KR20240009894A - 유기 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 캐리어 수송능, 발광능 및 열안정성이 우수한 신규 화합물 및 이를 하나 이상의 유기물층에 포함함으로써 발광효율, 구동 전압, 수명 등의 특성이 향상된 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
Description
본 발명은 신규한 유기 발광 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자 수송 능력이 우수한 화합물 및 이를 하나 이상의 유기물층에 포함함으로써 발광효율, 구동 전압, 수명 등의 특성이 향상된 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
1950년대 Bernanose의 유기 박막 발광 관측을 시점으로 1965년 안트라센 단결정을 이용한 청색 전기발광으로 이어진 유기 전계 발광(electroluminescent) 소자에 대한 연구는 1987년 탕(Tang)에 의하여 정공층과 발광층의 기능층으로 나눈 적층구조의 유기 전계 발광 소자가 제시되었다. 이후 고효율, 고수명의 유기 전계 발광 소자를 만들기 위하여, 소자 내 각각의 특징적인 유기물 층을 도입하는 형태로 발전하여 왔으며, 이에 사용되는 특화된 물질의 개발로 이어졌다.
유기 전계 발광 소자는 두 전극 사이에 전압을 걸어 주면 양극에서는 정공이 주입되고, 음극에서는 전자가 유기물층으로 주입된다. 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 이때 유기물층으로 사용되는 물질은 그 기능에 따라, 발광 물질, 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 전자 수송 물질, 전자 주입 물질 등으로 분류될 수 있다.
유기 전계 발광 소자의 발광층 재료는 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 재료로 구분될 수 있다. 그밖에, 보다 나은 천연색을 구현하기 위한 발광재료로 노란색 및 주황색 발광재료도 사용된다. 또한, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여, 발광 재료로서 호스트/도펀트 계를 사용할 수 있다. 상기 도펀트 물질은 유기 물질을 사용하는 형광 도판트와 Ir, Pt 등의 중원자(heavy atoms)가 포함된 금속 착체 화합물을 사용하는 인광 도판트로 나눌 수 있다. 이러한 인광 재료의 개발은 이론적으로 형광에 비해 4배까지의 발광 효율을 향상시킬 수 있어 인광 도판트 뿐만 아니라 인광 호스트 재료들에 대해 관심이 집중되고 있다. 현재까지 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 차단층, 전자 수송층에 사용되는 물질로는 NPB, BCP, Alq3 등이 널리 알려져 있고, 발광 물질로는 안트라센 유도체들이 형광 도판트/호스트 재료로서 보고되고 있다. 특히 발광재료 중 효율 향상 측면에서 큰 장점을 가지고 있는 인광 재료로서는 Firpic, Ir(ppy)3, (acac)Ir(btp)2 등과 같은 Ir을 포함하는 금속 착체 화합물이 청색, 녹색, 적색 도판트 재료로 사용되고 있다. 현재까지는 CBP가 인광 호스트 재료로 우수한 특성을 나타내고 있다.
그러나 종래 발광 물질들은 발광 특성 측면에서 유리한 면이 있으나, 유리전이온도가 낮고 열적 안정성이 매우 좋지 않기 때문에, 유기 전계 발광 소자에서의 수명 측면에서 만족할만한 수준이 되지 못하고 있다. 따라서, 우수한 성능을 가지는 발광 물질의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 유기 전계 발광 소자에 적용할 수 있으며, 정공, 전자 주입 및 수송능, 발광능 등이 모두 우수한 신규 유기 화합물을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 상기 신규 유기 화합물을 포함하여 낮은 구동 전압과 높은 발광 효율을 나타내며 수명이 향상되는 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기 발명의 상세한 설명 및 청구범위에 의해 보다 명확하게 설명될 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
상기 화학식 1에서,
복수의 X는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 CR5 또는 N이고, 다만 복수의 X 중 적어도 2개는 N이며,
Ar1은 C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노아릴포스피닐기, C6~C60의 디아릴포스피닐기, C6~C60의 아릴아민기, C5~C60의 아릴헤테로아릴아민기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며,
Y는 O, S 또는 NR4이며,
환 A와 환 B는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 헤테로원자를 포함하거나 비포함하는 C5~C18의 단환 또는 다환의 탄화수소 고리기이며, 다만 환 A와 환 B 중 적어도 하나는 C10~C18의 다환의 탄화수소 고리기이며,
R2 내지 R3는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 중수소, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노아릴포스피닐기, C6~C60의 디아릴포스피닐기, C6~C60의 아릴아민기, C5~C60의 아릴헤테로아릴아민기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 이들이 인접한 기와 결합하여 축합환을 형성할 수 있으며;
R4 내지 R5는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노아릴포스피닐기, C6~C60의 디아릴포스피닐기, C6~C60의 아릴아민기, C5~C60의 아릴헤테로아릴아민기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며;
L은 C6~C18의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고,
R1 은 C6~C60의 아릴기, 아릴실릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며,
m은 1 이상의 정수이고, n는 0 내지 3의 정수이며,
a는 0 내지 2의 정수이고, b는 0 내지 4의 정수이며,
상기 L의 아릴렌기, 헤테로아릴렌기와; 상기 R1의 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴실릴기와, 상기 R2 내지 R5 및 Ar1의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기 및 아릴아민기는, 각각 독립적으로 수소, 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기, C6~C60의 아릴아민기, C5~C60의 아릴헤테로아릴아민기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며,
다만 치환기로 치환되거나 또는 비치환된 Y 함유 환에 함유된 전체 탄소수는 적어도 16개 이상을 포함한다.
