KR20240005609A - 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자및 그 전자 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화학식 1-1로 표시되는 화합물과, 제 1전극, 제 2전극 및 상기 제 1전극과 상기 제 2전극 사이의 유기물층을 포함하는 유기전기소자, 및 상기 유기전기소자를 포함하는 전자장치를 제공한다. 상기 유기물층에 화학식 1-1로 표시되는 화합물을 포함함으로써, 유기전기소자의 구동전압을 낮출 수 있고 발광 효율 및 수명을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 유기전기소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛 에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기전기소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물 층은 유기전기소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등으로 이루어질 수 있다.
유기전기소자에서 유기물층으로 사용되는 재료는 기능에 따라, 발광 재료와 전하수송 재료, 예컨대 정공주입 재료, 정공수송 재료, 전자수송 재료, 전자주입 재료 등으로 분류될 수 있다. 그리고 상기 발광 재료는 분자량에 따라 고분자형과 저분자형으로 분류될 수 있고, 발광 메커니즘에 따라 전자의 일중항 여기상태로부터 유래되는 형광 재료와 전자의 삼중항 여기상태로부터 유래되는 인광 재료로 분류될 수 있다. 또한, 발광 재료는 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 재료와 보다 나은 천연색을 구현하기 위해 필요한 노란색 및 주황색 발광 재료로 구분될 수 있다.
한편, 발광 재료로서 하나의 물질만 사용하는 경우 분자간 상호 작용에 의하여 최대 발광 파장이 장파장으로 이동하고 색순도가 떨어지거나 발광 감쇄 효과로 소자의 효율이 감소되는 문제가 발생하므로, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여 발광 재료로서 호스트/도판트계를 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.
현재 휴대용 디스플레이 시장은 대면적 디스플레이로 그 크기가 증가하고 있는 추세이며, 이로 인해 기존 휴대용 디스플레이에서 요구되던 소비적력보다 더 큰 소비전력이 요구되고 있다. 따라서, 배터리라는 제한적인 전력 공급원을 가지고 있는 휴대용 디스플레이 입장에서는 소비전력이 매우 중요한 요소가 되었고, 효율과 수명 문제 또한 반드시 해결해야 하는 상황이다.
효율과 수명, 구동전압 등은 서로 연관이 있으며, 효율이 증가되면 상대적으로 구동전압이 떨어지고, 구동전압이 떨어지면서 구동 시 발생하는 주울열(Joule heating)에 의한 유기물질의 결정화가 적어져 결과적으로 수명이 높아지는 경향을 나타낸다. 하지만, 유기물층을 단순히 개선한다고 하여 효율을 극대화시킬 수는 없다. 왜냐하면, 각 유기물층 간의 에너지 준위(energy level) 및 T1 값, 물질의 고유특성(이동도, 계면특성 등) 등이 최적의 조합을 이루었을 때 긴 수명과 높은 효율을 동시에 달성할 수 있기 때문이다.
따라서 높은 열적 안정성을 가지며 발광층 내에서 효율적으로 전하 균형(charge balance)을 이룰 수 있는 발광 재료의 개발이 필요한 실정이다. 즉, 유기전기소자가 갖는 우수한 특징들을 충분히 발휘하기 위해서는 소자 내 유기물층을 이루는 물질, 예컨대 정공주입 물질, 정공수송 물질, 발광 물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질 등이 안정하고 효율적인 재료에 의하여 뒷받침되는 것이 선행되어야 하며, 그 중에서도 특히 발광층의 호스트 물질에 대한 개발이 필요하다.
본 발명은 소자의 구동전압을 낮추고, 소자의 발광효율 및 수명을 향상시킬 수 있는 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 측면에서, 본 발명은 하기 화학식으로 표시되는 화합물을 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은 상기 화학식으로 표시되는 화합물을 포함하는 유기전기소자 및 그 전자장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 화합물을 이용함으로써 소자의 구동전압을 낮출 수 있고, 발광효율 및 수명을 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 유기전기발광소자의 예시도이다.
본 발명에서 사용된 용어 "아릴기" 및 "아릴렌기"는 다른 설명이 없는 한 각각 6 내지 60의 탄소수를 가지며, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서 아릴기 또는 아릴렌기는 단일고리형, 고리집합체, 접합된 여러 고리계, 스파이로 화합물 등을 포함할 수 있다.
본 발명에서 사용된 용어 "플루오렌일기"는 치환 또는 비치환된 플루오렌일기를, "플루오렌일렌기"는 치환 또는 비치환된 플루오렌일렌기를 의미하며, 본 발명에서 사용된 플루오렌일기 또는 플루오렌일렌기는 하기 구조에서 R과 R'이 서로 결합되어 형성된 스파이로 화합물을 포함하고, 이웃한 R"이 서로 결합하여 고리를 형성한 화합물도 포함한다. "치환된 플루오렌일기", "치환된 플루오렌일렌기"는 하기 구조에서 R, R', R" 중 적어도 하나가 수소 이외의 치환기인 것을 의미하며, 아래 화학식에서 R"은 1~8개일 수 있다. 본 명세서에서는 가수에 상관없이 플루오렌일기, 플루오렌일렌기 등을 플루오렌기 또는 플루오렌이라고 기재할 수도 있다.
본 발명에서 사용된 용어 "스파이로 화합물"은 '스파이로 연결'을 가지며, 스파이로 연결은 2개의 고리가 오로지 1개의 원자를 공유함으로써 이루어지는 연결을 의미한다. 이때, 두 고리에 공유된 원자를 '스파이로 원자'라 하며, 한 화합물에 들어 있는 스파이로 원자의 수에 따라 이들을 각각 '모노스파이로-', '다이스파이로-', '트라이스파이로-' 화합물이라 한다.
본 발명에 사용된 용어 "헤테로고리기"는 "헤테로아릴기" 또는 "헤테로아릴렌기"와 같은 방향족 고리뿐만 아니라 비방향족 고리도 포함하며, 다른 설명이 없는 한 각각 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 탄소수 2 내지 60의 고리를 의미하나 여기에 제한되는 것은 아니다. 본 명세서에서 사용된 용어 "헤테로원자"는 다른 설명이 없는 한 탄소이외의 원소로서 예컨대 N, O, S, P 또는 Si 등을 나타내며, 고리를 형성하는 탄소 대신 하기 화합물과 같이 SO2, P=O 등과 같은 헤테로원자단을 포함할 수도 있다. 본 명세서에서 헤테로고리기는 헤테로원자를 포함하는 단일고리형, 고리집합체, 접합된 여러 고리계, 스파이로 화합물 등을 포함한다.
본 발명에 사용된 용어 "지방족고리기"는 방향족탄화수소를 제외한 고리형 탄화수소를의미하며, 단일고리형, 고리집합체, 접합된 여러 고리계, 스파이로 화합물 등을 포함하며, 다른 설명이 없는 한 탄소수 3 내지 60의 고리를의미하나 여기에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 방향족고리인 벤젠과 비방향족고리인 사이클로헥산이 융합된 경우에도 지방족고리에 해당한다.
본 발명에 사용된 용어 '실릴기'는 치환 또는 비치환된 실릴기이며, -Si(R)3'로 표시되는 치환기를 의미한다. 비치환된 실릴기는 -SiH3이며, 치환된 실릴기는 H 중 적어도 하나가 H가 아닌 치환기, 예컨대, 중수소, 알킬기, 아릴기, 헤테로고리기, 플루오렌일기, 지방족고리기, 방향족고리와 지방족고리의 융합고리기 등과 같은 치환기로 대체된 것을 의미한다.
본 명세서에서 각 기호 및 그 치환기의 예로 예시되는 아릴기, 아릴렌기, 헤테로고리기 등에 해당하는 '기 이름'은 '가수를 반영한 기의 이름'을 기재할 수도 있지만, '모체화합물 명칭'으로 기재할 수도 있다. 예컨대, 아릴기의 일종인 '페난트렌'의 경우, 1가의 '기'는 '페난트릴'로 2가의 기는 '페난트릴렌' 등과 같이 가수를 구분하여 기의 이름을 기재할 수도 있지만, 가수와 상관없이 모체 화합물 명칭인 '페난트렌'으로 기재할 수도 있다. 유사하게, 피리미딘의 경우에도, 가수와 상관없이 '피리미딘'으로 기재하거나, 1가인 경우에는 피리미딘일기, 2가의 경우에는 피리미딘일렌 등과 같이 해당 가수의 '기의 이름'으로 기재할 수도 있다.
또한, 본 명세서에서는 화합물 명칭이나 치환기 명칭을 기재함에 있어 위치를 표시하는 숫자나 알파벳 등은 생략할 수도 있다. 예컨대, 피리도[4,3-d]피리미딘을 피리도피리미딘으로, 벤조퓨로[2,3-d]피리미딘을 벤조퓨로피리미딘으로, 9,9-다이메틸-9H-플루오렌을 다이메틸플루오렌 등과 같이 기재할 수 있다. 따라서, 벤조[g]퀴녹살린이나 벤조[f]퀴녹살린을 모두 벤조퀴녹살린이라고 기재할 수 있다.
또한, 명시적인 설명이 없는 한, 본 발명에서 사용되는 화학식은 하기 화학식의 지수 정의에 의한 치환기 정의와 동일하게 적용된다.
여기서, a가 0의 정수인 경우 치환기 R1은 부존재하는 것을 의미하는데, 즉 a가 0인 경우는 벤젠고리를 형성하는 탄소에 모두 수소가 결합된 것을 의미하며, 이때 탄소에 결합된 수소의 표시를 생략하고 화학식이나 화합물을 기재할 수 있다. 또한, a가 1의 정수인 경우 하나의 치환기 R1은 벤젠 고리를 형성하는 탄소 중 어느 하나의 탄소에 결합하며, a가 2 또는 3의 정수인 경우 예컨대 아래와 같이 결합할 수 있고, a가 4 내지 6의 정수인 경우에도 이와 유사한 방식으로 벤젠 고리의 탄소에 결합하며, a가 2 이상의 정수인 경우 R1은 서로 같거나 상이할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 다른 설명이 없는 한, 고리라 함은 아릴환, 헤테로아릴환, 플루오렌환, 지방족환 등을 의미하며, 숫자-환은 축합고리를 의미하고, 숫자-원자 고리는 고리의 형태를 의미할 수 있다. 예컨대, 나프탈렌은 2환, 안트라센은 3환의 축합고리에 해당하고, 싸이오펜이나 퓨란 등은 5원자 헤테로고리에 해당하고, 벤젠이나 피리딘은 6원자 방향족고리에 해당한다.
또한, 본 명세서에서 다른 설명이 없는 한, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성한 고리는 C6~C60의 방향족고리기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; 및 C3~C60의 지방족고리기;로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 여기서 방향족고리기는 아릴환일 수 있고, 헤테로고리기에는 헤테로아릴환이 포함될 수 있다.
본 명세서에서 다른 설명이 없는 한, '이웃한 기끼리'라 함은, 하기 화학식을 예로 들어 설명하면, R1과 R2끼리, R2와 R3끼리, R3과 R4끼리, R5와 R6끼리 뿐만 아니라, 하나의 탄소를 공유하는 R7과 R8끼리도 포함되고, R1과 R7끼리, R1과 R8끼리 또는 R4와 R5끼리 등과 같이 바로 인접하지 않은 고리 구성 원소(탄소나 질소 등)에 결합된 치환기도 포함될 수 있다. 즉, 바로 인접한 탄소나 질소 등과 같은 고리 구성 원소에 치환기가 있을 경우에는 이들이 이웃한 기가 될 수 있지만, 바로 인접한 위치의 고리 구성 원소에 그 어떤 치환기도 결합되지 않은 경우에는 그 다음 고리 구성 원소에 결합된 치환기와 이웃한 기가 될 수 있고, 또한 동일 고리 구성 탄소에 결합된 치환기끼리도 이웃한 기라고 할 수 있다. 하기 화학식에서 R7과 R8처럼 동일 탄소에 결합된 치환기가 서로 결합하여 고리를 형성할 경우에는 스파이로 모이어티가 포함된 화합물이 형성될 수 있다.
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또한, 본 명세서에서 '이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다'라는 표현은 '이웃한 기끼리 서로 결합하여 선택적으로 고리를 형성한다'라는 것과 동일한 의미로 사용되며, 적어도 한 쌍의 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성하는 경우를 의미한다.
또한, 본 명세서에서 다른 설명이 없는 한 아릴기, 아릴렌기, 플루오렌일기, 플루오렌일렌기, 헤테로고리기, 지방족 고리기, 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 알콕시기, 아릴옥시기, 알킬싸이오기, 아릴싸이오기 등과 같은 치환기, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성된 고리 등은 각각 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; 실록산기; C6-C30의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C30의 헤테로고리기; C3-C30의 지방족고리기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C1-C20의 알콕시기; C6-C20의 아릴옥시기; C1-C20의 알킬싸이오기; C6-C20의 아릴싸이오기; C1-C20의 알킬기 또는 C6-C20의 아릴기로 치환 또는 비치환된 실란기; 및 C1-C20의 알킬기 또는 C6-C20의 아릴기로 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있다.
이하, 본 발명의 화합물이 포함된 유기전기소자의 적층구조에 대하여 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 구성 요소가 다른 구성 요소 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 경우, 이는 다른 구성 요소 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성 요소가 있는 경우도 포함할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반대로, 어떤 구성 요소가 다른 부분 "바로 위에" 있다고 하는 경우에는 중간에 또 다른 부분이 없는 것을 뜻한다고 이해되어야 할 것이다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기전기소자의 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기소자(100)는 기판(미도시) 상에 형성된 제1 전극(110)과, 제2 전극(170), 그리고 제1 전극(110)과 제2 전극(170) 사이에 형성된 유기물층을 포함하며, 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 사이에 무기물층이 포함될 수도 있다.
예컨대, 상기 제1 전극(110)은 애노드(양극)이고, 제2 전극(170)은 캐소드(음극)일 수 있으며, 인버트형의 경우에는 제1 전극이 캐소드이고 제2 전극이 애노드일 수 있다.
상기 유기물층은 유기물이 적어도 하나 이상 함유된 층을 말한다. 예컨대, 유기물층은 정공주입층(120), 정공수송층(130), 발광층(140), 전자수송층(150) 및 전자주입층(160) 등을 포함할 수 있다. 다만, 상기 전자주입층(160)은 유기물이 포함되지 않은 무기물층일 수 있다.
구체적으로, 제1 전극(110) 상에 정공주입층(120), 정공수송층(130), 발광층(140), 전자수송층(150) 및 전자주입층(160)이 순차적으로 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 전극(110)의 양면 또는 제2 전극(170)의 양면 중에서 유기물층 또는 무기물층과 접하지 않는 일면에 광효율개선층(180)이 형성될 수 있으며, 광효율개선층(180)이 형성될 경우 유기전기소자의 광효율이 향상될 수 있다.
