KR20230116682A - 중수소 치환된 보론 화합물의 신규한 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 중수소 치환된 다환 고리 화합물의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유기발광 소자내 발광층의 도판트 재료로 사용되는 경우, 장수명의 우수한 소자특성, 공정의 용이성 및 높은 생산 수율로 인한 경제성이 향상된 특정한 중간체의 단일 단계 중수소치환 반응을 이용한 중수소 치환된 다환 고리 화합물을 제조하는 신규한 제조 방법에 관한 것이다.

Description

중수소 치환된 보론 화합물의 신규한 제조방법{Novel Method for Manufacturing Boron Compound Substituted With Deuterium}
본 발명은 중수소 치환된 보론 화합물의 신규한 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 방향족 헤테로고리를 포함하는 보론 화합물내 방향족 헤테로고리의 탄소원자중 적어도 하나이상이 중수소로 치환된 보론 화합물의 신규한 제조 방법에 관한 것이다.
유기 발광 소자(organic light emitting diode)는 자발광형 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라, 응답시간이 빠르며, 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 장점을 가지고 있다.
일반적인 유기 발광 소자는 빛을 발광하는 유기 발광층 및 유기 발광층을 사이에 두고 상호 대향하는 양극(애노드)과 음극(캐소드)을 포함하고 있다.
보다 구체적으로 상기 유기 발광 소자는 상기 양극상부에 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 음극이 순차적으로 형성되어 있는 구조를 가질 수 있다. 여기에서 정공수송층, 발광층 및 전자수송층은 유기화합물로 이루어진 유기 박막들이다.
상술한 바와 같은 구조를 갖는 유기 발광 소자의 구동 원리는 다음과 같다. 상기 양극 및 음극간에 전압을 인가하면, 양극으로부터 주입된 정공은 정공수송층을 경유하여 발광층으로 이동하고, 음극으로부터 주입된 전자는 전자수송층을 경유하여 발광층으로 이동한다. 상기 정공 및 전자와 같은 캐리어들은 발광층 영역에서 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기 상태에서 기저상태로 변하면서 광이 생성된다.
한편, 유기 발광 소자에서 유기물층으로 사용되는 재료는 기능에 따라, 발광 재료와 전하수송 재료, 예컨대 정공주입 재료, 정공수송 재료, 전자수송 재료, 전자주입 재료 등으로 분류될 수 있다. 상기 발광 재료는 발광 메커니즘에 따라 전자의 일중항 여기상태로부터 유래되는 형광 재료와 전자의 삼중항 여기상태로부터 유래되는 인광 재료로 분류될 수 있다.
또한, 발광 재료로서 하나의 물질만 사용하는 경우, 분자간 상호 작용에 의하여 최대 발광 파장이 장파장으로 이동하고 색순도가 떨어지거나 발광 감쇄 효과로 소자의 효율이 감소되는 문제가 발생하므로, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여 발광 재료로서 호스트-도판트 시스템을 사용할 수 있다. 그 원리는 발광층을 형성하는 호스트보다 에너지 대역 간극이 작은 도판트를 발광층에 소량 혼합하면, 발광층에서 발생한 엑시톤이 도판트로 수송되어 효율이 높은 빛을 내는 것이다. 이때, 호스트의 파장이 도판트의 파장대로 이동하므로, 이용하는 도판트의 종류에 따라 원하는 파장의 빛을 얻을 수 있다.
한편, 유기발광소자의 장수명 및 안정성을 개선시키기 위해 중수소 치환된 화합물을 발광층 등의 재료로서 도입하는 연구가 시도되고 있다.
일반적으로 중수소로 치환된 화합물은 수소와 결합된 화합물과 비교하여 열역학적 거동에서 차이를 보여주는 것으로 알려지고 있는 바, 중수소의 원자 질량이 수소보다 2배 커서 더 낮은 영점 에너지 및 더 낮은 진동 에너지 수준을 가져올 수 있기 때문이다.
또한, 중수소와 관련된 화학적 결합 길이 등의 물리화학적 특성은 수소와 상이하게 나타나며, 특히, C-H 결합에 비해 C-D 결합의 신장 진폭이 더 작아서, 중수소의 반데르발스 반경은 수소보다 작으며 일반적으로, C-D 결합이 C-H 결합보다 더 짧고 더 강함을 나타낼 수 있으며, 중수소로 치환된 경우에는 바닥상태의 에너지가 낮아지며, 중수소, 탄소의 결합길이가 짧아짐에 따라, 분자 중심 부피(Molecular hardcore volume)가 줄어들고, 이에 따라 전기적 극성화도(Electrical polarizability)를 줄일 수 있으며, 분자간 상호작용(Intermolecular interaction)을 약하게 함으로써, 박막 부피를 증가시킬 수 있음이 알려지고 있다.
이러한 특성은 박막의 결정화도를 낮추는 효과 즉, 비결정질(Amorphous) 상태를 만들 수 있으며, 일반적으로 OLED 수명 및 구동특성을 높이기 위해 효과적일 수 있으며, 내열성이 보다 향상될 수 있다.
한편, 발광층 중 도판트 화합물로서 최근 보론 화합물에 대해 많은 연구가 진행되고 있으며, 이와 관련된 종래기술로서, 등록특허공보 제10-2148296호(2020.08.26)에서는 적어도 하나의 5원환을 포함하는 축합 다환 고리를 가지며, 중심원자로서 보론 원자가 복수의 방향족 고리와 결합한 형태의 축합 다환 방향족 화합물이 발광층내 도판트로서 사용되는 유기발광소자에 관해 개시하고 있으나, 이는, 상기 축합 다환고리의 특정 고리부분에 중수소를 도입하는 반응에 대하여는 구체적으로 명시하고 있지 않다.
따라서, 상기 선행문헌을 포함하는 종래기술에서의 장수명 특성을 가지는 도판트 화합물을 제조하기 위한 다양한 종류의 방법이 시도되었음에도 불구하고, 축합 다환고리의 특정 고리부분에 중수소를 도입함으로써, 중수소가 도입된 화합물을 제조하는 신규한 방법에 대한 개발의 필요성은 지속적으로 요구되고 있다.
등록특허공보 제10-2148296호(2020.08.26)
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 유기발광소자(organic light emitting diode, OLED)의 발광층에 사용가능한 도판트용 보론 화합물의 신규한 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, a) 하기 [중간체 A-1]로 표시되는 화합물의 중수소화반응을 통하여 하기 [중간체 A-2]로 표시되는 화합물을 제조하는 단계; 및 b) 상기 [중간체 A-2]로 표시되는 화합물을 반응물로 사용하여 하기 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 화합물을 제조하는 단계;를 포함하는, 다환 고리 화합물의 제조 방법을 제공한다.
[중간체 A-1]
[중간체 A-2]
상기 [중간체 A-1] 및 [중간체 A-2]에서,
상기 X1은 F, Cl, Br 및 I 중에서 선택되는 어느 하나의 할로겐 원소이고,
상기 Y3은 N-R1, CR2R3, O, S, Se 및 SiR4R5 중에서 선택되는 어느 하나이며,
상기 치환기 R1 내지 R5는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 아래의 [화학식 A] 및 [화학식 B]에서 정의한 바와 동일하며,
상기 A1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 방향족 헤테로고리이고,
상기 [중간체 A-2]에서. 상기 A1 고리내 방향족 탄소원자에 결합되는 수소원자 중 적어도 하나는 중수소로 치환되고,
상기 H/D는 수소 또는 중수소가 탄소원자에 결합됨을 의미한다.
[화학식 A] [화학식 B]
상기 [화학식 A] 및 [화학식 B]에서,
상기 A1은 각각 서로 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 방향족 헤테로고리이되, 상기 A1 고리내 방향족 탄소원자에 결합되는 수소원자 중 적어도 하나는 중수소로 치환되고,
상기 A2 및 A3은 각각 서로 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리, 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 50의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 방향족 탄화수소 고리, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 방향족 헤테로고리, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 50의 지방족 탄화수소 고리가 축합된 방향족 헤테로고리 중에서 선택되는 어느 하나이며,
상기 X는 B, P, P=O, P=S 중에서 선택되는 어느 하나이고,
상기 Z는 [중간체 A-2]내 X1 대신에 치환되는 치환기로서, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 저마늄기, 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나의 치환기이고,
상기 Y1 내지 Y3은 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 N-R1, CR2R3, O, S, Se 및 SiR4R5 중에서 선택되는 어느 하나이며,
상기 치환기 R1 내지 R5는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 저마늄기, 니트로기, 시아노기, 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나이며,
상기 R2 및 R3, R4 및 R5 은 각각 서로 연결되어 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있으며,
상기 Y1 내 치환기 R1 내지 R5는 상기 A3 고리와 결합하여 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있고,
상기 Y2 내 치환기 R1 내지 R5는 상기 A2 고리 또는 A3 고리와 결합하여 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있고,
상기 Y3 내 치환기 R1 내지 R5는 상기 A1 고리와 결합하여 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있고,
상기 [화학식 B]에서,
상기 Y1 내 치환기 R1 내지 R5는 Y3 내 치환기 R1 내지 R5와 각각 서로 연결되어 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있으며,
여기서, 상기 [중간체 A-1], [중간체 A-2], [화학식 A] 및 [화학식 B] 내 상기 ‘치환 또는 비치환된’에서의 '치환'은 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 중수소 치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 3 내지 24의 시클로알킬기, 중수소 치환된 탄소수 3 내지 24의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 중수소 치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 중수소 치환된 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 7 내지 24의 알킬아릴기, 중수소 치환된 탄소수 7 내지 24의 알킬아릴기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 중수소 치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 중수소 치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 탄소수 7 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환된 탄소수 7 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 탄소수 5 내지 24의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환된 탄소수 5 내지 24의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 중수소 치환된 탄소수 6 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 탄소수 8 내지 24의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 중수소 치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 탄소수 5 내지 24의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 중수소 치환된 탄소수 5 내지 24의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 탄소수 1 내지 24의 아민기, 중수소 치환된 탄소수 1 내지 24의 아민기, 탄소수 1 내지 24의 실릴기, 중수소 치환된 탄소수 1 내지 24의 실릴기, 탄소수 1 내지 24의 저마늄기, 중수소 치환된 탄소수 1 내지 24의 저마늄기, 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 중수소 치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 탄소수 6 내지 24의 아릴티오닐기, 중수소 치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴티오닐기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 다환 고리 화합물의 제조방법은 종래 기술에 따른 다환고리내 중수소의 도입을 위한 다단계 공정을 탈피하여, 아릴 할라이드 또는 헤테로아릴 할라이드의 중수소화 반응을 통하여 제조된, 중수소 치환된 아릴 할라이드 또는 중수소 치환된 헤테로아릴 할라이드를 중간 단계의 화합물로서 이용하여 보론 도판트 화합물에 중수소를 도입함으로써, 중수소 치환된 보론 도판트 화합물을 높은 수율로 생산할 수 있으며, 공정의 용이성 및 경제성이 향상된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 사이즈나 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이고, 특징적 구성이 드러나도록 공지의 구성들은 생략하여 도시하였으므로 도면으로 한정하지는 아니한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않으며, 또한 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 “바로 상에” 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함” 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, “~상에”라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
본 발명은 유기발광소자의 장수명 특성을 개선시키기 위해 유기발광소자내 발광층내에 도판트로서 사용할 수 있는 다환 고리의 보론 화합물의 신규한 제조방법에 관한 것으로서, 아릴 할라이드 또는 헤테로아릴 할라이드의 중수소화 반응을 통하여 제조된, 중수소 치환된 아릴 할라이드 또는 중수소 치환된 헤테로아릴 할라이드를 중간 단계의 화합물로서 이용하여 최종 생성물인 다환 고리 화합물의 최종적 합성 수율을 높이고, 최종적으로 합성되는 보론 도판트 화합물의 제조에 필요한 전체 반응 공정을 보다 간소화하며, 높은 수율로서 대량 생산에 적합한 다환 고리 화합물의 신규한 제조방법을 제공한다.
이를 보다 상세히 설명하면, 본 발명은 (a) 하기 [중간체 A-1]로 표시되는 화합물의 중수소화반응을 통하여 하기 [중간체 A-2]로 표시되는 화합물을 제조하는 단계; 및 (b) 상기 [중간체 A-2]로 표시되는 화합물을 반응물로 사용하여 하기 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 화합물을 제조하는 단계;를 포함하는, 다환 고리 화합물의 제조 방법을 제공한다.