또한 본 발명은 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
여기서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층, 발광보조층, 정공주입층, 정공수송층, 전자주입층, 수명개선층, 전자수송층, 및 전자수송 보조층으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 이때 화학식 1로 표시되는 화합물은 발광층의 인광 호스트 재료, 전자수송층 및 전자수송 보조층 중 적어도 하나의 재료로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 전자수송능, 발광능, 내열성 등이 우수하기 때문에, 유기 전계 발광 소자의 유기물층 재료로 사용될 수 있다.
특히, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물을 인광 호스트, 전자수송층 또는 전자수송 보조층 재료로 사용할 경우 종래의 호스트 재료 또는 전자 수송 재료에 비해 높은 열적 안정성, 낮은 구동전압, 빠른 모빌리티, 높은 전류효율 및 장수명 특성을 나타낼 수 있다.
이에 따라, 상기 화학식 1로 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자는 우수한 발광성능, 낮은 구동전압, 장수명, 및 높은 효율 등의 측면이 크게 향상될 수 있고, 따라서 풀 칼라 디스플레이 패널 등에 효과적으로 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 보다 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
<신규 유기화합물>
본 발명은 열적 안정성, 캐리어 수송능 및 발광능 등이 우수한 신규 아릴계 화합물을 제공한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 신규 유기 화합물은 다수의 아릴기; 및 비공유 전자쌍을 가지는 고리 화합물, 예컨대 디벤조계/카바졸계 모이어티를 포함하고, 여기에 전자 수송능이 뛰어난 전자끄는기(electron withdrawing group: EWG)가 결합하여 기본 골격을 이룬다.
이러한 구조의 화학식 1로 표시되는 화합물은, EWG기의 일종인 아진기 (예, 트리아진, 피리미딘 등)를 중심으로 하여 비공유 전자쌍을 가지는 고리화합물과 다수의 아릴기를 치환함에 따라 전자 수송 능력이 있는 EWG에 전자 밀집도를 구조적으로 증가시키게 되고, 이에 따라 기존의 알려진 재료 구조에 비해 전자 수송 능력이 보다 향상되어 효율이 증가하는 효과가 나타난다. 또한 EWG에 결합된 고리 화합물, 예컨대 디벤조계 또는 카바졸계 고리 화합물에 의해 견고한(rigid) 화학구조를 가짐으로써 높은 유리 전이온도(Tg) 및 열적 안정성 면에서 우수하다.
아울러 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, EWG에 결합된 고리 화합물에 아릴기를 축합시켜 다환 구조를 형성함으로써, 분자의 전기적 안정성을 높이고 이로 인해 종전 기술보다 높은 소자 수명을 갖도록 할 수 있다. 통상적으로 EWG에 직접적으로 전자 주개 능력이 있는 고리화합물이 결합되면 HOMO와 LUMO 오비탈이 고리화합물에 중점적으로 형성되어 전기적 데미지를 집중적으로 받기 때문에 소자의 수명이 저하될 가능성이 높다. 이를 해결하고자, 본 발명에서 전자 주개 능력이 있는 고리 화합물, 예컨대 디벤조계 모이어티에 아릴기가 축합된 복소환 구조(예, Y 함유 환)를 가짐으로써, 분자의 안정성을 유의적으로 증가시킬 수 있다. 더불어, 전자이동속도를 향상시키기 위하여 강한 전자 끌개 능력을 가진 작용기인 트리아진 혹은 피리미딘을 도입함으로써 전자주입 및 전자수송에 더욱 적합한 물리화학적 성질을 가질 수 있게 된다.
나아가 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 발광층 보다 높은 삼중항 에너지를 갖기 때문에, 발광층에서 생성된 엑시톤(exciton)이 인접하는 전자 수송층 또는 정공 수송층으로 확산(이동)되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 발광층 내에서 발광에 기여하는 엑시톤의 수가 증가되어 소자의 발광 효율이 개선될 수 있고, 소자의 내구성 및 안정성이 향상되어 소자의 수명이 효율적으로 증가될 수 있다. 개발된 재료들이 대부분 저전압 구동이 가능하여 이로 인한 수명이 개선되는 물리적 특징들을 나타낸다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물을 유기 전계 발광 소자의 유기물층 재료, 바람직하게는 발광층 재료(청색, 녹색 및/또는 적색의 인광 호스트 재료), 전자 수송층/주입층 재료, 정공 수송층/주입층 재료, 발광 보조층 재료, 수명 개선층 재료로 적용할 경우, 유기 전계 발광 소자의 성능 및 수명 특성이 크게 향상될 수 있다. 이러한 유기 전계 발광 소자는 결과적으로 풀 칼라 유기 발광 패널의 성능을 극대화시킬 수 있다.
