KR20140023805A - 신규 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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KR20140023805A
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Abstract

본 발명은 정공 주입능 및 수송능, 발광능 등이 우수한 신규 화합물 및 이를 하나 이상의 유기물층에 포함함으로써 발광효율, 구동 전압, 수명 등의 특성이 향상된 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.

Description

신규 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자{NOVEL COMPOUND AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 신규 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 정공 주입능, 정공 수송능, 발광능 등이 우수한 신규 화합물 및 상기 화합물을 유기물층의 재료로서 포함하여 발광효율, 구동 전압, 수명 등의 특성이 향상된 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
1950년대 Bernanose의 유기 박막 발광 관측을 시점으로 하여, 1965년 안트라센 단결정을 이용한 청색 전기발광으로 이어진 유기 전계 발광 (electroluminescent, EL) 소자(이하, 간단히 '유기 EL 소자'로 칭함)에 대한 연구가 이어져 오다가, 1987년 탕(Tang)에 의하여 정공층과 발광층의 기능층으로 나눈 적층구조의 유기 EL 소자가 제시되었다. 이후, 유기 EL 소자의 효율 및 수명을 향상시키기 위하여, 소자 내 특징적인 유기물층을 도입하는 형태로 발전하여 왔으며, 또한 이에 사용되는 특화된 물질의 개발로 이어졌다.
유기 전계 발광 소자는 두 전극 사이에 전압을 걸어 주면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 각각 유기물층으로 주입된다. 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 바닥 상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 유기물층으로 사용되는 물질은 그 기능에 따라 발광 물질, 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 전자 수송 물질, 전자 주입 물질 등으로 분류될 수 있다.
Figure pat00001
한편, 유기 전계 발광 소자의 실용화 및 특성 향상을 위해서, 전술한 바와 같은 다층 구조를 갖는 유기물층으로 소자를 구성할 뿐만 아니라, 소자의 재료, 특히 정공 수송 물질은 열적 및 전기적으로 안정적인 특성을 가지고 있어야 한다. 왜냐하면, 유기 전계 발광 소자에 전압이 인가되면, 소자에서 열이 발생되고, 이로 인해 열적 안정성이 낮은 분자는 결정 안정성이 낮아 결정의 재배열 현상이 일어나게 되고, 결국 국부적으로 결정화가 발생되어 불균질한 부분이 존재하게 됨으로써, 전기장이 상기 불균질한 부분에 집중하게 되어 소자의 열화 및 파괴를 가져오기 때문이다.
이러한 점을 고려하여, 종래에서는 정공 수송 물질로서 m-MTDATA [4, 4',4"-트리스(N-3-메틸페닐-N-페닐아미노)-트리페닐아민], 2-TNATA [4, 4′,4″-트리스(N-(나프틸렌-2-일)-N-페닐아미노)-트리페닐아민], TPD [N, N'-디페닐-N, N′-디(3-메틸페닐)-4, 4′-디아미노비페닐] 및 NPB [N, N′-디(나프탈렌-1-일)-N, N′-디페닐벤지딘] 등이 사용되었다.
그러나, m-MTDATA 및 2-TNATA는 각각 유리전이온도(Tg)가 약 78 ℃ 및 약 108 ℃ 정도로 낮을 뿐만 아니라, 대량화하는 과정에서 많은 문제점이 발생하기 때문에, 풀 칼라를 구현하는데 문제가 있었다. 한편, TPD 및 NPB도 각각 유리전이온도(Tg)가 약 60 ℃ 및 약 96 ℃ 정도로 낮기 때문에, m-MTDATA 및 2-TNATA와 마찬가지로 소자의 수명 저하를 초래한다.
따라서, 열적 안정성을 높일 수 있으면서, 우수한 정공 수송 능력을 가져 유기 전계 발광 소자의 발광효율 및 전력효율을 높일 수 있는 새로운 정공 수송 물질의 개발이 요구되고 있다.
일본 공개특허공보 특개2001-160489
본 발명은 정공 주입능, 정공 수송능, 발광능 등이 모두 우수하여 발광층 재료, 정공 수송층 재료, 정공 주입층 재료로 사용될 수 있는 신규 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명은 상기 신규 화합물을 포함하여 구동전압이 낮고, 발광 효율이 높으며, 수명이 향상된 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
Figure pat00002
상기 화학식 1에서,
Y1 내지 Y4은 각각 독립적으로 N 또는 CR3이고, 이때 CR3가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며,
단, Y1과 Y2, Y2와 Y3, 및 Y3와 Y4 중 적어도 하나는 CR3로서, 하기 화학식 2로 표시되는 축합 고리를 형성하며;
Figure pat00003
상기 화학식 2에서,
Y5 내지 Y8 은 각각 독립적으로 N 또는 CR4에서 선택되고, 이때 CR4가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며,
단, Y5 내지 Y8 중 적어도 하나는 CR4이고, 이때 하나 이상의 R4 중 적어도 하나는 하기 화학식 3으로 표시되는 치환기이며;
Figure pat00004
상기 화학식 3에서,
L은 단일결합이거나, 또는 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴렌기, 및 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고,
이때 L의 아릴렌기, 헤테로아릴렌기에 각각 도입되는 하나 이상의 치환기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, 및 C6~C60의 아릴아민기로 구성된 군으로부터 선택되고, 다만 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며;
Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3~C40의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
이때 Ra 및 Rb의 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기에 각각 도입되는 하나 이상의 치환기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 구성된 군으로부터 선택되고, 다만 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며;
다만 L, Ra 및 Rb는 인접하는 치환기와 결합하여 축합 환을 형성할 수 있으며;
X1 및 X2는 각각 독립적으로 O, S, Se, N(Ar1), C(Ar2)(Ar3) 및 Si(Ar4)(Ar5)로 이루어진 군에서 선택되고, 이때 N(Ar1)가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하고, C(Ar2)(Ar3)가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며, Si(Ar4)(Ar5)가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하고,
단, X1 및 X2 중에서 적어도 하나는 N(Ar1)이며;
Ar1 내지 Ar5는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3~C40의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬옥시기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬보론기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴보론기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴포스핀기, 치환 또는 비치환의 C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 또는 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴아민기로 구성된 군으로부터 선택되고;
R1 내지 R4는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노, 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3~C40의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬옥시기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴옥시기, 치환 혹은 비치환된 C1~C40의 알킬실릴기, 치환 혹은 비치환된 C6~C60의 아릴실릴기, 치환 혹은 비치환된 C1~C40의 알킬보론기, 치환 혹은 비치환된 C6~C60의 아릴보론기, 치환 혹은 비치환된 C6~C60의 아릴포스핀기, 치환 혹은 비치환의 C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴아민기로 구성된 군으로부터 선택되고, 이들은 인접한 기와 축합 고리를 형성하거나 또는 비형성하며;
상기 R1 내지 R4, Ar1 내지 Ar5의 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 아릴아민기에 각각 도입되는 하나 이상의 치환기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 구성된 군으로부터 선택되고, 다만 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
또한, 본 발명은 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자로서, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 상기 화합물을 포함하는 것이 특징인 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
상기 화합물을 포함하는 1층 이상의 유기물층은 정공 수송층, 정공 주입층 및 발광층으로 이루어진 군에서 선택되며, 바람직하게는 정공 수송층 및/또는 발광층이며, 보다 바람직하게는 정공수송층 재료로 사용된다.
본 발명에 따른 화합물은 내열성, 정공 주입능, 정공 수송능, 발광능 등이 우수하기 때문에, 유기 전계 발광 소자의 유기물층 재료, 바람직하게는 정공 주입층 재료, 정공 수송층 재료 또는 발광층 재료로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 화합물을 정공 주입층, 정공 수송층 및/또는 발광층에 포함하는 유기 EL 소자는 발광 성능, 구동전압, 수명, 효율 등의 측면이 크게 향상될 수 있고, 나아가 풀 칼라 디스플레이 패널 등에 효과적으로 적용될 수 있다.
이하, 본 발명에 대해 설명한다.
본 발명에 따른 신규 화합물은 인돌계 모이어티(indole-based moiety) 등과 인돌계 모이어티 등이 축합(fused)된 모이어티의 말단에 아릴아민 모이어티가 직접 결합 또는 연결기(예컨대, 아릴렌기 등)를 통해 결합되어 기본 골격을 이루며, 이러한 기본 골격에 다양한 치환체가 결합된 구조로서, 상기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 한다. 이러한 화학식 1로 표시되는 화합물은 소자의 인광 특성을 향상시킴과 동시에, 정공 주입/수송 능력, 발광 효율, 구동 전압, 수명 특성, 내구성 등을 향상시킬 수 있고, 또한 도입되는 치환체의 종류에 따라 전자 수송 능력 등도 향상시킬 수 있다. 따라서, 상기 화학식 1의 화합물은 유기 전계 발광 소자의 유기물층 재료, 바람직하게는 발광층 재료(인광 호스트 재료), 정공 수송층 재료 및 정공 주입층 재료, 보다 바람직하게는 정공 수송층 재료로 사용될 수 있다. 또한, 상기 화학식 1의 화합물은 선택적으로 적절한 치환체를 도입함으로써, 전자 수송층 재료 등으로도 사용될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 인돌계 모이어티 등와 인돌계 모이어티 등이 축합된 모이어티를 포함함으로써, 기존의 넓은 일중항 에너지 준위와 높은 삼중항 에너지 준위를 가질 수 있다. 또, 상기 인돌계 모이어티들이 축합된 모이어티에 아릴아민 모이어티가 직접 도입 또는 연결기(예컨대, 아릴렌기 등)를 통해 도입됨으로써, 에너지 준위가 효과적으로 조절되어, 정공 저지 능력 및 정공 주입/수송 능력이 극대화될 수 있다. 이러한 화학식 1의 화합물은 유기 EL 소자의 정공주입층 재료, 정공 수송층 재료로 유용하게 응용될 수 있다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 연결기를 다양하게 변화시켜 인광 특성을 향상시킬 수 있고, 이러한 화합물은 인광 발광성 유기 EL 소자의 발광층 재료로 사용될 수 있다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 다양한 치환체, 특히 아릴기 및/또는 헤테로아릴기가 도입되어 화합물의 분자량이 유의적으로 증대됨으로써, 유리 전이온도가 향상되고, 이로 인해 종래의 발광 재료보다 높은 열적 안정성을 가질 수 있다. 따라서, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자는 내구성 및 수명 특성이 크게 향상될 수 있다.
아울러, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 유기 전계 발광 소자의 정공 주입/수송층, 청색, 녹색 및/또는 적색의 인광 호스트 재료로 채택할 경우, 종래 NPB 대비 효율 및 수명 측면에서 월등히 우수한 효과를 발휘할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 화합물은 유기 전계 발광 소자의 성능 개선 및 수명 향상에 크게 기여할 수 있으며, 나아가 유기 전계 발광 소자의 수명 향상은 풀 칼라 유기 발광 패널의 성능을 극대화시킬 수 있다.
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물에서, Y1 내지 Y4은 각각 독립적으로 N 또는 CR3이고, 이때 CR3가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