[중간체 A-1]
[중간체 A-2]
상기 [중간체 A-1] 및 [중간체 A-2]에서,
상기 X1은 F, Cl, Br 및 I 중에서 선택되는 어느 하나의 할로겐 원소이고,
상기 Y3은 N-R1, CR2R3, O, S, Se 및 SiR4R5 중에서 선택되는 어느 하나이며,
상기 치환기 R1 내지 R5는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 아래의 [화학식 A] 및 [화학식 B]에서 정의한 바와 동일하며,
상기 A1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 방향족 헤테로고리이고,
상기 [중간체 A-2]에서. 상기 A1 고리내 방향족 탄소원자에 결합되는 수소원자 중 적어도 하나는 중수소로 치환되고,
상기 H/D는 수소 또는 중수소가 탄소원자에 결합됨을 의미한다.
[화학식 A] [화학식 B]
상기 [화학식 A] 및 [화학식 B]에서,
상기 A1은 각각 서로 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 방향족 헤테로고리이되, 상기 A1 고리내 방향족 탄소원자에 결합되는 수소원자 중 적어도 하나는 중수소로 치환되고,
상기 A2 및 A3은 각각 서로 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리, 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 50의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 방향족 탄화수소 고리, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 방향족 헤테로고리, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 50의 지방족 탄화수소 고리가 축합된 방향족 헤테로고리 중에서 선택되는 어느 하나이며,
상기 X는 B, P, P=O, P=S 중에서 선택되는 어느 하나이고,
상기 Z는 [중간체 A-2]내 X1 대신에 치환되는 치환기로서, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 저마늄기, 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나의 치환기이고,
상기 Y1 내지 Y3은 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 N-R1, CR2R3, O, S, Se 및 SiR4R5 중에서 선택되는 어느 하나이며,
상기 치환기 R1 내지 R5는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 저마늄기, 니트로기, 시아노기, 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나이며,
상기 R2 및 R3, R4 및 R5 은 각각 서로 연결되어 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있으며,
상기 Y1 내 치환기 R1 내지 R5는 상기 A3 고리와 결합하여 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있고,
상기 Y2 내 치환기 R1 내지 R5는 상기 A2 고리 또는 A3 고리와 결합하여 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있고,
상기 Y3 내 치환기 R1 내지 R5는 상기 A1 고리와 결합하여 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있고,
상기 [화학식 B]에서,
상기 Y1 내 치환기 R1 내지 R5는 Y3 내 치환기 R1 내지 R5와 각각 서로 연결되어 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있으며,
여기서, 상기 [중간체 A-1], [중간체 A-2], [화학식 A] 및 [화학식 B] 내 상기 ‘치환 또는 비치환된’에서의 '치환'은 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 중수소 치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 3 내지 24의 시클로알킬기, 중수소 치환된 탄소수 3 내지 24의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 중수소 치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 중수소 치환된 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 7 내지 24의 알킬아릴기, 중수소 치환된 탄소수 7 내지 24의 알킬아릴기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 중수소 치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 중수소 치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 탄소수 7 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환된 탄소수 7 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 탄소수 5 내지 24의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환된 탄소수 5 내지 24의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 중수소 치환된 탄소수 6 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 탄소수 8 내지 24의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 중수소 치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 탄소수 5 내지 24의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 중수소 치환된 탄소수 5 내지 24의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 탄소수 1 내지 24의 아민기, 중수소 치환된 탄소수 1 내지 24의 아민기, 탄소수 1 내지 24의 실릴기, 중수소 치환된 탄소수 1 내지 24의 실릴기, 탄소수 1 내지 24의 저마늄기, 중수소 치환된 탄소수 1 내지 24의 저마늄기, 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 중수소 치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 탄소수 6 내지 24의 아릴티오닐기, 중수소 치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴티오닐기, 로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
한편, 본 발명에서의 상기 “치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기”, “치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기” 등에서의 상기 알킬기 또는 아릴기의 범위를 고려하여 보면, 상기 탄소수 1 내지 30의 알킬기 및 탄소수 5 내지 50의 아릴기의 탄소수의 범위는 각각 상기 치환기가 치환된 부분을 고려하지 않고 비치환된 것으로 보았을 때의 알킬 부분 또는 아릴 부분을 구성하는 전체 탄소수를 의미하는 것이다. 예컨대, 파라위치에 부틸기가 치환된 페닐기는 탄소수 4의 부틸기로 치환된 탄소수 6의 아릴기에 해당하는 것으로 보아야 한다.
본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 아릴기는 하나의 수소 제거에 의해서 방향족 탄화수소로부터 유도된 유기 라디칼로, 상기 아릴기가 치환기가 있는 경우 서로 이웃하는 치환기와 서로 융합 (fused)되어 고리를 추가로 형성할 수 있다.
상기 아릴기의 구체적인 예로는 페닐기, o-비페닐기, m-비페닐기, p-비페닐기, o-터페닐기, m-터페닐기, p-터페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 피레닐기, 인데닐, 플루오레닐기, 테트라히드로나프틸기, 페릴렌일, 크라이세닐, 나프타세닐, 플루오란텐일 등과 같은 방향족 그룹을 들 수 있고, 상기 아릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 중수소 원자, 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 실릴기, 아미노기 (-NH2, -NH(R), -N(R')(R''), R'과 R"은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, 이 경우 "알킬아미노기"라 함), 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실기, 술폰산기, 인산기, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알케닐기, 탄소수 1 내지 24의 알키닐기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기 또는 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기로 치환될 수 있다.
본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 헤테로아릴기는 N, O, P, Si, S, Ge, Se, Te 중에서 선택된 1, 2 또는 3개의 헤테로 원자를 포함하고, 나머지 고리 원자가 탄소인 탄소수 2 내지 24의 고리 방향족 시스템을 의미하며, 상기 고리들은 융합(fused)되어 고리를 형성할 수 있다. 그리고 상기 헤테로아릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
또한 본 발명에서 상기 방향족 헤테로고리는 방향족 탄화수소 고리에서 방향족 탄소중 하나이상이 헤테로 원자로 치환된 것을 의미하며, 상기 방향족 헤테로 고리는 바람직하게는 방향족 탄화수소 내 방향족 탄소 1 내지 3개가 N, O, P, Si, S, Ge, Se, Te 중에서 선택된 하나이상의 헤테로원자로 치환될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 치환기인 알킬기는 알칸(alkane)으로부터 수소 하나가 제거된 치환기로서, 직쇄형, 분지형을 포함하는 구조이며, 이의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등을 들 수 있고, 상기 알킬기 중 하나 이상의 수소 원자는 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 시클로알킬기에서의 ‘시클로’는 알킬기 내 포화탄화수소의 단일 고리 또는 다중 고리를 형성할 수 있는 구조의 치환기를 의미하며, 예컨대 시클로알킬기의 구체적인 예로는 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 메틸시클로펜틸, 메틸시클로헥실, 에틸시클로펜틸, 에틸시클로헥실, 아다만틸, 디시클로펜타디에닐, 데카히드로나프틸, 노보닐, 보닐, 아이소보닐 등을 들 수 있고, 상기 시클로알킬기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능 하다.
또한 본 발명에서, 상기 헤테로시클로알킬기는 시클로알킬 구조를 이루는 치환기의 고리내 탄소 중 하나 이상이 헤테로 원자로 치환된 것을 의미하고, 바람직하게는, 1 내지 3개의 탄소가 N, O, P, S, Si, Ge, Se, Te 중에서 선택된 하나이상의 헤테로원자로 치환될 수 있다.
본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 알콕시기는 알킬기 또는 시클로알킬기의 말단에 산소원자가 결합한 치환기로서, 이의 구체적인 예로는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소부틸옥시, sec-부틸옥시, 펜틸옥시, iso-아밀옥시, 헥실옥시, 시클로부틸옥시, 시클로펜틸옥시, 아다만탄옥시, 디시클로펜탄옥시, 보닐옥시, 이소보닐옥시 등을 들 수 있고, 상기 알콕시기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 아릴알킬기의 구체적인 예로는 페닐메틸(벤질), 페닐에틸, 페닐프로필, 나프틸메틸 나프틸에틸 등을 들 수 있고, 상기 아릴알킬기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
또한, 본 발명에서 알케닐(alkenyl)기는 두 개의 탄소원자에 의해 이루어지는 하나의 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 알킬 치환기를 의미하며, 또한 알키닐(alkynyl)기는 두 개의 탄소원자에 의해 이루어지는 하나의 탄소-탄소 삼중 결합을 포함하는 알킬 치환기를 의미한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 알킬렌(alkylene)기는 직쇄형 또는 분지형 형태의 포화탄화수소인 알칸(alkane) 분자 내 두 개의 수소 제거에 의하여 유도된 유기 라디칼로, 상기 알킬렌기의 구체적인 예로는 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 이소프로필렌기, 이소부틸렌기, sec-부틸렌기, tert-부틸렌기, 펜틸렌기, iso-아밀렌기, 헥실렌기 등을 들 수 있고, 상기 알킬렌기 중 하나 이상의 수소 원자는 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
또한 본 발명에서 아민기는 -NH2, 알킬아민기, 아릴아민기, 알킬아릴아민기, 아릴헤테로아릴아민기, 헤테로아릴아민기 등을 포함할 수 있고, 아릴아민기는 -NH2 에 있어서, 하나 또는 두 개의 수소가 아릴기로 치환된 아민을 의미하고, 알킬아민기는 -NH2 에 있어서, 하나 또는 두개의 수소가 알킬로 치환된 아민을 의미하는 것이며, 알킬아릴아민기는 -NH2 에 있어서, 하나의 수소는 알킬기 나머지 하나의 수소는 아릴기로 치환된 아민을 의미하며, 아릴헤테로아릴아민기는 -NH2 에 있어서, 하나의 수소는 아릴기로 치환되고 나머지 하나의 수소는 헤테로아릴기로 치환된 아민을 의미하며, 헤테로아릴아민기는 -NH2 에 있어서, 하나 또는 두개의 수소가 헤테로아릴기로 치환된 아민을 의미하는 것으로서, 상기 아릴아민기의 예로는 치환 또는 비치환된 모노아릴아민기, 치환 또는 비치환된 디아릴아민기가 있으며, 상기 알킬아민기 및 헤테로아릴아민기도 마찬가지에 해당된다.
여기서, 상기 아릴아민기, 헤테로아릴아민기 및 아릴헤테로아릴아민기에서의 각각의 아릴기는 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있고, 상기 아릴아민기, 헤테로아릴아민기 및 아릴헤테로아릴아민기에서의 각각의 헤테로아릴기는 단환식 헤테로아릴기 또는 다환식 헤테로아릴기일 수 있다.
본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 실릴기는 -SiH3, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬아릴실릴기, 아릴헤테로아릴실릴기, 헤테로아릴실릴기 등을 포함할 수 있고, 아릴실릴기는 -SiH3에 있어서, 하나 또는 두 개 또는 세개의 수소가 아릴기로 치환된 실릴기를 의미하고, 알킬실릴기는 SiH3 에 있어서, 하나 또는 두 개 또는 세개의 수소가 알킬로 치환된 실릴을 의미하는 것이며, 알킬아릴실릴기는 -SiH3 에 있어서, 각각 적어도 하나의 수소가 알킬기 및 아릴기로 치환되어 알킬기 1개 또는 2개와 이에 대응하는 아릴기 2개 또는 1개를 포함하는 실릴기를 의미하며, 아릴헤테로아릴실릴기는 -SiH3 에 있어서, 각각 적어도 하나의 수소가 아릴기 및 헤테로아릴기로 치환되어 아릴기 1개 또는 2개와 이에 대응하는 헤테로아릴기 2개 또는 1개를 포함하는 실릴기를 의미하며, 헤테로아릴실릴기는 -SiH3에 있어서, 하나 또는 두 개 또는 세개의 수소가 헤테로아릴기로 치환된 실릴기를 의미하는 것으로서, 상기 아릴실릴기의 예로는 치환 또는 비치환된 모노아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 디아릴실릴기 또는 치환 또는 비치환된 트리아릴실릴기 가 있으며, 상기 알킬실릴기 및 헤테로아릴실릴기도 마찬가지에 해당된다.
여기서, 상기 아릴실릴기, 헤테로아릴실릴기 및 아릴헤테로아릴실릴기에서의 각각의 아릴기는 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있고, 상기 아릴실릴기, 헤테로아릴실릴기 및 아릴헤테로아릴실릴기에서의 각각의 헤테로아릴기는 단환식 헤테로아릴기 또는 다환식 헤테로아릴기일 수 있다.
