KR20200033049A - 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자장치에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 소자의 높은 발광효율, 낮은 구동전압 및 고내열성을 달성할 수 있고, 소자의 색순도 및 수명을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛 에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기전기소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물 층은 유기전기소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등으로 이루어질 수 있다.
유기전기소자에서 유기물층에 사용되는 재료는 기능에 따라, 발광 재료와 전하수송 재료, 예컨대 정공주입 재료, 정공수송 재료, 전자수송 재료, 전자주입 재료 등으로 분류될 수 있다.
그리고, 상기 발광 재료는 분자량에 따라 고분자형과 저분자형으로 분류될 수 있고, 발광 메커니즘에 따라 전자의 일중항 여기상태로부터 유래되는 형광 재료와 전자의 삼중항 여기상태로부터 유래되는 인광 재료로 분류될 수 있다. 또한, 발광 재료는 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 재료와 보다 나은 천연색을 구현하기 위해 필요한 노란색 및 주황색 발광 재료로 구분될 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/도펀트계를 사용할 수 있다. 그 원리는 발광층을 형성하는 호스트보다 에너지 대역 간극이 작은 도펀트를 발광층에 소량 혼합하면, 발광층에서 발생한 엑시톤이 도펀트로 수송되어 효율이 높은 빛을 내는 것이다. 이때 호스트의 파장이 도펀트의 파장대로 이동하므로, 이용하는 도펀트의 종류에 따라 원하는 파장의 빛을 얻을 수 있다.
현재 휴대용 디스플레이 시장은 대면적 디스플레이로 그 크기가 증가하고 있는 추세이다. 휴대용 디스플레이는 제한적인 전력 공급인 배터리를 가지고 있으므로, 기존 휴대용 디스플레이에서 요구되던 소비전력보다 더 효율적인 소비전력이 요구되고 있다. 또한, 효율적인 소비전력 외에도 발광효율과 수명 문제 또한 반드시 해결해야 하는 상황이다.
효율과 수명, 구동전압 등은 서로 연관이 있으며, 효율이 증가되면 상대적으로 구동전압이 떨어지고, 구동전압이 떨어지면서 구동시 발생하는 주울열(Joule heating)에 의한 유기물질의 결정화가 적어져 결과적으로 수명이 늘어나는 경향을 나타낸다. 하지만 상기 유기물층을 단순히 개선한다고 하여 효율을 극대화시킬 수는 없다. 왜냐하면 각 유기물층 간의 에너지 준위 및 T1 값, 물질의 고유특성(이동도, 계면특성 등) 등이 최적의 조합을 이루었을 때 긴 수명과 높은 효율을 동시에 달성할 수 있기 때문이다. 따라서 높은 열적 안정성을 가지며 발광층 내에서 효율적으로 전하 균형(charge balance)을 이룰 수 있는 발광 재료의 개발이 필요한 실정이다.
즉, 유기전기소자가 갖는 우수한 특징들을 충분히 발휘하기 위해서는 소자 내 유기물층을 이루는 물질, 예컨대 정공주입 물질, 정공수송 물질, 발광 물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질, 발광보조층 물질 등이 안정하고 효율적인 재료에 의하여 뒷받침되는 것이 선행되어야 하나, 아직까지 안정되고 효율적인 유기전기소자용 유기물층 재료의 개발이 충분히 이루어지지 않은 상태이다. 따라서, 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있으며, 특히 발광층의 호스트 물질과 발광보조층 재료에 대한 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 소자의 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성, 색순도 및 수명을 향상시킬 수 있는 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 측면에서, 본 발명은 아래 화학식으로 표시되는 화합물을 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은 상기 화학식으로 표시되는 화합물을 이용한 유기전기소자 및 그 전자장치를 제공한다.
본 발명에 따른 화합물을 이용함으로써 소자의 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성을 달성할 수 있고, 소자의 색순도 및 수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치의 예시도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들이 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조부호를 부여고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 관한 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a),(b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 구성 요소가 다른 구성 요소 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 경우, 이는 다른 구성 요소 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성 요소가 있는 경우도 포함할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반대로, 어떤 구성 요소가 다른 부분 "바로 위에" 있다고 하는 경우에는 중간에 또 다른 부분이 없는 것을 뜻한다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에 및 첨부된 청구의 범위에서 사용된 용어는 달리 언급하지 않는 한, 하기와 같다.
본 명세서에서 사용된 용어 "할로" 또는 "할로겐"은 다른 설명이 없는 한 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 및 요오드(I)를 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "알킬" 또는 "알킬기"는 다른 설명이 없는 한 단일결합으로 연결된 1 내지 60의 탄소를 가지며, 직쇄 알킬기, 분지쇄 알킬기, 사이클로알킬(지환족)기, 알킬-치환된 사이클로알킬기, 사이클로알킬-치환된 알킬기를 비롯한 포화 지방족 작용기의 라디칼을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "할로알킬기" 또는 "할로겐알킬기"는 다른 설명이 없는 한 할로겐이 치환된 알킬기를 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "알케닐" 또는 "알키닐"은 다른 설명이 없는 한 각각 이중결합 또는 삼중결합을 가지며, 직쇄형 또는 측쇄형 사슬기를 포함하고, 2 내지 60의 탄소수를 가지나, 여기에 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용된 용어 "시클로알킬"은 다른 설명이 없는 한 3 내지 60의 탄소수를 갖는 고리를 형성하는 알킬을 의미하며, 여기에 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용된 용어 "알콕시기" 또는 "알킬옥시기"는 산소 라디칼이 결합된 알킬기를 의미하며, 다른 설명이 없는 한 1 내지 60의 탄소수를 가지나, 여기에 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용된 용어 "알켄옥실기", "알켄옥시기", "알켄일옥실기", 또는 "알켄일옥시기"는 산소 라디칼이 부착된 알켄일기를 의미하며, 다른 설명이 없는 한 2 내지 60의 탄소수를 가지나, 여기에 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용된 용어 "플루오렌일기" 또는 "플루오렌일렌기"는 다른 설명이 없는 한 각각 플루오렌의 1가 또는 2가 작용기를 의미하며, "치환된 플루오렌일기" 또는 "치환된 플루오렌일렌기"는 치환된 플루오렌의 1가 또는 2가 작용기를 의미하며, "치환된 플루오렌"은 하기 치환기 R, R', R", R''' 중 적어도 하나가 수소 이외의 작용기인 것을 의미하며, R과 R'이 서로 결합되어 이들이 결합된 탄소와 함께 스파이로 화합물을 형성한 경우를 포함한다.
또한, 상기 R, R', R" 및 R'''은 각각 독립적으로, 1 내지 20의 탄소수를 가지는 알킬기, 1 내지 20의 탄소수를 가지는 알케닐기, 6 내지 30의 탄소수를 가지는 아릴기, 3내지 30의 탄소수를 가지는 헤테로고리기일 수 있고, 예를 들면, 상기 아릴기는 페닐, 바이페닐, 나프탈렌, 안트라센 또는 페난트렌일 수 있으며, 상기 헤테로고리기는 피롤, 푸란, 티오펜, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 피리딘, 피리미딘, 피리다진, 피라진, 트리아진, 인돌, 벤조퓨란, 퀴나졸린 또는 퀴녹살린일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "아릴기" 및 "아릴렌기"는 다른 설명이 없는 한 각각 6 내지 60의 탄소수를 가지나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서 아릴기 또는 아릴렌기는 단일고리형, 고리 집합체, 접합된 여러 고리계, 화합물 등을 포함한다. 예를 들면, 상기 아릴기는 페닐기, 바이페닐의 1가 작용기, 나프탈렌의 1가 작용기, 플루오렌일기, 치환된 플루오렌일기을 지칭할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "고리 집합체(ring assemblies)"는 둘 또는 그 이상의 고리계(단일고리 또는 접합된 고리계)가 단일결합이나 또는 이중결합을 통해서 서로 직접 연결되어 있고 이와 같은 고리 사이의 직접 연결의 수가 이 화합물에 들어 있는 고리계의 총 수보다 1개가 적은 것을 의미한다. 고리 집합체는 동일 또는 상이한 고리계가 단일결합이나 이중결합을 통해 서로 직접 연결될 수 있다.
본 명세서에서 아릴기는 고리 집합체를 포함하므로, 아릴기는 단일 방향족고리인 벤젠고리가 단일결합에 의해 연결된 바이페닐, 터페닐을 포함한다. 또한, 아릴기는 방향족 단일 고리와 접합된 방향족 고리계가 단일결합에 의해 연결된 화합물도 포함하므로, 예를 들면, 방향족 단일 고리인 벤젠 고리와 접합된 방향족 고리계인 플루오렌이 단일결합에 의해 공액 파이 전자계(conjugated pi electron system)를 형성하도록 연결된 화합물도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "접합된 여러 고리계"는 적어도 두개의 원자를 공유하는 접합된(fused) 고리 형태를 의미하며, 둘 이상의 탄화수소류의 고리계가 접합된 형태 및 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 헤테로고리계가 적어도 하나 접합된 형태 등을 포함한다. 이러한 접합된 여러 고리계는 방향족고리, 헤테로방향족고리, 지방족 고리 또는 이들 고리의 조합일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "스파이로 화합물"은 '스파이로 연결(spiro union)'을 가지며, 스파이로 연결은 2개의 고리가 오로지 1개의 원자를 공유함으로써 이루어지는 연결을 의미한다. 이때, 두 고리에 공유된 원자를 '스파이로 원자'라 하며, 한 화합물에 들어 있는 스파이로 원자의 수에 따라 이들을 각각 '모노스파이로-', '다이스파이로-', '트라이스파이로-' 화합물이라 한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "헤테로고리기"는 "헤테로아릴기"또는 "헤테로아릴렌기"와 같은 방향족 고리뿐만 아니라 비방향족 고리도 포함하며, 다른 설명이 없는 한 각각 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 탄소수 2 내지 60의 고리를 의미하나 여기에 제한되는 것은 아니다. 본 명세서에서 사용된 용어 "헤테로원자"는 다른 설명이 없는 한 N, O, S, P 또는 Si를 나타내며, 헤테로고리기는 헤테로원자를 포함하는 단일고리형, 고리 집합체, 접합된 여러 고리계, 스파이로 화합물 등을 의미한다.
또한 "헤테로고리기"는, 고리를 형성하는 탄소 대신 SO2를 포함하는 고리도 포함할 수 있다. 예컨대, "헤테로고리기"는 다음 화합물을 포함한다.
본 발명에서 사용된 용어 "고리"는 단일환 및 다환을 포함하며, 탄화수소고리는 물론 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 헤테로고리를 포함하고, 방향족 및 비방향족 고리를 포함한다.
본 발명에서 사용된 용어 "다환"은 바이페닐, 터페닐 등과 같은 고리 집합체(ring assemblies), 접합된(fused) 여러 고리계 및 스파이로 화합물을 포함하며, 방향족뿐만 아니라 비방향족도 포함하고, 탄화수소고리는 물론 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 헤테로고리를 포함한다.
또한, 접두사가 연속으로 명명되는 경우 먼저 기재된 순서대로 치환기가 나열되는 것을 의미한다. 예를 들어, 아릴알콕시기의 경우 아릴기로 치환된 알콕시기를 의미하며, 알콕시카르보닐기의 경우 알콕시기로 치환된 카르보닐기를 의미하며, 또한 아릴카르보닐알켄일기의 경우 아릴카르보닐기로 치환된 알켄일기를 의미하며 여기서 아릴카르보닐기는 아릴기로 치환된 카르보닐기이다.
또한 명시적인 설명이 없는 한, 본 발명에서 사용된 용어 "치환 또는 비치환된"에서 "치환"은 중수소, 할로겐, 아미노기, 니트릴기, 니트로기, C1-C20의 알킬기, C1-C20의 알콕시기, C1-C20의 알킬아민기, C1-C20의 알킬티오펜기, C6-C20의 아릴티오펜기, C2-C20의 알켄일기, C2-C20의 알킨일기, C3-C20의 시클로알킬기, C6-C20의 아릴기, 중수소로 치환된 C6-C20의 아릴기, C8-C20의 아릴알켄일기, 실란기, 붕소기, 게르마늄기, 및 O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C20의 헤테로고리기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개 이상의 치환기로 치환됨을 의미하며, 이들 치환기에 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 각 기호 및 그 치환기의 예로 예시되는 아릴기, 아릴렌기, 헤테로고리기 등에 해당하는 '작용기 명칭'은 '가수를 반영한 작용기의 명칭'을 기재할 수도 있지만, '모체화합물 명칭'으로 기재할 수도 있다. 예컨대, 아릴기의 일종인 '페난트렌'의 경우, 1가의 '기'는 '페난트릴(기)'로 2가의 기는 '페난트릴렌(기)' 등과 같이 가수를 구분하여 기의 이름을 기재할 수도 있지만, 가수와 상관없이 모체 화합물 명칭인 '페난트렌'으로 기재할 수도 있다. 유사하게, 피리미딘의 경우에도, 가수와 상관없이 '피리미딘'으로 기재하거나, 1가인 경우에는 피리미딘일(기), 2가의 경우에는 피리미딘일렌(기) 등과 같이 해당 가수의 '기의 이름'으로 기재할 수도 있다. 따라서, 본 명세서에서 치환기의 종류를 모체 화합물 명칭으로 기재할 경우, 모체 화합물의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자와 결합하고 있는 수소 원자가 탈리되어 형성되는 n가의 '기'를 의미할 수 있다.