본 발명에 따라 화학식 1로 표시되는 화합물은, 전자 수송능이 뛰어난 전자 끄는기(electron withdrawing group: EWG)에 축합된 고리화합물과 다수의 아릴기가 결합되어 기본 골격을 이룬다.
본 발명에 따라 화학식 1로 표시되는 화합물은, 전자 수송능이 뛰어난 전자 끄는기(electron withdrawing group: EWG), 예컨대 함질소 헤테로환(예, X함유 환)을 중심으로 하여 고리화합물(예, Y 함유 환)과 다수의 아릴기(예, R1 함유 환)가 결합하여 기본 골격을 이룬다.
상기 함질소 헤테로환(예, X 함유 환)은 적어도 2개의 질소 원자를 포함하는 단환식 함질소 헤테로아릴기이다. 함질소 헤테로방향족환(예, X 함유 환)의 일 실시예를 들면, 복수의 X는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 N 또는 CR5이고, 다만 복수의 X 중 적어도 2개는 N이다. 구체적인 일례를 들면, 복수의 X는 2 내지 3개의 N을 포함하며, 바람직하게는 3개의 N을 포함한다. 이와 같이 2~3개의 질소를 함유하는 헤테로환을 포함함으로써 보다 우수한 전자흡수 특성을 나타내어 전자 주입 및 수송에 유리하다.
여기서, R5는 수소, 중수소, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노아릴포스피닐기, C6~C60의 디아릴포스피닐기, C6~C60의 아릴아민기, C5~C60의 아릴헤테로아릴아민기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 구체적으로, R5는 수소, 중수소, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
일 구체예를 들면, 상기 함질소 헤테로환(X 함유 환)을 포함하는 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2 내지 화학식 5로 구체화될 수 있다.
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
상기 식에서,
A, B, Y, L, R1~R3, Ar1, a, b, m 및 n은 각각 화학식 1에서 정의된 바와 같다.
본 발명에 따른 함질소 헤테로환 (X 함유 환)에는 다양한 치환체로서 고리 화합물인 Y 함유 환과 Ar1이 치환될 수 있다. 이러한 Ar1은 C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노아릴포스피닐기, C6~C60의 디아릴포스피닐기, C6~C60의 아릴아민기, C5~C60의 아릴헤테로아릴아민기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 구체적으로, Ar1은 C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 보다 구체적으로 C6~C18의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 18의 헤테로아릴기인 것이 바람직하다.
상기 Ar1의 구체적인 일례를 들면, 하기 구조식과 같이 표시될 수 있다.
상기 식에서,
*는 상기 화학식 1과 연결되는 부위를 의미한다.
또한 상기 함질소 헤테로환(X 함유 환)에 도입되는 고리 화합물은 화학식 1의 Y 함유 환으로 표시될 수 있으며, 구체적으로 디벤조계/카바졸계 모이어티에 통상의 아릴기가 축합된 축합 다환 복소환 구조이다.
일 구체예를 들면, Y 함유 환에서, Y는 O, S 또는 NR4이다.
여기서, R4는 수소, 중수소, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노아릴포스피닐기, C6~C60의 디아릴포스피닐기, C6~C60의 아릴아민기, C5~C60의 아릴헤테로아릴아민기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 구체적으로, R4는 C6~C30의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 30개의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
또한 환 A와 환 B는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 헤테로원자를 포함하거나 비포함하는 C5~C18의 단환 또는 다환의 탄화수소 고리기일 수 있다. 다만, 상기 환 A와 환 B 중 적어도 하나는 C10~C18의 다환의 탄화수소 고리기를 갖는다. 이러한 환 A와 환 B는 각각 독립적으로 당 분야에 알려진 축합되거나 융합된 다환 형태의 탄화 수소 고리 또는 함질소 고리일 수 있으며, 일례로 다환의 지환족 고리, 다환의 헤테로지환족 고리, 다환의 방향족 고리, 혹은 다환의 헤테로방향족 고리일 수 있다. 바람직하게는 탄소수 10 내지 18의 다환의 방향족 고리, 또는 헤테로원자를 함유하는 핵원자수 10 내지 12의 다환의 헤테로방향족 고리일 수 있다. 여기서, 헤테로원자는 N, O 또는 S일 수 있다.
R2 및 R3는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 중수소, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노아릴포스피닐기, C6~C60의 디아릴포스피닐기, C6~C60의 아릴아민기, C5~C60의 아릴헤테로아릴아민기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 이들이 인접한 기와 결합하여 통상의 단환 또는 다환 형태의 축합고리를 형성할 수 있다. 구체적으로, R2 및 R3는 각각 독립적으로 C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
a는 0 내지 2의 정수이고, b는 0 내지 4의 정수이다. 여기서 a가 0인 경우 환 A에 치환기가 비치환되어 수소가 존재하며, a가 1 또는 2인 경우 환 A는 수소를 제외한 전술한 치환기를 가질 수 있다. 마찬가지로, b가 0인 경우 환 B는 수소가 존재하며, b가 1 또는 2인 경우 환 B는 전술한 치환기를 가질 수 있다.