또한, 상기 실릴기의 구체적인 예로는 트리메틸실릴, 트리에틸실릴, 트리페닐실릴, 트리메톡시실릴, 디메톡시페닐실릴, 디페닐메틸실릴, 디페닐비닐실릴, 메틸사이클로뷰틸실릴, 디메틸퓨릴실릴 등을 들 수 있고, 상기 실릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능 하다.
또한 본 발명에서 저마늄기(또는 저밀기, 또는 저메인기)는 -GeH3, 알킬저마늄기, 아릴저마늄기, 헤테로아릴저마늄기, 알킬아릴저마늄기, 알킬헤테로아릴저마늄기, 아릴헤테로아릴저마늄기 등을 포함할 수 있고, 이들의 정의는 상기 실릴기에서 설명한 바에 따르되, 상기 실릴기내의 실리콘 원자(Si) 대신에 게르마늄 원자(Ge)가 치환됨으로써 얻어지는 치환기로서 각각의 치환기들에 적용될 수 있다.
또한 상기 저마늄기의 구체적인 예로는 트리메틸저메인, 트리에틸저메인, 트리페닐저메인, 트리메톡시저메인, 디메톡시페닐저메인, 디페닐메틸저메인, 디페닐비닐저메인, 메틸사이클로뷰틸저메인, 디메틸퓨릴저메인 등을 들 수 있으며, 상기 저마늄기 중 하나 이상의 수소 원자는 상기 아릴기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능 하다.
한편, 상기 [중간체 A-1], [중간체 A-2], [화학식 A] 및 [화학식 B] 내 상기 ‘치환 또는 비치환된’에서의 '치환'에 대한 보다 바람직한 예로서, 이는 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 중수소 치환된 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 탄소수 1 내지 12의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 2 내지 12의 알케닐기, 탄소수 2 내지 12의 알키닐기, 탄소수 3 내지 12의 시클로알킬기, 중수소 치환된 탄소수 3 내지 12의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 12의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 18의 아릴기, 중수소 치환된 탄소수 6 내지 18의 아릴기, 탄소수 7 내지 18의 아릴알킬기, 중수소 치환된 탄소수 7 내지18의 아릴알킬기, 탄소수 7 내지 18의 알킬아릴기, 중수소 치환된 탄소수 7 내지 18의 알킬아릴기, 탄소수 2 내지 18의 헤테로아릴기, 중수소 치환된 탄소수 2 내지 18의 헤테로아릴기, 탄소수 2 내지 18의 헤테로아릴알킬기, 중수소 치환된 탄소수 2 내지18의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 12의 알콕시기, 탄소수 7 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환된 탄소수 7 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 탄소수 5 내지 24의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환된 탄소수 5 내지 24의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 중수소 치환된 탄소수 6 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 탄소수 8 내지 24의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 중수소 치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 탄소수 5 내지 24의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 중수소 치환된 탄소수 5 내지 24의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 탄소수 1 내지 24의 아민기, 중수소 치환된 탄소수 1 내지 24의 아민기, 탄소수 1 내지 24의 실릴기, 중수소 치환된 탄소수 1 내지 24의 실릴기, 탄소수 1 내지 24의 저마늄기, 중수소 치환된 탄소수 1 내지 24의 저마늄기, 탄소수 6 내지 18의 아릴옥시기, 중수소 치환된 탄소수 6 내지 18의 아릴옥시기, 탄소수 6 내지 18의 아릴티오닐기, 중수소 치환된 탄소수 6 내지 18의 아릴티오닐기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것일 수 있다.
한편, 본 발명에서, 상기 ‘R2 및 R3, R4 및 R5 은 각각 서로 연결되어 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있으며’의 경우에 이는 상기 R2 및 R3 각각으로부터 하나의 수소라디칼을 제거하고 이들을 연결함으로써 추가적으로 고리를 형성할 수 있는 것을 의미하며, 또한 R4 및 R5 각각으로부터 하나의 수소라디칼을 이들을 연결함으로써 추가적으로 고리를 형성할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 상기 ‘Y1 내 치환기 R1 내지 R5는 상기 A3 고리와 결합하여 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있고,’의 경우도 이는 A3 고리 내 하나의 수소라디칼을 제거하며, 상기 R1에서 하나의 수소라디칼을 제거하여 이들을 서로 연결함으로써 추가적으로 고리를 형성할 수 있는 것을 의미하거나, 또는 A3 고리 내 하나의 수소라디칼을 제거하며, 상기 R2 또는 R3에서 하나의 수소라디칼을 제거하여 이들을 서로 연결함으로써 추가적으로 고리를 형성할수 있는 것을 의미하거나, 또는 A3 고리 내 하나의 수소라디칼을 제거하며, 상기 R4 또는 R5 에서 하나의 수소라디칼을 제거하여 이들을 연결함으로써 추가적으로 고리를 형성할 수 있는 것을 의미하며, 이는 이후에 기술될 본 발명의 명세서 및 청구범위내 ‘~와 결합하여 추가적으로 고리를 형성’하는 경우에, 고리를 형성하기 위한 2개의 치환기로부터 각각 하나의 수소라디칼을 제거하고 이들을 서로 연결하여 고리를 형성할 수 있음을 의미한다.
본 발명에서 ‘Z는 중간체 A-2내 X1 대신에 치환되는 치환기로서, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기~’, ‘Z는 중간체 A-4내 R11 내지 R14 중에서 선택되는 하나의 할로겐 원소 대신에 치환되는 치환기로서, 수소, 중수소, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기~’등의 표현에서의, 상기 ‘X1 대신에 치환되는 치환기’ 및 ‘R11 내지 R14 중에서 선택되는 하나의 할로겐 원소 대신에 치환되는 치환기’의 표현은 각각 상기 ‘X1 또는 할로겐 원소가 결합된 방향족고리에서 X1이 이탈되거나 또는 할로겐 원소가 이탈되고, 상기 이탈된 위치에 X1 또는 할로겐 원소 대신에 치환되는 치환기’를 의미한다.
즉, ‘Z는 중간체 A-2내 X1 대신에 치환되는 치환기로서, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기’는 ‘Z는 중간체 A-2내 X1이 결합된 방향족고리에서 X1이 이탈되고, 상기 이탈된 위치에 X1 대신에 치환되는, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기’를 의미하며, 이는 본 명세서내 나머지 부분에서의 ‘Z는 중간체 A-4내 R11 내지 R14 중에서 선택되는 하나의 할로겐 원소 대신에 치환되는 치환기’등의 유사한 표현에서도 마찬가지로 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 [중간체 A-1], [중간체 A-2], [화학식 A] 및 [화학식 B] 에서의 상기 A1 내지 A3은 각각 서로 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 방향족 헤테로고리일 수 있고, 바람직하게는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소 고리, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 방향족 헤테로고리일 수 있고, 더욱 바람직하게는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소 고리, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 14의 방향족 헤테로고리일 수 있다.
본 발명의 기술적 특징으로서, 상기 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 화합물은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 방향족 헤테로고리인 A1 고리내 방향족 탄소원자에 결합되는 수소원자 중 적어도 하나는 중수소로 치환된 구조를 특징으로 하며, 이를 위해 상기 중간체 A-1로 표시되는 화합물을 단일 단계에 따른 중수소화 반응을 통하여 중간체 A-2로 표시되는 화합물을 제조하고, 이를 이용하여 추가의 다단계 공정을 거쳐 최종적으로 상기 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 화합물을 제조할 수 있다.
이러한 새로운 루트를 통한 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 화합물을 제조하는 방법은 종래의 축합 다환 방향족 고리에 중수소를 도입하는 다단계 제조 공정에 비하여 공정 시간이 단축되고, 또한 최종단계까지 감안하였을 때의 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 화합물의 최종 수율을 향상시켜 경제성을 향상시키며 불필요한 화학약품의 사용을 줄일 수 있어 보다 친환경적인 장점을 가진다.
이하에서는 본 발명에 따른 상기 a) 단계 및 b) 단계에 대해 보다 상세히 살펴보면, 본 발명에 따른 상기 (a)단계는, [중간체 A-1]로 표시되는 화합물의 중수소화반응을 통하여 상기 [중간체 A-2]로 표시되는 화합물을 제조하는 단계]에 해당되며, 이를 아래의 반응식 A-1으로 나타내었다.
<반응식 A-1>
[중간체 A-1] [중간체 A-2]
상기 반응식 A-1에서의 [중간체 A-1] 및 [중간체 A-2]내 상기 A1 고리는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 방향족 헤테로고리이고, X1은 F, Cl, Br 및 I 중에서 선택되는 어느 하나의 할로겐 원소에 해당한다.
통상적으로 방향족 탄화수소 고리 또는 방향족 헤테로고리를 포함하고 있는 탄화수소의 중수소화 반응을 살펴보면, 아래의 반응식 1 및 반응식 2에서 나타난 바와 같이, 방향족 탄화수소 고리 또는 방향족 헤테로고리내 탄소원자에 할로겐 원소가 치환되지 않는 경우에는 화합물내 방향족 탄화수소 고리 또는 방향족 헤테로고리에서의 탄소원자에 결합된 수소원자의 중수소화반응이 일어나지 않으나,
[반응식 1] [반응식 2]
아래의 반응식 3 및 반응식 4에서 나타난 바와 같이 방향족 탄화수소 고리 또는 방향족 헤테로고리내 탄소원자에 할로겐 원소가 치환된 경우에는 방향족 탄화수소 고리 또는 방향족 헤테로고리 에서의 탄소원자에 결합된 수소원자의 중수소화반응이 용이하게 일어날 수 있으며, 이는 주로 상기 할로겐 원소를 포함하는 고리에만 선택적으로 중수소화 반응이 일어나게 되는 특징을 가지고 있다.
이러한 반응에 대한 물리화학적 설명으로는 방향족 탄화수소 고리 또는 방향족 헤테로고리내 할로겐 원소가 탄소원자에 결합된 수소의 산성도를 높여 중수소화 반응이 촉진되는 것으로 추정되고 있다.
[반응식 3]
93% , D치환(3개)
[반응식 4]
94%, D치환(7개)
따라서, 본 발명에 따른 다환 고리 화합물의 제조 방법에서의 상기 (a)단계는 앞서 설명한 바와 같이, 할로겐 원소가 방향족 탄화수소 고리 또는 방향족 헤테로고리내 탄소원자에 도입된 출발물질([중간체 A-1])을 중수소화 반응을 통하여 상기 할로겐 원소가 방향족 탄화수소 고리 또는 방향족 헤테로고리내 탄소원자에 도입된 고리(A1 고리)에 중수소를 도입함으로써, 중수소 치환된 중간체([중간체 A-2])를 제조하여 이를 후속 반응에 이용하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 반응식 A-1에서의 중수소화 반응은 [중간체 A-1] 를 유기 용매의 존재 또는 부존재하에 중수소원을 혼합하여 0 도(℃) 내지 180 도(℃)에서 5분 내지 24시간 반응시킴으로써 용이하게 상기 [중간체 A-2]를 얻을 수 있다.
이때 사용되는 중수소원으로서는 중수(D2O), 중수소 치환된 탄소수 1 내지 5의 알코올, 중수소 치환된 탄소수 2 내지 7의 카르복실산 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 중수(D2O)가 사용될 수 있다.
또한, 상기 반응식 A-1에서의 중수소화 반응이 유기 용매의 존재하에서 이루어지는 경우에 해당되는 유기용매는 탄소수 5 내지 20의 지방족 탄화수소, 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소, 탄소수 3 내지 10의 케톤, 탄소수 1 내지 10의 알코올, 탄소수 4 내지 10의 고리형 또는 비고리형 에테르 중에서 선택되는 1종 또는 이들의 혼합물이 용매로서 사용될 수 있으며, 바람직하게는 탄소수 6 내지 10의 지방족 탄화수소 또는 탄소수 6 내지 10의 방향족 탄화수소가 사용될 수 있으며, 예컨대 톨루엔, 헵탄, 옥탄 등이 사용될 수 있다.
