KR20190000812A - 유기 전계발광 물질 및 디바이스 - Google Patents
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Abstract
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년 6월 23일에 출원된 미국 가출원 제62/524,080호, 및 2017년 6월 23일에 출원된 미국 가출원 제62/524,086호에 대해 35 U.S.C. § 119(e) 하에 우선권을 주장하며, 그 전문이 본원에서 인용에 의해 포함된다.
분야
본 발명은 이미터로서 사용하기 위한 화합물, 및 이를 포함하는, 유기 발광 다이오드와 같은 디바이스에 관한 것이다.
유기 물질을 사용하는 광전자 디바이스는 여러 이유로 인하여 점차로 중요해지고 있다. 이와 같은 디바이스를 제조하는데 사용되는 다수의 물질들은 비교적 저렴하기 때문에, 유기 광전자 디바이스는 무기 디바이스에 비하여 비용 잇점면에서 잠재성을 갖는다. 또한, 유기 물질의 고유한 특성, 예컨대 이의 가요성은 그 유기 물질이 가요성 기판 상에서의 제작과 같은 특정 적용예에 매우 적합하게 할 수 있다. 유기 광전자 디바이스의 예로는 유기 발광 다이오드/디바이스(OLED), 유기 광트랜지스터, 유기 광전지 및 유기 광검출기를 들 수 있다. OLED의 경우, 유기 물질은 통상의 물질에 비하여 성능 면에서의 잇점을 가질 수 있다. 예를 들어, 유기 발광층이 광을 방출하는 파장은 일반적으로 적절한 도펀트로 용이하게 조절될 수 있다.
OLED는 디바이스를 가로질러 전압을 인가할 때 광을 방출하는 유기 박막을 사용한다. OLED는 평면 패널 디스플레이, 조명 및 백라이팅(backlighting)과 같은 적용예의 용도에 있어 점차로 중요해지는 기술이다. 여러가지의 OLED 재료 및 구성은 미국 특허 제5,844,363호, 제6,303,238호 및 제5,707,745호에 기재되어 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 인용에 의해 포함된다.
인광 방출 분자에 대한 하나의 적용예는 풀 컬러 디스플레이이다. 이러한 디스플레이에 대한 산업적 기준은 "포화" 색상으로 지칭되는 특정 색상을 방출하도록 조정된 픽셀을 필요로 한다. 특히, 이러한 기준은 포화 적색, 녹색 및 청색 픽셀을 필요로 한다. 대안적으로 OLED는 백색 광을 방출하도록 설계될 수 있다. 통상적인 액정 디스플레이에서, 백색 백라이트에서 나온 방출이 흡수 필터를 사용하여 여과되어 적색, 녹색 및 청색 방출을 생성한다. 동일한 기법이 또한 OLED에도 사용될 수 있다. 백색 OLED는 단일 EML 디바이스 또는 스택 구조일 수 있다. 색상은 당업계에 주지된 CIE 좌표를 사용하여 측정될 수 있다.
녹색 발광 분자의 한 예는, Ir(ppy)3으로 표기되는, 하기의 구조를 갖는 트리스(2-페닐피리딘) 이리듐이다:
본원에서의 이와 같은 화학식 및 하기의 화학식에서, 본 출원인은 질소로부터 금속(여기에서는 Ir)에의 배위 결합을 직선으로 도시한다.
본원에서 사용한 바와 같이, 용어 "유기"는 유기 광전자 디바이스를 제작하는 데 사용될 수 있는 중합체 물질뿐 아니라, 소분자 유기 물질도 포함한다. "소분자"는 중합체가 아닌 임의의 유기 물질을 지칭하며, "소분자"는 실제로 꽤 클 수도 있다. 소분자는 일부의 상황에서는 반복 단위를 포함할 수 있다. 예를 들면, 치환기로서 장쇄 알킬기를 사용하는 것은 "소분자" 유형으로부터 분자를 제외시키지 않는다. 소분자는 또한 예를 들면 중합체 주쇄 상에서의 펜던트 기로서 또는 주쇄의 일부로서 중합체에 혼입될 수 있다. 소분자는 또한 코어 모이어티 상에 생성된 일련의 화학적 셸로 이루어진 덴드리머의 코어 모이어티로서 작용할 수 있다. 덴드리머의 코어 모이어티는 형광 또는 인광 소분자 이미터일 수 있다. 덴드리머는 "소분자"일 수 있으며, OLED 분야에서 현재 사용되는 모든 덴드리머는 소분자인 것으로 여겨진다.
본원에서 사용한 바와 같이, "상단부"는 기판으로부터 가장 멀리 떨어졌다는 것을 의미하며, "하단부"는 기판에 가장 근접하다는 것을 의미한다. 제1층이 제2층의 "상부에 배치되는" 것으로 기재되는 경우, 제1층은 기판으로부터 멀리 떨어져 배치된다. 제1층이 제2층과 "접촉되어 있는" 것으로 명시되지 않는다면 제1층과 제2층 사이에는 다른 층이 존재할 수 있다. 예를 들면, 캐소드와 애노드의 사이에 다양한 유기층이 존재한다고 해도, 캐소드는 애노드의 "상부에 배치되는" 것으로 기재될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, "용액 가공성"은 용액 또는 현탁액 형태로 액체 매체에 용해, 분산 또는 수송될 수 있고/있거나 액체 매체로부터 증착될 수 있다는 것을 의미한다.
리간드가 발광 물질의 광활성 특성에 직접적으로 기여하는 것으로 여겨지는 경우, 리간드는 "광활성"으로서 지칭될 수 있다. 보조적 리간드가 광활성 리간드의 특성을 변경시킬 수 있을지라도, 리간드가 발광 물질의 광활성 특성에 기여하지 않는 것으로 여겨지는 경우, 리간드는 "보조적"인 것으로 지칭될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, 그리고 일반적으로 당업자가 이해하고 있는 바와 같이, 제1 에너지 준위가 진공 에너지 준위에 더 근접하는 경우, 제1 "최고 점유 분자 궤도"(HOMO) 또는 "최저 비점유 분자 궤도"(LUMO) 에너지 준위는 제2 HOMO 또는 LUMO 에너지 준위보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 이온화 전위(IP)가 진공 준위에 대하여 음의 에너지로서 측정되므로, 더 높은 HOMO 에너지 준위는 더 작은 절댓값을 갖는 IP(더 적게 음성인 IP)에 해당한다. 마찬가지로, 더 높은 LUMO 에너지 준위는 절댓값이 더 작은 전자 친화도(EA)(더 적게 음성인 EA)에 해당한다. 상단부에서 진공 준위를 갖는 통상의 에너지 준위 다이아그램에서, 물질의 LUMO 에너지 준위는 동일한 물질의 HOMO 에너지 준위보다 더 높다. "더 높은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위는 "더 낮은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위보다 상기 다이아그램의 상단부에 더 근접하게 나타난다.
본원에서 사용한 바와 같이, 그리고 일반적으로 당업자가 이해하는 바와 같이, 제1 일함수의 절댓값이 더 클 경우, 제1 일함수는 제2 일함수보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 일함수는 일반적으로 진공 준위에 대하여 음의 수로서 측정되므로, 이는 "더 높은" 일함수가 더 음성임을 의미한다. 상단부에서 진공 준위를 갖는 통상의 에너지 준위 다이아그램에서, "더 높은" 일함수는 진공 준위로부터 아래 방향으로 더 먼 것으로서 예시된다. 따라서, HOMO 및 LUMO 에너지 준위의 정의는 일함수와는 상이한 관례를 따른다.
OLED에 대한 더욱 상세한 내용 및 전술한 정의는, 미국 특허 제7,279,704호에서 찾을 수 있으며, 이의 전문은 본원에 인용에 의해 포함된다.
이미다졸/벤즈이미다졸 카르벤을 포함하는 4좌 백금 착물이 개시된다. 본원에 개시된 특정의 치환기를 갖는 이들 백금 카르벤은 신규하며, 조정 가능한 물리적 특성, 예컨대 승화 온도, 발광 색, 및 디바이스 안정성을 나타내는 인광 발광 화합물을 제공한다. 이들 화합물은 OLED 분야에 유용하다.
하기의 화학식 I을 갖는 화합물이 개시된다:
화학식 I에서의 변수는 하기에 상세히 정의된다.
유기층 중 하나에 화학식 I을 갖는 화합물을 포함하는 OLED가 또한 개시된다.
OLED를 포함하는 소비자 제품이 또한 개시된다.
도 1은 유기 발광 디바이스를 도시한다.
도 2는 별도의 전자 수송층을 갖지 않는 역전된 유기 발광 디바이스를 도시한다.
도 2는 별도의 전자 수송층을 갖지 않는 역전된 유기 발광 디바이스를 도시한다.
일반적으로, OLED는 애노드와 캐소드 사이에 배치되어 이에 전기 접속되는 하나 이상의 유기층을 포함한다. 전류가 인가되면, 애노드는 유기층(들)에 정공을 주입하고, 캐소드는 전자를 주입한다. 주입된 정공 및 전자는 각각 반대로 하전된 전극을 향하여 이동한다. 전자와 정공이 동일한 분자상에 편재화될 경우, 여기된 에너지 상태를 갖는 편재화된 전자-정공 쌍인 "엑시톤"이 생성된다. 엑시톤이 광방출 메카니즘을 통해 이완될 경우 광이 방출된다. 일부의 경우에서, 엑시톤은 엑시머 또는 엑시플렉스 상에 편재화될 수 있다. 비-방사 메카니즘, 예컨대 열 이완이 또한 발생할 수 있으나, 일반적으로 바람직하지 않은 것으로 간주된다.
초기 OLED는 예를 들면 미국 특허 제4,769,292호에 개시된 바와 같은 단일항 상태로부터 광("형광")을 방출하는 발광 분자를 사용하였으며, 상기 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. 형광 방출은 일반적으로 10 나노초 미만의 시간 프레임으로 발생한다.
보다 최근에는, 삼중항 상태로부터의 광("인광")을 방출하는 발광 물질을 갖는 OLED가 제시되었다. 문헌[Baldo et al., "Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices," Nature, vol. 395, 151-154, 1998; ("Baldo-I")] 및 문헌[Baldo et al., "Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence," Appl. Phys. Lett., vol. 75, No. 3, 4-6 (1999) ("Baldo-II")]은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. 인광은 인용에 의해 포함되는 미국 특허 제7,279,704호의 컬럼 5-6에 보다 구체적으로 기재되어 있다.
도 1은 유기 발광 디바이스(100)를 나타낸다. 도면은 반드시 축척에 의하여 도시하지는 않았다. 디바이스(100)는 기판(110), 애노드(115), 정공 주입층(120), 정공 수송층(125), 전자 차단층(130), 발광층(135), 정공 차단층(140), 전자 수송층(145), 전자 주입층(150), 보호층(155), 캐소드(160) 및 배리어층(170)을 포함할 수 있다. 캐소드(160)는 제1 전도층(162) 및 제2 전도층(164)을 갖는 화합물 캐소드이다. 디바이스(100)는 기재된 순서로 층을 증착시켜 제작될 수 있다. 이들 다양한 층뿐 아니라, 예시 물질의 특성 및 기능은 인용에 의해 포함되는 US 제7,279,704호의 컬럼 6-10에 보다 구체적으로 기재되어 있다.
이들 층 각각에 대한 더 많은 예도 이용 가능하다. 예를 들면 가요성이고 투명한 기판-애노드 조합은 미국 특허 제5,844,363호에 개시되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. p-도핑된 정공 수송층의 한 예는 미국 특허 출원 공개 공보 제2003/0230980호에 개시된 바와 같이, 50:1의 몰비로 F4-TCNQ로 도핑된 m-MTDATA이며, 이 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. 발광 및 호스트 물질의 예는 미국 특허 제6,303,238호(Thompson 등)에 개시되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. n-도핑된 전자 수송층의 예는 미국 특허 출원 공개 공보 제2003/0230980호에 개시된 바와 같이, 1:1의 몰비로 Li로 도핑된 BPhen이고, 이 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. 그 전문이 인용에 의해 포함되는 미국 특허 제5,703,436호 및 제5,707,745호에는, 적층된 투명, 전기전도성 스퍼터-증착된 ITO 층을 갖는 Mg:Ag와 같은 금속의 박층을 갖는 화합물 캐소드를 비롯한 캐소드의 예가 개시되어 있다. 차단층의 이론 및 용도는 미국 특허 제6,097,147호 및 미국 특허 출원 공개 공보 제2003/0230980호에 보다 구체적으로 기재되어 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. 주입층의 예는 미국 특허 출원 공개 공보 제2004/0174116호에 제공되어 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. 보호층의 설명은 미국 특허 출원 공개 공보 제2004/0174116호에서 찾아볼 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함된다.
도 2는 역전된 OLED(200)를 나타낸다. 디바이스는 기판(210), 캐소드(215), 발광층(220), 정공 수송층(225) 및 애노드(230)를 포함한다. 디바이스(200)는 기재된 순서로 층을 증착시켜 제작될 수 있다. 가장 흔한 OLED 구성이 애노드의 위에 캐소드가 배치되어 있는 것이고, 디바이스(200)는 애노드(230)의 아래에 배치된 캐소드(215)를 갖고 있으므로, 디바이스(200)는 "역전된" OLED로 지칭될 수 있다. 디바이스(100)에 관하여 기재된 것과 유사한 물질이 디바이스(200)의 해당 층에 사용될 수 있다. 도 2는 디바이스(100)의 구조로부터 일부 층이 어떻게 생략될 수 있는지의 일례를 제공한다.