다만 전술한 Y 함유 환은 후술되는 치환기로 치환되거나 또는 비치환될 수 있으며, 이와 같이 치환 및/또는 비치환된 Y 함유 환에 함유된 전체 탄소수는 적어도 16개 이상을 포함한다. 구체적으로 16 내지 24개의 탄소수를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구체예를 들면, Y 함유 환은 하기 구조식에서 선택되는 어느 하나로 보다 구체화될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
*는 상기 화학식 1과 연결되는 부위를 의미하며,
환 D는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 헤테로원자를 포함하거나 비포함하는 단환 또는 다환의 탄화수소 고리기이며,
Y, R2, R3, a 및 b는 각각 화학식 1에서 정의된 바와 같다.
상기 Y 함유 환의 구체적인 일례를 들면, 하기 구조식과 같이 표시될 수 있다.
상기 식에서,
R4는 화학식 1에서 정의된 바와 같다. 또한 전술한 구조식에 표시되지 않았으나, 당 분야에 공지된 치환기(예컨대, R2 ~ R3의 정의부와 동일)가 적어도 하나 이상 치환될 수 있다.
본 발명에 따른 화합물은 다수의 아릴기(R1)가 치환된 페닐기와 함질소 헤테로환(예, X 함유 환)이 직접 결합(n = 0)하거나 또는 별도의 링커(예, L)를 통해 연결된다. 이와 같이 링커(L)가 존재할 경우, HOMO 영역을 확장시켜 HOMO-LUMO 분포에 이득을 주고, HOMO-LUMO의 적절한 중첩을 통하여 전하 이동 효율을 높일 수 있다.
링커(예, L)는 특별히 제한되지 않으며, 당 분야에 알려진 통상적인 2가(divalent) 그룹의 연결기(Linker)일 수 있다. 구체적으로, L은 C6~C18의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18의 헤테로아릴렌기로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 보다 구체적으로, 각각 독립적으로 C6~C12의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 12개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 아릴렌기 링커와 헤테로아릴렌기 링커의 구체적인 일례를 들면, 페닐렌기, 비페닐렌기, 나프틸렌기, 안트라세닐렌기, 인데닐렌기, 피란트레닐렌기, 카르바졸릴렌기, 티오페닐렌기, 인돌일렌기, 푸리닐렌기, 퀴놀리닐렌기, 피롤일렌기, 이미다졸릴렌기, 옥사졸릴렌기, 티아졸릴렌기, 피리디닐렌기, 피리미디닐렌기, 디벤조퓨란계 모이어티, 디벤조티오펜계 모이어티, 및/또는 디벤조셀레노페논계 모이어티 등이 있다. 상기 링커의 보다 구체적인 일례를 들면, 페닐렌기, 비페닐렌기인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 함질소 헤테로환(예, X 함유 환)의 일측에 다수의 아릴기/헤테로아릴기(예, R1 함유 환)를 포함한다.
구체적으로, R1 은 C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 도입되는 아릴기/헤테로아릴기/아릴실릴기의 개수(m)는 1 이상의 정수일 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 5일 수 있다.
일 구체예를 들면, R1은 C6~C30의 아릴기, 핵원자수 5 내지 30개의 헤테로아릴기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되며, m은 2 내지 5의 정수이고, 치환기로 치환되거나 또는 비치환된 (R1)m에 함유된 전체 탄소수는 적어도 18개 이상을 포함한다. 보다 구체적으로, R1은 C6~C18의 아릴기 또는 C6~C24의 아릴실릴기이며, m은 3 내지 5의 정수이고, 후술되는 치환기로 치환되거나 또는 비치환된 R1에 함유된 전체 탄소수는 18 내지 36개의 탄소수를 포함할 수 있다.
전술한 화학식 1에서, 상기 L의 아릴렌기, 헤테로아릴렌기와; 상기 R1의 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴실릴기와, 상기 R2 내지 R5 및 Ar1의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기 및 아릴아민기는, 각각 독립적으로 수소, 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기, C6~C60의 아릴아민기, C5~C60의 아릴헤테로아릴아민기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 링커(L) 및 비공유 전자쌍을 가지는 고리 화합물(Y 함유 환), 구체적으로 디벤조계/카바졸계 모이어티의 종류에 따라 하기 화학식 6 내지 화학식 13 중 어느 하나로 보다 구체화될 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니다.
[화학식 6]
[화학식 7]
[화학식 8]
[화학식 9]
[화학식 10]
[화학식 11]
[화학식 12]
[화학식 13]
상기 식에서,
환 D는 헤테로원자를 포함하거나 비포함하는 단환 또는 다환의 탄화수소 고리기이며,
X, Y, R1~R3, Ar1, a, b, m 및 n은 각각 화학식 1에서 정의된 바와 같다.