또한 상기 중수소화 반응의 활성도를 향상시키기 위하여 상기 반응식 A-1에서는 촉매 또는 촉진제를 선택적으로 사용할 수 있으며, 예컨대, 탄산은, 감마-알루미나, 산화마그네슘, 산화칼슘, 산화세륨, 이산화토륨, 산화텅스텐, 1,2,3-트리아졸리덴, 팔라듐/카본 계열, 플라티늄/카본 계열, 루테늄 계열, 로듐 계열, 이리듐 계열 등에서 선택되는 1종이상이 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 반응식 A-1에 따른 중수소화 반응을 통하여, [중간체 A-1]로 표시되는 화합물내 할로겐 원소가 치환된 A1고리는 상기 할로겐 원소에 의해 방향족 고리내 탄소원자에 결합된 수소의 산성도를 높여 중수소화 반응을 촉진시켜 A1 고리내 탄소원자에 결합되는 적어도 하나이상의 수소 원자는 반드시 중수소로 치환되며, 이때, 상기 A1고리에 인접한 Y3를 포함하는 오각고리내 이중결합의 탄소원자에 결합되는 2개의 수소원자는 반응조건 또는 Y3의 종류에 따라 중수소로 치환되거나 또는 치환되지 않을 수 있으나, 이후에서 설명되는 바와 같이, 상기 5각고리내 이중결합에 결합되는 2개의 수소원자는 후속 공정에 의해 최종적으로 축합고리화하기 때문에 이의 중수소화 여부는 크게 중요하지 않을 수 있다.
본 발명에 따른 반응식 A-1에서의 중수소화 반응을 통한, 상기 ‘할로겐 치환된 A1 고리’내 중수소의 도입은 단일 단계 반응에 의해 할로겐 치환된 고리내 수소를 중수소화 시킬 수 있는 방법으로서, 이를 이용하지 않고 종래기술에 따라 상기 ‘A1고리’-‘Y3을 포함하는 오각고리’ 시스템내 A1고리에 중수소를 도입하기 위해서는, 예컨대, A1고리가 벤젠고리이고, Y3 가 황인 경우에 아래 참고 반응식 C-1에서 보여주는 바와 같이, 중수소 치환된 브로모벤젠을 출발 물질로 사용하여 총 4단계의 합성 공정을 거쳐 중수소 치환된 5-브로모벤조싸이오펜를 제조할 수 있으며, 최종 생성물(중수소 치환된 5-브로모벤조싸이오펜)의 전체 반응 수율은 약 27%으로 낮은 값을 나타내고 있으나, 본 발명에서는 이를 단일 단계의 반응으로 하여 90 % 이상의 수율을 얻을 수 있다.
<참고 반응식 C-1. 중수소 치환된 5-브로모벤조싸이오펜의 제조>
한편, 본 발명에 따른 상기 (b) 단계는 앞서의 (a) 단계에서 얻은 [중간체 A-2](A1고리에 중수소 치환된 축합화합물)를 출발물질로 사용하여 여러 단계의 후속 반응을 거쳐 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 화합물을 제조하게 된다.
여기서, 상기 (b) 단계는 다단계로서 이루어질 수 있고, 합성 공정의 설계에 따라 다양한 루트를 거쳐 최종 화합물을 제조할 수 있다. 예컨대, 화학식 A로 표시되는 화합물의 최종 합성을 위한 주요 공정을 살펴보면, 아래의 반응식 B에서 나타낸 바와 같이, (b1 반응) 중수소 치환된 [중간체 A-2]로 표시되는 화합물의 커플링 반응으로 A1 고리에 X1이 이탈되고 그 자리에 치환기 Z가 치환된 화합물(중간체 A-2-1)을 합성하는 단계; (b2 반응) Y1 및 A3를 포함하는 화합물을 준비하여, 이를 중간체 A-2-1와 반응시켜 중간체 A-2-2를 제조하는 단계; (b3 반응) Y2 및 A2를 포함하는 화합물을 준비하여, 이를 상기 중간체 A-2-2 와 반응시켜 중간체 A-2-3를 제조하는 단계; 및 (b4 반응) 상기 중간체 A-2-3에 보론을 도입하는 단계;를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
[반응식 B]
[중간체 A-2]   [중간체 A-2-1]    [중간체 A-2-2]
[중간체 A-2-2]  [중간체 A-2-3]    [화학식 A]
즉, 상기 (b2) 반응은 중간체 A-2-1로부터 A3고리를 포함하는 부분(moiety)과의 결합을 위한 반응에 해당하고, 상기 (b3) 반응은 중간체 A-2-2로부터 A2고리를 포함하는 부분(moiety)와의 결합을 위한 반응에 해당되며, (b4) 반응은 최종 유기 전구체인 중간체 A-2-3으로부터 보론을 도입하여 최종 도판트 화합물을 제조하기 위한 반응에 해당된다.
여기서, 상기 (b) 단계내 (b1) 반응은 하기 [반응식 A-2]에 따라, 상기 [중간체 A-2]로부터 [중간체 A-2]내 X1가 이탈되고 Z가 결합되는 반응에 따라 [중간체 A-2-1]를 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.
[반응식 A-2]
[중간체 A-2] [중간체 A-2-1]
상기 [중간체 A-2] 및 [중간체 A-2-1]에서,
상기 X1은 F, Cl, Br 및 I 중에서 선택되는 어느 하나의 할로겐 원소이고,
상기 Y3은 N-R1, CR2R3, O, S, Se 및 SiR4R5 중에서 선택되는 어느 하나이며,
상기 치환기 R1 내지 R5는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 저마늄기, 니트로기, 시아노기, 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나이며,
상기 Z는 [중간체 A-2]내 X1 대신에 치환되는 치환기로서, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 저마늄기, 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나의 치환기이며,
상기 A1 고리 및 Y3는 각각 앞서 정의한 바와 동일하며,
상기 A1 고리내 방향족 탄소원자에 결합되는 수소원자 중 적어도 하나는 중수소로 치환된다.
여기서, 상기 중간체 A-2-1로 표시되는 화합물을 제조하기 위한 (b1) 반응은 A1 고리에 결합하는 할로겐 원소(X1)와 치환기 Z를 포함하는 붕소 화합물의 크로스 커플링(Suzuki-Miyaura Cross Coupling) 등의 반응에 의해 A1 고리에 결합한 할로겐 원소(X1)가 이탈되고, 붕소 화합물내 치환기 Z가 A1 고리에 결합하는 반응을 이용할 수 있고, 이는 아릴 할라이드와 아릴 붕소 화합물을 이용하여 아릴-아릴 화합물을 제조하기 위한 가장 일반적인 반응에 해당된다.
따라서, 상기 중간체 A-2-1로 표시되는 화합물은 (b1) 반응을 거쳐 A1 고리내 X1(할로겐)을 포함하지 않는 중수소 치환 축합고리에 해당되며, 이는 후속 반응에서의 출발물질이 된다.
이때, 상기 중간체 A-2로 표시되는 화합물과 치환기 Z를 포함하는 붕소 화합물의 크로스 커플링 반응은 유기 용매의 존재하에 팔라듐 촉매 및 염기의 존재하에서 반응이 수행될 수 있다.
이때 사용되는 유기용매로서는 앞서 반응식 A-1에서 사용된 유기용매들이 사용가능하며, 또한 팔라듐 촉매의 종류로서는 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐, 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐, 팔라듐(Ⅱ) 아세테이트, 팔라듐(Ⅱ)클로라이드, 비스(트리페닐포스핀)팔라듐 클로라이드, 팔라듐(Ⅱ) 클로라이드 다이머, 비스(아세토니트릴)팔라듐 클로라이드 등이 사용가능하며, 염기로서는 탄산칼륨, 탄산세슘, 아세트산 나트륨, 수산화바륨, 세슘플로라이드, 포타슘아세테이트 등이 사용 될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 (b1) 단계의 커플링 반응에서 사용되는 치환기 Z의 바람직한 예로서는 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 10의 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 18의 헤테로아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 18의 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 18의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기 중에서 선택되는 어느 하나의 치환기가 사용될 수 있다.
또한, 상기 (b) 단계내 (b2) 반응은 Y1 및 A3고리를 포함하는 화합물을 준비하여, 이를 중간체 A-2-1와 반응시켜 중간체 A-2-2를 제조하는 단계로서, 이때, 중간체 A-2-1과 Y1 및 A3를 포함하는 화합물()과의 결합을 위해서, 중간체 A-2-1내 이중 결합의 탄소원자에 결합된 수소 중 하나(바람직하게는 Y3 에 연결(결합)된 탄소원자에는 결합되지 않은, 베타위치의 수소 원자)를 할로겐으로 변환하여, 이를 이탈기로 하여, 이중결합내 탄소와 Y1 을 결합 시킬 수 있도록 한다. 이때, 사용되는 Y1은 N-R1, CR2R3, O, S, Se 및 SiR4R5 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있으며, 바람직하게는 N-R1, O, S 중에서 선택되는 어느 하나 일 수 있고, 더욱 바람직하게는 N-R1일 수 있다.
<(b2) 반응>
[중간체 A-2-1]     [중간체 A-2-2]
여기서, 상기 (b2) 반응에서, 상기 X2 및 X3는 서로 동일하거나 상이하며, 수소, 중수소, 할로겐에서 선택되는 어느 하나로서, 바람직하게는 할로겐일 수 있다. 여기서, 상기 X2는 이후의 보론 원자를 도입하는 과정에서 보론 원자의 결합에 따라 제거되며, 상기 X3는 다음 반응에서의 Y2 및 A2를 포함하는 화합물과 반응하여 Y2 가 A3고리에 결합되는 과정에서 제거되게 된다.
한편, 상기 (b2) 반응은 또한, Y1내 질소원자, 탄소원자 또는 산소원자와, 중간체 A-2-1내 이중 결합에 결합된 수소 중 하나가 할로겐으로 변환된 화합물내 할로겐과의 커플링 반응으로서, 유기 용매의 존재하에 팔라듐 촉매 및 염기의 존재하에서 반응이 수행될 수 있다. 앞서 반응식 A-1에서 사용된 유기용매들이 사용가능하며, 또한 팔라듐 촉매의 종류로서는 비스(트리-터셔리부틸포스핀)팔라듐, 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐, 팔라듐(Ⅱ) 아세테이트, 팔라듐(Ⅱ)클로라이드, 비스(트리페닐포스핀)팔라듐 클로라이드, 팔라듐(Ⅱ) 클로라이드 다이머, 비스(아세토니트릴)팔라듐 클로라이드 등이 사용가능하며, 염기로서는 소듐 터셔리 부톡사이드, 소듐 에톡사이드, 탄산칼륨, 탄산세슘, 아세트산 나트륨, 수산화바륨, 세슘플로라이드, 포타슘아세테이트 등이 이 사용 될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 (b) 단계내 (b3) 반응은 Y2 및 A2를 포함하는 화합물()을 준비하여, 이를 상기 중간체 A-2-2 와 반응시켜 중간체 A-2-3를 제조하는 단계로서, 이때, 중간체 A-2-2과 Y2 및 A2를 포함하는 화합물과의 결합을 위해서, 중간체 A-2-2내 X3 을 대신하여 Y2 가 A3 고리에 결합되도록 한다. 이때, 사용되는 Y2은 N-R1, CR2R3, O, S, Se 및 SiR4R5 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있으며, 바람직하게는 N-R1, O, S 중에서 선택되는 어느 하나 일 수 있고, 더욱 바람직하게는 N-R1일 수 있으며, X3는 수소, 중수소, 할로겐에서 선택되는 어느 하나로서, 바람직하게는 할로겐일 수 있다
<(b3) 반응>
[중간체 A-2-2]     [중간체 A-2-3]
여기서, 상기 X2는 이후의 보론 원자를 도입하는 과정에서 보론 원자의 결합에 따라 제거되게 된다.
한편, 상기 (b3) 반응은 또한, Y2내 질소원자, 탄소원자 또는 산소원자와, 중간체 A-2-2내 X3와의 커플링 반응으로서, 유기 용매의 존재하에 팔라듐 촉매 및 염기의 존재하에서 반응이 수행될 수 있다. 앞서 반응식 A-1에서 사용된 유기용매들이 사용가능하며, 또한 팔라듐 촉매의 종류로서는 비스(트리-터셔리부틸포스핀)팔라듐, 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐, 팔라듐(Ⅱ) 아세테이트, 팔라듐(Ⅱ)클로라이드, 비스(트리페닐포스핀)팔라듐 클로라이드, 팔라듐(Ⅱ) 클로라이드 다이머, 비스(아세토니트릴)팔라듐 클로라이드 등이 사용가능하며, 염기로서는 소듐 터셔리 부톡사이드, 소듐 에톡사이드, 탄산칼륨, 탄산세슘, 아세트산 나트륨, 수산화바륨, 세슘플로아이드, 포타슘아세테이트 등이 이 사용 될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 (b) 단계내 (b4) 반응은 상기 (b) 단계의 마지막 반응단계로서, 상기 중간체 A-2-3에 보론을 도입하는 단계에 해당한다.