도 1 및 도 2에 도시된 단순 적층된 구조는 비제한적인 예로서 제공되며, 본 발명의 실시양태는 다양한 기타의 구조와 관련하여 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 기재된 특정한 물질 및 구조는 사실상 예시를 위한 것이며, 기타의 물질 및 구조도 사용될 수 있다. 기능성 OLED는 기재된 다양한 층을 상이한 방식으로 조합하여 달성될 수 있거나, 또는 층은 디자인, 성능 및 비용 요인에 기초하여 전적으로 생략될 수 있다. 구체적으로 기재되지 않은 기타의 층도 또한 포함될 수 있다. 구체적으로 기재된 물질과 다른 물질을 사용할 수 있다. 본원에 제공된 다수의 예가 단일 물질을 포함하는 것으로 다양한 층을 기재하기는 하나, 물질의 조합, 예컨대 호스트와 도펀트의 혼합물, 또는 보다 일반적으로 혼합물을 사용할 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 층은 다양한 하부층을 가질 수 있다. 본원에서 다양한 층에 제시된 명칭은 엄격하게 제한하고자 하는 것은 아니다. 예를 들면, 디바이스(200)에서, 정공 수송층(225)은 정공을 수송하고 정공을 발광층(220)에 주입하며, 정공 수송층 또는 정공 주입층으로서 기재될 수 있다. 한 실시양태에서, OLED는 캐소드와 애노드 사이에 배치된 "유기층"을 갖는 것으로 기재될 수 있다. 이러한 유기층은 단일 층을 포함할 수 있거나, 또는 예를 들면 도 1 및 도 2와 관련하여 기재된 바와 같은 상이한 유기 물질들의 복수의 층을 더 포함할 수 있다.
구체적으로 기재하지 않은 구조 및 물질, 예컨대 미국 특허 제5,247,190호(Friend 등)에 개시된 바와 같은 중합체 물질을 포함하는 OLED(PLED)를 또한 사용할 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함된다. 추가의 예로서, 단일 유기층을 갖는 OLED를 사용할 수 있다. OLED는 예를 들면 미국 특허 제5,707,745호(Forrest 등)에 기재된 바와 같이 적층될 수 있으며, 이 특허 문헌은 그 전문이 본원에 인용에 의해 포함된다. OLED 구조는 도 1 및 도 2에 도시된 단순 적층된 구조로부터 벗어날 수 있다. 예를 들면, 기판은 미국 특허 제6,091,195호(Forrest 등)에 기재된 바와 같은 메사형(mesa) 구조 및/또는 미국 특허 제5,834,893호(Bulovic 등)에 기재된 피트형(pit) 구조와 같은 아웃-커플링(out-coupling)을 개선시키기 위한 각진 반사면을 포함할 수 있으며, 이들 특허 문헌은 그 전문이 본원에 인용에 의해 포함된다.
반대의 의미로 명시하지 않는 한, 다양한 실시양태의 임의의 층은 임의의 적합한 방법에 의하여 증착될 수 있다. 유기층의 경우, 바람직한 방법으로는 미국 특허 제6,013,982호 및 제6,087,196호(이 특허 문헌들은 그 전문이 인용에 의해 포함됨)에 기재된 바와 같은 열 증발, 잉크-제트, 미국 특허 제6,337,102호(Forrest 등)(이 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함됨)에 기재된 바와 같은 유기 기상 증착(OVPD) 및 미국 특허 제7,431,968호(이 특허 문헌은 그 전문이 인용에 의해 포함됨)에 기재된 바와 같은 유기 증기 제트 프린팅(OVJP)에 의한 증착을 들 수 있다. 기타의 적합한 증착 방법은 스핀 코팅 및 기타의 용액계 공정을 포함한다. 용액계 공정은 질소 또는 불활성 분위기 중에서 실시되는 것이 바람직하다. 기타의 층의 경우, 바람직한 방법은 열 증발을 포함한다. 바람직한 패턴 형성 방법은 마스크를 통한 증착, 미국 특허 제6,294,398호 및 제6,468,819호(이 특허 문헌들은 그 전문이 인용에 의해 포함됨)에 기재된 바와 같은 냉간 용접 및 잉크-제트 및 OVJP와 같은 일부 증착 방법과 관련된 패턴 형성을 포함한다. 다른 방법들도 또한 사용될 수 있다. 증착시키고자 하는 물질은 특정한 증착 방법과 상용성을 갖도록 변형될 수 있다. 예를 들면, 분지형 또는 비분지형, 바람직하게는 3개 이상의 탄소를 포함하는 알킬 및 아릴기와 같은 치환기는 소분자에 사용되어 이의 용액 가공 처리 능력을 향상시킬 수 있다. 20개 이상의 탄소를 갖는 치환기를 사용할 수 있으며, 3개 내지 20개의 탄소가 바람직한 범위이다. 비대칭 물질은 더 낮은 재결정화 경향성을 가질 수 있기 때문에, 비대칭 구조를 갖는 물질은 대칭 구조를 갖는 물질보다 더 우수한 용액 가공성을 가질 수 있다. 덴드리머 치환기를 사용하여 소분자의 용액 가공 처리 능력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시양태에 따라 제작된 디바이스는 배리어층을 임의로 더 포함할 수 있다. 배리어층의 한 목적은 전극 및 유기층이 수분, 증기 및/또는 기체 등을 포함하는 환경에서 유해한 종에 대한 노출로 인하여 손상되지 않도록 보호하는 것이다. 배리어층은 엣지를 포함하는 디바이스의 임의의 기타 부분의 위에서, 전극 또는, 기판의 위에서, 기판의 아래에서 또는 기판의 옆에서 증착될 수 있다. 배리어층은 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있다. 배리어층은 다양한 공지의 화학 기상 증착 기법에 의하여 형성될 수 있으며 복수의 상을 갖는 조성물뿐 아니라 단일 상을 갖는 조성물을 포함할 수 있다. 임의의 적합한 물질 또는 물질의 조합을 배리어층에 사용할 수 있다. 배리어층은 무기 또는 유기 화합물 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 바람직한 배리어층은 미국 특허 제7,968,146호, PCT 특허 출원 번호 PCT/US2007/023098 및 PCT/US2009/042829에 기재된 바와 같은 중합체 물질 및 비-중합체 물질의 혼합물을 포함하며, 이들 문헌은 본원에 그 전문이 인용에 의해 포함된다. "혼합물"로 간주되기 위해, 배리어층을 포함하는 전술한 중합체 및 비-중합체 물질은 동일한 반응 조건 하에서 및/또는 동일한 시간에 증착되어야만 한다. 중합체 대 비-중합체 물질의 중량비는 95:5 내지 5:95 범위 내일 수 있다. 중합체 및 비-중합체 물질은 동일한 전구체 물질로부터 생성될 수 있다. 한 예에서, 중합체 및 비-중합체 물질의 혼합물은 본질적으로 중합체 규소 및 무기 규소로 이루어진다.
본 발명의 실시양태에 따라 제작된 디바이스는 다양한 전자 제품 또는 중간 부품 내에 포함될 수 있는 광범위하게 다양한 전자 부품 모듈(또는 유닛) 내에 포함될 수 있다. 이러한 전자 제품 또는 중간 부품의 예는 디스플레이 스크린, 발광 디바이스, 예컨대 개별 광원 디바이스 또는 최종 소비자 제품 생산자에 의해 사용될 수 있는 조명 패널 등을 포함한다. 이러한 전자 부품 모듈은 임의로 구동 전자 장치 및/또는 동력원(들)을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시양태에 따라 제작된 디바이스는 하나 이상의 전자 부품 모듈(또는 유닛)을 그 안에 포함하는 광범위하게 다양한 소비자 제품 내에 포함될 수 있다. OLED 내 유기층에 본 개시내용의 화합물을 포함하는 OLED를 포함하는 소비자 제품이 개시된다. 이러한 소비자 제품은 하나 이상의 광원(들) 및/또는 하나 이상의 어떤 종류의 영상 디스플레이를 포함하는 임의 종류의 제품을 포함할 것이다. 이러한 소비자 제품의 몇몇 예로는 평면 패널 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 의료용 모니터, 텔레비젼, 광고판, 실내 또는 실외 조명 및/또는 신호용 라이트, 헤드업 디스플레이, 완전 또는 부분 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대폰, 태블릿, 패블릿, 개인용 정보 단말기(PDA), 웨어러블 디바이스, 랩톱 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 마이크로 디스플레이(대각선이 2인치 미만인 디스플레이), 3D 디스플레이, 가상 현실 또는 증강 현실 디스플레이, 차량, 함께 타일링된(tiled) 다중 디스플레이를 포함하는 비디오 월, 극장 또는 스타디움 스크린, 및 간판이 있다. 패시브 매트릭스 및 액티브 매트릭스를 비롯한 다양한 조절 메카니즘을 사용하여 본 발명에 따라 제작된 디바이스를 조절할 수 있다. 다수의 디바이스는 사람에게 안락감을 주는 온도 범위, 예컨대 18℃ 내지 30℃, 더욱 바람직하게는 실온(20℃ 내지 25℃)에서 사용하고자 하지만, 상기 온도 범위 밖의 온도, 예컨대 -40℃ 내지 +80℃에서도 사용될 수 있다.
본원에 기재된 물질 및 구조는 OLED 이외의 디바이스에서의 적용예를 가질 수 있다. 예를 들면, 기타의 광전자 디바이스, 예컨대 유기 태양 전지 및 유기 광검출기는 상기 물질 및 구조를 사용할 수 있다. 보다 일반적으로, 유기 디바이스, 예컨대 유기 트랜지스터는 상기 물질 및 구조를 사용할 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, 용어 "할로", "할로겐" 또는 "할라이드"는 불소, 염소, 브롬 및 요오드를 포함한다.
본원에서 사용한 바와 같이, 용어 "알킬"은 직쇄 또는 분지쇄 알킬 라디칼을 모두 고려한다. 바람직한 알킬기는 1∼15개의 탄소 원자를 함유하는 것으로서, 메틸, 에틸, 프로필, 1-메틸에틸, 부틸, 1-메틸프로필, 2-메틸프로필, 펜틸, 1-메틸부틸, 2-메틸부틸, 3-메틸부틸, 1,1-디메틸프로필, 1,2-디메틸프로필, 2,2-디메틸프로필 등을 포함한다. 추가로, 알킬기는 임의로 치환될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, 용어 "시클로알킬"은 시클릭 알킬 라디칼을 고려한다. 바람직한 시클로알킬기는 3∼10개의 고리 탄소 원자를 함유하는 것으로서, 시클로프로필, 시클로펜틸, 시클로헥실, 아다만틸 등을 포함한다. 추가로, 시클로알킬기는 임의로 치환될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, 용어 "알케닐"은 직쇄 및 분지쇄 알켄 라디칼을 모두 고려한다. 바람직한 알케닐기는 2∼15개의 탄소 원자를 함유하는 것이다. 추가로, 알케닐기는 임의로 치환될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, 용어 "알키닐"은 직쇄 및 분지쇄 알킨 라디칼을 모두 고려한다. 바람직한 알키닐기는 2∼15개의 탄소 원자를 함유하는 것이다. 추가로, 알키닐기는 임의로 치환될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, 용어 "아르알킬" 또는 "아릴알킬"은 교환적으로 사용되며 치환기로서 방향족 기를 갖는 알킬기를 고려한다. 추가로, 아르알킬기는 임의로 치환될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, 용어 "헤테로시클릭 기"는 방향족 및 비방향족 시클릭 라디칼을 고려한다. 헤테로방향족 시클릭 라디칼은 또한 헤테로아릴을 지칭한다. 바람직한 헤테로비방향족 시클릭 기는, 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하는 3 내지 7개의 고리 원자를 함유하는 것들이며, 모르폴리노, 피페리디노, 피롤리디노 등과 같은 시클릭 아민 및 테트라히드로푸란, 테트라히드로피란 등과 같은 시클릭 에테르를 포함한다. 추가로, 헤테로시클릭 기는 임의로 치환될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, 용어 "아릴" 또는 "방향족 기"는 단일 고리 기 및 폴리시클릭 고리계를 고려한다. 폴리시클릭 고리는 2개의 탄소가 두 인접 고리(이들 고리는 "융합됨")에 공통인 2개 이상의 고리를 가질 수 있으며, 여기서, 예를 들면 고리들 중 하나 이상은 방향족이고, 다른 고리들은 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로사이클 및/또는 헤테로아릴일 수 있다. 바람직한 아릴기는 6~30개의 탄소 원자, 바람직하게는 6~20개의 탄소 원자, 더 바람직하게는 6~12개의 탄소 원자를 함유하는 것이다. 6개의 탄소, 10개의 탄소 또는 12개의 탄소를 가진 아릴기가 특히 바람직하다. 적합한 아릴기는 페닐, 비페닐, 트리페닐, 트리페닐렌, 테트라페닐렌, 나프탈렌, 안트라센, 페날렌, 펜안트렌, 플루오렌, 피렌, 크리센, 페릴렌 및 아줄렌, 바람직하게는 페닐, 비페닐, 트리페닐, 트리페닐렌, 플루오렌 및 나프탈렌을 포함한다. 추가로, 아릴기는 임의로 치환될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, 용어 "헤테로아릴"은 1∼5개의 헤테로 원자를 포함할 수 있는 단일 고리 헤테로방향족 기를 고려한다. 용어 헤테로아릴은 또한 2개의 원자가 두 인접 고리(이들 고리는 "융합됨")에 공통인 2 이상의 고리를 갖는 폴리시클릭 헤테로방향족계를 포함하며, 여기서, 예를 들면 고리들 중 하나 이상은 헤테로아릴이고, 다른 고리들은 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로사이클 및/또는 헤테로아릴일 수 있다. 바람직한 헤테로아릴기는 3~30개의 탄소 원자, 바람직하게는 3~20개의 탄소 원자, 더 바람직하게는 3~12개의 탄소 원자를 함유하는 것이다. 적합한 헤테로아릴기는 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 디벤조셀레노펜, 푸란, 티오펜, 벤조푸란, 벤조티오펜, 벤조셀레노펜, 카르바졸, 인돌로카르바졸, 피리딜인돌, 피롤로디피리딘, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 옥사졸, 티아졸, 옥사디아졸, 옥사트리아졸, 디옥사졸, 티아디아졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 옥사진, 옥사티아진, 옥사디아진, 인돌, 벤즈이미다졸, 인다졸, 인독사진, 벤즈옥사졸, 벤즈이속사졸, 벤조티아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 시놀린, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 프탈라진, 프테리딘, 크산텐, 아크리딘, 펜아진, 페노티아진, 펜옥사진, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘, 티에노디피리딘, 벤조셀레노페노피리딘 및 셀레노페노디피리딘, 바람직하게는 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 디벤조셀레노펜, 카르바졸, 인돌로카르바졸, 이미다졸, 피리딘, 트리아진, 벤즈이미다졸, 1,2-아자보린, 1,3-아자보린, 1,4-아자보린, 보라진 및 이의 아자-유사체를 포함한다. 추가로, 헤테로아릴기는 임의로 치환될 수 있다.