예를 들면, 제2 전극(170) 상에 광효율개선층(180)이 형성될 수 있는데, 전면발광(top emission) 유기발광소자의 경우, 광효율개선층(180)이 형성됨으로써 제2 전극(170)에서의 SPPs (surface plasmon polaritons)에 의한 광학 에너지 손실을 줄일 수 있고, 배면발광(bottom emission) 유기발광소자의 경우, 광효율개선층(180)이 제2 전극(170)에 대한 완충 역할을 수행할 수 있다.
정공수송층(130)과 발광층(140) 사이에 버퍼층(210)이나 발광보조층(220)이 더 형성될 수 있는데 이에 대해 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전기소자(200)는 제1 전극(110) 상에 순차적으로 형성된 정공주입층(120), 정공수송층(130), 버퍼층(210), 발광보조층(220), 발광층(140), 전자수송층(150), 전자주입층(160), 제2 전극(170)을 포함할 수 있고, 제2 전극 상에 광효율개선층(180)이 형성될 수 있다.
도 2에 도시되지는 않았으나, 발광층(140)과 전자수송층(150) 사이에 전자수송보조층이 더 형성될 수도 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 유기물층은 정공수송층, 발광층 및 전자수송층을 포함하는 스택이 복수개 형성된 형태일 수도 있다. 이에 대해 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기전기소자(300)는 제1 전극(110)과 제2 전극(170) 사이에 다층으로 이루어진 유기물층의 스택(ST1, ST2)이 두 세트 이상 형성될 수 있고 유기물층의 스택 사이에 전하 생성층(CGL)이 형성될 수도 있다.
구체적으로, 본 발명에 일 실시예에 따른 유기전기소자는 제1 전극(110), 제1 스택(ST1), 전하 생성층(CGL: Charge Generation Layer), 제2 스택(ST2), 제2 전극(170) 및 광효율개선층(180)을 포함할 수 있다.
제1 스택(ST1)은 제1 전극(110) 상에 형성된 유기물층으로, 이는 제1 정공주입층(320), 제1 정공수송층(330), 제1 발광층(340) 및 제1 전자수송층(350)을 포함할 수 있고, 제2 스택(ST2)은 제2 정공주입층(420), 제2 정공수송층(430), 제2 발광층(440) 및 제2 전자수송층(450)을 포함할 수 있다. 이와 같이 제1 스택과 제2 스택은 동일한 적층 구조를 갖는 유기물층일 수도 있지만 서로 다른 적층 구조의 유기물층일 수도 있다.
제1 스택(ST1)과 제2 스택(ST2) 사이에는 전하 생성층(CGL)이 형성될 수 있다. 전하 생성층(CGL)은 제1 전하 생성층(360)과 제2 전하 생성층(361)을 포함할 수 있다. 이러한 전하 생성층(CGL)은 제1 발광층(340)과 제2 발광층(440) 사이에 형성되어 각각의 발광층에서 발생하는 전류 효율을 증가시키고, 전하를 원활하게 분배하는 역할을 한다.
제1 발광층(340)에는 청색 호스트에 청색 형광 도펀트를 포함하는 발광 재료가 포함될 수 있고, 제2 발광층(440)에는 녹색 호스트에 그리니쉬 옐로우(greenish yellow) 도펀트와 적색 도펀트가 함께 도핑된 재료가 포함될 수 있으나, 본 발명의 실시예에 따른 제1 발광층(340) 및 제2 발광층(440)의 재료가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3에서, n은 1~5의 정수일 수 있는데, n이 2인 경우, 제2 스택(ST2) 상에 전하 생성층(CGL)과 제3 스택이 추가적으로 더 적층될 수 있다.
도 3과 같이 다층의 스택 구조 방식에 의해 발광층이 복수개 형성될 경우, 각각의 발광층에서 발광된 광의 혼합 효과에 의해 백색 광이 발광되는 유기전기발광소자를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 색상의 광을 발광하는 유기전기발광소자를 제조할 수도 있다.
본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기물층에 포함될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 정공주입층(120, 320, 420), 정공수송층(130, 330, 430), 버퍼층(210), 발광보조층(220), 전자수송층(150, 350, 450), 발광층(140, 340, 440) 또는 광효율개선층(180)의 재료로 사용될 수 있으나, 바람직하게는 발광층(140, 340, 440) 또는/및 광효율개선층(180)의 재료, 더욱 바람직하게는 발광층(140, 340, 440)의 호스트로 사용될 수 있다.
동일유사한 코어일지라도 어느 위치에 어느 치환기를 결합시키냐에 따라 밴드갭(band gap), 전기적 특성, 계면 특성 등이 달라질 수 있으므로, 코어의 선택 및 이에 결합된 서브(sub)-치환체의 조합에 대한 연구가 필요하며, 특히 각 유기물층 간의 에너지 준위 및 T1 값, 물질의 고유특성(이동도, 계면특성 등) 등이 최적의 조합을 이루었을 때 긴 수명과 높은 효율을 동시에 달성할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 화학식 1로 표시되는 화합물을 발광층(140, 340, 440)의 재료로 사용함으로써, 각 유기물층 간의 에너지 레벨 및 T1 값, 물질의 고유특성(이동도, 계면특성 등) 등을 최적화하여 유기전기소자의 수명 및 효율을 동시에 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기발광소자는 다양한 증착법(deposition)을 이용하여 제조될 수 있을 것이다. PVD나 CVD 등의 증착 방법을 사용하여 제조될 수 있는데, 예컨대, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극(110)을 형성하고, 그 위에 정공주입층(120), 정공수송층(130), 발광층(140), 전자수송층(150) 및 전자주입층(160)을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극(170)으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 또한, 정공수송층(130)과 발광층(140) 사이에 발광보조층(220)을, 발광층(140)과 전자수송층(150) 사이에 전자수송보조층(미도시)을 더 형성할 수도 있고 상술한 바와 같이 스택 구조로 형성할 수도 있다.
또한, 유기물층은 다양한 고분자 소재를 사용하여 증착법이 아닌 용액 공정 또는 솔벤트 프로세스(solvent process), 예컨대 스핀코팅 공정, 노즐 프린팅 공정, 잉크젯 프린팅 공정, 슬롯코팅 공정, 딥코팅 공정, 롤투롤 공정, 닥터 블레이딩 공정, 스크린 프린팅 공정, 또는 열 전사법 등의 방법에 의하여 더 적은 수의 층으로 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 유기물층은 다양한 방법으로 형성될 수 있으므로, 그 형성방법에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기소자는 유기전기발광소자, 유기태양전지, 유기감광체, 유기트랜지스터, 단색 조명용 소자 및 퀀텀닷 디스플레이용 소자로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 상술한 본 발명의 유기전기소자를 포함하는 디스플레이장치와, 이 디스플레이장치를 제어하는 제어부를 포함하는 전자장치를 포함할 수 있다. 이때, 전자장치는 현재 또는 장래의 유무선 통신단말일 수 있으며, 휴대폰 등의 이동 통신 단말기, 네비게이션, 게임기, 각종 TV, 각종 컴퓨터 등 모든 전자장치를 포함한다.
이하, 본 발명의 일 측면에 따른 화합물에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 측면에 따른 화합물은 하기 화학식 1로 표시된다.
<화학식 1>
상기 화학식 1에서, 각 기호는 아래와 같이 정의될 수 있다.
Z1 내지 Z3은 C(R') 또는 N이며, Z1 내지 Z3 중 적어도 하나는 N이다.
상기 R'은 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; 및 C6~C20의 아릴옥시기로 이루어진 군에서 선택된다.
X1 내지 X5는 서로 독립적으로 C(Ra) 또는 C(Rb)이다.
상기 Ra는 서로 같거나 상이하며, 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C16의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C1~C30의 알킬기; C2~C30의 알켄일기; C2~C30의 알킨일기; C1~C30의 알콕시기; 및 C6~C30의 아릴옥시기로 이루어진 군에서 선택되고, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 Rb는 서로 같거나 상이하며, 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C16의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C1~C30의 알킬기; C2~C30의 알켄일기; C2~C30의 알킨일기; C1~C30의 알콕시기; 및 C6~C30의 아릴옥시기로 이루어진 군에서 선택되고, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
L1 내지 L3은 서로 독립적으로 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3~C60의 지방족고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된다.
Ar1은 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; C3~C60의 지방족고리기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; 및 실릴기로 이루어진 군에서 선택된다.
단, 상기 화학식 1에서, Ar1과 Rb가 모두 9-카바졸릴기를 포함하는 화합물은 제외한다. 여기서, 9-카바졸릴기라 함은 치환 또는 비치환된 9-카바졸릴기이며, 다환 중에 9-카바졸릴기가 모이어티로 융합된 형태 등은 포함하지 않는다.
R1 내지 R4는 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; 및 C6~C20의 아릴옥시기로 이루어진 군에서 선택되고, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
a 및 b는 각각 0~4의 정수이고, c 및 d는 각각 0~5의 정수이고, 이들 각각이 2 이상의 정수인 경우 R1 각각, R2 각각, R3 각각, R4 각각은 서로 같거나 상이하다.
이웃한 기끼리, 예컨대 이웃한 R1끼리, 이웃한 R2끼리, 이웃한 R3끼리, 이웃한 R4끼리, 이웃한 Ra끼리, 이웃한 Rb끼리 중 적어도 한 쌍이 서로 결합하여 형성된 고리는 C6~C60의 방향족고리기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C3~C60의 헤테로고리기; 및 C6~C60의 지방족고리기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
이웃한 기끼리 서로 결합하여 방향족고리를 형성할 경우, 상기 방향족고리는 예컨대, C6~C20, C6~C18, C6~C16, C6~C14, C6~C13, C6~C12, C6~C10, C6, C10, C12, C14, C15, C16, C18 등의 방향족고리일 수 있고, 구체적으로, 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 파이렌 등과 같은 아릴환일 수 있다.
상기 R1 내지 R4, Ar1, R', Ra, Rb 중 적어도 하나가 아릴기인 경우, 상기 아릴기는 예컨대, C6~C30, C6~C29, C6~C28, C6~C27, C6~C26, C6~C25, C6~C24, C6~C23, C6~C22, C6~C21, C6~C20, C6~C19, C6~C18, C6~C17, C6~C16, C6~C15, C6~C14, C6~C13, C6~C12, C6~C11, C6~C10, C6, C10, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18 등의 아릴기일 수 있고, 구체적으로, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 터페닐, 페난트렌, 트리페닐렌 등일 수 있다.
상기 L1 내지 L3 중 적어도 하나가 아릴렌기인 경우, 상기 아릴렌기는 예컨대, C6~C30, C6~C29, C6~C28, C6~C27, C6~C26, C6~C25, C6~C24, C6~C23, C6~C22, C6~C21, C6~C20, C6~C19, C6~C18, C6~C17, C6~C16, C6~C15, C6~C14, C6~C13, C6~C12, C6~C11, C6~C10, C6, C10, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18 등의 아릴렌기일 수 있고, 구체적으로, 페닐렌, 바이페닐, 나프틸렌, 터페닐, 페난트렌, 트리페닐렌 등일 수 있다. 바람직하게는, L3은 페닐, 바이페닐 또는 터페닐일 수 있다.
상기 R1 내지 R4, Ar1, R', Ra, Rb, L1 내지 L3 중에서 적어도 하나가 헤테로고리기인 경우, 상기 헤테로고리는 예컨대, C2~C30, C2~C29, C2~C28, C2~C27, C2~C26, C2~C25, C2~C24, C2~C23, C2~C22, C2~C21, C2~C20, C2~C19, C2~C18, C2~C17, C2~C16, C2~C15, C2~C14, C2~C13, C2~C12, C2~C11, C2~C10, C2~C9, C2~C8, C2~C7, C2~C6, C2~C5, C2~C4, C2~C3, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18, C19, C20, C21, C22, C23, C24, C25, C26, C27, C28, C29 등의 헤테로고리기일 수 있고, 구체적으로, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 피리다진, 트리아진, 퓨란, 피롤, 실롤, 인덴, 인돌, 페닐-인돌, 벤조인돌, 페닐-벤조인돌, 피라지노인돌, 퀴놀린, 아이소퀴놀린, 벤조퀴놀린, 피리도퀴놀린, 퀴나졸린, 벤조퀴나졸린, 다이벤조퀴나졸린, 페난트로퀴나졸린, 퀴녹살린, 벤조퀴녹살린, 다이벤조퀴녹살린, 벤조퓨란, 나프토벤조퓨란, 다이벤조퓨란, 다이나프토퓨란, 싸이오펜, 벤조싸이오펜, 다이벤조싸이오펜, 나프토벤조싸이이오펜, 다이나프토싸이오펜, 카바졸, 페닐-카바졸, 벤조카바졸, 페닐-벤조카바졸, 나프틸-벤조카바졸, 다이벤조카바졸, 인돌로카바졸, 벤조퓨로피리딘, 벤조싸이에노피리딘, 벤조퓨로피리딘, 벤조싸이에노피리미딘, 벤조퓨로피리미딘, 벤조싸이에노피라진, 벤조퓨로피라진, 벤조이미다졸, 벤조티아졸, 벤조옥사졸, 벤조실롤, 페난트롤린, 다이하이드로-페닐페나진, 10-페닐-10H-페녹사진, 페녹사진, 페노싸이아진, 다이벤조다이옥신, 벤조다이벤조다이옥신, 싸이안트렌, 9,9-다이메틸-9H-잔쓰렌, 9,9-다이메틸-9H-싸이옥잔쓰렌, 다이하이드로다이메틸페닐아크리딘, 스파이로[플루오렌-9,9'-잔텐] 등일 수 있다.
상기 R1 내지 R4, Ar1, R', Ra, Rb 중에서 적어도 하나가 플루오렌일기이거나, L1, L2 중에서 적어도 하나가 플루오렌일렌기인 경우, 상기 플루오렌일기 또는 플루오렌일렌기는 9,9-다이메틸-9H-플루오렌, 9,9-다이페닐-9H-플루오렌, 9,9'-스파이로바이플루오렌, 스파이로[벤조[b]플루오렌-11,9'-플루오렌], 벤조[b]플루오렌, 11,11-다이페닐-11H-벤조[b]플루오렌, 9-(나프탈렌-2-일)9-페닐-9H-플루오렌 등일 수 있다.
상기 R1 내지 R4, Ar1, L1 내지 L3, R', Ra, Rb 중에서 적어도 하나가 지방족고리기인 경우, 상기 지방족고리기는 예컨대 C3~C20, C3~C19, C3~C18, C3~C17, C3~C16, C3~C15, C3~C14, C3~C13, C3~C12, C3~C11, C3~C10, C3~C8, C3~C6, C6, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18 등의 지방족고리기일 수 있다.
상기 R1 내지 R4, R', Ra, Rb 중에서 적어도 하나가 알킬기인 경우, 상기 알킬기는 예컨대, C1~C20, C1~C10, C1~C4, C1, C2, C3, C4 등의 알킬기일 수 있고, 예컨대, 메틸기, 에틸기, t-부틸기 등일 수 있다.
