KR20210069866A - 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20210069866A
KR20210069866A KR1020190159649A KR20190159649A KR20210069866A KR 20210069866 A KR20210069866 A KR 20210069866A KR 1020190159649 A KR1020190159649 A KR 1020190159649A KR 20190159649 A KR20190159649 A KR 20190159649A KR 20210069866 A KR20210069866 A KR 20210069866A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
formula
compound
aryl
mmol
Prior art date
Application number
KR1020190159649A
Other languages
English (en)
Inventor
김진웅
엄민식
김회문
정화순
배형찬
손호준
Original Assignee
솔루스첨단소재 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 솔루스첨단소재 주식회사 filed Critical 솔루스첨단소재 주식회사
Priority to KR1020190159649A priority Critical patent/KR20210069866A/ko
Publication of KR20210069866A publication Critical patent/KR20210069866A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D405/00—Heterocyclic compounds containing both one or more hetero rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms, and one or more rings having nitrogen as the only ring hetero atom
    • C07D405/14—Heterocyclic compounds containing both one or more hetero rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms, and one or more rings having nitrogen as the only ring hetero atom containing three or more hetero rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D403/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00
    • C07D403/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing two hetero rings
    • C07D403/04—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing two hetero rings directly linked by a ring-member-to-ring-member bond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • H01L51/0071—
    • H01L51/5012—
    • H01L51/5072—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/16—Electron transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1059—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing three nitrogen atoms as heteroatoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1088—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing oxygen as the only heteroatom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1092—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing sulfur as the only heteroatom

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

본 발명은 신규한 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자에 대한 것으로, 보다 상세하게는 발광능, 전자수송능, 전기화학적 안정성, 열적 안정성 등이 우수한 유기 화합물 및 이를 하나 이상의 유기물층에 포함함으로써 발광효율, 구동 전압, 수명 등의 특성이 향상된 유기 전계 발광 소자에 대한 것이다.