알킬, 시클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아르알킬, 헤테로시클릭 기, 아릴 및 헤테로아릴은 비치환될 수 있거나 또는 중수소, 할로겐, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 시클릭 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에테르, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같이, "치환된"은 H 이외의 치환기가 관련된 위치, 예컨대 탄소에 결합함을 나타낸다. 따라서, 예를 들어, R1이 단일 치환되는 경우, 하나의 R1은 H 이외의 것이어야 한다. 마찬가지로, R1이 이중 치환되는 경우, R1 중 2개는 H 이외의 것이어야 한다. 마찬가지로, R1이 비치환된 경우, R1은 모든 가능한 위치에 대하여 수소이다. 구조(예를 들어, 특정 고리 또는 융합 고리 시스템)에서 가능한 치환의 최대 수는 이용 가능한 원자가를 갖는 원자의 수에 좌우될 것이다.
본원에 기재된 분절(fragment), 즉 아자-디벤조푸란, 아자-디벤조티오펜 등에서 "아자" 표기는 각각의 분절에서의 C-H 기 중 하나 이상이 질소 원자로 치환될 수 있다는 것을 의미하며, 예를 들면 아자트리페닐렌은 디벤조[f,h]퀴녹살린 및 디벤조[f,h]퀴놀린 모두를 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 당업자는 전술된 아자-유도체의 기타 질소 유사체를 용이하게 고려할 수 있으며, 상기 모든 유사체는 본원에 기술된 용어들을 포괄하는 것으로 의도된다.
분자 분절이 치환기인 것으로 기재되거나 그렇지 않은 경우 또다른 모이어티에 결합되는 것으로 기술되는 경우, 이의 명칭은 분절(예를 들어, 페닐, 페닐렌, 나프틸, 디벤조푸릴)인 것처럼 또는 전체 분자(예를 들어, 벤젠, 나프탈렌, 디벤조푸란)인 것처럼 기재될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 본원에서 사용한 바와 같이, 이러한 치환기 또는 결합된 분절의 상이한 표기 방식은 동등한 것으로 간주된다.
하기의 화학식 I을 갖는 화합물이 개시된다:
화학식 I에서, A 및 B는 각각 독립적으로 5원 또는 6원 방향족 고리이고; Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 C 및 N으로 이루어진 군으로부터 선택되고; L1 및 L2는 각각 독립적으로 직접 결합, BR', NR', PR', O, S, Se, C=O, S=O, SO2, CR'R", SiR'R", GeR'R", 알킬, 시클로알킬, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고; RA, RB, RC, 및 RD는 각각 일치환 내지 최대 허용 가능한 치환, 또는 비치환을 나타내고; R', R", RA, RB, RC, 및 RD의 각각은 독립적으로 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 플루오르화 알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고; R은 중수소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 실릴, 아릴, 헤테로아릴, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고; RA, RB, RC, 및 RD 중의 임의의 치환들은 결합되거나 융합되어 고리가 될 수 있고; RA 또는 RB는 L2와 융합되어 고리를 형성할 수 있고; 하기의 조건 (a), (b), 및 (c) 중 적어도 하나가 성립된다:
(a) RA 및 RC 중 적어도 하나가 존재하고 탄소 원자에 부착된 5원 또는 6원 방향족 고리임;
(b) RA가 존재하고 탄소 원자에 부착된 알킬 또는 시클로알킬이며, 각 RC는 독립적으로 H 또는 아릴임; 및
(c) RA 및 RC 둘 모두가 존재하고 탄소 원자에 부착된 알킬 또는 시클로알킬이며, R은 16.0 그램/몰 이상의 분자량을 가짐.
상기 화합물의 일부 실시양태에서, R', R", RA, RB, RC, 및 RD의 각각은 독립적으로 수소, 중수소, 불소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 술파닐, 니트릴, 이소니트릴, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 실시양태에서, RA는 6원 방향족 고리이다. 일부 실시양태에서, RC는 6원 방향족 고리이다. 일부 실시양태에서, A는 피리딘 고리이다.
상기 화합물의 일부 실시양태에서, RA는 수소, 중수소, 메틸, 알킬, 시클로알킬, 및 플루오르화 알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기를 함유한다.
RA가 6원 방향족 고리인 상기 화합물의 일부 실시양태에서, RC는 수소, 중수소, 메틸, 알킬, 시클로알킬, 및 플루오르화 알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기를 함유한다.
상기 화합물의 일부 실시양태에서, 2개의 인접한 RD 치환기는 결합되어 융합된 6원 방향족 고리를 형성한다. 상기 화합물의 일부 실시양태에서, L1은 산소 원자이다. 상기 화합물의 일부 실시양태에서, L2는 NAr이고; Ar은 6원 방향족 기이다.
상기 화합물의 일부 실시양태에서, R은 6원 방향족 고리이다. 상기 화합물의 일부 실시양태에서, R은 알킬 기이다. 상기 화합물의 일부 실시양태에서, RA 및 RC 중 적어도 하나는 tert-부틸기이다.
상기 화합물의 일부 실시양태에서, 화합물은 하기의 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
여기서, R'는 중수소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 실릴, 아릴, 헤테로아릴, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
상기 화합물의 일부 실시양태에서, 화합물은 식 Pt(LAy)(LBz)을 갖는 화합물 x로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기서, x는 x = 7320(z - 1) + y로 정의된 정수이고, y는 1 내지 7320의 정수이며 z는 1 내지 17795의 정수이고, LAy는 하기의 구조를 가지며:
일 실시양태에서, 앞서 기재된 LAy에 대한 식에서 k = 1인 경우, i가 1 내지 10의 정수이거나, 또는 j가 1 내지 10의 정수이며, LBz는 하기의 구조를 가지고:
여기서, A1 내지 A30은 하기의 구조를 가지며:
여기서, R1 내지 R30은 하기의 구조를 갖는다:
유기 발광 디바이스(OLED)가 또한 개시된다. OLED는 애노드; 캐소드; 및 하기의 화학식 I을 갖는 화합물을 포함하는, 애노드와 캐소드 사이에 배치된 유기층을 포함한다:
여기서, 화학식 I은 앞서 제공된 바와 같이 정의된다.
OLED의 일부 실시양태에서, R', R", RA, RB, RC, 및 RD의 각각은 독립적으로 수소, 중수소, 불소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 술파닐, 니트릴, 이소니트릴, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
OLED를 포함하는 소비자 제품이 또한 개시되며, 여기서 OLED에서의 유기층은 화학식 I을 갖는 화합물을 포함한다.
일부 실시양태에서, OLED는 플렉시블, 롤러블(rollable), 폴더블(foldable), 스트레처블(stretchable) 및 만곡(curved) 특성으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 특성을 갖는다. 일부 실시양태에서, OLED는 투명 또는 반투명하다. 일부 실시양태에서, OLED는 탄소 나노튜브를 포함하는 층을 더 포함한다.
일부 실시양태에서, OLED는 지연 형광 이미터를 포함하는 층을 더 포함한다. 일부 실시양태에서, OLED는 RGB 픽셀 배열, 또는 화이트 플러스 컬러 필터 픽셀 배열을 포함한다. 일부 실시양태에서, OLED는 모바일 디바이스, 핸드 헬드 디바이스, 또는 웨어러블 디바이스이다. 일부 실시양태에서, OLED는 대각선이 10 인치 미만이거나 면적이 50 제곱인치 미만인 디스플레이 패널이다. 일부 실시양태에서, OLED는 대각선이 10 인치 이상이거나 면적이 50 제곱인치 이상인 디스플레이 패널이다. 일부 실시양태에서, OLED는 조명 패널이다.
OLED에서의 발광 영역이 또한 개시된다. 발광 영역은 화학식 I을 갖는 화합물을 포함한다:
화학식 I에서, A 및 B는 각각 독립적으로 5원 또는 6원 방향족 고리이고; Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 C 및 N으로 이루어진 군으로부터 선택되고; L1 및 L2는 각각 독립적으로 직접 결합, BR', NR', PR', O, S, Se, C=O, S=O, SO2, CR'R", SiR'R", GeR'R", 알킬, 시클로알킬, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고; RA, RB, RC, 및 RD는 각각 일치환 내지 최대 허용 가능한 치환, 또는 비치환을 나타내고; R', R", RA, RB, RC, 및 RD의 각각은 독립적으로 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 플루오르화 알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고; R은 중수소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 실릴, 아릴, 헤테로아릴, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고; RA, RB, RC, 및 RD 중의 임의의 치환들은 결합되거나 융합되어 고리가 될 수 있고; RA 또는 RB는 L2와 융합되어 고리를 형성할 수 있고; 하기의 조건 (a), (b), 및 (c) 중 적어도 하나가 성립된다:
(a) RA 및 RC 중 적어도 하나가 존재하고 탄소 원자에 부착된 5원 또는 6원 방향족 고리임;
(b) RA가 존재하고 탄소 원자에 부착된 알킬 또는 시클로알킬이며, 각 RC는 독립적으로 H 또는 아릴임; 및
(c) RA 및 RC 둘 모두가 존재하고 탄소 원자에 부착된 알킬 또는 시클로알킬이며, R은 16.0 그램/몰 이상의 분자량을 가짐.
발광 영역의 일부 실시양태에서, R', R", RA, RB, RC, 및 RD의 각각은 독립적으로 수소, 중수소, 불소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 술파닐, 니트릴, 이소니트릴, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
발광 영역의 일부 실시양태에서, 화합물은 발광 도펀트 또는 비발광 도펀트이다.
발광 영역의 일부 실시양태에서, 발광 영역은 호스트를 추가로 포함하고, 여기서 호스트는 금속 착물, 트리페닐렌, 카르바졸, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 디벤조셀레노펜, 아자-트리페닐렌, 아자-카르바졸, 아자-디벤조티오펜, 아자-디벤조푸란, 및 아자-디벤조셀레노펜으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다.
발광 영역의 일부 실시양태에서, 발광 영역은 호스트를 추가로 포함하고, 여기서 호스트는 하기의 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
일부 실시양태에서, 화합물은 발광 도펀트일 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 화합물은 인광, 형광, 열 활성화 지연 형광, 즉 TADF(E형 지연 형광으로도 지칭됨), 삼중항-삼중항 소멸, 또는 이들 과정의 조합을 통해 발광을 생성할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 본원에 기술된 화합물을 포함하는 배합물이 또한 개시된다.
본원에 개시된 OLED는 소비자 제품, 전자 부품 모듈 및 조명 패널 중 하나 이상 내에 포함될 수 있다. 일부 실시양태에서 유기층은 발광층일 수 있고 화합물은 발광 도펀트일 수 있으며, 한편 다른 실시양태에서 화합물은 비발광 도펀트일 수 있다.
유기층은 또한 호스트를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 2 이상의 호스트가 바람직하다. 일부 실시양태에서, 호스트는 a) 바이폴라, b) 전자 수송, c) 정공 수송 또는 d) 전하 수송에서의 역할이 거의 없는 와이드 밴드 갭 물질일 수 있다. 일부 실시양태에서, 호스트는 금속 착물을 포함할 수 있다. 호스트는 트리페닐렌 함유 벤조 융합 티오펜 또는 벤조 융합 푸란일 수 있다. 호스트 중의 임의의 치환기는 독립적으로 CnH2n +1, OCnH2n +1, OAr1, N(CnH2n + 1)2, N(Ar1)(Ar2), CH=CH-CnH2n +1, C≡C-CnH2n+1, Ar1, Ar1-Ar2, 및 CnH2n-Ar1로 이루어지는 군으로부터 선택되는 비융합 치환기일 수 있거나, 또는 호스트는 비치환이다. 상기 치환기에서, n은 1 내지 10 범위일 수 있고; Ar1 및 Ar2는 독립적으로 벤젠, 비페닐, 나프탈렌, 트리페닐렌, 카르바졸, 및 이의 헤테로방향족 유사체로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다. 호스트는 무기 화합물일 수 있다. 예를 들어 Zn 함유 무기 물질, 예컨대 ZnS일 수 있다.
호스트는 트리페닐렌, 카르바졸, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 디벤조셀레노펜, 아자트리페닐렌, 아자카르바졸, 아자디벤조티오펜, 아자디벤조푸란 및 아자디벤조셀레노펜으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 화학 기를 포함하는 화합물일 수 있다. 호스트는 금속 착물을 포함할 수 있다. 호스트는 하기의 화학식 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 특정 화합물일 수 있으나 이에 한정되지 않는다:
가능한 호스트에 대한 추가의 정보를 이하에 제공한다.
본 개시내용의 또 하나의 다른 양태에서, 본원에 개시된 신규한 화합물을 포함하는 배합물이 기재된다. 배합물은 본 명세서에 개시된 용매, 호스트, 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 및 전자 수송층 물질로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 성분을 포함할 수 있다.
기타 물질과의 조합
유기 발광 디바이스에서 특정 층에 대하여 유용한 것으로 본원에 기재된 물질은 디바이스에 존재하는 매우 다양한 기타 물질과의 조합으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 본원에 개시된 발광 도펀트는 매우 다양한 호스트, 수송층, 차단층, 주입층, 전극 및 존재할 수 있는 기타 층과 결합되어 사용될 수 있다. 하기에 기재되거나 또는 언급된 물질은 본원에 개시된 화합물과의 조합에 유용할 수 있는 물질의 비제한적인 예시이며, 당업자는 조합에 유용할 수 있는 기타 물질을 식별하기 위해 문헌을 용이하게 참조할 수 있다.