단, Y1과 Y2, Y2와 Y3, 및 Y3와 Y4 중 적어도 하나는 CR3로서, 하기 화학식 2로 표시되는 축합 고리를 형성한다. 예를 들어, Y1과 Y2, Y2와 Y3, 및 Y3와 Y4 중에서 Y1 및 Y2가 모두 CR3로서, 서로 축합하여 상기 화학식 2로 표시되는 축합 고리를 형성하면, 하기 화학식 4 또는 9로 표시되는 화합물이 형성될 수 있다.
상기 화학식 2에서, 점선은 화학식 1의 화합물과 축합이 이루어지는 부위를 의미한다.
상기 화학식 2에서, Y5 내지 Y8 은 각각 독립적으로 N 또는 CR4이고, 이때 CR4가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
다만, Y5 내지 Y8 중에서 적어도 하나는 CR4이며, 이때 하나 이상의 R4 중 적어도 하나는 상기 화학식 3으로 표시되는 치환기이다.
본 발명의 일례에 따르면, Y1 내지 Y4가 모두 CR3이고, Y5 내지 Y8가 모두 CR4일 수 있다. 이때, 복수개의 R3 및 복수개의 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노, 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3~C40의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬옥시기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬보론기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴보론기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴포스핀기, 치환 또는 비치환의 C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴아민기로 구성된 군으로부터 선택되고, 이들은 인접한 기와 축합(fused) 고리를 형성하거나 또는 비형성할 수 있다. 다만, 복수개의 R4 중 적어도 하나는 상기 화학식 3으로 표시되는 치환기이다.
상기 화학식 3에서, L은 단일결합이거나, 또는 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴렌기, 및 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고, 또는 인접한 기와 축합환을 형성할 수 있다. 이때, L의 아릴렌기, 헤테로아릴렌기에 각각 도입되는 하나 이상의 치환기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, 및 C6~C60의 아릴아민기로 구성된 군으로부터 선택되고, 다만 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
바람직하게는, 상기 L은 단일결합이거나, 또는 페닐렌기, 바이페닐렌기, 플루오렌일렌기(fluorenylene group), 나프틸렌기, 피리디닐렌기(pyridinylene group), 피리미디닐렌기(pyrimidinylene group), 퀴놀리닐렌기(quinolinylene group), 카바졸일렌기(carbazolylene group)로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
또, 상기 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3~C40의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴기, 및 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, 또는 인접하는 기와 축합 환을 형성할 수 있다. 이때, Ra 및 Rb의 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기에 각각 도입되는 하나 이상의 치환기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 구성된 군으로부터 선택되고, 다만 상기 치환기가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
바람직하게는 상기 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 페닐기, 바이페닐기, 플루오레닐기(fluorenyl group), 나프틸기(naphthyl group), 피리딜기(pyridyl group), 피리미딘일기(pyrimidinyl group), 퀴놀릴기(quinolyl group), 및 카바졸릴기(carbazolyl group)로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
보다 바람직하게는 상기 화학식 3은 하기 치환기 U1 내지 U86으로 이루어진 군에서 선택될 수 있는데, 이에 한정되지 않는다.
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
본 발명에 따른 화합물에서, X1 및 X2는 각각 독립적으로 O, S, Se, N(Ar1), C(Ar2)(Ar3) 및 Si(Ar4)(Ar5)로 이루어진 군에서 선택된다.
다만, X1 및 X2 중에서 적어도 하나는 N(Ar1)이고, 바람직하게는 X1 및 X2가 모두 N(Ar1)이다.
본 발명에 따른 화합물에서, 상기 R1 내지 R4, 및 Ar1 내지 Ar5는 각각 독립적으로 수소, 및 하기 S1 내지 S166으로 이루어진 군에서 선택될 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, Y5 내지 Y8 중 적어도 하나가 CR4인 경우, 하나 이상의 R4 중 적어도 하나는 상기 화학식 3으로 표시되는 치환기이다.
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물의 예로는 하기 화학식 4 내지 9로 표시되는 화합물 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
상기 화학식 4 내지 9에서,
Y1 내지 Y4은 각각 독립적으로 N 또는 CR3이고, 이때 CR3가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
X1 및 X2, Y5 내지 Y8, R1 , R2 및 R3는 각각 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
또, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물의 예로는 하기 화학식 10 내지 15로 표시되는 화합물 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
상기 화학식 10 내지 15 에서,
R1, R2, Ar1, Ra, Rb 및 L은 각각 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
이때 Ar1이 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 구체적인 예로는 하기 화합물 1 내지 489 등이 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00023
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Figure pat00040
Figure pat00041
본 발명에서 사용되는 "비치환된 알킬"은 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 포화 탄화수소로부터 수소 원자를 제거하여 얻어지는 1가의 작용기를 의미하며, 이의 비제한적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등이 있다.
또, 본 발명에서 "비치환된 시클로알킬"은 탄소수 3 내지 40의 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 비-방향족 탄화수소(포화 고리형 탄화수소)로부터 수소 원자를 제거하여 얻어지는 1가의 작용기를 의미한다. 이러한 시클로알킬의 예로는 시클로프로필, 시클로펜틸, 시클로헥실, 놀보닐(norbornyl), 아다만틴(adamantine) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
또, 본 발명에서 "비치환된 헤테로시클로알킬"은 핵원자수 3 내지 40의 비-방향족 탄화수소(포화 고리형 탄화수소)로부터 수소 원자를 제거하여 얻어지는 1가의 작용기를 의미하며, 이때 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O 또는 S와 같은 헤테로 원자로 치환된다. 이의 비-제한적인 예로는 모르폴린, 피페라진 등이 있다.
또, 본 발명에서 "비치환된 아릴"은 단독 고리 또는 2 이상의 고리가 조합된, 탄소수 6 내지 60의 방향족 탄화수소로부터 수소 원자를 제거하여 얻어지는 1가의 작용기를 의미한다. 이때, 2 이상의 고리는 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된(fused) 형태로 부착될 수 있다. 이의 비제한적인 예로는 페닐, 비페닐, 터페닐(terphenyl), 나프틸, 페난트릴, 안트릴 등이 있다.
또, 본 발명에서 "비치환된 헤테로아릴"은 핵원자수 5 내지 60의 모노헤테로사이클릭 또는 폴리헤테로사이클릭 방향족 탄화수소로부터 수소 원자를 제거하여 얻어지는 1가의 작용기로서, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 질소(N), 산소(O), 황(S) 또는 셀레늄(Se)과 같은 헤테로원자로 치환된다. 이때, 헤테로아릴은 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된(fused) 형태로 부착될 수 있고, 나아가 아릴기와의 축합된 형태도 포함한다. 이러한 헤테로아릴의 비제한적인 예로는 피리딜, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 트리아지닐과 같은 6-원 모노사이클릭 고리; 페녹사티에닐(phenoxathienyl), 인돌리지닐(indolizinyl), 인돌릴(indolyl), 퓨리닐(purinyl), 퀴놀릴(quinolyl), 벤조티아졸(benzothiazole), 카바졸릴(carbazolyl)과 같은 폴리사이클릭 고리를 포함하고, 2-퓨라닐, N-이미다졸릴, 2-이속사졸릴, 2-피리디닐, 2-피리미디닐 등도 포함하는 것으로 해석한다.
또, 본 발명에서 "비치환된 알킬옥시"는 RO-로 표시되는 1가의 작용기를 의미하며, 이때 상기 R은 탄소수 1 내지 40개의 알킬로서, 직쇄(linear), 측쇄(branched) 또는 사이클릭(cyclic) 구조를 포함하는 것으로 해석한다. 이러한 알킬옥시의 예로는 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 1-프로폭시, t-부톡시, n-부톡시, 펜톡시 등이 포함될 수 있으며 이에 한정되지는 않는다.
또, 본 발명에서 "비치환된 아릴옥시"는 R'O-로 표시되는 1가의 작용기를 의미하며, 이때 상기 R'는 탄소수 6 내지 60의 아릴이다. 아릴옥시의 비제한적인 예로는 페닐옥시, 나프틸옥시, 디페닐옥시 등이 있다.
또, 본 발명에서 "비치환된 아릴아민"은 탄소수 6 내지 60의 아릴로 치환된 아민을 의미한다.
또한, 본 발명에서 "축합(fused) 고리"는 축합 지방족 고리, 축합 방향족 고리, 축합 헤테로지방족 고리, 축합 헤테로방향족 고리 또는 이들의 조합된 형태를 의미한다.
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 일반적인 합성방법에 따라 합성될 수 있다 [Chem. Rev., 60:313 (1960); J. Chem. SOC. 4482 (1955); Chem. Rev. 95: 2457 (1995) 등 참조]. 본 발명의 화합물에 대한 상세한 합성 과정은 후술하는 합성예에서 구체적으로 기술하도록 한다.
한편, 본 발명은 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물(바람직하게는 화학식 4 내지 9 중 어느 하나로 표시되는 화합물, 보다 바람직하게는 화학식 10 내지 15 중 어느 하나로 표시되는 화합물)을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 양극(anode), 음극(cathode), 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하며, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물(바람직하게는 화학식 4 내지 9 중 어느 하나로 표시되는 화합물, 보다 바람직하게는 화학식 10 내지 15 중 어느 하나로 표시되는 화합물)을 1종 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.
상기 1층 이상의 유기물층으로는 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등이 있는데, 이 중에서 적어도 하나의 유기물층이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 1층 이상의 유기물층은 정공 수송층, 정공 주입층 또는 발광층일 수 있으며, 보다 바람직하게는 발광층 또는 정공 수송층일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 정공 수송층일 수 있다. 이 경우, 상기 화합물로 인해 소자의 발광효율, 휘도, 전력효율, 열적 안정성 및 수명이 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 구조는 특별히 한정되지 않으며, 비제한적인 예로는 기판, 양극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조일 수 있다. 선택적으로, 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.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 상기 유기물층 중 1층 이상(예컨대, 발광층, 정공수송층 및/또는 전자수송층)이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하도록 형성하는 것을 제외하고는, 당 기술 분야에 알려져 있는 재료 및 방법을 이용하여 다른 유기물층 및 전극을 형성하여 제조될 수 있다.
상기 유기물층은 진공증착법이나 용액 도포법에 의하여 형성될 수 있다. 상기 용액 도포법의 예로는 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등이 있으나, 이들에만 한정되지 않는다.