또한 명시적인 설명이 없는 한, 본 발명에서 사용되는 화학식은 하기 화학식의 지수 정의에 의한 치환기 정의와 동일하게 적용된다.
여기서, a가 0 인 경우 치환기 R1은 부존재하며, a가 1 인 경우 하나의 치환기 R1은 벤젠 고리를 형성하는 탄소 중 어느 하나의 탄소에 결합하며, a가 2 또는 3 인 경우 각각 다음과 같이 결합하며 이때 R1은 서로 동일하거나 다를 수 있으며, a가 4 내지 6의 정수인 경우 이와 유사한 방식으로 벤젠 고리의 탄소에 결합하며, 한편 벤젠 고리를 형성하는 탄소에 결합된 수소의 표시는 생략한다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 유기전기소자에 대한 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 유기전기소자(100)는 기판(110) 상에 형성된 제 1전극(120), 제 2전극(180) 및 제 1전극(110)과 제 2전극(180) 사이에 본 발명에 따른 화합물을 포함하는 유기물층을 구비한다. 이때, 제 1전극(120)은 애노드(양극)이고, 제 2전극(180)은 캐소드(음극)일 수 있으며, 인버트형의 경우에는 제 1전극이 캐소드이고 제 2전극이 애노드일 수 있다.
유기물층은 제 1전극(120) 상에 순차적으로 정공주입층(130), 정공수송층(140), 발광층(150), 전자수송층(160) 및 전자주입층(170)을 포함할 수 있다. 이때, 이들 층 중 적어도 하나가 생략되거나, 정공저지층, 전자저지층, 발광보조층(151), 버퍼층(141) 등이 더 포함될 수도 있으며, 전자수송층(160) 등이 정공저지층의 역할을 할 수도 있을 것이다.
또한, 미도시하였지만, 본 발명에 따른 유기전기소자는 제 1전극과 제 2전극 중 적어도 일면 중 상기 유기물층과 반대되는 일면에 형성된 보호층 또는 광효율 개선층(Capping layer)을 더 포함할 수 있다.
상기 유기물층에 적용되는 본 발명에 따른 화합물은 정공주입층(130), 정공수송층(140), 전자수송층(160), 전자주입층(170), 발광층(150), 광효율 개선층, 발광보조층 등의 재료로 사용될 수 있을 것이다. 일례로, 본 발명의 화합물은 발광보조층(151) 및/또는 발광층(150) 재료로 사용될 수 있다.
한편, 동일한 코어일지라도 어느 위치에 어느 치환기를 결합시키냐에 따라 밴드갭(band gap), 전기적 특성, 계면 특성 등이 달라질 수 있으므로, 코어의 선택 및 이에 결합된 서브 치환체의 조합이 매우 중요하며, 특히 각 유기물층 간의 에너지 준위 및 T1 값, 물질의 고유특성(이동도, 계면특성 등) 등이 최적의 조합을 이루었을 때 긴 수명과 높은 효율을 동시에 달성할 수 있다.
이미 설명한 것과 같이, 최근 유기 전기 발광소자에 있어 정공수송층에서의 발광 문제를 해결하기 위해서는 정공수송층과 발광층 사이에 발광보조층을 형성하는 것이 바람직하며, 각각의 발광층(R, G, B)에 대응하여 서로 다른 발광 보조층을 형성하는 것이 필요하다. 다시 말해 발광보조층은 레드발광층, 그린발광층, 블루발광층에 대응하는 레드발광보조층, 그린발광보조층, 블루발광보조층 중 레드발광보조층을 포함한다. 한편, 발광보조층의 경우 정공수송층 및 발광층(호스트)과의 상호관계를 파악해야하므로 유사한 코어를 사용하더라도 사용되는 유기물층이 달라지면 그 특징을 유추하기는 매우 어려울 것이다.
따라서, 본 발명의 화학식 (1)에 따른 화합물을 사용하여 발광층 및/또는 발광보조층을 형성함으로써 각 유기물층 간의 에너지 레벨(level) 및 T1 값, 물질의 고유특성(mobility, 계면특성 등) 등을 최적화하여 유기전기소자의 수명 및 효율을 동시에 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기발광소자는 다양한 증착법(deposition)을 이용하여 제조될 수 있을 것이다. PVD(Physical Vapor Deposition)나 CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 증착 방법을 사용하여 제조될 수 있는데, 예컨대, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극(120)을 형성하고, 그 위에 정공주입층(130), 정공수송층(140), 발광층(150), 전자수송층(160) 및 전자주입층(170)을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극(180)으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 또한, 정공수송층(140)과 발광층(150) 사이에 발광보조층(151)을 추가로 형성할 수 있다.
또한, 유기물층은 다양한 고분자 소재를 사용하여 용액 공정 또는 솔벤트 프로세스(solvent process), 예컨대 스핀코팅 공정, 노즐 프린팅 공정, 잉크젯 프린팅 공정, 슬롯코팅 공정, 딥코팅 공정, 롤투롤 공정, 닥터 블레이딩 공정, 스크린 프린팅 공정, 또는 열 전사법 등의 방법에 의하여 더 적은 수의 층으로 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 유기물층은 다양한 방법으로 형성될 수 있으므로, 그 형성방법에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 유기전기소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
WOLED(White Organic Light Emitting Device)는 고해상도 실현이 용이하고 공정성이 우수한 한편, 기존의 LCD의 칼라필터 기술을 이용하여 제조될 수 있는 이점이 있다. 주로 백라이트 장치로 사용되는 백색 유기발광소자에 대한 다양한 구조들이 제안되고 특허화되고 있다. 대표적으로, R(Red), G(Green), B(Blue) 발광부들을 상호평면적으로 병렬배치(side-by-side) 방식, R, G, B 발광층이 상하로 적층되는 적층(stacking) 방식이 있고, 청색(B) 유기발광층에 의한 전계발광과 이로부터의 광을 이용하여 무기형광체의 자발광(photo-luminescence)을 이용하는 색변환물질(color conversion material, CCM) 방식 등이 있는데, 본 발명은 이러한 WOLED에도 적용될 수 있을 것이다.
또한, 본 발명에 따른 유기전기소자는 유기전기발광소자(OLED), 유기태양전지, 유기감광체(OPC), 유기트랜지스터(유기 TFT), 단색 또는 백색 조명용 소자 중 하나일 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자장치에 대한 예시도이다.
상기 전자장치(200)는 상술한 본 발명의 유기전기소자(230)를 포함하는 디스플레이장치(210)와, 이 디스플레이장치를 제어하는 제어부(220)를 포함하는 전자장치를 포함할 수 있다. 이때, 전자장치는 현재 또는 장래의 유무선 통신단말일 수 있으며, 휴대폰 등의 이동 통신 단말기, PDA, 전자사전, PMP, 리모콘, 네비게이션, 게임기, 각종 TV, 각종 컴퓨터 등 모든 전자장치를 포함한다.
상기 제어부(220)는, 상기 유기전기소자에 구동전압 및/또는 신호를 인가하는 것으로, 예를 들면, 다수의 게이트라인, 상기 게이트라인을 구동하는 게이트 구동회로, 다수의 데이터라인, 상기 데이터라인을 구동하는 데이터 구동회로 및 상기 게이트 구동회로와 상기 데이터 구동회로를 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 데이터 구동회로 및 게이트 구동회로로 각종 제어신호를 공급하여, 데이터 구동회로 및 게이트 구동회로를 제어한다.
이하, 본 발명의 일 측면에 따른 화합물에 대하여 설명한다. 본 발명의 일 측면에 따른 화합물은 하기 화학식 (1)로 표시된다.
이하 상기 화학식 (1)에 기재된 X. L, Ar1, R1 내지 R4 및 m 내지 q에 대해 설명한다.
상기 X는 O, S 또는 Se이다.
화학식 (1)의 X로 상기와 같은 16족 원소를 사용함으로써, 화학식 (1)의 화합물이 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성, 우수한 색순도 및 장수명을 달성한 소자를 제공할 수 있다.
상기 L은 단일결합, C6~C60의 아릴기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; 및 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기;로 이루어진 군에서 선택된다.
상기 L이 아릴기일 경우, L은 C6~C40의 아릴기, C6~C30의 아릴기 또는 C6~C20의 아릴기일 수 있으며, 예를 들면, L은 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 테트라센, 벤조안트라센 또는 트리페닐렌 일 수 있다.
상기 L이 헤테로고리기일 경우, L은 C2~C30의 헤테로고리기 또는 C2~C15의 헤테로고리기일 수 있으며, 예를 들면, 피롤, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 푸란, 티오펜, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 인돌, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 디벤조티오펜 또는 디벤조푸란일 수 있다.
상기 L이 피리미딘일 경우, 예를 들면, 피리미딘인 L은 하기 화학식 A로 표시될 수 있다.
[화학식 A]
상기 화학식 A에서, 1은 화학식 (1)의 N-L-(Ar1)q에 있어서 L이 N과 단일결합에 의하여 결합되는 탄소이며, 2와 3은 N-L-(Ar1)q에 있어서 Ar1이 L에 치환될 수 있는 탄소이다. L이 상기 화학식 A와 같을 경우, 화학식 (1)의 화합물이 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성, 우수한 색순도 및 장수명을 달성한 소자를 제공할 수 있다.
상기 L이 피리딘일 경우, 예를 들면, 피리딘인 L은 하기 화학식 B로 표시될 수 있다.
[화학식 B]
상기 화학식 B에서, 1은 화학식 (1)의 N-L-(Ar1)q에 있어서 L이 N과 단일결합에 의하여 결합되는 탄소이며, 2와 3은 N-L-(Ar1)q에 있어서 Ar1이 L에 치환될 수 있는 탄소이다. L이 상기 화학식 B와 같을 경우, 화학식 (1)의 화합물이 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성, 우수한 색순도 및 장수명을 달성한 소자를 제공할 수 있다.
상기 L이 퀴나졸린 또는 퀴녹살린일 경우, 예를 들면, 퀴나졸린 또는 퀴녹살린인 L은 하기 화학식 C로 표시될 수 있다.
[화학식 C]
상기 화학식 C에서, 1은 화학식 (1)의 N-L-(Ar1)q에 있어서 L이 상기 N과 단일결합에 의하여 결합되는 탄소이며, A 및 B 중 어느 하나는 N이고 나머지 하나는 Ar1이 치환된 탄소이다. L이 상기 화학식 C와 같을 경우, 화학식 (1)의 화합물이 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성, 우수한 색순도 및 장수명을 달성한 소자를 제공할 수 있다.
상기 L이 헤테로고리기일 경우, 예를 들면, L은 하기 화학식 E로 표시될 수 있다.
[화학식 D]
상기 화학식 D에서, 1은 화학식 (1)의 N-L-(Ar1)q에 있어서 L이 상기 N과 단일결합에 의하여 결합되는 탄소이며, R5 및 R6는 인접한 R5끼리 또는 인접한 R6끼리 서로 결합하여 벤젠 고리를 형성하고, R5 및 R6 중 어느 하나는 수소이다. 따라서, 상기 화학식 D는 3환 헤테로고리 화합물이며, 인접한 R5 또는 인접한 R6 끼리 결합하여 형성된 벤젠 링이 축합된(benzofused) 구조를 가진다. L이 상기 화학식 D와 같을 경우, 화학식 (1)의 화합물이 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성, 우수한 색순도 및 장수명을 달성한 소자를 제공할 수 있다.
상기 L이 헤테로고리기일 경우, 예를 들면, L은 하기 화학식 E로 표시될 수 있다.
[화학식 E]
상기 화학식 E에서, 1은 화학식 (1)의 N-L-(Ar1)q에 있어서 L이 상기 N과 단일결합에 의하여 결합되는 탄소이며, C 및 D 중 어느 하나는 N이고 나머지 하나는 Ar1이 치환된 탄소이며, Y는 S 또는 O이다. L이 상기 화학식 E와 같을 경우, 화학식 (1)의 화합물이 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성, 우수한 색순도 및 장수명을 달성한 소자를 제공할 수 있다.
상기 L이 헤테로고리일 경우, 예를 들면, L은 하기 화학식 F로 표시될 수 있다.
[화학식 F]
상기 화학식 F에서, 1은 화학식 (1)의 N-L-(Ar1)q에 있어서 L이 상기 N과 단일결합에 의하여 결합되는 탄소이다. L이 상기 화학식 F와 같을 경우, 화학식 (1)의 화합물이 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성, 우수한 색순도 및 장수명을 달성한 소자를 제공할 수 있다.
상기 L이 헤테로고리일 경우, 예를 들면, L은 하기 화학식 G로 표시될 수 있다.
[화학식 G]
상기 화학식 G에서, 1은 화학식 (1)의 N-L-(Ar1)q에 있어서 L이 상기 N과 단일결합에 의하여 결합되는 탄소이며, 2는 N-L-(Ar1)q에 있어서 Ar1이 L에 치환될 수 있는 탄소이다. L이 상기 화학식 G와 같을 경우, 화학식 (1)의 화합물이 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성, 우수한 색순도 및 장수명을 달성한 소자를 제공할 수 있다.