전술한 화학식 9 내지 11로 표시되는 화합물은, 다환 형태의 축합환(예, D)이 아진기에 인접 배치되는 구조를 가지며, 화학식 6 내지 8로 표시되는 화합물은 다환의 축합환(예, D)이 아진기로부터 상대적으로 멀리 배치된다. 이와 같이 축합환이 아진기에 인접하지 않은 경우, LUMO 영역이 아진기에 주로 분포하고 축합환까지 고르게 퍼지지 않으므로, 빠른 전자 수송 능력을 나타내게 된다. 또한 비(非)축합 화합물에 비해 컨쥬게이션 길이(conjugation length)가 길어지므로 분자적 안정성을 높여 소자의 수명이 향상될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 분자 내 도입되는 다수의 아릴기(R1) 개수 및 그 결합 위치에 따라 하기 화학식 14 내지 화학식 25 중 어느 하나로 보다 구체화될 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니다.
[화학식 14]
[화학식 15]
[화학식 16]
[화학식 17]
[화학식 18]
[화학식 19]
[화학식 20]
[화학식 21]
[화학식 22]
[화학식 23]
[화학식 24]
[화학식 25]
상기 식에서,
X, Y, A, B, Ar1, L, R1~R3, a, b 및 n은 각각 화학식 1에서 정의된 바와 같다.
이상에서 설명한 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 예시되는 화합물, 예컨대 1 내지 108로 표시되는 화합물로 보다 구체화될 수 있다. 그러나 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물이 하기 예시된 것들에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 "알킬"은 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "알케닐(alkenyl)"은 탄소-탄소 이중 결합을 1개 이상 가진탄소수 2 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 비닐(vinyl), 알릴(allyl), 이소프로펜일(isopropenyl), 2-부텐일(2-butenyl) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "알키닐(alkynyl)"은 탄소-탄소 삼중 결합을 1개 이상 가진탄소수 2 내지 40의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 에티닐(ethynyl), 2-프로파닐(2-propynyl) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "아릴"은 단독 고리 또는 2이상의 고리가 조합된탄소수 6 내지 40의 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된 형태도 포함될 수 있다. 이러한 아릴의 예로는 페닐, 나프틸, 페난트릴, 안트릴 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "헤테로아릴"은 핵원자수 5 내지 40의 모노헤테로사이클릭 또는 폴리헤테로사이클릭 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이때, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, S 또는 Se와 같은 헤테로원자로 치환된다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된 형태도 포함될 수 있고, 나아가 아릴기와의 축합된 형태도 포함될 수 있다. 이러한 헤테로아릴의 예로는 피리딜, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 트리아지닐과 같은 6-원 모노사이클릭 고리, 페녹사티에닐(phenoxathienyl), 인돌리지닐(indolizinyl), 인돌릴(indolyl), 퓨리닐(purinyl), 퀴놀릴(quinolyl), 벤조티아졸(benzothiazole), 카바졸릴(carbazolyl)과 같은 폴리사이클릭 고리 및 2-퓨라닐, N-이미다졸릴, 2-이속사졸릴, 2-피리디닐, 2-피리미디닐 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "아릴옥시"는 RO-로 표시되는 1가의 치환기로, 상기 R은 탄소수 5 내지 40의 아릴을 의미한다. 이러한 아릴옥시의 예로는 페닐옥시, 나프틸옥시, 디페닐옥시 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "알킬옥시"는 R'O-로 표시되는 1가의 치환기로, 상기 R'는 탄소수 1 내지 40의 알킬을 의미하며, 직쇄(linear), 측쇄(branched) 또는 사이클릭(cyclic) 구조를 포함할 수 있다. 알킬옥시의 예로는 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 1-프로폭시, t-부톡시, n-부톡시, 펜톡시 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "아릴아민"은 탄소수 6 내지 40의 아릴로 치환된 아민을 의미한다.
본 발명에서 "시클로알킬"은 탄소수 3 내지 40의 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이러한 사이클로알킬의 예로는 사이클로프로필, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 노르보닐(norbornyl), 아다만틴(adamantine) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "헤테로시클로알킬"은 핵원자수 3 내지 40의 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미하며, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, S 또는 Se와 같은 헤테로 원자로 치환된다. 이러한 헤테로시클로알킬의 예로는 모르폴린, 피페라진 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 "알킬실릴"은 탄소수 1 내지 40의 알킬로 치환된 실릴이고, "아릴실릴"은 탄소수 5 내지 40의 아릴로 치환된 실릴을 의미한다.
본 발명에서 "축합고리"는 축합 지방족 고리, 축합 방향족 고리, 축합 헤테로지방족 고리, 축합 헤테로방향족 고리 또는 이들의 조합된 형태를 의미한다.
<전자수송층 재료>
본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 전자수송층을 제공한다.