본 발명에서 사용 가능한 기판으로는 실리콘 웨이퍼, 석영 또는 유리판, 금속판, 플라스틱 필름이나 시트 등이 사용될 수 있는데, 이에 한정되지 않는다.
또, 양극 물질로는 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 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자; 또는 카본블랙 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또, 음극 물질로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 또는 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층 및 전자 수송층은 특별히 한정되는 것은 아니며, 당업계에 알려진 통상의 물질이 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[준비예 1] 화합물 IC-1의 합성
<단계 1> 5-(4,4,5,5- tetramethyl -1,3,2- dioxaborolan -2- yl )-1H- indole 의 합성
Figure pat00042
질소 기류 하에서 5-bromo-1H-indole (25 g, 0.128 mol), 4,4,4',4',5,5, 5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane) (48.58 g, 0.191 mol), Pd(dppf)Cl2 (5.2 g, 5 mol), KOAc (37.55 g, 0.383 mol) 및 1,4-dioxane (500 ml)를 혼합한 다음, 130 ℃에서 12시간 동안 교반하였다.
반응이 종결된 후, 에틸아세테이트로 추출한 다음, MgSO4로 수분을 제거하고, 컬럼크로마토그래피 [Hexane:ethyl acetate(EA) = 10:1(v/v)]로 정제하여 5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole (22.32 g, 수율 72%)을 얻었다.
1H-NMR: δ 1.24 (s, 12H), 6.45 (d, 1H), 7.27 (d, 1H), 7.42 (d, 1H), 7.52 (d, 1H), 7.95 (s, 1H), 8.21 (s, 1H)
<단계 2> 5-(5- bromo -2- nitrophenyl )-1H- indole 의 합성
Figure pat00043
질소 기류 하에서 준비예 1의 <단계 1>에서 합성된 5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole (22 g, 90.49 mmol)을, 2,4-dibromo-1-nitrobenzene (21.18 g, 75.41 mmol), NaOH (9.05 g, 226.24 mmol) 및 THF/H2O (400 ml/200 ml)과 혼합한 다음, 40 ℃에서 Pd(PPh3)4 (4.36 g, 5 mol)를 넣은 후, 80 ℃에서 12시간 동안 교반하였다.
반응 종결 후, 메틸렌클로라이드로 추출한 다음, MgSO4를 넣고, 여과하여 유기층을 얻었다. 얻은 유기층에서 용매를 제거한 다음, 컬럼 크로마토그래피 [Hexane:EA = 3:1 (v/v)]로 정제하여 5-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1H-indole (9.6 g, 수율 40%)을 얻었다.
<단계 3> 5-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole 의 합성
Figure pat00044
질소 기류 하에서 준비예 1의 <단계 2>에서 얻은 5-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1H-indole (14.64 g, 46.17 mmol), iodobenzene (14.13 g, 69.26 mmol), Cu powder (0.29 g, 4.62 mmol), K2CO3 (6.38 g, 46.17 mmol), Na2SO4 (6.56 g, 46.17 mmol), 및 nitrobenzene (200 ml)를 혼합한 다음, 190 ℃에서 12시간 동안 교반하였다.
반응 종결 후, nitrobenzene을 제거한 다음, 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하고, MgSO4를 사용하여 상기 분리된 유기층에서 물을 제거하였다. 물이 제거된 유기층에서 용매를 제거한 다음, 컬럼 크로마토그래피 [Hexane:methylene chloride(MC) = 3:1 (v/v)]로 정제하여 5-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole (12.89 g, 수율 71%)을 얻었다.
<단계 4> 7-bromo-3-phenyl-3,10-dihydropyrrolo[3,2-a]carbazole의 합성
Figure pat00045
질소 기류 하에서 준비예 1의 <단계 3>에서 얻은 5-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole (6.25 g, 15.91 mmol), triphenylphosphine (10.43 g, 39.77 mmol) 및 1,2-dichlorobenzene (50 ml)를 혼합한 다음, 12시간 동안 교반하였다.
반응 종료 후, 1,2-dichlorobenzene를 제거한 다음, 디클로로메탄으로 추출하여 유기층을 얻었다. 얻은 유기층에서 MgSO4를 이용하여 물을 제거한 다음, 컬럼크로마토그래피 [Hexane:MC = 3:1 (v/v)]로 정제하여 7-bromo-3-phenyl-3,10-dihydropyrrolo[3,2-a]carbazole (3.04 g, 수율 53%)을 얻었다.
<단계 5> 화합물 IC-1의 합성
Figure pat00046
질소 기류 하에서 준비예 1의 <단계 4>에서 얻은 7-bromo-3-phenyl-3,10-dihydropyrrolo[3,2-a]carbazole (5g, 13.84 mmol), iodobenzene (4.24 g, 20.76 mmol), Cu powder (0.09 g, 1.38 mmol), K2CO3 (1.91 g, 13.84 mmol), Na2SO4 (1.97 g, 13.84 mmol), nitrobenzene (70ml)를 혼합한 다음, 190 ℃에서 12시간 동안 교반하였다.
반응 종결 후, nitrobenzene을 제거한 다음, 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하고, 분리된 유기층에서 MgSO4를 사용하여 물을 제거하였다. 물이 제거된 유기층에서 용매를 제거한 다음, 컬럼 크로마토그래피 [Hexane:MC = 3:1 (v/v)]로 정제하여 화합물 IC-1 (3.63 g, 수율 60%)을 얻었다.
[준비예 2] 화합물 IC-2의 합성
<단계 1> 4-(4,4,5,5- tetramethyl -1,3,2- dioxaborolan -2- yl )-1H- indole 의 합성
Figure pat00047
준비예 1의 <단계 1>에서 사용된 5-bromo-1H-indole 대신 4-bromo-1H-indole(25 g, 0.128 mol)를 사용하는 것을 제외하고는, 준비예 1의 <단계 1>과 동일하게 수행하여 4-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole을 얻었다.
<단계 2> 4-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1H-indole의 합성
Figure pat00048
준비예 1의 <단계 2>에서 사용된 5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole 대신 준비예 2의 <단계 1>에서 합성된 4-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole(22 g, 90.49 mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 준비예 1의 <단계 2>와 동일하게 수행하여 4-(2-nitrophenyl)-1H-indole을 얻었다.
<단계 3> 4-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole의 합성
Figure pat00049
준비예 1의 <단계 3>에서 사용된 5-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1H-indole 대신 준비예 2의 <단계 2>에서 합성된 4-(2-nitrophenyl)-1H-indole(14.64 g, 46.17 mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 준비예 1의 <단계 3>과 동일하게 수행하여 4-(2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole을 얻었다.
<단계 4> 9-bromo-3-phenyl-3,6-dihydropyrrolo[2,3-c]carbazole의 합성
Figure pat00050
준비예 1의 <단계 4>에서 사용된 5-(2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole 대신 준비예 2의 <단계 3>에서 합성된 4-(2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole (6.25 g, 15.91 mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 준비예 1의 <단계 4>와 동일하게 수행하여 9-bromo-3-phenyl-3,6-dihydropyrrolo[2,3-c]carbazole를 얻었다.
<단계 5> 화합물 IC-2의 합성
Figure pat00051
준비예 1의 <단계 5>에서 사용된 7-bromo-3-phenyl-3,10-dihydropyrrolo[3,2-a]carbazole 대신 준비예 2의 <단계 4>에서 합성된 9-bromo-3-phenyl-3,6-dihydropyrrolo[2,3-c]carbazole(5g, 13.84 mmol)를 사용하는 것을 제외하고는, 준비예 1의 <단계 5>와 동일하게 수행하여 화합물 IC-2를 얻었다.
[준비예 3] 화합물 IC-3의 합성
<단계 1> 5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole의 합성
Figure pat00052
준비예 1의 <단계 1>과 동일하게 수행하여 5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole을 얻었다.
<단계 2> 5-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1H-indole의 합성
Figure pat00053
준비예 1의 <단계 2>와 동일하게 수행하여 5-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1H-indole을 얻었다.
<단계 3> 5-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole의 합성
Figure pat00054
준비예 1의 <단계 3>과 동일하게 수행하여 5-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole을 얻었다.
<단계 4> 6-bromo-1-phenyl-1,9-dihydropyrrolo[2,3-b]carbazole의 합성
Figure pat00055
준비예 1의 <단계 4>와 동일하게 수행하여 6-bromo-1-phenyl-1,9-dihydropyrrolo[2,3-b]carbazole를 얻었다.
<단계 5> 화합물 IC-3의 합성
Figure pat00056
준비예 1의 <단계 5>에서 사용된 7-bromo-3-phenyl-3,10-dihydropyrrolo[3,2-a]carbazole 대신 6-bromo-1-phenyl-1,9-dihydropyrrolo[2,3-b]carbazole (5g, 13.84 mmol)를 사용하는 것을 제외하고는, 준비예 1의 <단계 5>와 동일하게 수행하여 화합물 IC-3을 얻었다.
[준비예 4] 화합물 IC-4의 합성
<단계 1> 6-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole의 합성
Figure pat00057
준비예 1의 <단계 1>에서 사용된 5-bromo-1H-indole 대신 6-bromo-1H-indole (25 g, 0.128 mol)를 사용하는 것을 제외하고는, 준비예 1의 <단계 1>과 동일하게 수행하여 6-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole을 얻었다.
<단계 2> 6-(5- bromo -2- nitrophenyl )-1H- indole 의 합성
Figure pat00058
준비예 1의 <단계 2>에서 사용된 5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole 대신 6-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole (22 g, 90.49 mmol)를 사용하는 것을 제외하고는, 준비예 1의 <단계 2>와 동일하게 수행하여 6-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1H-indole을 얻었다.
<단계 3> 6-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole의 합성
Figure pat00059
준비예 1의 <단계 3>에서 사용된 5-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1H-indole 대신 6-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1H-indole (14.64 g, 46.17 mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 준비예 1의 <단계 3>과 동일하게 수행하여 6-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole을 얻었다.
<단계 4> 8-bromo-1-phenyl-1,5-dihydropyrrolo[3,2-b]carbazole의 합성
Figure pat00060
준비예 1의 <단계 4>에서 사용된 5-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole 대신 6-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole (6.25 g, 15.91 mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 준비예 1의 <단계 4>와 동일하게 수행하여 8-bromo-1-phenyl-1,5-dihydropyrrolo[3,2-b]carbazole 을 얻었다.
