KR20180010409A - 신규한 안트라센 유도체 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

신규한 안트라센 유도체 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 Download PDF

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KR20180010409A
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Abstract

본 발명은 하기 [화학식 A]로 표시되는 안트라센 유도체 및 이를 포함하는 유기발광소자에 관한 것으로서, 상기 [화학식 A] 에서, R1 내지 R10, L, M 및 n은 발명의 상세한 설명에 기재된 바와 같다.
[화학식 A]
Figure pat00211

Description

신규한 안트라센 유도체 및 이를 포함하는 유기 발광 소자{Novel anthracene derivatives and organic light-emitting diode therewith}
본 발명은 신규한 안트라센 유도체 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 유기발광 소자에 사용되는 경우에 고효율과 장수명을 가지는 신규한 안트라센 유도체 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 소자(organic light emitting diode, OLED)는 자기 발광 현상을 이용한 디스플레이로서, 시야각이 크고 액정 디스플레이에 비해 경박, 단소해질 수 있고, 빠른 응답 속도 등의 장점을 가지고 있어 풀-컬러(full-color) 디스플레이 또는 조명으로의 응용이 기대되고 있다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말하며, 상기 유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서, 유기물층은 유기 발광 소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 유기 발광 소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층에 주입되게 되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 이러한 유기 발광 소자는 자발광, 고휘도, 고효율, 낮은 구동전압, 넓은 시야각, 높은 콘트라스트, 고속 응답성 등의 특성을 갖는 것으로 알려져 있다.
상기 발광 재료는 발광 메커니즘에 따라 전자의 일중항 여기상태로부터 유래되는 형광 재료와 전자의 삼중항 여기상태로부터 유래되는 인광 재료로 분류될 수 있다.
한편, 발광 재료로서 하나의 물질만 사용하는 경우, 분자간 상호 작용에 의하여 최대 발광 파장이 장파장으로 이동하고 색순도가 떨어지거나 발광 감쇄 효과로 소자의 효율이 감소되는 문제가 발생하므로, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여 발광 재료로서 호스트-도판트 시스템을 사용할 수 있다.
그 원리는 발광층을 형성하는 호스트보다 에너지 대역 간극이 작은 도판트를 발광층에 소량 혼합하면, 발광층에서 발생한 엑시톤이 도판트로 수송되어 효율이 높은 빛을 내는 것이다. 이때, 호스트의 파장이 도판트의 파장대로 이동하므로, 이용하는 도판트의 종류에 따라 원하는 파장의 빛을 얻을 수 있다.
이러한 발광층 중 호스트 화합물에 관한 종래기술로서 등록특허공보 제10-1092006호(2011.12.09)에서는 안트라센 구조의 양단에 치환기를 가진 페닐기가 결합된 안트라센 유도체를 발광매체층에 포함하는 유기 발광 소자에 관한 기술이 기재되어 있고, 공개특허공보 제 10-2006-0113954호(2006.11.03)에서는 특정구조의 비대칭 안트라센 유도체를 발광매체층에 포함하는 유기 발광 소자에 관한 기술이 기재되어 있다.
그러나, 상기 종래기술을 포함하여 발광매체층에 사용하기 위한 다양한 종류의 화합물이 제조되었음에도 불구하고 아직까지 개선된 효율과 장수명을 가지도록 유기 발광 소자의 발광층에 사용되는 재료 및 이를 포함하는 유기발광소자의 개발 필요성은 지속적으로 요구되고 있는 실정이다.
등록특허공보 제10-1092006호(2011.12.09)
공개특허공보 제 10-2006-0113954호(2006.11.03)
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 유기 발광 소자내 발광층에 사용함으로써, 고효율 및 장수명 특성을 가질 수 있는 특정한 구조의 안트라센 유도체를 제공하는 것이다.
또한 본 발명에 따른 두 번째 기술적 과제는 상기 안트라센 유도체를 발광층에 포함하는 신규한 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여, 하기 [화학식 A]로 표시되는 안트라센 유도체를 제공한다.
[화학식 A]
Figure pat00001
상기 [화학식 A]에서,
상기 R1 내지 R10은 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지30의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수6 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 게르마늄기, 치환 또는 비치환된 붕소기, 치환 또는 비치환된 알루미늄기, 카르보닐기, 포스포릴기, 아미노기, 싸이올기, 히드록시기, 셀레늄기, 텔루륨기, 아미드기, 에테르기 및 에스테르기 중에서 선택되는 어느하나이고,
각각 서로 인접하는 치환기와 연결되어 지환족, 방향족의 단일환 또는 다환 고리를 형성할 수 있으며, 상기 형성된 지환족, 방향족의 단일환 또는 다환 고리의 탄소원자는 N, S, O 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자로 치환될 수 있으며;
R1 내지 R10 중 어느 하나는 연결기 L과 결합하는 단일결합이며,
상기 연결기 L은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴렌기이며;
n은 1 내지 3의 정수이고, 상기 n이 2 이상인 경우에, 각각의 연결기 L은 서로 동일하거나 상이하며,
상기 M은 하기 [구조식 A-1] 내지 [구조식 A-6] 중에서 선택되는 어느 하나의 치환기이며,
Figure pat00002
[구조식 A-1] [구조식 A-2] [구조식 A-3]
Figure pat00003
[구조식 A-4] [구조식 A-5] [구조식 A-6]
상기 [구조식 A-1] 내지 [구조식 A-6]에서,
X는 NR11 또는 CR12R13이고
상기 치환기 R11 내지 R13, 및 치환기 Z1 내지 Z12 는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 게르마늄기, 치환 또는 비치환된 붕소기, 치환 또는 비치환된 알루미늄기, 카르보닐기, 포스포릴기, 아미노기, 싸이올기, 사이아노기, 히드록시기, 니트로기, 할로겐기, 셀레늄기, 텔루륨기, 아미드기, 에테르기 및 에스테르기 중에서 선택되는 어느 하나의 치환기이되;
상기 Z1 내지 Z12 중 어느 하나는 상기 화학식 A내 L과 결합하는 단일결합이다.
본 발명에 따른, [화학식 A]로 표시되는 화합물을 발광층에 포함하는 유기 발광 소자는 기존의 유기발광소자에 비하여 고효율 및 장수명 특성을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 유기 발광 소자의 개략도이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 안트라센 유도체는 하기 [화학식 A]로 표시되는 구조를 가진다.
[화학식 A]
Figure pat00004
상기 [화학식 A]에서,
상기 R1 내지 R10은 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지30의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수6 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 게르마늄기, 치환 또는 비치환된 붕소기, 치환 또는 비치환된 알루미늄기, 카르보닐기, 포스포릴기, 아미노기, 싸이올기, 히드록시기, 셀레늄기, 텔루륨기, 아미드기, 에테르기 및 에스테르기 중에서 선택되는 어느하나이고,
각각 서로 인접하는 치환기와 연결되어 지환족, 방향족의 단일환 또는 다환 고리를 형성할 수 있으며, 상기 형성된 지환족, 방향족의 단일환 또는 다환 고리의 탄소원자는 N, S, O 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자로 치환될 수 있으며;
R1 내지 R10 중 어느 하나는 연결기 L과 결합하는 단일결합이며,
상기 연결기 L은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴렌기이며;
n은 1 내지 3의 정수이고, 상기 n이 2 이상인 경우에, 각각의 연결기 L은 서로 동일하거나 상이하며,
상기 M은 하기 [구조식 A-1] 내지 [구조식 A-6] 중에서 선택되는 어느 하나의 치환기이며,
Figure pat00005
[구조식 A-1] [구조식 A-2] [구조식 A-3]
Figure pat00006
[구조식 A-4] [구조식 A-5] [구조식 A-6]
상기 [구조식 A-1] 내지 [구조식 A-6]에서,
X는 NR11 또는 CR12R13이고
상기 치환기 R11 내지 R13, 및 치환기 Z1 내지 Z12 는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 게르마늄기, 치환 또는 비치환된 붕소기, 치환 또는 비치환된 알루미늄기, 카르보닐기, 포스포릴기, 아미노기, 싸이올기, 사이아노기, 히드록시기, 니트로기, 할로겐기, 셀레늄기, 텔루륨기, 아미드기, 에테르기 및 에스테르기 중에서 선택되는 어느 하나의 치환기이되;
상기 Z1 내지 Z12 중 어느 하나는 상기 화학식 A내 L과 결합하는 단일결합이고,
여기서, 상기'치환 또는 비치환된'에서의 '치환'은 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 탄소수 1 내지 24의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 24의 아릴아미노기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴아미노기, 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴실릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
한편, 본 발명에서의 상기 "치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기", "치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기" 등에서의 상기 알킬기 또는 아릴기의 범위를 고려하여 보면, 상기 탄소수 1 내지 30의 알킬기 및 탄소수 6 내지 50의 아릴기의 탄소수의 범위는 각각 상기 치환기가 치환된 부분을 고려하지 않고 비치환된 것으로 보았을 때의 알킬 부분 또는 아릴 부분을 구성하는 전체 탄소수를 의미하는 것이다. 예컨대, 파라위치에 부틸기가 치환된 페닐기는 탄소수 4의 부틸기로 치환된 탄소수 6의 아릴기에 해당하는 것으로 보아야 한다.
본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 아릴기는 하나의 수소 제거에 의해서 방향족 탄화수소로부터 유도된 유기 라디칼로, 5 내지 7원, 바람직하게는 5 또는 6원을 포함하는 단일 또는 융합고리계를 포함하며, 또한 상기 아릴기에 치환기가 있는 경우 이웃하는 치환기와 서로 융합 (fused)되어 고리를 추가로 형성할 수 있다.
