함하는 제1의 디바이스가 또한 제공된다. 유기 발광 디바이스는 애노드, 캐쏘드 및, 애노드와 캐쏘드의 사이에 배치된 유기층을 더 포함하며, 유기층은 상기 논의된 바와 같은 하기 화학식 I을 갖는 리간드 L을 포함하는 화합물을 포함한다. 화학식 I을 갖는 리간드 L을 포함하는 화합물에 대하여 바람직한 것으로 기재된 치환기에 대한 선택은 또한 화학식 I을 갖는 리간드 L을 포함하는 화합물을 포함하는 디바이스에서의 사용에 바람직하다. 이러한 선택은 B, M, RC, RA 및 X에 대하여 기재된 것을 포함한다.
A 및 B는 각각 독립적으로 5-원 또는 6-원 카르보시클릭 또는 헤테로시클릭 고리이다. 바람직하게는, B는 페닐이다. RA, RB, RC 및 RD는 일치환, 이치환, 삼치환 또는 사치환을 나타낸다. RA, RB, RC 및 RD는 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬, 알콕시, 아미노, 알케닐, 알키닐, 아릴 및 헤테로아릴로부터 선택된다. RA, RB, RC 및 RD는 임의로 융합된다. X는 CRR', NR, O 및 S로 이루어진 군으로부터 선택된다. R 및 R'는 독립적으로 알킬 및 아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다. 리간드 L은 원자 번호가 40보다 큰 금속 M에 배위결합된다. 바람직하게는 M은 Ir이다.
하나의 구체예에서, 제1의 디바이스는 소비재이다. 하나의 특정한 구체예에서, 제1의 디바이스는 유기 발광 디바이스이다. 또다른 특정한 구체예에서, 제1의 디바이스는 디스플레이이다.
하나의 구체예에서, 화합물은 호모렙틱. 또다른 구체예에서, 화합물은 헤테로렙틱이며,화합물에서의 리간드 L 모두는 화학식 I을 갖는다. 여전히 또다른 구체예에서, 화합물은 헤테로렙틱이고, 화합물에서의 리간드 L 중 하나 이상은 화학식 I을 갖는다.
하나의 구체예에서, RC는 2개의 알킬 치환기이다. 또다른 구체예에서, RC는 3개 이상의 탄소 원자를 갖는 2개의 알킬 치환기이다.
하나의 구체예에서, RC를 함유하는 고리는 A에 결합된 탄소 원자에 대한 오르토 위치 모두에서 치환된다.
하나의 구체예에서, RC는 수소이다.
디바이스가 화합물 1 내지 화합물 114로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함하는 특정한 디바이스가 제공된다.
추가로, 디바이스는 유기층이 발광층이고, 하기 화학식 I을 갖는 리간드 L을 포함하는 화합물이 발광 도펀트인 디바이스가 제공된다. 게다가, 유기층은 호스트를 더 포함한다. 바람직하게는, 호스트는 하기 화학식 II를 갖는다:
<화학식 II>
상기 화학식에서,
R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 독립적으로 수소, 알킬 및 아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다.
가장 바람직하게는, 호스트는 H1이다.
도 1은 유기 발광 디바이스를 도시한다.
도 2는 별도의 전자 수송층을 갖지 않는 역전된 유기 발광 디바이스를 도시한다.
도 3은 디벤조-융합된 5-원 고리 치환기를 갖는 리간드를 도시한다.
도 2는 별도의 전자 수송층을 갖지 않는 역전된 유기 발광 디바이스를 도시한다.
도 3은 디벤조-융합된 5-원 고리 치환기를 갖는 리간드를 도시한다.
일반적으로, OLED는 애노드 및 캐쏘드 사이에 배치되어 이에 전기 접속되는 1종 이상의 유기층을 포함한다. 전류가 인가되면, 애노드는 정공을 유기층(들)에 주입하고, 캐쏘드는 전자를 주입한다. 주입된 정공 및 전자는 각각 반대로 하전된 전극을 향하여 이동한다. 전자 및 정공이 동일한 분자상에 편재화될 경우, 여기된 에너지 상태를 갖는 편재화된 전자-정공쌍인 "엑시톤"이 형성된다. 엑시톤이 광발광 메카니즘에 의하여 이완될 경우 광이 방출된다. 일부의 경우에서, 엑시톤은 엑시머 또는 엑시플렉스상에 편재화될 수 있다. 비-방사 메카니즘, 예컨대 열 이완도 또한 발생할 수 있으나, 일반적으로 바람직하지 않은 것으로 간주된다.
초기 OLED는 예를 들면 미국 특허 제 4,769,292호에 개시된 바와 같은 단일항 상태로부터 광("형광")을 방출하는 발광 분자를 사용하였으며, 상기 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 형광 방출은 일반적으로 10 나노초 미만의 시간 기간으로 발생한다.
보다 최근에는, 삼중항 상태로부터의 광("인광")을 방출하는 발광 물질을 갖는 OLED가 예시되어 있다. 문헌[Baldo et al., "Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices," Nature, vol. 395, 151-154, 1998 ("Baldo-I")] 및 [Baldo et al., "Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence," Appl . Phys . Lett ., vol. 75, No. 3, 4-6 (1999) ("Baldo-II")]을 참조하며, 이들 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 인광은 참고로 포함되는 미국 특허 제7,279,704호의 컬럼 5-6에 보다 구체적으로 기재되어 있다.
도 1은 유기 발광 디바이스(100)를 도시한다. 도 1은 반드시 축척에 의하여 도시하지는 않았다. 디바이스(100)는 기판(110), 애노드(115), 정공 주입층(120), 정공 수송층(125), 전자 차단층(130), 발광층(135), 정공 차단층(140), 전자 수송층(145), 전자 주입층(150), 보호층(155) 및 캐쏘드(160)를 포함할 수 있다. 캐쏘드(160)는 제1의 전도층(162) 및 제2의 전도층(164)을 갖는 화합물 캐쏘드이다. 디바이스(100)는 기재된 순서로 층을 증착시켜 제조될 수 있다. 이들 다양한 층뿐 아니라, 예시의 물질의 성질 및 기능은 참고로 포함되는 미국 특허 제7,279,704호의 컬럼 6-10에 보다 구체적으로 기재되어 있다.
이들 각각의 층에 대한 더 많은 예도 이용 가능하다. 예를 들면 가요성 및 투명한 기판-애노드 조합은 미국 특허 제 5,844,363호에 개시되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. p-도핑된 정공 수송층의 예는 미국 특허 출원 공개 공보 제2003/0230980호에 개시된 바와 같이, 50:1의 몰비로 F4-TCNQ로 도핑된 m-MTDATA이며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 발광 및 호스트 물질의 예는 미국 특허 제6,303,238호(Thompson et al.)에 개시되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. n-도핑된 전자 수송층의 예는 미국 특허 출원 공개 공보 제2003/0230980에 개시된 바와 같이, 1:1의 몰비로 Li로 도핑된 BPhen이고, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 그 전문이 본원에 참고로 포함되는 미국 특허 제5,703,436호 및 제5,707,745호에는 적층된 투명, 전기전도성 스퍼터-증착된 ITO 층을 갖는 Mg:Ag와 같은 금속의 박층을 갖는 화합물 캐쏘드를 비롯한 캐쏘드의 예가 개시되어 있다. 차단층의 이론 및 용도는 미국 특허 제 6,097,147호 및 미국 특허 출원 공개 공보 제2003/0230980호에 보다 구체적으로 기재되어 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 주입층의 예는 미국 특허 출원 공개 공보 제2004/0174116호에 제공되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 보호층의 설명은 미국 특허 출원 공개 공보 제2004/0174116호에서 찾아볼 수 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
도 2는 역전된 OLED(200)를 도시한다. 디바이스는 기판(210), 캐쏘드(215), 발광층(220), 정공 수송층(225) 및 애노드(230)를 포함한다. 디바이스(200)는 기재된 순서로 층을 적층시켜 제조될 수 있다. 가장 흔한 OLED 구조는 애노드의 위에 캐쏘드가 배치되어 있고 그리고 디바이스(200)가 애노드(230)의 아래에 캐쏘드(215)가 배치되어 있으므로, 디바이스(200)는 "역전된" OLED로 지칭될 수 있다. 디바이스(100)에 관하여 기재된 것과 유사한 물질이 디바이스(200)의 해당 층에 사용될 수 있다. 도 2는 디바이스(100)의 구조로부터 일부 층이 얼마나 생략될 수 있는지의 일례를 제공한다.
도 1 및 도 2에 도시된 단순 적층된 구조는 비제한적인 예로서 제공하며, 본 발명의 실시양태는 다양한 기타의 구조와 관련하여 사용될 수 있는 것으로 이해하여야 한다. 기재된 특정한 물질 및 구조는 사실상 예시를 위한 것이며, 기타의 물질 및 구조도 사용될 수 있다. 작용성 OLED는 기재된 다양한 층을 상이한 방식으로 조합하여 달성될 수 있거나 또는 층은 디자인, 성능 및 비용 요인에 기초하여 전적으로 생략할 수 있다. 구체적으로 기재되지 않은 기타의 층도 또한 포함될 수 있다. 이들 구체적으로 기재된 층을 제외한 물질을 사용할 수 있다. 본원에 제공된 다수의 예가 단일 물질을 포함하는 것으로서 다양한 층을 기재하기는 하나, 물질, 예컨대 호스트 및 도펀트의 혼합물 또는 보다 일반적으로 혼합물을 사용할 수 있다. 또한, 층은 다수의 하부층을 가질 수 있다. 본원에서 다양한 층에 제시된 명칭은 엄격하게 제한하고자 하는 것은 아니다. 예를 들면, 디바이스(200)에서 정공 수송층(225)은 정공을 수송하며, 정공을 발광층(220)에 주입하며, 정공 수송층 또는 정공 주입층으로서 기재될 수 있다. 하나의 실시양태에서, OLED는 캐쏘드와 애노드 사이에 배치된 "유기층"을 갖는 것으로 기재될 수 있다. 이러한 유기층은 단일층을 포함할 수 있거나 또는 예를 들면 도 1 및 도 2와 관련하여 기재된 바와 같은 상이한 유기 물질의 복수의 층을 더 포함할 수 있다.