<단계 5> 화합물 IC-4의 합성
Figure pat00061
준비예 1의 <단계 5>에서 사용된 7-bromo-3-phenyl-3,10-dihydropyrrolo[3,2-a]carbazole 대신 준비예 4의 <단계 4>에서 합성된 8-bromo-1-phenyl-1,5-dihydropyrrolo[3,2-b]carbazole (5g, 13.84 mmol)를 사용하는 것을 제외하고는, 준비예 1의 <단계 5>와 동일하게 수행하여 화합물 IC-4를 얻었다.
[ 준비예 5] 화합물 IC -5의 합성
<단계 1> 6-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole의 합성
Figure pat00062
준비예 1의 <단계 1>에서 사용된 5-bromo-1H-indole 대신 6-bromo-1H-indole (25 g, 0.128 mol)을 사용하는 것을 제외하고는, 준비예 1의 <단계 1>과 동일하게 수행하여 6-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole을 얻었다.
<단계 2> 6-(5- bromo -2- nitrophenyl )-1H- indole 의 합성
Figure pat00063
준비예 1의 <단계 2>에서 사용된 5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole 대신 준비예 5의 <단계 1>에서 합성된 6-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole(22 g, 90.49 mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 준비예 1의 <단계 2>와 동일하게 수행하여 6-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1H-indole을 얻었다.
<단계 3> 6-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole의 합성
Figure pat00064
준비예 1의 <단계 3>에서 사용된 5-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1H-indole 대신 준비예 5의 <단계 2>에서 합성된 6-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1H-indole(14.64 g, 46.17 mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 준비예 1의 <단계 3>과 동일하게 수행하여 6-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole을 얻었다.
<단계 4> 7-bromo-1-phenyl-1,10-dihydropyrrolo[2,3-a]carbazole의 합성
Figure pat00065
준비예 1의 <단계 4>에서 사용된 5-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole 대신 준비예 5의 <단계 3>에서 합성된 6-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole(6.25 g, 15.91 mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 준비예 1의 <단계 4>와 동일하게 수행하여 7-bromo-1-phenyl-1,10-dihydropyrrolo[2,3-a]carbazole 을 얻었다.
<단계 5> 화합물 IC -5의 합성
Figure pat00066
준비예 1의 <단계 5>에서 사용된 7-bromo-3-phenyl-3,10-dihydropyrrolo[3,2-a]carbazole 대신 준비예 5의 <단계 4>에서 합성된 7-bromo-1-phenyl-1,10-dihydropyrrolo[2,3-a]carbazole (5g, 13.84 mmol)를 사용하는 것을 제외하고는, 준비예 1의 <단계 5>와 동일하게 수행하여 화합물 IC-5를 얻었다.
[준비예 6] 화합물 IC-6의 합성
<단계 1> 7-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole의 합성
Figure pat00067
준비예 1의 <단계 1>에서 사용된 5-bromo-1H-indole 대신 7-bromo-1H-indole (25 g, 0.128 mol)를 사용하는 것을 제외하고는, 준비예 1의 <단계 1>과 동일하게 수행하여 7-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole을 얻었다.
<단계 2> 7-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1H-indole의 합성
Figure pat00068
준비예 1의 <단계 2>에서 사용된 5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole 대신 준비예 6의 <단계 1>에서 합성된 7-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole (22 g, 90.49 mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 준비예 1의 <단계 2>와 동일하게 수행하여 7-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1H-indole을 얻었다.
<단계 3> 7-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole의 합성
Figure pat00069
준비예 1의 <단계 3>에서 사용된 5-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1H-indole 대신 준비예 6의 <단계 2>에서 합성된 7-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1H-indole (14.64 g, 46.17 mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 준비예 1의 <단계 3>과 동일하게 수행하여 7-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole을 얻었다.
<단계 4> 9-bromo-1-phenyl-1,6-dihydropyrrolo[3,2-c]carbazole의 합성
Figure pat00070
준비예 1의 <단계 4>에서 사용된 5-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole 대신 준비예 6의 <단계 3>에서 합성된 7-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole (6.25 g, 15.91 mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 준비예 1의 <단계 4>와 동일하게 수행하여 9-bromo-1-phenyl-1,6-dihydropyrrolo[3,2-c]carbazole 를 얻었다.
<단계 5> 화합물 IC-6의 합성
Figure pat00071
준비예 1의 <단계 5>에서 사용된 7-bromo-3-phenyl-3,10-dihydropyrrolo[3,2-a]carbazole 대신 준비예 6의 <단계 4>에서 합성된 9-bromo-1-phenyl-1,6-dihydropyrrolo[3,2-c]carbazole (5g, 13.84 mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 준비예 1의 <단계 5>와 동일하게 수행하여 화합물 IC-6을 합성하였다.
[준비예 7] IC-7의 합성
<단계 1> 5-(4,4,5,5- tetramethyl -1,3,2- dioxaborolan -2- yl )-1H- indole 의 합성
Figure pat00072
준비예 1의 <단계 1>과 동일하게 수행하여 5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-1H-indole을 얻었다.
<단계 2> 5-(5- bromo -2- nitrophenyl )-1H- indole 의 합성
Figure pat00073
준비예 1의 <단계 2>와 동일하게 수행하여 5-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1H-indole을 얻었다.
<단계 3> 5-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole의 합성
Figure pat00074
준비예 1의 <단계 3>과 동일하게 수행하여 5-(5-bromo-2-nitrophenyl)-1-phenyl-1H-indole을 얻었다.
<단계 4> 7-bromo-3-phenyl-3,10-dihydropyrrolo[3,2-a]carbazole의 합성
Figure pat00075
준비예 1의 <단계 4>와 동일하게 수행하여 7-bromo-3-phenyl-3,10-dihydropyrrolo[3,2-a]carbazole을 얻었다.
<단계 5> 화합물 IC-7의 합성
Figure pat00076
준비예 1의 <단계 5>에서 사용된 iodobenzene 대신 2-bromo-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (6.48 g, 20.76 mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 준비예 1의 <단계 5>와 동일하게 수행하여 화합물 IC-7을 얻었다.
[합성예 1] 화합물 Mat-1의 합성
Figure pat00077
질소 기류 하에서 준비예 1에서 합성된 화합물 IC-1 (10g, 22.87mmol), N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine (9.1g, 25.16mmol), sodium tert-butoxide (6.59g, 68.61mmol), tris(dibenzylideneacetone)dipalladium) (0.65, 0.6861mmol) 및 tri-tert-butyl phosphine (0.14g, 0.6861mmol)을 혼합한 다음, toluene 220 ㎖에서 밤새 환류 교반하였다.
반응 종료 후, 반응액을 celite를 통해 여과한 다음, 용매를 제거한 후, 컬럼 크로마토그래피 [Hexane:MC = 4:1 (v/v)]로 정제하여 화합물 Mat-1 (9.85 g, 수율 60%)을 얻었다.
[합성예 2] 화합물 Mat-2의 합성
Figure pat00078
합성예 1에서 사용된 N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine 대신 9,9-dimethyl-N-(4-(pyridin-2-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine (9.1g, 25.16mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 Mat-2를 얻었다.
[합성예 3] 화합물 Mat-3의 합성
Figure pat00079
합성예 1에서 사용된 N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine 대신 9,9-dimethyl-N-(4-(pyridin-2-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine (8.1g, 25.16mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 Mat-3을 합성하였다.
[합성예 4] 화합물 Mat-4의 합성
Figure pat00080
질소 기류 하에서 준비예 1에서 합성된 화합물 IC-1 (10g, 22.87mmol), 4-(biphenyl-4-yl(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)amino)phenylboronic acid (12.11g, 25.16mmol), tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0) (0.79g, 0.6861mmol) 및 potassium carbonate (9.48g, 68.61mmol)을 혼합한 다음, 1,4-dioxane 220 ㎖ 및 H2O 35 ㎖에서 밤새 환류 교반하였다.
반응 종료 후, 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하고, MgSO4를 사용하여 상기 분리된 유기층에서 물을 제거하였다. 물이 제거된 유기층에서 용매를 제거한 후, 컬럼 크로마토그래피 [Hexane:MC = 3:1 (v/v)]로 정제하여 화합물 Mat-4 (12.71 g, 수율 70%)을 얻었다.
Elemental Analysis: C, 89.25; H, 5.46; N, 5.29/ HRMS [M]+: 793
[합성예 5] 화합물 Mat-5의 합성
Figure pat00081
합성예 4에서 사용된 4-(biphenyl-4-yl(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2yl)amino)phenylboronic acid 대신 4-((9,9-diphenyl-9H-fluoren-2-yl)(4-(pyridin-2-yl)phenyl)amino)phenylboronic acid (15.26g, 25.16mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 4와 동일하게 수행하여 화합물 Mat-5를 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 88.86; H, 5.04; N, 6.10/ HRMS [M]+: 919
[합성예 6] 화합물 Mat-6의 합성
Figure pat00082
합성예 4에서 사용된 4-(biphenyl-4-yl(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2yl)amino)phenylboronic acid 대신 N-(4-bromophenyl)-N-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine (13.1g, 25.16mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 4와 동일하게 수행하여 화합물 Mat-6를 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 89.28; H, 5.68; N, 5.04/ HRMS [M]+: 834