상기 L이 헤테로고리일 경우, 예를 들면, L은 하기 화학식 H로 표시될 수 있다.
[화학식 H]
상기 화학식 H에서, 1은 화학식 (1)의 N-L-(Ar1)q에 있어서 L이 상기 N과 단일결합에 의하여 결합되는 탄소이며, 2는 N-L-(Ar1)q에 있어서 Ar1이 L에 치환될 수 있는 탄소이다. L이 상기 화학식 H와 같을 경우, 화학식 (1)의 화합물이 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성, 우수한 색순도 및 장수명을 달성한 소자를 제공할 수 있다.
상기 L이 헤테로고리일 경우, 예를 들면, L은 하기 화학식 I로 표시될 수 있다.
[화학식 I]
상기 화학식 I에서, 1은 화학식 (1)의 N-L-(Ar1)q에 있어서 L이 상기 N과 단일결합에 의하여 결합되는 탄소이며, 2는 N-L-(Ar1)q에 있어서 Ar1이 L에 치환될 수 있는 탄소이다. L이 상기 화학식 I와 같을 경우, 화학식 (1)의 화합물이 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성, 우수한 색순도 및 장수명을 달성한 소자를 제공할 수 있다.
상기 L이 헤테로고리일 경우, 예를 들면, L은 하기 화학식 J로 표시될 수 있다.
[화학식 J]
상기 화학식 J에서, 1은 화학식 (1)의 N-L-(Ar1)q에 있어서 L이 상기 N과 단일결합에 의하여 결합되는 탄소이며, 2는 N-L-(Ar1)q에 있어서 Ar1이 L에 치환될 수 있는 탄소이다. L이 상기 화학식 J와 같을 경우, 화학식 (1)의 화합물이 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성, 우수한 색순도 및 장수명을 달성한 소자를 제공할 수 있다.
상기 L이 헤테로고리일 경우, 예를 들면, L은 하기 화학식 K로 표시될 수 있다.
[화학식 K]
상기 화학식 K에서, 1은 화학식 (1)의 N-L-(Ar1)q에 있어서 L이 상기 N과 단일결합에 의하여 결합되는 탄소이며, 상기 화학식 K의 N에는 L에 치환되는 Ar1이 단일결합에 의해 결합된다. L이 상기 화학식 K와 같을 경우, 화학식 (1)의 화합물이 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성, 우수한 색순도 및 장수명을 달성한 소자를 제공할 수 있다.
상기 Ar1은 상기 L에 치환된 수소 이외의 작용기이거나, 단일결합인 L에 의하여 화학식 (1)의 N에 결합된 작용기로서, Ar1은 각각 독립적으로 C6~C60의 아릴기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; C1~C50의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C2~C20의 알콕시기; 및 C6~C30의 아릴옥시기; 및 -L'-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택된다.
상기 L'은 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; 및 C2~C60의 헤테로고리기;로 이루어진 군에서 선택된다.
상기 L'은, 보다 구체적으로는, 단일결합 또는 페닐렌일 수 있다.
상기 Ar1이 아릴기일 경우, Ar1은 C6~C40의 아릴기, C6~C30의 아릴기 또는 C6~C20의 아릴기일 수 있으며, 예를 들면, Ar1은 각각 독립적으로 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 테트라센, 벤조안트라센, 트리페닐렌, 바이페닐, 터페닐 및 치환 또는 비치환 플루오렌으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 Ar1이 헤테로고리기일 경우, Ar1은 C2~C30의 헤테로고리기 또는 C2~C15의 헤테로고리기일 수 있으며, 예를 들면, Ar1은 각각 독립적으로 피롤, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 푸란, 티오펜, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 인돌, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 디벤조티오펜 및 디벤조푸란으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 Ar1이 헤테로고리기일 경우, 예를 들면, Ar1은 하기 화학식 L로 표시될 수 있다.
[화학식 L]
상기 화학식 L에서, 1은 화학식 (1)의 N-L-(Ar1)q에 있어서 Ar1이 L과 단일결합에 의하여 결합되는 탄소이다. Ar1이 상기 화학식 L과 같을 경우, 화학식 (1)의 화합물이 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성, 우수한 색순도 및 장수명을 달성한 소자를 제공할 수 있다.
상기 Ar1이 헤테로고리기일 경우, 예를 들면, Ar1은 하기 화학식 M으로 표시될 수 있다.
[화학식 M]
상기 화학식 M에서, Z는 S 또는 O이고, 1 내지 3은 화학식 (1)의 N-L-(Ar1)q에 있어서 Ar1이 L과 단일결합에 의하여 결합될 수 있는 탄소이며, 1 내지 3 탄소 중 어느 하나는 단일결합에 의하여 상기 L과 결합된다.
상기 화학식 M에 있어서, 예를 들면, Z가 S일 경우, 2 및 3 탄소 중 어느 하나가 단일결합에 의하여 상기 L과 결합될 수 있다.
Ar1이 상기 화학식 M과 같을 경우, 화학식 (1)의 화합물이 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성, 우수한 색순도 및 장수명을 달성한 소자를 제공할 수 있다.
상기 Ar1이 헤테로고리기일 경우, 예를 들면, Ar1은 하기 화학식 N으로 표시될 수 있다.
[화학식 N]
상기 화학식 N에서, 1은 화학식 (1)의 N-L-(Ar1)q에 있어서 Ar1이 L과 단일결합에 의하여 결합되는 탄소이다. Ar1이 상기 화학식 N과 같을 경우, 화학식 (1)의 화합물이 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성, 우수한 색순도 및 장수명을 달성한 소자를 제공할 수 있다.
상기 Ar1이 헤테로고리기일 경우, 예를 들면, Ar1은 하기 화학식 O로 표시될 수 있다.
[화학식 O]
상기 화학식 O에서, 1은 화학식 (1)의 N-L-(Ar1)q에 있어서 Ar1이 L과 단일결합에 의하여 결합되는 탄소이다. Ar1이 상기 화학식 O와 같을 경우, 화학식 (1)의 화합물이 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성, 우수한 색순도 및 장수명을 달성한 소자를 제공할 수 있다.
상기 Ar1이 헤테로고리기일 경우, 예를 들면, Ar1은 하기 화학식 P로 표시될 수 있다.
[화학식 P]
상기 화학식 P에서, 1은 화학식 (1)의 N-L-(Ar1)q에 있어서 Ar1이 L과 단일결합에 의하여 결합되는 탄소이다. Ar1이 상기 화학식 P와 같을 경우, 화학식 (1)의 화합물이 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성, 우수한 색순도 및 장수명을 달성한 소자를 제공할 수 있다.
상기 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 C6~C60의 아릴기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기;로 이루어진 군에서 선택된다.
상기 Ra 및 Rb가 아릴기일 경우, Ra 및 Rb는 C6~C40의 아릴기, C6~C30의 아릴기 또는 C6~C20의 아릴기일 수 있으며, 예를 들면, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 테트라센, 벤조안트라센, 트리페닐렌, 바이페닐, 또는 터페닐일 수 있다.
상기 q는 0이 아닌 양의 정수이다.
상기 q는 상기 L에 치환된 Ar1의 개수를 의미하므로, 예를 들면, L이 단일결합일 경우에는 q는 1이고, L이 페닐렌인 경우에는 1 내지 5의 정수일 수 있다.
상기 m, n, o 및 p는 서로 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.
상기 R1, R2, R3 및 R4는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 중수소; 할로겐; 시아노기; C6~C60의 아릴기; C1~C60 의 알킬기; C2~C60의 알케닐기; 및 -L1-N(R')(R")로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, 복수의 인접한 R1끼리, 복수의 인접한 R2끼리, 복수의 인접한 R3끼리, 복수의 인접한 R4끼리 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있다.
복수의 인접한 R1끼리 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 경우, C4~C20 포화 또는 불포화 고리, C4~C12 포화 또는 불포화 고리, 또는 C4~C6 불포화 고리를 형성할 수 있으며, 예를 들면, 사이클로부탄, 사이클로펜탄, 사이클로헥산, 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 피롤, 피라졸, 이미다졸, 인돌, 퀴나졸린 또는 퀴녹살린을 형성할 수 있다.
복수의 인접한 R2끼리 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 경우, C4~C20 포화 또는 불포화 고리, C4~C12 포화 또는 불포화 고리, 또는 C4~C6 불포화 고리를 형성할 수 있으며, 예를 들면, 사이클로부탄, 사이클로펜탄, 사이클로헥산, 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 피롤, 피라졸, 이미다졸, 인돌, 퀴나졸린 또는 퀴녹살린을 형성할 수 있다.
복수의 인접한 R3끼리 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 경우, C4~C20 포화 또는 불포화 고리, C4~C12 포화 또는 불포화 고리, 또는 C4~C6 불포화 고리를 형성할 수 있으며, 예를 들면, 사이클로부탄, 사이클로펜탄, 사이클로헥산, 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 피롤, 피라졸, 이미다졸, 인돌, 퀴나졸린 또는 퀴녹살린을 형성할 수 있다.
복수의 인접한 R4끼리 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 경우, C4~C20 포화 또는 불포화 고리, C4~C12 포화 또는 불포화 고리, 또는 C4~C6 불포화 고리를 형성할 수 있으며, 예를 들면, 사이클로부탄, 사이클로펜탄, 사이클로헥산, 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 피롤, 피라졸, 이미다졸, 인돌, 퀴나졸린 또는 퀴녹살린을 형성할 수 있다.
상기 R' 및 R"은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; C6~C60의 아릴기; C1~C50 의 알킬기; 실란기; 시아노기; O, N, S, Si, P 중 적어도 하나의 헤테로 원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; C2~C20의 알케닐기; C2~C20의 알킨일기; C2~C20의 알콕실기; C6~C30의 아릴옥시기;로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 R' 및 R" 중 하나 이상이 아릴기일 경우, 아릴기인 R' 및 R"은 C6~C40의 아릴기, C6~C30의 아릴기 또는 C6~C20의 아릴기일 수 있으며, 예를 들면, 각각 독립적으로 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 테트라센, 벤조안트라센, 트리페닐렌 및 바이페닐, 터페닐, 플루오렌, 9,9-디메틸플루오렌, 9,9-디페닐플루오렌 및 9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 R' 및 R" 중 하나 이상이 헤테로고리기일 경우, 헤테로고리기인 R' 및 R"은 C2~C40의 헤테로고리기, C2~C30의 헤테로고리기 또는 C2~C20의 헤테로고리기일 수 있으며, 예를 들면, 각각 독립적으로 피롤, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 푸란, 티오펜, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 인돌, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 디벤조티오펜 및 디벤조푸란으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 R1 내지 R4중 하나 이상이 헤테로고리기인 경우, 헤테로고리기인 R1 내지 R4는 C2~C30의 헤테로고리기 또는 C2~C15의 헤테로고리기일 수 있으며, 예를 들면, 헤테로고리기인 R1 내지 R4는 피롤, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 푸란, 티오펜, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 인돌, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 디벤조티오펜 및 디벤조푸란으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 R1 내지 R4 중 하나 이상이 헤테로고리기인 경우, 헤테로고리기인 R1 내지 R4는 하기 화학식 Q로 표시될 수 있다.
[화학식 Q]
상기 화학식 Q에서, 1은 R1 내지 R4가 치환될 때 화학식 (1)의 8환 모핵부와 결합하는 탄소를 의미한다. 상기 화학식 (1)의 8환 모핵부는 화학식 (1)에 있어서 -L-(Ar1)q 및 R1 내지 R4가 치환되는 화학식 (1)의 중심부 구조를 지칭한다. 헤테로고리기인 R1 내지 R4가 상기 화학식 Q와 같을 경우, 화학식 (1)의 화합물이 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성, 우수한 색순도 및 장수명을 달성한 소자를 제공할 수 있다.
상기 R1 내지 R4 중 하나 이상이 헤테로고리기인 경우, 헤테로고리기인 R1 내지 R4는 하기 화학식 R로 표시될 수 있다.
[화학식 R]
상기 화학식 R에서, 1은 R1 내지 R4가 치환될 때 화학식 (1)의 8환 모핵부와 결합하는 탄소를 의미하며, 상기 E 및 F 중 어느 하나는 N이고, 다른 하나는 페닐기가 치환된 탄소이다. 상기 화학식 (1)의 8환 모핵부는 화학식 (1)에 있어서 -L-(Ar1)q 및 R1 내지 R4가 치환되는 화학식 (1)의 중심부 구조를 지칭한다. 헤테로고리기인 R1 내지 R4가 상기 화학식 R과 같을 경우, 화학식 (1)의 화합물이 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성, 우수한 색순도 및 장수명을 달성한 소자를 제공할 수 있다.
상기 R1 내지 R4 중 하나 이상이 헤테로고리기인 경우, 헤테로고리기인 R1 내지 R4는 하기 화학식 S로 표시될 수 있다.