상기 R1 내지 R4, R', Ra, Rb 중에서 적어도 하나가 알콕시기인 경우, 상기 알콕시기는 예컨대, C1~C20, C1~C10, C1~C4, C1, C2, C3, C4 등의 알콕시기일 수 있고, 예컨대, 메톡시기, 에톡시기, t-부톡시기 등일 수 있다.
상기 R1 내지 R4, R', Ra, Rb 중에서 적어도 하나가 알켄일기인 경우, 상기 알켄일기는 예컨대, C2~C20, C2~C10, C2~C4, C2, C3, C4 등의 알켄일기일 수 있다.
상기 아릴기, 아릴렌기, 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 플루오렌일기, 플루오렌일렌기, 헤테로고리기, 지방족고리기, 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 알콕시기, 아릴옥시기, 실릴기, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성된 고리는 각각 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; 실록산기; C6-C30의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C30의 헤테로고리기; C3-C30의 지방족고리기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C1-C20의 알콕시기; C6-C20의 아릴옥시기; 및 C1-C20의 알킬싸이오기로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있다.
상기 아릴기, 아릴렌기, 플루오렌일기, 플루오렌일렌기, 헤테로고리기, 지방족고리기, 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 알콕시기, 아릴옥시기, 실릴기, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성된 고리 중에서 적어도 하나가 아릴기로 치환될 경우, 상기 아릴기는 예컨대 C6~C30, C6~C29, C6~C28, C6~C27, C6~C26, C6~C25, C6~C24, C6~C23, C6~C22, C6~C21, C6~C20, C6~C19, C6~C18, C6~C17, C6~C16, C6~C15, C6~C14, C6~C13, C6~C12, C6~C11, C6~C10, C6, C10, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18, C19, C20, C21, C22, C23, C24, C25, C26, C27, C28, C29, C30 등의 아릴기일 수 있다.
상기 아릴기, 아릴렌기, 플루오렌일기, 플루오렌일렌기, 헤테로고리기, 지방족고리기, 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 알콕시기, 아릴옥시기, 실릴기, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성된 고리 중에서 적어도 하나가 헤테로고리기로 치환될 경우, 상기 헤테로고리기는 예컨대 C2~C30, C2~C29, C2~C28, C2~C27, C2~C26, C2~C25, C2~C24, C2~C23, C2~C22, C2~C21, C2~C20, C2~C19, C2~C18, C2~C17, C2~C16, C2~C15, C2~C14, C2~C13, C2~C12, C2~C11, C2~C10, C2~C9, C2~C8, C2~C7, C2~C6, C2~C5, C2~C4, C2~C3, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18, C19, C20, C21, C22, C23, C24, C25, C26, C27, C28, C29, C30 등의 헤테로고리기일 수 있다.
상기 아릴기, 아릴렌기, 플루오렌일기, 플루오렌일렌기, 헤테로고리기, 지방족고리기, 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 알콕시기, 아릴옥시기, 실릴기, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성된 고리 중에서 적어도 하나가 플루오렌일기로 치환될 경우, 상기 플루오렌일기는 9,9-다이메틸-9H-플루오렌, 9,9-다이페닐-9H-플루오렌, 9,9'-스파이로바이플루오렌, 스파이로[벤조[b]플루오렌-11,9'-플루오렌], 벤조[b]플루오렌, 11,11-다이페닐-11H-벤조[b]플루오렌, 9-(나프탈렌-2-일)9-페닐-9H-플루오렌 등일 수 있다.
상기 아릴기, 아릴렌기, 플루오렌일기, 플루오렌일렌기, 헤테로고리기, 지방족고리기, 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 알콕시기, 아릴옥시기, 실릴기, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성된 고리 중에서 적어도 하나가 지방족고리기로 치환될 경우, 상기 지방족고리기는 예컨대 C3~C20, C3~C19, C3~C18, C3~C17, C3~C16, C3~C15, C3~C14, C3~C13, C3~C12, C3~C11, C3~C10, C3~C8, C3~C6, C6, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18 등의 지방족고리기일 수 있다.
상기 아릴기, 아릴렌기, 플루오렌일기, 플루오렌일렌기, 헤테로고리기, 지방족고리기, 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 알콕시기, 아릴옥시기, 실릴기, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성된 고리 중에서 적어도 알킬기로 치환될 경우, 상기 알킬기는 예컨대, C1~C20, C1~C10, C1~C4, C1, C2, C3, C4 등의 알킬기일 수 있다.
상기 아릴기, 아릴렌기, 플루오렌일기, 플루오렌일렌기, 헤테로고리기, 지방족고리기, 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 알콕시기, 아릴옥시기, 실릴기, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성된 고리 중에서 적어도 알콕시기로 치환될 경우, 상기 알콕시기는 예컨대, C1~C20, C1~C10, C1~C4, C1, C2, C3, C4 등의 알콕시기일 수 있다.
상기 아릴기, 아릴렌기, 플루오렌일기, 플루오렌일렌기, 헤테로고리기, 지방족고리기, 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 알콕시기, 아릴옥시기, 실릴기, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성된 고리 중에서 적어도 알켄일기로 치환될 경우, 상기 알켄일기는 예컨대, C2~C20, C2~C10, C2~C4, C2, C3, C4 등의 알켄일기일 수 있다.
상기 L1 내지 L3 중 적어도 하나는 하기 화학식 a-1 내지 화학식 a-15로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
<화학식 a-1> <화학식 a-2> <화학식 a-3>
<화학식 a-4> <화학식 a-5> <화학식 a-6>
<화학식 a-7> <화학식 a-8> <화학식 a-9>
<화학식 a-10> <화학식 a-11> <화학식 a-12>
<화학식 a-13> <화학식 a-14> <화학식 a-15>
상기 화학식 a-1 내지 화학식 a-15에서, R5 , R6, R7 및 R8은 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; 실록산기; C6-C30의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C30의 헤테로고리기; C3-C30의 지방족고리기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C1-C20의 알콕시기; C6-C20의 아릴옥시기; C1-C20의 알킬싸이오기; 및 C6-C20의 아릴싸이오기로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고, m 및 n은 각각 0~4의 정수이고, o'는 0~5의 정수이며, p'는 0~3의 정수이고, 이들이 2 이상의 정수인 경우, R5 각각, R6 각각, R7 각각, R8 각각은 서로 같거나 상이하다.
또한, L2와 L3은 서로 비대칭일 수 있다. 여기서, '비대칭'이라 함은 상이한 치환기뿐만 아니라 동일한 치환기라도 결합 위치가 상이한 치환기를 포함하는 개념으로, 예컨대, L2와 L3 중 하나가 p-페닐렌이고 다른 하나가 m-페닐렌인 경우, 이들 치환기는 모두 '페닐렌'으로 동일하지만 결합위치가 상이하므로 비대칭인 것으로 본다. 또한, L2와 L3 중 하나가 비치환된 페닐렌이고 다른 하나가 치환된 페닐렌인 경우에도 비대칭인 것으로 본다.
또한, L3은 단일결합일 수 있다.
상기 Ra 및 Rb 중 적어도 하나는 C1~C20의 알킬기 및 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-7로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
<화학식 2-1> <화학식 2-2> <화학식 2-3>
<화학식 2-5> <화학식 2-6> <화학식 2-7>
상기 화학식 2-1 내지 화학식 2-7에서, 각 기호는 아래와 같이 정의될 수 있다.
R7 내지 R12는 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; 실록산기; C6-C30의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C30의 헤테로고리기; C3-C30의 지방족고리기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C1-C20의 알콕시기; C6-C20의 아릴옥시기; C1-C20의 알킬싸이오기; 및 C6-C20의 아릴싸이오기로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
l은 0~5의 정수이고, o, q, r 및 s는 각각 0~4의 정수이며, p는 0~3의 정수이고, 이들 각각이 2 이상의 정수인 경우, R7 각각, R8 각각, R9 각각, R10 각각은 서로 같거나 상이하다.
Y는 S 또는 O이다.
Ra는 단일결합; C1-C20의 알킬렌기; C6-C30의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C30의 헤테로고리기; 및 C3-C30의 지방족고리기로 이루어진 군에서 선택된다.
Rb는 수소; 중수소; C6-C30의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C30의 헤테로고리기; 및 C3-C30의 지방족고리기로 이루어진 군에서 선택된다.
또한, 상기 Ar1은 하기 화학식 3-1 내지 화학식 3-8로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
<화학식 3-1> <화학식 3-2> <화학식 3-3> <화학식 3-4>
<화학식 3-5> <화학식 3-6> <화학식 3-7> <화학식 3-8>
상기 화학식 3-1 내지 화학식 3-8에서, 각 기호는 아래와 같이 정의될 수 있다.
R13 내지 R21은 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; 실록산기; C6-C30의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C30의 헤테로고리기; C3-C30의 지방족고리기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C1-C20의 알콕시기; C6-C20의 아릴옥시기; C1-C20의 알킬싸이오기; 및 C6-C20의 아릴싸이오기로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
t, za, zb 및 zc는 각각 0~5의 정수이고, u, w, x 및 y는 각각 0~4의 정수이며, v는 0~3의 정수이고, 이들이 각각 2 이상의 정수인 경우, R13 각각, R14 각각, R15 각각, R16 각각, R17 각각, R18 각각, R19 각각, R20 각각, R21 각각은 서로 같거나 상이하다.
Y는 S 또는 O이다.
Ra는 단일결합; C1-C20의 알킬렌기; C6-C30의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C30의 헤테로고리기; 및 C3-C30의 지방족고리기로 이루어진 군에서 선택된다.
Rb는 수소; 중수소; C6-C30의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C30의 헤테로고리기; 및 C3-C30의 지방족고리기로 이루어진 군에서 선택된다.
상기 화학식 3-8은 아릴기로 치환된 실릴기에 해당한다. 화학식 1에서 Ar1이 상기 화학식 3-8인 경우, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1로 표시될 수 있다.
<화학식 1-1>
상기 화학식 1-1에서, Z1 내지 Z3, X1 내지 X5, L1 내지 L3, R1 내지 R4, a 내지 d는 화학식 1에서 정의된 것과 같고, R19 내지 R21은 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; 실록산기; C6-C30의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C30의 헤테로고리기; C3-C30의 지방족고리기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C1-C20의 알콕시기; C6-C20의 아릴옥시기; C1-C20의 알킬싸이오기; 및 C6-C20의 아릴싸이오기로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고, za, zb 및 zc는 각각 0~5의 정수이다.
상기 화학식 1에서, L3은 단일결합일 수 있다. 이 경우 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-2로 표시될 수 있다.
<화학식 1-2>
상기 화학식 1-2에서, X1 내지 X5, Z1 내지 Z3, L1, L2, Ar1, R1 내지 R4, a 내지 d는 화학식 1에서 정의된 것과 같다.
상기 화학식 1, 화학식 1-1, 화학식 1-2에서, X1 내지 X5 중 적어도 하나는 C(Rb)일 수 있다.
일 실시예로, 상기 Ra 및 Rb 중에서 적어도 하나는 C6~C30의 아릴기; C1~C4의 알킬기; C3~C10의 사이클로알킬기; 카바졸릴기; 다이벤조퓨릴기; 다이벤조싸이오펜일기; 벤조카바졸릴기; 나프토벤조퓨릴기; 및 나프토벤조싸이오펜일기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
다른 실시예로, 상기 Ra 및 Rb 중에서 적어도 하나는 적어도 하나의 중수소로 치환된 C6~C30의 아릴기일 수 있고, 상기 Ar1은 적어도 하나의 중수소로 치환된 C2~C60의 헤테로고리기일 수 있다.
상기 화학식 a-1 내지 화학식 a-15, 화학식 2-1 내지 화학식 2-7, 화학식 3-1 내지 화학식 3-8에서, R5 내지 R21, Ra, Rb는 각각 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; 실록산기; C6-C30의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C30의 헤테로고리기; C3-C30의 지방족고리기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C1-C20의 알콕시기; C6-C20의 아릴옥시기; C1-C20의 알킬싸이오기; 및 C6-C20의 아릴싸이오기로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더 치환될 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
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다른 측면에서, 본 발명은 제 1전극, 제 2전극, 상기 제 1전극과 상기 제 2전극 사이에 형성된 유기물층을 포함하는 유기전기소자를 제공하며, 상기 유기물층은 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
상기 유기물층은 발광층 및 상기 제 1전극과 발광층 사이에 형성된 정공수송대역을 포함하며, 상기 정공수송대역은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 이때, 상기 정공수송대역은 발광보조층을 포함하며, 상기 발광보조층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함할 수 있다.
상기 유기물층은 상기 제 1전극 상에 순차적으로 형성된 정공수송층, 발광층 및 전자수송층을 포함하는 스택을 둘 이상 포함할 수 있으며, 이때 상기 유기물층은 상기 둘 이상의 스택 사이에 형성된 전하생성층을 더 포함할 수 있다.
상기 유기전기소자는 광효율개선층을 더 포함하며, 상기 광효율개선층은 상기 제 1전극의 양면 또는 제 2전극의 양면 중에서 상기 유기물층과 접하지 않는 층에 형성될 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 디스플레이장치와, 상기 디스플레이장치를 구동하는 제어부를 포함하는 전자장치를 제공한다. 이때, 상기 디스플레이장치는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기전기소자를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물의 합성예 및 유기전기소자의 제조예에 관하여 실시예를 들어 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[합성예]
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물(final products)은 하기 반응식 1-1 또는 반응식 1-2 의 반응경로에 의해 합성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<반응식 1-1> L3이 단일결합이 아닌 경우
<반응식 1-2> L3이 단일결합인 경우
I. Sub 1의 합성예
상기 반응식 1의 Sub 1은 하기 반응식 2-1 또는 반응식 2-2의 반응경로에 의해 합성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<반응식 2-1> (Hal1은 Br, I 또는 Cl임)
<반응식 2-2> (Hal2는 Br임)
1. Sub 1-1 합성예
(1) Sub 1-1a 합성예
둥근바닥플라스크에 Sub 1-1d (300 g, 606.92 mmol), Sub 1-1e (70 g, 551.74 mmol), Pd(PPh3)4 (25.5 g, 22.07 mmol)와 K2CO3 (228.8 g, 1655.23 mmol)를 넣고, Tetrahydrofuran(1656 ml)와 H2O(184 mL) 첨가하여 녹인 후 50 ℃에서 12시간 교반하였다. 반응이 완료되면 TDCE(trans-1,2-Dichloroethylene)와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축하였다. 이후, 농축물을 실리카겔 칼럼으로 분리 후 재결정하여 생성물 220 g (수율: 73 %)를 얻었다.