[합성예 7] 화합물 Mat-7의 합성
Figure pat00083
합성예 1에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 2에서 합성된 화합물 IC-2 (10g, 22.87mmol)를 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 Mat-7을 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 88.67; H, 5.48; N, 5.85/ HRMS [M]+: 717
[합성예 8] 화합물 Mat-8의 합성
Figure pat00084
합성예 1에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 2에서 합성된 화합물 IC-2 (10g, 22.87mmol)를 사용하고, N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine 대신 9,9-dimethyl-N-(4-(pyridin-2-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine (9.12g, 25.16mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 Mat-8을 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 86.88; H, 5.33; N, 7.79/ HRMS [M]+: 718
[합성예 9] 화합물 Mat-9의 합성
Figure pat00085
합성예 1에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 2에서 합성된 화합물 IC-2 (10g, 22.87mmol)를 사용하고, N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine 대신 9,9-dimethyl-N-(4-(pyridin-2-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine (8.1g, 25.16mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 Mat-9을 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 88.60; H, 5.20; N, 6.20/ HRMS [M]+: 667
[ 합성예 10] 화합물 Mat -10의 합성
Figure pat00086
합성예 4에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 2에서 합성된 화합물 IC-2 (10g, 22.87mmol)를 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 4와 동일하게 수행하여 화합물 Mat-10을 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 89.25; H, 5.46; N, 5.29/ HRMS [M]+: 793
[합성예 11] 화합물 Mat-11의 합성
Figure pat00087
합성예 4에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 2에서 합성된 화합물 IC-2 (10g, 22.87mmol)를 사용하고, 4-(biphenyl-4-yl(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2yl)amino)phenylboronic acid (12.11g, 25.16mmol) 대신 4-((9,9-diphenyl-9H-fluoren-2-yl)(4-(pyridin-2-yl)phenyl)amino)phenylboronic acid (15.26g, 25.16mmol)를 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 4와 동일하게 수행하여 화합물 Mat-11을 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 88.86; H, 5.04; N, 6.10/ HRMS [M]+: 918
[합성예 12] 화합물 Mat-12의 합성
Figure pat00088
합성예 4에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 2에서 합성된 화합물 IC-2 (10g, 22.87mmol)를 사용하고, 4-(biphenyl-4-yl(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2yl)amino)phenylboronic acid (12.11g, 25.16mmol) 대신 N-(4-bromophenyl)-N-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine (13.1g, 25.16mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 4와 동일하게 수행하여 화합물 Mat-12을 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 89.28; H, 5.68; N, 5.04/ HRMS [M]+: 833
[합성예 13] 화합물 Mat-13의 합성
Figure pat00089
합성예 1에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 3에서 합성된 화합물 IC-3 (10g, 22.87mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 Mat-13을 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 88.67; H, 5.48; N, 5.85/ HRMS [M]+: 717
[합성예 14] 화합물 Mat-14의 합성
Figure pat00090
합성예 1에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 3에서 합성된 화합물 IC-3 (10g, 22.87mmol)을 사용하고, N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine 대신 9,9-dimethyl-N-(4-(pyridin-2-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine (9.12g, 25.16mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 Mat-14을 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 86.88; H, 5.33; N, 7.79/ HRMS [M]+: 718
[합성예 15] 화합물 Mat-15의 합성
Figure pat00091
합성예 1에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 3에서 합성된 화합물 IC-3 (10g, 22.87mmol)을 사용하고, N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine 대신 9,9-dimethyl-N-(4-(pyridin-2-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine (8.1g, 25.16mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 3과 동일하게 수행하여 화합물 Mat-15를 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 88.60; H, 5.20; N, 6.20/ HRMS [M]+: 667
[합성예 16] Mat-16의 합성
Figure pat00092
합성예 1에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 3에서 합성된 화합물 IC-3 (10g, 22.87mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 4와 동일하게 수행하여 화합물 Mat-16을 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 89.25; H, 5.46; N, 5.29/ HRMS [M]+: 793
[합성예 17] 화합물 Mat-17의 합성
Figure pat00093
합성예 4에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 3에서 합성된 화합물 IC-3 (10g, 22.87mmol)을 사용하고, 4-(biphenyl-4-yl(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2yl)amino)phenylboronic acid (12.11g, 25.16mmol) 대신 4-((9,9-diphenyl-9H-fluoren-2-yl)(4-(pyridin-2-yl)phenyl)amino)phenylboronic acid (15.26g, 25.16mmol)를 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 4와 동일하게 수행하여 화합물 Mat-17을 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 88.86; H, 5.04; N, 6.10/ HRMS [M]+: 918
[합성예 18] 화합물 Mat-18의 합성
Figure pat00094
합성예 4에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 3에서 합성된 화합물 IC-3 (10g, 22.87mmol)을 사용하고, 4-(biphenyl-4-yl(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2yl)amino)phenylboronic acid (12.11g, 25.16mmol) 대신 N-(4-bromophenyl)-N-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine (13.1g, 25.16mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 4와 동일하게 수행하여 화합물 Mat-18을 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 89.28; H, 5.68; N, 5.04/ HRMS [M]+: 833
[합성예 19] 화합물 Mat-19의 합성
Figure pat00095
합성예 1에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 4에서 합성된 화합물 IC-4 (10g, 22.87mmol)를 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 Mat-19을 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 88.67; H, 5.48; N, 5.85/ HRMS [M]+: 717
[합성예 20] 화합물 Mat-20의 합성
Figure pat00096
합성예 1에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 4에서 합성된 화합물 IC-4 (10g, 22.87mmol)를 사용하고, N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine 대신 9,9-dimethyl-N-(4-(pyridin-2-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine (9.12g, 25.16mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 Mat-20을 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 86.88; H, 5.33; N, 7.79/ HRMS [M]+: 718
[합성예 21] 화합물 Mat-21의 합성
Figure pat00097
합성에 1에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 4에서 합성된 화합물 IC-4 (10g, 22.87mmol)를 사용하고, N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine 대신 9,9-dimethyl-N-(4-(pyridin-2-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine (8.1g, 25.16mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 Mat-21을 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 88.60; H, 5.20; N, 6.20/ HRMS [M]+: 667
[합성예 22] 화합물 Mat-22의 합성
Figure pat00098
합성예 4에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 4에서 합성된 화합물 IC-4 (10g, 22.87mmol)를 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 4와 동일하게 수행하여 화합물 Mat-22를 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 89.25; H, 5.46; N, 5.29/ HRMS [M]+: 793
[합성예 23] 화합물 Mat-23의 합성
Figure pat00099
합성예 4에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 4에서 합성된 화합물 IC-4 (10g, 22.87mmol)를 사용하고, 4-(biphenyl-4-yl(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2yl)amino)phenylboronic acid (12.11g, 25.16mmol) 대신 4-((9,9-diphenyl-9H-fluoren-2-yl)(4-(pyridin-2-yl)phenyl)amino)phenylboronic acid (15.26g, 25.16mmol)를 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 4와 동일하게 수행하여 화합물 Mat-23을 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 88.86; H, 5.04; N, 6.10/ HRMS [M]+: 918
[합성예 24] 화합물 Mat-24의 합성
Figure pat00100