상기 아릴기의 구체적인 예로는 페닐기, o-비페닐기, m-비페닐기, p-비페닐기, o-터페닐기, m-터페닐기, p-터페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 피레닐기, 인데닐, 플루오레닐기, 테트라히드로나프틸기, 페릴렌일, 크라이세닐, 나프타세닐,플루오란텐일등과 같은 방향족 그룹을 들 수 있고, 상기 아릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 중수소 원자, 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 실릴기, 아미노기 (-NH2, -NH(R), -N(R')(R''), R'과 R"은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, 이 경우 "알킬아미노기"라 함), 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실기, 술폰산기, 인산기, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기 또는 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기로 치환될 수 있다.
본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 헤테로아릴기는 N, O, P, Si, S, Ge, Se, Te 중에서 선택된 1, 2 또는 3개의 헤테로 원자를 포함하고, 나머지 고리 원자가 탄소인 탄소수 2 내지 24의 고리 방향족 시스템을 의미하며, 상기 고리들은 융합(fused)되어 고리를 형성할 수 있다. 그리고 상기 헤테로아릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
또한 본 발명에서 상기 방향족 헤테로고리는 방향족 탄화수소 고리에서 방향족 탄소 중 하나 이상이 N, O, P, Si, S, Ge, Se, Te 중에서 선택된 하나 이상의 헤테로 원자로 치환된 것을 의미한다.
본 발명에서 사용되는 치환기인 알킬기의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등을 들 수 있고, 상기 알킬기 중 하나 이상의 수소 원자는 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 알콕시기의 구체적인 예로는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소부틸옥시, sec-부틸옥시, 펜틸옥시, iso-아밀옥시, 헥실옥시 등을 들 수 있고, 상기 알콕시기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 실릴기의 구체적인 예로는 트리메틸실릴, 트리에틸실릴, 트리페닐실릴, 트리메톡시실릴, 디메톡시페닐실릴, 디페닐메틸실릴, 디페닐비닐실릴, 메틸사이클로뷰틸실릴, 디메틸퓨릴실릴 등을 들 수 있고, 상기 실릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능 하다.
본 발명에 따른 유기발광소자에서의 상기 화학식 A 로 표시되는 화합물은 안트라센 고리에 연결기 L이 결합되며 이에 치환기 M이 연결되는 구조를 가지는 것을 기술적 특징으로 한다.
이때, 상기 연결기 L은 바람직하게는 안트라센 고리의 9번 위치에 결합되어, 상기 화학식 A내 치환기 R10 이 연결기 L과 결합하는 단일결합일 수 있고, 상기 n은 바람직하게는 1 또는 2일 수 있다.
한편, 상기 [구조식 A-1] 내지 [구조식 A-6]에서 도시된 바와 같이, 상기 치환기 M은 아래 그림 1에서 X가 NR11 또는 CR12R13로서, X가 NR11 인 경우에는 인돌고리내의 2번 및 3번위치 탄소원자에 치환 또는 비치환된 페난트렌 고리가 융합되어 결합되어 방향족 축합고리를 이루게 되며, X가 CR12R13 인 경우에는 인덴 고리내의 2번 및 3번위치 탄소원자에 치환 또는 비치환된 페난트렌 고리가 융합되어 결합되어 방향족 축합고리를 이루게 된다.
Figure pat00007
[그림 1]
이때, 상기 [구조식 A-1] 내지 [구조식 A-6]내의 X에서의 치환기 R11 내지 R13 의 바람직한 예로서, 이들은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴기 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 더욱 바람직하게는 상기 치환기 R11은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기이고, 치환기 R12 및 R13은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
한편, 상기 화학식 A내 안트라센 고리의 10번위치의 치환기인 치환기 R9는 치환 또는 치환 또는 비치환된 탄소수6내지 50의 아릴기일 수 있고, 보다 바람직하게는, 상기 치환기 R9는 하기 [구조식 B]로 표시될 수 있다.
[구조식 B]
Figure pat00008
상기 [구조식 B]에서 "-*"는 상기 화학식 A의 안트라센기에 결합하는 결합사이트이고, 상기 치환기 R31 내지 R35는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기 중에서 선택되는 치환기이다.
또한 본 발명에서, 상기 화학식 A내 연결기 L은 단일결합이거나, 하기 [구조식 21] 내지 [구조식 29] 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
[구조식 21] [구조식 22] [구조식 23] [구조식 24]
Figure pat00009
[구조식 25] [구조식 26] [구조식 27] [구조식 28]
Figure pat00010
[구조식 29]
Figure pat00011
상기 연결기 L에서 방향족 고리의 탄소자리는 수소 또는 중수소가 결합될 수 있다.
또한, 본 발명에서의 상기 화학식 A로 표시되는 화합물의 구체적인 예로서, 하기 [화합물 1] 내지 [화합물 216]으로 표시되는 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
Figure pat00012
[화합물 1] [화합물 2] [화합물 3] [화합물 4]
Figure pat00013
[화합물 5] [화합물 6] [화합물 7] [화합물 8]
Figure pat00014
[화합물 9] [화합물 10] [화합물 11] [화합물 12]
Figure pat00015
[화합물 13] [화합물 14] [화합물 15] [화합물 16]
Figure pat00016
[화합물 17] [화합물 18] [화합물 19] [화합물 20]
Figure pat00017
[화합물 21] [화합물 22] [화합물 23] [화합물 24]
Figure pat00018
[화합물 25] [화합물 26] [화합물 27] [화합물 28]
Figure pat00019
[화합물 29] [화합물 30] [화합물 31] [화합물 32]
Figure pat00020
[화합물 33] [화합물 34] [화합물 35] [화합물 36]
Figure pat00021
[화합물 37] [화합물 38] [화합물 39] [화합물 40]
Figure pat00022
[화합물 41] [화합물 42] [화합물 43] [화합물 44]
Figure pat00023
[화합물 45] [화합물 46] [화합물 47] [화합물 48]
Figure pat00024
[화합물 49] [화합물 50] [화합물 51] [화합물 52]
Figure pat00025
[화합물 53] [화합물 54] [화합물 55] [화합물 56]
Figure pat00026
[화합물 57] [화합물 58] [화합물 59] [화합물 60]
Figure pat00027
[화합물 61] [화합물 62] [화합물 63] [화합물 64]
Figure pat00028
[화합물 65] [화합물 66] [화합물 67] [화합물 68]
Figure pat00029
[화합물 69] [화합물 70] [화합물 71] [화합물 72]
Figure pat00030
[화합물 73] [화합물 74] [화합물 75] [화합물 76]
Figure pat00031
[화합물 77] [화합물 78] [화합물 79] [화합물 80]
Figure pat00032
[화합물 81] [화합물 82] [화합물 83] [화합물 84]
Figure pat00033
[화합물 85] [화합물 86] [화합물 87] [화합물 88]
Figure pat00034
[화합물 89] [화합물 90] [화합물 91] [화합물 92]
Figure pat00035
[화합물 93] [화합물 94] [화합물 95] [화합물 96]
Figure pat00036
[화합물 97] [화합물 98] [화합물 99] [화합물 100]
Figure pat00037
[화합물 101] [화합물 102] [화합물 103] [화합물 104]
Figure pat00038
[화합물 105] [화합물 106] [화합물 107] [화합물 108]
Figure pat00039
[화합물 109] [화합물 110] [화합물 111] [화합물 112]
Figure pat00040
[화합물 113] [화합물 114] [화합물 115] [화합물 116]
Figure pat00041
[화합물 117] [화합물 118] [화합물 119] [화합물 120]
Figure pat00042
[화합물 121] [화합물 122] [화합물 123] [화합물 124]
Figure pat00043
[화합물 125] [화합물 126] [화합물 127] [화합물 128]
Figure pat00044
[화합물 129] [화합물 130] [화합물 131] [화합물 132]
Figure pat00045
[화합물 133] [화합물 134] [화합물 135] [화합물 136]
Figure pat00046
[화합물 137] [화합물 138] [화합물 139] [화합물 140]
Figure pat00047
[화합물 141] [화합물 142] [화합물 143] [화합물 144]
Figure pat00048
[화합물 145] [화합물 146] [화합물 147] [화합물 148]
Figure pat00049
[화합물 149] [화합물 150] [화합물 151] [화합물 152]
Figure pat00050
[화합물 153] [화합물 154] [화합물 155] [화합물 156]
Figure pat00051
[화합물 157] [화합물 158] [화합물 159] [화합물 160]
Figure pat00052
[화합물 161] [화합물 162] [화합물 163] [화합물 164]
Figure pat00053
[화합물 165] [화합물 166] [화합물 167] [화합물 168]
Figure pat00054
[화합물 169] [화합물 170] [화합물 171] [화합물 172]
Figure pat00055
[화합물 173] [화합물 174] [화합물 175] [화합물 176]
Figure pat00056
[화합물 177] [화합물 178] [화합물 179] [화합물 180]
Figure pat00057
[화합물 181] [화합물 182] [화합물 183] [화합물 184]
Figure pat00058
[화합물 185] [화합물 186] [화합물 187] [화합물 188]
Figure pat00059
[화합물 189] [화합물 190] [화합물 191] [화합물 192]
Figure pat00060
[화합물 193] [화합물 194] [화합물 195] [화합물 196]
Figure pat00061
[화합물 197] [화합물 198] [화합물 199] [화합물 200]
Figure pat00062
[화합물 201] [화합물 202] [화합물 203] [화합물 204]
Figure pat00063
[화합물 205] [화합물 206] [화합물 207] [화합물 208]
Figure pat00064
[화합물 209] [화합물 210] [화합물 211] [화합물 212]