전도성
도펀트
:
전하 수송층은 전도성 도펀트로 도핑되어 이의 전하 캐리어 밀도를 실질적으로 변화시킬 수 있고, 이는 결과적으로 이의 전도성을 변화시킬 것이다. 전도성은 매트릭스 물질에서 전하 캐리어를 생성시킴으로써 증가되며, 도펀트의 유형에 따라, 반도체의 페르미 준위에서의 변화가 또한 달성될 수 있다. 정공 수송층은 p형 전도성 도펀트로 도핑될 수 있고 n형 전도성 도펀트는 전자 수송층에서 사용된다.
본원에 개시된 물질과의 조합으로 OLED에서 사용될 수 있는 전도성 도펀트의 비제한적인 예시는 그 물질들을 개시하는 참조문헌과 함께 하기에 예시되어 있다: EP01617493, EP01968131, EP2020694, EP2684932, US20050139810, US20070160905, US20090167167, US2010288362, WO06081780, WO2009003455, WO2009008277, WO2009011327, WO2014009310, US2007252140, US2015060804 및 US2012146012.
HIL/HTL:
본 발명에서 사용하고자 하는 정공 주입/수송 물질은 특정하게 제한되지 않으며, 화합물이 통상적으로 정공 주입/수송 물질로서 사용되는 한 임의의 화합물을 사용할 수 있다. 물질의 비제한적인 예로는 프탈로시아닌 또는 포르피린 유도체; 방향족 아민 유도체; 인돌로카르바졸 유도체; 플루오로히드로카본을 포함하는 중합체; 전도성 도펀트를 갖는 중합체; 전도성 중합체, 예컨대 PEDOT/PSS; 포스폰산 및 실란 유도체와 같은 화합물로부터 유도된 자체조립 단량체; 금속 산화물 유도체, 예컨대 MoOx; p-형 반도체 유기 화합물, 예컨대 1,4,5,8,9,12-헥사아자트리페닐렌헥사카르보니트릴; 금속 착물 및 가교성 화합물을 들 수 있다.
HIL 또는 HTL에 사용된 방향족 아민 유도체의 비제한적인 예로는 하기의 구조식을 들 수 있다:
각각의 Ar1 내지 Ar9는 벤젠, 비페닐, 트리페닐, 트리페닐렌, 나프탈렌, 안트라센, 페날렌, 페난트렌, 플루오렌, 피렌, 크리센, 페릴렌 및 아줄렌과 같은 방향족 탄화수소 시클릭 화합물로 이루어진 군; 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 디벤조셀레노펜, 푸란, 티오펜, 벤조푸란, 벤조티오펜, 벤조셀레노펜, 카르바졸, 인돌로카르바졸, 피리딜인돌, 피롤로디피리딘, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 옥사졸, 티아졸, 옥사디아졸, 옥사트리아졸, 디옥사졸, 티아디아졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 옥사진, 옥사티아진, 옥사디아진, 인돌, 벤즈이미다졸, 인다졸, 인독사진, 벤족사졸, 벤즈이속사졸, 벤조티아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 시놀린, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 프탈라진, 프테리딘, 크산텐, 아크리딘, 페나진, 페노티아진, 펜옥사진, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘, 티에노디피리딘, 벤조셀레노페노피리딘 및 셀레노페노디피리딘과 같은 방향족 헤테로시클릭 화합물로 이루어진 군; 및 방향족 탄화수소 고리형 기 및 방향족 헤테로시클릭 기로부터 선택된 동일한 유형 또는 상이한 유형의 군이며 산소 원자, 질소 원자, 황 원자, 규소 원자, 인 원자, 붕소 원자, 쇄 구조 단위 및 지방족 고리형 기에 서로 직접 또는 이들 중 하나 이상을 통하여 결합되는 2 내지 10개의 시클릭 구조 단위로 이루어진 군으로부터 선택된다. 각각의 Ar은 비치환될 수 있거나 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기로 추가로 치환될 수 있다.
한 양태에서, Ar1 내지 Ar9은 독립적으로 하기의 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
여기서 k는 1 내지 20의 정수이며; X101 내지 X108은 C(CH 포함) 또는 N이고; Z101은 NAr1, O 또는 S이고; Ar1은 상기 정의된 바와 동일한 기를 가진다.
HIL 또는 HTL에 사용된 금속 착물의 비제한적인 예는 하기의 화학식을 들 수 있다:
여기서 Met는 금속이며, 40 초과의 원자량을 가질 수 있고; (Y101-Y102)는 2좌 리간드이고, Y101 및 Y102는 독립적으로 C, N, O, P 및 S로부터 선택되며; L101은 보조적 리간드이며; k'는 1 내지 금속에 결합될 수 있는 리간드 최대수의 정수값이고; k'+k"는 금속에 결합될 수 있는 리간드 최대수이다.
한 양태에서, (Y101-Y102)는 2-페닐피리딘 유도체이다. 또 다른 양태에서, (Y101-Y102)는 카르벤 리간드이다. 또 다른 양태에서, Met는 Ir, Pt, Os 및 Zn로부터 선택된다. 추가 양태에서, 금속 착물은 약 0.6 V 미만의 용액 중의 최소 산화 전위 대 Fc+/Fc 커플을 가진다.
본원에 개시된 물질과의 조합으로 OLED에서 사용될 수 있는 HIL 및 HTL 물질의 비제한적인 예시는 그 물질들을 개시하는 참조문헌과 함께 하기에 예시되어 있다: CN102702075, DE102012005215, EP01624500, EP01698613, EP01806334, EP01930964, EP01972613, EP01997799, EP02011790, EP02055700, EP02055701, EP1725079, EP2085382, EP2660300, EP650955, JP07-073529, JP2005112765, JP2007091719, JP2008021687, JP2014-009196, KR20110088898, KR20130077473, TW201139402, US06517957, US20020158242, US20030162053, US20050123751, US20060182993, US20060240279, US20070145888, US20070181874, US20070278938, US20080014464, US20080091025, US20080106190, US20080124572, US20080145707, US20080220265, US20080233434, US20080303417, US2008107919, US20090115320, US20090167161, US2009066235, US2011007385, US20110163302, US2011240968, US2011278551, US2012205642, US2013241401, US20140117329, US2014183517, US5061569, US5639914, WO05075451, WO07125714, WO08023550, WO08023759, WO2009145016, WO2010061824, WO2011075644, WO2012177006, WO2013018530, WO2013039073, WO2013087142, WO2013118812, WO2013120577, WO2013157367, WO2013175747, WO2014002873, WO2014015935, WO2014015937, WO2014030872, WO2014030921, WO2014034791, WO2014104514, WO2014157018.
EBL
:
전자 차단층(EBL)은 발광층을 떠나는 전자 및/또는 엑시톤의 수를 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 디바이스 내의 이러한 차단층의 존재는 차단층이 없는 유사한 디바이스와 비교했을 때 상당히 더 높은 효율 및/또는 더 긴 수명을 유도할 수 있다. 또한, 차단층은 OLED의 원하는 영역에 발광을 국한시키기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, EBL 물질은 EBL 계면에 가장 가까운 이미터보다 더 높은 LUMO(진공 수준에 보다 가까움) 및/또는 더 높은 삼중항 에너지를 갖는다. 일부 실시양태에서, EBL 물질은 EBL 계면에 가장 가까운 호스트들 중 하나 이상보다 더 높은 LUMO(진공 수준에 보다 가까움) 및/또는 보다 더 삼중항 에너지를 갖는다. 한 양태에서, EBL에 사용되는 화합물은 이하에 기재된 호스트들 중 하나와 동일한 사용 분자 또는 작용기를 함유한다.
호스트:
본 발명의 유기 EL 디바이스의 발광층은 바람직하게는 발광 물질로서 적어도 금속 착물을 포함하며, 도펀트 물질로서 금속 착물을 사용하는 호스트 물질을 포함할 수 있다. 호스트 물질의 예는 특별히 제한되지 않으며, 임의의 금속 착물 또는 유기 화합물은 호스트의 삼중항 에너지가 도펀트의 삼중항 에너지보다 더 크기만 하다면 사용될 수 있다. 삼중항 기준을 충족하는 한, 임의의 호스트 물질은 임의의 도펀트와 함께 사용될 수 있다.
호스트로서 사용된 금속 착물의 예는 하기의 화학식을 갖는 것이 바람직하다:
여기서 Met는 금속이고; (Y103-Y104)는 2좌 리간드이고, Y103 및 Y104는 독립적으로 C, N, O, P 및 S로부터 선택되며; L101은 또 다른 리간드이며; k'는 1 내지 금속에 결합될 수 있는 리간드의 최대 수의 정수값이고; k'+k"는 금속에 결합될 수 있는 리간드의 최대 수이다.
또 다른 양태에서, Met는 Ir 및 Pt로부터 선택된다. 추가 양태에서, (Y103-Y104)는 카르벤 리간드이다.
호스트로서 사용된 다른 유기 화합물의 예는 방향족 탄화수소 시클릭 화합물, 예컨대 벤젠, 비페닐, 트리페닐, 트리페닐렌, 테트라페닐렌, 나프탈렌, 안트라센, 페날렌, 페난트렌, 플루오렌, 피렌, 크리센, 페릴렌 및 아줄렌으로 이루어진 군; 방향족 헤테로시클릭 화합물, 예컨대 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 디벤조셀레노펜, 푸란, 티오펜, 벤조푸란, 벤조티오펜, 벤조셀레노펜, 카르바졸, 인돌로카르바졸, 피리딜인돌, 피롤로디피리딘, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 옥사졸, 티아졸, 옥사디아졸, 옥사트리아졸, 디옥사졸, 티아디아졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 옥사진, 옥사티아진, 옥사디아진, 인돌, 벤즈이미다졸, 인다졸, 인독사진, 벤즈옥사졸, 벤즈이속사졸, 벤조티아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 시놀린, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 프탈라진, 프테리딘, 크산텐, 아크리딘, 페나진, 페노티아진, 페녹사진, 벤조푸로피리딘, 푸로디피리딘, 벤조티에노피리딘, 티에노디피리딘, 벤조셀레노페노피리딘 및 셀레노페노디피리딘으로 이루어진 군; 및 방향족 탄화수소 시클릭 기 및 방향족 헤테로시클릭 기로부터 선택된 동일한 유형 또는 상이한 유형의 기이며 산소 원자, 질소 원자, 황 원자, 규소 원자, 인 원자, 붕소 원자, 쇄 구조 단위 및 지방족 시클릭 기에 서로 직접 또는 이들 중 하나 이상에 의하여 결합되는 2 내지 10개의 시클릭 구조 단위로 이루어진 군으로부터 선택된다. 각각의 기 내의 각 선택지는 비치환될 수 있거나 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기로 치환될 수 있다.
한 양태에서, 호스트 화합물은 분자에 하기의 기들 중 하나 이상을 함유한다:
여기서 R101은 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 아릴 또는 헤테로아릴인 경우, 상기 기술한 Ar과 유사한 정의를 갖는다. k는 0 내지 20 또는 1 내지 20의 정수이다. X101 내지 X108은 독립적으로 C(CH 포함) 또는 N으로부터 선택된다. Z101 및 Z102는 독립적으로 NR101, O 또는 S로부터 선택된다.
본원에 개시된 물질과의 조합으로 OLED에서 사용될 수 있는 호스트 물질의 비제한적인 예시는 그 물질들을 개시하는 참조문헌과 함께 하기에 예시되어 있다: EP2034538, EP2034538A, EP2757608, JP2007254297, KR20100079458, KR20120088644, KR20120129733, KR20130115564, TW201329200, US20030175553, US20050238919, US20060280965, US20090017330, US20090030202, US20090167162, US20090302743, US20090309488, US20100012931, US20100084966, US20100187984, US2010187984, US2012075273, US2012126221, US2013009543, US2013105787, US2013175519, US2014001446, US20140183503, US20140225088, US2014034914, US7154114, WO2001039234, WO2004093207, WO2005014551, WO2005089025, WO2006072002, WO2006114966, WO2007063754, WO2008056746, WO2009003898, WO2009021126, WO2009063833, WO2009066778, WO2009066779, WO2009086028, WO2010056066, WO2010107244, WO2011081423, WO2011081431, WO2011086863, WO2012128298, WO2012133644, WO2012133649, WO2013024872, WO2013035275, WO2013081315, WO2013191404, WO2014142472,
추가 이미터:
하나 이상의 추가 이미터 도펀트는 본 개시의 화합물과 함께 사용될 수 있다. 추가 이미터 도펀트의 예는 특별히 한정되지 않으며, 이미터 재료로서 전형적으로 사용되는 한 임의의 화합물이 사용될 수 있다. 적합한 이미터 물질의 예는, 인광, 형광, 열 활성화 지연 형광, 즉, TADF(또한 E형 지연 형광으로도 지칭됨), 삼중항-삼중항 소멸 또는 이들 과정의 조합을 통해 발광을 생성할 수 있는 화합물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
본원에 개시된 물질과의 조합으로 OLED에 사용될 수 있는 이미터 물질의 비제한적인 예시는 그 물질들을 개시하는 참조문헌과 함께 하기에 예시되어 있다: CN103694277, CN1696137, EB01238981, EP01239526, EP01961743, EP1239526, EP1244155, EP1642951, EP1647554, EP1841834, EP1841834B, EP2062907, EP2730583, JP2012074444, JP2013110263, JP4478555, KR1020090133652, KR20120032054, KR20130043460, TW201332980, US06699599, US06916554, US20010019782, US20020034656, US20030068526, US20030072964, US20030138657, US20050123788, US20050244673, US2005123791, US2005260449, US20060008670, US20060065890, US20060127696, US20060134459, US20060134462, US20060202194, US20060251923, US20070034863, US20070087321, US20070103060, US20070111026, US20070190359, US20070231600, US2007034863, US2007104979, US2007104980, US2007138437, US2007224450, US2007278936, US20080020237, US20080233410, US20080261076, US20080297033, US200805851, US2008161567, US2008210930, US20090039776, US20090108737, US20090115322, US20090179555, US2009085476, US2009104472, US20100090591, US20100148663, US20100244004, US20100295032, US2010102716, US2010105902, US2010244004, US2010270916, US20110057559, US20110108822, US20110204333, US2011215710, US2011227049, US2011285275, US2012292601, US20130146848, US2013033172, US2013165653, US2013181190, US2013334521, US20140246656, US2014103305, US6303238, US6413656, US6653654, US6670645, US6687266, US6835469, US6921915, US7279704, US7332232, US7378162, US7534505, US7675228, US7728137, US7740957, US7759489, US7951947, US8067099, US8592586, US8871361, WO06081973, WO06121811, WO07018067, WO07108362, WO07115970, WO07115981, WO08035571, WO2002015645, WO2003040257, WO2005019373, WO2006056418, WO2008054584, WO2008078800, WO2008096609, WO2008101842, WO2009000673, WO2009050281, WO2009100991, WO2010028151, WO2010054731, WO2010086089, WO2010118029, WO2011044988, WO2011051404, WO2011107491, WO2012020327, WO2012163471, WO2013094620, WO2013107487, WO2013174471, WO2014007565, WO2014008982, WO2014023377, WO2014024131, WO2014031977, WO2014038456, WO2014112450.