합성예 4에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 4에서 합성된 화합물 IC-4 (10g, 22.87mmol)를 사용하고, 4-(biphenyl-4-yl(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2yl)amino)phenylboronic acid (12.11g, 25.16mmol) 대신 N-(4-bromophenyl)-N-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine (13.1g, 25.16mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 4와 동일하게 수행하여 화합물 Mat-24를 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 89.28; H, 5.68; N, 5.04/ HRMS [M]+: 833
[합성예 25] 화합물 Mat-25의 합성
Figure pat00101
합성예 1에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 5에서 합성된 화합물 IC-5 (10g, 22.87mmol)를 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 Mat-25를 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 88.67; H, 5.48; N, 5.85/ HRMS [M]+: 717
[합성예 26] 화합물 Mat-26의 합성
Figure pat00102
합성예 1에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 5에서 합성된 화합물 IC-5 (10g, 22.87mmol)를 사용하고, N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine 대신 9,9-dimethyl-N-(4-(pyridin-2-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine (9.12g, 25.16mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 Mat-26을 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 86.88; H, 5.33; N, 7.79/ HRMS [M]+: 718
[합성예 27] 화합물 Mat-27의 합성
Figure pat00103
합성예 1에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 5에서 합성된 화합물 IC-5 (10g, 22.87mmol)를 사용하고, N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine 대신 9,9-dimethyl-N-(4-(pyridin-2-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine (8.1g, 25.16mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 Mat-27을 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 88.60; H, 5.20; N, 6.20/ HRMS [M]+: 667
[합성예 28] 화합물 Mat-28의 합성
Figure pat00104
합성예 4에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 5에서 합성된 화합물 IC-5 (10g, 22.87mmol)를 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 4와 동일하게 수행하여 화합물 Mat-28을 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 89.25; H, 5.46; N, 5.29/ HRMS [M]+: 793
[합성예 29] 화합물 Mat-29의 합성
Figure pat00105
합성예 4에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 5에서 사용된 화합물 IC-5 (10g, 22.87mmol)를 사용하고, 4-(biphenyl-4-yl(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2yl)amino)phenylboronic acid (12.11g, 25.16mmol) 대신 4-((9,9-diphenyl-9H-fluoren-2-yl)(4-(pyridin-2-yl)phenyl)amino)phenylboronic acid (15.26g, 25.16mmol)를 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 4와 동일하게 수행하여 화합물 Mat-29를 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 88.86; H, 5.04; N, 6.10/ HRMS [M]+: 918
[합성예 30] 화합물 Mat-30의 합성
Figure pat00106
합성예 4에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 5에서 합성된 화합물 IC-5 (10g, 22.87mmol)를 사용하고, 4-(biphenyl-4-yl(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2yl)amino)phenylboronic acid (12.11g, 25.16mmol) 대신 N-(4-bromophenyl)-N-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine (13.1g, 25.16mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 4와 동일하게 수행하여 화합물 Mat-30을 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 89.28; H, 5.68; N, 5.04/ HRMS [M]+: 833
[합성예 31] 화합물 Mat-31의 합성
Figure pat00107
합성예 1에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 6에서 합성된 화합물IC-6 (10g, 22.87mmol)를 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 Mat-31을 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 88.67; H, 5.48; N, 5.85/ HRMS [M]+: 717
[합성예 32] 화합물 Mat-32의 합성
Figure pat00108
합성예 1에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 6에서 합성된 화합물 IC-6 (10g, 22.87mmol)을 사용하고, N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine 대신 9,9-dimethyl-N-(4-(pyridin-2-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine (9.12g, 25.16mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 Mat-32을 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 86.88; H, 5.33; N, 7.79/ HRMS [M]+: 718
[합성예 33] 화합물 Mat-33의 합성
Figure pat00109
합성예 1에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 6에서 합성된 화합물 IC-6 (10g, 22.87mmol)을 사용하고, N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine 대신 9,9-dimethyl-N-(4-(pyridin-2-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine (8.1g, 25.16mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 Mat-33을 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 88.60; H, 5.20; N, 6.20/ HRMS [M]+: 667
[합성예 34] 화합물 Mat-34의 합성
Figure pat00110
합성예 4에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 6에서 합성된 화합물 IC-6 (10g, 22.87mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 4와 동일하게 수행하여 화합물 Mat-34를 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 89.25; H, 5.46; N, 5.29/ HRMS [M]+: 793
[합성예 35] 화합물 Mat-35의 합성
Figure pat00111
합성예 4에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 6에서 합성된 화합물 IC-6 (10g, 22.87mmol)을 사용하고, 4-(biphenyl-4-yl(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2yl)amino)phenylboronic acid (12.11g, 25.16mmol) 대신 4-((9,9-diphenyl-9H-fluoren-2-yl)(4-(pyridin-2-yl)phenyl)amino)phenylboronic acid (15.26g, 25.16mmol)를 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 4와 동일하게 수행하여 화합물 Mat-35를 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 88.86; H, 5.04; N, 6.10/ HRMS [M]+: 918
[합성예 36] 화합물 Mat-36의 합성
Figure pat00112
합성예 4에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 6에서 합성된 화합물 IC-6 (10g, 22.87mmol)을 사용하고, 4-(biphenyl-4-yl(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2yl)amino)phenylboronic acid (12.11g, 25.16mmol) 대신 N-(4-bromophenyl)-N-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine (13.1g, 25.16mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 4와 동일하게 수행하여 화합물 Mat-36을 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 89.28; H, 5.68; N, 5.04/ HRMS [M]+: 833
[합성예 37] 화합물 Mat-37의 합성
Figure pat00113
합성예 1에서 사용된 화합물 IC-1 대신 준비예 7에서 합성된 화합물 IC-7 (13.55g, 22.87mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 Mat-37을 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 85.29; H, 5.08; N, 9.63/ HRMS [M]+: 872
[합성예 38] 화합물 Mat-38의 합성
Figure pat00114
합성예 1에서 사용된 N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine 대신 9,9-dimethyl-N-phenyl-9H-fluoren-2-amine (7.18g, 25.16mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 Mat-38을 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 87.96; H, 5.50; N, 6.55/ HRMS [M]+: 641
[합성예 39] 화합물 Mat-39의 합성
Figure pat00115
합성예 1에서 사용된 N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine 대신 10-(biphenyl-4-yl)-2-bromo-9,9-dimethyl-7-(pyridin-2-yl)-9,10-dihydroacridine (13.46g, 25.16mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일하게 수행하여 화합물 Mat-39를 합성하였다.
Elemental Analysis: C, 87.63; H, 5.33; N, 7.05/ HRMS [M]+: 794
[실시예 1] 유기 EL 소자의 제조
ITO (Indium tin oxide)가 1500 Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후, UV OZONE 세정기(Power sonic 405, 화신테크)로 이송시킨 다음, UV를 이용하여 상기 기판을 5 분간 세정한 후 진공 층착기로 기판을 이송하였다.
상기와 같이 준비된 ITO 투명 전극 위에 m-MTDATA (60nm) / 합성예 1에서 합성된 화합물 Mat-1(80nm) / DS-H522+5%DS-501(300nm) / BCP(10nm) / Alq3(30 nm) / LiF(1nm) / Al(200nm) 순서로 유기 EL 소자를 제조하였다.
소자 제작에 사용된 DS-H522 및 DS-501은 ㈜두산 전자 BG의 제품이며, m-MTDATA, TCTA, CBP, Ir(ppy)3, 및 BCP의 구조는 하기와 같다.
Figure pat00116
Figure pat00117
[실시예 2 ~ 39] 유기 EL 소자의 제조
실시예 1에서 정공 수송층 형성시 정공 수송층 물질로 사용된 화합물 Mat-1 대신 합성예 2 내지 39에서 각각 합성된 화합물 Mat-2 내지 Mat-39를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하여 유기 EL 소자를 제조하였다.
[비교예 1] 유기 EL 소자의 제작
실시예 1에서 정공 수송층 형성시 정공 수송층 물질로 사용된 화합물 Mat-1 대신 NPB를 정공수송층 물질로 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 EL 소자를 제조하였다. 사용된 NPB의 구조는 하기와 같다.
Figure pat00118