상기 전자수송층(ETL)은 음극에서 주입되는 전자를 인접하는 층, 구체적으로 발광층으로 이동시키는 역할을 한다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 전자수송층(ETL) 재료로서 단독으로 사용될 수 있으며, 또는 당 분야에 공지된 전자수송층 재료와 혼용될 수 있다. 바람직하게는 단독으로 사용되는 것이다.
상기 화학식 1의 화합물과 혼용될 수 있는 전자수송층 재료는, 당 분야에서 통상적으로 공지된 전자수송 물질을 포함한다. 사용 가능한 전자 수송 물질의 비제한적인 예로는 옥사졸계 화합물, 이소옥사졸계 화합물, 트리아졸계 화합물, 이소티아졸(isothiazole)계 화합물, 옥사디아졸계 화합물, 티아다아졸(thiadiazole)계 화합물, 페릴렌(perylene)계 화합물, 알루미늄 착물(예: Alq3 (트리스(8-퀴놀리놀라토)-알루미늄(tris(8-quinolinolato)-aluminium) BAlq, SAlq, Almq3, 갈륨 착물(예: Gaq'2OPiv, Gaq'2OAc, 2(Gaq'2)) 등이 있다. 이들을 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상 혼용할 수 있다.
본 발명에서, 상기 화학식 1의 화합물과 전자수송층 재료를 혼용할 경우, 이들의 혼합 비율은 특별히 제한되지 않으며, 당 분야에 공지된 범위 내에서 적절히 조절될 수 있다.
<전자수송 보조층 재료>
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 전자수송 보조층을 제공한다.
상기 전자수송층은 발광층과 전자수송층 사이에 배치되어, 상기 발광층에서 생성된 엑시톤 또는 정공이 전자수송층으로 확산되는 것을 방지하는 역할을 한다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 전자수송 보조층 재료로서 단독으로 사용될 수 있으며, 또는 당 분야에 공지된 전자수송층 재료와 혼용될 수 있다. 바람직하게는 단독으로 사용되는 것이다.
상기 화학식 1의 화합물과 혼용될 수 있는 전자수송 보조층 재료는, 당 분야에서 통상적으로 공지된 전자수송 물질을 포함한다. 일례로, 상기 전자수송 보조층은 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체(예, BCP), 질소를 포함하는 헤테로환 유도체 등을 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 화학식 1의 화합물과 전자수송 보조층 재료를 혼용할 경우, 이들의 혼합 비율은 특별히 제한되지 않으며, 당 분야에 공지된 범위 내에서 적절히 조절될 수 있다.
<유기 전계 발광 소자>
한편, 본 발명의 다른 측면은 상기한 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자(유기 EL 소자)에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명은 양극(anode), 음극(cathode), 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자로서, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 이때, 상기 화합물은 단독 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 1층 이상의 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 발광 보조층, 수명개선층, 전자 수송층, 전자 수송 보조층 및 전자 주입층 중 어느 하나 이상일 수 있고, 이 중에서 적어도 하나의 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 구체적으로, 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층(보다 구체적으로, 인광 발광 호스트 재료), 전자수송층, 전자수송 보조층인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 발광층은 호스트 재료와 도펀트 재료를 포함하는데, 이때 호스트 재료로서 상기 화학식 1의 화합물을 포함할 수 있다. 또한 본 발명의 발광층은 상기 화학식 1의 화합물 이외의 당 분야의 공지된 화합물을 호스트로서 포함할 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 유기 전계 발광 소자의 발광층 재료, 바람직하게는 청색, 녹색, 적색의 인광 호스트 재료로 포함할 경우, 발광층에서 정공과 전자의 결합력이 높아지기 때문에, 유기 전계 발광 소자의 효율(발광효율 및 전력효율), 수명, 휘도 및 구동전압 등을 향상시킬 수 있다. 구체적으로 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 녹색 및/또는 적색의 인광 호스트, 형광 호스트, 또는 도펀트 재료로서 유기 전계 발광 소자에 포함되는 것이 바람직하다. 특히, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 고효율을 가진 발광층의 그린 인광 exciplex N-type 호스트 재료인 것이 바람직하다.
이러한 본 발명의 유기 전계 발광 소자의 구조는 특별히 한정되지 않으나, 기판, 양극, 정공주입층, 정공수송층, 발광보조층, 발광층, 전자수송층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조일 수 있다. 이때, 상기 정공주입층, 정공수송층, 발광보조층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 중 하나 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있고, 바람직하게는 발광층, 보다 바람직하게는 인광 호스트가 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. 한편 상기 전자수송층 위에는 전자주입층이 추가로 적층될 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자의 구조는 전극과 유기물층 계면에 절연층 또는 접착층이 삽입된 구조일 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 전술한 유기물층 중 1층 이상이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 제외하고는, 당 업계에 공지된 재료 및 방법으로 유기물층 및 전극을 형성하여 제조할 수 있다.
상기 유기물층은 진공 증착법이나 용액 도포법에 의하여 형성될 수 있다. 상기 용액 도포법의 예로는 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등이 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자 제조시 사용되는 기판은 특별히 한정되지 않으며, 일례로 실리콘 웨이퍼, 석영, 유리판, 금속판, 플라스틱 필름 및 시트 등을 사용할 수 있다.