Description

유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자 {ORGANIC COMPOUND AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 신규한 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자수송능, 발광능, 전기화학적 안정성, 열적 안정성이 우수한 화합물 및 이를 하나 이상의 유기물층에 포함함으로써 발광효율, 구동 전압, 수명 등의 특성이 향상된 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
유기 전계 발광 소자(이하, '유기 EL 소자'라 함)는 두 전극 사이에 전압을 걸어 주면 양극에서는 정공이 주입되고, 음극에서는 전자가 유기물층으로 주입된다. 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 이때 유기물층으로 사용되는 물질은 그 기능에 따라, 발광 물질, 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 전자 수송 물질, 전자 주입 물질 등으로 분류될 수 있다.
유기 EL 소자의 발광층 형성재료는 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 재료로 구분될 수 있다. 그 밖에, 보다 나은 천연색을 구현하기 위한 발광재료로 노란색 및 주황색 발광재료도 사용된다. 또한, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여, 발광 재료로서 호스트/도펀트 계를 사용할 수 있다. 도판트 물질은 유기 물질을 사용하는 형광 도판트와 Ir, Pt 등의 중원자(heavy atoms)가 포함된 금속 착체 화합물을 사용하는 인광 도판트로 나눌 수 있다. 이러한 인광 재료의 개발은 이론적으로 형광에 비해 4배까지의 발광 효율을 향상시킬 수 있어 인광 도판트 뿐만 아니라 인광 호스트 재료들에 대해 관심이 집중되고 있다.
현재까지 정공 주입층, 정공 수송층. 정공 차단층, 전자 수송층으로는, 하기 화학식으로 표현된 NPB, BCP, Alq3 등이 널리 알려져 있고, 발광 재료는 안트라센 유도체들이 형광 도판트/호스트 재료로서 보고되고 있다. 특히, 발광재료 중 효율 향상 측면에서 큰 장점을 가지고 있는 인광 재료로는 Firpic, Ir(ppy)3, (acac)Ir(btp)2 등과 같이 Ir을 포함하는 금속 착체 화합물이 있고, 이들은 청색, 녹색, 적색 도판트 재료로 사용되고 있다. 또, 4,4-디카바졸리비페닐(4,4-dicarbazolybiphenyl, CBP)는 인광 호스트 재료로 사용되고 있다.
그러나, 종래의 유기물층 재료들은 발광 특성 측면에서는 유리한 면이 있으나, 유리전이온도가 낮고 열적 안정성이 매우 좋지 않아 유기 EL 소자에서의 수명 측면에서 만족할 만한 수준이 되지 못하고 있다. 따라서, 성능이 뛰어난 유기물층 재료의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 전자수송능, 발광능, 전기화학적 안정성, 열적 안정성 등이 모두 우수하여 유기 전계 발광 소자의 유기물층 재료, 구체적으로 호스트, 전자 수송층 재료 또는 전자수송 보조층 재료로 사용될 수 있는 신규 유기 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전술한 신규 유기 화합물을 포함하여 낮은 구동전압과 높은 발광효율을 나타내며 수명이 향상되는 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 유기 화합물을 제공한다:
Figure pat00001
(상기 화학식 1에서,
X1 내지 X3는 각각 독립적으로 N 또는 CR3이고, 단 X1 내지 X3 중 적어도 2개는 N이고,
Y1 내지 Y8는 각각 독립적으로 N 또는 CR4이고, 단 Y1 내지 Y8 중 적어도 1개는 N이고, 이때 CR4가 복수인 경우, 복수의 R4는 서로 동일하거나 상이하고,
Ar1은 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C1~C40의 포스핀기, C1~C40의 포스핀옥사이드기, C6~C60의 아릴아민기 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택되고,
n은 0 내지 3의 정수이고,
L1은 C6~C60의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고,
R1 내지 R4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기, C6~C60의 아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 인접한 기와 서로 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고,
상기 Ar1, R1 내지 R4의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 아릴포스피닐기, 아릴아민기, 헤테로아릴아민기 및 (아릴)(헤테로아릴)아민기와, L1의 아릴렌기 및 헤테로아릴렌기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기, C6~C60의 아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 복수의 치환기는 서로 동일하거나 상이함).
또한, 본 발명은 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자로서, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 전술한 유기 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 화합물은 전자수송능, 발광능, 전기화학적 안정성, 열적 안정성 등이 우수하기 때문에 유기 전계 발광 소자의 유기물층 재료로 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 화합물을 발광층의 호스트, 전자 수송층 재료 및 전자수송 보조층 재료 중 적어도 어느 하나로 사용될 경우, 종래 재료에 비해 우수한 발광 성능, 낮은 구동전압, 높은 효율 및 장수명 특성을 갖는 유기 전계 발광 소자를 제조할 수 있고, 나아가 성능 및 수명이 향상된 풀 칼라 디스플레이 패널도 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
이하, 본 발명에 대해 설명한다.
<신규 화합물>
본 발명은 전자수송능, 발광능, 전기화학적 안정성, 열적 안정성 등이 우수하여 유기 전계 발광 소자의 고효율 발광층 재료(구체적으로, 호스트)나 전자수송층 재료 또는 전자수송 보조층 재료로 사용될 수 있는 신규 화합물을 제공한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 플루오렌 모이어티(fluorene moiety)에 2~3개의 N-함유 6원 헤테로방향족 고리 치환체가 직접 또는 링커기를 통해 도입되되, 상기 2~3개의 N-함유 6원 헤테로방향족 고리 치환체에 N-함유 10원의 헤테로방향족 고리 치환체 및 상기 치환체에 N-함유 10원의 헤테로방향족 고리 치환체와 동일 또는 상이한 치환기가 도입되어 이루어진 코어(core) 구조를 포함한다.
상기 코어 구조에서, 상기 2~3개의 N-함유 6원 헤테로방향족 고리 치환체는 전자 흡수성이 큰 전자 끌개기(electron withdrawing group, EWG)로, EWG인 1가의 피리딘계 치환체에 비해 전자를 끌어당기는 힘(electron withdrawing power)이 더 강하기 때문에, 화합물의 전자 주입 및 수송 능력을 더 향상시킬 수 있다. 따라서, 상기 2~3개의 N-함유 6원 헤테로방향족 고리 치환체를 함유하는 본 발명의 화합물은 피리딘계 치환체를 함유하는 화합물에 비해 전자 이동성이 우수하다.
이러한 2~3개의 N-함유 6원 헤테로방향족 고리 치환체에 N-함유 10원의 헤테로방향족 고리 치환체가 직접 도입된다. 상기 N-함유 10원의 헤테로방향족 고리 치환체는 퀴놀린기, 이소퀴놀린기, 퀴나졸린기, 나프티리딘기(naphthyridine group), 피리도[2,3-b]피라진기(pyrido[2,3-b]pyrazine group), 프테리딘기(pteridine group) 등으로, 전자 흡수성이 큰 전자 끌개기(EWG)이다. 따라서, 본 발명의 화합물은 전자공여성이 큰 전자주개기(electron donating group, EDG)인 플루오렌 모이어티에 EWG-EWG가 직접 또는 링커기를 통해 결합된 구조를 갖는다. 이러한 구조를 갖는 본 발명의 화합물은 EDG에 1개의 EWG가 직접 또는 링커기를 통해 결합된 구조를 갖는 화합물에 비해, 전자 이동 속도가 더 우수하여 전자주입 및 수송능이 더 극대화시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 화합물은 전기화학적으로 안정하고, 삼중항 에너지가 높으며, 유리전이온도 및 열적 안정성이 우수하다. 또한, 본 발명의 화합물은 종래 유기 EL 소자용 재료보다 높은 분자량을 갖기 때문에, 높은 유리 전이온도 및 열적 안정이 우수하다.
또, 상기 N-함유 10원의 헤테로방향족 고리 치환체는 헤테로환 내 질소 원자(N)로 인해 분자 간 수소 결합이 유도될 수 있을 뿐만 아니라 전자 끌어당기는 힘(electron withdrawing power)을 가진 EWG가 추가 도입되면서 더욱 강한 전자 끌개기(Electron withdrawing group, EWG)가 될 있다. 이 때문에, 본 발명의 화합물은 규칙적으로 분자들이 배열되어 높은 결정성 및 패킹 밀도(packing density)를 갖고, 따라서 열적 안정성 및 전자수송성이 더 향상될 수 있어 유기 전계 발광 소자의 저구동전압, 고전류효율 및 장수명 특성을 구현할 수 있다.
게다가, 상기 N-함유 10원의 헤테로방향족 고리 치환체는 피리딘, 피리미딘, 트리아진과 같은 6원의 N-함유 헤테로방향족 고리 치환체에 비해 분자 간 결합이 우수하다. 따라서, 2~3개의 N-함유 6원 헤테로방향족 고리 치환체에 N-함유 10원의 헤테로방향족 고리 치환체가 도입된 본 발명의 화합물은 2~3개의 N-함유 6원 헤테로방향족 고리에 N-함유 6원의 헤테로방향족 고리 치환체가 도입된 화합물에 비해 구동 전압, 전류효율 및 안정성 측면에서 더 우수하다.
아울러, 본 발명의 화합물은 2~3개의 N-함유 6원 헤테로방향족 고리 치환체에 전술한 N-함유 10원의 헤테로방향족 고리 치환체와 함께, 알킬기, 아릴기, 헤테로알킬기, 할로겐 등과 같은 다양한 치환기가 도입됨에 따라 넓은 밴드 갭(band gap)을 가질 수 있다. 또한, 본 발명의 화합물은 상기 도입된 치환기의 종류, 도입 위치를 조절함으로써, 화합물의 HOMO 및 LUMO 에너지 레벨을 용이하게 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 입체 효과(steric effect), 박막 특성을 조절할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 전자 수송 능력 및 발광 특성이 우수하다. 따라서, 본 발명의 화합물은 유기 전계 발광 소자의 유기물층, 바람직하게 발광층 재료(특히, 그린 인광의 발광층 재료)나 전자 수송층 재료로 사용될 수 있다. 또한, 상기 화학식 1의 화합물은 높은 삼중항 에너지를 갖고 있기 때문에, 발광층과 전자 수송층 사이에 개재(介在)된 보조층(이하, '전자수송 보조층') 재료로 사용될 수 있다. 특히, 상기 화학식 1의 화합물이 전자수송 보조층 재료로 유기 전계 발광 소자에 포함될 경우, 유기 전계 발광 소자는 TTF(triplet-triplet fusion) 효과로 인해 발광 및 전류 효율이 상승될 수 있다. 또한, 상기 화학식 1의 화합물이 발광층에서 생성된 엑시톤이 발광층에 인접하는 전자수송층으로 확산되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 발광층 내에서 발광에 기여하는 엑시톤의 수가 증가되어 소자의 발광 효율이 개선될 수 있고, 소자의 내구성 및 안정성이 향상되어 소자의 수명이 효율적으로 증가될 수 있다. 게다가, 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자는 저전압 구동이 가능하기 때문에, 소자의 수명이 개선될 수 있다. 이러한 유기 전계 발광 소자가 적용된 풀 칼라 유기 발광 패널도 성능이 극대화될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서,X1 내지 X3는 각각 독립적으로 N 또는 CR3이고, 단 X1 내지 X3 중 적어도 2개는 N이며, 이때 CR3가 복수인 경우, 복수의 R3는 서로 동일하거나 상이하다.
일례에 따르면, X1 내지 X3 중 2개는 N이고, 나머지는 CR3일 수 있다. 다른 일례에 따르면, X1 내지 X3 모두가 N일 수 있다. 이들은 X1 내지 X3 중 1개가 N인 경우에 비해, 전자를 끌어당기는 힘이 강하기 때문에, 고효율 및 낮은 구동 전압을 구현할 수 있다.
또, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서, Y1 내지 Y8는 각각 독립적으로 N 또는 CR4이고, 단 Y1 내지 Y8 중 적어도 1개는 N이며, 이때 CR4가 복수인 경우, 복수의 R4는 서로 동일하거나 상이하다.
일례에 따르면, 상기 Y1 내지 Y8 중 1개는 N이고, 나머지는 CR4이다. 이 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 화합물일 수 있는데, 이에 한정되지 않는다.
Figure pat00002
Figure pat00003
상기 화학식 2 및 3에서,
X1 내지 X3, R1, R2, R4, Ar1, n, 및 L1은 각각 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
a는 0 내지 4의 정수이고,
b는 0 내지 3의 정수이다.
구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 4 내지 7 중 어느 하나로 표시되는 화합물로 구체화될 수 있는데, 이에 한정되지 않는다.
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
상기 화학식 4 내지 7에서,
X1 내지 X3, R1, R2, Ar1, n, 및 L1은 각각 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
또, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서, 상기 R1 내지 R4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기, C6~C60의 아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 인접한 기(예, R1-R2, R3-R3, R4-R4, R3-Ar1, R4-Ar1 등)와 서로 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있다. 여기서, 상기 헤테로시클로알킬기 및 헤테로아릴기는 각각 N, S, O 및 Se로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 헤테로원자를 포함한다. 또, 상기 축합 고리는 C6~C60의 지환족 고리, 5원~60원의 헤테로지환족 고리, C6~C60의 방향족 고리, 5원~60원의 헤테로방향족 고리, 혹은 이들의 조합된 형태이며, 이때 상기 축합 고리가 다환일 경우, 각 고리는 서로 동일하거나 또는 상이하다.