[화학식 S]
상기 화학식 S에서, 1은 R1 내지 R4가 치환될 때 화학식 (1)의 8환 모핵부와 결합하는 탄소를 의미한다. 상기 화학식 (1)의 8환 모핵부는 화학식 (1)에 있어서 -L-(Ar1)q 및 R1 내지 R4가 치환되는 화학식 (1)의 중심부 구조를 지칭한다. 헤테로고리기인 R1 내지 R4가 상기 화학식 S와 같을 경우, 화학식 (1)의 화합물이 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성, 우수한 색순도 및 장수명을 달성한 소자를 제공할 수 있다.
상기 R1 내지 R4 중 하나 이상이 헤테로고리기인 경우, 헤테로고리기인 R1 내지 R4는 하기 화학식 T로 표시될 수 있다.
[화학식 T]
상기 화학식 T에서, 1은 R1 내지 R4가 치환될 때 화학식 (1)의 8환 모핵부와 결합하는 탄소를 의미한다. 상기 화학식 (1)의 8환 모핵부는 화학식 (1)에 있어서 -L-(Ar1)q 및 R1 내지 R4가 치환되는 화학식 (1)의 중심부 구조를 지칭한다. 헤테로고리기인 R1 내지 R4가 상기 화학식 T와 같을 경우, 화학식 (1)의 화합물이 높은 발광효율, 낮은 구동전압, 고내열성, 우수한 색순도 및 장수명을 달성한 소자를 제공할 수 있다.
상기 Ar1, R1 내지 R4, Ra, Rb, R' 및 R"에 있어서, 지방족 탄화수소기, 아릴기, 헤테로고리기, 융합고리기, 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 알콕시기, 아릴옥시기, 실란기는 각각 중수소; 니트로기; 니트릴기; 할로겐기; 아미노기; C1~C20의 알킬기 또는 C6~C20의 아릴기로 치환 또는 비치환된 실란기; 실록산기; C1~C20의 알킬싸이오기; C1~C20의 알콕시기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C6~C20의 아릴기; 중수소로 치환된 C6~C20의 아릴기; C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 시클로알킬기; C7~C20의 아릴알킬기 및 C8~C20의 아릴알켄일기로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더욱 치환될 수 있으며, 또한 이들 치환기들은 서로 결합하여 고리를 형성할 수도 있으며, 여기서 '고리'란 포화 또는 불포화 고리를 포함하고, C3~C60의 지방족고리 또는 C6~C60의 방향족고리 또는 C2~C60의 헤테로고리 또는 이들의 조합으로 이루어진 융합 고리이다.
상기 화학식 (1)의 화합물을 유기전자소자의 유기물층에 사용할 경우, 발광효율 및 수명이 우수한 유기전기소자를 제조할 수 있다.
상기 화학식 (1)로 나타낸 화합물은 하기 화학식 (2) 내지 화학식 (4)로 표시될 수 있다.
화학식 (2)
화학식 (3)
화학식 (4)
상기 화학식 (2) 내지 화학식 (4)에서, L, Ar1, R1 내지 R4 및 q는 앞서 설명한 것과 동일하며, 상기 m 내지 p는 서로 독립적으로 0 내지 4의 정수이고, 상기 화학식 (2)에서 m, n, o 및 p 중 적어도 세개는 0이며, 상기 화학식 (3)에서 m 및 o 중 적어도 하나는 0이다..
상기 화학식 (2) 내지 화학식 (4)와 같이 X의 종류에 따라 치환기가 치환되는 위치를 조절할 경우, ~해서 효과가 우수하다.
구체적으로, 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물은 하기 화합물들 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다른 실시예로서, 본 발명은 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 함유하는 유기전기소자를 제공한다.
상기 유기전기소자는 제 1전극; 제 2전극; 및 상기 제 1전극과 제2전극 사이에 위치하는 유기물층;을 포함할 수 있으며, 상기 유기물층은 화학식 (1)로 표시되는 화합물을 포함할 수 있고, 화학식 (1)로 표시되는 화합물은 유기물층의 정공주입층, 정공수송층, 발광보조층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 중 적어도 하나의 층에 함유될 수 있을 것이다. 특히 화학식 (1)로 표시되는 화합물은 정공수송층 또는 발광층에 포함될 수 있다.
즉, 화학식 (1)로 표시되는 화합물은 정공주입층, 정공수송층, 발광보조층, 발광층, 전자수송층 또는 전자주입층의 재료로 사용될 수 있다. 특히 화학식 (1)로 표시되는 화합물은 정공수송층 또는 발광층의 호스트 재료로 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 유기물층에 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물 중 하나를 포함하는 유기전기소자를 제공하고, 보다 구체적으로, 상기 유기물층에 상기 개별 화학식(1-1 내지 1-150)으로 표시되는 화합물을 포함하는 유기전기소자를 제공한다.
또 다른 실시예에서, 상기 유기물층의 상기 정공주입층, 상기 정공수송층, 상기 발광보조층, 상기 발광층, 상기 전자수송층 및 상기 전자주입층 중 적어도 하나의 층에, 상기 화합물이 단독으로 함유되거나, 상기 화합물이 서로 다른 2종 이상의 조합으로 함유되거나, 상기 화합물이 다른 화합물과 2종 이상의 조합으로 함유된 것을 특징으로 하는 유기전기소자를 제공한다.
또 다른 실시예에서, 상기 화합물이 단독으로 함유되거나, 상기 화합물이 서로 다른 2종 이상의 조합으로 함유되거나, 상기 화합물이 다른 화합물과 2종 이상의 조합으로 함유되는 층은 정공수송층 및 발광층 중 적어도 하나 이상의 층일 수 있다.
다시 말해서, 각각의 층들에는 화학식 (1)에 해당하는 화합물이 단독으로 포함될 수 있고, 2종 이상의 화학식 (1)의 화합물들의 혼합물이 포함될 수 있으며, 청구항 1항 내지 3항의 화합물과, 본 발명에 해당하지 않는 화합물과의 혼합물이 포함될 수 있다. 여기서 본 발명에 해당하지 않는 화합물은 단일의 화합물일 수 있고, 2종 이상의 화합물들일 수도 있다. 이때 상기 화합물이 다른 화합물과 2종 이상의 조합으로 함유될 경우 다른 화합물은 각 유기물층의 이미 알려진 화합물일 수도 있고, 앞으로 개발될 화합물 등일 수 있다. 이때 상기 유기물층에 함유된 화합물은 동종의 화합물로만 이루어질 수도 있지만, 화학식 (1)로 표시되는 이종의 화합물이 2이상 혼합된 혼합물일 수도 있다.
예를 들어 상기 유기물층은 상기 화합물 중 서로 구조가 상이한 2종의 화합물들이 99:1 내지 1:99의 몰비율로 혼합될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 본 발명은 상기 제 1전극의 일측면 중 상기 유기물층과 반대되는 일측 또는 상기 제 2전극의 일측면 중 상기 유기물층과 반대되는 일측 중 적어도 하나에 형성되는 광효율 개선층을 더 포함하는 유기전기소자를 제공한다.
이하에서, 본 발명에 따른 화학식 (1)로 표시되는 화합물의 합성예 및 유기전기소자의 제조예에 관하여 실시예를 들어 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[합성예]
본 발명에 따른 화학식 (1)로 표시되는 화합물(final products)은 하기 반응식 1과 같이 Sub 1과 Sub 2를 반응시켜 합성되며, 이에 한정되는 것은 아니다.
하기 반응식 1에서 X, R1 내지 R4, Ar1, L, m 내지 q는 앞서 화학식 (1)에 관한 부분에서 설명한 것과 동일하며, 본 명세서의 합성예에 기재된 Pd2(dba)3는 Tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0) 이다.
I. Sub 1의 합성 예시
반응식 1의 Sub 1은 하기 반응식 2의 반응경로에 의해 합성될 수 있으며 이에 한정된 것은 아니다.
하기 DMF는 N,N-Dimethylformamide이고, 하기 DMA는 N,N-Dimethylacetamide이다.
1. Sub1-1 합성예
(1) Sub 1-1a 합성
6,12-dibromochrysene (40g, 103.6mmol), 2-iodobenzenethiol (26.9g, 114.0mmol), CuI (4.74g, 5.2mmol), L-proline (2.1g, 10.4mmol), K3PO4 (24.89g, 259.0mmol)를 EtOH/Water (2:3) (1L) 용매에 녹인 후, 80℃에서 6시간 동안 환류시켰다. 반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식히고, CH2Cl2로 추출하고 물로 닦아주었다. 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 CH2Cl2와 methanol 용매를 이용하여 재결정화하여 원하는 생성물을 (54.95g, 98%)를 얻었다.
(2) Sub 1-1b 합성
상기에서 얻은 Sub 1-1a (54.95g, 101.5mmol), Pd2(dba)3 (4.98g, 20.3mmol), Cu(OAc)2 (18.59g, 20.3mmol), PivONa·H2O (20.54g, 101.5mmol)를 둥근바닥플라스크에 넣은 후 DMF (N,N-Dimethylformamide) (600mL)를 넣어 녹인 후 150 ℃에서 5시간 동안 환류시켰다. 반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식히고, CH2Cl2로 추출하고 물로 닦아주었다. 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 silicagel column을 이용하여 분리하여 원하는 생성물 (34.41g, 82%)를 얻었다.
(3) Sub 1-1c 합성
상기에서 얻은 Sub 1-1b (34.41g, 83.3mmol)과 2-chloroaniline (9.56g, 74.9mmol), Pd(OAc)2 (0.56g, 2.5mmol), P(t-Bu)3 (2.4ml), NaOt-Bu (24.0g, 249.8mmol)를 둥근바닥플라스크에 넣은 후 Toluene (800mL)를 넣어 녹인 후 70 ℃에서 3시간 동안 환류시켰다. 반응이 종결되면 감압 증류를 이용하여 용매를 제거한 후, 농축된 생성물을 silicagel column 및 재결정하여 원하는 생성물 (29.1g, 76%)를 얻었다.
(4) Sub 1-1 합성
상기에서 얻은 Sub 1-1c (29.1g, 63.3mmol)과 Pd(OAc)2 (0.71g, 3.2mmol), P(t-Bu)3·HBF4 (1.84g, 6.3mmol), K2CO3 (26.23g, 189.8mmol)을 DMA (N,N-Dimethylacetamide) (300mL)에 녹이고, 150oC에서 24시간 동안 환류시켰다. 반응이 종결되면 감압 증류를 이용하여 용매를 제거한 후, 농축된 생성물을 silicagel column 및 재결정하여 원하는 생성물 (21.7g, 81%)를 얻었다.
2. Sub1-3합성예
(1) Sub 1-3a 합성
6,12-dibromochrysene (43g, 111.4mmol), 2,5-diiodobenzenethiol (44.35g,122.5mmol), CuI (5.1g, 5.6mmol), L-proline (2.25g, 11.1mmol), K3PO4 (26.76g, 278.4mmol)를 EtOH/Water (2:3) (1.1L) 용매에 녹인 후, 80℃에서 6시간 동안 환류시켰다. 반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식히고, CH2Cl2로 추출하고 물로 닦아주었다. 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 CH2Cl2와 methanol 용매를 이용하여 재결정화하여 원하는 생성물을 (63.9g, 86%)를 얻었다.
(2) Sub 1-3b 합성
상기에서 얻은 Sub 1-3a (63.9g, 95.8mmol), Pd2(dba)3 (4.7g, 19.2mmol), Cu(OAc)2 (17.54g, 19.2mmol), PivONa·H2O (19.38g, 95.8mmol)를 둥근바닥플라스크에 넣은 후 DMF (N,N-Dimethylformamide) (600mL)를 넣어 녹인 후 150 ℃에서 5시간 동안 환류시켰다. 반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식히고, CH2Cl2로 추출하고 물로 닦아주었다. 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 silicagel column을 이용하여 분리하여 원하는 생성물 (41.84g, 81%)를 얻었다.
(3) Sub 1-3c 합성
상기에서 얻은 Sub 1-3b (41.84g, 77.6mmol)과 N-phenyl-[1,1'-biphenyl]-4-amine (17.13g, 69.8mmol), Pd2(dba)3 (2.13g, 2.3mmol), P(t-Bu)3 (2.3ml), NaOt-Bu (22.37g, 232.8mmol)를 둥근바닥플라스크에 넣은 후 Toluene (700mL)를 넣어 녹인 후 80 ℃에서 6시간 동안 환류시켰다. 반응이 종결되면 감압 증류를 이용하여 용매를 제거한 후, 농축된 생성물을 silicagel column 및 재결정하여 원하는 생성물 (40.25g, 79%)를 얻었다.
(4) Sub 1-3d 합성
상기에서 얻은 Sub 1-3c (40.25g, 61.3mmol)과 2-chloroaniline (7.04g, 55.2mmol), Pd(OAc)2 (0.41g, 1.8mmol), P(t-Bu)3 (1.8ml), NaOt-Bu (17.67g, 183.9mmol)를 둥근바닥플라스크에 넣은 후 Toluene (600mL)를 넣어 녹인 후 70 ℃에서 3시간 동안 환류시켰다. 반응이 종결되면 감압 증류를 이용하여 용매를 제거한 후, 농축된 생성물을 silicagel column 및 재결정하여 원하는 생성물 (30.18g, 70%)를 얻었다.