구체적으로 기재하지 않은 구조 및 물질, 예컨대 미국 특허 제 5,247,190호(Friend et al.)에 기재된 바와 같은 중합체 물질(PLED)을 포함하는 OLED를 사용할 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 추가의 예로서, 단일 유기층을 갖는 OLED를 사용할 수 있다. OLED는 예를 들면 미국 특허 제 5,707,745호(Forrest et al.)에 기재된 바와 같이 적층될 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. OLED 구조는 도 1 및 도 2에 도시된 단순 적층된 구조로부터 벗어날 수 있다. 예를 들면, 기판은 미국 특허 제 6,091,195호(Forrest et al.)에 기재된 바와 같은 메사형(mesa) 구조 및/또는 미국 특허 제 5,834,893호(Bulovic et al.)에 기재된 피트형(pit) 구조와 같은 아웃-커플링(out-coupling)을 개선시키기 위한 각진 반사면을 포함할 수 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
반대의 의미로 명시하지 않는 한, 다양한 실시양태의 임의의 층은 임의의 적절한 방법에 의하여 적층될 수 있다. 유기층의 경우, 바람직한 방법으로는 미국 특허 제6,013,982호 및 제6,087,196호(이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 열 증발, 잉크-제트, 미국 특허 제 6,337,102호(Forrest et al.)(이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 유기 증기상 증착(OVPD), 미국 특허 출원 번호 제10/233,470호(이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 유기 증기 제트 프린팅(OVJP)에 의한 증착을 들 수 있다. 기타의 적절한 증착 방법은 스핀 코팅 및 기타의 용액계 공정을 포함한다. 용액계 공정은 질소 또는 불활성 대기 중에서 실시되는 것이 바람직하다. 기타의 층의 경우, 바람직한 방법은 열 증발을 포함한다. 바람직한 패턴 형성 방법은 마스크를 통한 증착, 미국 특허 제6,294,398호 및 제6,468,819호(이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함됨)에 기재된 바와 같은 냉간 용접 및, 잉크-제트 및 OVJD와 같은 일부 증착 방법과 관련된 패턴 형성을 포함한다. 증착시키고자 하는 물질은 특정한 증착 방법과 상용성을 갖도록 변형될 수 있다. 예를 들면, 분지형 또는 비분지형, 바람직하게는 3개 이상의 탄소를 포함하는 알킬 및 아릴 기와 같은 치환기는 그의 용액 가공의 처리 능력을 향상시키기 위하여 소분자에 사용될 수 있다. 20개 이상의 탄소를 갖는 치환기를 사용할 수 있으며, 3 내지 20개의 탄소가 바람직한 범위이다. 비대칭 구조를 갖는 물질은 대칭 구조를 갖는 것보다 더 우수한 용액 가공성을 가질 수 있는데, 비대칭 물질은 재결정화되는 경향이 낮을 수 있기 때문이다. 덴드리머 치환기는 용액 가공을 처리하는 소분자의 능력을 향상시키기 위하여 사용될 수 있다.
본 발명의 실시양태에 의하여 제조되는 디바이스는 평판 패널 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 텔레비젼, 광고판, 실내 또는 옥외 조명 및/또는 시그날링을 위한 라이트, 헤드업 디스플레이, 완전 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대폰, 개인용 정보 단말기(PDA), 랩탑 컴퓨터, 디지탈 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 마이크로디스플레이, 자동차, 거대 월, 극장 또는 스타디움 스크린 또는 간판을 비롯한 다양한 소비재에 투입될 수 있다. 패시브 매트릭스 및 액티브 매트릭스를 비롯한 다양한 조절 메카니즘을 사용하여 본 발명에 의한 디바이스를 조절할 수 있다. 다수의 디바이스는 사람에게 안락감을 주는 온도 범위, 예컨대 18℃ 내지 30℃, 더욱 바람직하게는 실온(20℃ 내지 25℃)에서 사용하고자 한다.
본원에 기재된 물질 및 구조는 OLED를 제외한 디바이스에서의 적용예를 가질 수 있다. 예를 들면, 기타의 광전자 디바이스, 예컨대 유기 태양 전지 및 유기 광검출기는 물질 및 구조를 사용할 수 있다. 보다 일반적으로, 유기 디바이스, 예컨대 유기 트랜지스터는 물질 및 구조를 사용할 수 있다.
용어 할로, 할로겐, 알킬, 시클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴알킬, 헤테로시클릭 기, 아릴, 방향족 기 및 헤테로아릴은 당업계에 공지되어 있으며, 미국 특허 제7,279,704호의 컬럼 31-32에서 정의되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
디벤조-융합된 5-원 고리 치환기를 갖는 리간드를 포함하는 신규한 화합물이 제공된다(도 3에 도시됨). 특히, 리간드상에서의 디벤조-융합된 5-원 고리 치환기는 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 카르바졸 및 플루오렌 리간드를 포함한다. 디벤조-융합된 5-원 고리 치환기는 트위스트되거나 또는 리간드의 시클로금속화 부분에 대하여 평면으로부터 최소한도로 트위스트되어 있다. 이들 화합물은 특히 이로운 성질을 나타낼 수 있으며, 유기 발광 디바이스에 이롭게 사용될 수 있다.
2개의 방향족 카르보시클릭 및/또는 헤테로시클릭 고리가 연결될 경우, 2개의 고리는 서로에 대하여 평면으로부터 트위스트될 수 있다. 예를 들면 화학식 I은 서로에 대하여 평면으로부터 트위스트될 수 있는 2개의 고리인 고리 Y 및 고리 Z를 함유하는 구조체를 나타낸다.
<화학식 I>
이면각은 약 0° 내지 약 40°와 같이 작을 수 있다. 예를 들면 비페닐은 서로 연결된 2개의 페닐 고리를 가지며, 이면각은 약 40°이다. 상기 예에서, 이면각은 상기 예에서, 이면각은 고리 Y 및 고리 Z 중 하나 또는 모두가 5-원 고리이거나 또는 X1-X4 중 하나 이상이 C-H 대신 N인 경우 약 40°이하일 수 있다. 이면각은 2개의 방향족 고리 사이에서 공액에 상당한 영향을 미친다. 비페닐에서의 2개의 고리가 서로 완전 공액을 형성하는 것으로 여겨진다. 본원에서 사용한 바와 같이, 트위스트는 0° 내지 40° 사이의 이면각으로서 정의되며, 트위스트는 이면각이 41° 내지 90°인 것으로 정의된다.
트위스트된 아릴 치환기를 갖는 유기금속 화합물은 문헌에 보고되어 있다(US20070088167 및 US20060251923 참조). 그러나, 본원에 제공된 화합물은 신규한 구조를 함유하며, 개선된 성질을 나타낸다. 본원의 화합물은 디벤조-융합된 5-원 고리 치환기가 트위스트될 수 있으며, A 고리의 평면에 대하여 최소로 트위스트될 수 있는 디벤조-융합된 5-원 고리 치환기를 갖는 리간드를 포함한다. 디벤조-융합된 5-원 고리 치환기는 디벤조-융합된 5-원 고리 치환기 및 리간드의 나머지, 즉 A 고리 사이에서의 결합 지점에 대하여 오르토 위치중 하나 이상에서 부피가 큰 치환기를 첨가하여 A 고리에 대하여 평면으로부터 트위스트될 수 있다. 하나의 오르토 위치에서 부피가 큰 치환기의 첨가는 어느 정도로는 디벤조-융합된 5-원 고리 치환기를 트위스크시킬 수 있으며, A 고리 및 디벤조-융합된 5-원 고리 치환기 사이에서의 공액을 감소시킨다. 오르토 위치 모두에서의 부피가 큰 치환기는 공액을 분해시킬 것이며, 즉 이면각이 90°에 근접하게 된다.
트위스트된 디벤조-융합된 5-원 고리 치환기를 갖는 리간드를 포함하는 화합물은 개선된 성질을 나타낼 수 있다. 특정 이론으로 한정하지는 않지만, 오르토 치환기의 벌키성은 표면으로부터 디벤조-융합된 5-원 고리 치환기를 트위스트시키고, 공액을 분해할 수 있는 것으로 여겨진다. 특히, 페닐 이미다졸을 갖는 화합물은 산화되는 경향이 있다. 오르토 치환기에 의하여 생성되는 입체 효과는 산소에 의한 공격으로부터 A 고리를 보호하며, 이는 화합물의 안정성을 증가시킬 수 있는 것으로 판단된다. 또한, 오르토 치환기의 벌키성은 화합물의 적층을 감소시키며, 그리하여 양자 수율을 증가시킨다. 그러므로, 리간드 치환된 트위스트된 디벤조-융합된 5-원 고리는 디바이스 효율 및 디바이스 수명을 개선시킬 수 있다.
LUMO는 디벤조-융합된 5-원 고리 치환기, 즉 화합물에서의 리간드상에서의 C 고리에서 편재되는 것으로 판단된다. 호스트에서의 디벤조푸란 및 디벤조티오펜 세그먼트는 전자를 안정화시킬 수 있다. C 고리의 공액은 디바이스 안정성을 증가시킬 수 있는 것으로 여겨진다. 본원에 제공된 화합물은 화합물이 더 우수한 디바이스 안정성을 제공할 수 있도록 LUMO 위치로서 디벤조-융합된 5-원 고리를 갖는다. 특히, C 고리로서 디벤조푸란 및/또는 디벤조티오펜을 포함하는 화합물은 더 안정화된 LUMO 및 개선된 디바이스 안정성을 가질 수 있다. 예를 들면, 화합물 1은 디벤조푸란 부분을 포함하며, E1은 페닐을 포함한다. 화합물 1은 E1에 비하여 디바이스에서 개선된 안정성을 나타낸다.
게다가, 화합물은 바람직한 발광 스펙트럼을 유지하면서 이로운 성질을 제공한다. 예를 들면, 화합물 1의 색상은 E1에 비하여 약간만이 이동된다.
추가로, 제공된 화합물은 종래에 보고된 화합물보다 더 짧은 여기 상태 수명을 가지며 그리고 더 높은 방사율을 갖는다. 이들 화합물의 단축된 일시적인 수명은 개선된 광물리적 성질을 제공할 수 있다. 특히, 이들 화합물은 여기된 상태에서 시간을 덜 소요할 수 있으며, 그리하여 광화학적 반응 또는 소광이 발생할 가능성을 감소시킨다. 예를 들면, 제공된 화합물의 측정된 일시적 수명은 종래에 보고된 화합물보다 더 짧다(표 4 참조). 그러므로, 이들 화합물은 개선된 안정성을 갖는 디바이스를 제공할 수 있다.
디벤조-융합된 5-원 고리 치환기를 갖는 리간드를 포함하는 신규한 화합물이 본원에 제공된다. 이러한 화합물은 OLED에 사용되는 것이 이로울 수 있는 신규한 유형의 물질을 제공한다.
본원에서는 하기 화학식 I의 리간드 L을 포함하는 화합물이 제공된다:
<화학식 I>
상기 화학식에서,
A 및 B는 각각 독립적으로 5-원 또는 6-원 카르보시클릭 또는 헤테로시클릭 고리이다. 바람직하게는, B는 페닐이다.
RA, RB, RC 및 RD는 일치환, 이치환, 삼치환 또는 사치환을 나타낸다.
RA, RB, RC 및 RD는 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬, 알콕시, 아미노, 알케닐, 알키닐, 아릴 및 헤테로아릴로부터 선택된다.
RA, RB, RC 및 RD는 임의로 융합된다.
X는 CRR', NR, O 및 S로 이루어진 군으로부터 선택된다.
R 및 R'는 독립적으로 알킬 및 아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다.
리간드 L은 원자 번호가 40보다 큰 금속 M에 배위결합된다. 바람직하게는 M은 Ir이다.
하나의 구체예에서, 화합물은 호모렙틱이다. 호모렙틱 화합물은 여러가지 이로운 성질, 예컨대 간단한 합성 및 정제 및 에측 가능한 광물리적 성질을 가질 수 있다. 특히, 호모렙틱 화합물은 착체에서의 모든 리간드가 동일하므로 합성 및 정제가 더 용이할 수 있다. 호모렙틱 화합물의 비제한적인 예로는 화합물 1 내지 화합물 72 및 화합물 83 내지 화합물 114를 들 수 있다.