일례에 따르면, 상기 R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐기, 시아노기, 니트로기, C1~C6의 알킬기(예, 메틸기) 또는 페닐기이거나, 또는 상기 R1 및 R2는 서로 결합하여 스피로-시클로헥산기 또는 스피로-플루오렌기를 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 8 내지 15 중 어느 하나로 표시되는 화합물로 구체화될 수 있는데, 이에 한정되지 않는다.
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
상기 화학식 8 내지 15에서,
X1 내지 X3, Ar1, R4, n, 및 L1은 각각 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
a는 0 내지 4의 정수이고,
b는 0 내지 3의 정수이다.
또, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서, n은 0 내지 3의 정수이다. 여기서, n이 0인 경우, L1은 단일결합(직접결합)인 경우를 의미한다. 한편, n이 1 내지 3의 정수인 경우, L1은 2가(divalent)의 연결기(linker)로서, C6~C60의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택된다.
일례에 따르면, 상기 n은 0 또는 1일 수 있고, 상기 n이 1인 경우, 상기 L1은 하기 Link-1 내지 Lin-7로 이루어진 군에서 선택된 링커기일 수 있다.
Figure pat00016
또, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서, 상기 Ar1은 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C1~C40의 포스핀기, C1~C40의 포스핀옥사이드기, C6~C60의 아릴아민기 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 구체적으로 C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 여기서, 상기 헤테로시클로알킬기 및 헤테로아릴기는 각각 N, S, O 및 Se로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 헤테로원자를 포함한다.
일례에 따르면, 상기 Ar1은 상기 화학식 1의
Figure pat00017
모이어티와 동일하거나 상이한 치환체일 수 있고, 구체적으로 상기 화학식 1의
Figure pat00018
모이어티와 상이한 치환체일 수 있다.
구체적으로, 상기 Ar1은 하기 S1 내지 S11로 이루어진 군에서 선택된 치환체일 수 있다.
Figure pat00019
또, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서, 상기 Ar1, R1 내지 R4의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 아릴포스피닐기, 아릴아민기, 헤테로아릴아민기 및 (아릴)(헤테로아릴)아민기와, L1의 아릴렌기 및 헤테로아릴렌기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기, C6~C60의 아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 구체적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C20의 알킬기, C6~C30의 아릴기, 핵원자수 5 내지 30개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환될 수 있다. 이때, 상기 치환기가 복수인 경우, 복수의 치환기는 서로 동일하거나 상이하다. 여기서, 상기 헤테로시클로알킬기 및 헤테로아릴기는 각각 N, S, O 및 Se로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 헤테로원자를 포함한다.
전술한 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물 A-1 내지 화합물 A-224, 화합물 B-1 내지 화합물 B-224, 화합물 C-1 내지 화합물 C-224, 화합물 D-1 내지 화합물 D-224, 및 화합물 E-1 내지 화합물 E-32로 구체화될 수 있다. 그러나 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물이 하기 예시된 것들에 의해 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
Figure pat00032
Figure pat00033
Figure pat00034
Figure pat00035
Figure pat00036
Figure pat00037
Figure pat00038
Figure pat00039
Figure pat00040
Figure pat00041
Figure pat00042
Figure pat00043
Figure pat00044
Figure pat00045
Figure pat00046
Figure pat00047
Figure pat00048
Figure pat00049
Figure pat00050
Figure pat00051
Figure pat00052
본 발명에서 "알킬"은 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등이 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "알케닐(alkenyl)"은 탄소-탄소 이중 결합을 1개 이상 가진 탄소수 2 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 비닐(vinyl), 알릴(allyl), 이소프로펜일(isopropenyl), 2-부텐일(2-butenyl) 등이 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "알키닐(alkynyl)"은 탄소-탄소 삼중 결합을 1개 이상 가진 탄소수 2 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 에티닐(ethynyl), 2-프로파닐(2-propynyl) 등이 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "시클로알킬"은 탄소수 3 내지 40의 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이러한 사이클로알킬의 예로는 사이클로프로필, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 노르보닐(norbornyl), 아다만틴(adamantine) 등이 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "헤테로시클로알킬"은 핵원자수 3 내지 40의 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미하며, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, S 또는 Se와 같은 헤테로 원자로 치환된다. 이러한 헤테로시클로알킬의 예로는 모르폴린, 피페라진 등이 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "아릴"은 단독 고리 또는 2이상의 고리가 조합된 탄소수 6 내지 60의 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된 형태도 포함될 수 있다. 이러한 아릴의 예로는 페닐, 나프틸, 페난트릴, 안트릴 등이 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "헤테로아릴"은 핵원자수 5 내지 60의 모노헤테로사이클릭 또는 폴리헤테로사이클릭 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이때, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, S 또는 Se와 같은 헤테로원자로 치환된다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된 형태도 포함될 수 있고, 나아가 아릴기와의 축합된 형태도 포함될 수 있다. 이러한 헤테로아릴의 예로는 피리딜, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 트리아지닐과 같은 6-원 모노사이클릭 고리, 페녹사티에닐(phenoxathienyl), 인돌리지닐(indolizinyl), 인돌릴(indolyl), 퓨리닐(purinyl), 퀴놀릴(quinolyl), 벤조티아졸(benzothiazole), 카바졸릴(carbazolyl)과 같은 폴리사이클릭 고리 및 2-퓨라닐, N-이미다졸릴, 2-이속사졸릴, 2-피리디닐, 2-피리미디닐 등이 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "알킬옥시"는 R'O-로 표시되는 1가의 치환기로, 상기 R'는 탄소수 1 내지 40의 알킬을 의미하며, 직쇄(linear), 측쇄(branched) 또는 사이클릭(cyclic) 구조를 포함할 수 있다. 이러한 알킬옥시의 예로는 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 1-프로폭시, t-부톡시, n-부톡시, 펜톡시 등이 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "아릴옥시"는 RO-로 표시되는 1가의 치환기로, 상기 R은 탄소수 5 내지 40의 아릴을 의미한다. 이러한 아릴옥시의 예로는 페닐옥시, 나프틸옥시, 디페닐옥시 등이 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "알킬실릴"은 탄소수 1 내지 40의 알킬로 치환된 실릴을 의미하며, 모노-뿐만 아니라 디-, 트리-알킬실릴을 포함한다. 또, "아릴실릴"은 탄소수 5 내지 60의 아릴로 치환된 실릴을 의미하고, 모노-뿐만 아니라 디-, 트리-아릴실릴 등의 폴리아릴실릴을 포함한다.
본 발명에서 "알킬보론기"는 탄소수 1 내지 40의 알킬로 치환된 보론기를 의미하며, "아릴보론기"는 탄소수 6 내지 60의 아릴로 치환된 보론기를 의미한다.
본 발명에서 "알킬포스피닐기"는 탄소수 1 내지 40의 알킬로 치환된 포스핀기를 의미하고, 모노- 뿐만 아니라 디-알킬포스피닐기를 포함한다. 또, 본 발명에서 "아릴포스피닐기"는 탄소수 6 내지 60의 모노아릴 또는 디아릴로 치환된 포스핀기를 의미하고, 모노- 뿐만 아니라 디-아릴포스피닐기를 포함한다.
본 발명에서 "아릴아민"은 탄소수 6 내지 60의 아릴로 치환된 아민을 의미하며, 모노-뿐만 아니라 디-아릴아민를 포함한다.
본 발명에서 "헤테로아릴아민"은 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴로 치환된 아민을 의미하며, 모노-뿐만 아니라 디-헤테로아릴아민를 포함한다.
본 발명에서 (아릴)(헤테로아릴)아민은 탄소수 6 내지 60의 아릴 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴로 치환된 아민을 의미한다.
본 발명에서 "축합고리"는 탄소수 3 내지 40의 축합 지방족 고리, 탄소수 6 내지 60의 축합 방향족 고리, 핵원자수 3 내지 60의 축합 헤테로지방족 고리, 핵원자수 5 내지 60의 축합 헤테로방향족 고리 또는 이들의 조합된 형태를 의미한다.
<유기 전계 발광 소자>
한편, 본 발명의 다른 측면은 전술한 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자(이하, '유기 EL 소자')에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 양극(anode), 음극(cathode) 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하며, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 이때, 상기 화합물은 단독으로 사용되거나, 또는 2 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 1층 이상의 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송 보조층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 이 중에서 적어도 하나의 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 구체적으로, 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층, 전자수송층 및 전자수송 보조층으로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있다.
일례에 따르면, 상기 1층 이상의 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 및 전자주입층을 포함하고, 상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고, 상기 호스트는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다. 이 경우, 본 발명의 발광층은 상기 화학식 1의 화합물 이외의 당 분야의 공지된 화합물을 제2 호스트로 포함할 수 있다.
본 발명에서, 호스트의 함량은 발광층의 총량을 기준으로 약 70 내지 99.9 중량%일 수 있고, 도펀트의 함량은 발광층의 총량을 기준으로 약 0.1 내지 30 중량%일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 발광층 재료, 바람직하게 녹색, 청색 및 적색의 인광, 형광호스트, 또는 도펀트로 유기 전계 발광 소자에 포함될 수 있다. 이 경우, 발광층에서의 정공과 전자의 결합력이 높아지기 때문에, 유기 전계 발광 소자의 효율(발광효율 및 전력효율), 수명, 휘도, 구동 전압, 열적 안정성 등이 향상될 수 있다.
다른 일례에 따르면, 상기 1층 이상의 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 및 전자주입층을 포함하고, 선택적으로 전자수송보조층을 더 포함할 수 있다. 상기 전자수송층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 이때, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 전자수송층 물질로 유기 전계 발광 소자에 포함된다. 이러한 유기 전계 발광 소자에서, 전자는 상기 화학식 1의 화합물 때문에, 음극 또는 전자주입층에서 전자수송층으로 용이하게 주입되고, 또한 전자수송층에서 발광층으로 빠르게 이동할 수 있고, 따라서 발광층에서의 정공과 전자의 결합력이 높다. 그러므로, 본 발명의 유기 전계 발광 소자는 발광효율, 전력효율, 휘도 등이 우수하다. 게다가, 상기 화학식 1의 화합물은 열적 안정성, 전기화학적 안정성이 우수하여, 유기 전계 발광 소자의 성능을 향상시킬 수 있다.