또, 양극 물질은 당 분야에 공지된 양극 물질을 제한 없이 사용할 수 있다. 일례를 들면, 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연산화물, 인듐산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리티오펜, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤 또는 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자; 및 카본블랙 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또, 음극 물질은 당 분야에 공지된 음극 물질을 제한 없이 사용할 수 있다. 일례를 들면, 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 또는 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; 및 LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층 및 전자 수송층은 특별히 한정되는 것은 아니며, 당 업계에 공지된 통상의 물질을 제한 없이 사용할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[준비예 1]
<단계 1> 3'-chloro-5'-phenyl-1,1':2',1''-terphenyl의 합성
2'-bromo-6'-chloro-1,1':4',1''-terphenyl 100 g(290.9 mmol) 및 phenylboronic acid 37.3 g(305.5 mmol), Pd(PPh3)4 10.1 g(8.7 mmol), K2CO3 120.6 g(872.98 mmol)를 THF 970 ml, H2O 240 ml에 넣고 6시간 동안 가열 환류 교반 하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣어 수분을 제거한 뒤 필터 하였다. 필터 후 유기층의 용매를 감압 농축하고 다이클로로메탄과 핵세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 메탄올을 사용하여 고체화하였다. 고체를 필터하고 메탄올로 세척하고 오븐에서 건조하여 3'-chloro-5'-phenyl-1,1':2',1''-terphenyl 75.6 g(수율 76.3%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 341
<단계 2> Core1의 합성
3'-chloro-5'-phenyl-1,1':2',1''-terphenyl 75.6 g(221.7 mmol)과 4,4,4',4',5,5,5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane) 73.2 g(288.3 mmol) 및 Pd(dppf)Cl2 5.4 g(6.7 mmol), KOAc 65.3 g(665.4 mmol), Xphos 6.3 g(13.3 mmol)을 1,4-Dioxane 750 ml에 넣고 12시간동안 가열 환류 하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣어 수분을 제거한 뒤 필터 하였다. 필터 후 유기층의 용매를 감압 농축하고 다이클로로메탄과 핵세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 메탄올을 사용하여 고체화하였다. 고체를 필터하고 메탄올로 세척하고 오븐에서 건조하여 Core1 72.7 g(수율 75.8%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 433
[준비예 2]
<단계 1> 5'-chloro-5''-phenyl-1,1':3',1'':3'',1'''-quaterphenyl의 합성
3-bromo-5-chloro-1,1'-biphenyl 50 g(186.9 mmol) 및 [1,1':3',1''-terphenyl]-5'-ylboronic acid 54.4 g(205.6 mmol), Pd(PPh3)4 6.5 g(5.6 mmol), K2CO3 77.5 g(560.6 mmol)를 THF 700 ml, H2O 175 ml에 넣고, 상기 준비예 1의 단계 1과 동일한 방법을 사용하여 5'-chloro-5''-phenyl-1,1':3',1'':3'',1'''-quaterphenyl 64.1 g (수율 82.3%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 417
<단계 2> Core2의 합성
5'-chloro-5''-phenyl-1,1':3',1'':3'',1'''-quaterphenyl 64.1 g (153.7 mmol)과 4,4,4',4',5,5,5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane) 50.8 g (199.9 mmol) 및 Pd(dppf)Cl2 3.8 g(4.6 mmol), KOAc 45.3 g (461.2 mmol), Xphos 4.4 g (9.2 mmol)을 1,4-Dioxane 600 ml에 넣고, 상기 준비예 1의 Core1 합성법과 동일한 방법을 사용하여 Core2 68.9 g(수율 88.1%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 508
[준비예 3]
<단계 1> 4'-chloro-6'-phenyl-1,1':2',1'':3'',1'''-quaterphenyl의 합성
2'-bromo-5'-chloro-1,1':3',1'':3'',1'''-quaterphenyl 60 g(142.9 mmol) 및 phenylboronic acid 19.2 g(157.2 mmol), Pd(PPh3)4 5.0 g(4.3 mmol), K2CO3 59.3 g(428.8 mmol)를 THF 600 ml, H2O 150 ml에 넣고, 상기 준비예 1의 단계 1과 동일한 방법을 사용하여 4'-chloro-6'-phenyl-1,1':2',1'':3'',1'''-quaterphenyl 39.3 g(수율 65.9%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 417
<단계 2> Core3의 합성