본원에 제공된 화합물은 또한 헤테로렙틱일 수 있다. 헤테로렙틱 화합물은 화합물의 성질을 변경시킬 수 있는 능력을 비롯한 여러가지 이로운 성질을 가질 수 있다. 특히, 헤테로렙틱 화합물은 매우 조정 가능한 인광 방출 물질을 제공하는데, 이는 착체가 상이한 HOMO/LUMO 레벨을 갖는 각종 리간드를 함유할 수 있기 때문이다. 추가로, 헤테로렙틱 화합물은 더 낮은 승화 온도를 가질 수 있다. 또다른 구체예에서, 화합물은 헤테로렙틱이며, 화합물에서의 모든 리간드 L은 화학식 I를 갖는다. 이러한 화합물의 비제한적인 예로는 화합물 81 및 화합물 82를 들 수 있다. 또다른 구체예에서, 화합물은 헤테로렙틱이며, 화합물에서의 리간드 L 중 하나 이상은 화학식 I를 갖는다. 이러한 화합물의 비제한적인 예로는 화합물 73 내지 화합물 82를 들 수 있다.
하나의 구체예에서, RC는 2개의 알킬 치환기이다. 또다른 구체예에서, RC는 3개 이상의 탄소 원자를 갖는 2개의 알킬 치환기이다. 3개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 치환기로는 3개보다 많은 탄소 원자를 갖는 직쇄형 알킬(예, 부틸), 3개보다 많은 탄소 원자를 갖는 분지형 알킬(예, 이소부틸) 및 3개보다 많은 탄소 원자를 갖는 시클로알칸(예, 시클로헥실)을 들 수 있다.RC는 2개의 알킬 치환기 3개 이상의 탄소 원자를 갖는 화합물의 예로는 화합물 1 내지 화합물 82를 들 수 있다.
RC를 함유하는 고리는 A에 결합된 탄소 원자에 대하여 오르토 위치에서 추가의 치환을 가질 수 있다. 하나의 구체예에서, RC를 함유하는 고리는 A에 결합된 탄소 원자에 대하여 오르토 위치 중 하나에서 치환된다. 또다른 구체예에서, RC를 함유하는 고리는 A에 결합된 탄소 원자에 대하여 오르토 위치에 위치하는 2개의 치환기를 갖는다. 이러한 화합물로는 예를 들면 화합물 1, 화합물 2 및 화합물 4 내지 화합물 6을 들 수 있다. 추가의 구체예에서, RC를 함유하는 고리는 A에 결합된 탄소 원자에 대하여 오르토 위치에 위치하는 하나의 치환기를 가지며, A에 결합된 탄소 원자에 대하여 다른 오르토 위치에 치환된 디벤조 부분이 차지한다. 이러한 화합물로는 예를 들면 화합물 3, 화합물 7 및 화합물 11을 들 수 있다.
하나의 구체예에서, RC는 수소이다. 이러한 화합물의 디벤조-융합된 5-원 고리 치환기는 주로 A 고리에 대하여 평면으로부터 최소로 트위스트되며, 예를 들면 이미다졸이다. 최소로 트위스트된 디벤조-융합된 5-원 고리 치환된 리간드를 포함하는 화합물의 비제한적인 예로는 화합물 83 내지 화합물 114를 들 수 있다.
하나의 구체예에서, 화합물은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된다:
하나의 구체예에서, RA는 A에 융합된다. 바람직하게는, RA는 아릴 또는 헤테로아릴이다. 더욱 바람직하게는, RA는 이미다졸이다. 디벤조-융합된 5-원 고리 치환된 벤즈이미다졸 리간드를 포함하는 화합물은 특히 바람직한 성질, 예컨대 개선된 양자 효율 및 안정성을 가질 수 있다.
디벤조-융합된 5-원 고리 치환된 벤즈이미다졸 리간드를 포함하는 화합물은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함한다:
하나의 구체예에서, 화합물은 X가 O인 리간드 L을 포함한다. 디벤조푸란 리간드를 포함하는 화합물은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함한다:
하나의 구체예에서, 화합물은 X가 S인 리간드 L을 포함한다. 디벤조티오펜 리간드를 포함하는 화합물은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함한다:
하나의 구체예에서, 화합물은 X가 NR인 리간드 L을 포함한다. 카르바졸 리간드를 포함하는 화합물은 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함한다:
유기 발광 디바이스를 포함하는 제1의 디바이스가 제공된다. 유기 발광 디바이스는 애노드, 캐쏘드 및, 애노드와 캐쏘드의 사이에 배치된 유기층을 더 포함하며, 유기층은 상기 논의된 바와 같은 하기 화학식 I을 갖는 리간드 L을 포함하는 화합물을 포함한다. 화학식 I을 갖는 리간드 L을 포함하는 화합물에 대하여 바람직한 것으로 기재된 치환기에 대한 선택은 또한 화학식 I을 갖는 리간드 L을 포함하는 화합물을 포함하는 디바이스에서의 사용에 바람직하다. 이러한 선택은 B, M, RC, RA 및 X에 대하여 기재된 것을 포함한다.
A 및 B는 각각 독립적으로 5-원 또는 6-원 카르보시클릭 또는 헤테로시클릭 고리이다. 바람직하게는, B는 페닐이다. RA, RB, RC 및 RD는 일치환, 이치환, 삼치환 또는 사치환을 나타낸다. RA, RB, RC 및 RD는 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬, 알콕시, 아미노, 알케닐, 알키닐, 아릴 및 헤테로아릴로부터 선택된다. RA, RB, RC 및 RD는 임의로 융합된다. X는 CRR', NR, O 및 S로 이루어진 군으로부터 선택된다. R 및 R'는 독립적으로 알킬 및 아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다. 리간드 L은 원자 번호가 40보다 큰 금속 M에 배위결합된다. 바람직하게는 M은 Ir이다.
하나의 구체예에서, 제1의 디바이스는 소비재이다. 하나의 특정한 구체예에서, 제1의 디바이스는 유기 발광 디바이스이다. 또다른 특정한 구체예에서, 제1의 디바이스는 디스플레이이다.
하나의 구체예에서, 화합물은 호모렙틱. 이미 논의한 바와 같이, 호모렙틱 화합물은 다수의 바람직한 성질을 가질 수 있다. 호모렙틱 화합물의 비제한적인 예로는 화합물 1 내지 화합물 72 및 화합물 화합물 83 내지 화합물 114을 들 수 있다. 또다른 구체예에서, 화합물은 헤테로렙틱이며, 화합물에서의 모든 리간드 L은 화학식 I을 갖는다. 또다른 구체예에서, 화합물은 헤테로렙틱이고, 화합물에서의 리간드 L 중 하나 이상은 화학식 I을 갖는다.
이들 화합물의 비제한적인 예로는 화합물 73 내지 화합물 82를 들 수 있다. 상기 논의한 바와 같이, 유용하게도 헤테로렙틱 화합물을 사용할 수 있다.
하나의 구체예에서, RC는 2개의 알킬 치환기이다. 또다른 구체예에서, RC는 3개 이상의 탄소 원자를 갖는 2개의 알킬 치환기이다.
RC를 함유하는 고리는 A에 결합된 탄소 원자에 대하여 오르토 위치에서 추가로 치환될 수 있다. 하나의 구체예에서, RC를 함유하는 고리는 A에 결합된 탄소 원자에 대하여 오르토 위치 중 하나에서 치환된다. 또다른 구체예에서, RC를 함유하는 고리는 고리는 A에 결합된 탄소 원자에 대하여 오르토 위치에 위치하는 2개의 치환기를 갖는다. 이들 화합물의 예로는 화합물 1, 화합물 2 및 화합물 4 내지 화합물 6을 들 수 있다. 추가의 구체예에서, RC를 함유하는 고리는 A에 결합된 탄소 원자에 대하여 오르토 위치에 위치하는 하나의 치환기를 가지며, A에 결합된 탄소 원자에 대하여 다른 오르토 위치에 치환된 디벤조 부분이 차지한다. 이들 화합물의 예로는 화합물 3, 화합물 7 및 화합물 11을 들 수 있다.
하나의 구체예에서, RC는 수소이다.
디바이스가 화합물 1 내지 화합물 114로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함하는 특정한 디바이스가 제공된다.
추가로, 유기층은 발광층이며, 하기 화학식 I을 갖는 리간드 L을 포함하는 화합물은 발광 도펀트인 디바이스가 제공된다. 게다가, 유기층은 호스트를 더 포함한다. 바람직하게는, 호스트는 하기 화학식 II를 갖는다:
<화학식 II>
상기 화학식에서,
R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 독립적으로 수소, 알킬 및 아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다.
가장 바람직하게는, 호스트는 하기 화합물 H1이다:
유기 발광 디바이스에서 특정한 층에 대하여 유용한 것으로 본원에 기재된 물질은 디바이스에 존재하는 다양한 기타의 물질과 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 본원에 개시된 발광 도펀트는 호스트, 수송층, 차단층, 주입층, 전극 및 존재할 수 있는 기타의 층과 결합되어 사용될 수 있다. 하기에 기재되거나 또는 지칭된 물질은 본원에 개시된 화합물과 조합하여 유용할 수 있는 비제한적인 물질이며, 당업자 중 하나는 조합에 유용할 수 있는 기타의 물질을 확인하는 문헌을 용이하게 참조할 수 있다.
본원에 개시된 물질 이외에 및/또는 이와 조합하여, 다수의 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 호스트 물질, 도펀트 물질, 엑시톤/정공 차단층 물질, 전자 수송 및 전자 주입 물질이 OLED에 사용될 수 있다. 본원에 개시된 물질과 조합하여 OLED에 사용될 수 있는 물질의 비제한적인 예는 하기 표 1에 제시되어 있다. 표 1은 물질의 비제한적인 유형, 각각의 유형에 대한 화합물의 비제한적인 예 및 물질을 개시하는 참고 문헌을 제시한다.
표 1
실험
화합물
실시예
여러가지 화합물은 하기와 같이 합성하였다:
실시예
1. 화합물 1의 합성
3- 니트로디벤조푸란의 합성. 디벤조푸란(30 g, 178 mmol)을 276 ㎖ 트리플루오로아세트산(TFA)에 용해시키고, 빙수조에서 냉각시켰다. 발연 질산 15 g(약 17 ㎖)을 3 ㎖ 물로 희석한 후, 25 ㎖ TFA에 용해시키고, 디벤조푸란 용액에 적가하였다. 반응은 거의 순간적으로 실시되며, 짙은 담녹색 침전물이 형성되었다. 첨가 종료시, 플라스크를 20 분 더 교반한 후, 얼음에 부었다. 담녹색 침전물을 여과로 제거하고, 2 M NaOH로 세정하고, 건조시키고, 비등 에탄올로부터 재결정시켜 30 g(76%)의 생성물을 얻었다.
3- 아미노디벤조푸란의 합성. 3-니트로디벤조푸란(30 g, 141 mmol)을 500 ㎖ 에틸 아세테이트 중에서 교반하고, 3 g의 10% Pd/C를 슬러리에 첨가하였다. 반응 혼합물을 30 분 동안 50 psi H2 압력하에서 수소화시켰다. 반응 혼합물을 작은 셀라이트 패드를 통하여 여과하였다. 여과액을 감압하에 농축시키고, 용출제로서 9:1 DCM/헥산을 사용한 실리카 겔 컬럼상에서 실시하였다. 최종 분리된 양은 14.5 g(56% 수율)이었다.