이와 같은 화학식 1의 화합물은 단독으로 사용되거나, 또는 당 분야에 공지된 전자수송층 재료와 혼용될 수 있다.
본 발명에서 상기 화학식 1의 화합물과 혼용될 수 있는 전자수송층 재료는 당 분야에서 통상적으로 공지된 전자수송 물질을 포함한다. 사용 가능한 전자 수송 물질의 비제한적인 예로는 옥사졸계 화합물, 이소옥사졸계 화합물, 트리아졸계 화합물, 이소티아졸(isothiazole)계 화합물, 옥사디아졸계 화합물, 티아다아졸(thiadiazole)계 화합물, 페릴렌(perylene)계 화합물, 알루미늄 착물(예: Alq3, tris(8-quinolinolato)-aluminium), 갈륨 착물(예: Gaq'2OPiv, Gaq'2OAc, 2(Gaq'2)) 등이 있다. 이들을 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상 혼용할 수 있다.
본 발명에서, 상기 화학식 1의 화합물과 전자수송층 재료를 혼용할 경우, 이들의 혼합 비율은 특별히 제한되지 않으며, 당 분야에 공지된 범위 내에서 적절히 조절될 수 있다.
또 다른 일례에 따르면, 상기 1층 이상의 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송 보조층, 전자수송층, 및 전자주입층을 포함하고, 상기 전자수송 보조층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 이때, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 전자수송 보조층 물질로 유기 전계 발광 소자에 포함된다. 이때, 상기 화학식 1의 화합물이 높은 삼중항 에너지를 갖는다. 이 때문에, 상기 화학식 1의 화합물을 전자수송 보조층 물질로 포함할 경우, TTF(triplet-triplet fusion) 효과로 인해 유기 전계 발광 소자의 효율이 상승될 수 있다. 또한, 상기 화학식 1의 화합물은 발광층에서 생성된 엑시톤이 발광층에 인접하는 전자수송층으로 확산되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 발광층 내에서 발광에 기여하는 엑시톤의 수가 증가되어 소자의 발광 효율이 개선될 수 있고, 소자의 내구성 및 안정성이 향상되어 소자의 수명이 효율적으로 증가될 수 있다.
전술한 본 발명의 유기 전계 발광 소자의 구조는 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 기판 위에, 양극(100), 1층 이상의 유기물층(300) 및 음극(200)이 순차적으로 적층될 수 있다(도 1 내지 도 3 참조). 뿐만 아니라, 도시되지 않았지만, 전극과 유기물층 계면에 절연층 또는 접착층이 삽입된 구조일 수 있다.
일례에 따르면, 유기 전계 발광 소자는 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 위에, 양극(100), 정공주입층(310), 정공수송층(320), 발광층(330), 전자수송층(340) 및 음극(200)이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 선택적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전자수송층(340)과 음극(200) 사이에 전자주입층(350)이 위치할 수 있다. 또한, 상기 발광층(330)과 전자수송층(340) 사이에 전자수송 보조층(360)이 위치할 수 있다(도 3 참조).
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 상기 유기물층(300) 중 적어도 하나[예컨대, 발광층(330), 전자수송층(340) 및 전자수송 보조층(360) 중 적어도 하나]가 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 제외하고는, 당 기술 분야에 알려져 있는 재료 및 방법으로 유기물층 및 전극을 형성하여 제조할 수 있다.
상기 유기물층은 진공 증착법이나 용액 도포법에 의하여 형성될 수 있다. 상기 용액 도포법의 예로는 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등이 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 사용 가능한 기판은 특별히 한정되지 않으며, 비제한적인 예로는 실리콘 웨이퍼, 석영, 유리판, 금속판, 플라스틱 필름 및 시트 등이 있다.
또, 양극 물질의 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연산화물, 인듐산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리티오펜, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤 또는 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자; 및 카본블랙 등이 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
또, 음극 물질의 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 또는 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; 및 LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[준비예 1] 2-(4-chloro-6-(dibenzo[b,d]furan-3-yl)pyrimidin-2-yl)quinoline의 합성
Figure pat00053
2,4-dichloro-6-(dibenzo[b,d]furan-3-yl)pyrimidine (50.0 g, 158.65 mmol), quinolin-2-ylboronic acid (27.44g, 158.65 mmol), Pd(PPh3)4 (9.17 g, 7.93 mmol), 및 K2CO3 (65.78 g, 475.96 mmol)을 THF 1000ml, H2O 250ml에 넣고, 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 2-(4-chloro-6-(dibenzo[b,d]furan-3-yl)pyrimidin-2-yl)quinoline (46.59 g, 수율 72 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 7.76(s, 1H), 7.54(s, 1H), 8.03(s, 1H), 7.98(s, 1H), 7.17(s, 1H), 7.63(s, 1H), 7.82(s, 1H), 7.39(s, 1H), 7.31(s, 1H), 8.65(s, 1H), 7.96(s, 1H), 8.00(s, 1H), 7.83(s, 1H), 7.53(s, 1H)
[LCMS] : 407
[준비예 2] 2-(4-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-chloro-1,3,5-triazin-2-yl)quinoline의 합성
Figure pat00054
2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4,6-dichloro-1,3,5-triazine (50.0 g, 165.48 mmol), quinolin-2-ylboronic acid (28.62g, 165.48 mmol), Pd(PPh3)4 (9.56 g, 8.27 mmol), 및 K2CO3 (68.61 g, 496.43 mmol)을 THF 1000ml, H2O 250ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 2-(4-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-chloro-1,3,5-triazin-2-yl)quinoline (44.87 g, 수율 72 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 7.76(s, 1H), 7.54(s, 1H), 8.03(s, 1H), 7.98(s, 1H), 7.17(s, 1H), 7.63(s, 1H), 7.82(s, 1H), 7.65(s, 1H), 7.39(s, 1H), 7.31(s, 1H), 8.65(s, 1H), 7.96(s, 1H), 8.00(s, 1H), 7.83(s, 1H), 7.53(s, 1H)
[LCMS] : 394
[준비예 3] 2-(4-chloro-6-(dibenzo[b,d]furan-3-yl)-1,3,5-triazin-2-yl)quinoline의 합성
Figure pat00055
2,4-dichloro-6-(dibenzo[b,d]furan-3-yl)-1,3,5-triazine (50.0 g, 158.16 mmol), quinolin-2-ylboronic acid (27.36g, 158.16 mmol), Pd(PPh3)4 (9.14 g, 7.91 mmol), 및 K2CO3 (65.58 g, 474.47 mmol)을 THF 1000ml, H2O 250ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 2-(4-chloro-6-(dibenzo[b,d]furan-3-yl)-1,3,5-triazin-2-yl)quinoline (46.56 g, 수율 72 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 7.76(s, 1H), 7.54(s, 1H), 8.03(s, 1H), 7.98(s, 1H), 7.17(s, 1H), 7.63(s, 1H), 7.82(s, 1H), 7.65(s, 1H), 7.39(s, 1H), 8.65(s, 1H), 7.96(s, 1H), 8.00(s, 1H), 7.83(s, 1H), 7.53(s, 1H)
[LCMS] : 408
[준비예 4] 2-(4-chloro-6-(naphthalen-2-yl)pyrimidin-2-yl)quinoline의 합성
Figure pat00056
2,4-dichloro-6-(naphthalen-2-yl)pyrimidine (50.0 g, 181.73 mmol), quinolin-2-ylboronic acid (31.44g, 181.73 mmol), Pd(PPh3)4 (10.5 g, 9.09 mmol), 및 K2CO3 (75.35 g, 545.20 mmol)을 THF 1000ml, H2O 250ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 2-(4-chloro-6-(naphthalen-2-yl)pyrimidin-2-yl)quinoline (48.13 g, 수율 72 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 7.17(s, 1H), 7.52(s, 1H), 8.03(s, 1H), 7.98(s, 1H), 7.17(s, 1H), 7.63(s, 1H), 7.82(s, 1H), 7.65(s, 1H), 7.39(s, 1H), 8.65(s, 1H), 8.00(d, 2H), 7.83(s, 1H), 7.53(s, 1H)
[LCMS] : 367
[준비예 5] 2-(4-chloro-6-(naphthalen-2-yl)-1,3,5-triazin-2-yl)quinoline의 합성
Figure pat00057
2,4-dichloro-6-(naphthalen-2-yl)-1,3,5-triazine (50.0 g, 181.08 mmol), quinolin-2-ylboronic acid (31.32g, 181.08 mmol), Pd(PPh3)4 (10.46 g, 9.05 mmol), 및 K2CO3 (75.08 g, 543.24 mmol)을 THF 1000ml, H2O 250ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 2-(4-chloro-6-(naphthalen-2-yl)-1,3,5-triazin-2-yl)quinoline (48.09 g, 수율 72 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 7.17(s, 1H), 7.52(s, 1H), 8.03(s, 1H), 7.98(s, 1H), 7.17(s, 1H), 7.63(s, 1H), 7.82(s, 1H), 7.65(s, 1H), 8.65(s, 1H), 8.00(d, 2H), 7.83(s, 1H), 7.53(s, 1H)
[LCMS] : 368
[준비예 6] 2-(4-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-chloropyrimidin-2-yl)quinoline의 합성
Figure pat00058
4-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-2,6-dichloropyrimidine (50.0 g, 166.02 mmol), quinolin-2-ylboronic acid (28.72g, 166.02 mmol), Pd(PPh3)4 (9.59 g, 8.30 mmol), 및 K2CO3 (68.84 g, 498.06 mmol)을 THF 1000ml, H2O 250ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 2-(4-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-chloropyrimidin-2-yl)quinoline (47.08 g, 수율 72 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 7.27(s, 1H), 7.50(s, 1H), 8.03(s, 1H), 7.98(s, 1H), 7.17(s, 1H), 7.63(s, 1H), 7.82(s, 1H), 7.80(d, 2H), 7.65(s, 1H), 8.65(s, 1H), 8.00(d, 1H), 7.83(s, 1H), 7.53(s, 1H), 8.33(s, 1H), 7.59(s, 1H)
[LCMS] : 393
[준비예 7] 2-(4-chloro-6-phenylpyrimidin-2-yl)quinoline의 합성
Figure pat00059
2,4-dichloro-6-phenylpyrimidine (50.0 g, 222.15 mmol), quinolin-2-ylboronic acid (38.43g, 225.15 mmol), Pd(PPh3)4 (12.84 g, 11.11 mmol), 및 K2CO3 (92.11 g, 666.46 mmol)을 THF 1000ml, H2O 250ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 2-(4-chloro-6-phenylpyrimidin-2-yl)quinoline (50.83 g, 수율 72 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 7.27(s, 1H), 7.50(s, 1H), 8.03(s, 1H), 7.98(s, 1H), 7.17(s, 1H), 7.63(s, 1H), 7.82(s, 1H), 7.65(s, 1H), 8.65(s, 1H), 8.00(d, 1H), 7.83(s, 1H), 7.53(s, 1H), 8.33(s, 1H), 7.59(s, 1H)
[LCMS] : 317
[준비예 8] 2-(4-(8-chlorodibenzo[b,d]furan-4-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazin-2-yl)quinoline의 합성