<(b4) 반응>
[중간체 A-2-3]         [화학식 A]
통상적으로 복수의 방향족 고리의 중심원자에 보론 원자를 도입하는 방법은 공개특허공보 제 10-2016-0119683호(2016.10.14)호 등에서 공지된 바와 같이, 아래 참고 반응식 C-2 및 참고 반응식 C-3에서 보여주는 바와 같이, 두 가지 방법이 사용될 수 있다.
첫번째 방법으로서, 이는 참고 반응식 C-2에 나타난 바와 같이, 수소 원자(H)가 참고 반응식 C-2내 모핵고리 구조의 a고리에 결합된 (보론) 중간체를 보론 할로겐화물 또는 보론 알콕시화물 등과 반응하여 보론 도판트 화합물을 제조할 수 있고,
< 참고 반응식 C-2>
(중간체)          (보론 도판트 화합물)
두 번째 방법으로서, 참고 반응식 C-3에 나타난 바와 같이, 할로겐 원자(Br)가 참고 반응식 C-3내 모핵고리 구조의 a고리에 결합된 (보론)중간체를 보론 할로겐화물, 보론 알콕시화물 등과 반응하여 보론 도판트 화합물을 제조할 수 있으며, 본 발명에서는 상기 두 가지의 방법을 모두 사용하여 최종적으로 유기발광소자에 사용가능한 보론 도판트 화합물을 제조할 수 있다.
< 참고 반응식 C-3>
(중간체)          (보론 도판트 화합물)
상기 (b4) 반응은 또한, 유기 용매의 존재하에서 이루어질 수 있고, 이 경우에 앞서 반응식 A-1에서 사용된 유기용매들이 사용가능하다.
또한 상기 반응은 염기의 존재하에 수행될 수 있으며, 사용되는 염기로서는 터셔리 부틸 리튬, N-부틸 리튬, 메틸 리튬, 메틸 마그네슘브로마이드, 리튬 디메틸쿠퍼레이트 등이 사용가능하나 이에 제한되지 않으며, 상기 반응에 사용될 보론 전구체로서는 붕소 할라이드 종류를 사용가능하며, 바람직하게는 보론 트리브로마이드, 보론 트리클로라이드, 보론 트리아이오다이드, 보론 트리플루오라이드 등이 사용가능하나, 이에 제한되지 않는다.
한편, 본 발명에 따른 상기 [중간체 A-1], [중간체 A-2], [화학식 A] 및 [화학식 B]내 A1고리의 바람직한 예로서, 이는 치환 또는 비치환된 벤젠고리일 수 있다.
이를 보다 상세히 설명하면, 본 발명은 (a) 하기 [중간체 A-3]로 표시되는 화합물의 중수소화반응을 통하여 하기 [중간체 A-4]로 표시되는 화합물을 제조하는 단계; 및 (b) 상기 [중간체 A-4]로 표시되는 화합물을 반응물로 사용하여 하기 [화학식 A-1] 또는 [화학식 B-1]로 표시되는 화합물을 제조하는 단계;를 포함하는, 상기 [화학식 A-1] 및 [화학식 B-1]로 표시되는 화합물의 제조방법을 제공한다.
[중간체 A-3]
[중간체 A-4]
상기 [중간체 A-3] 및 [중간체 A-4]에서,
상기 치환기 R11 내지 R14은 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 24의 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 24의 알킬아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 24의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 24의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 아민기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 실릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 저마늄기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴티오닐기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이되, 상기 치환기 R11 내지 R14 중 하나는 F, Cl, Br 및 I 중에서 선택되는 어느 하나의 할로겐 원소이고,
상기 Y3 은 각각 앞서 정의된 바와 같이 N-R1, CR2R3, O, S, Se 및 SiR4R5 중에서 선택되는 어느 하나이며,
상기 [중간체 A-4]에서,
상기 치환기 R11 내지 R14 중 할로겐 원소가 아닌 세 개의 치환기 중 적어도 하나는 중수소이며,
상기 H/D는 수소 또는 중수소가 탄소원자에 결합됨을 의미한다.
[화학식 A-1] [화학식 B-1]
상기 [화학식 A-1] 및 [화학식 B-1]에서,
상기 치환기 R11 내지 R14은 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 24의 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 24의 알킬아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 24의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 24의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 중수소치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 아민기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 실릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 저마늄기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴티오닐기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고,
상기 Z는 [중간체 A-4]내 R11 내지 R14 중에서 선택되는 하나의 할로겐 원소대신에 치환되는 치환기로서, 수소, 중수소, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 24의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 24의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 아민기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 실릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 저마늄기, 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나의 치환기이되,
상기 치환기 R11 내지 R14 중 하나는 Z이고,
또한, 상기 치환기 R11 내지 R14 중 Z가 아닌 세 개의 치환기 중 적어도 하나는 중수소이며,
상기 A2 고리, A3 고리, X, Y1 내지 Y3 은 각각 앞서 정의된 바와 동일하다.
이에 따라, 본 발명은 상기 [화학식 A-1] 또는 [화학식 B-1]로 표시되는 화합물에서 치환기 R11 내지 R14가 결합되는, 방향족 축합 헤테로 고리내 벤젠 고리에 중수소를 효과적으로 도입시킬 수 있으며, 이때 상기 중간체 A-3로 표시되는 화합물을 단일 단계 반응의 중수소화 반응을 통하여 상기 중간체 A-4로 표시되는 화합물을 제조하는 단계는, 이를 통해 후속 공정에서 치환기 R11 내지 R14 중 적어도 하나이상이 방향족 축합 헤테로 고리내 벤젠 고리에 중수소를 포함하게 됨으로써, 최종적으로 치환기 R11 내지 R14가 결합되는, 방향족 축합 헤테로 고리내 벤젠 고리에 중수소가 도입된, 상기 [화학식 A-1] 또는 [화학식 B-1]로 표시되는 화합물을 얻어낼 수 있다.
또한, 바람직한 일 실시예로서, 상기 [화학식 A-1] 및 [화학식 B-1]로 표시되는 다환 고리 화합물의 제조 방법에 있어서, 상기 (b) 단계는 하기 [반응식 A-4]에 따라, 상기 [중간체 A-4]로부터 [중간체 A-4]내 치환기 R11 내지 R14 중 선택되는 하나의 할로겐 원소가 이탈되고 Z가 결합되는 반응에 따라 [중간체 A-4-1]를 생성하는 단계를 포함한다.
[반응식 A-4]
[중간체 A-4] [중간체 A-4-1]
상기 [중간체 A-4] 및 [중간체 A-4-1]에서,
상기 Y3는 각각 앞서의 중간체 A-4에서 정의한 바와 동일하며,
상기 [중간체 A-4]에서
상기 R11 내지 R14,는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 24의 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 24의 알킬아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 아민기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 실릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 저마늄기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴티오닐기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이되,
상기 치환기 R11 내지 R14 중 하나는 F, Cl, Br 및 I 중에서 선택되는 어느 하나의 할로겐 원소이고,
또한, 상기 치환기 R11 내지 R14 중 할로겐 원소가 아닌 세개의 치환기 중 적어도 하나는 중수소이며,
상기 [중간체 A-4-1]에서,
상기 치환기 R11 내지 R14은 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 24의 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 24의 알킬아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기 , 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 아민기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 실릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 저마늄기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴티오닐기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고,
상기 Z는 [중간체 A-4]내 R11 내지 R14 중에서 선택되는 하나의 할로겐 원소대신에 치환되는 치환기로서, 수소, 중수소, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 아민기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 실릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 저마늄기, 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나의 치환기이되,
상기 치환기 R11 내지 R14 중 하나는 Z이고,
또한, 상기 치환기 R11 내지 R14 중 Z가 아닌 세 개의 치환기 중 적어도 하나는 중수소이다.
즉, 상기 [반응식 A-4]는 [반응식 A-2]에서 상기 A1고리가 벤젠고리로서 한정된 반응에 해당함으로써, 상기 [반응식 A-4]를 통해 얻어지는 [중간체 A-4-1]은 후속 공정을 통해 상기 반응식 B에서의 [중간체 A-2-1]에 해당됨으로써, 이와 관련된 후속 반응들 ((b2) 내지 (b)4 반응))을 동일하게 진행할 수 있고, 최종적으로 [화학식 A-1] 또는 [화학식 B-1]로 표시되는 화합물을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 [화학식 A] 및 [화학식 B]에서의 상기 A1 고리내 방향족 탄소원자와 결합되는 수소원자는 모두 중수소로 치환될 수 있다,
또한, 본 발명에 따른 상기 [화학식 A-1] 및 [화학식 B-1]에서의 치환기 R11 내지 R14 중 Z가 아닌 세개의 치환기 모두가 중수소일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 [화학식 A], [화학식 B], [화학식 A-1] 및 [화학식 B-1]에서의 치환기 Z는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기일 수 있으며, 바람직하게는 중수소 치환 또는 비치환된 6 내지 20의 아릴기일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 [화학식 A], [화학식 B], [화학식 A-1] 및 [화학식 B-1]에서의 치환기 Y1 및 Y2 중 적어도 하나는 NR1 일 수 있고, 이경우에 상기 R1 은 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 저마늄기, 니트로기, 시아노기, 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나 일 수 있으며, 바람직하게는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기일 수 있고, 더욱 바람직하게는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기일수 있다.
또한, 본 발명에서의 상기 [화학식 A], [화학식 B], [화학식 A-1] 및 [화학식 B-1]내 연결기 Y1 및 Y2 모두가 NR1 일 수 있다.
또한, 본 발명에서의 상기 [화학식 A] 및 [화학식 B]에서의 상기 연결기 Y1 및 Y2 중 적어도 하나는 서로 동일하거나, 상이하며 각각 하기 [구조식 A]로 표시되는 연결기일 수 있다.
[구조식 A]
상기 [구조식 A]에서 "-*"는 상기 Y1에 연결된 이중결합내 탄소원자, A2 고리에서의 방향족 탄소원자 또는 A3 고리에서의 방향족 탄소원자와 각각 결합하기 위한 결합 사이트를 의미하며,
상기 [구조식 A]에서 상기 R41 내지 R45는 각각 서로 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 중수소, 시아노기, 할로겐기, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 중수소 치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 3 내지 24의 시클로알킬기, 중수소 치환된 탄소수 3 내지 24의 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 중수소 치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 중수소 치환된 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 7 내지 24의 알킬아릴기, 중수소 치환된 탄소수 7 내지 24의 알킬아릴기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 중수소 치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 탄소수 7 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환된 탄소수 7 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 탄소수 5 내지 24의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환된 탄소수 5 내지 24의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 중수소 치환된 탄소수 6 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 탄소수 8 내지 24의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 중수소 치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 탄소수 5 내지 24의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 중수소 치환된 탄소수 5 내지 24의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 탄소수 1 내지 24의 실릴기, 중수소 치환된 탄소수 1 내지 24의 실릴기, 탄소수 1 내지 24의 저마늄기, 중수소 치환된 탄소수 1 내지 24의 저마늄기, 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 탄소수 6 내지 24의 아릴티오닐기 중에서 선택되는 어느 하나 이며, 상기 R41 및 R45는 각각 상기 A1 고리, A2 고리 또는 A3 고리와 결합하여 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있다.
한편, 본 발명에서 상기 'R41 및 R45 중 적어도 하나가 상기 A1 고리, A2 고리 또는 A3 고리와 결합하여 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성'하게 되는 경우에, 이는 앞서의 R2 및 R3, R4 및 R5 은 각각 서로 연결되는 경우 등에서 살펴본 바와 마찬가지로, 상기 치환기 R41 또는 R45 내의 하나의 수소라디칼을 제거하며, 또한, A1 고리, A2 고리 또는 A3 고리내 하나의 수소라디칼을 제거하고 이들을 연결함으로써 추가적으로 고리를 형성하는 것을 의미하며, 이는 명세서내 이후에 기술될 '추가적으로 고리를 형성'하는 경우에 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 [화학식 A] 및 [화학식 B]에서의 연결기 Y1 는 산소(O) 원자 또는 황(S) 원소일 수 있고, 또한, 본 발명의 상기 [화학식 A] 및 [화학식 B]에서의 중심 원자(X)는 바람직하게는 붕소(B) 원자일 수 있다.
또한, 본 발명의 [화학식 A], [화학식 B], [화학식 A-1] 및 [화학식 B-1]에서의 상기 A2 고리내 방향족 탄소원자와 결합되는 수소원자 중 적어도 하나는 중수소로 치환되거나, 또는 A3 고리내 방향족 탄소원자와 결합되는 수소원자 중 적어도 하나는 중수소로 치환될 수 있으며, 이 경우에 바람직하게는 A3 고리내 방향족 탄소원자와 결합되는 수소원자는 모두 중수소로 치환되거나, 또는 A2 고리내 방향족 탄소원자와 결합되는 수소원자는 모두 중수소로 치환되도록 할 수 있다.