2,4- 디브로모 -3- 아미노디벤조푸란의 합성. 디벤조푸란-3-아민(5.9 g, 32.2 mmol)을 무수 DMF(25 ㎖) 중에 및 실온에서 용해시키고, DMF(25 ㎖) 중의 N-브로모숙신아미드(NBS)의 용액을 적가하였다. 반응 혼합물을 1 시간 동안 교반하고, 침전물이 형성되었으며, 이를 여과하고, 물로 여러번 세정하였다. 침전물을 염화메틸렌에 용해시키고, 황산나트륨상에서 건조시키고, 감압하에서 농축시켰다. 미정제 생성물을 헥산 및 에틸 아세테이트를 용출제로서 사용하는 짧은 실리카 컬럼에 의하여 정제하여 10.0 g(94% 수율)의 표제 화합물을 얻었다.
2,4-비스( 이소프로페닐 ) 디벤조 [b,d]푸란-3- 아민의 합성. 250 ㎖의 톨루엔 및 25 ㎖의 H2O 중의 2,4-디브로모디벤조[b,d]푸란-3-아민(14.5 g, 42.5 mmol), 벤즈알데히드(4.96 g, 46.8 mmol), 4,4,5,5-테트라메틸-2-(프로프-1-엔-2-일)-1,3,2-디옥사보롤란(21.44 g, 128 mmol) 및 인산칼륨(45.1 g, 213 mmol)의 혼합물을 N2로 20 분 동안 버블링시켰다. 그후, 디시클로헥실(2',6'-디메톡시비페닐-2-일)포스핀(0.698 g, 1.701 mmol) 및 Pd2(dba)3(0.389 g, 0.425 mmol)를 첨가하고, 혼합물을 N2하에 14 시간 동안 환류 가열하였다. GC-MS는 반응이 완료되었다는 것을 나타낸다. 실온으로 냉각시킨 후, 톨루엔 층을 기울려 따랐다. 수성층을 톨루엔으로 세정하고, 유기층을 합하였다. 60 ㎖의 진한 HCl을 첨가하였다. 혼합물을 실온에서 1 시간 동안 교반하였다. 침전물을 여과로 수집하였다. 고체를 디클로로메탄에 용해시키고, NaOH로 중화시키고, 황산마그네슘상에서 건조시켰다. 용매 증발후, 잔류물을 용매로서 5-10%의 에틸 아세테이트/헥산을 사용하는 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 6.6 g(59% 수율)의 생성물을 정제후 얻었다.
2,4- 디이소프로필디벤조[b,d]푸란 -3- 아민의 합성. 2,4-비스(이소프로페닐)디벤조[b,d]푸란-3-아민(6.6 g, 25 mmol)을 에탄올(150 ㎖)에 용해시키고, 10% Pd//C(1.5 g) 및 5% Pt/C(1.5 g)를 첨가하고, 50 psi의 H2에서 밤새 수소화시켰다. GC는 올레핀이 알칸으로 완전 전환된 것을 나타냈다. 반응 혼합물을 셀라이트 패드를 통하여 여과하고, 염화메틸렌으로 세정하였다. 여과액을 농축시켜 6 g(90% 수율)의 목적 생성물을 생성하였다.
1-(2,4- 디이소프로필디벤조[b,d]푸란 -3-일)-2- 페닐 -4,5- 디히드로 -1H- 이미다졸의 합성. N-(2-클로로에틸)벤즈아미드(4.12 g, 22.44 mmol) 및 오염화인(7.01 g, 33.7 mmol)을 m-크실렌 중에서 질소하에서 2 시간 동안 환류시켰다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시켰다. 그후, 반응에 2,4-디이소프로필디벤조[b,d]푸란-3-아민(6 g, 22.44 mmol)을 첨가하였다. 반응을 16 시간 동안 환류시켰다. 실온으로 냉각시킨 후, 침전을 여과로 수집하고, 톨루엔 및 헥산으로 철저히 세척하였다. 수산화나트륨 용액을 고체에 첨가한 후, 에틸 아세테이트를 첨가하였다. 유기층을 분리하고, MgSO4 상에서 건조시켰다. 용매를 증발시켰다. 7.4 g(83% 수율)의 생성물을 얻었다.
1-(2,4- 디이소프로필디벤조[b,d]푸란 -3-일)-2- 페닐 -1H- 이미다졸의 합성. 1-(2,4-디이소프로필디벤조[b,d]푸란-3-일)-2-페닐-4,5-디히드로-1H-이미다졸(7.4 g, 18.66 mmol)을 200 ㎖의 아세토니트릴 및 100 ㎖의 디클로로메탄에 용해시켰다. 과망간산칼륨(5.90 g, 37.3 mmol) 및 점토 K10(12 g, 30.7 mmol)을 막자사발에서 분쇄하였다. 그후, 고체를 조심스럽게 용액에 첨가하였다. 수분후 열이 발생되었다. 반응을 TLC로 모니터하였다. 반응을 1.5 시간후 메탄올로 종결시켰다. 반응 혼합물을 셀라이트로 여과하였다. 용매를 증발시키고, 잔류물을 컬럼으로 정제하였다. 5.3 g(72% 수율)의 순수한생성물을 얻었다.
화합물 1의 합성. 1-(2,4-디이소프로필디벤조[b,d]푸란-3-일)-2-페닐-1H-이미다졸(1.3 g, 3.30 mmol) 및 트리스(아세틸아세토네이트)이리듐(III)(0.323 g, 0.659 mmol)을 슈렝크(Schlenk) 시험관에 첨가하였다. 1 ㎖의 트리데칸을 첨가하였다. 반응 플라스크를 비우고, 질소로 다시 채웠다. 이러한 과정을 3회 반복하였다. 반응을 255℃ 이하로 질소하에서 68 시간 동안 가열하였다. 완료후, 반응 혼합물을 디클로로메탄으로 희석하고, 셀라이트상에 코팅시켰다. 생성물을 용매로서 2:3 디클로로메탄 및 헥산을 사용하는 컬럼에 의하여 정제하였다. 1.4 g(56% 수율)의 생성물은 컬럼후 얻었다.
실시예
2
화합물 2의 합성
2- 니트로디벤조푸란의 합성. 1 ℓ 둥근 바닥 플라스크에서 1-니트로-4-펜옥시벤젠(50 g, 232 mmol), 탄산칼륨(3.21 g, 23.23 mmol), 아세트산팔라듐(2.61 g, 11.62 mmol) 및 280 ㎖의 피발산을 첨가하였다. 혼합물을 120℃로 공기 중에서 가열하였다. 3일후, 반응 혼합물을 얼음조에서 냉각시켰다. 125 ㎖의 50% 수산화나트륨 용액을 일부분씩 일정 시간에 걸쳐 서서히 첨가하였다. 검은색 에멀젼을 다량의 물 및 에틸 아세테이트로 희석하고, 셀라이트로 여과하였다. 유기층을 분리하고, 황산마그네슘상에서 건조시키고, 여과하였다. 용매를 증발시키고, 셀라이트에 예비흡착시켰다. 셀라이트 혼합물을 헥산 중의 10% 내지 50% 디클로로메탄으로 용출시키는 실리카 겔 플러그로 정제하여 36.4 g(63% 수율)의 목적 생성물을 얻었다.
2- 아미노디벤조푸란의 합성. 파르(Parr) 수소화 병에서, 10% Pd/C(0.77 g, 0.724 mmol)를 첨가하고, 병을 질소로 세정하였다. 그 다음, 180 ㎖의 에틸 아세테이트 중의 2-니트로디벤조[b,d]푸란(15 g, 44.3 mmol)을 첨가하고, 수소가 더 이상 용액에 의하여 취해지지 않을 때까지 혼합물을 파르 수소화기상에서 수소화시켰다. 촉매를 셀라이트를 통하여 여과하고, 에틸 아세테이트로 세척하였다. 여과액을 증발시키고, 셀라이트에 예비흡수시켰다. 셀라이트 혼합물을 디클로로메탄으로 용출시키는 배리언(Varian) 400 g 컬럼을 사용하여 정제하였다. 10.9 g의 생성물을 얻었다.
2-아미노-1,3- 디브로모벤조푸란의 합성. 3목 둥근 바닥 플라스크에, 디벤조[b,d]푸란-2-아민(20.8 g, 114 mmol)을 160 ㎖의 무수 DMF에 용해시키고, 0℃로 냉각시켰다. 200 ㎖의 DMF 중의 N-브로모숙신이미드(NBS)(44.5 g, 250 mmol)의 용액을 1 시간에 걸쳐 적가하고, 용액을 1 시간 동안 교반하였다. 용액을 실리카 겔을 통하여 여과하고, 디클로로메탄을 첨가하였다. 유기층을 10% LiCl 용액으로 반복하여 세척하여 DMF를 제거하였다. 유기층을 황산마그네슘상에서 건조시키고, 여과 증발시켜 자주색 잔류물을 생성하였다. 19.24 g(50% 수율)의 생성물을 얻었다.
1,3-디( 프로프 -1-엔-2-일) 디벤조 [b,d]푸란-2- 아민의 합성. 3목 500 ㎖ 둥근 바닥 플라스크에 1,3-디브로모디벤조[b,d]푸란-2-아민(19.24 g, 56.4 mmol), 4,4,5,5-테트라메틸-2-(프로프-1-엔-2-일)-1,3,2-디옥사보롤란(30 g, 179 mmol), 디시클로헥실(2',6'-디메톡시비페닐-2-일)포스핀(1.85 g, 4.51 mmol), 벤즈알데히드(5.7 ㎖, 56.4 mmol), 인산칼륨 일수화물(52 g, 226 mmol), 톨루엔(400 ㎖) 및 물(40 ㎖)을 혼합하였다. 질소를 혼합물에 15 분 동안 직접 버블링시킨 후, Pd2(dba)3(1.03 g, 1.13 mmol)를 첨가하였다. 반응 혼합물을 밤새 환류 가열하였다. 실온으로 냉각시킨 후, 유기층을 분리하였다. 40 ㎖의 진한 HCl을 유기층에 첨가하였다. 혼합물을 1 시간 동안 격렬하게 교반하였다. 수산화나트륨 수용액을 첨가하여 혼합물을 염기성으로 만들었다. 유기층을 분리하고, 1:1 디클로로메탄/헥산으로 용출시키는 실리카 겔 플러그로 정제하여 19.1 g의 갈색 오일을 얻었다.
1,3- 디이소프로필디벤조[b,d]푸란 -2- 아민의 합성. 500 ㎖ 파르 수소화기 병에 1,2-디(프로프-1-엔-2-일)디벤조[b,d]푸란-2-아민(19.1 g, 72.5 mmol), 10% 탄소상 팔라듐(5.7 g, 5.36 mmol), 5% 탄소상 백금(5.7 g, 1.46 mmol), 에탄올(180 ㎖) 및 아세트산(20 ㎖)을 첨가하였다. 혼합물을 파르 수소화기애서 밤새 수소화시켰다. 반응 혼합물을 셀라이트를 통하여 여과하고, 디클로로메탄으로 세척하였다. 여과액을 갈색 오일로 증발시켰다. 오일을 디클로로메탄에 용해시키고, 10% 수산화나트륨으로 세척하고, 황산마그네슘상에서 건조시키고, 여과하고, 갈색 오일로 증발시켰다. 오일을 10% 에틸 아세테이트/헥산으로 용출시키는 200 g 배리언 컬럼을 사용하여 정제하였다. 6.55 g(34% 수율)의 생성물을 얻었다.