(5) Sub 1-3 합성
상기에서 얻은 Sub 1-3c (30.18g, 42.9mmol)과 Pd(OAc)2 (0.48g, 2.1mmol), P(t-Bu)3·HBF4 (1.25g, 4.3mmol), K2CO3 (17.79g, 128.7mmol)을 DMA (N,N-Dimethylacetamide) (200mL)에 녹이고, 150oC에서 24시간 동안 환류시켰다. 반응이 종결되면 감압 증류를 이용하여 용매를 제거한 후, 농축된 생성물을 silicagel column 및 재결정하여 원하는 생성물 (22.61g, 79%)를 얻었다.
3. Sub1-15합성예
(1) Sub 1-15a 합성
6,12-dibromochrysene (35g, 90.7mmol), 3-iodonaphthalene-2-thiol (28.53g, 99.7mmol), CuI (4.15g, 4.5mmol), L-proline (1.83g, 9.1mmol), K3PO4 (21.78g, 226.6mmol)를 EtOH/Water (2:3) (1L) 용매에 녹인 후, 80℃에서 6시간 동안 환류시켰다. 반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식히고, CH2Cl2로 추출하고 물로 닦아주었다. 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 CH2Cl2와 methanol 용매를 이용하여 재결정화하여 원하는 생성물을 (47.17g, 88%)를 얻었다.
(2) Sub 1-15b 합성
상기에서 얻은 Sub 1-15a (47.17g, 79.8mmol), Pd2(dba)3 (3.91g, 16.0mmol), Cu(OAc)2 (14.61g, 16.0mmol), PivONa·H2O (16.14g, 79.8mmol)를 둥근바닥플라스크에 넣은 후 DMF (N,N-Dimethylformamide) (500mL)를 넣어 녹인 후 150 ℃에서 5시간 동안 환류시켰다. 반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식히고, CH2Cl2로 추출하고 물로 닦아주었다. 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 silicagel column을 이용하여 분리하여 원하는 생성물 (27.72g, 75%)를 얻었다.
(3) Sub 1-15c 합성
상기에서 얻은 Sub 1-15b (27.72g, 59.8mmol)과 2-chloroaniline (6.87g, 53.8mmol), Pd(OAc)2 (0.4g, 1.8mmol), P(t-Bu)3 (1.7ml), NaOt-Bu (17.25g, 179.5mmol)를 둥근바닥플라스크에 넣은 후 Toluene (800mL)를 넣어 녹인 후 70 ℃에서 3시간 동안 환류시켰다. 반응이 종결되면 감압 증류를 이용하여 용매를 제거한 후, 농축된 생성물을 silicagel column 및 재결정하여 원하는 생성물 (23.8g, 78%)를 얻었다.
(4) Sub 1-15 합성
상기에서 얻은 Sub 1-15c (23.8g, 46.7mmol)과 Pd(OAc)2 (0.52g, 2.3mmol), P(t-Bu)3·HBF4 (1.35g, 4.7mmol), K2CO3 (19.35g, 140.0mmol)을 DMA (N,N-Dimethylacetamide) (250mL)에 녹이고, 150oC에서 24시간 동안 환류시켰다. 반응이 종결되면 감압 증류를 이용하여 용매를 제거한 후, 농축된 생성물을 silicagel column 및 재결정하여 원하는 생성물 (16.57g, 75%)를 얻었다.
4. Sub1-19합성예
(1) Sub 1-19a 합성
6,12-dibromochrysene (60g, 155.4mmol), 2-iodophenol (37.61g, 170.9mmol), KOtBu (52.31g, 466.2mmol)를 DMSO (1.6L) 용매에 녹인 후, 50℃에서 8시간 동안 환류시켰다. 반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식히고, CH2Cl2로 추출하고 물로 닦아주었다. 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 CH2Cl2와 methanol 용매를 이용하여 재결정화하여 원하는 생성물을 (48.97g, 60%)를 얻었다.
(2) Sub 1-19b 합성
상기에서 얻은 Sub 1-19a (48.97g, 93.2mmol), Pd/C (10 wt%) (2.98g, 28.0mmol), NaOAc (22.95g, 279.7mmol)를 둥근바닥플라스크에 넣은 후 DMF (N,N-Dimethylformamide) (600mL)를 넣어 녹인 후 140 ℃에서 16시간 동안 환류시켰다. 반응이 종료되면 반응물의 온도를 상온으로 식히고, CH2Cl2로 추출하고 물로 닦아주었다. 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축한 후 생성된 유기물을 silicagel column을 이용하여 분리하여 원하는 생성물 (31.49g, 85%)를 얻었다.
(3) Sub 1-19c 합성
상기에서 얻은 Sub 1-19b (31.49g, 79.3mmol)과 2-chloroaniline (9.1g, 71.3mmol), Pd(OAc)2 (0.53g, 2.4mmol), P(t-Bu)3 (2.3ml), NaOt-Bu (22.85g, 237.8mmol)를 둥근바닥플라스크에 넣은 후 Toluene (750mL)를 넣어 녹인 후 70 ℃에서 3시간 동안 환류시켰다. 반응이 종결되면 감압 증류를 이용하여 용매를 제거한 후, 농축된 생성물을 silicagel column 및 재결정하여 원하는 생성물 (27.1g, 77%)를 얻었다.
(4) Sub 1-19 합성
상기에서 얻은 Sub 1-19c (35.19g, 79.3mmol)과 Pd(OAc)2 (0.89g, 4.0mmol), P(t-Bu)3·HBF4 (2.3g, 7.9mmol), K2CO3 (32.87g, 237.8mmol)을 DMA (N,N-Dimethylacetamide) (400mL)에 녹이고, 150oC에서 24시간 동안 환류시켰다. 반응이 종결되면 감압 증류를 이용하여 용매를 제거한 후, 농축된 생성물을 silicagel column 및 재결정하여 원하는 생성물 (23.58g, 73%)를 얻었다.
한편, Sub 1에 속하는 화합물은 아래와 같은 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 표 1은 Sub 1에 속하는 화합물의 FD-MS 값을 나타낸 것이다.
| 화합물 | FD-MS | 화합물 | FD-MS |
| Sub 1-1 | m/z=423.11 (C30H17NS=423.53) | Sub 1-2 | m/z=590.18 (C42H26N2S=590.74) |
| Sub 1-3 | m/z=666.21 (C48H30N2S=666.84) | Sub 1-4 | m/z=690.21 (C50H30N2S=690.86) |
| Sub 1-5 | m/z=706.24 (C51H34N2S=706.91) | Sub 1-6 | m/z=742.24 (C54H34N2S=742.94) |
| Sub 1-7 | m/z=906.31 (C67H42N2S=907.15) | Sub 1-8 | m/z=904.29 (C67H40N2S=905.13) |
| Sub 1-9 | m/z=654.19 (C45H26N4S=654.79) | Sub 1-10 | m/z=704.20 (C49H28N4S=704.85) |
| Sub 1-11 | m/z=627.18 (C44H25N3S=627.77) | Sub 1-12 | m/z=683.15 (C46H25N3S2=683.85) |
| Sub 1-13 | m/z=611.20 (C44H25N3O=611.70) | Sub 1-14 | m/z=661.22 (C48H27N3O=661.76) |
| Sub 1-15 | m/z=473.12 (C34H19NS=473.59) | Sub 1-16 | m/z=473.12 (C34H19NS=473.59) |
| Sub 1-17 | m/z=457.15 (C34H19NO=457.53) | Sub 1-18 | m/z=521.07 (C34H19NSe=520.49) |
| Sub 1-19 | m/z=407.13 (C30H17NO=407.47) | Sub 1-20 | m/z=574.20 (C42H26N2O=574.68) |
| Sub 1-21 | m/z=664.22 (C48H28N2O2=664.76) | Sub 1-22 | m/z=471.05 (C30H17NSe=470.43) |
| Sub 1-23 | m/z=463.14 (C33H21NS=463.60) |
Ⅱ. Sub 2의 합성 예시
반응식 1의 Sub 2는 하기 반응식 3의 반응경로에 의해 합성될 수 있으나, Sub 2의 합성방법이 이에 한정된 것은 아니다.
하기 반응식 3에서, Hal1은 I, Br 또는 Cl이고, Hal2는 Br 또는 Cl이며, L은 앞서 화학식 (1)에 관한 부분에서 설명한 것과 동일하다.
본 명세서에서 THF는 Tetrahydrofuran이다.
1. Sub 2-52 합성예
(1) Sub 2-52a 합성
출발물질인 1-amino-2-naphthoic acid (CAS Registry Number: 4919-43-1) (75.11 g, 401.25 mmol)를 둥근바닥플라스크에 urea (CAS Registry Number: 57-13-6) (168.69 g, 2808.75 mmol)와 함께 넣고 160°C에서 교반하였다. TLC로 반응을 확인한 후, 100°C까지 냉각시키고 물 (200ml)을 첨가하여 1시간 동안 교반하였다. 반응이 완료되면 생성된 고체를 감압여과하고 물로 세척 후 건조하여 생성물 63.86 g (수율: 75%)를 얻었다.
(2) Sub 2-52b 합성
상기 합성에서 얻어진 Sub 2-52a (63.86 g, 300.94 mmol)을 둥근바닥플라스크에 POCl3 (200ml)를 상온에서 녹인 후에, N,N-Diisopropylethylamine (97.23 g, 752.36 mmol)을 천천히 적가시킨 후, 90°C에서 교반하였다. 반응이 완료되면 농축 한 후 얼음물 (500ml)을 넣고 상온에서 1시간동안 교반하였다. 생성된 고체를 감압여과하고 건조하여 생성물 67.47 g (수율: 90%)를 얻었다.
(3) Sub 2-52 합성
상기 합성에서 얻어진 Sub 2-52b (67.47 g, 270.86 mmol)를 둥근바닥플라스크에 THF (950ml)로
녹인 후에, 4,4,5,5-tetramethyl-2-phenyl-1,3,2-dioxaborolane (CAS Registry Number: 24388-23-6) (60.80 g, 297.94 mmol), Pd(PPh3)4 (12.52 g, 10.83 mmol), K2CO3 (112.30 g, 812.57 mmol), 물 (475ml)을 첨가하고 90°C에서 교반하였다. 반응이 완료되면 CH2Cl2와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축 한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 44.89 g (수율: 57%)를 얻었다.
2. Sub 2-53 합성예
출발물질인 Sub 2-53b (19g, 76.28mmol)에 2-(dibenzo[b,d]furan-2-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (CAS Registry Number: 947770-80-1) (22.44g, 76.28mmol), Pd(PPh3)4 (1.32g, 1.14mmol), K2CO3 (15.81g, 114.42mmol), THF (336ml), 물 (168ml)을 첨가하고 상기 Sub 2-35 합성법을 사용하여 생성물 15.69 g (수율: 54%)를 얻었다.
3. Sub 2-56 합성예
출발물질인 2,4-dichlorobenzo[4,5]thieno[3,2-d]pyrimidine (CAS Registry Number: 160199-05-3) (32.01 g, 125.47 mmol)에 4,4,5,5-tetramethyl-2-(naphthalen-1-yl)-1,3,2-dioxaborolane (CAS Registry Number: 68716-52-9) (35.07 g, 138.02 mmol), Pd(PPh3)4 (5.80 g, 5.02 mmol), K2CO3 (52.02 g, 376.41 mmol), THF (440ml), 물 (220ml)을 첨가하고 상기 Sub 2-35 합성법을 사용하여 생성물 19.58 g (수율: 45%)를 얻었다.
Sub 1과 반응식 1에 의해 화학식 (1)으로 표시되는 화합물을 제조할 수 있는 Sub 2에 속하는 화합물은 아래와 같은 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
당업자라면 상술한 Sub 2-52, Sub 2-53 및 Sub 2-56의 합성예와 반응식 3을 참고하여, 상기 Sub 2 화합물 또한 합성할 수 있을 것이다.