[실험예]
실시예 1 내지 39, 및 비교예 1에서 각각 제조된 유기 EL 소자에 대하여 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압 및 전류효율를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
샘플 정공수송층 구동 전압 (V) 전류효율 (cd/A)
실시예 1 화합물 Mat-1 4.1 22.2
실시예 2 화합물 Mat-2 4.3 20.1
실시예 3 화합물 Mat-3 4.4 21.3
실시예 4 화합물 Mat-4 4.0 22.6
실시예 5 화합물 Mat-5 4.5 19.5
실시예 6 화합물 Mat-6 4.7 20.1
실시예 7 화합물 Mat-7 4.3 21.6
실시예 8 화합물 Mat-8 4.5 20.5
실시예 9 화합물 Mat-9 4.7 20.6
실시예 10 화합물 Mat-10 4.4 21.6
실시예 11 화합물 Mat-11 5.0 20.1
실시예 12 화합물 Mat-12 5.1 18.6
실시예 13 화합물 Mat-13 4.3 22.0
실시예 14 화합물 Mat-14 4.6 21.2
실시예 15 화합물 Mat-15 4.5 21.2
실시예 16 화합물 Mat-16 4.4 22.3
실시예 17 화합물 Mat-17 5.1 18.3
실시예 18 화합물 Mat-18 5.0 18.9
실시예 19 화합물 Mat-19 4.5 21.7
실시예 20 화합물 Mat-20 4.7 21.2
실시예 21 화합물 Mat-21 4.8 20.8
실시예 22 화합물 Mat-22 4.5 21.4
실시예 23 화합물 Mat-23 5.1 18.2
실시예 24 화합물 Mat-24 5.1 18.5
실시예 25 화합물 Mat-25 4.3 22.3
실시예 26 화합물 Mat-26 4.6 21.4
실시예 27 화합물 Mat-27 4.8 21.6
실시예 28 화합물 Mat-28 4.2 22.5
실시예 29 화합물 Mat-29 4.7 20.6
실시예 30 화합물 Mat-30 4.6 20.2
실시예 31 화합물 Mat-31 4.2 22.1
실시예 32 화합물 Mat-32 4.6 21.2
실시예 33 화합물 Mat-33 4.8 20.0
실시예 34 화합물 Mat-34 4.2 22.3
실시예 35 화합물 Mat-35 4.8 21.8
실시예 36 화합물 Mat-36 5.0 19.2
실시예 37 화합물 Mat-37 4.5 20.3
실시예 38 화합물 Mat-38 5.1 18.5
실시예 39 화합물 Mat-39 4.9 20.3
비교예 1 NPB 5.2 18.1
상기 표1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물(Mat 1 ~ Mat 39)을 정공수송층으로 사용한 유기 EL 소자(실시예 1 내지 39에서 각각 제조된 유기 EL 소자)는, 종래 NPB를 사용한 유기 EL 소자(비교예1의 유기 EL 소자)에 비해 전류효율 및 구동전압 면에서 보다 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.