Figure pat00060
2-(4-chloro-6-phenyl-1,3,5-triazin-2-yl)quinoline (50.0 g, 156.86 mmol), (8-chlorodibenzo[b,d]furan-4-yl)boronic acid (38.66g, 156.86 mmol), Pd(PPh3)4 (9.06 g, 7.84 mmol), 및 K2CO3 (65.04 g, 470.57 mmol)을 THF 1000ml, H2O 250ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 2-(4-(8-chlorodibenzo[b,d]furan-4-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazin-2-yl)quinoline (54.77 g, 수율 72 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 7.27(s, 1H), 7.50(s, 1H), 8.03(s, 1H), 7.98(s, 1H), 7.17(s, 1H), 7.63(s, 1H), 7.82(s, 1H), 7.65(s, 1H), 8.65(s, 1H), 8.00(d, 2H), 7.83(s, 1H), 7.53(s, 1H), 8.33(s, 1H), 7.59(s, 1H), 8.08(d, 2H)
[LCMS] : 484
[합성예 1] 화합물 E-3의 합성
Figure pat00061
준비예 1의 목적 화합물 (10g, 24.52mmol), (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)boronic acid (5.84 g, 24.52 mmol), Pd(PPh3)4 (1.42 g, 1.23 mmol), 및 K2CO3 (10.17 g, 73.55 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 E-3 (9.99g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 565
[합성예 2] 화합물 E-7의 합성
Figure pat00062
준비예 2의 목적 화합물 (10g, 25.33mmol), (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)boronic acid (6.03 g, 25.33 mmol), Pd(PPh3)4 (1.46 g, 1.27 mmol), 및 K2CO3 (10.50 g, 75.98 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 E-7 (10.08g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 552
[합성예 3] 화합물 E-11의 합성
Figure pat00063
준비예 3의 목적 화합물 (10g, 24.51mmol), (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)boronic acid (5.84 g, 24.51 mmol), Pd(PPh3)4 (1.42 g, 1.23 mmol), 및 K2CO3 (10.16 g, 73.55 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 E-11 (9.98g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 565
[합성예 4] 화합물 E-19의 합성
Figure pat00064
준비예 4의 목적 화합물 (10g, 27.19mmol), (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)boronic acid (6.47 g, 27.19 mmol), Pd(PPh3)4 (1.57 g, 1.36 mmol), 및 K2CO3 (11.27 g, 81.56 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 E-19 (10.29g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 525
[합성예 5] 화합물 E-23의 합성
Figure pat00065
준비예 5의 목적 화합물 (10g, 21.33mmol), (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)boronic acid (5.08 g, 21.33 mmol), Pd(PPh3)4 (1.23 g, 1.07 mmol), 및 K2CO3 (8.84 g, 63.99 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 E-23 (8.09g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 526
[합성예 6] 화합물 E-27의 합성
Figure pat00066
준비예 6의 목적 화합물 (10g, 25.39mmol), (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)boronic acid (6.04 g, 25.39 mmol), Pd(PPh3)4 (1.47 g, 1.27 mmol), 및 K2CO3 (10.53 g, 76.17 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 E-27 (10.08g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 551
[합성예 7] 화합물 E-31의 합성
Figure pat00067
준비예 7의 목적 화합물 (10g, 31.47mmol), (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)boronic acid (7.49 g, 31.47 mmol), Pd(PPh3)4 (1.82 g, 1.57 mmol), 및 K2CO3 (13.05 g, 94.40 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12시간동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 E-31 (10.78g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 475
[합성예 8] 화합물 A-113의 합성
Figure pat00068
준비예 1의 목적 화합물 (10g, 24.52mmol), (4-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)phenyl)boronic acid (7.70 g, 24.52 mmol), Pd(PPh3)4 (1.42 g, 1.23 mmol), 및 K2CO3 (10.17 g, 73.55 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-113 (11.33g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 641
[합성예 9] 화합물 A-114의 합성
Figure pat00069
준비예 3의 목적 화합물 (10g, 24.46mmol), (4-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)phenyl)boronic acid (7.68 g, 24.46 mmol), Pd(PPh3)4 (1.41 g, 1.22 mmol), 및 K2CO3 (10.14 g, 73.38 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-114 (11.32g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 642
[합성예 10] 화합물 A-121의 합성
Figure pat00070
준비예 6의 목적 화합물 (10g, 25.39mmol), (4-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)phenyl)boronic acid (7.98 g, 25.39 mmol), Pd(PPh3)4 (1.47 g, 1.27 mmol), 및 K2CO3 (10.53 g, 76.17 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-121 (11.48g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 627
[합성예 11] 화합물 A-122의 합성
Figure pat00071
준비예 2의 목적 화합물 (10g, 25.32mmol), (4-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)phenyl)boronic acid (7.96 g, 25.32 mmol), Pd(PPh3)4 (1.46 g, 1.27 mmol), 및 K2CO3 (10.50 g, 75.97 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-122 (11.47g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 628
[합성예 12] 화합물 A-123의 합성
Figure pat00072
준비예 4의 목적 화합물 (10g, 27.19mmol), (4-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)phenyl)boronic acid (8.54 g, 27.19 mmol), Pd(PPh3)4 (1.57 g, 1.36 mmol), 및 K2CO3 (11.27 g, 81.56 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-123 (11.78g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 601
[합성예 13] 화합물 A-124의 합성
Figure pat00073
준비예 5의 목적 화합물 (10g, 27.11mmol), (4-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)phenyl)boronic acid (8.52 g, 27.11 mmol), Pd(PPh3)4 (1.57 g, 1.36 mmol), 및 K2CO3 (11.24 g, 81.34 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-124 (16.34g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 602
[합성예 14] 화합물 A-129의 합성
Figure pat00074
준비예 7의 목적 화합물 (10g, 21.47mmol), (4-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)phenyl)boronic acid (9.89 g, 31.47 mmol), Pd(PPh3)4 (1.82 g, 1.57 mmol), 및 K2CO3 (13.05 g, 94.40 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-129 (12.50g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 551
[합성예 15] 화합물 A-141의 합성
Figure pat00075
준비예 1의 목적 화합물 (10g, 24.52mmol), (4-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-4-yl)phenyl)boronic acid (7.70 g, 24.52 mmol), Pd(PPh3)4 (1.42 g, 1.23 mmol), 및 K2CO3 (10.17 g, 73.55 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-141 (11.33g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 641
[합성예 16] 화합물 A-142의 합성
Figure pat00076
준비예 3의 목적 화합물 (10g, 24.46mmol), (4-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-4-yl)phenyl)boronic acid (7.68 g, 24.46 mmol), Pd(PPh3)4 (1.41 g, 1.22 mmol), 및 K2CO3 (10.14 g, 73.38 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-142 (11.32g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 642
[합성예 17] 화합물 A-149의 합성
Figure pat00077
준비예 6의 목적 화합물 (10g, 25.39mmol), (4-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-4-yl)phenyl)boronic acid (7.98 g, 25.39 mmol), Pd(PPh3)4 (1.47 g, 1.27 mmol), 및 K2CO3 (10.53 g, 76.17 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-149 (11.48g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 627
[합성예 18] 화합물 A-150의 합성
Figure pat00078
준비예 2의 목적 화합물 (10g, 25.32mmol), (4-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-4-yl)phenyl)boronic acid (7.96 g, 25.32 mmol), Pd(PPh3)4 (1.46 g, 1.27 mmol), 및 K2CO3 (10.50 g, 75.97 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-150 (11.47g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 628
[합성예 19] 화합물 A-151의 합성
Figure pat00079
준비예 4의 목적 화합물 (10g, 27.19mmol), (4-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-4-yl)phenyl)boronic acid (8.54 g, 27.19 mmol), Pd(PPh3)4 (1.57 g, 1.36 mmol), 및 K2CO3 (11.27 g, 81.56 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-151 (11.78g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 601
[합성예 20] 화합물 A-152의 합성
Figure pat00080
준비예 5의 목적 화합물 (10g, 27.11mmol), (4-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-4-yl)phenyl)boronic acid (8.52 g, 27.11 mmol), Pd(PPh3)4 (1.57 g, 1.36 mmol), 및 K2CO3 (11.24 g, 81.34 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-152 (16.34g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 602