표 2는 Sub 2에 속하는 화합물의 FD-MS(Field Desorption-Mass Spectrometry) 값을 나타낸 것이다.
| 화합물 | FD-MS | 화합물 | FD-MS |
| Sub 2-1 | m/z=311.01 (C15H10BrN3=312.17) | Sub 2-2 | m/z= 361.02(C19H12BrN3=362.23) |
| Sub 2-3 | m/z=361.02 (C19H12BrN3=362.23) | Sub 2-4 | m/z= 411.04(C23H14BrN3=412.29) |
| Sub 2-5 | m/z=411.04 (C23H14BrN3=412.29) | Sub 2-6 | m/z= 411.04(C23H14BrN3=412.29) |
| Sub 2-7 | m/z=387.04 (C21H14BrN3=388.27) | Sub 2-8 | m/z=463.07 (C27H18BrN3=464.37) |
| Sub 2-9 | m/z=387.04 (C21H14BrN3=388.27) | Sub 2-10 | m/z=387.04 (C21H14BrN3=388.27) |
| Sub 2-11 | m/z=312.00 (C14H9BrN4=313.16) | Sub 2-12 | m/z=388.03 (C20H13BrN4=389.26) |
| Sub 2-13 | m/z=438.05 (C24H15BrN4=439.32) | Sub 2-14 | m/z=313.00 (C13H8BrN5=314.15) |
| Sub 2-15 | m/z=313.00 (C13H8BrN5=314.15) | Sub 2-16 | m/z=310.01 (C16H11BrN2=311.18) |
| Sub 2-17 | m/z=360.03 (C20H13BrN2=361.24) | Sub 2-18 | m/z=410.04 (C24H15BrN2=411.30) |
| Sub 2-19 | m/z=410.04 (C24H15BrN2=411.30) | Sub 2-20 | m/z=360.03 (C20H13BrN2=361.24) |
| Sub 2-21 | m/z=410.04 (C24H15BrN2=411.30) | Sub 2-22 | m/z=386.04 (C22H15BrN2=387.28) |
| Sub 2-23 | m/z=462.07 (C28H19BrN2=463.38) | Sub 2-24 | m/z=386.04 (C22H15BrN2=387.28) |
| Sub 2-25 | m/z=386.04 (C22H15BrN2=387.28) | Sub 2-26 | m/z=311.01 (C15H10BrN3=312.17) |
| Sub 2-27 | m/z=311.01 (C15H10BrN3=312.17) | Sub 2-28 | m/z=311.01 (C15H10BrN3=312.17) |
| Sub 2-29 | m/z=312.00 (C14H9BrN4=313.16) | Sub 2-30 | m/z=312.00 (C14H9BrN4=313.16) |
| Sub 2-31 | m/z=283.99 (C14H9BrN2=285.14) | Sub 2-32 | m/z=360.03 (C20H13BrN2=361.24) |
| Sub 2-33 | m/z=360.03 (C20H13BrN2=361.24) | Sub 2-34 | m/z=360.03 (C20H13BrN2=361.24) |
| Sub 2-35 | m/z=334.01 (C18H11BrN2=335.20) | Sub 2-36 | m/z=334.01 (C18H11BrN2=335.20) |
| Sub 2-37 | m/z=375.04 (C20H14BrN3=376.26) | Sub 2-38 | m/z=449.05 (C26H16BrN3=450.34) |
| Sub 2-39 | m/z=389.98 (C20H11BrN2S=391.29) | Sub 2-40 | m/z=374.01 (C20H11BrN2O=375.23) |
| Sub 2-41 | m/z=340.06 (C18H17BrN2=341.25) | Sub 2-42 | m/z=289.03 (C14H4D5BrN2=290.17) |
| Sub 2-43 | m/z=384.03 (C22H13BrN2=385.26) | Sub 2-44 | m/z=387.04 (C21H14BrN3=388.27) |
| Sub 2-45 | m/z=348.03 (C19H13BrN2=349.23) | Sub 2-46 | m/z=334.01 (C18H11BrN2=335.20) |
| Sub 2-47 | m/z=450.07 (C27H19BrN2=451.37) | Sub 2-48 | m/z=384.03 (C22H13BrN2=385.26) |
| Sub 2-49 | m/z=415.07 (C24H10D5BrN2=416.33) | Sub 2-50 | m/z=440.00 (C24H13BrN2S=441.35) |
| Sub 2-51 | m/z=384.03 (C22H13BrN2=385.26) | Sub 2-52 | m/z=290.06 (C18H11ClN2=290.75) |
| Sub 2-53 | m/z=380.07 (C24H13ClN2O=380.83) | Sub 2-54 | m/z=157.95 (C4H3BrN2=158.99) |
| Sub 2-55 | m/z=339.97 (C16H9BrN2S=341.23) | Sub 2-56 | m/z=346.03 (C20H11ClN2S=346.83) |
| Sub 2-57 | m/z=416.00 (C22H13BrN2S=417.32) | Sub 2-58 | m/z=476.05 (C28H17BrN2O=477.36) |
| Sub 2-59 | m/z=402.04 (C22H15BrN2O=403.28) | Sub 2-60 | m/z=323.99 (C16H9BrN2O=325.17) |
| Sub 2-61 | m/z=360.03 (C20H13BrN2=361.24) | Sub 2-62 | m/z=460.06 (C28H17BrN2=461.36) |
| Sub 2-63 | m/z=416.00 (C22H13BrN2S=417.32) | Sub 2-64 | m/z=516.03 (C30H17BrN2S=517.44) |
| Sub 2-65 | m/z=283.99 (C14H9BrN2=285.14) | Sub 2-66 | m/z=298.01 (C15H11BrN2=299.17) |
| Sub 2-67 | m/z=360.03 (C20H13BrN2=361.24) | Sub 2-68 | m/z=375.00 (C19H10BrN3O=376.21) |
| Sub 2-69 | m/z=389.98 (C20H11BrN2S=391.29) | Sub 2-70 | m/z=384.03 (C22H13BrN2=385.26) |
| Sub 2-71 | m/z=339.97 (C16H9BrN2S=341.23) | Sub 2-72 | m/z=323.99 (C16H9BrN2O=325.17) |
| Sub 2-73 | m/z=416.00 (C22H13BrN2S=417.32) | Sub 2-74 | m/z=461.08 (C29H20BrN=462.39) |
| Sub 2-75 | m/z=409.05 (C25H16BrN=410.31) | Sub 2-76 | m/z=359.03 (C21H14BrN=360.25) |
| Sub 2-77 | m/z=359.03 (C21H14BrN=360.25) | Sub 2-78 | m/z=409.05 (C25H16BrN=410.31) |
| Sub 2-79 | m/z=409.05 (C25H16BrN=410.31) | Sub 2-80 | m/z=385.05 (C23H16BrN=386.29) |
| Sub 2-81 | m/z=156.95 (C5H4BrN=158.00) | Sub 2-82 | m/z=309.02 (C17H12BrN=310.19) |
| Sub 2-83 | m/z=385.05 (C23H16BrN=386.29) | Sub 2-84 | m/z=385.05 (C23H16BrN=386.29) |
| Sub 2-85 | m/z=310.01 (C16H11BrN2=311.18) | Sub 2-86 | m/z=310.01 (C16H11BrN2=311.18) |
| Sub 2-87 | m/z=310.01 (C16H11BrN2=311.18) | Sub 2-88 | m/z=311.01 (C15H10BrN3=312.17) |
| Sub 2-89 | m/z=311.01 (C15H10BrN3=312.17) | Sub 2-90 | m/z=155.96 (C6H5Br=157.01) |
| Sub 2-91 | m/z=323.03 (C18H14BrN=324.22) | Sub 2-92 | m/z=205.97 (C10H7Br=207.07) |
| Sub 2-93 | m/z=205.97 (C10H7Br=207.07) | Sub 2-94 | m/z=231.99 (C12H9Br=233.11) |
| Sub 2-95 | m/z=255.99 (C14H9Br=257.13) | Sub 2-96 | m/z=231.99 (C12H9Br=233.11) |
| Sub 2-97 | m/z=308.02 (C18H13Br=309.21) | Sub 2-98 | m/z=306.00 (C18H11Br=307.19) |
| Sub 2-99 | m/z=272.02 (C15H13Br=273.17) | Sub 2-100 | m/z=321.02 (C18H12BrN=322.21) |
| Sub 2-101 | m/z=261.95 (C12H7BrS=263.15) | Sub 2-102 | m/z=245.97 (C12H7BrO=247.09) |
| Sub 2-103 | m/z=271.00 (C14H10BrN=272.15) | Sub 2-104 | m/z=337.00 (C15H8BrN5=338.17) |
| Sub 2-105 | m/z=323.99 (C16H9BrN2O=325.17) | Sub 2-106 | m/z=401.02 (C21H12BrN3O=402.25) |
| Sub 2-107 | m/z=323.99 (C16H9BrN2O=325.17) | Sub 2-108 | m/z=463.07 (C27H18BrN3=464.37) |
| Sub 2-109 | m/z=358.04 (C22H15Br=359.27) | Sub 2-110 | m/z=272.02 (C15H13Br=273.17) |
| Sub 2-111 | m/z=308.99 (C15H8BrN3=310.15) | Sub 2-112 | m/z=416.99 (C21H12BrN3S=418.31) |
| Sub 2-113 | m/z=258.00 (C14H11Br=259.15) | Sub 2-114 | m/z=339.03 (C18H14BrNO=340.22) |
| Sub 2-115 | m/z=352.00 (C18H10BrFN2=353.19) | Sub 2-116 | m/z=367.07 (C19H18BrN3=368.28) |
| Sub 2-117 | m/z=416.99 (C21H12BrN3S=418.31) |
Ⅲ. Final product 합성 예시
둥근바닥플라스크에 Sub 1 (1 당량)을 Toluene으로 녹인 후에, Sub 2 (1.1 당량), Pd2(dba)3 (0.03 당량), P(t-Bu)3 (0.1 당량), NaOt-Bu (3 당량)을 첨가하고 80°C에서 교반하였다. 반응이 완료되면 CH2Cl2와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축 한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 Final product을 얻었다.
1. 1-55 합성예
Sub 1-1 (10g, 23.6mmol)을 둥근바닥플라스크에 넣고, Toluene (250 mL)으로 녹인 후에, Sub 2-55 (8.86g, 26.0mmol), Pd2(dba)3 (0.65g, 0.7mmol), P(t-Bu)3 (1.2ml), NaOt-Bu (6.81g, 70.8mmol)을 첨가하고 80°C에서 교반하였다. 반응이 완료되면 CH2Cl2와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축 한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 10.66g (수율: 66%)를 얻었다.
2. 1-121 합성예
Sub 1-15 (8.0g, 16.9mmol)을 둥근바닥플라스크에 넣고, Toluene (180 mL)으로 녹인 후에, Sub 2-1 (5.80g, 18.6mmol), Pd2(dba)3 (0.46g, 0.5mmol), P(t-Bu)3 (0.8ml), NaOt-Bu (4.87g, 50.7mmol)을 첨가하고 80°C에서 교반하였다. 반응이 완료되면 CH2Cl2와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축 한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 8.45g (수율: 71%)를 얻었다.
3. 1-123 합성예
Sub 1-17 (7.7g, 16.8mmol)을 둥근바닥플라스크에 넣고, Toluene (180 mL)으로 녹인 후에, Sub 2-20 (5.28g, 18.5mmol), Pd2(dba)3 (0.46g, 0.5mmol), P(t-Bu)3 (0.8ml), NaOt-Bu (4.85g, 50.5mmol)을 첨가하고 80°C에서 교반하였다. 반응이 완료되면 CH2Cl2와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축 한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 7.13g (수율: 64%)를 얻었다.
4. 1-131 합성예
Sub 1-19 (8.3g, 20.4mmol)을 둥근바닥플라스크에 넣고, Toluene (210 mL)으로 녹인 후에, Sub 2-65 (6.39g, 22.4mmol), Pd2(dba)3 (0.56g, 0.6mmol), P(t-Bu)3 (1.0ml), NaOt-Bu (5.87g, 61.1mmol)을 첨가하고 80°C에서 교반하였다. 반응이 완료되면 CH2Cl2와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축 한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 9.22g (수율: 74%)를 얻었다.
5. 1-137 합성예
Sub 1-20 (9.1g, 15.8mmol)을 둥근바닥플라스크에 넣고, Toluene (170 mL)으로 녹인 후에, Sub 2-90 (2.73g, 17.4mmol), Pd2(dba)3 (0.44g, 0.5mmol), P(t-Bu)3 (0.8ml), NaOt-Bu (4.57g, 47.5mmol)을 첨가하고 80°C에서 교반하였다. 반응이 완료되면 CH2Cl2와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축 한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 8.35g (수율: 81%)를 얻었다.
6. 1-139 합성예
Sub 1-22 (5.7g, 12.1mmol)을 둥근바닥플라스크에 넣고, Toluene (130 mL)으로 녹인 후에, Sub 2-1 (4.16g, 13.3mmol), Pd2(dba)3 (0.33g, 0.4mmol), P(t-Bu)3 (0.6ml), NaOt-Bu (3.49g, 36.3mmol)을 첨가하고 80°C에서 교반하였다. 반응이 완료되면 CH2Cl2와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축 한 후 생성된 화합물을 silicagel column 및 재결정하여 생성물 5.36g (수율: 63%)를 얻었다.