본 발명에서의 [화학식 A], [화학식 B], [화학식 A-1] 및 [화학식 B-1]에서의 상기 A2 고리 또는 A3 고리내 방향족 탄소원자와 결합되는 수소원자 중 적어도 하나를 중수소로 치환하는 구조를 가짐으로써, 상기 [화학식 A], [화학식 B], [화학식 A-1] 및 [화학식 B-1] 중 어느 하나로 표시되는 다환 고리 화합물은 유기발광소자내 도판트 물질로서 사용되어 유기발광소자의 장수명 및 안정성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 상기 A2 고리내 방향족 탄소원자와 결합되는 수소원자를 중수소로 치환하거나, 또는 A3 고리내 방향족 탄소원자와 결합되는 수소원자를 중수소로 치환하는 방법은 앞서 설명한 바와 같이 A2 고리 또는 A3 고리에 할로겐 원자를 도입한 화합물을 중수소화한 후에 후속 반응을 통해 보론 화합물을 제조함으로써, A2 고리 또는 A3 고리내 각각 적어도 1개 이상의 중수소가 치환된 화합물을 보다 용이하게 얻어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 화합물내 A1 내지 A3 고리의 바람직한 예로서, 이는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리일 수 있으며, 구체적으로 벤젠고리, 나프탈렌고리, 비페닐고리, 터페닐고리, 안트라센고리, 페난트렌고리, 인덴고리, 플루오렌고리, 피렌고리, 페릴렌고리, 크라이센고리, 나프타센고리, 플루오란텐고리, 펜타센고리 중에서 선택되는 어느 하나의 고리일 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 A1 내지 A3의 방향족 탄화수소 고리가 각각 서로 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리인 경우에, 상기 화학식 A 및 화학식 B내 A1 및 A2의 방향족 탄화수소 고리는 하기 [구조식 10] 내지 [구조식 21] 중에서 선택되는 어느 하나 일 수 있다.
[구조식 10] [구조식 11] [구조식 12]
[구조식 13] [구조식 14] [구조식 15]
[구조식 16] [구조식 17] [구조식 18]
[구조식 19] [구조식 20] [구조식 21]
상기 [구조식 10] 내지 [구조식 21]에서 "-*"는 상기 A1 고리에서의 방향족 고리내 탄소가 치환기 Y3 또는 치환기 Y3를 포함하는 오각고리내 탄소원자와 결합하기 위한 결합 사이트를 의미하거나,
또는 상기 A2 고리에서의 방향족 고리내 탄소가 X 또는 연결기 Y2와 결합하기 위한 결합 사이트를 의미하며,
상기 [구조식 10] 내지 [구조식 21]에서 상기 R은 각각 서로 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 저마늄기, 니트로기, 시아노기, 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나이며,
상기 m은 1 내지 8의 정수이며, m이 2이상인 경우 또는 R이 2이상인 경우에는 각각의 R은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
또한, 상기 A1 내지 A3 고리가 각각 서로 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리인 경우에, [화학식 A] 및 [화학식 B]내 A3의 방향족 탄화수소 고리는 하기 [구조식 B]로 표시되는 고리일 수 있다.
[구조식 B]
상기 [구조식 B]에서 "-*"는 A3 고리에서의 방향족 고리내 탄소가 연결기 Y2, X 및 연결기 Y1와 각각 결합하기 위한 결합 사이트를 의미한다.
상기 [구조식 B]에서 상기 R55 내지 R57은 각각 서로 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 저마늄기, 니트로기, 시아노기, 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나이며,
상기 R55 내지 R57는 각각 서로 이웃한 치환기와 서로 연결되어 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있다
또는, 본 발명에 따른 상기 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 화합물내 A1 내지 A3 고리가 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 방향족 헤테로고리인 경우에 이들은 각각 서로 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 [구조식 31] 내지 [구조식 40] 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
[구조식 31] [구조식 32] [구조식 33] [구조식 34]
[구조식 35] [구조식 36] [구조식 37]
[구조식 38] [구조식 39] [구조식 40]
상기 [구조식 31] 내지 [구조식 40]에서,
상기 연결기 T1 내지 T12은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로, C(R61), C(R62)(R63), N, N(R64), O, S, Se, Te, Si(R65)(R66) 및 Ge(R67)(R68) 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 상기 연결기 T1 내지 T12가 동시에 모두 탄소 원자인 경우는 제외하며, 상기 R61 내지 R68은 앞서 정의한 R1과 동일하다.
또한, 상기 [구조식 33]은 전자의 이동에 따른 공명구조에 의한 하기 [구조식 33-1]로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[구조식 33-1]
상기 [구조식 33-1]에서,
상기 연결기 T1 내지 T7은 상기 [구조식 31] 내지 [구조식 40]에서 정의한 바와 동일하다.
또한, 상기 [구조식 31] 내지 [구조식 40]은 보다 바람직하게는 하기 [구조식 50] 내 헤테로고리 중에서 선택되는 어느 하나의 헤테로고리 구조일 수 있다.
[구조식 50]
상기 [구조식 50]에서,
상기 치환기 X는 앞서 정의한 R1과 동일하고,
상기 m 은 1 내지 11 중에서 선택되는 어느 하나의 정수이며, m이 2 이상인 경우 복수 개의 X는 각각 서로 동일하거나 상이하다.
또한, 본 발명에 따른 상기 [화학식 A] 및 [화학식 B]에서의, 상기 A1 내지 A3 고리 중 적어도 하나는 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리, 또는 탄소수 2 내지 50의 방향족 헤테로고리내에 하기 구조식 F로 표시되는 아릴 아미노기가 결합될 수 있으며, 바람직하게는 상기 A1 내지 A3 고리 중 하나 또는 두 개의 구조식 F로 표시되는 아릴 아미노기가 결합될 수 있다.
[구조식 F]
상기 [구조식 F]에서, "-*"는 A1 내지 A3 중 어느 하나이상의 고리의 방향족 탄소와 결합하기 위한 결합 사이트를 의미하며,
상기 Ar11 및 Ar12는 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 18의 헤테로아릴기고, 바람직하게는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 12의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 12의 헤테로아릴기이고, 이들은 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 [중간체 A-2]로 표시되는 중간체 화합물로부터 제조된, [화학식 A] 및 [화학식 B]로 표시되는 다환 고리 화합물 또는 [중간체 A-4]로 표시되는 중간체 화합물로부터 제조된, [화학식 A-1] 및 [화학식 B-1]으로 표시되는 다환 고리 화합물은 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에서 유기발광 소자용 재료로서 사용될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 [화학식 A], [화학식 B], [화학식 A-1] 및 [화학식 B-1]으로 표시되는 다환 고리 화합물은 제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극사이에 개재되는 발광층;을 포함하는 유기발광소자내 상기 발광층에 도판트로서, 호스트 화합물과 함께 사용될 수 있다.
여기서, 상기 유기발광 소자는 통상적으로 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층, 발광층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 양극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 음극을 포함할 수 있고, 이들 이외에 선택적으로 추가의 층을 포함할 수 있다.
이때, 본 발명에서 상기 발광층에는 도판트와 더불어, 호스트 재료가 사용될 수 있다. 상기 발광층이 호스트 및 도판트를 포함할 경우, 도판트의 함량은 통상적으로 호스트약 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 내지 약 20중량부의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
(실시예)
합성예 1 : [BD-1]의 합성
합성예 1-1 : A-1의 합성
<A-1a> <A-1>
반응기에 <A-1a> 40 g, 탄산은 9.77 g, 사이클로헥실다이페닐포스핀 19 g, 탄산칼륨 24.5 g, 중수 64 mL, 톨루엔 18 mL를 투입하고, 6시간 동안 환류 교반시켰다. 상온으로 냉각 후, 톨루엔을 사용하여 층분리 한 다음, 유기층을 모아 감압농축하였다. 실리카겔컬럼크로마토그래피로 정제하여 <A-1>을 얻었다. (36.2 g, 89.3%)
합성예 1-2 : A-2의 합성
<A-1> <A-2a> <A-2>
반응기에 <A-1> 35.3 g, <A-2a> 23 g, 팔라듐(II)아세테이트 0.69 g, BINAP 1.92 g, 소듐터셔리부톡사이드 29.6 g, 톨루엔 350 mL를 투입하고, 2시간 동안 환류교반시켰다. 상온으로 냉각 후, 톨루엔을 사용하여 층분리 한 다음, 유기층을 모아 감압농축하였다. 실리카겔컬럼크로마토그래피로 정제하여 <A-2>를 얻었다. (42 g, 91.6%)
합성예 1-3 : A-3의 합성
<A-3a> <A-3>
상기 합성예 1-1에서, <A-1a> 대신 <A-3a>를 사용하여 동일한 방법으로 <A-3>을 얻었다. (수율 96.1%)
합성예 1-4 : A-4의 합성
<A-3> <A-4a> <A-4>
반응기에 <A-3> 106 g, <A-4a> 74 g, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 22.4 g, 탄산칼륨 201 g, 톨루엔 530 mL, 에탄올 318 mL, 증류수 212 mL를 투입하고, 16시간 동안 환류 교반시켰다. 상온으로 냉각 후, 톨루엔을 사용하여 층분리 한 다음, 유기층을 모아 감압농축하였다. 실리카겔컬럼크로마토그래피로 정제하여 <A-4>를 얻었다. (87.8 g, 82%)
합성예 1-5 : A-5의 합성
<A-4> <A-5>
반응기에 <A-4> 45.7 g, 다이메틸포름아마이드 230 mL를 투입하고, 상온에서 교반하였다. N-브로모석신이미드 40.6 g을 투입한 후, 50℃로 승온 한 뒤 16시간 동안 환류 교반시켰다. 상온으로 냉각 후, 에틸아세테이트를 사용하여 층분리 한 다음, 유기층을 물로 세척 후 감압농축하였다. 실리카겔컬럼크로마토그래피로 정제하여 <A-5>를 얻었다. (61.1 g, 98.8%)
합성예 1-6 : A-6의 합성
<A-2> <A-5> <A-6>
반응기에 <A-2> 47.3 g, <A-5> 61.2 g, 비스(트리-터셔리부틸포스핀)팔라듐 1.63 g, 소듐터셔리부톡사이드 30.6 g, 톨루엔 470 mL 를 투입하고, 16시간 동안 환류 교반시켰다. 상온으로 냉각 후, 톨루엔을 사용하여 층분리 한 다음, 유기층을 모아 감압농축하였다. 실리카겔컬럼크로마토그래피로 정제하여 <A-6>를 얻었다. (75 g, 91.6%)
합성예 1-7 : A-7의 합성
<A-7a> <A-2a> <A-7>
상기 합성예 1-2에서, <A-1> 대신 <A-7a>를 사용하여 동일한 방법으로 <A-7>을 얻었다. (수율 85.1%)
합성예 1-8 : A-8의 합성
<A-7> <A-8a> <A-8>