(2) Sub 1-1 합성예
둥근바닥플라스크에 Sub 1-1a (220 g, 404.71 mmol), bis(pinacolato)diboron (123.33 g, 485.65 mmol), Pd(dppf)Cl2 (14.81 g, 20.24 mmol) 및 KOAc (79.44 g, 809.42 mmol)를 넣고 toluene (1349 mL)을 첨가하여 녹인 후, 140 ℃에서 5시간 교반하였다. 반응이 완료되면 TDCE와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축하였다. 이후, 농축물을 실리카겔 칼럼으로 분리하고 재결정하여 생성물 172 g (수율: 71 %)를 얻었다.
2. Sub 1-8 합성예
(1) Sub 1-8a 합성예
둥근바닥플라스크에 Sub 1-1a (151 g, 277.78 mmol), Sub 1-2e (66.67 g, 333.34 mmol), Pd(PPh3)4 (16.05 g, 13.89 mmol)와 K2CO3 (115.18 g, 833.34 mmol)를 넣고 THF(830 ml)과 H2O(90 mL)를 첨가하여 녹인 후, 60 ℃ 에서 12시간 교반하였다. 반응이 완료되면 TDCE와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축하였다. 이후, 농축물을 실리카겔 칼럼으로 분리하고 재결정하여 생성물 117 g (수율: 79 %)를 얻었다.
(2) Sub 1-8 합성예
둥근바닥플라스크에 Sub 1-8a (117 g, 204.32 mmol), (bis(pinacolato)diboron) (62.26 g, 245.18 mmol), Pd(dppf)Cl2 (7.48 g, 10.22 mmol)와 KOAc (40.10 g, 408.64 mmol)를 넣고, toluene 681 mL로 녹인 후, 상기 Sub 1-1의 합성예와 같은 방법으로 합성을 수행하여 생성물 92 g (수율: 73 %)를 얻었다.
3. Sub 1-11 합성예
(1) Sub 1-11a 합성예
둥근바닥플라스크에 Sub 1-1d (300 g, 606.92 mmol), Sub 1-3e (70 g, 551.74 mmol), Pd(PPh3)4 (25.5 g, 22.07 mmol)와 K2CO3 (228.8 g, 1655.23 mmol)를 넣고, HTHF(1656 ml)/ H2O(184 mL)로 녹인 후, 상기 Sub 1-1a의 합성예와 같은 방법으로 합성을 수행하여 생성물 206 g (수율: 69 %)를 얻었다.
(2) Sub 1-11 합성예
둥근바닥플라스크에 Sub 1-11a (204 g, 415.06 mmol), (bis(pinacolato)diboron) (123.33 g, 498.07 mmol), Pd(dppf)Cl2 (15.18 g, 20.75 mmol)와 KOAc (81.47 g, 830.12 mmol)를 넣고, toluene(1383 mL)으로 녹인 후, 상기 Sub 1-1의 합성예와 같은 방법으로 합성을 수행하여 생성물 163 g (수율: 72 %)를 얻었다.
4. Sub 1-16 합성예
(1) Sub 1-16a 합성예
둥근바닥플라스크에 Sub 1-2d (85 g, 149.02 mmol), Sub 1-4e (57.43 g, 178.82 mmol), Pd(PPh3)4 (6.89 g, 5.96 mmol)와 K2CO3 (61.79 g, 447.06 mmol)를 넣고, THF(450 ml)/ H2O(50 ml)로 녹인 후, 상기 Sub 1-1a의 합성예와 같은 방법으로 합성을 수행하여 생성물 75 g (수율: 73 %)를 얻었다.
(2) Sub 1-16 합성예
둥근바닥플라스크에 Sub 1-16a (75 g, 109.54 mmol), (bis(pinacolato)diboron) (33.38 g, 131.44 mmol), Pd(dppf)Cl2 (4 g, 5.48 mmol)와 KOAc (21.5 g, 219.07 mmol)를 넣고, Toluene(365 mL)으로 녹인 후, 상기 Sub 1-1a의 합성예와 같은 방법으로 합성을 수행하여 생성물 59 g (수율: 74 %)를 얻었다
5. Sub 1-30 합성예
(1) Sub 1-30a 합성예
둥근바닥플라스크에 Sub 1-1d (300 g, 606.92 mmol), Sub 1-5e (39.09 g, 551.74 mmol), Pd(PPh3)4 (25.5 g, 22.07 mmol)와 K2CO3 (228.8 g, 1655.23 mmol)를 넣고, THF(1656 ml)/ H2O(184 ml)로 녹인 후, 상기 Sub 1-1a의 합성예와 같은 방법으로 합성을 수행하여 생성물 181 g (수율: 74 %)를 얻었다.
(2) Sub 1-30 합성예
둥근바닥플라스크에 Sub 1-30a (181 g, 410.02 mmol), (bis(pinacolato)diboron) (124.95 g, 492.03 mmol), Pd(dppf)Cl2 (15 g, 20.50 mmol)와 KOAc (80.48 g, 820.04 mmol)를 넣고 Toluene(1374 mL)으로 녹인 후, 상기 Sub 1-1의 합성예와 같은 방법으로 합성을 수행하여 생성물 141 g (수율: 70 %)를 얻었다.
6. Sub 1-32 합성예
(1) Sub 1-32a 합성예
둥근바닥플라스크에 Sub 1-1d (200 g, 404.61 mmol), Sub 1-6e (66.21 g, 367.83 mmol), Pd(PPh3)4 (21.25 g, 18.39 mmol)와 K2CO3 (152.51 g, 1103.48 mmol)를 넣고, THF(1100 ml)/ H2O(126 ml)로 녹인 후, 상기 Sub 1-1a의 합성예와 같은 방법으로 합성을 수행하여 생성물 152 g (수율: 75 %)를 얻었다.
(2) Sub 1-32 합성예
둥근바닥플라스크에 Sub 1-32a (152 g, 276.55 mmol), (bis(pinacolato)diboron) (84.27 g, 331.86 mmol), Pd(dppf)Cl2 (10.12 g, 13.83 mmol)와 KOAc (54.28 g, 553.1 mmol)를 넣고 Toluene(922 mL)으로 녹인 후, 상기 Sub 1-1의 합성예와 같은 방법으로 합성을 수행하여 생성물 119 g (수율: 72 %)를 얻었다.
7. Sub 1-64 합성예
둥근바닥플라스크에 Sub 1-1c (20 g, 85.79 mmol)와 Ethyl ether (245 ml)를 첨가한 후 -78 ℃를 만들고, 2.5M n-butyllithium in Hexane (34 ml, 85.79 mmol)을 dropwise 한다. Dropwise가 끝난 후 1시간 동안 stirring 한다. 이후, -78 ℃를 유지한 상태에서, Sub 1-1b (19.74 g, 77.99 mmol)를 Ethyl ether 100 ml에 녹인 후 dropwise를 한다. 30분 stirring 후, 서서히 RT로 12시간 교반하였다. 반응이 완료되면 용매를 농축하고, 농축물을 실리카겔 칼럼으로 분리 후 재결정하여 생성물 18 g (수율: 61 %)를 얻었다.
8. Sub 1-86 합성예
둥근바닥플라스크에 Sub 1-2c (20 g, 60.56 mmol)와 Ethyl ether (170 ml)를 첨가한 후 -78 ℃를 만들고, 2.5M n-butyllithium in Hexane (24.22 ml, 60.56 mmol)을 dropwise 한다. Dropwise가 끝난 후 1시간 stirring 한다. 그 후 -78 ℃를 유지한 상태에서, Sub 1-1b (13.93 g, 55.05 mmol)를 Ethyl ether 73 ml에 녹인 후 dropwise를 한다. 30분 stirring 후, 서서히 RT로 12시간 교반하였다. 반응이 완료되면 용매를 농축하고, 농축물을 실리카겔 칼럼으로 분리 후 재결정하여 생성물 13.7 g (수율: 69 %)를 얻었다.
Sub 1에 속하는 화합물은 아래와 같은 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 하기 화합물의 FD-MS(Field Desorption-Mass Spectrometry) 값은 표 1과 같다.
| 화합물 | FD-MS | 화합물 | FD-MS |
| Sub 1-1 | m/z= 443.28 (C36H30D5BO2Si= 443.60) | Sub 1-2 | m/z=518.28 (C34H39BO2Si= 518.58) |
| Sub 1-3 | m/z= 467.25 (C30H26D5BO2Si= 467.50) | Sub 1-4 | m/z=672.36 (C46H49BO2Si= 672.79) |
| Sub 1-5 | m/z= 578.28 (C39H39BO2Si= 578.63) | Sub 1-6 | m/z=753.32 (C52H44BNO2Si= 753.82) |
| Sub 1-7 | m/z= 614.28 (C42H39BO2Si= 614.67) | Sub 1-8 | m/z=619.31(C42H34D5BO2Si= 619.70) |
| Sub 1-9 | m/z= 579.24 (C37H34BNO3Si= 579.58) | Sub 1-10 | m/z=556.29(C37H33D4BO2Si= 556.62) |
| Sub 1-11 | m/z= 538.25 (C36H35BO2Si= 538.57) | Sub 1-12 | m/z=543.28(C36H30D5BO2Si= 543.60) |
| Sub 1-13 | m/z= 703.31 (C48H42BNO2Si= 703.76) | Sub 1-14 | m/z=711.36(C48H34D8BNO2Si= 711.81) |
| Sub 1-15 | m/z=695.34 (C48H38D5BO2Si= 695.80) | Sub 1-16 | m/z=731.30(C49H42BNO3Si= 731.77) |
| Sub 1-17 | m/z= 628.26 (C42H37BO3Si= 628.65) | Sub 1-18 | m/z=658.25(C43H39BO2SSi= 658.74) |
| Sub 1-19 | m/z= 538.25 (C36H35BO2Si= 538.57) | Sub 1-20 | m/z=619.31(C42H34D5BO2Si= 619.70) |
| Sub 1-21 | m/z= 476.23 (C31H33BO2Si= 476.50) | Sub 1-22 | m/z=810.32(C55H47BO2SSi= 810.93) |
| Sub 1-23 | m/z=619.31 (C42H34D5BO2Si= 619.70) | Sub 1-24 | m/z= 538.25 (C36H35BO2Si= 538.57) |
| Sub 1-25 | m/z= 552.27 (C37H37BO2Si= 552.60) | Sub 1-26 | m/z= 690.31 (C48H43BO2Si= 690.77) |
| Sub 1-27 | m/z= 566.28 (C38H39BO2Si= 566.62) | Sub 1-28 | m/z= 614.28 (C42H39BO2Si= 614.67) |
| Sub 1-29 | m/z=619.31 (C42H34D5BO2Si= 619.70) | Sub 1-30 | m/z= 488.23 (C32H33BO2Si= 488.51) |
| Sub 1-31 | m/z=701.35(C47H36D7BNO3Si= 701.80) | Sub 1-32 | m/z= 596.33 (C40H45BO2Si= 596.69) |
| Sub 1-33 | m/z=588.27(C40H37BO2Si= 588.63) | Sub 1-34 | m/z= 588.27 (C40H37BO2Si= 588.63) |
| Sub 1-35 | m/z= 690.31 (C48H43BO2Si= 690.77) | Sub 1-36 | m/z=543.28(C36H30D5BO2Si= 543.60) |
| Sub 1-37 | m/z= 614.28 (C42H39BO2Si= 614.67) | Sub 1-38 | m/z=619.31(C42H34D5BO2Si= 619.70) |
| Sub 1-39 | m/z=707.33(C48H38D4BNO2Si= 707.79) | Sub 1-40 | m/z=711.36(C48H34D8BNO2Si= 711.81) |
| Sub 1-41 | m/z=671.25(C43H38BNO2SSi= 671.74) | Sub 1-42 | m/z=703.31(C48H42BNO2Si= 703.76) |
| Sub 1-43 | m/z= 703.31 (C48H42BNO2Si= 703.76) | Sub 1-44 | m/z=711.36(C48H34D8BNO2Si= 711.81) |
| Sub 1-45 | m/z= 490.25 (C32H35BO2Si= 490.53) | Sub 1-46 | m/z=480.21(C30H30BFO2Si= 480.46) |
| Sub 1-47 | m/z= 614.28 (C42H39BO2Si= 614.67) | Sub 1-48 | m/z=776.33 (C55H45BO2Si= 776.86) |
| Sub 1-49 | m/z= 659.34 (C45H38BO2Si= 659.76) | Sub 1-50 | m/z=561.33(C37H36D5BO2Si= 561.66) |
| Sub 1-51 | m/z=658.34 (C45H39D4BO2Si= 658.76) | Sub 1-52 | m/z= 614.28 (C42H39BO2Si= 614.67) |
| Sub 1-53 | m/z= 690.31 (C48H43BO2Si= 690.77) | Sub 1-54 | m/z=624.34(C42H29D10BO2Si= 624.73) |
| Sub 1-55 | m/z= 578.24 (C38H35BO3Si= 578.59) | Sub 1-56 | m/z=497.26(C31H28D5BO3Si= 497.53) |
| Sub 1-57 | m/z= 614.28 (C42H39BO2Si= 614.67) | Sub 1-58 | m/z=543.28(C36H30D5BO2Si= 543.60) |
| Sub 1-59 | m/z=379.15 (C24H10D9ClSi=380.01) | Sub 1-60 | m/z=375.13 (C24H14D5ClSi=375.98) |
| Sub 1-61 | m/z=446.13 (C30H23ClSi=447.05) | Sub 1-62 | m/z=459.21 (C30H10D13ClSi=460.13) |
| Sub 1-63 | m/z=446.13 (C30H23ClSi=447.05) | Sub 1-64 | m/z=370.09 (C24H19ClSi=370.95) |
| Sub 1-65 | m/z=420.11 (C28H21ClSi=421.01) | Sub 1-66 | m/z=420.11 (C28H21ClSi=421.01) |
| Sub 1-67 | m/z=446.13 (C30H23ClSi=447.05) | Sub 1-68 | m/z=496.14 (C34H25ClSi=497.11) |
| Sub 1-69 | m/z=446.13 (C30H23ClSi=447.05) | Sub 1-70 | m/z=375.13 (C24H14D5ClSi=375.98) |
| Sub 1-71 | m/z=470.13 (C32H23ClSi=471.07) | Sub 1-72 | m/z=460.11 (C30H21ClOSi=461.03) |
| Sub 1-73 | m/z=476.08 (C30H21ClSSi=477.09) | Sub 1-74 | m/z=486.16 (C33H27ClSi=487.11) |
| Sub 1-75 | m/z=610.19 (C43H31ClSi=611.26) | Sub 1-76 | m/z=610.19 (C43H31ClSi=611.26) |
| Sub 1-77 | m/z=411.08 (C25H18ClNOSi=411.96) | Sub 1-78 | m/z=388.14 (C25H25ClSi=389.01) |
| Sub 1-79 | m/z=500.17 (C34H29ClSi=501.14) | Sub 1-80 | m/z=428.17 (C28H29ClSi=429.07) |
| Sub 1-81 | m/z=427.15 (C28H14D7ClSi=428.05) | Sub 1-82 | m/z=370.09 (C24H19ClSi=370.95) |
| Sub 1-83 | m/z=459.12 (C30H22ClNSi=460.05) | Sub 1-84 | m/z=459.12 (C30H22ClNSi=460.05) |
| Sub 1-85 | m/z=375.13 (C24H14D5ClSi=375.98) | Sub 1-86 | m/z=467.17 (C30H14D8ClNSi=468.10) |
| Sub 1-87 | m/z= 462.22 (C30H31BO2Si= 462.47) | Sub 1-88 | m/z=543.28(C36H30D5BO2Si= 543.60) |
| Sub 1-89 | m/z=627.28(C42H38BNO2Si= 627.67) | Sub 1-90 | m/z=635.33 (C42H30D8BNO2Si=635.71) |
| Sub 1-91 | m/z=635.33(C42H30D8BNO2Si= 635.71) | Sub 1-92 | m/z=641.36(C42H24D14BNO2Si=641.75) |
| Sub 1-93 | m/z=641.36(C42H24D14BNO2Si= 641.75) | Sub 1-94 | m/z=711.36 (C48H34D8BNO2Si=711.81) |
| Sub 1-95 | m/z=462.22 (C30H31BO2Si=462.47) | Sub 1-98 | m/z=588.27 (C40H37BO2Si=588.63) |
| Sub 1-97 | m/z=538.25 (C36H35BO2Si=538.57) | Sub 1-100 | m/z=543.28 (C36H30D5BO2Si=543.6) |
| Sub 1-99 | m/z=481.34 (C30H12D19BO2Si=481.59) | Sub 1-102 | m/z=518.28 (C34H39BO2Si=518.58) |
| Sub 1-101 | m/z=462.22 (C30H31BO2Si=462.47) | Sub 1-104 | m/z=538.25 (C36H35BO2Si=538.57) |
| Sub 1-103 | m/z=627.28 (C42H38BNO2Si=627.67) | Sub 1-106 | m/z=627.28 (C42H38BNO2Si=627.67) |
| Sub 1-105 | m/z=627.28 (C42H38BNO2Si=627.67) | Sub 1-108 | m/z=538.25 (C36H35BO2Si=538.57) |
| Sub 1-107 | m/z=627.28 (C42H38BNO2Si=627.67) | Sub 1-110 | m/z=552.23 (C36H33BO3Si=552.55) |
| Sub 1-109 | m/z=481.34 (C30H12D19BO2Si=481.59) | Sub 1-112 | m/z=568.21 (C36H33BO2SSi=568.61) |
| Sub 1-111 | m/z=552.23 (C36H33BO3Si=552.55) | Sub 1-114 | m/z=579.24 (C37H34BNO3Si=579.58) |
II. Sub 2의 합성예
상기 반응식 1-1 및 반응식 1-2의 Sub 2는 하기 반응식 3의 반응경로에 의해, Ar1이 실릴기(-Si(R)3)일 경우는 하기 반응식 4의 반응경로에 의해 합성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<반응식 3> (Q는 H, Br 또는 Cl, Hal3는 Br 또는 Cl임)
<반응식 4>
1. Sub 2-2 합성예
Sub 2-2b (6.7 g, 38.03 mmol)를 Tetrahydrofuran (152 ml)에 녹인 후, 0 ℃를 유지한 상태에서 2.5M n-butyllithium in Hexane (16 ml, 38.03 mmol)을 적가하고, 1시간 교반하였다. 이후, 0 ℃를 유지한 상태에서, Sub 2-2a (12 g, 38.03 mmol)를 Tetrahydrofuran (127 ml)에 녹인 용액을 적가한 후, 혼합물의 온도를 실온으로 올린 후 1시간 교반하고, 80 ℃로 올린 후 6시간 교반하였다. 반응이 완료되면, 반응 생성물에서 용매를 제거하기 위하여 농축시킨 후, 농축물을 여과 및 재결정하여 생성물 11 g (수율: 64 %)를 얻었다.