[합성예 21] 화합물 A-157의 합성
Figure pat00081
준비예 7의 목적 화합물 (10g, 21.47mmol), (4-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-4-yl)phenyl)boronic acid (9.89 g, 31.47 mmol), Pd(PPh3)4 (1.82 g, 1.57 mmol), 및 K2CO3 (13.05 g, 94.40 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-157 (12.50g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 551
[합성예 22] 화합물 A-169의 합성
Figure pat00082
준비예 1의 목적 화합물 (10g, 24.52mmol), (4-(spiro[cyclohexane-1,9'-fluoren]-2'-yl)phenyl)boronic acid (7.70 g, 24.52 mmol), Pd(PPh3)4 (1.42 g, 1.23 mmol), 및 K2CO3 (10.17 g, 73.55 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-169 (11.33g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 641
[합성예 23] 화합물 A-170의 합성
Figure pat00083
준비예 3의 목적 화합물 (10g, 24.46mmol), (4-(spiro[cyclohexane-1,9'-fluoren]-2'-yl)phenyl)boronic acid (7.68 g, 24.46 mmol), Pd(PPh3)4 (1.41 g, 1.22 mmol), 및 K2CO3 (10.14 g, 73.38 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-170 (11.32g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 642
[합성예 24] 화합물 A-177의 합성
Figure pat00084
준비예 6의 목적 화합물 (10g, 25.39mmol), (4-(spiro[cyclohexane-1,9'-fluoren]-2'-yl)phenyl)boronic acid (7.98 g, 25.39 mmol), Pd(PPh3)4 (1.47 g, 1.27 mmol), 및 K2CO3 (10.53 g, 76.17 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-177 (11.48g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 627
[합성예 25] 화합물 A-178의 합성
Figure pat00085
준비예 2의 목적 화합물 (10g, 25.32mmol), (4-(spiro[cyclohexane-1,9'-fluoren]-2'-yl)phenyl)boronic acid (7.96 g, 25.32 mmol), Pd(PPh3)4 (1.46 g, 1.27 mmol), 및 K2CO3 (10.50 g, 75.97 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-178 (11.47g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 628
[합성예 26] 화합물 A-179의 합성
Figure pat00086
준비예 4의 목적 화합물 (10g, 27.19mmol), (4-(spiro[cyclohexane-1,9'-fluoren]-2'-yl)phenyl)boronic acid (8.54 g, 27.19 mmol), Pd(PPh3)4 (1.57 g, 1.36 mmol), 및 K2CO3 (11.27 g, 81.56 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-179 (11.78g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 601
[합성예 27] 화합물 A-180의 합성
Figure pat00087
준비예 5의 목적 화합물 (10g, 27.11mmol), (4-(spiro[cyclohexane-1,9'-fluoren]-2'-yl)phenyl)boronic acid (8.52 g, 27.11 mmol), Pd(PPh3)4 (1.57 g, 1.36 mmol), 및 K2CO3 (11.24 g, 81.34 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-180 (16.34g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 602
[합성예 28] 화합물 A-185의 합성
Figure pat00088
준비예 7의 목적 화합물 (10g, 21.47mmol), (4-(spiro[cyclohexane-1,9'-fluoren]-2'-yl)phenyl)boronic acid (9.89 g, 31.47 mmol), Pd(PPh3)4 (1.82 g, 1.57 mmol), 및 K2CO3 (13.05 g, 94.40 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-185 (12.50g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 551
[합성예 29] 화합물 A-197의 합성
Figure pat00089
준비예 1의 목적 화합물 (10g, 24.52mmol), (4-(spiro[cyclohexane-1,9'-fluoren]-4'-yl)phenyl)boronic acid (7.70 g, 24.52 mmol), Pd(PPh3)4 (1.42 g, 1.23 mmol), 및 K2CO3 (10.17 g, 73.55 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-197 (11.33g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 641
[합성예 30] 화합물 A-198의 합성
Figure pat00090
준비예 3의 목적 화합물 (10g, 24.46mmol), (4-(spiro[cyclohexane-1,9'-fluoren]-4'-yl)phenyl)boronic acid (7.68 g, 24.46 mmol), Pd(PPh3)4 (1.41 g, 1.22 mmol), 및 K2CO3 (10.14 g, 73.38 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-198 (11.32g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 642
[합성예 31] 화합물 A-205의 합성
Figure pat00091
준비예 6의 목적 화합물 (10g, 25.39mmol), (4-(spiro[cyclohexane-1,9'-fluoren]-4'-yl)phenyl)boronic acid (7.98 g, 25.39 mmol), Pd(PPh3)4 (1.47 g, 1.27 mmol), 및 K2CO3 (10.53 g, 76.17 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-205 (11.48g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 627
[합성예 32] 화합물 A-206의 합성
Figure pat00092
준비예 2의 목적 화합물 (10g, 25.32mmol), (4-(spiro[cyclohexane-1,9'-fluoren]-4'-yl)phenyl)boronic acid (7.96 g, 25.32 mmol), Pd(PPh3)4 (1.46 g, 1.27 mmol), 및 K2CO3 (10.50 g, 75.97 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-206 (11.47g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 628
[합성예 33] 화합물 A-207의 합성
Figure pat00093
준비예 4의 목적 화합물 (10g, 27.19mmol), (4-(spiro[cyclohexane-1,9'-fluoren]-4'-yl)phenyl)boronic acid (8.54 g, 27.19 mmol), Pd(PPh3)4 (1.57 g, 1.36 mmol), 및 K2CO3 (11.27 g, 81.56 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-207 (11.78g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 601
[합성예 34] 화합물 A-208의 합성
Figure pat00094
준비예 5의 목적 화합물 (10g, 27.11mmol), (4-(spiro[cyclohexane-1,9'-fluoren]-4'-yl)phenyl)boronic acid (8.52 g, 27.11 mmol), Pd(PPh3)4 (1.57 g, 1.36 mmol), 및 K2CO3 (11.24 g, 81.34 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-208 (16.34g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 602
[합성예 35] 화합물 A-213의 합성
Figure pat00095
준비예 7의 목적 화합물 (10g, 21.47mmol), (4-(spiro[cyclohexane-1,9'-fluoren]-4'-yl)phenyl)boronic acid (9.89 g, 31.47 mmol), Pd(PPh3)4 (1.82 g, 1.57 mmol), 및 K2CO3 (13.05 g, 94.40 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-213 (12.50g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 551
[합성예 36] 화합물 A-134의 합성
Figure pat00096
준비예 8의 목적 화합물 (10g, 20.62mmol), (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)boronic acid (4.91 g, 20.61 mmol), Pd(PPh3)4 (1.19 g, 1.03 mmol), 및 K2CO3 (8.55 g, 61.86 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-134 (9.54g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 642
[합성예 37] 화합물 A-162의 합성
Figure pat00097
준비예 8의 목적 화합물 (10g, 20.62mmol), (9,9-dimethyl-9H-fluoren-4-yl)boronic acid (4.91 g, 20.61 mmol), Pd(PPh3)4 (1.19 g, 1.03 mmol), 및 K2CO3 (8.55 g, 61.86 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-162 (9.54g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 642
[합성예 38] 화합물 A-190의 합성
Figure pat00098
준비예 8의 목적 화합물 (10g, 20.54mmol), spiro[cyclohexane-1,9'-fluoren]-2'-ylboronic acid (5.71 g, 20.54 mmol), Pd(PPh3)4 (1.19 g, 1.03 mmol), 및 K2CO3 (8.51 g, 61.61 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-190 (10.1g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 682
[합성예 39] 화합물 A-218의 합성
Figure pat00099
준비예 8의 목적 화합물 (10g, 20.54mmol), spiro[cyclohexane-1,9'-fluoren]-4'-ylboronic acidd (5.71 g, 20.54 mmol), Pd(PPh3)4 (1.19 g, 1.03 mmol), 및 K2CO3 (8.51 g, 61.61 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 12 시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 추출하고 상기 유기층에 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 A-218 (10.1g, 수율 72 %)을 얻었다.
[LCMS] : 682
[실시예 1] 녹색 유기 EL 소자의 제작
합성예 8에서 합성된 화합물 A-113을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후 아래의 과정에 따라 녹색 유기 EL 소자를 제작하였다.
먼저, ITO (Indium tin oxide)가 1500 Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후, UV OZONE 세정기 (Power sonic 405, 화신테크)로 이송시킨 다음, UV를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정하고 진공 증착기로 기판을 이송하였다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 m-MTDATA (60 nm)/TCTA (80 nm)/ 화합물 A-113 + 10 % Ir(ppy)3 (30nm)/BCP (10 nm)/Alq3 (30 nm)/LiF (1 nm)/Al (200 nm) 순으로 적층하여 유기 EL 소자를 제작하였다.
이때 사용된 m-MTDATA, TCTA, Ir(ppy)3, 및 BCP의 구조는 하기와 같다.
Figure pat00100
Figure pat00101
[실시예 2~10] 녹색 유기 전계 발광 소자의 제작
실시예 1에서 발광층의 형성시 발광 호스트 물질로 사용된 화합물 A-113 대신 하기 표 1에 기재된 화합물을 각각 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하여 녹색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1] 녹색 유기 EL 소자의 제작
실시예 1에서 발광층의 형성시 발광 호스트 물질로서 화합물 A-113 대신 CBP를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정으로 녹색 유기 EL 소자를 제작하였다. 이때 사용된 CBP의 구조는 다음과 같다.
Figure pat00102
[비교예 2] 녹색 유기 EL 소자의 제작
실시예 1에서 발광층의 형성시 발광 호스트 물질로서 화합물 A-113 대신 하기 화합물 A를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정으로 녹색 유기 EL 소자를 제작하였다.
Figure pat00103
[비교예 3] 녹색 유기 EL 소자의 제작