Figure pat00065
[화합물 213] [화합물 214] [화합물 215] [화합물 216]
또한, 본 발명은 제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되는 발광층;을 포함하는 유기발광소자로서, 상기 발광층이 앞서 기재된, 본 발명에 따른 안트라센 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자를 제공한다.
이때, 본 발명에서 "(유기층이) 유기 화합물을 1종 이상 포함한다" 란, "(유기층이) 본 발명의 범주에 속하는 1종의 유기 화합물 또는 상기 유기 화합물의 범주에 속하는 서로 다른 2종 이상의 화합물을 포함할 수 있다"로 해석될 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 유기발광소자의 상기 발광층은 형광호스트와 형광도판트를 포함하며, [화학식 A]로 표시되는 화합물은 형광 호스트로서 사용됨으로써, 종래기술에 따른 유기발광소자에 비해 고효율 및 장수명을 가질 수 있다.
이때, 상기 발광층은 호스트 이외의 도펀트를 추가적으로 포함할 수 있으며, 상기 도펀트의 함량은 통상적으로 호스트 약 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 내지 약20중량부의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 상기 본 발명의 화합물이 포함된 유기층은 발광층 이외에 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 추가적으로 포함할 수 있다.
한편 본 발명에서 상기 전자수송층재료로는 전자주입전극(Cathode)로부터 주입된 전자를 안정하게 수송하는 기능을 하는 것으로서 공지의 전자수송물질을 이용할 수 있다. 공지의 전자수송물질의 예로는, 퀴놀린유도체, 특히 트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄(Alq3), TAZ, Balq, 베릴륨비스(벤조퀴놀리-10-노에이트)(beryllium bis(benzoquinolin-10-olate: Bebq2), 화합물 301, 화합물 302, BCP, 옥사디아졸유도체인 PBD, BMD, BND 등과 같은 재료를 사용 할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00066
TAZ BAlq
Figure pat00067
<화합물 301> <화합물 302> < BCP>
Figure pat00068
Figure pat00069
Figure pat00070
또한, 본 발명에서 사용되는 전자 수송층은 화학식 F로 표시되는 유기 금속 화합물이 단독 또는 상기 전자수송층 재료와 혼합으로 사용될 수 있다.
[화학식 F]
Figure pat00071
상기 [화학식 F]에서,
Y는C, N, O 및 S에서 선택되는 어느 하나가 상기 M에 직접 결합되어 단일결합을 이루는 부분과, C, N, O 및 S에서 선택되는 어느 하나가 상기 M에 배위결합을 이루는 부분을 포함하며, 상기 단일결합과 배위결합에 의해 킬레이트된 리간드이고
상기 M은 알카리 금속, 알카리 토금속, 알루미늄(Al) 또는 붕소(B)원자이고, 상기 OA는 상기 M과 단일결합 또는 배위결합 가능한 1가의 리간드로서,
상기 O는 산소이며,
A는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기 및 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N, S 및 Si에서 선택되는 어느 하나이상을 갖는 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이고,
상기 M이 알카리 금속에서 선택되는 하나의 금속인 경우에는 m=1, n=0이고,
상기 M이 알카리 토금속에서 선택되는 하나의 금속인 경우에는 m=1, n=1이거나, 또는 m=2, n=0이고,
상기 M이 붕소 또는 알루미늄인 경우에는 m = 1 내지 3중 어느 하나이며, n은 0 내지 2 중 어느 하나로서 m +n=3을 만족하며;
상기 '치환 또는 비치환된'에서의 '치환'은 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 알킬기, 알콕시기, 알킬아미노기, 아릴아미노기, 헤테로 아릴아미노기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 아릴옥시기, 아릴기, 헤테로아릴기, 게르마늄, 인 및 보론으로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
본 발명에서 Y 는 각각 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로 하기 [구조식C1] 내지 [구조식 C39]부터 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니다.
[구조식C1][구조식C2][구조식C3]
Figure pat00072
[구조식C4][구조식C5][구조식C6]
Figure pat00073
[구조식C7][구조식C8][구조식C9][구조식C10]
Figure pat00074
[구조식C11] [구조식C12] [구조식C13]
Figure pat00075
[구조식C14][구조식C15][구조식C16]
Figure pat00076
[구조식C17][구조식C18][구조식C19][구조식C20]
Figure pat00077
[구조식C21] [구조식C22] [구조식C23]
Figure pat00078
[구조식C24][구조식C25][구조식C26]
Figure pat00079
[구조식C27][구조식C28][구조식C29][구조식C30]
Figure pat00080
[구조식C31] [구조식C32] [구조식C33]
Figure pat00081
[구조식C34][구조식C35][구조식C36]
Figure pat00082
[구조식C37][구조식C38][구조식C39]
Figure pat00083
상기 [구조식C1] 내지 [구조식 C39]에서,
R은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수3내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 중에서 선택되고, 인접한 치환체와 알킬렌 또는 알케닐렌으로 연결되어 스피로고리 또는 융합고리를 형성할 수 있다.
이하 본 발명의 유기 발광 소자를 도 1을 통해 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 유기 발광 소자의 구조를 나타내는 단면도이다. 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 애노드(20), 정공수송층(40), 유기발광층(50), 전자수송층(60) 및 캐소드(80)을 포함하며, 필요에 따라 정공주입층(30)과 전자주입층(70)을 더 포함할 수 있으며, 그 이외에도 1층 또는 2층의 중간층을 더 형성하는 것도 가능하며, 정공저지층 또는 전자저지층을 더 형성시킬 수도 있다.
도 1을 참조하여 본 발명의 유기 발광 소자 및 그 제조방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다. 먼저 기판(10) 상부에 애노드 전극용 물질을 코팅하여 애노드(20)를 형성한다. 여기에서 기판(10)으로는 통상적인 유기 EL 소자에서 사용되는 기판을 사용하는데 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유기 기판 또는 투명 플라스틱 기판이 바람직하다. 그리고, 애노드 전극용 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등을 사용한다.
상기 애노드(20) 전극 상부에 정공 주입층 물질을 진공열 증착, 또는 스핀 코팅하여 정공주입층(30)을 형성한다. 그 다음으로 상기 정공주입층(30)의 상부에 정공수송층 물질을 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 정공수송층(40)을 형성한다.
상기 정공주입층 재료는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것인 한 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있으며, 예를 들어 2-TNATA [4,4',4"-tris(2-naphthylphenyl-phenylamino)-triphenylamine], NPD[N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine)], TPD[N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine], DNTPD[N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine] 등을 사용할 수 있다. 하지만 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 상기 정공수송층의 재료로서 당업계에 통상적으로 사용되는 것인 한 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐 -[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(TPD) 또는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐벤지딘(a-NPD) 등을 사용할 수 있다. 하지만 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이어서, 상기 정공수송층(40)의 상부에 유기발광층(50)을 적층하고 상기 유기발광층(50)의 상부에 선택적으로 정공저지층(미도시)을 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법으로서 박막을 형성할 수 있다. 상기 정공저지층은 정공이 유기발광층을 통과하여 캐소드로 유입되는 경우에는 소자의 수명과 효율이 감소되기 때문에 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital) 레벨이 매우 낮은 물질을 사용함으로써 이러한 문제를 방지하는 역할을 한다. 이 때, 사용되는 정공 저지 물질은 특별히 제한되지는 않으나 전자수송능력을 가지면서 발광 화합물보다 높은 이온화 포텐셜을 가져야 하며 대표적으로 BAlq, BCP, TPBI 등이 사용될 수 있다.
이러한 정공저지층 위에 전자수송층(60)을 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법을 통해 증착한 후에 전자주입층(70)을 형성하고 상기 전자주입층(70)의 상부에 캐소드 형성용 금속을 진공 열증착하여 캐소드(80) 전극을 형성함으로써 유기 EL 소자가 완성된다. 여기에서 캐소드 형성용 금속으로는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리듐(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등을 사용할 수 있으며, 전면 발광 소자를 얻기 위해서는 ITO, IZO를 사용한 투과형 캐소드를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 구체적인 예에 의하면, 상기 발광층의 두께는 50 내지 2,000 Å인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 상기 정공주입층, 정공수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층, 전자저지층, 발광층, 정공저지층, 전자수송층 및 전자주입층으로부터 선택된 하나 이상의 층은 단분자 증착방식 또는 용액공정에 의하여 형성될 수 있다.