HBL
:
정공 차단층(HBL)은 발광층을 떠나는 정공 및/또는 엑시톤의 수를 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 디바이스 내의 이러한 차단층의 존재는 차단층이 없는 유사한 디바이스와 비교했을 때 상당히 더 높은 효율 및/또는 더 긴 수명을 유도할 수 있다. 또한, 차단층은 OLED의 원하는 영역에 발광을 국한시키기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, HBL 물질은 HBL 계면에 가장 가까운 이미터보다 더 낮은 HOMO(진공 수준으로부터 보다 먼) 및/또는 더 높은 삼중항 에너지를 갖는다. 일부 실시양태에서, HBL 물질은 HBL 계면에 가장 가까운 호스트들 중 하나 이상보다 더 낮은 HOMO(진공 수준으로부터 보다 먼) 및/또는 더 높은 삼중항 에너지를 갖는다.
한 양태에서, HBL에 사용되는 화합물은 전술한 호스트와 동일한 사용 분자 또는 작용기를 함유한다.
또 다른 양태에서, HBL에 사용되는 화합물은 분자에 하기의 기들 중 하나 이상을 함유한다:
여기서 k는 1 내지 20의 정수이며; L101은 또 다른 리간드이고, k'은 1 내지 3의 정수이다.
ETL
:
전자 수송층(ETL)은 전자를 수송할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 전자 수송층은 고유하거나(도핑되지 않음) 또는 도핑될 수 있다. 도핑은 전도성을 향상시키는데 사용될 수 있다. ETL 물질의 예는 특별히 제한되지는 않으며, 임의의 금속 착물 또는 유기 화합물은 이들이 통상적으로 전자를 수송하는데 사용되는 한 사용될 수 있다.
한 양태에서, ETL에 사용되는 화합물은 분자에서 하기의 기 중 하나 이상을 포함한다:
여기서 R101은 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 아릴 또는 헤테로아릴인 경우, 상기 기술한 Ar과 유사한 정의를 가진다. Ar1 내지 Ar3는 상기 기술한 Ar과 유사한 정의를 가진다. k는 1 내지 20의 정수이다. X101 내지 X108은 C(CH 포함) 또는 N으로부터 선택된다.
또 다른 양태에서, ETL에 사용되는 금속 착물은 하기의 화학식을 포함하나, 이에 제한되지 않는다:
여기서 (O-N) 또는 (N-N)은 원자 O, N 또는 N, N에 배위 결합한 금속을 갖는 2좌 리간드이며; L101은 또 다른 리간드이며; k'은 1 내지 금속이 결합될 수 있는 리간드의 최대 수인 정수 값이다.
본원에 개시된 물질과의 조합으로 OLED에서 사용될 수 있는 ETL 물질의 비제한적인 예는, 그 물질들을 개시하는 참조문헌과 함께 하기에 예시되어 있다: CN103508940, EP01602648, EP01734038, EP01956007, JP2004-022334, JP2005149918, JP2005-268199, KR0117693, KR20130108183, US20040036077, US20070104977, US2007018155, US20090101870, US20090115316, US20090140637, US20090179554, US2009218940, US2010108990, US2011156017, US2011210320, US2012193612, US2012214993, US2014014925, US2014014927, US20140284580, US6656612, US8415031, WO2003060956, WO2007111263, WO2009148269, WO2010067894, WO2010072300, WO2011074770, WO2011105373, WO2013079217, WO2013145667, WO2013180376, WO2014104499, WO2014104535,
전하
생성층
(
CGL
):
탠덤형(tandem) 또는 적층형 OLED에서, CGL은 성능 면에서 필수적인 역할을 수행하며, 이는 각각 전자와 정공을 주입하기 위한 n-도핑된 층 및 p-도핑된 층으로 이루어진다. 전자와 정공은 CGL 및 전극으로부터 공급된다. CGL에서 소모된 전자와 정공은 각가 캐소드와 애노드로부터 주입된 전자와 정공에 의해 다시 채워지며; 이후, 바이폴라 전류는 점차적으로 정상 상태에 도달한다. 통상의 CGL 물질은 수송층에서 사용되는 n 및 p 전도성 도펀트를 포함한다.
OLED 디바이스의 각 층에서 사용되는, 임의의 상기 기술한 화합물들에서, 수소 원자는 부분 또는 완전 중수소화될 수 있다. 따라서, 임의의 구체적으로 열거된 치환기, 예컨대, 비제한적으로, 메틸, 페닐, 피리딜 등은 이의 비중수소화, 부분 중수소화 및 완전 중수소화된 형태일 수 있다. 마찬가지로, 치환기 유형, 예컨대, 비제한적으로, 알킬, 아릴, 시클로알킬, 헤테로아릴 등은 또한 이의 비중수소화, 부분 중수소화 및 완전 중수소화된 형태일 수 있다.
실험
화합물 20의 합성:
2- 플루오로 -4-(2,4,6- 트리이소프로필페닐 )피리딘의 합성: (2,4,6-트리이소프로필페닐)보론산(8.46 g, 34.1 mmol), SPhos-Pd-G2(0.818 g, 1.136 mmol), SPhos(0.467 g, 1.136 mmol), 및 인산칼륨(18.09 g, 85 mmol)의 혼합물을 진공으로 하고 질소로 다시 채웠다. 4-브로모-2-플루오로피리딘(2.92 ml, 28.4 mmol), 톨루엔(80 ml), 및 물(16 ml)을 반응 혼합물에 첨가하고 18시간 동안 환류시킨 다음 에틸 아세테이트(EA)와 브라인 사이에 분배시키고 유기 부분을 모았다. 수층을 디클로로메탄(DCM)으로 추출하고 합쳐진 유기 추출물을 MgSO4로 건조시키고 셀라이트 상에 코팅시켰다. 생성물을 실리카 상에서 크로마토그래피를 행하고 (EA/Hep = 1/6) 백색의 고체 생성물을 수득했다 (84% 수율).
2- 브로모 -9-(4-(2,4,6- 트리이소프로필페닐 )피리딘-2-일)-9H-카르바졸의 합성: DMSO(60 ml) 중의 2-브로모-9H-카르바졸(3 g, 12.19 mmol), 2-플루오로-4-(2,4,6-트리이소프로필페닐)피리딘(4.02 g, 13.41 mmol), 및 탄산칼륨(5.05 g, 36.6 mmol)의 혼합물을 150℃에서 48시간 동안 가열했다. 반응 혼합물을 냉각하고 물(80 mL)을 첨가했다. 고체 생성물을 여과에 의해 모으고 물로 세척했다. 고형분을 EA/MeOH(1/10)에서 분쇄하고 여과했다. 오프-화이트 색 고형분을 진공 오븐에서 건조시켰다 (89% 수율).
3'- 클로로 -2,4,6- 트리이소프로필 -5'- 메톡시 -1,1'-비페닐의 합성: (3-클로로-5-메톡시페닐)보론산(5 g, 26.8 mmol), Pd(PPh3)4(1.240 g, 1.073 mmol), 및 탄산나트륨(5.69 g, 53.6 mmol)의 혼합물을 진공으로 하고 질소로 다시 채웠다. 2-브로모-1,3,5-트리이소프로필벤젠(6.80 ml, 26.8 mmol), 디옥산(75 ml), 및 물(15 ml)을 반응 혼합물에 첨가하고 18시간 동안 환류시켰다. 혼합물을 냉각시키고, 디옥산의 대부분을 증발시켰으며 DCM/브라인으로 추출했다. 생성물을 실리카 상에서 크로마토그래피를 행하고 (DCM/Hep = 1/3) 용매를 증발시켜 오프-화이트 색 고체 생성물을 수득했다 (66% 수율).
5- 클로로 -2',4',6'- 트리이소프로필 -[1,1'-비페닐]-3-올의 합성: 트리브로모보란(29.8 ml, 29.8 mmol)을 0℃에서 드라이 DCM(30 ml) 중의 질소 하의 3'-클로로-2,4,6-트리이소프로필-5'-메톡시-1,1'-비페닐(3.43 g, 9.94 mmol)의 용액에 첨가하고 실온(R.T.)에서 5시간 동안 교반했다. 반응물을 물로 서서히 켄칭시켰다. DCM을 제거한 후, 백색의 고형분을 물/MeOH(10/1)에서 3시간 동안 교반시키고 여과했다 (96% 수율).
2-((5- 클로로 -2',4',6'- 트리이소프로필 -[1,1'-비페닐]-3-일) 옥시 )-9-(4-(2,4,6-트리이소프로필페닐)피리딘-2-일)-9H-카르바졸의 합성: 5-클로로-2',4',6'-트리이소프로필-[1,1'-비페닐]-3-올(1.322 g, 4.00 mmol), 2-브로모-9-(4-(2,4,6-트리이소프로필페닐)피리딘-2-일)-9H-카르바졸(2 g, 3.81 mmol), 요오드화구리(I)(0.145 g, 0.761 mmol), 피콜린산(0.187 g, 1.522 mmol), 및 인산칼륨(1.616 g, 7.61 mmol)의 혼합물을 진공으로 하고 질소로 다시 채웠다. DMSO(20 ml)를 반응 혼합물에 첨가하고 140℃에서 18시간 동안 가열했다. 혼합물을 냉각하고 물(30 mL)을 첨가했다. 생성된 고형분을 여과에 의해 모으고 물로 세척하고 DCM에 용해시켰다. 생성물을 실리카 상에서 크로마토그래피를 행하고 (DCM/Hep = 3/1) 용매를 증발시켜 생성물을 얻었다 (77% 수율).
N1-페닐-N2-(2',4',6'- 트리이소프로필 -5-((9-(4-(2,4,6- 트리이소프로필페닐 )피리딘-2-일)-9H-카르바졸-2-일)옥시)-[1,1'-비페닐]-3-일)벤젠-1,2-디아민의 합성: N1-페닐벤젠-1,2-디아민(0.591 g, 3.21 mmol), 2-((5-클로로-2',4',6'-트리이소프로필-[1,1'-비페닐]-3-일)옥시)-9-(4-(2,4,6-트리이소프로필페닐)피리딘-2-일)-9H-카르바졸(2.26 g, 2.91 mmol), (알릴)PdCl-다이머(0.032 g, 0.087 mmol), cBRIDP(0.123 g, 0.350 mmol), 및 소듐 2-메틸프로판-2-올레이트(0.700 g, 7.29 mmol)의 혼합물을 진공으로 하고 질소로 수회 다시 채웠다. 톨루엔(15 ml)을 반응 혼합물에 첨가하고 3시간 동안 환류시켰다. 반응 혼합물을 셀라이트 상에 코팅하고 실리카 상에서 크로마토그래피를 행하여 (DCM/Hep = 2/1) 생성물을 수득했다 (75% 수율).
3-페닐-1-(2',4',6'- 트리이소프로필 -5-((9-(4-(2,4,6- 트리이소프로필페닐 )피리딘-2-일)-9H-카르바졸-2-일)옥시)-[1,1'-비페닐]-3-일)-1H-벤조[d]이미다졸-3-이움 클로라이드의 합성: N1-페닐-N2-(2',4',6'-트리이소프로필-5-((9-(4-(2,4,6-트리이소프로필페닐)피리딘-2-일)-9H-카르바졸-2-일)옥시)-[1,1'-비페닐]-3-일)벤젠-1,2-디아민(2 g, 2.166 mmol)을 트리에톡시메탄(18.01 ml, 108 mmol)에 용해시키고 염화수소(0.213 ml, 2.60 mmol)를 첨가했다. 반응 혼합물을 80℃에서 18시간 동안 가열했다. 트리에톡시메탄의 양의 대략 절반을 고형분이 나타날 때까지 진공하에 증류에 의해 제거했다. 고형분을 디에틸 에테르로 세척하고 여과했다 (89% 수율).
화합물 20의 합성: 3-페닐-1-(2',4',6'-트리이소프로필-5-((9-(4-(2,4,6-트리이소프로필페닐)피리딘-2-일)-9H-카르바졸-2-일)옥시)-[1,1'-비페닐]-3-일)-1H-벤조[d]이미다졸-3-이움 클로라이드(1.83 g, 1.887 mmol) 및 산화은(0.219 g, 0.944 mmol)의 혼합물을 R.T.에서 1,2-디클로로에탄(25 ml) 중에서 18시간 동안 교반했다. 1,2-디클로로에탄을 제거한 후, Pt(COD)Cl2(0.706 g, 1.887 mmol)를 첨가하고 반응 혼합물을 진공으로 하고 질소로 다시 채웠다. 1,2-디클로로벤젠(25 ml)을 첨가하고 190℃에서 48시간 동안 가열했다. 용매를 제거하고 셀라이트 상에 코팅하고 실리카 상에서 크로마토그래피를 행하였다 (DCM/Hep = 1/1). 생성물을 MeOH 중에서 분쇄했다 (81% 수율).