실시예 1에서 발광층의 형성시 발광 호스트 물질로서 화합물 A-113 대신 하기 화합물 B를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정으로 녹색 유기 EL 소자를 제작하였다.
Figure pat00104
[비교예 4] 녹색 유기 EL 소자의 제작
실시예 1에서 발광층의 형성시 발광 호스트 물질로서 화합물 A-113 대신 하기 화합물 C를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정으로 녹색 유기 EL 소자를 제작하였다.
Figure pat00105
[비교예 5] 녹색 유기 EL 소자의 제작
실시예 1에서 발광층의 형성시 발광 호스트 물질로서 화합물 A-113 대신 하기 화합물 D를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정으로 녹색 유기 EL 소자를 제작하였다.
Figure pat00106
[평가예 1]
실시예 1 ~ 10 및 비교예 1 ~ 5에서 각각 제조된 녹색 유기 EL 소자에 대하여, 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압, 전류효율 및 발광 피크를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
샘플 호스트 구동 전압(V) EL 피크(nm) 전류효율(cd/A)
실시예 1 A-113 5.42 516 44.1
실시예 2 A-124 5.53 516 43.3
실시예 3 A-170 5.43 518 49.1
실시예 4 A-178 5.52 517 45.8
실시예 5 E-3 5.34 516 45.2
실시예 6 E-7 5.68 516 42.6
실시예 7 E-19 5.53 516 42.5
실시예 8 E-23 5.51 517 44.6
실시예 9 E-27 5.34 516 44.2
실시예 10 E-31 5.43 515 46.2
비교예 1 CBP 6.52 516 38.2
비교예 2 A 6.51 515 39.8
비교예 3 B 6.52 516 38.1
비교예 4 C 6.53 515 38.2
비교예 5 D 6.54 516 38.9
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물 (A-113, A-124, A-170, A-178, E-3, E-7, E-11, E-23, E-27, E-31)을 발광층의 호스트로 사용한 실시예 1~10의 녹색 유기 EL 소자는 종래 CBP, 화합물 A~D를 사용한 비교예 1~5의 녹색 유기 EL 소자에 비해 전류효율 및 구동 전압 면에서 보다 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.
[실시예 11] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
합성예 9에서 합성된 화합물 A-114를 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후, 하기와 같이 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
먼저, ITO (Indium tin oxide)가 1500 Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면, 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후, UV OZONE 세정기(Power sonic 405, 화신테크)로 이송시킨 다음, UV를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정하고 진공 증착기로 기판을 이송하였다.
상기와 같이 준비된 ITO 투명 전극 위에, DS-205 (㈜두산전자, 80 nm)/NPB (15 nm)/ADN + 5 % DS-405 (㈜두산전자, 30nm)/화합물 A-114 (30 nm)/LiF (1 nm)/Al (200 nm) 순으로 적층하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다. 이때 사용된 NPB 및 ADN의 구조는 다음과 같다.
Figure pat00107
[실시예 12~30] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
실시예 11에서 전자수송층의 형성시 전자수송층 물질로 사용된 화합물 A-114 대신 하기 표 2에 기재된 화합물을 각각 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 11과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 6] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
실시예 11에서 전자수송층 물질로 사용된 화합물 A-114 대신 Alq3을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 11과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다. 이때 사용된 Alq3의 구조는 다음과 같다.
Figure pat00108
[비교예 7] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
실시예 11에서 전자수송층 물질로 사용된 화합물 A-114을 사용하지 않는 것을 제외하고는, 상기 실시예 11과 동일하게 수행하여 비교예 7의 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 8] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
실시예 11에서 전자 수송층 물질로 사용된 화합물 A-114 대신 하기 화합물 A을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 11과 동일하게 수행하여 비교예 8의 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00109
[비교예 9] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
실시예 11에서 전자 수송층 물질로 사용된 화합물 A-114 대신 하기 화합물 B을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 11과 동일하게 수행하여 비교예 9의 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00110
[비교예 10] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
실시예 11에서 전자 수송층 물질로 사용된 화합물 A-114 대신 하기 화합물 C을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 11과 동일하게 수행하여 비교예 10의 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00111
[비교예 11] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
실시예 11에서 전자 수송층 물질로 사용된 화합물 A-114 대신 하기 화합물 D을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 11과 동일하게 수행하여 비교예 11의 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00112
[평가예 2]
실시예 11~30 및 비교예 6~11에서 각각 제조된 청색 유기 전계 발광 소자에 대하여, 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압, 전류효율 및 발광 피크를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
샘플 재료 구동 전압(V) EL 피크(nm) 전류효율(cd/A)
실시예 11 A-114 3.5 456 6.6
실시예 12 A-121 3.6 455 6.5
실시예 13 A-122 3.6 458 6.7
실시예 14 A-123 4.0 453 6.5
실시예 15 A-129 3.9 455 6.8
실시예 16 A-149 4.0 457 6.6
실시예 17 A-150 3.5 456 6.4
실시예 18 A-151 3.7 455 6.5
실시예 19 A-152 3.7 456 6.5
실시예 20 A-157 4.1 452 6.5
실시예 21 A-169 3.8 456 6.8
실시예 22 A-177 4.0 457 6.6
실시예 23 A-179 3.7 458 6.5
실시예 24 A-180 4.1 453 6.5
실시예 25 A-185 3.8 456 6.7
실시예 26 A-205 4.0 457 6.6
실시예 27 A-206 3.5 456 6.8
실시예 28 A-207 3.7 456 6.5
실시예 29 A-208 3.6 457 6.4
실시예 30 A-213 4.0 453 6.5
비교예 6 Alq3 4.7 459 5.6
비교예 7 - 4.8 460 6.2
비교예 8 A 4.8 459 6.1
비교예 9 B 4.7 458 6.2
비교예 10 C 4.7 460 6.0
비교예 11 D 4.8 461 6.1
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 화합물(표 2의 각 화합물)을 전자 수송층 재료로 사용한 실시예 11~30의 청색 유기 전계 발광 소자는 종래 전자수송층 재료인 Alq3, 화합물 A~D 중 어느 하나를 전자 수송층에 사용한 비교예 6, 8~11의 청색 유기 전계 발광 소자 및 전자 수송층이 없는 비교예 7의 청색 유기 전계 발광 소자에 비해 구동전압, 발광피크 및 전류효율 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.
[실시예 31] 청색 유기 전계 발광 소자의 제조
합성예 15에서 합성된 화합물 A-141을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후, 아래의 과정에 따라 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
ITO (Indium tin oxide)가 1500 Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면, 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후, UV OZONE 세정기(Power sonic 405, 화신테크)로 이송시킨 다음, UV를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정하고 진공 증착기로 기판을 이송하였다.
상기와 같이 준비된 ITO 투명 전극 위에, DS-205 (80 nm) / NPB (15 nm) / ADN + 5 % DS-405 (㈜두산전자, 30nm) / 화합물 A-141 (5 nm) / Alq3 (25 nm) / LiF (1 nm) / Al (200 nm) 순으로 적층하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
이때 사용된 NPB, ADN, 및 Alq3의 구조는 다음과 같다.
Figure pat00113
[실시예 32~38] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
실시예 31에서 전자수송 보조층의 형성시 전자수송 보조층 물질로 사용된 화합물 A-141 대신 하기 표 3에 기재된 화합물을 각각 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 31과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 12] 청색 유기 전계 발광 소자의 제조
실시예 31에서 전자수송 보조층 물질로 사용된 화합물 A-141을 사용하지 않고, 전자 수송층 물질인 Alq3를 25 nm 대신 30 nm로 증착하는 것을 제외하고는, 실시예 31과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 13] 청색 유기 전계 발광 소자의 제조
실시예 31에서 전자수송 보조층 물질로 사용된 화합물 A-141 대신 하기 화합물 A을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 31과 동일하게 수행하여 비교예 13의 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00114
[비교예 14] 청색 유기 전계 발광 소자의 제조
실시예 31에서 전자수송 보조층 물질로 사용된 화합물 A-141 대신 하기 화합물 B을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 31과 동일하게 수행하여 비교예 14의 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00115
[비교예 15] 청색 유기 전계 발광 소자의 제조
실시예 31에서 전자수송 보조층 물질로 사용된 화합물 A-141 대신 하기 화합물 C를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 31과 동일하게 수행하여 비교예 15의 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00116
[비교예 16] 청색 유기 전계 발광 소자의 제조
실시예 31에서 전자수송 보조층 물질로 사용된 화합물 A-141 대신 하기 화합물 D를 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 31과 동일하게 수행하여 비교예 16의 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00117
[평가예 3]
실시예 31~38 및 비교예 12~16에서 각각 제조된 유기 전계 발광 소자에 대하여, 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압, 발광파장, 전류효율, 발광파장을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
샘플 전자수송보조층 구동 전압(V) 발광 피크(nm) 전류효율(cd/A)
실시예 31 A-141 3.6 451 8.6
실시예 32 A-142 3.5 450 8.9
실시예 33 A-197 3.4 451 8.6
실시예 34 A-198 3.7 451 9.1
실시예 35 B-134 3.6 450 9.2
실시예 36 B-162 3.9 451 8.6
실시예 37 B-190 3.8 452 8.5
실시예 38 B-218 3.4 452 8.6
비교예 12 - 4.8 457 5.8
비교예 13 A 4.9 456 5.7
비교예 14 B 4.7 457 5.9
비교예 15 C 4.8 458 5.8
비교예 16 D 4.8 457 6.0
표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물(표 3의 각 화합물)로 형성된 전자수송보조층을 포함하는 실시예 31~38의 청색 유기 전계 발광 소자는 전자수송보조층 없이 Alq3로 이루어진 전자수송층을 포함하는 비교예 12, 및 전자수송보조층 재료로 화합물 A~D를 사용한 비교예 13~16의 유기 전계 발광 소자에 비해 전류 효율 및 구동전압 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.
100: 양극, 200: 음극,
300: 유기물층, 310: 정공주입층,
320: 정공수송층, 330: 발광층,
340: 전자수송층, 350: 전자주입층,
360: 전자수송 보조층