여기서 상기 증착 방식은 상기 각각의 층을 형성하기 위한 재료로 사용되는 물질을 진공 또는 저압상태에서 가열 등을 통해 증발시켜 박막을 형성하는 방법을 의미하고, 상기 용액공정은 상기 각각의 층을 형성하기 위한 재료로 사용되는 물질을 용매와 혼합하고 이를 잉크젯 인쇄, 롤투롤 코팅, 스크린 인쇄, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 스핀 코팅 등과 같은 방법을 통하여 박막을 형성하는 방법을 의미한다.
또한 본 발명에서의 상기 유기 발광 소자는 평판 디스플레이 장치; 플렉시블 디스플레이 장치; 단색 또는 백색의 평판 조명용 장치; 및 단색 또는 백색의 플렉시블 조명용 장치;에서 선택되는 어느 하나의 장치에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 발광층은 도펀트로서 하기 [화학식 B] 또는 [화학식 C]로 표시되는 화합물을 포함할 수 있고 이외에도 통상적으로 사용가능한 다른 종류의 도펀트 물질을 추가로 포함할 수 있다.
[화학식 B] [화학식C]
Figure pat00084
상기 [화학식 B] 및 [화학식 C] 에서,
A는 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴기, 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기, 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴렌기 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 A는 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기, 또는 단일결합이고, 바람직하게는 안트라센, 파이렌, 페난트렌, 인데노페난트렌, 크라이센, 나프타센, 피센, 트리페닐렌, 페릴렌, 펜타센이다. 이때, 상기 A는 하기 화학식 A1 내지 화학식A10으로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식A1] [화학식A2] [화학식A3]
Figure pat00085
[화학식A4] [화학식A5] [화학식A6]
Figure pat00086
[화학식A7] [화학식A8] [화학식A9]
Figure pat00087
[화학식A10]
Figure pat00088
여기서 상기 [화학식 A3]의 Z21 내지 Z22는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬티오기(alkylthio), 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 60의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 60의 아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 (알킬)아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬)아미노기, 또는 (치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴)아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴)아미노기로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되고, Z1내지 Z2각각은 서로 동일하거나 상이하며, 서로 인접하는 기와 축합 고리를 형성할 수 있다.
또한 상기 [화학식 B] 에서,
상기 X1 내지 X2는 각각 동일하거나 상이하며 서로 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이거나 단일결합이고, X1과 X2는 서로 결합될 수 있고,
상기 Y1 내지 Y2는 각각 동일하거나 상이하며 서로 독립적으로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 24의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 시아노기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 1 내지 40의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 게르마늄, 인, 보론, 중수소 및 수소로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되고, Y1내지 Y2 각각은 서로 동일하거나 상이하며, 서로 인접하는 기와 지방족, 방향족, 지방족헤테로 또는 방향족헤테로의 축합 고리를 형성할 수 있으며.
상기 l, m 은 각각 1 내지 20의 정수이고, k는 1 내지 4의 정수이다.
또한 상기 [화학식 C] 중,
Cy는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬이고, b는 1 내지 4 의 정수이되, b가 2 이상인 경우 각각의 시클로알칸은 융합된 형태일 수 있고, 또한, 이에 치환된 수소는 각각 중수소 또는 알킬로 치환될 수 있으며, 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
또한, 상기 B는 단일 결합 또는 -[C(R25)(R26)]p-이고, 상기 p는 1 내지 3의 정수이되, p가 2 이상인 경우 2 이상의 R25및 R26은 서로 동일하거나 상이하고;
상기 R21, R22, R23, R25 및 R26은 동일하거나 상이하며 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬티오기(alkylthio), 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 60의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 60의 아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 (알킬)아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬)아미노기, 또는 (치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴)아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴)아미노기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 1 내지 40의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 게르마늄, 인, 보론 중에서 선택될 수 있으며,
a는 1 내지 4의 정수이되, a가 2 이상인 경우 2 이상의 R23은 서로 동일하거나 상이하고, R23이 복수인 경우, 각각의 R23은 융합된 형태일 수 있고, k는 1 내지 4의 정수이다.
또한, 상기 [화학식 B] 및 [화학식 C]의 A에 결합되는 아민기는 하기 [치환기 1] 내지 [치환기 52]로 표시되는 군으로부터 선택되는 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니다.
[치환기1] [치환기2] [치환기3]
Figure pat00089
[치환기4] [치환기5] [치환기6]
Figure pat00090
[치환기7] [치환기8] [치환기9]
Figure pat00091
[치환기10] [치환기11] [치환기12]
Figure pat00092
[치환기13] [치환기14] [치환기15]
Figure pat00093
[치환기16] [치환기17] [치환기18]
Figure pat00094
[치환기19] [치환기20] [치환기21]
Figure pat00095
[치환기22] [치환기23] [치환기24]
Figure pat00096
[치환기25] [치환기26] [치환기27]
Figure pat00097
[치환기28] [치환기29] [치환기30]
Figure pat00098
[치환기31] [치환기32] [치환기33]
Figure pat00099
[치환기34] [치환기35] [치환기36]
Figure pat00100
[치환기37] [치환기38][치환기39]
Figure pat00101
[치환기40] [치환기41] [치환기42]
Figure pat00102
[치환기43] [치환기44] [치환기45]
Figure pat00103
[치환기46][치환기47] [치환기48]
Figure pat00104
[치환기49] [치환기50][치환기51]
Figure pat00105
[치환기52]
Figure pat00106
상기 치환기에서 R은 서로 동일하거나 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬티오기(alkylthio), 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 (알킬)아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬)아미노기, 또는 (치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴)아미노기, 디(치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴)아미노기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 1 내지 40의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환 된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기, 게르마늄, 인, 보론 중에서 선택될 수 있으며, 각각 1에서 12개까지 치환될 수 있고, 각각의 치환기는 서로 인접하는 기와 축합 고리를 형성할 수 있다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
합성예 1. 화합물 1의 합성
합성예 1-1. <중간체 1-a>의 합성
하기 반응식 1에 의하여 <중간체 1-a>를 합성하였다.
[반응식 1]
Figure pat00107
<중간체1-a>
300 mL 반응기에 2,5-디브로모벤즈알데히드 (15.3 g, 58 mmol), 9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일보론산 (14.7 g, 62 mmol) , 탄산칼륨 (16 g, 116 mmol), 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 (2.2 g, 1 mmol), H2O 30 mL, 톨루엔 75 mL 및 1,4-다이옥산 75 mL를 넣고 12 시간 동안 환류 교반한다. 반응 종결 후 반응물을 층 분리하여 유기층을 감압 농축하고 컬럼크로마토그래피로 분리하여 <중간체 1-a> (11 g, 50%)를 얻었다.
합성예 1-2. <중간체 1-b>의 합성
하기 반응식 2 에 의하여 <중간체 1-b>를 합성하였다.
[반응식 2]
Figure pat00108
<중간체 1-a> <중간체 1-b>
2 L 반응기에 포타슘 터셔리 부톡사이드 (23.4 g, 192 mmol), 테트라하이드로 퓨란 200 mL을 넣고 교반시킨 후 질소상태하에서 0℃ 로 냉각시킨다. 메톡시메틸 트라이페닐포스포늄 클로라이드 (65.8g, 192mmol) 을 테트라하이드로퓨란 300 mL에 녹여 적가한 후 30분간 교반시킨다. <중간체 1-a> (47 g, 125 mmol)을 테트라하이드로퓨란 500 mL에 녹여 천천히 넣어준 후 상온에서 2시간 교반한다. 반응종료 후 에틸아세테이트와 물로 추출한 후 유기층을 감압농축하고 컬럼크로마토그래피로 분리하여 <중간체1-b>(46.5 g, 92%)를 얻었다.
합성예 1-3. <중간체 1-c>의 합성
하기 반응식 3 에 의하여 <중간체 1-c>를 합성하였다.
[반응식 3]
Figure pat00109
<중간체 1-b> <중간체 1-c>
1 L 반응기에 질소분위기 하에서 <중간체 1-b>(46.5 g, 115 mmol), 비스머스(III) 트리플루오로 메탄설포네이트 (3.8 g, 5.8 mmol), 1,2-디클로로에탄 500 ml를 넣고 상온에서 3시간 교반한다. 반응 종료 후 메탄올을 사용하여 침전물을 형성시키고 고체를 여과하여 <중간체 1-c> (38 g, 89%)을 얻었다.