1-(1,3- 디이소프로필디벤조[b,d]푸란 -2-일)-2- 페닐 -4,5- 디히드로 -1H- 이미다졸의 합성. N-(2-클로로에틸)벤즈아미드(4.09 g, 22.27 mmol) 및 90 ㎖ m-크실렌을 250 ㎖, 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 그 다음 오산화인(6.96 g, 33.4 mmol)을 조심스럽게 첨가하였다. 반응 혼합물을 질소하에서 2 시간 동안 환류 가열하였다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고, 30 ㎖ m-크실렌 중의 1,3-디이소프로필디벤조[b,d]푸란-2-아민(6.55 g, 24.50 mmol)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 밤새 질소하에서 환류하였다. 반응 혼합물을 얼음조에서 냉각시켰다. 백색 고체를 여과로 수집하였다. 고체를 헥산으로 세척하고, 에틸 아세테이트에 용해시키고, 10% 수산화나트륨 용액으로 2회 세척하였다. 유기층을 황산마그네슘상에서 건조시키고, 여과하고, 백색 고체로 증발시키고, 진공하에서 건조시켰다. 4.78 g(54% 수율)의 생성물을 얻었다.
1-(1,3- 디이소프로필디벤조[b,d]푸란 -2-일)-2- 페닐 -1H- 이미다졸의 합성. 70 ㎖의 아세토니트릴 및 70 ㎖의 디클로로메탄 중의 1-(1,3-디이소프로필디벤조[b,d]푸란-2-일)-2-페닐-4,5-디히드로-1H-이미다졸(4.78 g, 12.05 mmol)을 1 ℓ 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 과망간산칼륨(3.81 g, 24.11 mmol)을 막자와 사발에서 분쇄하였다. 몬모릴로나이트(Monmorilonite) K를 첨가하고, 과망간산칼륨과 함께 곱게 분쇄하였다. 혼합물을 용액에 일부분씩 0.5 시간에 걸쳐 첨가하였다. 1차 첨가후 반응을 1 시간 이내에 완료하였다. 100 ㎖의 메탄올을 첨가하고, 1 시간 동안 교반하였다. 고체를 셀라이트로 여과하였다. 20% 에틸 아세테이트/헥산으로 용출시키는 200 g 배리언 컬럼을 사용하여 물질을 정제하였다. 2.1 g(44% 수율)의 생성물을 컬럼 이후에 얻었다.
화합물 2의 합성. 1-(1,3-디이소프로필디벤조[b,d]푸란-2-일)-2-페닐-1H-이미다졸(2.1 g, 5.32 mmol) 및 트리스(아세틸아세토네이트)이리듐(III)(0.521 g, 1.065 mmol)를 슈렝크 시험관에 첨가하였다. 1 ㎖의 트리데칸을 첨가하였다. 반응 플라스크를 비우고, 질소로 다시 채웠다. 이러한 과정을 3회 반복하였다. 반응을 255℃ 이하로 질소하에서 70 시간 동안 가열하였다. 완료후, 반응 혼합물을 디클로로메탄으로 희석하고, 셀라이트상에서 코팅시켰다. 생성물을 2:3 디클로로메탄 및 헥산으로 컬럼 처리하였다. 1.0 g(68% 수율)의 생성물을 컬럼 이후에 얻었다.
실시예
3
화합물 3의 합성
1- 니트로디벤조[b,d]푸란의 합성. 화염 건조시킨 3목 플라스크에서 CuI(10.3 g, 54.3 mmol) 및 tBuOK(6.7 g, 60 mmol)를 120 ㎖ 디메톡시에탄 중에서 1 시간 동안 교반하였다. 교반된 용액에 280 ㎖ 피리딘을 첨가하고, 용액은 자주색이 되었다. 별도의 플라스크에 2-요오도페놀(24.1 g, 109 mmol) 및 tBuOK(12.9 g, 115 mmol)을 60 ㎖ 디메톡시에탄에 용해시키고, 반응 플라스크로 옮겼다. 그후, 고체 2,4-디니트로디벤조푸란(16 g, 95 mmol)을 즉시 반응 플라스크에 첨가하고, 10 분 동안 교반하였다. 그후, 반응 혼합물을 2.5 시간 동안 환류시켰다. 완료후, 반응 혼합물을 냉각시키고, 8M H2SO4로 조심스럽게 종결시켰다. 짙은색 용액을 셀라이트로 여과하고, 여과액을 에틸아세테이트 및 물 사이에 분배하였다. 수성층을 에틸아세테이트로 2회 추출하였다. 합한 유기층을 아황산나트륨 용액에 이어서 Na2CO3 용액으로 세척하고, 무수 Na2SO4 상에서 건조시켰다. 유기 용매를 진공하에서 제거하였다. 미정제 생성물을 20% DCM/헥산을 사용하여 실리카 겔상에서 플래쉬 크로마토그래피로 정제하였다. 목표 화합물(13 g, 64% 수율)을 진공하에서 유기 용매의 증발시 황색 고체로서 분리하였다.
디벤조[b,d]푸란 -1- 아민의 합성. 1-니트로디벤조[b,d]푸란(7.3 g, 34.2 mmol) 및 730 mg 10% Pd/C를 150 ㎖ 에틸아세테이트에 첨가하고, 반응 혼합물을 수50 psi에서 수소화하였다. 반응 혼합물을 여과하고, 진공하에서 농축시켰다. 미정제 생성물을 90% DCM/헥산을 사용하여 실리카 겔상에서 플래쉬 크로마토그래피로 정제하였다. 목표 화합물(5.1 g, 82% 수율)을 회백색 고체로서 분리하였다.
2,4- 디브로모디벤조[b,d]푸란 -1- 아민의 합성. 디벤조[b,d]푸란-1-아민(5.1 g, 28 mmol)을 120 ㎖ DCM에 용해시키고, 얼음조에서 냉각하였다. 교반된 용액에 N-브로모숙신이미드(10.9 g, 59 mmol)을 작은 배취로 첨가하였다. 반응 완료후, 미정제물을 염수 및 DCM에 분배하였다. 유기층을 Na2CO3 용액에 이어서 물로 세척하고, 무수 Na2SO4 상에서 건조시켰다. 미정제 생성물을 그 다음 반응에 사용하였다.
2,4-디( 프로프 -1-엔-2-일) 디벤조 [b,d]푸란-1- 아민의 합성. 2,4-디브로모디벤조[b,d]푸란-1-아민(6.5 g, 18.5 mmol), 이소프로페닐보론산 피나콜 에스테르(15.5 g, 92 mmol), 인산칼륨 일수화물(17 g, 74 mmol), 디시클로헥실(2',6'-디메톡시비페닐-3-일)포스핀(0.6 g, 1.5 mmol), 벤즈알데히드(2 g, 18.5 mmol)를 톨루엔 및 물의 170 ㎖ 9:1 혼합물에 첨가하였다. 반응 혼합물을 30 분 동안 질소 버블링으로 탈기시키고, Pd2dba3(0.34 g, 0.4 mmol)를 이때 첨가하였다. 반응 혼합물을 또다른 10 분 동안 탈기시킨 후, 3 시간 동안 환류시켰다. 미정제 반응 혼합물을 셀라이트 패드를 통하여 여과하고, 염수와 에틸아세테이트 사이에 분배시켰다. 에틸아세테이트 층을 1N HCl에 이어서 포화 Na2CO3 용액으로 세척하고, 마지막으로 무수 Na2SO4 상에서 건조시켰다. 미정제 생성물을 40% DCM/헥산을 사용하여 실리카 겔상에서 플래쉬 크로마토그래피로 정제하였다. 목표 화합물(4.8 g, 99% 수율)을 담적색 오일로서 얻었다.
2,4- 디이소프로필디벤조[b,d]푸란 -1- 아민의 합성. 2,4-디(프로프-1-엔-2-일)디벤조[b,d]푸란-1-아민(4.8 g, 18.2 mmol) 및 5% Pt/C(0.48 g) 및 10% Pd/C(0.48 g)를 에탄올(90 ㎖) 및 아세트산(10 ㎖)의 혼합물에 첨가하였다. 반응 혼합물을 밤새 50 psi에서 수소화시켰다. 반응 혼합물을 셀라이트 패드를 통하여 여과하고, 유기 용매 대부분을 진공하에서 증발시켰다. 미정제 생성물을 에틸아세테이트에 용해시키고, 1N NaOH 및 에틸아세테이트 사이에 분배시켜 임의의 아세트산을 제거하였다. 유기층을 무수 Na2SO4 상에서 건조시키고, 진공하에서 증발시키고, 40% DCM/헥산을 사용하여 실리카 겔 상에서 플래쉬 크로마토그래피로 정제하였다. 목표 화합물(3.3 g, 68%)을 백색 결정으로서 분리하였다.
1-(2,4- 디이소프로필디벤조[b,d]푸란 -1-일)-2- 페닐 -4,5- 디히드로 -1H- 이미다졸의 합성. N-(2-클로로에틸)벤즈아미드(2.1 g, 11.2 mmol), PCl5(3.5 g, 16.8 mmol)을 m-크실렌(100 ㎖)에 용해시키고, 2 시간 동안 환류시켰다. 반응 플라스크를 실온으로 냉각시킨 후, 2,4-디이소프로필디벤조[b,d]푸란-1-아민(3.3 g, 12.3 mmol)을 첨가하고, 반응 혼합물을 밤새 환류시켰다. 냉각된 반응 혼합물로부터 백색 침전물을 여과하였다. 침전물을 에틸아세테이트에 용해시키고, 에틸아세테이트 및 수성 Na2CO3 사이에 분배시켰다. 유기상을 추출하고, 진공하에서 건조시켰다. 목표 화합물(4 g, 90% 수율)은 추가로 정제하지 않고 그 다음 단계에서 사용하였다.
1-(2,4- 디이소프로필디벤조[b,d]푸란 -1-일)-2- 페닐 -1H- 이미다졸의 합성. 1-(2,4-디이소프로필디벤조[b,d]푸란-1-일)-2-페닐-4,5-디히드로-1H-이미다졸(4.7 g, 12 mmol)을 100 ㎖ 아세토니트릴에 용해시켰다. 교반된 용액에 KMnO4(3.8 g, 24 mmol) 및 4 g 몬모릴로나이트 K10 점토의 미세한 혼합물을 작은 부분으로 첨가하고, 반응 혼합물을 2 시간 동안 교반하였다. 그 종반에, 반응을 MeOH로 종결시키고, 셀라이트 패드를 통하여 여과하였다. 미정제 생성물을 80% DCM/헥산 내지 80% DCM/에틸아세테이트을 사용하여 실리카 겔상에서 플래쉬 크로마토그래피로 정제하였다. 3 g 담황색 오일을 분리하였다. 이러한 오일을 역상 크로마토그래피로 추가로 정제하였다. 목표 화합물(1.3 g, 28% 수율)을 백색 고체로서 분리하였다.