2. Sub 2-3 합성예
Sub 2-2b (9.5 g, 54.22 mmol)를 Tetrahydrofuran (216 ml)에 녹인 후, 0 ℃를 유지한 상태에서 2.5M n-butyllithium in Hexane (22 ml, 54.22 mmol)을 적가하고, 1시간 교반하였다. 이후, 0 ℃를 유지한 상태에서, Sub 2-3a (5 g, 27.12 mmol)를 Tetrahydrofuran (90 ml)에 녹인 용액을 적가한 후, 혼합물의 온도를 실온으로 올린 후 1시간 교반하고, 80 ℃로 올린 후 6시간 교반하였다. 반응이 완료되면, 반응 생성물에서 용매를 제거하기 위하여 농축시킨 후, 농축물을 여과 및 재결정하여 생성물 8.5 g (수율: 68 %)를 얻었다.
3. Sub 2-5 합성예
(1) Sub 2-2a 합성예
Sub 2-1b (9.5 g, 54.22 mmol)를 Tetrahydrofuran (216 ml)에 녹인 후, 0 ℃를 유지한 상태에서 2.5M n-butyllithium in Hexane (22 ml, 54.22 mmol)을 적가하고, 1시간 교반하였다. 이후, 0 ℃를 유지한 상태에서, Sub 2-3a (10 g, 54.22 mmol)를 Tetrahydrofuran (180 ml)에 녹인 용액을 적가한 후, 혼합물의 온도를 실온으로 올린 후 1시간 교반하고, 80 ℃로 올린 후 6시간 교반하였다. 반응이 완료되면, 반응 생성물에서 용매를 제거하기 위하여 농축시킨 후, 농축물을 여과 및 재결정하여 생성물 12.8 g (수율: 75 %)를 얻었다.
(2) Sub 2-5 합성예
둥근바닥플라스크에 Sub 2-2a (12.8 g, 40.1 mmol), Sub 2-5c (18 g, 48.74 mmol), Pd(PPh3)4 (1.87 g, 1.62 mmol)와 K2CO3 (16.84 g, 121.83 mmol)를 넣고 톨루엔(120 ml)/H2O(15 mL)로 녹인 후, 110 ℃에서 12시간 교반하였다. 반응이 완료되면, TDCE와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축하였다. 이후, 농축물을 실리카겔 칼럼으로 분리 후 재결정하여 생성물 16.7 g (수율: 79 %)를 얻었다.
4. Sub 2-6 합성예
Sub 2-1b (7.11 g, 42.50 mmol)를 Tetrahydrofuran (170 ml)에 녹인 후, 0 ℃를 유지한 상태에서 2.5M n-butyllithium in Hexane (17 ml, 42.50 mmol)을 적가하고, 1시간 교반하였다. 이후, 0 ℃를 유지한 상태에서, Sub 2-6a (12.8 g, 42.50 mmol)를 Tetrahydrofuran (140 ml)에 녹인 용액을 적가한 후, 혼합물의 온도를 실온으로 올린 후 1시간 교반하고, 80 ℃로 올린 후 6시간 교반하였다. 반응이 완료되면, 반응 생성물에서 용매를 제거하기 위하여 농축시킨 후, 농축물을 여과 및 재결정하여 생성물 14.2 g (수율: 77 %)를 얻었다.
5. Sub 2-8 합성예
Sub 2-3b (10 g, 25.11 mmol)를 Tetrahydrofuran (100 ml)에 녹인 후, 0 ℃를 유지한 상태에서 2.5M n-butyllithium in Hexane (10 ml, 25.11 mmol)을 적가하고, 1시간 교반하였다. 이후, 0 ℃를 유지한 상태에서, Sub 2-8a (5.68 g, 25.11 mmol)를 Tetrahydrofuran (84 ml)에 녹인 용액을 적가한 후, 혼합물의 온도를 실온으로 올린 후 1시간 교반하고, 80 ℃로 올린 후 6시간 교반하였다. 반응이 완료되면, 반응 생성물에서 용매를 제거하기 위하여 농축시킨 후, 농축물을 여과 및 재결정하여 생성물 9.1 g (수율: 71 %)를 얻었다.
6. Sub 2-42 합성예
Sub 2-1b (4.59 g, 27.49 mmol)를 Tetrahydrofuran (110 ml)에 녹인 후, 0 ℃를 유지한 상태에서 2.5M n-butyllithium in Hexane (11 ml, 27.49 mmol)을 적가하고, 1시간 교반하였다. 이후, 0 ℃를 유지한 상태에서, Sub 2-42a (10.7 g, 27.49 mmol)를 Tetrahydrofuran (92 ml)에 녹인 용액을 적가한 후, 혼합물의 온도를 실온으로 올린 후 1시간 교반하고, 80 ℃로 올린 후 6시간 교반하였다. 반응이 완료되면, 반응 생성물에서 용매를 제거하기 위하여 농축시킨 후, 농축물을 여과 및 재결정하여 생성물 10.1 g (수율: 76 %)를 얻었다.
7. Sub 2-81 합성예
Sub 2-2a (9.46 g, 30 mmol), Sub 2-81b'(13.87 g, 30 mmol), Pd(PPh3)4 (1.04 g, 0.9 mmol)와 K2CO3 (8.28 g, 60 mmol)를 둥근바닥플라스크에 넣고, Toluene 75 mL와 H2O 25 mL로 녹인 후에, 130 ℃에서 8시간 교반하였다. 반응 종결 후, Toluene과 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축하였다. 이후, 농축물을 실리카겔 컬럼으로 분리 후 재결정하여 생성물 13.10 g (수율: 71 %)를 얻었다.
Sub 2에 속하는 화합물은 아래와 같은 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 하기 화합물의 FD-MS 값은 표 2와 같다.
| 화합물 | FD-MS | 화합물 | FD-MS |
| Sub 2-1 | m/z= 445.11 (C27H16ClN5= 445.91) | Sub 2-2 | m/z= 453.16 (C27H8D8ClN5= 453.96) |
| Sub 2-3 | m/z= 462.21 (C27D16ClN5= 461.01) | Sub 2-4 | m/z= 356.08 (C21H13ClN4= 356.81) |
| Sub 2-5 | m/z= 522.14 (C33H20ClN5=521.01) | Sub 2-6 | m/z= 431.12 (C28H18ClN3=431.92) |
| Sub 2-7 | m/z= 456.11 (C29H17ClN4=456.93) | Sub 2-8 | m/z= 508.15 (C33H21ClN4=509.01) |
| Sub 2-9 | m/z= 530.17(C33H11D8ClN4O= 531.04) | Sub 2-10 | m/z= 377.15 (C23H8D8ClN3= 377.90) |
| Sub 2-11 | m/z= 432.11 (C27H17ClN4= 432.91) | Sub 2-12 | m/z= 508.15C33H21ClN4= 509.01) |
| Sub 2-13 | m/z= 513.18 (C33H16D5ClN4= 514.04) | Sub 2-14 | m/z= 522.19 (C36H27ClN2=523.08) |
| Sub 2-15 | m/z= 535.18 (C36H26ClN3= 536.08) | Sub 2-16 | m/z= 757.28 (C51H24D8ClN5=758.35) |
| Sub 2-17 | m/z= 361.11 (C21H8D5ClN4= 361.84) | Sub 2-18 | m/z= 374.07 (C21H12ClFN4= 374.80) |
| Sub 2-19 | m/z= 386.09 (C22H15ClN4O= 386.84) | Sub 2-20 | m/z= 521.14 (C33H20ClN5= 522.01) |
| Sub 2-21 | m/z= 463.10 (C27H15ClFN5= 463.90) | Sub 2-22 | m/z= 670.19 (C46H27ClN4= 671.20) |
| Sub 2-23 | m/z= 610.19 (C41H27ClN4= 611.15) | Sub 2-24 | m/z= 610.19 (C41H27ClN4= 611.15) |
| Sub 2-25 | m/z= 597.17 (C39H24ClN5= 598.11) | Sub 2-26 | m/z= 363.14 (C22H6D8ClN3= 363.87) |
| Sub 2-27 | m/z= 363.14 (C22H6D8ClN3= 363.87) | Sub 2-28 | m/z= 364.13 (C21H5D8ClN4= 364.86) |
| Sub 2-29 | m/z= 439.17 (C28H10D8ClN3= 439.97) | Sub 2-30 | m/z= 515.20 (C34H14D8ClN3= 516.07) |
| Sub 2-31 | m/z= 432.11 (C27H17ClN4= 432.91) | Sub 2-32 | m/z= 493.20 (C31H8D11ClN4= 494.04) |
| Sub 2-33 | m/z= 537.17 (C34H24ClN5= 538.05) | Sub 2-34 | m/z= 439.17 (C28H10D8ClN3= 439.97) |
| Sub 2-35 | m/z= 598.16 (C39H23ClN4O= 599.09) | Sub 2-36 | m/z= 432.11 (C27H17ClN4= 432.91) |
| Sub 2-37 | m/z= 674.21 (C47H31ClN2O= 675.23) | Sub 2-38 | m/z= 615.22 (C41H22D5ClN4= 616.18) |
| Sub 2-39 | m/z= 493.21 (C31H20D5ClN4=494.05) | Sub 2-40 | m/z= 520.15 (C34H21ClN4=521.02) |
| Sub 2-41 | m/z= 527.20 (C35H14D8ClN3= 528.08) | Sub 2-42 | m/z= 551.21 (C37H30ClN3= 552.12) |
| Sub 2-43 | m/z= 685.23 (C48H32ClN3= 686.26) | Sub 2-44 | m/z= 711.21 (C45H18D8ClN5S= 712.30) |
| Sub 2-45 | m/z= 529.19 (C33H12D8ClN5= 530.06) | Sub 2-46 | m/z= 528.20 (C34H13D8ClN4= 529.07) |
| Sub 2-47 | m/z= 681.25 (C45H20D8ClN5= 682.25) | Sub 2-48 | m/z= 605.22 (C39H16D8ClN5= 606.15) |
| Sub 2-49 | m/z=545.22 (C34H16D8ClN5= 546.10) | Sub 2-50 | m/z= 612.21 (C41H29ClN4= 613.16) |
| Sub 2-51 | m/z=462.07 (C27H15ClN4S= 462.96) | Sub 2-52 | m/z= 522.12 (C33H19ClN4O= 522.99) |
| Sub 2-53 | m/z=512.09 (C31H17ClN4S= 513.02) | Sub 2-54 | m/z= 610.16 (C40H23ClN4O= 611.10) |
| Sub 2-55 | m/z=673.20 (C45H28ClN5= 674.20) | Sub 2-56 | m/z= 562.13 (C34H19ClN6O= 563.02) |
| Sub 2-57 | m/z=614.13 (C39H23ClN4S= 615.15) | Sub 2-58 | m/z= 558.16 (C37H23ClN4= 559.07) |
| Sub 2-59 | m/z=558.16 (C37H23ClN4= 559.07) | Sub 2-60 | m/z= 674.20 (C45H28ClN5= 674.20) |
| Sub 2-61 | m/z=748.24 (C52H33ClN4= 749.31) | Sub 2-62 | m/z= 735.22 (C50H30ClN5= 736.28) |
| Sub 2-63 | m/z=634.19 (C43H27ClN4= 635.17) | Sub 2-64 | m/z=508.15 (C33H21ClN4=509.01) |
| Sub 2-65 | m/z=432.11 (C27H17ClN4=432.91) | Sub 2-66 | m/z=532.15 (C35H21ClN4=533.03) |
| Sub 2-67 | m/z=597.17 (C39H24ClN5=598.11) | Sub 2-68 | m/z=570.16 (C38H23ClN4=571.08) |
| Sub 2-69 | m/z=521.14 (C33H20ClN5=522.01) | Sub 2-70 | m/z=597.17 (C39H24ClN5=598.11) |
| Sub 2-71 | m/z=597.17 (C39H24ClN5=598.11) | Sub 2-72 | m/z=449.22 (C27D17ClN4=450.01) |
| Sub 2-73 | m/z=495.13 (C31H18ClN5=495.97) | Sub 2-74 | m/z=495.13 (C31H18ClN5=495.97) |
| Sub 2-75 | m/z=556.23 (C36H17D8ClN4=557.12) | Sub 2-76 | m/z=439.17 (C28H10D8ClN3=439.97) |
| Sub 2-77 | m/z=446.09 (C27H15ClN4O=446.89) | Sub 2-78 | m/z=614.13 (C39H23ClN4S=615.15) |
| Sub 2-79 | m/z=572.14 (C37H21ClN4O=573.05) | Sub 2-80 | m/z=438.16 (C27H23ClN4=438.96) |
| Sub 2-81 | m/z=614.17 (C39H27ClN4Si=615.21) | Sub 2-82 | m/z=614.17 (C39H27ClN4Si=615.21) |
| Sub 2-83 | m/z=690.20 (C45H31ClN4Si=691.31) | Sub 2-84 | m/z=690.20 (C45H31ClN4Si=691.31) |
| Sub 2-85 | m/z=690.20 (C45H31ClN4Si=691.31) | Sub 2-86 | m/z=690.20 (C45H31ClN4Si=691.31) |
| Sub 2-87 | m/z=766.23 (C51H35ClN4Si=767.40) | Sub 2-88 | m/z=695.23 (C45H26D5ClN4Si=696.34) |
| Sub 2-89 | m/z=709.32(C45H12D19ClN4Si=710.42) | Sub 2-90 | m/z=726.29 (C47H43ClN4Si=727.42) |
| Sub 2-91 | m/z=664.16 (C41H25ClN6Si=665.23) | Sub 2-92 | m/z=766.23 (C51H35ClN4Si=767.40) |
| Sub 2-93 | m/z=626.24(C39H15D12ClN4Si=627.28) | Sub 2-94 | m/z=702.28 (C45H19D12ClN4Si=703.38) |
| Sub 2-95 | m/z=622.22 (C39H19D8ClN4Si=623.26) |
Ⅲ. 최종 화합물의 합성예
1. P-1 합성예
둥근바닥플라스크에 Sub 1-1 (12.94 g, 23.81 mmol), Sub 2-1 (10 g, 21.65 mmol), Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.43 mmol)와 NaOH (2.6 g, 64.94 mmol)를 넣고 Toluene (196 ml)와 H2O (20 mL)을 첨가하여 녹인 후, 140 ℃에서 12시간 교반하였다. 반응이 완료되면, TDCE와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축하였다. 이후, 농축물을 실리카겔 칼럼으로 분리 후 재결정하여 생성물 13.78 g (수율: 77 %)를 얻었다.