Claims (11)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00119

    상기 화학식 1에서,
    Y1 내지 Y4은 각각 독립적으로 N 또는 CR3이고, 이때 CR3가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며,
    단, Y1과 Y2, Y2와 Y3, 및 Y3와 Y4 중 적어도 하나는 CR3로서, 하기 화학식 2로 표시되는 축합 고리를 형성하며;
    [화학식 2]
    Figure pat00120

    상기 화학식 2에서,
    Y5 내지 Y8 은 각각 독립적으로 N 또는 CR4에서 선택되고, 이때 CR4가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며,
    단, Y5 내지 Y8 중 적어도 하나는 CR4이고, 이때 하나 이상의 R4 중 적어도 하나는 하기 화학식 3으로 표시되는 치환기이며;
    [화학식 3]
    Figure pat00121

    상기 화학식 3에서,
    L은 단일결합이거나, 또는 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴렌기, 및 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고,
    이때 L의 아릴렌기, 헤테로아릴렌기에 각각 도입되는 하나 이상의 치환기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, 및 C6~C60의 아릴아민기로 구성된 군으로부터 선택되고, 다만 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며;
    Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3~C40의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
    이때 Ra 및 Rb의 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기에 각각 도입되는 하나 이상의 치환기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 구성된 군으로부터 선택되고, 다만 상기 치환기가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며;
    다만 L, Ra 및 Rb는 인접하는 치환기와 결합하여 축합 환을 형성할 수 있으며;
    X1 및 X2는 각각 독립적으로 O, S, Se, N(Ar1), C(Ar2)(Ar3) 및 Si(Ar4)(Ar5)로 이루어진 군에서 선택되고, 이때 N(Ar1)가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하고, C(Ar2)(Ar3)가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며, Si(Ar4)(Ar5)가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하고,
    단, X1 및 X2 중에서 적어도 하나는 N(Ar1)이며;
    Ar1 내지 Ar5는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3~C40의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬옥시기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬보론기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴보론기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴포스핀기, 치환 또는 비치환의 C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 또는 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴아민기로 구성된 군으로부터 선택되고;
    R1 내지 R4는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐, 시아노, 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3~C40의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬옥시기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴옥시기, 치환 혹은 비치환된 C1~C40의 알킬실릴기, 치환 혹은 비치환된 C6~C60의 아릴실릴기, 치환 혹은 비치환된 C1~C40의 알킬보론기, 치환 혹은 비치환된 C6~C60의 아릴보론기, 치환 혹은 비치환된 C6~C60의 아릴포스핀기, 치환 혹은 비치환의 C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴아민기로 구성된 군으로부터 선택되고, 이들은 인접한 기와 축합 고리를 형성하거나 또는 비형성하며;
    상기 R1 내지 R4, Ar1 내지 Ar5의 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 아릴아민기에 각각 도입되는 하나 이상의 치환기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환 C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 구성된 군으로부터 선택되고, 다만 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
  2. 제1항에 있어서, 하기 화학식 4 내지 9로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 화합물:
    [화학식 4]
    Figure pat00122
    ;
    [화학식 5]
    Figure pat00123
    ;
    [화학식 6]
    Figure pat00124
    ;
    [화학식 7]
    Figure pat00125
    ;
    [화학식 8]
    Figure pat00126
    ; 및
    [화학식 9]
    Figure pat00127

    상기 화학식 4 내지 9에서,
    Y1 내지 Y4은 각각 독립적으로 N 또는 CR3이고, 이때 CR3가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
    X1, X2, Y1 내지 Y8, R1 , R2 및 R3는 각각 제1항에서 정의된 바와 같다.
  3. 제1항에 있어서, 하기 화학식 10 내지 15로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 화합물:
    [화학식 10]
    Figure pat00128
    ;
    [화학식 11]
    Figure pat00129
    ;
    [화학식 12]
    Figure pat00130
    ;
    [화학식 13]
    Figure pat00131
    ;
    [화학식 14]
    Figure pat00132
    ; 및
    [화학식 15]
    Figure pat00133

    상기 화학식 10 내지 15 에서,
    R1, R2, Ar1, Ra, Rb 및 L 은 각각 제 1항에서 정의된 바와 같고,
    이때 Ar1이 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 Ar1 내지 Ar5는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴기, 및 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
    이때 상기 Ar1 내지 Ar5의 아릴기 및 헤테로아릴기에 각각 도입될 수 있는 하나 이상의 치환기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 니트릴기, 니트로기, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C1~C40의 알콕시기, C1~C40의 아미노기, 핵원자수 3 내지 40의 시클로알킬기, C3~C40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 다만 상기 치환기가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있는 것이 특징인 화합물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 화학식 3으로 표시되는 치환기는 하기 치환기 U1 내지 U86으로 이루어진 군에서 선택된 것이 특징인 화합물:
    Figure pat00134

    Figure pat00135

    Figure pat00136
  6. 제1항에 있어서, 하기 화합물 mat-1 내지 mat-39로 이루어진 군에서 선택된 화합물:
    Figure pat00137

    Figure pat00138

    Figure pat00139
  7. 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자로서,
    상기 1층 이상의 유기물층 중에서 적어도 하나는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 화합물을 포함하는 것이 특징인 유기 전계 발광 소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 화합물을 포함하는 1층 이상의 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층 및 발광층으로 이루어진 군에서 선택되는 것이 특징인 유기 전계 발광 소자.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 화합물을 포함하는 유기물층은 정공수송층인 것이 특징인 유기 전계 발광 소자.
  10. 하기 화학식 4 내지 9로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 화합물:
    [화학식 4]
    Figure pat00140
    ;
    [화학식 5]
    Figure pat00141
    ;
    [화학식 6]
    Figure pat00142
    ;
    [화학식 7]
    Figure pat00143
    ;
    [화학식 8]
    Figure pat00144
    ; 및
    [화학식 9]
    Figure pat00145

    상기 화학식 4 내지 9에서,
    Y1 내지 Y4은 각각 독립적으로 N 또는 CR3이고, 이때 CR3가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
    Y5 내지 Y8 은 각각 독립적으로 N 또는 CR4에서 선택되고, 이때 CR4가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며,
    단, Y5 내지 Y8 중 적어도 하나는 CR4이고, 이때 하나 이상의 R4 중 적어도 하나는 하기 화학식 3으로 표시되는 치환기이며;
    [화학식 3]
    Figure pat00146

    상기 화학식 3에서,
    L은 단일결합이거나, 또는 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴렌기, 및 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고,
    이때 L의 아릴렌기, 헤테로아릴렌기에 각각 도입되는 하나 이상의 치환기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, 및 C6~C60의 아릴아민기로 구성된 군으로부터 선택되고, 다만 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며;
    Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3~C40의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
    이때 Ra 및 Rb의 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기에 각각 도입되는 하나 이상의 치환기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 구성된 군으로부터 선택되고, 다만 상기 치환기가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며;
    다만 L, Ra 및 Rb는 인접하는 치환기와 결합하여 축합 환을 형성할 수 있으며;
    X1 및 X2는 각각 독립적으로 O, S, Se, N(Ar1), C(Ar2)(Ar3) 및 Si(Ar4)(Ar5)로 이루어진 군에서 선택되고, 이때 N(Ar1)가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하고, C(Ar2)(Ar3)가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며, Si(Ar4)(Ar5)가 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하고,
    단, X1 및 X2 중에서 적어도 하나는 N(Ar1)이며;
    Ar1 내지 Ar5는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3~C40의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬옥시기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬보론기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴보론기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴포스핀기, 치환 또는 비치환의 C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 또는 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴아민기로 구성된 군으로부터 선택되고;
    R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노, 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3~C40의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1~C40의 알킬옥시기, 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴옥시기, 치환 혹은 비치환된 C1~C40의 알킬실릴기, 치환 혹은 비치환된 C6~C60의 아릴실릴기, 치환 혹은 비치환된 C1~C40의 알킬보론기, 치환 혹은 비치환된 C6~C60의 아릴보론기, 치환 혹은 비치환된 C6~C60의 아릴포스핀기, 치환 혹은 비치환의 C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 치환 또는 비치환된 C6~C60의 아릴아민기로 구성된 군으로부터 선택되고, 이들은 인접한 기와 축합 고리를 형성하거나 또는 비형성하며;
    상기 R1 내지 R4, Ar1 내지 Ar5의 알킬기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 아릴아민기에 각각 도입되는 하나 이상의 치환기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노, C1~C40의 알킬기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환 C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 구성된 군으로부터 선택되고, 다만 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
  11. 제10항에 있어서, 하기 화학식 10 내지 15로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 화합물:
    [화학식 10]
    Figure pat00147
    ;
    [화학식 11]
    Figure pat00148
    ;
    [화학식 12]
    Figure pat00149
    ;
    [화학식 13]
    Figure pat00150
    ;
    [화학식 14]
    Figure pat00151
    ; 및
    [화학식 15]
    Figure pat00152

    상기 화학식 10 내지 15 에서,
    R1, R2 , Ar1, Ra, Rb 및 L 은 각각 제10항에서 정의된 바와 같고,
    이때 Ar1이 복수인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
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