화합물 3의 합성. 1-(2,4-디이소프로필디벤조[b,d]푸란-1-일)-2-페닐-1H-이미다졸(1.2 g, 3 mmol), Ir(acac)3 및 100 ㎕ 트리데칸을 슈렝크 플라스크에 첨가하고, 질소로 세정하였다. 반응 혼합물을 250℃로 40 시간 동안 가열하였다. 냉각된 반응 혼합물을 1:1 DCM/헥산을 사용하여 실리카 겔상에서 크로마토그래피하였다. 승화후, 목표 화합물(0.12 g, 14% 수율)을 황색 결정으로서 얻었다.
실시예
4
화합물 4의 합성
N-(2- 펜옥시페닐 ) 아세트아미드의 합성. 2-펜옥시아닐린 (100 g, 540 mmol), 트리에틸아민(0.090 L, 648 mmol) 및 1 ℓ 디클로로메탄의 혼합물을 0℃로 얼음조로 냉각시켰다. 염화아세틸(0.04 ℓ, 567 mmol)을 적가하였다. 첨가를 완료한 후, 반응을 실온에서 2 시간 동안 교반하였다. 혼합물을 농축시키고, 디클로로메탄으로 희석하였다. 유기상을 물로 세척하고, 황산나트륨상에서 건조시켰다. 미정제 생성물을 실리카 겔 컬럼(헥산중의 20% EtOAc)로 정제하여 적갈색 오일상 고체인 N-(2-펜옥시페닐)아세트아미드(120 g, 98% 수율)를 얻었다.
N-( 디벤조[b,d]푸란 -4-일) 아세트아미드의 합성. N-(2-펜옥시페닐)아세트아미드(120 g, 528 mmol), 탄산칼륨((7.30 g, 52.8 mmol), 아세트산팔라듐(11.85 g, 52.8 mmol) 및 피발산(539 g, 5280 mmol)의 혼합물을 생성하고, 105℃(내부 온도)로 공기중에서 2 일 동안 가열하였다. GC-MS는 60% 생성물을 나타낸다. 반응을 115℃(내부 온도)에서 또다른 밤 동안 교반하였다. 그후, 반응을 실온으로 냉각시키고, 포화 탄산나트륨 용액으로 중화시킨 후, EtOAc로 3회 추출하였다. 추출을 농축시켜 미정제 생성물 N-(디벤조[b,d]푸란-4-일)아세트아미드(90 g, 76% 수율)를 갈색 고체로서 얻었다.
디벤조[b,d]푸란 -4- 아민의 합성. N-(디벤조[b,d]푸란-4-일)아세트아미드(90 g, 400 mmol)를 HCl(240 ㎖) 및 메탄올(240 ㎖)의 혼합물에 현탁시켰다. 반응을 2 시간 동안 환류시킨 후, 실온으로 냉각시켰다. 포화 탄산나트륨을 사용하여 용액을 중화시켰다. 잔류물을 여과로 수집하고, DCM에 다시 용해시켰다. 황산나트륨상에서 건조시킨 후, 용액을 농축시켜 디벤조[b,d]푸란-4-아민(67 g, 92% 수율)을 갈색 고체로서 얻었다.
1,3- 디브로모디벤조[b,d]푸란 -4- 아민의 합성. 디벤조[b,d]푸란-4-아민(33.4 g, 182 mmol)을 DMF(300 ㎖)에 용해시키고, 얼음조에 의하여 0℃로 냉각시켰다. 1-브로모피롤리딘-2,5-디온(68.1 g, 383 mmol)을 DMF(300 ㎖)에 용해시키고, 반응 용액에 적가하였다. 첨가후, 반응을 실온에서 밤새 교반하였다. 그후, 반응 혼합물을 EtOAc로 희석하고, 10% LiCl 용액으로 3회 및 포화 중탄산나트륨으로 2회 세척하였다. 유기층을 황산나트륨상에서 건조시키고, 농축시켰다. 미정제 생성물을 실리카 겔 컬럼(헥산 중의 <15% EtOAc)으로 정제하여 적갈색 고체인 1,3-디브로모디벤조[b,d]푸란-4-아민(76 g, 122% 수율, 일부 숙신이미드를 함유함)을 얻었다.
N-(1,3- 디브로모디벤조[b,d]푸란 -4-일) 아세트아미드의 합성. 2 ℓ 둥근 바닥 플라스크에 디클로로메탄(800 ㎖) 중의 1,3-디브로모디벤조[b,d]푸란-4-아민(76 g, 223 mmol) 및 피리딘(180 ㎖, 2229 mmol)을 얼음조로 냉각시켰다. 염화아세틸(31.7 ㎖, 446 mmol)을 교반하면서 적가하였다. 그후, 얼음조를 제거하였다. 반응을 실온에서 1 시간 동안 교반하였다. 잔류물을 여과로 수집하고, 물 및 디클로로메탄으로 세척하여 N-(1,3-디브로모디벤조[b,d]푸란-4-일)아세트아미드(60 g, 70.3% 수율)를 갈색 고체로서 얻었다.
N-(1,3-디( 프로프 -1-엔-2-일) 디벤조 [b,d]푸란-4-일) 아세트아미드의 합성. N-(1,3-디브로모디벤조[b,d]푸란-4-일)아세트아미드(55 g, 144 mmol), 4,4,5,5-테트라메틸-2-(프로프-1-엔-2-일)-1,3,2-디옥사보롤란(72.4 g, 431 mmol) 및 인산칼륨 3염기성(132 g, 574 mmol)을 톨루엔(800 ㎖) 및 물(80 ㎖)로 혼합하였다. 혼합물을 질소로 20 분 동안 버블링시켰다. 그후, Pd2(dba)3(2.63 g, 2.87 mmol) 및 디시클로헥실(2',6'-디메톡시비페닐-2-일)포스핀(4.72 g, 11.49 mmol)을 반응 혼합물에 첨가하였다. 또다른 20 분 동안 질소로 버블링시킨 후, 반응을 밤새 질소하에서 환류하였다. 실온으로 냉각시킨 후, 유기층을 물로 세척하고, 황산나트륨상에서 건조시키고, 농축시켰다. 실리카 겔 컬럼(헥산 중의 30%-50% EtOAc)후 N-(1,3-디(프로프-1-엔-2-일)디벤조[b,d]푸란-4-일)아세트아미드(32.5 g, 74.1% 수율)를 갈색 고체로서 얻었다.
N-(1,3-디이소프로필디벤조[b,d]푸란-4-일)아세트아미드의 합성. 500 ㎖ 수소화 용기내에서 에탄올(200 ㎖) 중의 N-(1,3-디(프로프-1-엔-2-일)디벤조[b,d]푸란-4-일)아세트아미드(22.6 g, 74.0 mmol), Pd/C, 10% (3 g, 74.0 mmol) 및 Pt/C, 5%(3 g, 74.0 mmol)를 첨가하였다. 2 일간 반응후, 용액을 셀라이트를 통하여 여과하고, 디클로로메탄으로 세척하였다. 여과액을 농축시켜 미정제 N-(1,3-디이소프로필디벤조[b,d]푸란-4-일)아세트아미드(18.8 g, 82% 수율)를 백색 고체로서 얻었다.
1,3- 디이소프로필디벤조[b,d]푸란 -4- 아민의 합성. N-(1,3-디이소프로필디벤조[b,d]푸란-4-일)아세트아미드(15 g, 48 mmol)를 진한 HCl(125 ㎖) 및 MeOH(125 ㎖)의 혼합물에 현탁시켰다. 혼합물을 2 시간 동안 환류시킨 후, 실온으로 냉각시켰다. 포화 탄산나트륨을 사용하여 용액을 중화시켰다. 잔류물을 여과로 수집하고, DCM에 다시 용해시켰다. 황산나트륨상에서 건조시킨 후, 용액을 농축시켜 1,3-디이소프로필디벤조[b,d]푸란-4-아민(10.5 g, 81% 수율)을 갈색 고체로서 얻었다.
1-(1,3- 디이소프로필디벤조[b,d]푸란 -4-일)-2- 페닐 -4,5- 디히드로 -1H- 이미다졸의 합성. N-(2-클로로에틸)벤즈아미드(6.3 g, 34 mmol) 및 PCl5(7.9 g, 38 mmol)를 크실렌(75 ㎖)에 현탁시키고, 2 시간 동안 환류시켰다. 그후, 1,3-디이소프로필디벤조[b,d]푸란-4-아민(10 g, 38 mmol)을 첨가하였다. 혼합물을 밤새 환류시켰다. 얼음조로 냉각시킨 후, 침전이 관찰되지 않았다. 혼합물을 농축시키고, 잔류물을 소량의 톨루엔 및 헥산으로 세척하였다. 미정제 1-(1,3-디이소프로필디벤조[b,d]푸란-4-일)-2-페닐-4,5-디히드로-1H-이미다졸(7.5 g, 19 mmol, 54.8% 수율)을 그 다음 단계에 추가로 정제하지 않고 사용하였다.
1-(1,3- 디이소프로필디벤조[b,d]푸란 -4-일)-2- 페닐 -1H- 이미다졸의 합성. 과망간산칼륨(5.58 g, 35.3 mmol) 및 몬모릴로나이트 K-10 점토(10 g)를 혼합하고, 미세하게 분쇄하였다. 혼합물을 얼음조로 냉각시킨 디클로로메탄, 아세토니트릴(150 ㎖) 및 1-(1,3-디이소프로필디벤조[b,d]푸란-4-일)-2-페닐-4,5-디히드로-1H-이미다졸(7 g, 17.6 mmol)의 혼합 용액(50 ㎖)에 서서히(약 15 분) 첨가하였다. 그후, 반응을 또다른 1 시간 동안 교반한 후, 20 ㎖의 에탄올을 첨가하여 종결시켰다. 셀라이트 플러그를 통하여 여과하였다. 미정제 생성물을 실리카 겔 컬럼(헥산 중의 30% EtOAc)으로 정제하고, 헥산으로부터 재결정시켰다. 1-(1,3-디이소프로필디벤조[b,d]푸란-4-일)-2-페닐-1H-이미다졸(2.6 g, 6.57 mmol, 37.2% 수율)을 백색 고체로서 얻었다(99.8% HPLC).
화합물 4의 합성. Ir(acac)3(0.620 g, 1.267 mmol), 1-(1,3-디이소프로필디벤조[b,d]푸란-4-일)-2-페닐-1H-이미다졸(2.5 g, 6.34 mmol) 및 트리데칸(1 ㎖)을 슈렝크 시험관에서 혼합하였다. 조심스럽게 진공으로 만들고 다시 질소로 4회 채운 후, 반응을 250℃ 모래 배쓰에서 3 일 동안 가열하였다. 미정제 생성물을 헥산 중의 80% 이하의 디클로로메탄을 사용하여 실리카 컬럼으로 정제하여 생성물(700 mg, 40.2% 수율)을 황색 고체로서 얻었다.