화합물 7300의 합성:
2-(3-(1H-이미다졸-1-일) 펜옥시 )-9-(4-(2,4,6- 트리이소프로필페닐 )피리딘-2-일)-9H-카르바졸의 합성: 3-(1H-이미다졸-1-일)페놀(0.274 g, 1.708 mmol), 2-브로모-9-(4-(2,4,6-트리이소프로필페닐)피리딘-2-일)-9H-카르바졸(0.88 g, 1.674 mmol), 요오드화구리(I)(0.064 g, 0.335 mmol), 피콜린산(0.082 g, 0.670 mmol), 및 인산칼륨(0.711 g, 3.35 mmol)의 혼합물을 진공으로 하고 질소로 수회 다시 채웠다. DMSO(10 ml)를 반응 혼합물에 첨가하고 140℃에서 18시간 동안 가열했다. 혼합물을 냉각하고 물(15 mL)을 첨가했다. 생성된 고형분을 여과에 의해 모으고 DCM에 용해시키고 MgSO4로 건조시켰다. 생성물을 실리카 상에서 크로마토그래피를 행하여 (DCM/EA = 3/1) 생성물을 수득했다 (63% 수율).
3-( 메틸 -d3)-1-(3-((9-(4-(2,4,6- 트리이소프로필페닐 )피리딘-2-일)-9H-카르바졸-2-일)옥시)페닐)-1H-이미다졸-3-이움 요오다이드의 합성: 2-(3-(1H-이미다졸-1-일)펜옥시)-9-(4-(2,4,6-트리이소프로필페닐)피리딘-2-일)-9H-카르바졸(622 mg, 1.028 mmol)을 EA(10 ml)에 용해시키고 요오도메탄-d3(0.320 ml, 5.14 mmol)을 첨가했다. 반응 혼합물을 R.T.에서 3일간 교반했다. 생성된 오프-화이트 색 고형분을 여과에 의해 모으고 EA 및 디에틸 에테르로 세척하고 진공하에 건조시켰다 (77% 수율).
화합물 7300의 합성: 3-(메틸-d3)-1-(3-((9-(4-(2,4,6-트리이소프로필페닐)피리딘-2-일)-9H-카르바졸-2-일)옥시)페닐)-1H-이미다졸-3-이움 요오다이드(0.59 g, 0.787 mmol) 및 산화은(0.091 g, 0.393 mmol)의 혼합물을 1,2-디클로로에탄(12 ml) 중에서 R.T.에서 18시간 동안 교반했다. 1,2-디클로로에탄을 제거한 후, Pt(COD)Cl2(0.294 g, 0.787 mmol)를 첨가하고 반응 혼합물을 진공으로 하고 질소로 다시 채웠다. 1,2-디클로로벤젠(12 ml)을 첨가하고 190℃에서 24시간 동안 가열했다. 용매를 제거하고 셀라이트 상에서 코팅하고 실리카 상에서 크로마토그래피를 행하였다 (DCM/Hep = 2/1). 생성물을 MeOH 중에서 분쇄하고 진공 오븐에서 건조시켰다 (57% 수율).
화합물 87920의 합성:
2- 브로모 -9-(4-( tert -부틸)피리딘-2-일)-9H-카르바졸의 합성: 2-브로모-4-(tert-부틸)피리딘(5.65 g, 26.4 mmol), 2-브로모-9H-카르바졸(5 g, 20.32 mmol), 요오드화구리(I)(1.548 g, 8.13 mmol), 1-메틸-1H-이미다졸(1.612 ml, 20.32 mmol), 및 리튬 2-메틸프로판-2-올레이트(3.25 g, 40.6 mmol)의 혼합물을 진공으로 하고 질소로 수회 다시 채웠다. 톨루엔(60 ml)을 반응 혼합물에 첨가하고 환류에서 4시간 동안 가열했다. 혼합물을 냉각하고 대략 30 mL 30% NH4OH(aq)를 사용하여 EA와 물 사이에 분배시켰다. 유기층을 분리하고 수층을 DCM으로 추출했다. 실리카 상에서 (DCM) 크로마토그래피를 실시함 (89% 수율).
9-(4-( tert -부틸)피리딘-2-일)-2-((5- 클로로 -2',6'-디이소프로필-[1,1'-비페닐]-3-일)옥시)-9H-카르바졸의 합성: 2-브로모-9-(4-(tert-부틸)피리딘-2-일)-9H-카르바졸(1.5 g, 3.95 mmol), 요오드화구리(I)(0.151 g, 0.791 mmol), 피콜린산(0.195 g, 1.582 mmol), 및 탄산칼륨(1.679 g, 7.91 mmol)의 혼합물을 진공으로 하고 질소로 다시 채웠다. 5-클로로-2',6'-디이소프로필-[1,1'-비페닐]-3-올(1.199 g, 4.15 mmol) 및 DMSO(15 ml)를 반응 혼합물에 첨가하고 140℃에서 18시간 동안 가열했다. 혼합물을 냉각하고 물(20 mL)을 첨가했다. 생성된 고형분을 여과에 의해 모으고 물로 세척하고 DCM에 용해시켰다. 생성물을 셀라이트 상에 코팅하고 실리카 상에서 크로마토그래피를 행하였다 (DCM/Hep = 4/1) (82% 수율).
3'- 클로로 -2,6- 디이소프로필 -5'- 메톡시 -1,1'-비페닐의 합성: (3-클로로-5-메톡시페닐)보론산(6 g, 32.2 mmol), Pd(PPh3)4(1.488 g, 1.288 mmol), 및 탄산나트륨(6.82 g, 64.4 mmol)의 혼합물을 진공으로 하고 질소로 다시 채웠다. 2-브로모-1,3-디이소프로필벤젠(6.63 ml, 32.2 mmol), 디옥산(75 ml), 및 물(15 ml)을 반응 혼합물에 첨가하고 16시간 동안 환류시켰다. 혼합물을 냉각하고 디옥산을 제거하고 DCM/브라인으로 추출했다. 생성물을 실리카 상에서 크로마토그래피를 행하여 (DCM/Hep = 2/3) 무색의 액체를 얻고 진공하에 응고시켰다 (67% 수율).
5- 클로로 -2',6'- 디이소프로필 -[1,1'-비페닐]-3-올의 합성: 트리브로모보란(42.9 ml, 42.9 mmol)을 0℃에서 드라이 디클로로메탄(40 ml) 중의 질소하의 3'-클로로-2,6-디이소프로필-5'-메톡시-1,1'-비페닐(6.5 g, 21.46 mmol)의 용액에 첨가하고 R.T.에서 5시간 동안 교반했다. 일부 고형분이 나타날 때까지 반응 혼합물을 얼음욕에서 켄칭시켰다. DCM을 제거한 후, 생성된 백색의 고형분을 수중에서 1시간 동안 교반하고 여과했다. 생성물을 진공 오븐에서 밤새 건조시켰다 (100% 수율).
N1-(5-((9-(4-( tert -부틸)피리딘-2-일)-9H-카르바졸-2-일) 옥시 )-2',6'- 디이 소프로필-[1,1'-비페닐]-3-일)-N2-페닐벤젠-1,2-디아민의 합성: N1-페닐벤젠-1,2-디아민(0.327 g, 1.774 mmol), 9-(4-(tert-부틸)피리딘-2-일)-2-((5-클로로-2',6'-디이소프로필-[1,1'-비페닐]-3-일)옥시)-9H-카르바졸(0.947 g, 1.613 mmol), (알릴)PdCl-다이머(0.018 g, 0.048 mmol), cBRIDP(0.068 g, 0.194 mmol), 및 소듐 2-메틸프로판-2-올레이트(0.387 g, 4.03 mmol)의 혼합물을 진공으로 하고 질소로 수회 다시 채웠다. 톨루엔(10 ml)을 반응 혼합물에 첨가하고 3시간 동안 환류시켰다. 반응 혼합물을 셀라이트 상에 코팅하고 실리카 상에서 크로마토그래피를 행하였다 (DCM/Hep = 5/1 ~ 8/1) (75% 수율).
1-(5-((9-(4-( tert -부틸)피리딘-2-일)-9H-카르바졸-2-일) 옥시 )-2',6'- 디이 소프로필-[1,1'-비페닐]-3-일)-3-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-3-이움 클로라이드의 합성: N1-(5-((9-(4-(tert-부틸)피리딘-2-일)-9H-카르바졸-2-일)옥시)-2',6'-디이소프로필-[1,1'-비페닐]-3-일)-N2-페닐벤젠-1,2-디아민(0.89 g, 1.211 mmol)을 트리에톡시메탄(10.07 ml, 60.5 mmol)에 용해시키고 염화수소(0.119 ml, 1.453 mmol)를 첨가했다. 반응 혼합물을 80℃에서 16시간 동안 가열했다. 혼합물을 냉각하고 고형분을 디에틸 에테르로 세척하고 여과하고 진공 오븐에서 건조시켰다 (85% 수율).
화합물 87920의 합성: 1-(5-((9-(4-(tert-부틸)피리딘-2-일)-9H-카르바졸-2-일)옥시)-2',6'-디이소프로필-[1,1'-비페닐]-3-일)-3-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-3-이움 클로라이드(0.8 g, 1.024 mmol) 및 산화은(0.119 g, 0.512 mmol)의 혼합물을 1,2-디클로로에탄(10 ml) 중에서 R.T.에서 16시간 동안 교반했다. 1,2-디클로로에탄을 제거한 후, Pt(COD)Cl2(0.383 g, 1.024 mmol)를 첨가하고 반응 혼합물을 진공으로 하고 질소로 다시 채웠다. 1,2-디클로로벤젠(10 ml)을 첨가하고 190℃에서 5일간 가열했다. 용매를 제거하고 셀라이트 상에 코팅하고 실리카 상에서 크로마토그래피를 행하였다 (DCM/Hep = 1/1). 생성물을 MeOH 중에서 분쇄하고 진공 오븐에서 건조시켰다 (62% 수율).
화합물 95050의 합성:
9-(4-( tert -부틸)피리딘-2-일)-2- 메톡시 -9H-카르바졸의 합성: 4-(tert-부틸)-2-클로로피리딘(1.720 g, 10.14 mmol), 2-메톡시-9H-카르바졸(2 g, 10.14 mmol), (알릴)PdCl-다이머(0.074 g, 0.203 mmol), 및 cBRIDP(0.286 g, 0.811 mmol)의 혼합물을 진공으로 하고 질소로 수회 다시 채웠다. 톨루엔(30 ml)을 첨가하고 반응 혼합물을 4시간 동안 환류시키고, EA/물 사이에 분배시키고 추출했다. 수층을 DCM으로 추출한 다음, 셀라이트 상에 코팅하고 실리카 상에서 크로마토그래피를 행하였다 (DCM/EA = 30/1) (81% 수율).
9-(4-( tert -부틸)피리딘-2-일)-9H-카르바졸-2-올의 합성: 9-(4-(tert-부틸)피리딘-2-일)-2-메톡시-9H-카르바졸(2.72 g, 8.23 mmol)을 브롬화수소(46.6 ml, 412 mmol)에서 140℃(오일 온도)에서 1시간 동안 가열했다. 혼합물을 냉각하고 DCM과 물 사이에 분배시키고 DCM으로 추출했다. DCM 층을 NaHCO3(포화)로 세척했다. 유기 용매를 증발시켜 라이트 옐로우 색의 고형분을 수득했다 (86% 수율).
9-(4-( tert -부틸)피리딘-2-일)-9H-카르바졸-2-올의 합성: 1H-벤조[d]이미다졸(3 g, 25.4 mmol), 1-브로모-3-요오도벤젠(3.89 ml, 30.5 mmol), 요오드화구리(I)(0.484 g, 2.54 mmol), 1,10-페난트롤린(0.458 g, 2.54 mmol), 및 탄산칼륨(4.21 g, 30.5 mmol)의 혼합물을 DMF(70 ml) 중에서 150℃에서 16시간 동안 가열했다. 혼합물을 냉각하고 냉수에 붓고 DCM으로 추출했다 (불용성 염을 여과에 의해 제거했다). 실리카 상에서 크로마토그래피를 행하여 (EA/DCM = 2/1) 담황색의 점착성 오일을 얻고 이를 진공하에 밤새 응고시켰다 (59% 수율).
2-(3-(1H- 벤조[d]이미다졸 -1-일) 펜옥시 )-9-(4-( tert -부틸)피리딘-2-일)-9H-카르바졸의 합성: 1-(3-브로모페닐)-1H-벤조[d]이미다졸(1.295 g, 4.74 mmol), 9-(4-(tert-부틸)피리딘-2-일)-9H-카르바졸-2-올(1.5 g, 4.74 mmol), 요오드화구리(I)(0.181 g, 0.948 mmol), 피콜린산(0.233 g, 1.896 mmol), 및 인산칼륨(2.013 g, 9.48 mmol)의 혼합물을 진공으로 하고 질소로 수회 다시 채웠다. DMSO(15 ml)를 반응 혼합물에 첨가하고 140℃에서 16시간 동안 가열했다. 혼합물을 냉각하고 물(20 mL)을 첨가했다. 생성된 고형분을 여과에 의해 모으고 DCM에 용해시키고 MgSO4로 건조시켰다. 실리카 상에서 크로마토그래피를 행하였다 (EA/DCM = 1/1) (71% 수율).
1-(3-((9-(4-( tert -부틸)피리딘-2-일)-9H-카르바졸-2-일) 옥시 )페닐)-3-( 메틸 -d3)-1H-벤조[d]이미다졸-3-이움 요오다이드(SC2017-4-024)의 합성: 2-(3-(1H-벤조[d]이미다졸-1-일)펜옥시)-9-(4-(tert-부틸)피리딘-2-일)-9H-카르바졸(0.75 g, 1.475 mmol) 및 요오도메탄-d3(0.459 ml, 7.37 mmol)의 혼합물을 아세토니트릴(15 ml) 중에서 3일간 환류시켰다. 용매를 제거하고 EA 중에서 분쇄시켰다 (100% 수율).