2. P-2합성예
둥근바닥플라스크에 Sub 1-11 (12.94 g, 23.81 mmol), Sub 2-1 (10 g, 21.65 mmol), Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.43 mmol)와 NaOH (2.6 g, 64.94 mmol)를 넣고, Toluene (196 ml)와 H2O (20 mL)을 첨가하여 녹인 후, 상기 P-1의 합성예와 같은 방법으로 합성하여 생성물 13.78 g (수율: 77 %)를 얻었다.
3. P-23합성예
Sub 1-7 (10.25 g, 16.67 mmol)과 Sub 2-1 (7 g, 15.15 mmol)을 반응물로 사용하여 상기 P-1의 합성예와 같은 방법으로 반응을 진행시켜서 생성물 9.72 g (수율: 71 %)를 얻었다.
4. P-30 합성예
Sub 1-16 (15.47 g, 23.6 mmol)과 Sub 2-4 (8 g, 21.46 mmol)을 반응물로 사용하여 상기 P-1의 합성예와 같은 방법으로 반응을 진행시켜서 생성물 15.63 g (수율: 86 %)를 얻었다.
5. P-70 합성예
Sub 1-11 (13.72 g, 25.47 mmol)과 Sub 2-6 (10 g, 23.15 mmol)을 반응물로 사용하여 상기 P-1의 합성예와 같은 방법으로 반응을 진행시켜서 생성물 15.14 g (수율: 80 %)를 얻었다.
6. P-87 합성예
Sub 1-8 (13.11 g, 21.15 mmol)과 Sub 2-15 (10 g, 19.23 mmol)을 반응물로 사용하여 상기 P-1의 합성예와 같은 방법으로 반응을 진행시켜서 생성물 15.97 g (수율: 83 %)를 얻었다.
7. P-113 합성예
Sub 1-59 (10.0 g, 26.32 mmol)를 Tetrahydrofuran (100 ml)로 녹인 후 -78 ℃를 만들고, 2.5M n-butyllithium in Hexane (10.53 ml, 26.32 mmol)을 dropwise 한다. Dropwise가 끝난 후 서서히 RT로 올리며 2시간 stirring 한다. Sub 2-3 (12.16 g, 26.32 mmol)를 Tetrahydrofuran (200 ml)에 녹인 후 -78 ℃를 만든다. Lithiation을 한 Sub 1-59를 다시 -78 ℃로 만든 후, Sub 2-3에 dropwise 한다. 30분 stirring 후, 80 ℃로 12시간 교반하였다. 반응이 완료되면 용매를 제거하기 위하여 농축시킨다. 이후, 농축물을 실리카겔 칼럼으로 분리 후 재결정하여 생성물 11.0 g (수율: 66 %)를 얻었다.
8. P-155 합성예
Sub 1-83 (10.0 g, 26.32 mmol)와 Sub 2-80 (12.16 g, 26.32 mmol)를 반응물로 사용하여 상기 P-113의 합성예와 같은 방법으로 반응을 진행시켜서 생성물 11.3 g (수율: 63 %)를 얻었다.
9. P-190 합성예
Sub 2-81 (12.30 g, 20 mmol), Sub 1-95 (9.25 g, 20 mmol), Pd(PPh3)4 (0.69 g, 0.6 mmol)와 K2CO3 (5.52 g, 40 mmol)를 둥근바닥플라스크에 넣고, Toluene 75 mL와 H2O 25 mL로 녹인 후, 130 ℃에서 8시간 교반하였다. 반응 종결 후, Toluene과 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축하였다. 이후, 농축물을 실리카겔 칼럼으로 분리 후 재결정하여 생성물 14.46 g (수율: 79 %)를 얻었다.
상기와 같은 합성예에 따라 제조된 본 발명의 화합물의 FD-MS 값은 하기 표 3과 같다.
| 화합물 | FD-MS | 화합물 | FD-MS |
| P-1 | m/z= 826.33 (C57H34D5N5Si=827.09) | P-2 | m/z= 821.30 (C57H39N5Si=822.06) |
| P-3 | m/z= 986.38 (C71H50N4Si=987.29) | P-4 | m/z= 1018.42 (C72H46D5N5Si=1019.35) |
| P-5 | m/z= 1031.44 (C73H57N5Si=1032.38) | P-6 | m/z= 941.30 (C64H43N5SSi=942.23) |
| P-7 | m/z= 829.35 (C57H31D8N5Si=830.11) | P-8 | m/z= 986.38 (C71H50N4Si=987.29) |
| P-9 | m/z= 821.30 (C57H39N5Si=822.06) | P-10 | m/z= 991.41 (C71H45D5N4Si=992.32) |
| P-11 | m/z= 902.36 (C63H38D5N5Si=903.19) | P-12 | m/z= 813.33 (C57H35D5N4Si=814.09) |
| P-13 | m/z= 877.36 (C61H47N5Si=878.17) | P-14 | m/z= 819.32 (C55H42FN5Si=820.06) |
| P-15 | m/z= 861.33 (C60H43N5Si=862.12) | P-16 | m/z= 849.33 (C59H43N5Si=850.11) |
| P-17 | m/z= 1016.37 (C70H48N6OSi=1017.28) | P-18 | m/z= 1036.37 (C73H48N6Si=1037.31) |
| P-19 | m/z= 835.31 (C58H41N5Si=836.09) | P-20 | m/z= 973.36 (C69H47N5Si=974.26) |
| P-21 | m/z= 839.34 (C58H37D4N5Si=840.11) | P-22 | m/z= 897.33 (C63H43N5Si=898.16) |
| P-23 | m/z= 897.16 (C63H43N5Si=898.16) | P-24 | m/z= 905.38 (C63H35D8N5Si=906.21) |
| P-25 | m/z= 902.36 (C63H38D5N5Si=903.19) | P-26 | m/z= 902.36 (C63H38D5N5Si=903.19) |
| P-27 | m/z= 902.36 (C63H38D5N5Si=903.19) | P-28 | m/z= 842.43 (C57H18D21N5Si=843.19) |
| P-29 | m/z= 861.34 (C58H39D5N4SSi=862.19) | P-30 | m/z= 849.29 (C58H39N5OSi=850.07) |
| P-31 | m/z= 666.30 (C45H22D10N4Si=666.93) | P-32 | m/z= 970.35 (C70H46N4Si=971.25) |
| P-33 | m/z= 897.33 (C63H43N5Si2=898.16) | P-34 | m/z= 732.27 (C51H36N4Si=732.96) |
| P-35 | m/z= 788.33 (C55H44N4Si=789.07) | P-36 | m/z= 1046.38 (C76H50N4Si=1047.35) |
| P-37 | m/z= 737.30 (C51H31D5N4Si=737.99) | P-38 | m/z= 755.29 (C51H30D5FN4Si=755.98) |
| P-39 | m/z= 767.31 (C52H33D5N4OSi=768.08) | P-40 | m/z= 782.29 (C55H38N4Si=783.02) |
| P-41 | m/z= 782.29 (C55H38N4Si=783.02) | P-42 | m/z= 921.33 (C65H43N5Si=922.18) |
| P-43 | m/z= 808.30 (C57H40N4Si=809.06) | P-44 | m/z= 865.27 (C58H39N5SSi=866.13) |
| P-45 | m/z= 808.30 (C57H40N4Si=809.06) | P-46 | m/z= 808.30 (C57H40N4Si=809.06) |
| P-47 | m/z= 813.33 (C57H35D5N4Si=814.09) | P-48 | m/z= 821.38 (C57H27D13N4Si=822.14) |
| P-49 | m/z= 818.36 (C57H30D10N4Si=819.12) | P-50 | m/z= 960.36 (C69H48N4Si=961.26) |
| P-51 | m/z= 1054.42 (C75H46D5N5Si=1055.38) | P-52 | m/z=820.39 (C58H28D13N3Si=821.15) |
| P-53 | m/z=820.39 (C58H28D13N3Si=821.15) | P-54 | m/z=834.40 (C59H30D13N3Si=835.18) |
| P-55 | m/z=982.29 (C69H38D8N4OSi=983.29) | P-56 | m/z=816.35 (C57H32D8N4Si=817.11) |
| P-57 | m/z=891.39 (C64H37D8N3Si=892.22) | P-58 | m/z=1084.44 (C77H44D8N4OSi=1085.42) |
| P-59 | m/z=905.38 (C63H35D8N5Si=906.21) | P-60 | m/z=905.38 (C63H35D8N5Si=906.21) |
| P-61 | m/z=837.40 (C57H23D16N5Si=838.16) | P-62 | m/z=1112.40 (C79H52N6Si=1113.41) |
| P-63 | m/z=901.35 (C63H39D4N5Si=902.18) | P-64 | m/z=981.41 (C69H39D8N5Si=982.30) |
| P-65 | m/z=905.38 (C63H35D8N5Si=906.21) | P-66 | m/z=834.38 (C57H26D13N5Si=835.14) |
| P-67 | m/z=758.29 (C53H38N4Si=759.00) | P-68 | m/z=866.38 (C61H50N4Si=867.18) |
| P-69 | m/z=760.30 (C53H40N4Si=761.02) | P-70 | m/z=807.31 (C58H41N3Si=808.07) |
| P-71 | m/z=757.32 (C52H28D8FN3Si=758.01) | P-72 | m/z=912.33 (C64H44N4OSi=913.17) |
| P-73 | m/z=822.32 (C58H42N4Si=823.09) | P-74 | m/z=889.36 (C63H39D5N4Si=890.19) |
| P-75 | m/z=882.34 (C65H46N2Si=883.18) | P-76 | m/z=979.40 (C71H45D5N2OSi=980.31) |
| P-77 | m/z=831.36 (C57H29D10N5Si=832.12) | P-78 | m/z=844.38 (C59H32D10N4Si=845.16) |
| P-79 | m/z=1148.51 (C83H48D10N4Si=1149.55) | P-80 | m/z=1053.43 (C76H47D5N4Si=1054.40) |
| P-81 | m/z=798.40 (C55H34D10N4Si=799.13) | P-82 | m/z=989.39 (C70H51N5Si=990.30) |
| P-83 | m/z=994.42 (C70H46D5N5Si=995.33) | P-84 | m/z=1185.43 (C83H59N5SSi=1186.57) |
| P-85 | m/z=989.39 (C70H51N5Si=990.30) | P-86 | m/z=995.45 (C72H45D8N3Si=996.37) |
| P-87 | m/z=992.43 (C72H48D5N3Si=993.35) | P-88 | m/z=1053.43 (C76H47D5N4Si=1054.40) |
| P-89 | m/z=1142.48 (C84H54D5N3Si=1143.53) | P-90 | m/z=986.44 (C69H34D13N5Si=987.33) |
| P-91 | m/z=1239.46 (C87H49D8N5SSi=1240.64) | P-92 | m/z=986.44 (C69H34D13N5Si=987.33) |
| P-93 | m/z=985.45 (C70H35D13N4Si=986.35) | P-94 | m/z=986.44 (C69H34D13N5Si=987.33) |
| P-95 | m/z=1062.47 (C75H38D13N5Si=1063.43) | P-96 | m/z=986.44 (C69H34D13N5Si=987.33) |
| P-97 | m/z=986.44 (C69H34D13N5Si=987.33) | P-98 | m/z=1062.47 (C75H38D13N5Si=1063.43) |
| P-99 | m/z=1214.54 (C87H46D13N5Si=1215.63) | P-100 | m/z=986.44 (C69H34D13N5Si=987.33) |
| P-101 | m/z=903.34 (C63H37D5N4OSi=904.17) | P-102 | m/z=964.31 (C67H44N4SSi=965.26) |
| P-103 | m/z=1138.41 (C82H54N4OSi=1139.45) | P-104 | m/z=1169.48 (C84H55D4N5Si=1170.54) |
| P-105 | m/z=1024.41 (C70H36D10N6OSi=1025.33) | P-106 | m/z=990.32 (C69H46N4SSi=991.30) |
| P-107 | m/z=974.34 (C69H46N4OSi=975.24) | P-108 | m/z=893.36 (C62H39D5N4OSi=894.18) |
| P-109 | m/z=1054.42 (C75H46D5N5Si=1055.38) | P-110 | m/z=1124.43 (C82H56N4Si=1125.46) |
| P-111 | m/z=1187.44 (C86H57N5Si=1188.52) | P-112 | m/z=1015.41 (C73H45D5N4Si=1016.35) |
| P-113 | m/z=770.42 (C51H10D25N5Si=771.11) | P-114 | m/z=762.37 (C51H18D17N5Si=763.06) |
| P-115 | m/z=754.32 (C51H26D9N5Si=755.02) | P-116 | m/z=750.30 (C51H30D5N5Si=750.99) |
| P-117 | m/z=821.30 (C57H39N5Si=822.06) | P-118 | m/z=834.38 (C57H26D13N5Si=835.14) |
| P-119 | m/z=842.43 (C57H18D21N5Si=843.19) | P-120 | m/z=821.30 (C57H39N5Si=822.06) |
| P-121 | m/z=744.27 (C52H36N4Si=744.97) | P-122 | m/z=745.27 (C51H35N5Si=745.96) |
| P-123 | m/z=795.28 (C55H37N5Si=796.02) | P-124 | m/z=795.28 (C55H37N5Si=796.02) |
| P-125 | m/z=744.27 (C52H36N4Si=744.97) | P-126 | m/z=820.30 (C58H40N4Si=821.07) |
| P-127 | m/z=820.30 (C58H40N4Si=821.07) | P-128 | m/z=879.36 (C61H33D8N5Si=880.17) |
| P-129 | m/z=732.27 (C51H36N4Si=732.96) | P-130 | m/z=750.30 (C51H30D5N5Si=750.99) |
| P-131 | m/z=845.30 (C59H39N5Si=846.08) | P-132 | m/z=808.30 (C57H40N4Si=809.06) |
| P-133 | m/z=835.28 (C57H37N5OSi=836.04) | P-134 | m/z=838.26 (C57H38N4SSi=839.10) |
| P-135 | m/z=777.33 (C54H35D5N4Si=778.06) | P-136 | m/z=985.36 (C70H47N5Si=986.27) |