Claims (12)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00118

    (상기 화학식 1에서,
    X1 내지 X3는 각각 독립적으로 N 또는 CR3이고, 단 X1 내지 X3 중 적어도 2개는 N이고,
    Y1 내지 Y8는 각각 독립적으로 N 또는 CR4이고, 단 Y1 내지 Y8 중 적어도 1개는 N이고, 이때 CR4가 복수인 경우, 복수의 R4는 서로 동일하거나 상이하고,
    Ar1은 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C1~C40의 포스핀기, C1~C40의 포스핀옥사이드기, C6~C60의 아릴아민기 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택되고,
    n은 0 내지 3의 정수이고,
    L1은 C6~C60의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고,
    R1 내지 R4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기, C6~C60의 아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 인접한 기와 서로 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고,
    상기 Ar1, R1 내지 R4의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 아릴포스피닐기, 아릴아민기, 헤테로아릴아민기 및 (아릴)(헤테로아릴)아민기와, L1의 아릴렌기 및 헤테로아릴렌기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기, C6~C60의 아릴아민기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴아민기, (C6~C60의 아릴)(핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴)아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 복수의 치환기는 서로 동일하거나 상이함).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 Y1 내지 Y8 중 1개는 N이고, 나머지는 CR4인, 화합물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 화합물:
    [화학식 2]
    Figure pat00119

    [화학식 3]
    Figure pat00120

    (상기 화학식 2 및 3에서,
    X1 내지 X3, R1, R2, R4, Ar1, n, 및 L1은 각각 제1항에서 정의한 바와 같고,
    a는 0 내지 4의 정수이고,
    b는 0 내지 3의 정수임).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 4 내지 7 중 어느 하나로 표시되는 화합물:
    [화학식 4]
    Figure pat00121

    [화학식 5]
    Figure pat00122

    [화학식 6]
    Figure pat00123

    [화학식 7]
    Figure pat00124

    (상기 화학식 4 내지 7에서,
    X1 내지 X3, R1, R2, Ar1, n, 및 L1은 각각 제1항에서 정의한 바와 같음).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐기, 시아노기, 니트로기, C1~C6의 알킬기 또는 페닐기이거나, 또는 상기 R1 및 R2는 서로 결합하여 시클로헥산기 또는 플루오렌기를 형성하는 것인, 화합물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 8 내지 15 중 어느 하나로 표시되는 화합물:
    [화학식 8]
    Figure pat00125

    [화학식 9]
    Figure pat00126

    [화학식 10]
    Figure pat00127

    [화학식 11]
    Figure pat00128

    [화학식 12]
    Figure pat00129

    [화학식 13]
    Figure pat00130

    [화학식 14]
    Figure pat00131

    [화학식 15]
    Figure pat00132

    (상기 화학식 8 내지 15에서,
    X1 내지 X3, Ar1, R4, n, 및 L1은 각각 제1항에서 정의한 바와 같고,
    a는 0 내지 4의 정수이고,
    b는 0 내지 3의 정수임).
  7. 제1항에 있어서,
    상기 n은 0 또는 1이고,
    상기 n이 1인 경우, 상기 L1은 하기 Link-1 내지 Lin-7로 이루어진 군에서 선택된 링커기인, 화합물:
    Figure pat00133
    .
  8. 제1항에 있어서,
    상기 Ar1은 상기 화학식 1의
    Figure pat00134
    모이어티와 동일 또는 상이한 치환체이고,
    이때 Y1 내지 Y8은 각각 제1항에서 정의한 바와 같은 것인, 화합물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 Ar1은 하기 S1 내지 S11로 이루어진 군에서 선택된 치환체인, 화합물:
    Figure pat00135
    .
  10. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물 A-1 내지 화합물 A-224, 화합물 B-1 내지 화합물 B-224, 화합물 C-1 내지 화합물 C-224, 화합물 D-1 내지 화합물 D-224, 화합물 E-1 내지 화합물 E-32로 선택된 화합물:
    Figure pat00136

    Figure pat00137

    Figure pat00138

    Figure pat00139

    Figure pat00140

    Figure pat00141

    Figure pat00142

    Figure pat00143

    Figure pat00144

    Figure pat00145

    Figure pat00146

    Figure pat00147

    Figure pat00148

    Figure pat00149

    Figure pat00150

    Figure pat00151

    Figure pat00152

    Figure pat00153

    Figure pat00154

    Figure pat00155

    Figure pat00156

    Figure pat00157

    Figure pat00158

    Figure pat00159

    Figure pat00160

    Figure pat00161

    Figure pat00162

    Figure pat00163

    Figure pat00164

    Figure pat00165

    Figure pat00166

    Figure pat00167

    Figure pat00168
    .
  11. 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하며,
    상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층, 전자수송 보조층 및 전자 수송층으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 유기 전계 발광 소자.
KR1020190159649A 2019-12-04 2019-12-04 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자 KR20210069866A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190159649A KR20210069866A (ko) 2019-12-04 2019-12-04 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190159649A KR20210069866A (ko) 2019-12-04 2019-12-04 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210069866A true KR20210069866A (ko) 2021-06-14

Family

ID=76417704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190159649A KR20210069866A (ko) 2019-12-04 2019-12-04 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210069866A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022163735A1 (ja) * 2021-01-29 2022-08-04 出光興産株式会社 化合物、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、有機エレクトロルミネッセンス素子及び電子機器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022163735A1 (ja) * 2021-01-29 2022-08-04 出光興産株式会社 化合物、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、有機エレクトロルミネッセンス素子及び電子機器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101801003B1 (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR102611736B1 (ko) 유기 발광 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
KR102633650B1 (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR101614599B1 (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR102487503B1 (ko) 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
KR20170116500A (ko) 유기 발광 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
KR20160079415A (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR102617944B1 (ko) 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
KR20190076375A (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR101506793B1 (ko) 유기 전계 발광 소자
KR20190058748A (ko) 유기 발광 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
KR20230078604A (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR102599592B1 (ko) 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
KR20160077941A (ko) 유기 발광 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
KR101827067B1 (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR20150103968A (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR102559589B1 (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR20200077880A (ko) 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
KR20210069866A (ko) 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
KR20200119648A (ko) 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
KR20200119647A (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR102307236B1 (ko) 유기 발광 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
KR20180032026A (ko) 유기 발광 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
KR102656919B1 (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR101813396B1 (ko) 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자