화합물 95050의 합성: 1-(3-((9-(4-(tert-부틸)피리딘-2-일)-9H-카르바졸-2-일)옥시)페닐)-3-(메틸-d3)-1H-벤조[d]이미다졸-3-이움 요오다이드(1 g, 1.530 mmol) 및 산화은(0.177 g, 0.765 mmol)의 혼합물을 1,2-디클로로에탄(15 ml) 중에서 R.T.에서 16시간 동안 교반했다. 1,2-디클로로에탄을 제거한 후, Pt(COD)Cl2(0.572 g, 1.530 mmol)를 첨가하고 반응 혼합물을 진공으로 하고 질소로 다시 채웠다. 1,2-디클로로벤젠(15 ml)을 첨가하고 190℃에서 3일간 가열했다. 용매를 제거하고 셀라이트 상에 코팅하고 실리카 상에서 크로마토그래피를 행하였다 (DCM/Hep = 2/1). 생성물을 MeOH 중에서 분쇄하고 진공 오븐에서 건조시켰다 (7% 수율).
화합물 226820의 합성:
2- 브로모 -9-(피리딘-2-일)-9H-카르바졸의 합성: DMSO(80 ml) 중의 2-브로모-9H-카르바졸(8 g, 32.5 mmol), 2-플루오로피리딘(5.59 ml, 65.0 mmol), 및 탄산칼륨(13.48 g, 98 mmol)의 혼합물을 140℃에서 16시간 동안 가열했다. 혼합물을 냉각한 다음, 반응 혼합물을 EA 및 물로 추출하고 유기 부분을 브라인으로 세척하고 농축시켰다. 생성물을 진공하에 응고시켰다 (100% 수율).
2-(3- 클로로펜옥시 )-9-(피리딘-2-일)-9H-카르바졸의 합성: 2-브로모-9-(피리딘-2-일)-9H-카르바졸(2.05 g, 6.34 mmol), 요오드화구리(I)(0.242 g, 1.269 mmol), 피콜린산(0.312 g, 2.54 mmol), 및 탄산칼륨(2.69 g, 12.69 mmol)의 혼합물을 진공으로 하고 질소로 다시 채웠다. 3-클로로페놀(0.703 ml, 6.66 mmol) 및 DMSO(30 ml)를 반응 혼합물에 첨가하고 140℃에서 16시간 동안 가열했다. 혼합물을 냉각하고 EA와 물 사이에 분배시키고 EA로 추출했다. 유기 추출물을 브라인으로 세척하고 농축한 다음, 실리카 상에서 (DCM) 크로마토그래피를 행하였다 (75% 수율).
N1-페닐-N2-(3-((9-(피리딘-2-일)-9H-카르바졸-2-일) 옥시 )페닐)벤젠-1,2- 디 아민의 합성: N1-페닐벤젠-1,2-디아민(0.820 g, 4.45 mmol), 2-(3-클로로펜옥시)-9-(피리딘-2-일)-9H-카르바졸(1.5 g, 4.04 mmol), (알릴)PdCl-다이머(0.044 g, 0.121 mmol), cBRIDP(0.171 g, 0.485 mmol), 및 소듐 2-메틸프로판-2-올레이트(0.972 g, 10.11 mmol)의 혼합물을 진공으로 하고 질소로 수회 다시 채웠다. 톨루엔(15 ml)을 반응 혼합물에 첨가하고 3시간 동안 환류시켰다. 생성물을 셀라이트 상에 코팅하고 실리카 상에서 크로마토그래피를 행하였다 (EA/Hep = 1/2) (66% 수율).
3-페닐-1-(3-((9-(피리딘-2-일)-9H-카르바졸-2-일) 옥시 )페닐)-1H- 벤조[d]이 미다졸-3-이움 클로라이드의 합성: N1-페닐-N2-(3-((9-(피리딘-2-일)-9H-카르바졸-2-일)옥시)페닐)벤젠-1,2-디아민(1.4 g, 2.70 mmol)을 트리에톡시메탄(22.45 ml, 135 mmol) 중에 용해시키고 염화수소(0.266 ml, 3.24 mmol)를 첨가했다. 반응 혼합물을 80℃에서 30분간 가열했다. 혼합물을 냉각하고 디에틸 에테르(대략 50 mL, 고형분이 나타났음)를 반응 혼합물에 첨가하고 5시간 동안 교반했다. 생성물을 여과에 의해 모으고 디에틸 에테르로 세척하고 진공 오븐에서 건조시켰다 (75% 수율).
226820의 합성: 3-페닐-1-(3-((9-(피리딘-2-일)-9H-카르바졸-2-일)옥시)페닐)-1H-벤조[d]이미다졸-3-이움 클로라이드(1.14 g, 2.017 mmol) 및 산화은(0.234 g, 1.009 mmol)의 혼합물을 1,2-디클로로에탄(25 ml) 중에서 R.T.에서 16시간 동안 교반했다. 1,2-디클로로에탄을 제거한 후, Pt(COD)Cl2(0.755 g, 2.017 mmol)를 첨가하고 반응 혼합물을 진공으로 하고 질소로 다시 채웠다. 1,2-디클로로벤젠(25 ml)을 첨가하고 190℃에서 48시간 동안 가열했다. 용매를 제거하고 셀라이트 상에 코팅하고 실리카 상에서 크로마토그래피를 행하였다 (DCM/Hep = 2/1). 생성물을 MeOH 중에서 분쇄하고 진공 오븐에서 건조시켰다 (50% 수율).
화합물 8217421의 합성:
1-(3-(3-(4-(2,6- 디이소프로필페닐 )-1H-피라졸-1-일) 펜옥시 )페닐)-1H- 벤조[ d]이미다졸의 합성: 1-(3-브로모페닐)-1H-벤조[d]이미다졸(0.8 g, 2.93 mmol), 3-(4-(2,6-디이소프로필페닐)-1H-피라졸-1-일)페놀(0.939 g, 2.93 mmol), 요오드화구리(I)(0.112 g, 0.586 mmol), 피콜린산(0.144 g, 1.172 mmol), 및 인산칼륨(1.243 g, 5.86 mmol)의 혼합물을 진공으로 하고 질소로 수회 다시 채웠다. DMSO(12 ml)를 반응 혼합물에 첨가하고 140℃에서 16시간 동안 가열했다. 혼합물을 냉각하고 물(20 mL)을 첨가했다. 생성된 고형분을 여과에 의해 모으고 DCM에 용해시키고 MgSO4로 건조시켰다. 생성물을 셀라이트 상에 코팅하고 실리카 상에서 크로마토그래피를 행하였다 (EA/DCM = 1/4) (66% 수율).
1-(3-(3-(4-(2,6- 디이소프로필페닐 )-1H- 피라졸 -1-일) 펜옥시 )페닐)-3-( 메틸 -d3)-1H-벤조[d]이미다졸-3-이움 요오다이드의 합성: 1-(3-(3-(4-(2,6-디이소프로필페닐)-1H-피라졸-1-일)펜옥시)페닐)-1H-벤조[d]이미다졸(0.987 g, 1.925 mmol)을 에틸 아세테이트(15 ml)에 용해시키고 요오도메탄-d3(0.359 ml, 5.78 mmol)을 첨가하고 반응 혼합물을 60℃에서 16시간 동안 가열했다. 백색의 침전이 나타났고 이를 여과에 의해 수집하고 진공 오븐에서 건조시켰다 (75% 수율).
화합물 82174210의 합성: 1-(3-(3-(4-(2,6-디이소프로필페닐)-1H-피라졸-1-일)펜옥시)페닐)-3-(메틸-d3)-1H-벤조[d]이미다졸-3-이움 요오다이드(820 mg, 1.247 mmol) 및 산화은(144 mg, 0.623 mmol)의 혼합물을 1,2-디클로로에탄(8 ml) 중에서 R.T.에서 16시간 동안 교반했다. 1,2-디클로로에탄을 제거한 후, Pt(COD)Cl2(467 mg, 1.247 mmol)를 첨가하고 반응 혼합물을 진공으로 하고 질소로 다시 채웠다. 1,2-디클로로벤젠(8 ml)을 첨가하고 80℃에서 16시간 동안 및 190℃에서 7일간 가열했다. 용매를 제거하고 셀라이트 상에 코팅하고 실리카 상에서 크로마토그래피를 행하였다 (DCM/Hep = 2/1). 생성물을 MeOH 중에서 분쇄하고 진공 오븐에서 건조시켰다 (63% 수율).
화합물 89355323의 합성:
1-(3- 브로모페닐 )-2-((2,6- 디이소프로필페닐 )아미노)에탄-1-온의 합성: 2-브로모-1-(3-브로모페닐)에탄-1-온(3 g, 10.79 mmol) 및 2,6-디이소프로필아닐린(4.02 g, 22.67 mmol)의 혼합물을 에탄올(15 ml) 중에서 R.T.에서 2일간 교반했다. EtOH를 제거하고 디에틸 에테르 중에서 분쇄했다. 백색의 고형분(염)을 여과에 의해 제거했다. 여액을 농축하고 실리카 상에서 크로마토그래피를 행하였다 (THF/Hep = 1/20). 황색 오일이 얻어졌다 (74% 수율).
4-(3- 브로모페닐 )-1-(2,6- 디이소프로필페닐 )-1H-이미다졸의 합성: 1-(3-브로모페닐)-2-((2,6-디이소프로필페닐)아미노)에탄-1-온(2.3 g, 6.14 mmol), 수중 포름알데히드, 37%(0.503 ml, 6.76 mmol), 및 아세트산암모늄(4.74 g, 61.4 mmol)의 혼합물을 아세트산(20 ml) 중에서 환류에서 밤새 가열했다. 혼합물을 냉각하고 EA와 브라인 사이에 분배시키고 EA로 추출했다. 유기 추출물을 염기성이 될 때까지 Na2CO3(포화)로 염기성화시켰다. 셀라이트 상에 코팅하고 실리카 상에서 크로마토그래피를 행하였다 (EA/Hep = 1/3) (20% 수율).
4-(3-((5- 클로로 -2',6'- 디이소프로필 -[1,1'-비페닐]-3-일) 옥시 )페닐)-1-(2,6-디이소프로필페닐)-1H-이미다졸의 합성: 4-(3-브로모페닐)-1-(2,6-디이소프로필페닐)-1H-이미다졸(0.8 g, 2.087 mmol), 요오드화구리(I)(0.079 g, 0.417 mmol), 피콜린산(0.103 g, 0.835 mmol), 및 탄산칼륨(0.886 g, 4.17 mmol)의 혼합물을 진공으로 하고 질소로 다시 채웠다. 5-클로로-2',6'-디이소프로필-[1,1'-비페닐]-3-올(0.633 g, 2.191 mmol) 및 DMSO(15 ml)를 반응 혼합물에 첨가하고 140℃에서 16시간 동안 가열했다. 혼합물을 냉각하고 물(20 mL)을 첨가했다. 생성된 고형분을 여과에 의해 모으고 물로 세척하고 DCM 중에 용해시켰다. 생성물을 셀라이트 상에 코팅하고 실리카 상에서 크로마토그래피를 행하였다 (DCM/Hep = 3/1 ~ 5/1) (71% 수율).
2,6- 디이소프로필 -N-(2- 니트로페닐 )아닐린의 합성: (알릴)PdCl-다이머(0.125 g, 0.342 mmol) 및 cBRIDP(0.482 g, 1.366 mmol)의 혼합물을 진공으로 하고 질소로 다시 채웠다. 톨루엔(10 ml)을 첨가하고 3분간 환류시켰다. 미리-형성된 촉매를 톨루엔(10 ml) 중의 1-브로모-2-니트로벤젠(2.3 g, 11.39 mmol), 2,6-디이소프로필아닐린(2.58 ml, 13.66 mmol), 및 소듐 2-메틸프로판-2-올레이트(2.74 g, 28.5 mmol)의 혼합물로 옮기고 반응을 2시간 동안 환류시켰다. 혼합물을 냉각하고 셀라이트 상에 코팅하고 실리카 상에서 크로마토그래피를 행하였다 (120 g x 2, EA/Hep = 1/9) (40% 수율).
N1-(2,6- 디이소프로필페닐 )벤젠-1,2- 디아민의 합성: 2,6-디이소프로필-N-(2-니트로페닐)아닐린(1.37 g, 4.59 mmol)을 에탄올(40 ml)에 용해시키고 팔라듐 또는 목탄을 건조 기준으로 (0.489 g, 0.459 mmol) 첨가했다. 반응 혼합물을 진공으로 하고 수소 벌룬으로 수회 다시 채우고 R.T.에서 16시간 동안 교반했다. 셀라이트를 통해 여과하고 EA로 세척하고 농축시켜 생성물을 얻었다 (93% 수율).
N1-(2,6- 디이소프로필페닐 )-N2-(5-(3-(1-(2,6- 디이소프로필페닐 )-1H-이미다졸-4-일)펜옥시)-2',6'-디이소프로필-[1,1'-비페닐]-3-일)벤젠-1,2-디아민의 합성: N1-(2,6-디이소프로필페닐)벤젠-1,2-디아민(0.363 g, 1.353 mmol), 4-(3-((5-클로로-2',6'-디이소프로필-[1,1'-비페닐]-3-일)옥시)페닐)-1-(2,6-디이소프로필페닐)-1H-이미다졸(0.8 g, 1.353 mmol), (알릴)PdCl-다이머(0.015 g, 0.041 mmol), cBRIDP(0.057 g, 0.162 mmol), 및 소듐 2-메틸프로판-2-올레이트(0.325 g, 3.38 mmol)의 혼합물을 진공으로 하고 질소로 수회 다시 채웠다. 톨루엔(10 ml)을 반응 혼합물에 첨가하고 2시간 동안 환류시켰다. 셀라이트 상에 코팅하고 실리카 상에서 크로마토그래피를 행하였다 (DCM/Hep = 5/1) (69% 수율).