| P-137 | m/z=972.36 (C70H48N4Si=973.27) | P-138 | m/z=882.32 (C63H42N4Si=883.14) |
| P-139 | m/z=897.33 (C63H43N5Si=898.16) | P-140 | m/z=697.23 (C46H31N5OSi=697.87) |
| P-141 | m/z=870.32 (C62H42N4Si=871.13) | P-142 | m/z=839.34 (C58H45N5Si=840.12) |
| P-143 | m/z=1027.41 (C73H53N5Si=1028.35) | P-144 | m/z=955.41 (C67H53N5Si=956.28) |
| P-145 | m/z=818.43 (C55H14D23N5Si=819.16) | P-146 | m/z=758.43 (C51H10D26N4Si=759.12) |
| P-147 | m/z=804.34 (C55H28D9N5Si=805.08) | P-148 | m/z=800.31 (C55H32D5N5Si=801.05) |
| P-149 | m/z=856.38 (C60H36D8N4Si=857.17) | P-150 | m/z=828.35 (C58H32D8N4Si=829.12) |
| P-151 | m/z=753.32 (C51H27D8N5Si=754.01) | P-152 | m/z=835.28 (C57H37N5OSi=836.04) |
| P-153 | m/z=919.32 (C63H37D5N4SSi=920.23) | P-154 | m/z=961.32 (C67H43N5OSi=962.20) |
| P-155 | m/z=827.34 (C57H45N5Si=828.11) | P-156 | m/z=758.35 (C51H22D13N5Si=759.04) |
| P-157 | m/z=821.30 (C57H39N5Si=822.06) | P-158 | m/z=1079.38 (C75H53N5Si2=1080.45) |
| P-159 | m/z=1079.38 (C75H53N5Si2=1080.45) | P-160 | m/z=829.35 (C57H31D8N5Si=830.11) |
| P-161 | m/z=829.35 (C57H31D8N5Si=830.11) | P-162 | m/z=829.35 (C57H31D8N5Si=830.11) |
| P-163 | m/z=837.40 (C57H23D16N5Si=838.16) | P-164 | m/z=834.38 (C57H26D13N5Si=835.14) |
| P-165 | m/z=840.42 (C57H20D19N5Si=841.17) | P-166 | m/z=835.39 (C57H25D14N5Si=836.14) |
| P-167 | m/z=843.44 (C57H17D22N5Si=844.19) | P-168 | m/z=848.47 (C57H12D27N5Si=849.22) |
| P-169 | m/z=829.35 (C57H31D8N5Si=830.11) | P-170 | m/z=905.38 (C63H35D8N5Si=906.21) |
| P-171 | m/z=1004.37 (C70H52N4Si2=1005.38) | P-172 | m/z=970.39 (C67H54N4Si2=971.37) |
| P-173 | m/z=1040.37 (C73H52N4Si2=1041.42) | P-174 | m/z=990.36 (C69H50N4Si2=991.36) |
| P-175 | m/z=995.39 (C69H45D5N4Si2=996.39) | P-176 | m/z=990.36 (C69H50N4Si2=991.36) |
| P-177 | m/z=990.36 (C69H50N4Si2=991.36) | P-178 | m/z=990.36 (C69H50N4Si2=991.36) |
| P-179 | m/z=990.36 (C69H50N4Si2=991.36) | P-180 | m/z=990.36 (C69H50N4Si2=991.36) |
| P-181 | m/z=995.39 (C69H45D5N4Si2=996.39) | P-182 | m/z=1066.39 (C75H54N4Si2=1067.45) |
| P-183 | m/z=1028.6 (C69H12D38N4Si2=1029.59) | P-184 | m/z=1066.39 (C75H54N4Si2=1067.45) |
| P-185 | m/z=1032.62 (C69H8D42N4Si2=1033.61) | P-186 | m/z=970.39 (C67H54N4Si2=971.37) |
| P-187 | m/z=998.41 (C69H42D8N4Si2=999.41) | P-188 | m/z=990.36 (C69H50N4Si2=991.36) |
| P-189 | m/z=990.36 (C69H50N4Si2=991.36) | P-190 | m/z=914.33 (C63H46N4Si2=915.26) |
| P-191 | m/z=990.36 (C69H50N4Si2=991.36) | P-192 | m/z=1079.38 (C75H53N5Si2=1080.45) |
| P-193 | m/z=995.39 (C69H45D5N4Si2=996.39) | P-194 | m/z=990.36 (C69H50N4Si2=991.36) |
| P-195 | m/z=1079.38 (C75H53N5Si2=1080.45) | P-196 | m/z=922.38 (C63H38D8N4Si2=923.31) |
| P-197 | m/z=1079.38 (C75H53N5Si2=1080.45) | P-198 | m/z=914.33 (C63H46N4Si2=915.26) |
| P-199 | m/z=914.33 (C63H46N4Si2=915.26) | P-200 | m/z=1079.38 (C75H53N5Si2=1080.45) |
| P-201 | m/z=1079.38 (C75H53N5Si2=1080.45) | P-202 | m/z=990.36 (C69H50N4Si2=991.36) |
| P-203 | m/z=1079.38 (C75H53N5Si2=1080.45) | P-204 | m/z=1003.44 (C69H37D13N4Si2=1004.44) |
| P-205 | m/z=941.50 (C63H19D27N4Si2=942.42) | P-206 | m/z=941.50 (C63H19D27N4Si2=942.42) |
| P-207 | m/z=960.61 (C63D46N4Si2=961.54) | P-208 | m/z=1026.45 (C71H62N4Si2=1027.47) |
| P-209 | m/z=964.32 (C65H44N6Si2=965.28) | P-210 | m/z=1066.39 (C75H54N4Si2=1067.45) |
| P-211 | m/z=1079.38 (C75H53N5Si2=1080.45) | P-212 | m/z=1004.34 (C69H48N4OSi2=1005.34) |
| P-213 | m/z=1020.31 (C69H48N4SSi2=1021.4) | P-214 | m/z=1004.34 (C69H48N4OSi2=1005.34) |
| P-215 | m/z=1031.35 (C70H49N5OSi2=1032.37) | P-216 | m/z=1004.34 (C69H48N4OSi2=1005.34) |
| P-217 | m/z=1020.31 (C69H48N4SSi2=1021.40) | P-218 | m/z=1003.44 (C69H37D13N4Si2=1004.44) |
| P-219 | m/z=1022.56 (C69H18D32N4Si2=1023.55) | P-220 | m/z=1040.67 (C69D50N4Si2=1041.66) |
| P-221 | m/z=1091.55 (C75H29D25N4Si2=1092.61) | P-222 | m/z=1002.43 (C69H38D12N4Si2=1003.43) |
[실시예 1] 청색유기전기발광소자 (인광호스트)
유리 기판에 형성된 ITO층(양극) 위에 4,4',4"-tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine (이하, 2-TNATA로 약기함)을 진공증착하여 60nm 두께의 정공주입층을 형성한 후, 상기 정공주입층 상에 N,N'-bis(1-naphthalenyl)-N,N'-bis-phenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine (이하, NPB로 약기함)를 60 nm 두께로 진공증착하여 정공수송층을 형성하였다.
이어서, 상기 정공수송층 상에 호스트 재료로 본 발명의 화합물 P-1을, 도판트 재료로 meridional-tris-(N-phenyl, N-methyl-pyridoimidazol-2-yl)iridium (III) (이하 'mer-Ir(pmp)3' 로 약기함)을 사용하되 95:5 중량으로 도펀트를 도핑하여 30 nm 두께의 발광층을 형성 하였다.
다음으로, 상기 발광층 상에 (1,1'-biphenyl-4-olato)bis(2-methyl-8-quinolinolato)aluminum (이하 BAlq로 약기함)을 진공증착하여 10 nm 두께의 정공저지층을 형성하고, 상기 정공저지층 상에 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄(이하 Alq3로 약칭함)을 40 nm 두께로 진공증착하여 전자수송층을 형성하였다. 이후, 전자수송층 상에 LiF를 증착하여 0.2 nm 두께의 전자주입층을 형성하고, 이어서 Al을 증착하여 150 nm의 두께의 음극을 형성하였다.
[실시예 2] 내지 [실시예 25]
호스트 물질로 본 발명의 화합물 P-1 대신 하기 표 4에 기재된 본 발명의 화합물을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
[비교예 1] 내지 [비교예 5]
호스트 물질로 본 발명의 화합물 P-1 대신 하기 비교화합물 A 내지 비교화합물 E를 사용한 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
<비교화합물 A> <비교화합물 B> <비교화합물 C>
<비교화합물 D> <비교화합물 E>
본 발명의 실시예 1 내지 실시예 25, 비교예 1 내지 비교예 5에 의해 제조된 유기전기발광소자에 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치(photoresearch)사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성을 측정하였으며, 1,000 cd/m2 기준 휘도에서 맥사이언스사에서 제조된 수명 측정 장비를 통해 T95 수명을 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 4와 같다.
| 화합물 | 구동전압 (V) |
전류 (mA/cm2) |
휘도 (cd/m2) |
효율 (cd/A) |
T(95) | |
| 비교예(1) | 비교화합물 A | 6.2 | 8.8 | 1000.0 | 11.3 | 75.6 |
| 비교예(2) | 비교화합물 B | 5.6 | 7.3 | 1000.0 | 13.7 | 86.3 |
| 비교예(3) | 비교화합물 C | 5.8 | 7.0 | 1000.0 | 14.2 | 92.6 |
| 비교예(4) | 비교화합물 D | 5.9 | 7.2 | 1000.0 | 13.8 | 87.4 |
| 비교예(5) | 비교화합물 E | 5.9 | 7.2 | 1000.0 | 13.9 | 89.1 |
| 실시예(1) | P-1 | 5.3 | 4.6 | 1000.0 | 21.8 | 114.4 |
| 실시예(2) | P-2 | 5.3 | 4.9 | 1000.0 | 20.6 | 111.3 |
| 실시예(3) | P-7 | 5.3 | 4.7 | 1000.0 | 21.3 | 112.6 |
| 실시예(4) | P-9 | 5.5 | 5.2 | 1000.0 | 19.1 | 107.5 |
| 실시예(5) | P-24 | 5.5 | 5.1 | 1000.0 | 19.8 | 112.2 |
| 실시예(6) | P-28 | 5.3 | 4.9 | 1000.0 | 20.3 | 114.1 |
| 실시예(7) | P-34 | 5.4 | 5.1 | 1000.0 | 19.5 | 107.9 |
| 실시예(8) | p-55 | 5.5 | 5.5 | 1000.0 | 18.2 | 107.1 |
| 실시예(9) | P-60 | 5.6 | 5.1 | 1000.0 | 19.5 | 111.8 |
| 실시예(10) | P-61 | 5.3 | 5.0 | 1000.0 | 19.9 | 113.0 |
| 실시예(11) | P-66 | 5.3 | 5.2 | 1000.0 | 19.3 | 113.5 |
| 실시예(12) | P-70 | 5.5 | 5.7 | 1000.0 | 17.6 | 109.3 |
| 실시예(13) | P-74 | 5.5 | 5.3 | 1000.0 | 18.8 | 110.2 |
| 실시예(14) | P-85 | 5.4 | 5.4 | 1000.0 | 18.5 | 108.3 |
| 실시예(15) | P-102 | 5.6 | 5.6 | 1000.0 | 17.9 | 110.7 |
| 실시예(16) | P-114 | 5.3 | 4.7 | 1000.0 | 21.1 | 113.2 |
| 실시예(17) | P-116 | 5.3 | 4.9 | 1000.0 | 20.3 | 112.5 |
| 실시예(18) | P-152 | 5.4 | 4.8 | 1000.0 | 20.6 | 112.9 |
| 실시예(19) | P-157 | 5.4 | 4.9 | 1000.0 | 20.3 | 110.0 |
| 실시예(20) | P-158 | 5.5 | 5.6 | 1000.0 | 18.0 | 108.8 |
| 실시예(21) | P-161 | 5.4 | 4.8 | 1000.0 | 20.7 | 113.7 |
| 실시예(22) | P-174 | 5.4 | 5.3 | 1000.0 | 19.0 | 111.9 |
| 실시예(23) | P-179 | 5.3 | 5.1 | 1000.0 | 19.7 | 112.4 |
| 실시예(24) | P-190 | 5.4 | 5.2 | 1000.0 | 19.4 | 110.9 |
| 실시예(25) | P-195 | 5.3 | 5.0 | 1000.0 | 20.0 | 111.4 |
[실시예 26] 청색유기전기발광소자(형광호스트)
도판트 재료로 BD-052X (Idemitsu kosan 제조)을 사용하고, 호스트와 도펀트의 중량비가 96:4가 되도록 도펀트를 도핑한 점을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
[실시예 27] 내지 [실시예 46]
호스트 물질로 본 발명의 화합물 P-1 대신 하기 표 5에 기재된 본 발명의 화합물을 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 24와 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
[비교예 6] 내지 [비교예 9]
호스트 물질로 본 발명의 화합물 P-1 대신 하기 비교화합물 F 및 상기 비교예 2, 3 및 5에서 사용한 비교화합물 B, C, E를 사용한 점을 제외하고는, 상기 실시예 24와 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
<비교화합물 F>
본 발명의 실시예 26 내지 실시예 46, 비교예 6 내지 비교예 9에 의해 제조된 유기전기발광소자에 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치(photoresearch)사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성을 측정하고, 500 cd/m2 기준 휘도에서 맥사이언스사에서 제조된 수명 측정장비를 통해 T95 수명을 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 5와 같다.