합성예 1-4. <화합물 1>의 합성
하기 반응식 4에 의하여 <화합물 1>를 합성하였다.
[반응식 4]
Figure pat00110
<중간체 1-c> <화합물 1>
합성예 1-1에서 사용한 2,5-디브로모벤즈알데히드 대신 <중간체 1-c>를 사용하고 9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일보론산 대신 10-페닐 안트라센 9-보론산를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법을 사용하여 <화합물 1> (5.2 g, 45.2%)을 얻었다.
MS (MALDI-TOF) : m/z 546.23[M+]
합성예 2. 화합물 9의 합성
합성예 2-1. <중간체 2-a>의 합성
하기 반응식5에 의하여 <중간체 2-a>를 합성하였다.
[반응식 5]
Figure pat00111
<중간체2-a>
합성예 1-4에서 사용한 <중간체1-c>대신 1-브로모-4-아이오도벤젠을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <중간체 2-a> (27.2 g, 88.1%)을 얻었다.
합성예 2-2. <중간체 2-b>의 합성
하기 반응식 6에 의하여 <중간체 2-b>를 합성하였다.
[반응식 6]
Figure pat00112
<중간체2-a> <중간체 2-b>
500 mL 반응기에 <중간체 2-a> (27.2 g, 67mmol), 비스피나콜라토 디보론 (10g, 102mmol), 팔라듐(II) 염화-1,1'-비스(다이페닐포스피노)페로센 (2.5 g, 4mmol), 칼륨 아세테이트 (24 g, 182mmol), 톨루엔 270 mL를 넣고 12시간 동안 환류 교반한다. 반응종료 후 고체를 걸러낸 후 여액을 감압하여 농축하고 컬럼크로마토그래피로 분리하여 <중간체 2-b> (21 g, 69 %)를 얻었다.
합성예 2-3. <화합물 9>의 합성
하기 반응식 7에 의하여 <화합물 9>를 합성하였다.
[반응식 7]
Figure pat00113
<중간체 1-c> <중간체 2-b> <화합물 9>
합성예 1-4에서 사용한 10-페닐 안트라센 9-보론산 대신 <중간체2-b>을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <화합물 9> (3.4 g, 38.1%)을 얻었다.
MS (MALDI-TOF) : m/z 622.27[M+]
합성예 3. 화합물 20의 합성
합성예 3-1. <중간체 3-a>의 합성
하기 반응식 8에 의하여 <중간체 3-a>를 합성하였다.
[반응식 8]
Figure pat00114
<중간체 3-a>
합성예 1-1에서 사용한 2,5-디브로모벤즈알데히드 대신 2-6-디브로모벤즈알데히드를 사용하고 9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일보론산 대신 9-페닐-9H-카바졸-3-일-보론산을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법을 사용하여 <중간체 3-a> (24 g, 68.1%)을 얻었다.
합성예 3-2. <중간체 3-b>의 합성
하기 반응식 9에 의하여 <중간체 3-b>를 합성하였다.
[반응식 9]
Figure pat00115
<중간체 3-a> <중간체 3-b>
합성예 1-2에서 사용한 <중간체 1-a> 대신 <중간체 3-a>을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <중간체 3-b> (20 g, 82%)을 얻었다.
합성예 3-3. <중간체 3-c>의 합성
하기 반응식 10에 의하여 <중간체 3-c>를 합성하였다.
[반응식 10]
Figure pat00116
<중간체 3-b> <중간체 3-c>
합성예 1-3에서 사용한 <중간체 1-b> 대신 <중간체 3-b>을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <중간체 3-c> (15 g, 73%)을 얻었다.
합성예 3-4. <화합물 20>의 합성
하기 반응식 11에 의하여 <화합물 20>를 합성하였다.
[반응식 11]
Figure pat00117
<중간체 3-c> <중간체 2-b> <화합물 20>
합성예 1-1에서 사용한 2,5-디브로모벤즈알데히드 대신 <중간체 3-c>를 사용하고 9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일보론산 대신 <중간체 2-b>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법을 사용하여 <화합물 20> (4.4 g, 40.1%)을 얻었다
MS (MALDI-TOF) : m/z 671.26[M+]
합성예 4. 화합물 28의 합성
합성예 4-1. <중간체 4-a>의 합성
하기 반응식 12에 의하여 <중간체 4-a>를 합성하였다.
[반응식 12]
Figure pat00118
<중간체 4-a>
합성예 1-4에서 사용한 <중간체1-c>대신 1-브로모-3-아이오도벤젠을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <중간체4-a> (24.3 g, 75.2%)을 얻었다.
합성예 4-2. <중간체4-b>의 합성
하기 반응식 13에 의하여 <중간체4-b>를 합성하였다.
[반응식 13]
Figure pat00119
<중간체 4-a> <중간체 4-b>
합성예 2-2에서 사용한 <중간체 2-a> 대신 <중간체 4-a>을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <중간체 4-b> (14.1 g, 87.4%)을 얻었다.
합성예 4-3. <화합물 28>의 합성
하기 반응식 14에 의하여 <화합물 28>를 합성하였다.
[반응식 14]
Figure pat00120
<중간체 3-c> <중간체 4-b> <화합물 28>
합성예 3-4에서 사용한 <중간체 2-b> 대신 <중간체4-b>을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <화합물 28> (4.8 g, 41.2g)을 얻었다.
MS (MALDI-TOF) : m/z 671.26[M+]
합성예 5. 화합물 36의 합성
합성예 5-1. <중간체 5-a>의 합성
하기 반응식 15에 의하여 <중간체 5-a>를 합성하였다.
[반응식 15]
Figure pat00121
<중간체 5-a>
합성예 2-2에서 사용한 <중간체 2-a> 대신 2-브로모니트로벤젠을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <중간체 5-a>(35.4 g, 77.4%)을 얻었다.
합성예 5-2. <중간체 5-b>의 합성
하기 반응식 16에 의하여 <중간체 5-b>를 합성하였다
[반응식 16]
Figure pat00122
<중간체 5-a> <중간체 5-b>
합성예 1-1에서 사용한 2,5-디브로모벤즈알데히드 대신 1-브로모-2-아이오도벤젠을 사용하고 9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일보론산 대신 <중간체 5-a>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법을 사용하여 <중간체 5-b> (30.7 g, 81.2%)을 얻었다
합성예 5-3. <중간체 5-c>의 합성
하기 반응식 17에 의하여 <중간체 5-c>를 합성하였다
[반응식 17]
Figure pat00123
<중간체 5-b> <중간체 5-c>
1 L 반응기에 <중간체 5-b> (30.7 g, 110 mmol), 트리페닐포스핀 (50.1 g, 330 mmol)을 디클로로벤젠 300 mL에 넣고 24시간 동안 환류 교반한다. 반응 종료 후 농축 후 컬럼크로마토그래피로 분리하여 <중간체 5-c> (20.4 g, 75%)를 얻었다.
합성예 5-4. <중간체 5-d>의 합성
하기 반응식 18에 의하여 <중간체 5-d>를 합성하였다
[반응식 18]
Figure pat00124
<중간체 5-c> <중간체 5-d>
합성예 2-2에서 사용한 <중간체 2-a> 대신 <중간체 5-c>을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <중간체 5-d>(18.4 g, 87.4%)을 얻었다.
합성예 5-5. <중간체 5-e>의 합성
하기 반응식 19에 의하여 <중간체 5-e>를 합성하였다
[반응식 19]
Figure pat00125
<중간체 5-d> <중간체 5-e>
합성예 1-1에서 사용한 9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일보론산 대신 <중간체5-d>을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <중간체 5-e>(15.7 g, 79.2%)을 얻었다.
합성예 5-6. <중간체 5-f>의 합성
하기 반응식 20에 의하여 <중간체 5-f>를 합성하였다
[반응식 20]
Figure pat00126
<중간체 5-e> <중간체 5-f>
합성예 1-2에서 사용한 <중간체 1-a> 대신 <중간체 5-e>을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <중간체 5-f> (14.7 g, 82%)을 얻었다.
합성예 5-7. <중간체 5-g>의 합성
하기 반응식 21에 의하여 <중간체 5-g>를 합성하였다
[반응식 21]
Figure pat00127
<중간체 5-f> <중간체 5-g>
합성예 1-3에서 사용한 <중간체 1-b> 대신 <중간체 5-f>을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <중간체 5-g> (10.8 g, 73%)을 얻었다.
합성예 5-8. <중간체 5-h>의 합성
하기 반응식 22에 의하여 <중간체 5-h>를 합성하였다
[반응식 22]
Figure pat00128
<중간체 5-g> <중간체 5-h>
250 mL 반응기에 <중간체 5-g>(10.8 g, 31 mmol), 아이오도벤젠 (7.5 g, 37 mmol), 구리가루 (2.4 g, 20.6 mmol), 18-크라운-6-에테르 (1.6g, 2 mmol), 탄산 칼륨 (8 g, 42 mmol) 을 넣고, 디클로로벤젠을 넣고 24시간 환류 교반한다. 반응 종료 후 디클로로 벤젠을 제거하고 컬럼크로마토그래피로 분리하여 <중간체 5-h> (9.7 g, 74%)을 얻었다.
합성예 5-9. <화합물 36>의 합성
하기 반응식 23에 의하여 <화합물 36>를 합성하였다
[반응식 23]
Figure pat00129
<중간체 5-h> <중간체 4-b> <화합물 36>
합성예 4-4에서 사용한 <중간체 3-c> 대신 <중간체5-h>을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <화합물 36> (3.8 g, 40.2%)을 얻었다.
MS (MALDI-TOF) : m/z 671.26[M+]
합성예 6. 화합물 53의 합성
합성예 6-1. <중간체 6-a>의 합성
하기 반응식 24에 의하여 <중간체 6-a>를 합성하였다.
[반응식 24]
Figure pat00130
<중간체6-a>
합성예 1-1에서 사용한 2,5-디브로모벤즈알데히드 대신 2,6-디브로모벤즈알데히드를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <중간체 6-a> (31 g, 82%)을 얻었다.
합성예 6-2. <중간체 6-b>의 합성
하기 반응식 25에 의하여 <중간체 6-b>를 합성하였다.
[반응식 25]
Figure pat00131
<중간체6-a> <중간체 6-b>
합성예 1-2에서 사용한 <중간체 1-a> 대신 <중간체 6-a>을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <중간체 6-b> (28.4 g, 80.4%)을 얻었다.
합성예 6-3. <중간체 6-c>의 합성
하기 반응식 26에 의하여 <중간체6-c>를 합성하였다.