3-(2,6- 디이소프로필페닐 )-1-(5-(3-(1-(2,6- 디이소프로필페닐 )-1H-이미다졸-4-일)펜옥시)-2',6'-디이소프로필-[1,1'-비페닐]-3-일)-1H-벤조[d]이미다졸-3-이움 클로라이드의 합성: N1-(2,6-디이소프로필페닐)-N2-(5-(3-(1-(2,6-디이소프로필페닐)-1H-이미다졸-4-일)펜옥시)-2',6'-디이소프로필-[1,1'-비페닐]-3-일)벤젠-1,2-디아민(0.76 g, 0.923 mmol)을 트리에톡시메탄(7.68 ml, 46.2 mmol)에 용해시키고 염화수소(0.091 ml, 1.108 mmol)를 첨가했다. 반응 혼합물을 80℃에서 16시간 동안 가열했다. 고형분이 나타날 때까지 트리에틸 오르토포르메이트를 진공하에 증류에 의해 제거했다. 고형분을 디에틸 에테르로 세척하고 여과하고 진공 오븐에서 건조시켰다 (76% 수율).
화합물 89355323의 합성: 3-(2,6-디이소프로필페닐)-1-(5-(3-(1-(2,6-디이소프로필페닐)-1H-이미다졸-4-일)펜옥시)-2',6'-디이소프로필-[1,1'-비페닐]-3-일)-1H-벤조[d]이미다졸-3-이움 클로라이드(0.6 g, 0.690 mmol) 및 산화은(0.080 g, 0.345 mmol)의 혼합물을 1,2-디클로로에탄(10 ml) 중에서 R.T.에서 16시간 동안 교반했다. 1,2-디클로로에탄을 제거한 후, Pt(COD)Cl2(0.258 g, 0.690 mmol)를 첨가하고 반응 혼합물을 진공으로 하고 질소로 다시 채웠다. 1,2-디클로로벤젠(10 ml)을 첨가하고 190℃에서 2일간 가열했다. 용매를 제거하고 1,3-디이소프로필벤젠(5 mL)을 첨가하고 모래욕에서 7일간 환류시켰다. 용매를 제거하고 셀라이트 상에 코팅하고 실리카 상에서 크로마토그래피를 행하였다 (DCM/Hep = 1/1). 생성물을 MeOH 중에서 분쇄하고 진공 오븐에서 건조시켰다 (52% 수율).
표 1은 본 발명 화합물인 화합물 20, 화합물 7300, 화합물 87920, 화합물 95050, 화합물 226820, 화합물 82174210, 화합물 89355323, 및 비교예에 대한 발광 피크, PLQY, 및 여기 상태 수명을 나타낸다. 본 발명 화합물은 모두 보다 높은 PLQY 및 보다 짧은 여기 상태 수명(화합물 226820은 제외)을 나타내었으며, 이는 이들이 매우 효율적인 이미터임을 보여주며, 일반적으로 보다 높은 디바이스 효율을 제공한다. PMMA에서 이들의 발광은 449-470 nm의 범위에 있다. 화합물 95050은 449 nm의 매우 심청색 발광을 나타내었으며 이는 디스플레이 적용을 위한 포화 청색을 생성하기 위한 우수한 후보자이다. 실험은, RA 및 RC가 물성 조정에 있어 중요한 역할을 담당하는 것을 보여주었다. 예를 들어, Ar1 및 Ar2 둘 모두가 H인 경우 (화합물 52843111), 착물이 승화 이전에 분해되는 반면에 화합물 20 및 87920은 말끔히 승화되어 디바이스 성능을 평가할 수 있도록 해준다. 이들 결과는, 이러한 부류의 물리적 특성이 리간드 구조에 대해 매우 민감하다는 것을 시사한다. 비교예가 또한 효율적이고 청색의 발광 특성을 나타내지만; 이를 기반으로 한 디바이스는 훨씬 덜 효율적이다.
OLED 디바이스 제작: OLED를 15-Ω/sq의 면저항을 갖는 인듐-주석-산화물(ITO) 층으로 미리-코팅된 유리 기판 상에서 성장시켰다. 임의의 유기층 증착 또는 코팅 이전에, 기판을 용매로 디그리스시키고 이후에 100 mTorr에서 산소 플라즈마로 50W로 1.5분간 그리고 자외선(UV) 오존으로 5분간 처리했다.
표 1의 디바이스는 고 진공에서 (< 10-6 Torr) 열 증발에 의해 제작되었다. 애노드 전극은 750Å의 ITO였다. 디바이스 예는, 순차적으로, ITO 표면으로부터, 100Å 두께의 화합물 A(HIL), 250Å의 화합물 B 층(HTL), 50Å의 화합물 C(EBL), 300Å의, 10% 이미터로 도핑된 화합물 D(EML), 50Å의 화합물 E(BL), 300Å의, 35% 화합물 F로 도핑된 화합물 G(ETL), 10Å의 화합물 G(EIL) 다음에 1,000Å의 Al(캐소드)로 이루어진 유기층을 가졌다. 모든 디바이스는 질소 글러브 박스에서 (<1 ppm의 H2O 및 O2) 에폭시 수지로 밀봉된 유리 덮개로 봉지되었고, 제작 직후에 패키지 내부에 수분 게터가 도입되었다. 도핑 백분율은 부피%이다.
실험용 디바이스에 사용된 화합물의 구조는 이하에 나타나 있다:
표 2는 본 발명 화합물인 화합물 20, 화합물 7300, 화합물 87920, 화합물 95050, 화합물 82174210, 화합물 89355323, 및 비교예에 대한 디바이스 데이터를 보여준다. 본 발명 화합물은 모두 비교예의 것에 비해서 1000 nit에서 보다 낮은 전압 및 보다 높은 효율을 나타내었다. 화합물 95050은 CIE-y 0.148을 생성했으며 이는 상업용 형광 블루의 것에 필적한다. 비록 비교예가 우수한 심청색을 나타내었지만, 이의 CIE-y는 여전히 화합물 9505의 것만큼 양호하지 않다. 비교예에 기반을 둔 디바이스는 보다 높은 전압에서 효율이 훨씬 떨어진다.
본원에 기술된 다양한 실시양태는 단지 예시이며, 본 발명의 범위를 한정하려는 것이 아님을 이해해야 한다. 예를 들어, 본원에 기술된 다수의 물질 및 구조는 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않으면서 다른 물질 및 구조로 대체될 수 있다. 따라서, 특허 청구된 본 발명은 당업자에게 명백한 바와 같이, 본원에 기술된 특정 실시예 및 바람직한 실시양태로부터 유래하는 변형예를 포함할 수도 있다. 본 발명이 왜 효과가 있는지에 관한 다양한 이론을 한정하려는 의도는 없음을 이해하여야 한다.
Claims (20)
- 화학식 I을 갖는 화합물:
여기서, A 및 B는 각각 독립적으로 5원 또는 6원 방향족 고리이고;
Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 C 및 N으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
L1 및 L2는 각각 독립적으로 직접 결합, BR', NR', PR', O, S, Se, C=O, S=O, SO2, CR'R", SiR'R", GeR'R", 알킬, 시클로알킬, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
RA, RB, RC, 및 RD는 각각 일치환 내지 최대 허용 가능한 치환, 또는 비치환을 나타내고;
R', R", RA, RB, RC, 및 RD의 각각은 독립적으로 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 플루오르화 알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
R은 중수소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 실릴, 아릴, 헤테로아릴, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
RA, RB, RC, 및 RD 중의 임의의 치환들은 결합되거나 융합되어 고리가 될 수 있고;
RA 또는 RB는 L2와 융합되어 고리를 형성할 수 있고;
하기의 조건 (a), (b), 및 (c) 중 적어도 하나가 성립된다:
(a) RA 및 RC 중 적어도 하나가 존재하고 탄소 원자에 부착된 5원 또는 6원 방향족 고리임;
(b) RA가 존재하고 탄소 원자에 부착된 알킬 또는 시클로알킬이며, 각 RC는 독립적으로 H 또는 아릴임; 및
(c) RA 및 RC 둘 모두가 존재하고 탄소 원자에 부착된 알킬 또는 시클로알킬이며, R은 16.0 그램/몰 이상의 분자량을 가짐. - 제1항에 있어서, R', R", RA, RB, RC, 및 RD의 각각이 독립적으로 수소, 중수소, 불소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 술파닐, 니트릴, 이소니트릴, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 화합물.
- 제1항에 있어서, RA가 6원 방향족 고리인 화합물.
- 제1항에 있어서, RC가 6원 방향족 고리인 화합물.
- 제1항에 있어서, A가 피리딘 고리인 화합물.
- 제2항에 있어서, RA가 수소, 중수소, 메틸, 알킬, 시클로알킬, 및 플루오르화 알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기를 함유하는 것인 화합물.
- 제3항에 있어서, RC가 수소, 중수소, 메틸, 알킬, 시클로알킬, 및 플루오르화 알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 치환기를 함유하는 것인 화합물.
- 제1항에 있어서, 2개의 인접한 RD 치환기가 결합되어 융합된 6원 방향족 고리를 형성하는 것인 화합물.
- 제1항에 있어서, L1이 산소 원자인 화합물.
- 제1항에 있어서, L2가 NAr이고; 여기서 Ar은 6원 방향족 기인 화합물.
- 제1항에 있어서, R이 6원 방향족 고리 또는 알킬 기인 화합물.
- 애노드;
캐소드; 및
화학식 I을 갖는 화합물을 포함하는, 애노드와 캐소드 사이에 배치된 유기층
을 포함하는 유기 발광 디바이스(OLED):
여기서, A 및 B는 각각 독립적으로 5원 또는 6원 방향족 고리이고;
Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 C 및 N으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
L1 및 L2는 각각 독립적으로 직접 결합, BR', NR', PR', O, S, Se, C=O, S=O, SO2, CR'R", SiR'R", GeR'R", 알킬, 시클로알킬, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
RA, RB, RC, 및 RD는 각각 일치환 내지 최대 허용 가능한 치환, 또는 비치환을 나타내고;
R', R", RA, RB, RC, 및 RD의 각각은 독립적으로 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 플루오르화 알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
R은 중수소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 실릴, 아릴, 헤테로아릴, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
RA, RB, RC, 및 RD 중의 임의의 치환들은 결합되거나 융합되어 고리가 될 수 있고;
RA 또는 RB는 L2와 융합되어 고리를 형성할 수 있고;
하기의 조건 (a), (b), 및 (c) 중 적어도 하나가 성립된다:
(a) RA 및 RC 중 적어도 하나가 존재하고 탄소 원자에 부착된 5원 또는 6원 방향족 고리임;
(b) RA가 존재하고 탄소 원자에 부착된 알킬 또는 시클로알킬이며, 각 RC는 독립적으로 H 또는 아릴임; 및
(c) RA 및 RC 둘 모두가 존재하고 탄소 원자에 부착된 알킬 또는 시클로알킬이며, R은 16.0 그램/몰 이상의 분자량을 가짐. - 제14항에 있어서, 유기층이 발광층이고 화합물이 발광 도펀트 또는 비발광 도펀트인 OLED.
- 제14항에 있어서, 유기층이 호스트를 추가로 포함하고, 호스트는 금속 착물, 트리페닐렌, 카르바졸, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 디벤조셀레노펜, 아자트리페닐렌, 아자카르바졸, 아자-디벤조티오펜, 아자-디벤조푸란, 및 아자-디벤조셀레노펜으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화학 기를 포함하는 것인 OLED.
- 애노드;
캐소드; 및
화학식 I을 갖는 화합물을 포함하는, 애노드와 캐소드 사이에 배치된 유기층
을 포함하는 유기 발광 디바이스(OLED)를 포함하는 소비자 제품:
여기서, A 및 B는 각각 독립적으로 5원 또는 6원 방향족 고리이고;
Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 C 및 N으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
L1 및 L2는 각각 독립적으로 직접 결합, BR', NR', PR', O, S, Se, C=O, S=O, SO2, CR'R", SiR'R", GeR'R", 알킬, 시클로알킬, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
RA, RB, RC, 및 RD는 각각 일치환 내지 최대 허용 가능한 치환, 또는 비치환을 나타내고;
R', R", RA, RB, RC, 및 RD의 각각은 독립적으로 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 시클로알킬, 플루오르화 알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 시클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카르보닐, 카르복실산, 에스테르, 니트릴, 이소니트릴, 술파닐, 술피닐, 술포닐, 포스피노, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
R은 중수소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로알킬, 아릴알킬, 실릴, 아릴, 헤테로아릴, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
RA, RB, RC, 및 RD 중의 임의의 치환들은 결합되거나 융합되어 고리가 될 수 있고;
RA 또는 RB는 L2와 융합되어 고리를 형성할 수 있고;
하기의 조건 (a), (b), 및 (c) 중 적어도 하나가 성립된다:
(a) RA 및 RC 중 적어도 하나가 존재하고 탄소 원자에 부착된 5원 또는 6원 방향족 고리임;
(b) RA가 존재하고 탄소 원자에 부착된 알킬 또는 시클로알킬이며, 각 RC는 독립적으로 H 또는 아릴임; 및
(c) RA 및 RC 둘 모두가 존재하고 탄소 원자에 부착된 알킬 또는 시클로알킬이며, R은 16.0 그램/몰 이상의 분자량을 가짐. - 제18항에 있어서, 평면 패널 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 의료용 모니터, 텔레비젼, 광고판, 실내 또는 실외 조명 및/또는 신호용 라이트, 헤드업 디스플레이, 완전 또는 부분 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대폰, 태블릿, 패블릿, 개인용 정보 단말기(PDA), 웨어러블 디바이스, 랩톱 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 대각선이 2인치 미만인 마이크로 디스플레이, 3D 디스플레이, 가상 현실 또는 증강 현실 디스플레이, 차량, 함께 타일링된 다중 디스플레이를 포함하는 비디오 월, 극장 또는 스타디움 스크린, 및 간판으로 이루어진 군으로부터 선택되는 소비자 제품.
- 제1항의 화합물을 포함하는 배합물.
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