실시예
5
화합물 5의 합성
2,4-비스(2- 메틸프로프 -1-엔 yl ) 디벤조 [b,d]푸란-3- 아민의 합성. 탈기된 톨루엔(40 ㎖)에 2,4-디브로모디벤조푸란-3-아민(1.5 g, 4.4 mmol), 벤즈알데히드(0.47 g, 4.4 mmol) 4,4,5,5-테트라메틸-2-(2-메틸프로프-1-에닐)-1,3,2-디옥사보롤란(3.2 g, 17.6 mmol), 인산칼륨(6.08 g, 26 mmol), 2-디시클로헥실포스피노-2',6'-디메톡시비페닐(0.28 g, 0.704 mmol), Pd2(bda)3(0.161 g, 0176 mmol) 및 물(6 ㎖)을 순차적으로 첨가하였다. 용액을 밤새 질소 대기하에서 환류시킨 후, 실온으로 냉각되도록 하였다. 반응을 에틸 아세테이트로 희석하고, 유기상을 수성상으로부터 분리하였다. 유기상을 황산나트륨상에서 건조시키고, 용매를 진공하에서 제거하였다. 생성물을 용출제로서 에틸아세테이트 및 헥산을 사용하는 실리카 겔을 사용하여 크로마토그래피하였다. 용매를 제거하여 1.05 g(82% 수율)의 표제 화합물을 얻었다.
2,4- 디이소부틸디벤조[b,d]푸란 -3- 아민의 합성. 2,4-비스(2-메틸프로프-1-엔yl)디벤조[b,d]푸란-3-아민(5.45 g, 18.7 mmol)을 에탄올(150 ㎖)에 용해시키고, 이에 10% Pd/C(1.5 g) 및 5% Pt/C(1.5 g)를 첨가하고, 50 psi의 H2에서 밤새 수소화시켰다. GC는 올레핀이 알칸으로 완전 전환된 것을 나타냈다. 반응 혼합물을 셀라이트 패드를 통하여 여과하고, 염화메틸렌으로 세정하였다. 여과액을 농축시켜 5.3 g(96% 수율)의 목적 생성물을 생성하였다.
1-(2,4- 디이소부틸디벤조[b,d]푸란 -3-일)-2- 페닐 -4,5- 디히드로 -1H- 이미다졸의 합성. N-(2-클로로에틸)벤즈아미드(3.1 g, 16.88 mmol)를 40 ㎖ 무수 m-크실렌 중에 질소하에서 용해시켰다. 그후, 오산화인(5.27 g, 25.3 mmol)을 조심스럽게 첨가하고, 혼합물을 질소하에서 2 시간 동안 환류 가열하였다. 용액을 실온으로 냉각되도록 하고, 2,4-디이소부틸디벤조[b,d]푸란-3-아민(5.49 g, 18.57 mmol)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 20 시간 동안 환류 가열하였다. 냉각후, 침전을 여과하고, 고체 이미다졸린 생성물을 수집하고, 톨루엔에 이어서 헥산으로 세척하였다. 생성된 미정제 생성물을 염화메틸렌에 용해시키고, 50% NaOH로 2회 세척하였다. 유기층을 MgSO4 상에서 건조시키고, 여과하고, 감압하에 농축시켜 표제 생성물(5.5 g, 77%)을 얻었다.
1-(2,4- 디이소부틸디벤조[b,d]푸란 -3-일)-2- 페닐 -1H- 이미다졸의 합성. 과망간산칼륨(4.09 g 25.9 mmol) 및 K-10(8.1 g)을 미세한 균질한 분말을 얻을 때까지 막자 사발로 함께 분쇄하였다. 이러한 KMnO4-K-10 분말을 일부분씩 CH3CN(100 ㎖) 중의 1-(2,4-디이소부틸디벤조[b,d]푸란-3-일)-2-페닐-4,5-디히드로-1H-이미다졸(5.5 g, 12.9 mmol)의 용액에 일부분식 첨가하고, 혼합물을 실온에서 2 시간 동안 교반하였다. 에탄올(5 ㎖)을 첨가하여 과잉의 산화제를 환원시켰다. 추가의 30 분 동안 교반한 후, 혼합물을 셀라이트의 짧은 패드를 통하여 여과하고, 고체를 CH3CN(50 ㎖)으로 세척하였다. 여과액을 증발시키고, 생성된 미정제 물질을 SiO2 상에서의 크로마토그래피로 정제하여 목적하는 이미다졸(2.76 g, 50%)을 얻었다.
화합물 5의 합성. (1-(2,4-디이소부틸디벤조[b,d]푸란-3-일)-2-페닐-1H-이미다졸 1.97 g, 4.67 mmol), 트리데칸(0.1 ㎖) 및 Ir(acac)3(0.44 g, 0.899 mmol)를 슈렝크 시험관에 첨가하였다. 시험관을 비우고, 다시 질소로 채웠다. 이 과정을 3회 반복하였다. 반응을 250℃ 이하로 40 시간 동안 가열하였다. 실온으로 냉각시킨 후, 반응을 디클로로메탄으로 희석하고, 용출제로서 1:1 헥산 및 디클로로메탄을 사용하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 0.7 g(54% 수율)의 생성물을 얻었다.
실시예
6
화합물 13의 합성
디벤조티오펜 -9- 옥시드의 합성. 200 ㎖의 클로로포름 중의 3-클로로벤조퍼옥소산(22.38 g, 100 mmol)(mcpba)의 용액을 200 ㎖의 클로로포름 중의 디벤조[b,d]티오펜(18.4 g, 100 mmol)에 -30℃ 내지 -35℃에서 적가하였다. -30℃에서 1 시간 동안 교반한 후, 반응 혼합물을 실온이 되게 하고, 1 시간 동안 실온에서 교반하였다. 혼합물을 셀라이트 패드를 통하여 여과하고, 잔류물을 수성 Na2CO3를 사용하여 중화시켰다. 반응 혼합물로부터의 유기층을 Na2SO4 상에서 건조시키고, 감압하에서 농축시키고, 용출제로서 1:1 DCM/헥산을 사용하는 실리카 겔 컬럼을 실시하였다. 고체 생성물을 에탄올로부터 추가로 재결정시켜 백색 디벤조티오펜-9-옥시드(14.6 g, 73%)를 얻었다.
3- 니트로디벤조티오펜 -9- 옥시드의 합성. 디벤조티오펜-9-옥시드(15 g, 74.9 mmol)를 33 ㎖의 아세트산 및 33 ㎖의 황산에 용해시키고, 얼음조에서 0℃로 냉각시켰다. 36 ㎖의 발연 질산을 15 분 동안 적가하였다. 반응 혼합물을 30 분 동안 0℃에서 격렬하게 교반하였다. 그후, 빙냉수를 첨가하고, 황색 결정이 형성되었으며, 이를 여과하고, 다량의 물로 세척하였다. 침전물을 염화메틸렌에 용해시키고, Na2SO4상에서 건조시키고, 감압하에서 농축시켰다. 마지막으로, 황색 고체를 에탄올로부터 재결정시켜 3-니트로디벤조티오펜-9-옥시드(11 g, 60%)를 얻었다.
3- 아미노디벤조티오펜의 합성. 3-니트로디벤조티오펜-9-옥시드(11 g, 44.9 mmol)를 200 ㎖ 에틸 아세테이트 중에 슬러리를 형성하고, 5 g의 10% Pd/C를 플라스크에 첨가하였다. 반응 혼합물을 45 분 동안 50 psi H2 압력에서 수소화시켰다. 반응 혼합물을 작은 셀라이트 패드를 통하여 여과하였다. 여과액을 감압하에 농축시키고, 용출제로서 DCM/헥산을 사용하는 실리카 겔 컬럼을 실시하여 목적하는 화합물(6.8 g, 76%)을 얻었다.
2,4- 디브로모 -3- 아미노디벤조티오펜의 합성. 3-아미노디벤조티오펜(6.8 g, 34.1 mmol)을 무수 DMF(25 ㎖)에 용해시키고, 0℃로 냉각시켰다. DMF(30 ㎖) 중의 N-브로모숙신아미드(NBS)의 용액을 반응 플라스크에 서서히 캐뉼라 처리하였다. 반응 혼합물을 0℃에서 1 시간 동안 교반한 후, 물을 반응 혼합물에 첨가하고, 침전물이 형성되었으며, 이를 야과하고, 물로 여러번 세척하였다. 침전물을 염화메틸렌에 용해시키고, 황산나트륨상에서 건조시키고, 감압하에서 농축시켰다. 미정제 생성물을 용출제로서 헥산 및 에틸 아세테이트를 사용하여 짧은 실리카 컬럼으로 정제하여 표제 화합물(12 g, 94%)을 얻었다.
2,4-디( 프로프 -1-엔-2-일) 디벤조 [b,d]티오펜-3- 아민의 합성. 탈기된 톨루엔(200 ㎖)에 2,4-디브로모디벤조[b,d]티오펜-3-아민(12.15 g, 34.0 mmol), 4,4,5,5-테트라메틸-2-(프로프-1-엔-2-일)-1,3,2-디옥사보롤란(17.15 g, 102 mmol), 벤즈알데히드(3.61 g, 34.0 mmol), 인산칼륨(23.51 g, 102 mmol) 디시클로헥실(2',6'-디메톡시-[1,1'-비페닐]-2-일)포스핀(1.676 g, 4.08 mmol) 및 Pd2(dba)3(0.935 g, 1.021 mmol) 및 물(20 ㎖)을 순차적으로 첨가하였다. 용액을 밤새 질소 대기 중에서 환류시킨 후, 실온으로 냉각되도록 하였다. 반응을 에틸 아세테이트로 희석하고, 유기상을 수성상으로부터 분리하였다. 유기상을 황산나트륨상에서 건조시키고, 용매를 진공하에서 제거하였다. 생성물을 용출제로서 에틸아세테이트 및 헥산을 사용하여 실리카 겔을 사용하여 크로마토그래피하였다. 용매를 제거하여 표제 화합물(9.0, 95%)을 얻었다.
2,4- 디이소프로필디벤조[b,d]티오펜 -3- 아민의 합성. 2,4-디(프로프-1-엔-2-일)디벤조[b,d]티오펜-3-아민(9 g, 32.2 mmol)을 에탄올(150 ㎖)에 용해시키고, 9 ㎖의 아세트산을 첨가하였다. 플라스크에 10% Pd/C(9.0 g) 및 5% Pt/C(9.0 g)를 첨가하고, 40 psi의 H2에서 밤새 수소화시켰다. GC는 올레핀이 알칸으로 완전 전환된 것을 나타냈다. 반응 혼합물을 셀라이트 패드를 통하여 여과하고, 염화메틸렌으로 세정하였다. 여과액을 농축시켜 7.5 g(82%)의 목적 생성물을 생성하였다.
1-(2,4- 디이소프로필디벤조[b,d]티오펜 -3-일)-2- 페닐 -4,5- 디히드로 -1H- 이미다졸의 합성. N-(2-클로로에틸)벤즈아미드(4.3 g, 23.42 mmol)를 50 ㎖ 무수 m-크실렌에 질소하에서 용해시켰다. 그후, 오산화인(7.31 g, 35.1 mmol)을 조심스럽게 첨가하고, 혼합물을 질소하에서 2 시간 동안 환류 가열하였다. 용액이 실온으로 냉각되도록 하고, 2,4-디이소프로필디벤조[b,d]티오펜-3-아민(7.30 g, 25.8 mmol)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 20 시간 동안 환류 가열하였다. 냉각후, 침전을 여과하고, 고체 이미다졸린 생성물을 수집하고, 톨루엔에 이어서 헥산으로 세척하였다. 생성된 미정제 생성물을 염화메틸렌에 용해시키고, 50% NaOH로 2회 세척하였다. 유기층을 MgSO4상에서 건조시키고, 여과하고, 감압하에서 농축시켜 표제 생성물(4.8 g, 50%)을 얻었다.