| 화합물 | 구동전압 (V) |
전류 (mA/cm2) |
휘도 (cd/m2) |
효율 (cd/A) |
T(95) | |
| 비교예(6) | 비교화합물 F | 5.9 | 16.1 | 500.0 | 3.1 | 75.6 |
| 비교예(7) | 비교화합물 B | 5.4 | 9.4 | 500.0 | 5.3 | 86.3 |
| 비교예(8) | 비교화합물 C | 5.7 | 9.4 | 500.0 | 5.3 | 92.6 |
| 비교예(9) | 비교화합물 E | 5.7 | 9.8 | 500.0 | 5.1 | 87.4 |
| 실시예(26) | P-1 | 4.9 | 7.8 | 500.0 | 6.4 | 118.7 |
| 실시예(27) | P-2 | 5.0 | 8.1 | 500.0 | 6.2 | 115.6 |
| 실시예(28) | P-7 | 5.0 | 7.9 | 500.0 | 6.3 | 116.2 |
| 실시예(29) | P-9 | 5.2 | 8.2 | 500.0 | 6.1 | 111.6 |
| 실시예(30) | P-24 | 5.3 | 8.9 | 500.0 | 5.6 | 116.0 |
| 실시예(31) | P-28 | 5.0 | 8.5 | 500.0 | 5.9 | 118.1 |
| 실시예(32) | P-35 | 5.1 | 8.8 | 500.0 | 5.7 | 111.1 |
| 실시예(33) | p-46 | 5.2 | 8.9 | 500.0 | 5.6 | 113.8 |
| 실시예(34) | P-60 | 5.3 | 9.4 | 500.0 | 5.3 | 116.1 |
| 실시예(35) | P-61 | 5.0 | 8.3 | 500.0 | 6.0 | 117.7 |
| 실시예(36) | P-70 | 5.3 | 9.1 | 500.0 | 5.5 | 107.3 |
| 실시예(37) | P-72 | 5.3 | 9.6 | 500.0 | 5.2 | 108.4 |
| 실시예(38) | P-84 | 5.2 | 9.4 | 500.0 | 5.3 | 102.9 |
| 실시예(39) | P-87 | 5.4 | 9.4 | 500.0 | 5.3 | 109.5 |
| 실시예(40) | P-103 | 5.2 | 9.3 | 500.0 | 5.4 | 106.8 |
| 실시예(41) | P-122 | 5.0 | 8.1 | 500.0 | 6.2 | 113.7 |
| 실시예(42) | P-157 | 5.1 | 8.2 | 500.0 | 6.1 | 114.9 |
| 실시예(43) | P-177 | 5.1 | 8.5 | 500.0 | 5.9 | 113.5 |
| 실시예(44) | P-187 | 5.2 | 8.3 | 500.0 | 6.0 | 115.2 |
| 실시예(45) | P-196 | 5.2 | 8.5 | 500.0 | 5.9 | 115.8 |
| 실시예(46) | P-204 | 5.1 | 8.6 | 500.0 | 5.8 | 116.3 |
상기 표 4 및 5로부터 본 발명의 실시예에 따를 경우 비교예에 비해 유기전기소자의 구동전압이 낮아지면서도 효율 및 수명이 현저히 향상되는 것을 알 수 있다.
비교화합물 B의 경우 아진 모이어티에 9-카바졸기 및 테트라페닐실릴기가 치환되어 있다는 점에서 본 발명의 화합물과 유사하지만, 본 발명의 화합물은 테트라페닐실릴기의 페닐기 중 적어도 하나가 수소나 중수소 이외의 치환기로 치환된다는 점에서 차이가 있다. 이러한 차이로 인하여 본 발명의 화합물은 비교화합물 B보다 입체장애(steric hindrance)가 더 크다.
이러한 입체장애 효과로 인해 본 발명의 화합물 증착시 호스트와 도판트 사이의 덱스터 에너지 전이(Dexter energy transfer) 효과는 감소하고, 푀르스터 에너지 전이(Forster energy transfer) 효과가 증가하게 되며, 특히 TTA(triplet-triplet annihilation)가 감소된다. 그 결과, 본 발명의 화합물을 호스트로 사용한 유기전기소자의 성능, 특히 수명이 현저하게 개선된다,
이러한 입체장애에 의한 수명 개선효과는 본 발명의 화합물 중에서도 특히meta 위치에 치환기가 치환될 경우 더욱 커지는 것을 확인할 수 있다.
비교화합물 C 및 비교화합물 D의 경우, 테트라페닐실릴기의 페닐에 추가로 치환기가 도입되었다는 점에서 본 발명의 화합물과 유사하지만, 물질 증착시 지나친 장애 효과로 인해 Packing Density가 감소하게 되고, 그 결과 전자 이동도(electron mobility)가 떨어지게 되어 소자의 특성이 본 발명 대비 저하된다.
비교화합물 E의 경우, 본 발명의 화합물과 유사하지만 실릴기 및 아진기 모두 9-카바졸릴기로 치환되었다는 점에서 차이가 있다. 이러한 치환기 차이를 확인하기 위해 비교화합물 E와 P-157을 가우시안(Gaussian) 프로그램의 DFT method(B3LYP/6-31g(D) )를 이용하여 LUMO 값을 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 6과 같다.
| LUMO (eV) | |
| 비교화합물 E | -1.812 |
| P-157 | -1.944 |
상기 표 6에서 알 수 있는 것과 같이 본 발명의 화합물 P-157이 비교화합물 E보다 낮은 LUMO값을 나타낸다.
따라서, 본 발명의 화합물을 호스트로 사용할 경우 비교화합물 E보다 전자수송층에서 발광층으로의 전자 주입이 더 원활하므로, 발광층에서 엑시톤이 더 잘 생성되어 소자특성도 향상된 것으로 보인다.
이러한 결과는 비교화합물 E와 본 발명의 화합물과 같이 기본골격이 유사한 화합물일지라도, 치환기의 종류 및 치환 위치에 따라 전하 특성, 광효율 특성, 에너지 레벨(HOMO, LUMO), 정공 주입 및 이동도 특성, 정공과 전자의 전하균형 등과 같은 화합물의 물성이 달라질 수 있으며, 이로 인해 소자의 특성이 달라질 수 있음을 시사한다.
또한, 비교화합물 F는 일반적으로 사용되는 호스트로서, 이러한 일반적인 호스트에 비해 본 발명의 화합물을 호스트로 사용시 소자의 특성이 현저히 개선되는 것을 알 수 있다.
본 발명의 화합물 중 Ra, Rb 또는 Ar1 중 적어도 하나가 중수소로 치환된 화합물의 수명이 소폭 더 개선되는 것을 확인할 수 있다.
이는 중수소로 치환된 치환기가 도입될 경우, 수소-탄소의 결합길이보다 중수소-탄소의 결합길이가 짧아져서 분자 중심 부피 (Molecular hardcore volum)가 줄어들어 전기적 극성화도(Electronical polarizability)가 감소하기 때문인 것으로 보인다. 전기적 극성화도가 감소하면 박막의 결정화도를 낮추는 효과가 발생하므로, 즉, 보다 쉽게 비정질(amorphous) 상태가 되므로 정공이동도가 향상되고, 그 결과 수명에 영향을 미치는 것으로 보인다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내의 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200, 300: 유기전기소자
110: 제1 전극
120: 정공주입층 130: 정공수송층
140: 발광층 150: 전자수송층
160: 전자주입층 170: 제2 전극
180: 광효율 개선층 210: 버퍼층
220: 발광보조층 320: 제1 정공주입층
330: 제1 정공수송층 340: 제1 발광층
350: 제1 전자수송 층 360: 제1 전하생성층
361: 제2 전하생성층 420: 제2 정공주입층
430: 제2 정공수송층 440: 제2 발광층
450: 제2 전자수송층 CGL: 전하생성층
ST1: 제1 스택 ST2: 제2 스택
120: 정공주입층 130: 정공수송층
140: 발광층 150: 전자수송층
160: 전자주입층 170: 제2 전극
180: 광효율 개선층 210: 버퍼층
220: 발광보조층 320: 제1 정공주입층
330: 제1 정공수송층 340: 제1 발광층
350: 제1 전자수송 층 360: 제1 전하생성층
361: 제2 전하생성층 420: 제2 정공주입층
430: 제2 정공수송층 440: 제2 발광층
450: 제2 전자수송층 CGL: 전하생성층
ST1: 제1 스택 ST2: 제2 스택
Claims (12)
- 하기 화학식 1-1로 표시되는 화합물:
<화학식 1-1>
상기 화학식 1-1에서,
L1 내지 L3은 서로 독립적으로 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3~C60의 지방족고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택되며, 단, L1 내지 L3 중 적어도 하나는 하기 화학식 a-13 내지 화학식 a-15로 이루어진 그룹에서 선택되고,
<화학식 a-13> <화학식 a-14> <화학식 a-15>
Z1 내지 Z3은 C(R') 또는 N이며, Z1 내지 Z3 중 적어도 하나는 N이고,
X1 내지 X5는 서로 독립적으로 C(Ra)이고,
R1 내지 R4, R' 및 Ra는 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C1~C20의 알킬기; C2~C20의 알켄일기; C2~C20의 알킨일기; C1~C20의 알콕시기; 및 C6~C20의 아릴옥시기로 이루어진 군에서 선택되고, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
a 및 b는 각각 0~4의 정수이고, c 및 d는 각각 0~5의 정수이고, 이들 각각이 2 이상의 정수인 경우 R1 각각, R2 각각, R3 각각, R4 각각은 서로 같거나 상이하며, R' 각각은 서로 같거나 상이하며, Ra 각각은 서로 같거나 상이하며,
R19 내지 R21, R7 및 R8은 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; 실록산기; C6-C30의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C30의 헤테로고리기; C3-C30의 지방족고리기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C1-C20의 알콕시기; C6-C20의 아릴옥시기; C1-C20의 알킬싸이오기; 및 C6-C20의 아릴싸이오기로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
za, zb 및 zc는 각각 0~5의 정수이며, o'는 0~5의 정수이며, p'는 0~3의 정수이며,
상기 아릴기, 아릴렌기, 플루오렌일기, 플루오렌일렌기, 헤테로고리기, 지방족고리기, 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 알콕시기, 아릴옥시기, 실릴기, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성된 고리는 각각 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; 실록산기; C6-C30의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C30의 헤테로고리기; C3-C30의 지방족고리기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C1-C20의 알콕시기; C6-C20의 아릴옥시기; C1-C20의 알킬싸이오기; 및 C6-C20의 아릴싸이오기로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있다. - 제 1항에 있어서,
L2와 L3이 서로 비대칭인 것을 특징으로 하는 화합물. - 제 1항에 있어서,
상기 Ra 중 적어도 하나는 중수소; C1~C20의 알킬기; 및 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-7로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물:
<화학식 2-1> <화학식 2-2> <화학식 2-3> <화학식 2-4>
<화학식 2-5> <화학식 2-6> <화학식 2-7>
상기 화학식 2-1 내지 화학식 2-7에서,
R7 내지 R12는 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; 실록산기; C6-C30의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C30의 헤테로고리기; C3-C30의 지방족고리기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C1-C20의 알콕시기; C6-C20의 아릴옥시기; C1-C20의 알킬싸이오기; 및 C6-C20의 아릴싸이오기로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
l은 0~5의 정수이고, o, q, r 및 s는 각각 0~4의 정수이며, p는 0~3의 정수이고, 이들 각각이 2 이상의 정수인 경우, R7 각각, R8 각각, R9 각각, R10 각각은 서로 같거나 상이하며,
Y는 S 또는 O이고,
Ra는 단일결합; C1-C20의 알킬렌기; C6-C30의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C30의 헤테로고리기; 및 C3-C30의 지방족고리기로 이루어진 군에서 선택되며,
Rb는 수소; 중수소; C6-C30의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C30의 헤테로고리기; 및 C3-C30의 지방족고리기로 이루어진 군에서 선택된다. - 제 1항에 있어서,
상기 Ra 중 적어도 하나가 적어도 하나의 중수소로 치환된 C6~C30의 아릴기인 것을 특징으로 하는 화합물. - 제 1항에 있어서,
상기 화학식 1-1로 표시되는 화합물은 하기 화합물 중 하나인 것을 특징으로 하는 화합물:
. - 제 1전극, 제 2전극 및 상기 제 1전극과 상기 제 2전극 사이에 형성된 유기물층을 포함하는 유기전기소자에 있어서,
상기 유기물층은 제1항의 화학식 1-1의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자. - 제 6항에 있어서,
상기 유기물층은 상기 화합물을 포함하는 발광층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자. - 제 6항에 있어서,
상기 유기물층은 상기 제 1전극 상에 순차적으로 형성된 정공수송층, 발광층 및 전자수송층을 포함하는 스택을 둘 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자. - 제 8항에 있어서,
상기 유기물층은 상기 둘 이상의 스택 사이에 형성된 전하생성층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기소자. - 제 6항에 있어서,
상기 유기전기소자는 광효율개선층을 더 포함하며, 상기 광효율개선층은 상기 제 1전극의 양면 또는 제 2전극의 양면 중에서 상기 유기물층과 접하지 않는 층에 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전기소자. - 제6항의 유기전기소자를 포함하는 디스플레이장치; 및
상기 디스플레이장치를 구동하는 제어부;를 포함하는 전자장치. - 제 11항에 있어서,
상기 유기전기소자는 유기전기발광소자, 유기태양전지, 유기감광체, 유기트랜지스터, 단색 조명용 소자 및 퀀텀닷 디스플레이용 소자로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전자장치.
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