[반응식 26]
Figure pat00132
<중간체 6-b> <중간체6-c>
합성예 1-3에서 사용한 <중간체 1-b> 대신 <중간체 6-b>을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <중간체 6-c> (21.4 g, 73.4%)을 얻었다.
합성예 6-4. <화합물 53>의 합성
하기 반응식 27에 의하여 <화합물 53>를 합성하였다.
[반응식 27]
Figure pat00133
<중간체6-c> <중간체 4-b> <화합물 53>
합성예 4-4에서 사용한 <중간체 3-c> 대신 <중간체6-c>을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <화합물 53> (4.1 g, 38.2%)을 얻었다.
MS (MALDI-TOF) : m/z 622.27[M+]
합성예 7. 화합물 81의 합성
합성예 7-1. <중간체 7-a>의 합성
하기 반응식 28에 의하여 <중간체 7-a>를 합성하였다.
[반응식 28]
Figure pat00134
<중간체 7-a>
합성예 1-1에서2,5-디브로모벤즈알데히드 대신 9-브로모페난쓰렌을 사용하고 9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일보론산 대신 안트라센-9-보론산을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <중간체 7-a> (40.7 g, 85.2%)을 얻었다.
합성예 7-2. <중간체 7-b>의 합성
하기 반응식 29에 의하여 <중간체 7-b>를 합성하였다.
[반응식 29]
Figure pat00135
<중간체 7-a> <중간체 7-b>
1 L 반응기에 <중간체 7-a> (40.7 g, 115 mmol)을 디메틸포름아마이드 400 mL에 녹인 후 0 ℃ 에서 교반한다. 그 후 N-브로모썩신이미드 (32 g, 140 mmol)을 반응기에 천천히 넣는다. 상온으로 올린 후 4시간 동안 교반 한다. 반응 종료 후 H2O를 상온에서 적가 한 후 갈색 결정이 생기면 여과한 후 재결정하여 <중간체 7-b> (38.4 g, 77%)를 얻었다.
합성예 7-3. <중간체 7-c>의 합성
하기 반응식 30에 의하여 <중간체 7-c>를 합성하였다.
[반응식 30]
Figure pat00136
<중간체 7-b> <중간체 7-c>
1 L 반응 용기에 <중간체7-b>(38.4 g, 89 mmol), 테트라하이드로퓨란 400 mL을 넣어준 후 질소 분위기 하에서 영하 78 ℃로 냉각한다. 30분 후1.6M n-부틸리튬 (103 mL, 175 mmol)을 천천히 적가하고 영하 78 ℃에서1시간 동안 교반한다. 영하78 ℃에서 트라이메틸 보레이트 (23.8 g, 201 mmol)을 천천히 적가하고 상온에서 2시간 동안 교반 후 2M염산 수용액을 넣고 교반한다. 에틸아세테이트와 물로 추출하고 유기층을 감압 농축한다. 헵탄으로 결정화하고 여과 건조하여 <중간체 7-c> (26 g, 74%)을 얻었다.
합성예 7-4. <중간체 7-d>의 합성
하기 반응식 31에 의하여 <중간체 7-d>를 합성하였다.
[반응식 31]
Figure pat00137
<중간체 7-c> <중간체 7-d>
합성예 1-1에서2,5-디브로모벤즈알데히드 대신 1-브로모-3-아이오도벤젠을 사용하고 9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일보론산 대신 <중간체7-c>을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <중간체 7-d> (35.7 g, 80.2%)을 얻었다.
합성예 7-5. <중간체 7-e>의 합성
하기 반응식 32에 의하여 <중간체 7-e>를 합성하였다.
[반응식 32]
Figure pat00138
<중간체 7-d> <중간체 7-e>
합성예 2-2에서 사용한 <중간체 2-a> 대신 <중간체 7-d>을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <중간체 7-e> (30.1 g, 77.4%)를 얻었다.
합성예 7-6. <화합물 81>의 합성
하기 반응식 33에 의하여 <화합물 81>를 합성하였다.
[반응식 33]
Figure pat00139
<중간체 6-c> <중간체 7-e> <화합물 81>
합성예 6-4에서 사용한 <중간체 4-b> 대신 <중간체7-e>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <화합물 81>(3.7 g, 42.2%)을 얻었다.
MS (MALDI-TOF) : m/z 722.30[M+]
합성예 8. 화합물 97의 합성
합성예 8-1. <중간체 8-a>의 합성
하기 반응식 34에 의하여 <중간체 8-a>를 합성하였다.
[반응식 34]
Figure pat00140
<중간체 8-a>
합성예 1-1에서 2,5-디브로모벤즈알데히드 대신2-브로모알데히드를 사용하고 9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일보론산 대신 <중간체5-d> 을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <중간체 8-a> (27.2 g, 78.1 %)을 얻었다
합성예 8-2. <중간체 8-b>의 합성
하기 반응식 35에 의하여 <중간체 8-b>를 합성하였다.
[반응식 35]
Figure pat00141
<중간체 8-a> <중간체 8-b>
합성예 1-2에서 사용한 <중간체 1-a> 대신 <중간체 8-a>을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <중간체 8-b> (24.4 g, 81.4%)을 얻었다.
합성예 8-3. <중간체 8-c>의 합성
하기 반응식 36에 의하여 <중간체 8-c>를 합성하였다.
[반응식 36]
Figure pat00142
<중간체 8-b> <중간체 8-c>
합성예 1-3에서 사용한 <중간체 1-b> 대신 <중간체 8-b>을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <중간체 8-c> (21.4 g, 75.4%)을 얻었다.
합성예 8-4. <화합물 97>의 합성
하기 반응식 37에 의하여 <화합물 97>를 합성하였다.
[반응식 37]
Figure pat00143
<중간체 8-c> <중간체 4-a> <화합물 97>
건조된 250 mL 반응기에 <중간체 8-c> (12.4 g, 46 mmol), <중간체 4-a> (13.4 g, 33 mmol), 트리스(다이벤지리덴아세톤) 다이팔라듐 (0.39 g, 0.43 mmol), 트리터셔리 부틸포스포늄 테트라플루오로보레이트 (0.5 g, 1.7 mmol), 소듐터셔리부톡사이드 (10 g, 80 mmol) 및 자일렌 150 mL를 넣고 질소 하에서 10시간 동안 환류 교반한다. 반응 종결 후 뜨거운 상태에서 감압 여과한다. 용액을 감압 건조 후에 컬럼크로마토그래피로 분리하여 <화합물 97> (8.4 g, 43%)을 얻었다.
MS (MALDI-TOF) : m/z 595.23[M+]
합성예 9. 화합물 117의 합성
합성예 9-1. <중간체 9-a>의 합성
하기 반응식 38에 의하여 <중간체 9-a>를 합성하였다.
[반응식 38]
Figure pat00144
<중간체 8-c> <중간체 9-a>
합성예 5-8에서 <중간체 5-g> 대신 <중간체 8-c>을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <중간체 9-a> (29.2 g, 75.2%)을 얻었다.
합성예 9-2. <중간체 9-b>의 합성
하기 반응식 39에 의하여 <중간체 9-b>를 합성하였다.
[반응식 39]
Figure pat00145
<중간체 9-a> <중간체 9-b>
합성예 7-2에서 <중간체 7-a> 대신 <중간체 9-a>을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <중간체 9-b> (27.4 g, 87.1%)을 얻었다.
합성예 9-3. <화합물 117>의 합성
하기 반응식 40에 의하여 <화합물 117>를 합성하였다.
[반응식 40]
Figure pat00146
<중간체 9-b> <중간체 2-b> <화합물 117>
합성예 1-1에서 2,5-디브로모벤즈알데히드 대신 <중간체9-b>를 사용하고 9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일보론산 대신 <중간체2-b>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <화합물 117> (4.3 g, 42.2 %)을 얻었다
MS (MALDI-TOF) : m/z 671.26[M+]
합성예 10. 화합물 141의 합성
합성예 10-1. <화합물 141>의 합성
하기 반응식 41에 의하여 <화합물 141>을 합성하였다.
[반응식 41]
Figure pat00147
<중간체 5-h> <화합물 141>
합성예 1-4에서 사용한 <중간체1-c> 대신 <중간체 5-h>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <화합물 141> (3.5 g, 32.2%)을 얻었다.
MS (MALDI-TOF) : m/z 595.23[M+]
실시예
실시예 1 내지 10
유기 발광소자의 제조
ITO 글래스의 발광 면적이 2 mm x 2 mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 기판을 진공 챔버에 장착한 후 베이스 압력이 1x10-6 torr가 되도록 한 후 상기 ITO위에 HATCN(50Å), NPD(650Å), 하기 표 1에 따른, 본 발명에 의해 제조된 화합물 + 청색(Blue) 도판트(BD) 5% 로 도핑하여 200Å 두께의 발광층을 형성하였다. 이어서 전자수송층으로 화합물 ET :Liq = 1:1 (300Å), 전자주입층으로 Liq(10Å), Al(1,000Å)의 순서로 성막 하였으며, 소자의 특성은 0.4 mA에서 측정을 하였다. 상기 [HATCN], [NPD], [BD], [ET], [Liq] 의 구조는 다음과 같다
Figure pat00148
[HATCN] [NPB] [BD]
Figure pat00149
[ET] [Liq]
비교예 1
비교예 1를 위한 유기발광다이오드 소자는 상기 실시예에 따른 소자구조에서 본 발명에 의해 제조된 화합물 대신 일반적으로 청색호스트 물질로 많이 사용되고 있는 BH를 사용한 점을 제외하고 동일하게 제작하였으며 상기 BH의 구조는 아래와 같다.
Figure pat00150
[BH]
상기 실시예 1 내지 10, 비교예 1에 따라 제조된 제조된 유기발광소자에 대하여, 전압, 전류, 휘도, 색 좌표 및 수명을 측정하고 그 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다. T95은 휘도가 초기 휘도(2000 cd/m2)에 비해 95%로 감소되는데 소요되는 시간을 의미한다
구분 호스트 V Cd/m 2 CIEx CIEy T 95 (Hrs)
비교예 1 BH 4.3 650 0.133 0.129 13
실시예 1 화합물 1 4.2 820 0.133 0.130 32
실시예 2 화합물 9 4.1 840 0.133 0.128 28
실시예 3 화합물 20 4.2 780 0.132 0.126 25
실시예 4 화합물 28 4.3 790 0.132 0.127 32
실시예 5 화합물 36 4.2 825 0.134 0.129 33
실시예 6 화합물 53 4.1 810 0.132 0.128 35
실시예 7 화합물 81 4.1 760 0.133 0.127 30
실시예 8 화합물 97 4.0 790 0.132 0.128 33
실시예 9 화합물 117 4.1 810 0.133 0.127 31
실시예 10 화합물 141 4.2 780 0.134 0.129 35
상기 [표 1]에서 보는 바와 같이 본 발명에 의하여 확보된 유기화합물은 종래기술에 따른, 청색호스트 재료로 많이 쓰이는 BH 에 비하여 높은 효율과 장수명을 가지는 것을 알 수 있다.