1-(2,4- 디이소프로필디벤조[b,d]티오펜 -3-일)-2- 페닐 -1H- 이미다졸의 합성. 과망간산칼륨(3.6 g, 23.27 mmol) 및 K-10 몬모릴로나이트(7.2 g)를 미세한 균질한 분말을 얻을 때까지 막자 사발에서 함께 분쇄하였다. 이러한 KMnO4-K-10 분말을 CH3CN(40 ㎖) 중의 1-(2,4-디이소프로필디벤조[b,d]티오펜-3-일)-2-페닐-4,5-디히드로-1H-이미다졸(4.8 g, 11.63 mmol)의 용액에 일부분씩 첨가하고, 혼합물을 실온에서 2 시간 동안 교반하였다. 5 ㎖ 에탄올을 첨가하여 과잉의 산화제를 환원시켰다. 추가의 30 분 동안 교반한 후, 혼합물을 셀라이트의 짧은 패드를 통하여 여과하고, 고체를 염화메틸렌(50 ㎖)으로 세척하였다. 여과액을 증발시키고, 생성된 미정제 물질을 SiO2상에서 크로마토그래피로 정제하여 목적하는 이미다졸(1.2 g, 25%)을 얻었다.
화합물 13의 합성. 1-(2,4-디이소프로필디벤조[b,d]티오펜-3-일)-2-페닐-1H-이미다졸(0.783 g, 1.907 mmol) 및 트리스(아세틸아세토네이트)이리듐(III)(0.187 g, 0.381 mmol)를 슈렝크 시험관에 첨가하였다. 0.2 ㎖의 트리데칸을 첨가하였다. 반응 플라스크를 비우고, 질소로 다시 채웠다. 이러한 과정을 3회 반복하였다. 반응을 255℃ 이하로 질소하에서 70 시간 동안 가열하였다. 완료후, 반응 혼합물을 디클로로메탄으로 희석하고, 셀라이트상에 코팅시켰다. 생성물을 용매로서 2:3 디클로로메탄 및 헥산을 사용하는 컬럼으로 정제하였다. 0.3 g(55.4% 수율)의 생성물을 정제후 얻었다.
디바이스
실시예
모든 예시의 디바이스는 고 진공(<10-7 torr) 열 증발에 의하여 제조하였다. 애노드 전극은 800 Å의 산화인듐주석(ITO)이다. 캐쏘드는 10 Å의 LiF에 이어서 1,000 Å의 Al로 이루어진다. 모든 디바이스는 제조 직후 질소 글로브 박스(<1 ppm의 H2O 및 O2)내에서 에폭시 수지로 밀봉된 유리 뚜껑으로 캡슐화시키고, 수분 게터를 패키지의 내부에 투입하였다.
디바이스의 유기 적층체는 ITO 표면으로부터 정공 주입층(HIL)으로서 100 Å의 E2, 정공 수송층(HTL)으로서 300 Å의 300 Å의 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(α-NPD), 발광층(EML)으로서 15% 또는 9%의 발광 도펀트, 예를 들면 화합물 1 및 화합물 13으로 도핑된 300 Å의 H1, 차단층(BL)으로서 50 Å의 H1 및 전자 수송층(ETL)으로서 400 Å의 Alq3 (트리스-8-히드록시퀴놀린 알루미늄)으로 순차적으로 이루어진다.
비교용 디바이스 실시예 1은 E1을 발광 도펀트로서 사용한 것을 제외하고 디바이스 실시예 1 내지 3과 유사하게 제조하였다.
본원에서 사용한 바와 같이, 하기 화합물은 하기 화학식을 갖는다:
OLED의 발광층에 특정한 발광 도펀트를 제공한다. 이들 화합물은 특히 우수한 성질을 갖는 디바이스를 생성할 수 있다. 디바이스 구조는 하기 표 2에 제시하며, 해당 디바이스 데이타는 하기 표 3에 제시한다. Cmpd.는 비교예의 약어이다. Ex.는 실시예의 약어이다. Comp.는 비교예의 약어이다.
표 2
표 3
디바이스 실시예 1 내지 3으로부터 청색 인광 OLED에서의 발광 도펀트로서 본 발명의 화합물은 긴 디바이스 수명을 산출한다는 것을 알 수 있다. 특히, 본 발명의 화합물의 수명, LT80 %(초기 발광 L0에 대한 실온에서 2000 cd/㎡의 초기 휘도로부터 일정한 전류 밀도에서 그의 값의 80%를 붕괴하는데 필요한 시간으로서 정의됨)은 E1에 비하여 훨씬 더 높다. 구체적으로, 화합물 1 및 화합물 13은 수명이 E1의 155 시간에 비하여 각각 320 시간 및 264 시간이다.
화합물 1, 화합물 2, 화합물 3, 화합물 4, 화합물 13 및 화합물 A의 일시적 수명은 하기 표 4에 제시한다. 디벤조푸란(즉 X는 O임) 및 디벤조티오펜(즉 X는 S임) 치환을 갖는 화합물은 일시적인 수명이 더 짧은 것으로 밝혀졌다. 특히, 화합물 1 내지 화합물 4 및 화합물 13의 77K PL 일시적인 수명은 이미 보고된 화합물에 대하여 측정된 수명보다 더 적었다. 구체적으로, 화합물 1 내지 화합물 4 및 화합물 13은 수명이 <2.6 ㎲이며, E1은 수명이 3.2 ㎲이다(표 4 참조). 감소된 일시적인 수명은 화합물의 중요한 광물리적 성질일 수 있는데, 이는 더 짧은 여기 상태의 수명을 갖는 화합물이 더 높은 방사율을 갖기 때문이다. 특정 이론으로 한정하지는 않지만, 이들 화합물은 디바이스에서 더욱 안정할 수 있는데, 이는 문자가 여기 상태에서 더 적은 시간을 소요하기 때문인 것으로 여겨진다. 그래서, 광화학적 반응 또는 소광이 발생할 가능성이 감소된다. 그러므로, 이들 화합물은 개선된 수명을 갖는 디바이스를 제공할 수 있다.
표 4
본원에 기재된 다양한 실시양태는 단지 예시를 위한 것이며, 본 발명의 범주를 한정하고자 하는 것이 아닌 것으로 이해하여야 한다. 예를 들면, 본원에 기재된 다수의 물질 및 구조는 본 발명의 정신으로부터 벗어남이 없이 기타의 물질 및 구조로 치환될 수 있다. 청구된 바와 같은 본 발명은 당업자에게 자명한 바와 같이 본원에 기재된 특정한 예 및 바람직한 실시양태로부터의 변형을 포함한다. 본 발명이 작동되는 이유와 관련한 다양한 이론은 제한을 의도하는 것이 아닌 것으로 이해하여야 한다.
Claims (26)
- 하기 화학식을 갖는 리간드 L을 포함하는 화합물:
<화학식 I>
상기 화학식에서,
A 및 B는 각각 독립적으로 5-원 또는 6-원 카르보시클릭 또는 헤테로시클릭 고리이고;
RA, RB, RC 및 RD는 일치환, 이치환, 삼치환 또는 사치환을 나타내며;
RA, RB, RC 및 RD는 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬, 알콕시, 아미노, 알케닐, 알키닐, 아릴 및 헤테로아릴로부터 선택되며;
RA, RB, RC 및 RD는 임의로 융합되며;
X는 CRR', NR, O 및 S로 이루어진 군으로부터 선택되며;
R 및 R'는 독립적으로 알킬 및 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되며;
리간드 L은 원자 번호가 40보다 큰 금속 M에 배위결합된다. - 제1항에 있어서, 화합물이 호모렙틱인 화합물.
- 제1항에 있어서, 화합물이 헤테로렙틱이고, 화합물에서의 리간드 L 전부는 화학식 I를 갖는 화합물.
- 제1항에 있어서, 화합물이 헤테로렙틱이고, 화합물에서의 리간드 L의 하나 이상은 화학식 I를 갖는 화합물.
- 제1항에 있어서, B가 페닐인 화합물.
- 제1항에 있어서, M이 Ir인 화합물.
- 제1항에 있어서, RC가 2개의 알킬 치환기인 화합물.
- 제1항에 있어서, RC가 3개 이상의 탄소 원자를 갖는 2개의 알킬 치환기인 화합물.
- 제1항에 있어서, RC를 함유하는 고리가 A에 결합된 탄소 원자에 대하여 오르토 위치에서 더 치환되는 화합물.
- 제1항에 있어서, RC를 함유하는 고리가 A에 결합된 탄소 원자에 대하여 오르토 위치 중 하나에서 치환되는 화합물.
- 제1항에 있어서, RC를 함유하는 고리가 A에 결합된 탄소 원자에 대하여 오르토 위치에 위치하는 2개의 치환기를 갖는 화합물.
- 제1항에 있어서, RC를 함유하는 고리가 A에 결합된 탄소 원자에 대하여 오르토 위치에 위치하는 하나의 치환기를 가지며, A에 결합된 탄소 원자에 대하여 다른 오르토 위치에 치환된 디벤조 부분이 차지하는 화합물.
- 제1항에 있어서, RC가 수소인 화합물.
- 제1항에 있어서, 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물:
- 제1항에 있어서, RA가 A에 융합되는 화합물.
- 제15항에 있어서, 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물:
- 제1항에 있어서, X가 O인 화합물.
- 제17항에 있어서, 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물:
- 제1항에 있어서, X가 S인 화합물.
- 제19항에 있어서, 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물:
- 제1항에 있어서, X가 NR인 화합물.
- 제13항에 있어서, 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물:
- 유기 발광 디바이스를 포함하며,
애노드;
캐쏘드; 및
애노드와 캐쏘드의 사이에 배치되며 그리고 하기 화학식 I를 갖는 리간드L을 포함하는 화합물을 포함하는 유기층을 더 포함하는 제1의 디바이스:
<화학식 I>
상기 화학식에서,
A 및 B는 각각 독립적으로 5-원 또는 6-원 카르보시클릭 또는 헤테로시클릭 고리이고;
RA, RB, RC 및 RD는 일치환, 이치환, 삼치환 또는 사치환을 나타내며;
RA, RB, RC 및 RD는 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬, 알콕시, 아미노, 알케닐, 알키닐, 아릴 및 헤테로아릴로부터 선택되며;
X는 CRR', NR, O 및 S로 이루어진 군으로부터 선택되며;
R 및 R'는 독립적으로 알킬 및 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되며;
리간드 L은 원자 번호가 40보다 큰 금속 M에 배위결합된다. - 제23항에 있어서, 제1의 디바이스가 소비재인 제1의 디바이스.
- 제23항에 있어서, 유기층이 발광 층이며, 화합물이 발광 도펀트인 제1의 디바이스.
- 제25항에 있어서, 유기층이 하기 화학식 II를 갖는 호스트를 더 포함하는 제1의 디바이스:
<화학식 II>
상기 화학식에서, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 독립적으로 수소, 알킬 및 아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다.
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