1-1 내지 1-54, 1-56 내지 1-120, 1-122, 1-124 내지 1-130, 1-132 내지 1-136, 1-138 및 1-140 내지 1-150 또한 하기 표 3에 기재한 Sub 1 및 Sub 2 화합물을 이용하여 상기 합성방법과 유사한 방법으로 합성할 수 있다. 하기 표 3의 Sub 1 열에 기재한 각 화합물을 Sub 2열에 기재한 화합물과 반응시키면, 생성물 열에 기재된 화합물을 합성할 수 있으나, 합성방법이 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 합성예는 화학식 (1)로 표시되는 화합물 중 일부의 예시적인 화합물에 대한 것이며, 상기 반응은 BuchwaldHartwig cross coupling 반응, Suzuki cross-coupling 반응, Miyaura boration 반응, Suzuki cross-coupling 반응, Intramolecular acid-induced cyclization 반응 (J. mater. Chem. 1999, 9, 2095.), Pd(II)-catalyzed oxidative cyclization 반응 (Org. Lett. 2011, 13, 5504) 및 PPh3-mediated reductive cyclization 반응 (J. Org. Chem. 2005, 70, 5014.), Grignard 반응 및 Cyclic Dehydration 반응 등에 기초한 것이다. 구체적 합성예에 명시된 치환기 이외에 화학식 (1)에 정의된 다른 치환기(X, L, Ar1 및 R1 내지 R4 등의 치환 기)가 결합되더라도 상기 반응이 진행된다는 것을 당업자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
한편, 상기와 같은 합성 예에 따라 제조된 본 발명의 화합물 1-1 내지 1-150의 FD-MS 값은 하기 표 4와 같다.
| 화합물 | FD-MS | 화합물 | FD-MS |
| 1-1 | m/z=654.19 (C45H26N4S=654.79) | 1-2 | m/z=704.20 (C49H28N4S=704.85) |
| 1-3 | m/z=704.20 (C49H28N4S=704.85) | 1-4 | m/z=754.22 (C53H30N4S=754.91) |
| 1-5 | m/z=754.22 (C53H30N4S=754.91) | 1-6 | m/z=754.22 (C53H30N4S=754.91) |
| 1-7 | m/z=730.22 (C51H30N4S=730.89) | 1-8 | m/z=806.25 (C57H34N4S=806.99) |
| 1-9 | m/z=730.22 (C51H30N4S=730.89) | 1-10 | m/z=730.22 (C51H30N4S=730.89) |
| 1-11 | m/z=655.18 (C44H25N5S=655.78) | 1-12 | m/z=731.21 (C50H29N5S=731.88) |
| 1-13 | m/z=781.23 (C54H31N5S=781.94) | 1-14 | m/z=656.18 (C43H24N6S=656.77) |
| 1-15 | m/z=656.18 (C43H24N6S=656.77) | 1-16 | m/z=653.19 (C46H27N3S=653.80) |
| 1-17 | m/z=703.21 (C50H29N3S=703.86) | 1-18 | m/z=703.21 (C50H29N3S=703.86) |
| 1-19 | m/z=753.22 (C54H31N3S=753.92) | 1-20 | m/z=753.22 (C54H31N3S=753.92) |
| 1-21 | m/z=753.22 (C54H31N3S=753.92) | 1-22 | m/z=729.22 (C52H31N3S=729.90) |
| 1-23 | m/z=805.26 (C58H35N3S=806.00) | 1-24 | m/z=729.22 (C52H31N3S=729.90) |
| 1-25 | m/z=729.22 (C52H31N3S=729.90) | 1-26 | m/z=654.19 (C45H26N4S=654.79) |
| 1-27 | m/z=654.19 (C45H26N4S=654.79) | 1-28 | m/z=654.19 (C45H26N4S=654.79) |
| 1-29 | m/z=655.18 (C44H25N5S=655.78) | 1-30 | m/z=655.18 (C44H25N5S=655.78) |
| 1-31 | m/z=627.18 (C44H25N3S=627.77) | 1-32 | m/z=703.21 (C50H29N3S=703.86) |
| 1-33 | m/z=703.21 (C50H29N3S=703.86) | 1-34 | m/z=703.21 (C50H29N3S=703.86) |
| 1-35 | m/z=677.19 (C48H27N3S=677.83) | 1-36 | m/z=677.19 (C48H27N3S=677.83) |
| 1-37 | m/z=718.22 (C50H30N4S=718.88) | 1-38 | m/z=792.23 (C56H32N4S=792.96) |
| 1-39 | m/z=733.16 (C50H27N3S2=733.91) | 1-40 | m/z=717.19 (C50H27N3OS=717.85) |
| 1-41 | m/z=683.24 (C48H33N3S=683.87) | 1-42 | m/z=632.21 (C44H20D5N3S=632.80) |
| 1-43 | m/z=727.21 (C52H29N3S=727.89) | 1-44 | m/z=730.22 (C51H30N4S=730.89) |
| 1-45 | m/z=691.21 (C49H29N3S=691.85) | 1-46 | m/z=677.19 (C48H27N3S=677.83) |
| 1-47 | m/z=793.26 (C57H35N3S=793.99) | 1-48 | m/z=727.21 (C52H29N3S=727.89) |
| 1-49 | m/z=758.26 (C54H26D5N3S=758.95) | 1-50 | m/z=783.18 (C54H29N3S2=783.97) |
| 1-51 | m/z=727.21 (C52H29N3S=727.89) | 1-52 | m/z=677.19 (C48H27N3S=677.83) |
| 1-53 | m/z=767.20 (C54H29N3OS=767.91) | 1-54 | m/z=501.13 (C34H19N3S=501.61) |
| 1-55 | m/z=683.15 (C46H25N3S2=683.85) | 1-56 | m/z=733.16 (C50H27N3S2=733.91) |
| 1-57 | m/z=759.18 (C52H29N3S2=759.95) | 1-58 | m/z=819.23 (C58H33N3OS=819.98) |
| 1-59 | m/z=745.22 (C52H31N3OS=745.90) | 1-60 | m/z=667.17 (C46H25N3OS=667.79) |
| 1-61 | m/z=703.21 (C50H29N3S=703.86) | 1-62 | m/z=803.24 (C58H33N3S=803.98) |
| 1-63 | m/z=759.18 (C52H29N3S2=759.95) | 1-64 | m/z=859.21 (C60H33N3S2=860.07) |
| 1-65 | m/z=627.18 (C44H25N3S=627.77) | 1-66 | m/z=641.19 (C45H27N3S=641.79) |
| 1-67 | m/z=703.21 (C50H29N3S=703.86) | 1-68 | m/z=718.18 (C49H26N4OS=718.83) |
| 1-69 | m/z=733.16 (C50H27N3S2=733.91) | 1-70 | m/z=727.21 (C52H29N3S=727.89) |
| 1-71 | m/z=683.15 (C46H25N3S2=683.85) | 1-72 | m/z=667.17 (C46H25N3OS=667.79) |
| 1-73 | m/z=759.18 (C52H29N3S2=759.95) | 1-74 | m/z=500.13 (C35H20N2S=500.62) |
| 1-75 | m/z=652.20 (C47H28N2S=652.82) | 1-76 | m/z=702.21 (C51H30N2S=702.88) |
| 1-77 | m/z=702.21 (C51H30N2S=702.88) | 1-78 | m/z=752.23 (C55H32N2S=752.94) |
| 1-79 | m/z=752.23 (C55H32N2S=752.94) | 1-80 | m/z=752.23 (C55H32N2S=752.94) |
| 1-81 | m/z=728.23 (C53H32N2S=728.91) | 1-82 | m/z=804.26 (C59H36N2S=805.01) |
| 1-83 | m/z=728.23 (C53H32N2S=728.91) | 1-84 | m/z=728.23 (C53H32N2S=728.91) |
| 1-85 | m/z=653.19 (C46H27N3S=653.80) | 1-86 | m/z=653.19 (C46H27N3S=653.80) |
| 1-87 | m/z=653.19 (C46H27N3S=653.80) | 1-88 | m/z=654.19 (C45H26N4S=654.79) |
| 1-89 | m/z=654.19 (C45H26N4S=654.79) | 1-90 | m/z=499.14 (C36H21NS=499.63) |
| 1-91 | m/z=666.21 (C48H30N2S=666.84) | 1-92 | m/z=549.16 (C40H23NS=549.69) |
| 1-93 | m/z=549.16 (C40H23NS=549.69) | 1-94 | m/z=575.17 (C42H25NS=575.73) |
| 1-95 | m/z=575.17 (C42H25NS=575.73) | 1-96 | m/z=651.20 (C48H29NS=651.83) |
| 1-97 | m/z=599.17 (C44H25NS=599.75) | 1-98 | m/z=649.19 C48H27NS=649.81) |
| 1-99 | m/z=615.20 (C45H29NS=615.79) | 1-100 | m/z=664.20 (C48H28N2S=664.83) |
| 1-101 | m/z=605.13 (C42H23NS2=605.77) | 1-102 | m/z=589.15 (C42H23NOS=589.71) |
| 1-103 | m/z=614.18 (C44H26N2S=614.77) | 1-104 | m/z=666.21 (C48H30N2S=666.84) |
| 1-105 | m/z=742.24 (C54H34N2S=742.94) | 1-106 | m/z=766.24 (C56H34N2S=766.96) |
| 1-107 | m/z=782.28 (C57H38N2S=783.28) | 1-108 | m/z=818.28 (C60H38N2S=819.04) |
| 1-109 | m/z=982.34 (C73H46N2S=983.25) | 1-110 | m/z=980.32 (C73H44N2S=981.23) |
| 1-111 | m/z=680.18 (C45H24N6S=680.79) | 1-112 | m/z=667.17 (C46H25N3OS=667.79) |
| 1-113 | m/z=760.18 (C51H28N4S2=760.93) | 1-114 | m/z=744.20 (C51H28N4OS=744.87) |
| 1-115 | m/z=730.22 (C51H30N4S=730.89) | 1-116 | m/z=780.23 (C55H32N4S=780.95) |
| 1-117 | m/z=703.21 (C50H29N3S=703.86) | 1-118 | m/z=703.21 (C50H29N3S=703.86) |
| 1-119 | m/z=687.23 (C50H29N3O=687.80) | 1-120 | m/z=737.25 (C54H31N3O=737.86) |
| 1-121 | m/z=704.20 (C49H28N4S=704.85) | 1-122 | m/z=754.22 (C53H30N4S=754.91) |
| 1-123 | m/z=661.22 (C48H27N3O=661.76) | 1-124 | m/z=781.11 (C50H27N3SSe=780.81) |
| 1-125 | m/z=638.21 (C45H26N4O=638.73) | 1-126 | m/z=688.23 (C49H28N4O=688.79) |
| 1-127 | m/z=611.20 (C44H25N3O=611.70) | 1-128 | m/z=661.22 (C48H27N3O=661.76) |
| 1-129 | m/z=667.17 (C46H25N3OS=667.79) | 1-130 | m/z=651.19 (C46H25N3O2=651.73) |
| 1-131 | m/z=611.20 (C44H25N3O=611.70) | 1-132 | m/z=744.20 (C51H28N4OS=744.87) |
| 1-133 | m/z=790.27 (C57H34N4O=790.93) | 1-134 | m/z= 661.22(C48H27N3O=661.76) |
| 1-134 | m/z=685.24 (C52H31NO=685.83) | 1-136 | m/z=599.22 (C45H29NO=599.73) |
| 1-137 | m/z=650.24 (C48H30N2O=650.78) | 1-138 | m/z=740.25 (C54H32N2O2=740.86) |
| 1-139 | m/z=702.13 (C45H26N4Se=701.69) | 1-140 | m/z=752.15 (C49H28N4Se=751.75) |
| 1-141 | m/z=675.12 (C44H25N3Se=674.67) | 1-142 | m/z=725.14 (C48H27N3Se=724.73) |
| 1-143 | m/z=731.09 (C46H25N3SSe=730.75) | 1-144 | m/z=675.12 (C44H25N3Se=674.67) |
| 1-145 | m/z=792.14 (C51H28N4OSe=791.77) | 1-146 | m/z=700.12 (C45H24N4Se=699.68) |
| 1-147 | m/z=601.19 (C44H27NS=601.77) | 1-148 | m/z=666.23 (C48H30N2O2=666.78) |
| 1-149 | m/z=695.18 (C48H26FN3S=695.82) | 1-150 | m/z=750.28 (C52H38N4S=750.96) |
유기전기소자의 제조평가
[실시예 1] 레드 유기 발광 소자의 제작 및 시험 (인광호스트)
유리 기판에 형성된 ITO (Indium tin oxide)층(양극) 상에 2-TNATA (N1-(naphthalen-2-yl)-N4,N4-bis(4-(naphthalen-2-yl(phenyl)amino)phenyl)-N1-phenylbenzene-1,4-diamine) 막을 진공증착하여 60 nm 두께의 정공주입층을 형성한 후, 정공주입층 상에 NPD (N,N′-Di(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine)를 60 nm 두께로 진공증착하여 정공수송층을 형성하였다. 이후, 정공수송층 상부에 본 발명 화합물 1-1을 호스트 물질로, [bis-(1-phenylisoquinolyl) iridium(Ⅲ)acetylacetonate] (이하, "(piq)2Ir(acac)"으로 약기함)를 도펀트 물질로 95:5 중량비로 도핑하여 30nm 두께로 발광층을 증착하였다.
다음으로, 발광층 상에 BAlq를 10 nm 두께로 진공증착하여 정공저지층을 형성하고, 정공저지층 상에 Alq3을 40 nm 두께로 성막하여 전자수송층을 형성하였다.
이후, 전자수송층 상에 LiF를 0.2 nm 두께로 증착하여 전자주입층을 형성하고, 이어서 전자주입층 상에 Al을 150 nm의 두께로 증착하여 음극을 형성하였다.
[실시예 2] 내지 [실시예 23] 레드유기전기발광소자
발광층의 호스트 물질로 화합물 1-1 대신 하기 표 5에 기재된 본 발명의 화합물을 사용한 점을 제외하고는 상시 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제조하였다.