반응기에 <A-7> 50 g, <A-8a> 56.3 g, 팔라듐(II)아세테이트 0.4 g, 소듐터셔리부톡사이드 23.9 g, 잔트포스 1 g, 톨루엔 500 mL를 투입 후, 16시간 동안 환류교반하였다. 상온으로 냉각한 다음, 아세테이트산에틸과 물을 투입 후 유기층을 분리하였다. 실리카겔크로마토그래피로 정제하여 <A-8>을 얻었다. (35 g, 46.2%)
합성예 1-9 : A-9의 합성
<A-8> <A-9a> <A-9>
상기 합성예 1-2에서, <A-1> 대신 <A-8>을 사용하고, <A-2a> 대신 <A-9a>를 사용하여 동일한 방법으로 <A-9>를 얻었다. (수율 89.4%)
합성예 1-10 : A-10의 합성
<A-6> <A-9> <A-10>
반응기에 <A-6> 30 g, <A-9> 30.8 g, 비스(트리-터셔리부틸포스핀)팔라듐 0.91 g, 소듐터셔리부톡사이드 9.6 g, 톨루엔 300 mL를 투입하고, 16시간 동안 환류 교반시켰다. 상온으로 냉각 후, 톨루엔을 사용하여 층분리 한 다음, 유기층을 모아 감압농축하였다. 실리카겔컬럼크로마토그래피로 정제하여 <A-10>을 얻었다. (52.9 g, 84.1%)
합성예 1-11 : [BD-1]의 합성
<A-10> [BD-1]
반응기에 <A-10> 24.6 g, 터셔리 부틸벤젠 246 mL을 투입 후, -60 ℃에서 1.7 M 터셔리 부틸리튬 40.6 mL를 적가하였다. 60 ℃로 승온 후 2시간 동안 교반 후 -60 ℃로 냉각한 다음 보론 트리브로마이드 4.9 mL를 적가하였다. 상온으로 승온 후 1시간 교반한 다음, 0 ℃로 냉각 후, N,N-디아이소프로필에틸아민 8.0 mL를 적가하였다. 120 ℃로 승온 후, 16시간 교반한 다음 상온으로 냉각 후 물 76 mL, 소듐아세테이트 3.8 g을 투입하였다. 에틸아세테이트로 유기층을 추출하고, 감압농축한 다음, 실리카겔컬럼크로마토그래피로 정제하여 [BD-1]을 얻었다. (4.2 g, 17.5%)
MS (MALDI-TOF) : m/z 1050.58 [M+]
합성예 2 : [BD-2]의 합성
합성예 2-1 : B-1의 합성
<A-8> <B-1a> <B-1>
상기 합성예 1-9에서, <A-9a> 대신 <B-1a>를 사용하여 동일한 방법으로 <B-1>을 얻었다. (수율 90.4%)
합성예 2-2 : B-2의 합성
<A-6> <B-1> <B-2>
상기 합성예 1-10에서, <A-9> 대신 <B-1>을 사용하여 동일한 방법으로 <B-2>를 얻었다. (수율 87.2%)
합성예 2-3 : [BD-2]의 합성
<B-2> [BD-2]
상기 합성예 1-11에서, <A-10> 대신 <B-2>를 사용하여 동일한 방법으로 [BD-2]를 얻었다. (수율 16.4%)
MS (MALDI-TOF) : m/z 1008.49 [M+]
합성예 3 : [BD-3]의 합성
합성예 3-1 : C-1의 합성
<C-1a> <C-1>
상기 합성예 1-1에서, <A-1a> 대신 <C-1a>를 사용하여 동일한 방법으로 <C-1>을 얻었다. (수율 95.9%)
합성예 3-2 : C-2의 합성
<C-1> <A-2a> <C-2>
상기 합성예 1-2에서, <A-1> 대신 <C-1>을 사용하여 동일한 방법으로 <C-2>를 얻었다. (수율 96.6%)
합성예 3-3 : C-3의 합성
<C-2> <A-5> <C-3>
상기 합성예 1-6에서, <A-2> 대신 <C-2>를 사용하여 동일한 방법으로 <C-3>을 얻었다. (수율 86.3%)
합성예 3-4 : C-4의 합성
<C-4a> <C-4>
상기 합성예 1-1에서, <A-1a> 대신 <C-4a>를 사용하여 동일한 방법으로 <C-4>를 얻었다. (수율 96.1%)
합성예 3-5 : C-5의 합성
<C-4> <A-4a> <C-5>
상기 합성예 1-4에서, <A-3> 대신 <C-4>를 사용하여 동일한 방법으로 <C-5>를 얻었다. (수율 96.1%)
합성예 3-6 : C-6의 합성
<C-5> <A-2a> <C-6>
상기 합성예 1-2에서, <A-1> 대신 <C-5>를 사용하여 동일한 방법으로 <C-6>를 얻었다. (수율 89.3%)
합성예 3-7 : C-7의 합성
<A-8a> <C-7>
상기 합성예 1-1에서, <A-1a> 대신 <A-8a>를 사용하여 동일한 방법으로 <C-7>를 얻었다. (수율 95.9%)
합성예 3-8 : C-8의 합성
<C-6> <C-7> <C-8>
상기 합성예 1-8에서, <A-7> 대신 <C-6>을 사용하고, <A-8a> 대신 <C-7>을 사용하여 동일한 방법으로 <C-8>을 얻었다. (수율 63.5%)
합성예 3-9 : C-9의 합성
<C-9a> <A-4a> <C-9>
상기 합성예 1-4에서, <A-3> 대신 <C-9a>를 사용하여 동일한 방법으로 <C-9>를 얻었다. (수율 81.1%)
합성예 3-10 : C-10의 합성
<C-8> <C-9> <C-10>
상기 합성예 1-2에서, <A-1> 대신 <C-8>을 사용하고, <A-2a> 대신 <C-9>를 사용하여 동일한 방법으로 <C-10>을 얻었다. (수율 83.7%)
합성예 3-11 : C-11의 합성
<C-3> <C-10> <C-11>
상기 합성예 1-10에서, <A-6> 대신 <C-3>을 사용하고, <A-9> 대신 <C-10>을 사용하여 동일한 방법으로 <C-11>을 얻었다. (수율 85.4%)
합성예 3-12 : [BD-3]의 합성
<C-11> [BD-3]
상기 합성예 1-11에서, <A-10> 대신 <C-11>을 사용하여 동일한 방법으로 [BD-3]을 얻었다. (수율 16.4%)
MS (MALDI-TOF) : m/z 1147.74 [M+]
합성예 4 : [BD-4]의 합성
합성예 4-1 : D-1의 합성
<D-1a> <D-1>
반응기에 <D-1a> 50 g과 테트라하이드로퓨란 50 mL를 투입 후, -78
Figure pat00074
에서 2.0 M 리튬 디아소프로필아마이드 용액 140 mL를 적가하였다. -78
Figure pat00075
에서 3시간 교반한 다음, 헥사클로로에탄을 천천히 넣고 상온으로 승온 후, 16시간 동안 교반하였다. 아세테이트산에틸과 물을 투입 후 유기층을 분리하였다. 실리카겔크로마토그래피로 정제하여, <D-1>을 얻었다. (42.5 g, 78.9%)
합성예 4-2 : D-2의 합성
<D-1> <A-2a> <D-2>
상기 합성예 1-2에서, <A-1> 대신 <D-1>을 사용하여 동일한 방법으로 <D-2>를 얻었다. (수율 56%)
합성예 4-3 : D-3의 합성
<D-2> <A-5> <D-3>
상기 합성예 1-6에서, <A-2> 대신 <D-2>를 사용하여 동일한 방법으로 <D-3>을 얻었다. (수율 89.7%)
합성예 4-4 : D-4의 합성
<D-4a> <A-8a> <D-4>
상기 합성예 1-8에서, <A-7> 대신 <D-4a>를 사용하여 동일한 방법으로 <D-4>를 얻었다. (수율 71%)
합성예 4-5 : D-5의 합성
<D-4> <A-2a> <D-5>
상기 합성예 1-2에서, <A-1> 대신 <D-4>를 사용하여 동일한 방법으로 <D-5>를 얻었다. (수율 84.7%)
합성예 4-6 : D-6의 합성
<D-3> <D-5> <D-6>
상기 합성예 1-10에서, <A-6> 대신 <D-3>을 사용하고, <A-9> 대신 <D-5>를 사용하여 동일한 방법으로 <D-6>를 얻었다. (수율 93.2%)
합성예 4-7 : [BD-4]의 합성
<D-6> [BD-4]
상기 합성예 1-11에서, <A-10> 대신 <D-6>를 사용하여 동일한 방법으로 [BD-4]를 얻었다. (수율 13.7%)
MS (MALDI-TOF) : m/z 1209.64 [M+]
합성예 5 : [BD-5]의 합성
합성예 5-1 : [BD-5]의 합성
상기 합성예 1에서, 합성예 1-3의 <A-3a> 대신 5-Bromothieno[2,3-b]pyridine을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 [BD-5]를 얻었다. (최종수율 13.4%)
MS (MALDI-TOF) : m/z 1050.57 [M+]
실시예 1 내지 5 : 유기발광소자의 제조
ITO 글래스의 발광 면적이 2 mm ⅹ 2 mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 상기 ITO 글래스를 진공 챔버에 장착한 후 베이스 압력이 1 ⅹ 10-7 torr가 되도록 한 후 상기 ITO 위에 정공주입층으로서, 하기 구조식 [Acceptor-1]의 전자 억셉터와 [화학식 F]의 증착 비율이 [Acceptor-1] : [화학식 F] = 2 : 98이 되도록 성막 (100
Figure pat00082
하였다. 정공수송층으로서 [화학식 F]를 성막 (550 Å) 하고, 이어서 전자저지층으로서 [화학식 G]를 성막(50 Å) 하였다. 발광층은 하기에 기재된 호스트 [BH-1]과 본 발명의 화합물 (2 wt%)을 혼합하여 성막 (200 Å)한 다음, 이후에 정공저지층으로서 [화학식 H]를 성막 (50 Å)하고, 전자수송층으로 [화학식 E-1]과 [화학식 E-2]를 1 : 1의 비로 250 Å, 전자주입층으로 [화학식 E-2]를 10 Å, Al (1000 Å)의순서로 성막하여 유기발광 소자를 제조하였다. 상기 유기발광소자의 발광특성은 0.4 mA에서 측정하였다.
[화학식 F] [화학식 G] [화학식 H]
[화학식 E-1] [화학식 E-2] [Acceptor-1]
[BH-1]
비교예 1 내지 5
상기 실시예에서 사용된 화합물 대신 [BD-A] 내지 [BD-E]를 사용한 것 이외에는 동일하게 유기발광소자를 제작하였으며, 상기 유기발광소자의 발광특성은 0.4 mA에서 측정하였다. 상기 [BD-A] 내지 [BD-E]의 구조는 다음과 같다.
[BD-A] [BD-B] [BD-C]
[BD-D] [BD-E]
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5에 따라 제조된 유기발광소자에 대하여, 전압, 외부양자효율 및 수명을 측정하고 그 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다.
구분 호스트 도판트 전압
(V)
효율
(EQE, %)
수명
(T97, hr)
실시예 1 BH-1 [BD-1] 3.3 10.5 241
실시예 2 BH-1 [BD-2] 3.3 10.9 235
실시예 3 BH-1 [BD-3] 3.3 10.6 272
실시예 4 BH-1 [BD-4] 3.5 10.3 257
실시예 5 BH-1 [BD-5] 3.5 9.9 226
비교예 1 BH-1 BD-A 3.3 10.5 192
비교예 2 BH-1 BD-B 3.3 10.5 214
비교예 3 BH-1 BD-C 3.3 10.9 221
비교예 4 BH-1 BD-D 3.5 10.3 224
비교예 5 BH-1 BD-E 3.5 9.9 199
상기 표 1에서 보는 바와 같이 아릴할라이드 또는 헤테로아릴할라이드 중간체를 이용하여 중수소치환 반응을 통하여 화합물 BD-1 내지 BD-5를 제조하는 경우에는 불필요한 공정 생략으로 인한 우수한 수율을 나타내며, 또한 상기 화합물 BD-1 내지 BD-5를 유기발광소자내 도판트 물질로 사용한 경우에는 비교예 1 내지 5의 화합물(BD-A 내지 BD-E)을 사용한 경우 보다 우수한 장수명 특성을 보여주고 있어, 유기발광소자내 도판트 물질로서 응용가능성이 높은 것을 확인하였다.

Claims (14)

  1. a) 하기 [중간체 A-1]로 표시되는 화합물의 중수소화반응을 통하여 하기 [중간체 A-2]로 표시되는 화합물을 제조하는 단계; 및
    b) 상기 [중간체 A-2]로 표시되는 화합물을 반응물로 사용하여 하기 [화학식 A] 또는 [화학식 B]로 표시되는 화합물을 제조하는 단계;를 포함하는, 다환 고리 화합물의 제조 방법.
    [중간체 A-1]
    [중간체 A-2]
    상기 [중간체 A-1] 및 [중간체 A-2]에서,
    상기 X1은 F, Cl, Br 및 I 중에서 선택되는 어느 하나의 할로겐 원소이고,
    상기 Y3은 N-R1, CR2R3, O, S, Se 및 SiR4R5 중에서 선택되는 어느 하나이며,
    상기 치환기 R1 내지 R5는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 아래의 [화학식 A] 및 [화학식 B]에서 정의한 바와 동일하며,
    상기 A1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 방향족 헤테로고리이고,
    상기 [중간체 A-2]에서. 상기 A1 고리내 방향족 탄소원자에 결합되는 수소원자 중 적어도 하나는 중수소로 치환되고,
    상기 H/D는 수소 또는 중수소가 탄소원자에 결합됨을 의미한다.