Claims (13)

  1. 하기 [화학식 A]로 표시되는 안트라센 유도체.
    [화학식 A]
    Figure pat00151

    상기 [화학식 A]에서,
    상기 R1 내지 R10은 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지30의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수6 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 게르마늄기, 치환 또는 비치환된 붕소기, 치환 또는 비치환된 알루미늄기, 카르보닐기, 포스포릴기, 아미노기, 싸이올기, 히드록시기, 셀레늄기, 텔루륨기, 아미드기, 에테르기 및 에스테르기 중에서 선택되는 어느하나이고,
    각각 서로 인접하는 치환기와 연결되어 지환족, 방향족의 단일환 또는 다환 고리를 형성할 수 있으며, 상기 형성된 지환족, 방향족의 단일환 또는 다환 고리의 탄소원자는 N, S, O 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 헤테로원자로 치환될 수 있으며;
    R1 내지 R10 중 어느 하나는 연결기 L과 결합하는 단일결합이며,
    상기 연결기 L은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 60의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴렌기이며;
    n은 1 내지 3의 정수이고, 상기 n이 2 이상인 경우에, 각각의 연결기 L은 서로 동일하거나 상이하며,
    상기 M은 하기 [구조식 A-1] 내지 [구조식 A-6] 중에서 선택되는 어느 하나의 치환기이며,
    Figure pat00152