[비교예 1] 내지 [비교예 3]
발광층의 호스트 물질로 본 발명의 화합물 1-1 대신 하기 표 5에 기재된 비교화합물 1내지 비교화합물 3을 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
본 발명의 실시예 1 내지 실시예 23 및 비교예 1 내지 비교예 3 에 의해 제조된 유기전기발광소자들에 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치 (photoresearch) 사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성을 측정하였으며, 2500cd/m2 기준휘도에서 맥사이언스사의 수명측정장비를 통해 T95 수명을 측정하였으며, 그 측정 결과는 하기 표 5 와 같다.
| 화합물 | 구동전압 (V) |
전류 (mA/cm2) |
휘도 (cd/m2) |
효율 (cd/A) |
T95 (hr) |
CIE | ||
| X | Y | |||||||
| 비교예(1) | 비교화합물 1 | 6.2 | 34.7 | 2500 | 7.2 | 69.1 | 0.66 | 0.32 |
| 비교예(2) | 비교화합물 2 | 5.5 | 33.3 | 2500 | 7.5 | 78.4 | 0.66 | 0.34 |
| 비교예(3) | 비교화합물 3 | 5.4 | 31.6 | 2500 | 7.9 | 79.1 | 0.66 | 0.34 |
| 실시예(1) | 화합물 1-1 | 4.8 | 14.6 | 2500 | 17.1 | 140.3 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(2) | 화합물 1-31 | 4.8 | 14.5 | 2500 | 17.3 | 141.5 | 0.66 | 0.34 |
| 실시예(3) | 화합물 1-49 | 4.9 | 16.0 | 2500 | 15.6 | 135.4 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(4) | 화합물 1-55 | 4.8 | 14.2 | 2500 | 17.6 | 142.7 | 0.66 | 0.34 |
| 실시예(5) | 화합물 1-61 | 4.9 | 15.7 | 2500 | 15.9 | 138.1 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(6) | 화합물 1-65 | 4.8 | 14.4 | 2500 | 17.4 | 142.2 | 0.66 | 0.34 |
| 실시예(7) | 화합물 1-86 | 4.9 | 16.4 | 2500 | 15.2 | 133.0 | 0.66 | 0.34 |
| 실시예(8) | 화합물 1-91 | 5.1 | 21.4 | 2500 | 11.7 | 118.8 | 0.66 | 0.34 |
| 실시예(9) | 화합물 1-96 | 5.0 | 18.0 | 2500 | 13.9 | 126.4 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(10) | 화합물 1-99 | 5.0 | 18.2 | 2500 | 13.7 | 124.9 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(11) | 화합물 1-100 | 4.9 | 16.8 | 2500 | 14.9 | 131.6 | 0.66 | 0.34 |
| 실시예(12) | 화합물 1-106 | 5.2 | 24.0 | 2500 | 10.4 | 112.2 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(13) | 화합물 1-118 | 5.2 | 22.9 | 2500 | 10.9 | 114.3 | 0.66 | 0.34 |
| 실시예(14) | 화합물 1-119 | 5.2 | 23.6 | 2500 | 10.6 | 115.8 | 0.66 | 0.34 |
| 실시예(15) | 화합물 1-121 | 5.1 | 19.2 | 2500 | 13.0 | 122.1 | 0.66 | 0.34 |
| 실시예(16) | 화합물 1-123 | 5.1 | 19.7 | 2500 | 12.7 | 123.8 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(17) | 화합물 1-126 | 4.8 | 15.5 | 2500 | 16.1 | 143.4 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(18) | 화합물 1-129 | 4.8 | 15.0 | 2500 | 16.7 | 145.8 | 0.66 | 0.34 |
| 실시예(19) | 화합물 1-131 | 4.8 | 15.2 | 2500 | 16.4 | 144.9 | 0.66 | 0.34 |
| 실시예(20) | 화합물 1-135 | 5.0 | 18.9 | 2500 | 13.2 | 128.7 | 0.66 | 0.34 |
| 실시예(21) | 화합물 1-139 | 5.1 | 20.3 | 2500 | 12.3 | 120.5 | 0.66 | 0.34 |
| 실시예(22) | 화합물 1-146 | 5.2 | 22.5 | 2500 | 11.1 | 117.0 | 0.66 | 0.33 |
| 실시예(23) | 화합물 1-149 | 5.0 | 17.5 | 2500 | 14.3 | 129.8 | 0.66 | 0.34 |
상기 표 5의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 화합물을 발광층의 인광호스트 재료로 사용한 소자가 비교화합물 1 내지 비교화합물 3을 발광층의 인광호스트 재료로 사용한 소자보다 전기적 특성이 현저히 개선된 것을 확인할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 일반적으로 호스트 물질로 사용되는 CBP(4,4′-Bis(N-carbazolyl)-1,1′-biphenyl, 비교화합물1 보다는 8환의 다환구조를 갖는 비교화합물 2 및 비교화합물 3을 호스트 물질로 사용할 경우 소자특성이 우수했고, 비교화합물 2 및 3과 유사한 골격이나 상이한 헤테로원소를 갖는 본 발명의 화합물을 호스트물질로 사용할 경우 비교예 2 및 비교예 3보다 구동전압, 효율, 수명 면에서 보다 우수한 결과를 나타내었다.
이는 하기 표 6를 보면 알 수 있듯이, 본 발명의 화합물이 헤테로원자 중 적어도 하나가 N이 아닌 상이한 헤테로원자(O, S, Se)를 가짐으로써, 화합물의 물성이 현저히 달라지기 때문이다. 즉, 비교화합물2와 본 발명 화합물 1-1 및 비교화합물3과 본 발명 화합물 1-31의 물성을 비교해보면, 화합물의 분자량, 에너지레벨, 특히, HOMO 레벨, T1 레벨에서 차이를 확인할 수 있다.
이는 이형 헤테로원자를 갖는 화합물의 경우 동형 헤테로원자를 갖는 화합물보다 분자의 패킹구조가 역방향으로 마주보는 파이-적층구조(antiparallelcofacial ð-stacking structure)를 갖는다. 이에, 분자간의 배열 순서를 face-to-face 형태로 만들며, 이 적층구조의 원인인 비대칭으로 배치된 헤테로원자 N의 Ar1의 입체효과로 인하여 현저히 높은 캐리어 이동도를 야기하여 높은 효율을 갖는 것으로 판단되며, 높은 산화안정성을 갖게 하기 때문에 수명이 현저히 증가 되는 것으로 판단된다.
또한, 본 발명의 화합물이 이형의 헤테로원자를 가짐으로써 비교화합물 2 및 비교화합물 3보다 낮은 분자량을 가지게 된다. 이에, 화합물의 열 안정성이 증가되어 소자의 전기적 특성이 증가되는 것을 알 수 있다.
하기 표 6은 본 발명의 화합물과 비교화합물의 분자량 및 에너지 레벨을 구체적으로 비교한 것이다.
| 비교화합물2 | 비교화합물3 | 화합물1-1 | 화합물 1-31 | |
| 구조 |
 |
 |
 |
 |
| MW | 713.84 | 686.82 | 704.85 | 627.77 |
| HOMO (eV) | -4.78 | -4.63 | -5.03 | -4.87 |
| LUMO (eV) | -1.82 | -1.98 | -1.90 | -2.06 |
| Eg (eV) | 2.96 | 2.65 | 3.13 | 2.81 |
| T1 (eV) | 2.24 | 2.11 | 2.00 | 2.16 |
상기 표 6에는 화합물 1-1 및 화합물 1-31만을 비교화합물과 비교하였으나, 실시예의 유기전기소자에 사용되어 비교화합물보다 우수한 효과를 달성한 나머지 화합물들 또한 상기 설명이 적용된다는 것을 당업자는 이해할 수 있을 것이다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 예를 들면, 본 명세서의 실시예에서는 화학식 (1)의 화합물을 발광층의 호스트로 사용하였으나, 용도에 따라서는 유기전자소자의 정공주입층, 정공수송층, 발광보조층, 전자수송보조층, 전자수송층 및 전자 주입층의 재료로도 사용될 수 있을 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
200: 전자장치
210: 디스플레이 장치
220: 제어부
230: 유기전기소자
210: 디스플레이 장치
220: 제어부
230: 유기전기소자
Claims (9)
- 하기 화학식 (1)로 표시되는 화합물:
상기 화학식 (1)에서,
X 는 O, S 또는 Se이며,
상기 L은 단일결합, C6~C60의 아릴기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; 및 C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; 로 이루어진 군에서 선택될 수 있고,
상기 Ar1은 상기 L에 치환된 수소 이외의 작용기이거나, 단일결합인 L에 의하여 N에 결합된 작용기로서, Ar1은 각각 독립적으로 C6~C60의 아릴기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; C1~C50의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C2~C20의 알콕시기; 및 C6~C30의 아릴옥시기; 및 -L'-N(Ra)(Rb);로 이루어진 군에서 선택되며,
상기 L'은 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; 및 C2~C60의 헤테로고리기;로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 C6~C60의 아릴기; C3~C60의 지방족고리와 C6~C60의 방향족고리의 융합고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기;로 이루어진 군에서 선택되며,
상기 q는 0이 아닌 양의 정수이고,
상기 m, n, o 및 p는 서로 독립적으로 0 내지 4의 정수이며,
상기 R1, R2, R3 및 R4는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 중수소; 할로겐; 시아노기; C6~C60의 아릴기; C1~C60 의 알킬기; C2~C60의 알케닐기; 및 -L1-N(R')(R")로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, 복수의 인접한 R1끼리, 복수의 인접한 R2끼리, 복수의 인접한 R3끼리, 복수의 인접한 R4끼리 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있고,
상기 Ar1, R1 내지 R4, Ra, Rb, R' 및 R"에 있어서, 상기 지방족 탄화수소기, 아릴기, 헤테로고리기, 융합고리기, 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 알콕시기, 아릴옥시기, 실란기는 각각 중수소; 니트로기; 니트릴기; 할로겐기; 아미노기; C1~C20의 알킬기 또는 C6~C20의 아릴기로 치환 또는 비치환된 실란기; 실록산기; C1~C20의 알킬싸이오기; C1~C20의 알콕시기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C6~C20의 아릴기; 중수소로 치환된 C6~C20의 아릴기; C2~C20의 헤테로고리기; C3~C20의 시클로알킬기; C7~C20의 아릴알킬기 및 C8~C20의 아릴알켄일기로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더욱 치환될 수 있고, 또한 이들 치환기들은 서로 결합하여 고리를 형성할 수도 있으며, 여기서 '고리'란 포화 또는 불포화 고리를 포함하고, C3~C60의 지방족고리 또는 C6~C60의 방향족고리 또는 C2~C60의 헤테로고리 또는 이들의 조합으로 이루어진 융합 고리이다. - 제 1항에 있어서,
화학식 (1)로 나타낸 화합물이 하기 화학식 (2) 내지 화학식 (4)로 표시되는 것을 특징으로 하는 화합물:
화학식 (2)
화학식 (3)
화학식 (4)
상기 화학식 (2) 내지 (4)에 있어서, L, Ar1, R1 내지 R4 및 q는 제1항에서 정의한 것과 동일하며, 상기 m 내지 p는 서로 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
상기 화학식 (2)에서, m, n, o 및 p 중 적어도 세개는 0이며,
상기 화학식 (3)에서, m 및 o 중 적어도 하나는 0이다. - 제 1항에 있어서,
상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물은 하기 화합물 중 하나인 것을 특징으로 하는 화합물:
.
- 제 1전극; 제 2전극; 및 상기 제 1전극과 제 2전극 사이에 위치하는 유기물층;을 포함하는 유기전기소자에 있어서,
상기 유기물층은 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 화합물을 함유하는 유기전기소자. - 제 4항에 있어서,
상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광보조층, 발광층, 전자수송보조층, 전자수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나의 층을 포함하며,
상기 화합물은 정공주입층, 정공수송층, 발광보조층, 발광층, 전자수송보조층, 전자수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나의 층에 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 화합물의 1종 단독 화합물 또는 2종 이상의 화합물이 혼합된 혼합물로 포함되는 것을 특징으로 하는 유기전기소자. - 제 4항에 있어서,
상기 유기물층이 정공수송층 및 발광층 중 적어도 하나의 층을 포함하며,
상기 화합물은 정공수송층 및 발광층 중 적어도 하나의 층에 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 화합물의 1종 단독 화합물 또는 2종 이상의 화합물이 혼합된 혼합물로 포함되는 것을 특징으로 하는 유기전자소자. - 제 4항에 있어서,
상기 유기물층은 스핀코팅 공정, 노즐 프린팅 공정, 잉크젯 프린팅 공정, 슬롯코팅 공정, 딥코팅 공정 또는 롤투롤 공정 중 적어도 하나에 의해 형성되는 유기전기소자. - 제 4항의 유기전기소자를 포함하는 디스플레이장치; 및
상기 디스플레이장치를 제어하는 제어부;를 포함하는 전자장치. - 제 8항에 있어서,
상기 유기전기소자는 유기전기발광소자, 유기태양전지, 유기감광체, 유기트랜지스터 및 단색 또는 백색 조명용 소자 중 하나인 전자장치.
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