    [화학식 A] [화학식 B]

    상기 [화학식 A] 및 [화학식 B]에서,
    상기 A1은 각각 서로 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 방향족 헤테로고리이되, 상기 A1 고리내 방향족 탄소원자에 결합되는 수소원자 중 적어도 하나는 중수소로 치환되고,
    상기 A2 및 A3은 각각 서로 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리, 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 50의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 방향족 탄화수소 고리, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 방향족 헤테로고리, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 50의 지방족 탄화수소 고리가 축합된 방향족 헤테로고리 중에서 선택되는 어느 하나이며,
    상기 X는 B, P, P=O, P=S 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    상기 Z는 [중간체 A-2]내 X1 대신에 치환되는 치환기로서, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 저마늄기, 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나의 치환기이고,
    상기 Y1 내지 Y3은 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 N-R1, CR2R3, O, S, Se 및 SiR4R5 중에서 선택되는 어느 하나이며,
    상기 치환기 R1 내지 R5는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 저마늄기, 니트로기, 시아노기, 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나이며,
    상기 R2 및 R3, R4 및 R5 은 각각 서로 연결되어 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있으며,
    상기 Y1 내 치환기 R1 내지 R5는 상기 A3 고리와 결합하여 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있고,
    상기 Y2 내 치환기 R1 내지 R5는 상기 A2 고리 또는 A3 고리와 결합하여 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있고,
    상기 Y3 내 치환기 R1 내지 R5는 상기 A1 고리와 결합하여 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있고,
    상기 [화학식 B]에서,
    상기 Y1 내 치환기 R1 내지 R5는 Y3 내 치환기 R1 내지 R5와 각각 서로 연결되어 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있으며,
    여기서, 상기 [중간체 A-1], [중간체 A-2], [화학식 A] 및 [화학식 B] 내 상기 ‘치환 또는 비치환된’에서의 '치환'은 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 중수소 치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 3 내지 24의 시클로알킬기, 중수소 치환된 탄소수 3 내지 24의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 중수소 치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 중수소 치환된 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 7 내지 24의 알킬아릴기, 중수소 치환된 탄소수 7 내지 24의 알킬아릴기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 중수소 치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 중수소 치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 탄소수 7 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환된 탄소수 7 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 탄소수 5 내지 24의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환된 탄소수 5 내지 24의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 중수소 치환된 탄소수 6 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 탄소수 8 내지 24의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 중수소 치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 탄소수 5 내지 24의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 중수소 치환된 탄소수 5 내지 24의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 탄소수 1 내지 24의 아민기, 중수소 치환된 탄소수 1 내지 24의 아민기, 탄소수 1 내지 24의 실릴기, 중수소 치환된 탄소수 1 내지 24의 실릴기, 탄소수 1 내지 24의 저마늄기, 중수소 치환된 탄소수 1 내지 24의 저마늄기, 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 중수소 치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 탄소수 6 내지 24의 아릴티오닐기, 중수소 치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴티오닐기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
  2. 제1항에 있어서,
    a) 하기 [중간체 A-3]로 표시되는 화합물의 중수소화반응을 통하여 하기 [중간체 A-4]로 표시되는 화합물을 제조하는 단계; 및
    b) 상기 [중간체 A-4]로 표시되는 화합물을 반응물로 사용하여 하기 [화학식 A-1] 또는 [화학식 B-1]로 표시되는 화합물을 제조하는 단계;를 포함하는, 다환 고리 화합물의 제조 방법.
    [중간체 A-3]
    [중간체 A-4]
    상기 [중간체 A-3] 및 [중간체 A-4]에서,
    상기 치환기 R11 내지 R14은 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 24의 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 24의 알킬아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 아민기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 실릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 저마늄기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴티오닐기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이되, 상기 치환기 R11 내지 R14 중 하나는 F, Cl, Br 및 I 중에서 선택되는 어느 하나의 할로겐 원소이고,
    상기 Y3 은 각각 제1항에서 정의된 바와 동일하며,
    상기 [중간체 A-4]에서,
    상기 치환기 R11 내지 R14 중 할로겐 원소가 아닌 세 개의 치환기 중 적어도 하나는 중수소이며,
    상기 H/D는 수소 또는 중수소가 탄소원자에 결합됨을 의미한다.
    [화학식 A-1] [화학식 B-1]

    상기 [화학식 A-1] 및 [화학식 B-1]에서,
    상기 치환기 R11 내지 R14은 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 24의 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 24의 알킬아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 아민기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 실릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 저마늄기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴티오닐기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고,
    상기 Z는 [중간체 A-4]내 R11 내지 R14 중에서 선택되는 하나의 할로겐 원소대신에 치환되는 치환기로서, 수소, 중수소, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 아민기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 실릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 저마늄기, 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나의 치환기이되,
    상기 치환기 R11 내지 R14 중 하나는 Z이고,
    또한, 상기 치환기 R11 내지 R14 중 Z가 아닌 세 개의 치환기 중 적어도 하나는 중수소이며,
    상기 A2 고리, A3 고리, X, Y1 내지 Y3 은 각각 제1항에서 정의된 바와 동일하다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 b) 단계는 하기 [반응식 A-2]에 따라, 상기 [중간체 A-2]로부터 [중간체 A-2]내 X1가 이탈되고 Z가 결합되는 반응에 따라 [중간체 A-2-1]를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다환 고리 화합물의 제조 방법.
    [반응식 A-2]

    [중간체 A-2] [중간체 A-2-1]
    상기 [중간체 A-2] 및 [중간체 A-2-1]에서,
    상기 X1은 F, Cl, Br 및 I 중에서 선택되는 어느 하나의 할로겐 원소이고,
    상기 Z는 중간체 A-2내 X1 대신에 치환되는 치환기로서, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 저마늄기, 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나의 치환기이며,
    상기 A1 고리 및 Y3는 각각 제1항에서 정의한 바와 동일하며,
    상기 A1 고리내 방향족 탄소원자에 결합되는 수소원자 중 적어도 하나는 중수소로 치환된다.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 b) 단계는 하기 [반응식 A-4]에 따라, 상기 [중간체 A-4]로부터 [중간체 A-4]내 치환기 R11 내지 R14 중 선택되는 하나의 할로겐 원소가 이탈되고 Z가 결합되는 반응에 따라 [중간체 A-4-1]를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 , 다환 고리 화합물의 제조 방법.
    [반응식 A-4]

    [중간체 A-4] [중간체 A-4-1]
    상기 [중간체 A-4] 및 [중간체 A-4-1]에서,
    상기 Y3는 각각 제2항에서의 중간체 A-4에서 정의한 바와 동일하며,
    상기 [중간체 A-4]에서
    상기 R11 내지 R14,는 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 24의 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 24의 알킬아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 아민기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 실릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 저마늄기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴티오닐기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이되,
    상기 치환기 R11 내지 R14 중 하나는 F, Cl, Br 및 I 중에서 선택되는 어느 하나의 할로겐 원소이고,
    또한, 상기 치환기 R11 내지 R14 중 할로겐 원소가 아닌 세개의 치환기 중 적어도 하나는 중수소이며,
    상기 [중간체 A-4-1]에서,
    상기 치환기 R11 내지 R14은 각각 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 수소, 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 24의 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 24의 알킬아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 아민기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 실릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 저마늄기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴티오닐기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고,
    상기 Z는 [중간체 A-4]내 R11 내지 R14 중에서 선택되는 하나의 할로겐 원소대신에 치환되는 치환기로서, 수소, 중수소, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 아민기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 실릴기, 중수소 치환 또는 비치환된 탄소수 0 내지 30의 저마늄기, 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나의 치환기이되,
    상기 치환기 R11 내지 R14 중 하나는 Z이고,
    또한, 상기 치환기 R11 내지 R14 중 Z가 아닌 세 개의 치환기 중 적어도 하나는 중수소이다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 [화학식 A] 및 [화학식 B]에서의 상기 A1 고리내 방향족 탄소원자와 결합되는 수소원자는 모두 중수소로 치환된 것을 특징으로 하는 다환 고리 화합물의 제조 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 [화학식 A-1] 및 [화학식 B-1]에서의 치환기 R11 내지 R14 중 Z가 아닌 세개의 치환기 모두가 중수소 인 것을 특징으로 하는 다환 고리 화합물의 제조 방법.
  7. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 [화학식 A], [화학식 B], [화학식 A-1] 및 [화학식 B-1]에서의 치환기 Z는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기인 것을 특징으로 하는 다환 고리 화합물의 제조 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 [화학식 A], [화학식 B], [화학식 A-1] 및 [화학식 B-1]에서의 치환기 Y1 및 Y2 중 적어도 하나는 NR1인 것을 특징으로 하는 다환 고리 화합물을 제조하는 방법:
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 치환기 R1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기인 것을 특징으로 하는 다환 고리 화합물을 제조하는 방법:
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 [화학식 A] 및 [화학식 B]에서의 연결기 Y1 및 Y2 중에서 적어도 하나는 서로 동일하거나, 상이하며 각각 하기 [구조식 A]로 표시되는 연결기인 것을 특징으로 하는 다환 고리 화합물을 제조하는 방법:
    [구조식 A]

    상기 [구조식 A]에서 "-*"는 상기 Y1에 연결된 이중결합내 탄소원자, A2 고리에서의 방향족 탄소원자 또는 A3 고리에서의 방향족 탄소원자와 각각 결합하기 위한 결합 사이트를 의미하며,
    상기 [구조식 A]에서 상기 R41 내지 R45는 각각 서로 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 중수소, 시아노기, 할로겐기, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 중수소 치환된 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 3 내지 24의 시클로알킬기, 중수소 치환된 탄소수 3 내지 24의 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 중수소 치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 중수소 치환된 탄소수 7 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 7 내지 24의 알킬아릴기, 중수소 치환된 탄소수 7 내지 24의 알킬아릴기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 중수소 치환된 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기, 탄소수 7 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환된 탄소수 7 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 시클로알킬기, 탄소수 5 내지 24의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 중수소 치환된 탄소수 5 내지 24의, 방향족 헤테로고리가 축합된 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 중수소 치환된 탄소수 6 내지 24의, 방향족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로시클로알킬기, 탄소수 8 내지 24의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 중수소 치환된 탄소수 8 내지 30의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 아릴기, 탄소수 5 내지 24의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 중수소 치환된 탄소수 5 내지 24의, 지방족 탄화수소 고리가 축합된 헤테로아릴기, 탄소수 1 내지 24의 알콕시기, 탄소수 1 내지 24의 아민기, 중수소 치환된 탄소수 1 내지 24의 아민기, 탄소수 1 내지 24의 실릴기, 중수소 치환된 탄소수 1 내지 24의 실릴기, 탄소수 1 내지 24의 저마늄기, 중수소 치환된 탄소수 1 내지 24의 저마늄기, 탄소수 6 내지 24의 아릴옥시기, 탄소수 6 내지 24의 아릴티오닐기 중에서 선택되는 어느 하나 이며, 상기 R41 및 R45는 각각 상기 A1 고리, A2 고리 또는 A3 고리와 결합하여 지환족 또는 방향족의 단일환 또는 다환고리를 추가적으로 형성할 수 있다.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 [화학식 A] 및 [화학식 B]에서의 연결기 Y1는 산소(O) 또는 황(S) 원소인 것을 특징으로 하는 다환 고리 화합물을 제조하는 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 [화학식 A], [화학식 B], [화학식 A-1] 및 [화학식 B-1]에서의 상기 A2 고리내 방향족 탄소원자와 결합되는 수소원자 중 적어도 하나는 중수소로 치환되거나,
    또는 A3 고리내 방향족 탄소원자와 결합되는 수소원자 중 적어도 하나는 중수소로 치환되는 것을 특징으로 하는 다환 고리 화합물을 제조하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 [화학식 A], [화학식 B], [화학식 A-1] 및 [화학식 B-1]에서의 A3 고리내 방향족 탄소원자와 결합되는 수소원자는 모두 중수소로 치환된 것을 특징으로 하는 다환 고리 화합물을 제조하는 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 [화학식 A] 및 [화학식 B]에서의 상기 A1 내지 A3 중 적어도 하나는 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소 고리, 또는 탄소수 2 내지 50의 방향족 헤테로고리내에 하기 구조식 F로 표시되는 아릴 아미노기가 결합된 것을 특징으로 하는 다환 고리 화합물을 제조하는 방법:
    [구조식 F]

    상기 [구조식 F] 에서, "-*"는 A1 내지 A3 중 어느 하나이상의 고리의 방향족 탄소와 결합하기 위한 결합 사이트를 의미하며,
    상기 Ar11 및 Ar12는 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 18의 아릴기이고, 이들은 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있다.
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