    [구조식 A-1] [구조식 A-2] [구조식 A-3]
    Figure pat00153

    [구조식 A-4] [구조식 A-5] [구조식 A-6]
    상기 [구조식 A-1] 내지 [구조식 A-6]에서,
    X는 NR11 또는 CR12R13이고
    상기 치환기 R11 내지 R13, 및 치환기 Z1 내지 Z12 는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 게르마늄기, 치환 또는 비치환된 붕소기, 치환 또는 비치환된 알루미늄기, 카르보닐기, 포스포릴기, 아미노기, 싸이올기, 사이아노기, 히드록시기, 니트로기, 할로겐기, 셀레늄기, 텔루륨기, 아미드기, 에테르기 및 에스테르기 중에서 선택되는 어느 하나의 치환기이되;
    상기 Z1 내지 Z12 중 어느 하나는 상기 화학식 A내 L과 결합하는 단일결합이고,
    여기서, 상기'치환 또는 비치환된'에서의 '치환'은 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 탄소수 1 내지 24의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 24의 아릴아미노기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴아미노기, 탄소수 1 내지 24의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴실릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 치환기 R11 내지 R13 은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴기 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 안트라센 유도체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 A내 치환기 R10 이 연결기 L과 결합하는 단일결합인 것을 특징으로 하는 안트라센 유도체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 화학식 A내 치환기 R9는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기인 것을 특징으로 하는 안트라센 유도체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 A내 연결기 L은 단일결합이거나, 하기 [구조식 21] 내지 [구조식 29] 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 안트라센 유도체.
    [구조식 21] [구조식 22] [구조식 23] [구조식 24]
    Figure pat00154

    [구조식 25] [구조식 26] [구조식 27] [구조식 28]
    Figure pat00155

    [구조식 29]
    Figure pat00156

    상기 연결기 L에서 방향족 고리의 탄소자리는 수소 또는 중수소가 결합될 수 있다.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 n은 1 또는 2인 것을 특징으로 하는 안트라센 유도체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 치환기 R11은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기이고,
    치환기 R12 및 R13은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 안트라센 유도체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 A로 표시되는 화합물은 하기 [화합물 1] 내지 [화합물 216]으로 표시되는 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 안트라센 유도체.
    Figure pat00157

    [화합물 1] [화합물 2] [화합물 3] [화합물 4]
    Figure pat00158

    [화합물 5] [화합물 6] [화합물 7] [화합물 8]
    Figure pat00159

    [화합물 9] [화합물 10] [화합물 11] [화합물 12]
    Figure pat00160

    [화합물 13] [화합물 14] [화합물 15] [화합물 16]
    Figure pat00161

    [화합물 17] [화합물 18] [화합물 19] [화합물 20]
    Figure pat00162

    [화합물 21] [화합물 22] [화합물 23] [화합물 24]
    Figure pat00163

    [화합물 25] [화합물 26] [화합물 27] [화합물 28]
    Figure pat00164

    [화합물 29] [화합물 30] [화합물 31] [화합물 32]
    Figure pat00165

    [화합물 33] [화합물 34] [화합물 35] [화합물 36]
    Figure pat00166

    [화합물 37] [화합물 38] [화합물 39] [화합물 40]
    Figure pat00167

    [화합물 41] [화합물 42] [화합물 43] [화합물 44]
    Figure pat00168

    [화합물 45] [화합물 46] [화합물 47] [화합물 48]
    Figure pat00169

    [화합물 49] [화합물 50] [화합물 51] [화합물 52]
    Figure pat00170

    [화합물 53] [화합물 54] [화합물 55] [화합물 56]
    Figure pat00171

    [화합물 57] [화합물 58] [화합물 59] [화합물 60]
    Figure pat00172

    [화합물 61] [화합물 62] [화합물 63] [화합물 64]
    Figure pat00173

    [화합물 65] [화합물 66] [화합물 67] [화합물 68]
    Figure pat00174

    [화합물 69] [화합물 70] [화합물 71] [화합물 72]
    Figure pat00175

    [화합물 73] [화합물 74] [화합물 75] [화합물 76]
    Figure pat00176

    [화합물 77] [화합물 78] [화합물 79] [화합물 80]
    Figure pat00177

    [화합물 81] [화합물 82] [화합물 83] [화합물 84]
    Figure pat00178

    [화합물 85] [화합물 86] [화합물 87] [화합물 88]
    Figure pat00179

    [화합물 89] [화합물 90] [화합물 91] [화합물 92]
    Figure pat00180

    [화합물 93] [화합물 94] [화합물 95] [화합물 96]
    Figure pat00181

    [화합물 97] [화합물 98] [화합물 99] [화합물 100]
    Figure pat00182

    [화합물 101] [화합물 102] [화합물 103] [화합물 104]
    Figure pat00183

    [화합물 105] [화합물 106] [화합물 107] [화합물 108]
    Figure pat00184

    [화합물 109] [화합물 110] [화합물 111] [화합물 112]
    Figure pat00185

    [화합물 113] [화합물 114] [화합물 115] [화합물 116]
    Figure pat00186

    [화합물 117] [화합물 118] [화합물 119] [화합물 120]
    Figure pat00187

    [화합물 121] [화합물 122] [화합물 123] [화합물 124]
    Figure pat00188

    [화합물 125] [화합물 126] [화합물 127] [화합물 128]
    Figure pat00189

    [화합물 129] [화합물 130] [화합물 131] [화합물 132]
    Figure pat00190

    [화합물 133] [화합물 134] [화합물 135] [화합물 136]
    Figure pat00191

    [화합물 137] [화합물 138] [화합물 139] [화합물 140]
    Figure pat00192

    [화합물 141] [화합물 142] [화합물 143] [화합물 144]
    Figure pat00193

    [화합물 145] [화합물 146] [화합물 147] [화합물 148]
    Figure pat00194

    [화합물 149] [화합물 150] [화합물 151] [화합물 152]
    Figure pat00195

    [화합물 153] [화합물 154] [화합물 155] [화합물 156]
    Figure pat00196

    [화합물 157] [화합물 158] [화합물 159] [화합물 160]
    Figure pat00197

    [화합물 161] [화합물 162] [화합물 163] [화합물 164]
    Figure pat00198

    [화합물 165] [화합물 166] [화합물 167] [화합물 168]
    Figure pat00199

    [화합물 169] [화합물 170] [화합물 171] [화합물 172]
    Figure pat00200

    [화합물 173] [화합물 174] [화합물 175] [화합물 176]
    Figure pat00201

    [화합물 177] [화합물 178] [화합물 179] [화합물 180]
    Figure pat00202

    [화합물 181] [화합물 182] [화합물 183] [화합물 184]
    Figure pat00203

    [화합물 185] [화합물 186] [화합물 187] [화합물 188]
    Figure pat00204

    [화합물 189] [화합물 190] [화합물 191] [화합물 192]
    Figure pat00205

    [화합물 193] [화합물 194] [화합물 195] [화합물 196]
    Figure pat00206

    [화합물 197] [화합물 198] [화합물 199] [화합물 200]
    Figure pat00207

    [화합물 201] [화합물 202] [화합물 203] [화합물 204]
    Figure pat00208

    [화합물 205] [화합물 206] [화합물 207] [화합물 208]
    Figure pat00209

    [화합물 209] [화합물 210] [화합물 211] [화합물 212]
    Figure pat00210

    [화합물 213] [화합물 214] [화합물 215] [화합물 216]
  9. 제1전극;
    상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되는 발광층;을 포함하는 유기발광소자로서,
    상기 발광층이 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 안트라센 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 발광층이 형광호스트와 형광도판트를 포함하며, [화학식 A]로 표시되는 안트라센 유도체는 형광 호스트로서 사용되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 유기발광소자는 발광층 이외에 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 각각의 층중에서 선택된 하나 이상의 층은 증착공정 또는 용액공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 유기발광소자는 평판 디스플레이 장치; 플렉시블 디스플레이 장치; 단색 또는 백색의 평판 조명용 장치; 및, 단색 또는 백색의 플렉시블 조명용 장치;에서 선택되는 어느 하나의 장치에 사용되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
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