4'-chloro-6'-phenyl-1,1':2',1'':3'',1'''-quaterphenyl 39.3 g(94.3 mmol)과 4,4,4',4',5,5,5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane) 31.1 g(122.5 mmol) 및 Pd(dppf)Cl2 2.3 g(2.8 mmol), KOAc 27.8 g (282.8 mmol), Xphos 2.7 g (5.7 mmol)을 1,4-Dioxane 400 ml에 넣고 상기 준비예 1의 Core1 합성법과 동일한 방법을 사용하여 Core3 36.8 g(수율 76.7%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 508
[준비예 4]
<단계 1> Core4의 합성
5'-chloro-3'-phenyl-1,1':2',1''-terphenyl 50.0 g(146.7 mmol)과 4,4,4',4',5,5,5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane) 48.4 g(190.7 mmol) 및 Pd(dppf)Cl2 3.6 g(4.4 mmol), KOAc 43.2 g (440.1 mmol), Xphos 4.2 g (8.8 mmol)을 1,4-Dioxane 500 ml에 넣고, 상기 준비예 1의 Core1 합성법과 동일한 방법을 사용하여 Core4 51.12 g(수율 80.6%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 433
[준비예 5]
<단계 1> Core5의 합성
3'-chloro-5'-phenyl-1,1':2',1''-terphenyl-2,3,4,5,6-d5 50.0 g(144.6 mmol)과 4,4,4',4',5,5,5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane) 47.7 g(187.9 mmol) 및 Pd(dppf)Cl2 3.5 g(4.3 mmol), KOAc 42.6 g (433.7 mmol), Xphos 4.1 g (8.7 mmol)을 1,4-Dioxane 500 ml에 넣고, 상기 준비예 1의 Core1 합성법과 동일한 방법을 사용하여 Core5 31.7 g(수율 50.2%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 438
[준비예 6]
<단계 1> 9-(3-chloro-5-(naphthalen-2-yl)phenyl)phenanthrene의 합성
9-(3-bromo-5-chlorophenyl)phenanthrene 55 g(149.6 mmol) 및 naphthalen-2-ylboronic acid 28.3 g(164.6 mmol), Pd(PPh3)4 5.2 g(4.5 mmol), K2CO3 62.0 g(448.8 mmol)를 THF 600 ml, H2O 150 ml에 넣고, 상기 준비예 1의 단계 1과 동일한 방법을 사용하여 9-(3-chloro-5-(naphthalen-2-yl)phenyl)phenanthrene 42.3 g(수율 68.2%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 415
<단계 2> Core6의 합성
9-(3-chloro-5-(naphthalen-2-yl)phenyl)phenanthrene 42.3 g(101.9 mmol)과 4,4,4',4',5,5,5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane) 33.7 g(132.5 mmol) 및 Pd(dppf)Cl2 2.5 g(4.7 mmol), KOAc 30.0 g (305.8 mmol), Xphos 2.9 g (9.5 mmol)을 1,4-Dioxane 450 ml에 넣고, 상기 준비예 1의 Core1 합성법과 동일한 방법을 사용하여 Core6 31.6 g(수율 61.2%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 506
[준비예 7]
<단계 1> 5'-chloro-1,1':3',1'':3'',1'''-quaterphenyl의 합성
3-bromo-5-chloro-1,1'-biphenyl 70 g(261.6 mmol) 및 [1,1'-biphenyl]-3-ylboronic acid 54.4 g(274.7 mmol), Pd(PPh3)4 9.1 g(7.8 mmol), K2CO3 108.5 g(784.9 mmol)를 THF 870 ml, H2O 220 ml에 넣고, 상기 준비예 1의 단계 1과 동일한 방법을 사용하여 5'-chloro-1,1':3',1'':3'',1'''-quaterphenyl 74.1 g(수율 83.1%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 341
<단계 2> Core7의 합성
5'-chloro-1,1':3',1'':3'',1'''-quaterphenyl 74.1 g(221.7 mmol)과 4,4,4',4',5,5,5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane) 71.8 g(282.6 mmol) 및 Pd(dppf)Cl2 5.3 g(6.5 mmol), KOAc 64.0 g (652.2 mmol), Xphos 6.2 g (13.0 mmol)을 1,4-Dioxane 750 ml에 넣고, 상기 준비예 1의 Core1 합성법과 동일한 방법을 사용하여 Core7 77.2 g(수율 77.1%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 433
[준비예 8]
<단계 1> 5'-chloro-1,1':3',1'':4'',1'''-quaterphenyl의 합성
3-bromo-5-chloro-1,1'-biphenyl 70 g(261.6 mmol) 및 [1,1'-biphenyl]-4-ylboronic acid 57.0 g(287.8 mmol), Pd(PPh3)4 9.1 g(7.8 mmol), K2CO3 108.5 g(784.9 mmol)를 THF 700 ml, H2O 185 ml에 넣고, 상기 준비예 1의 단계 1과 동일한 방법을 사용하여 5'-chloro-1,1':3',1'':4'',1'''-quaterphenyl 82.1 g(수율 92.1%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 341
<단계 2> Core8의 합성
5'-chloro-1,1':3',1'':4'',1'''-quaterphenyl 82.1 g(220.9 mmol)과 4,4,4',4',5,5,5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane) 79.5 g(313.1 mmol) 및 Pd(dppf)Cl2 5.9 g(7.2 mmol), KOAc 70.9 g (722.6 mmol), Xphos 6.9 g (14.4 mmol)을 1,4-Dioxane 750 ml에 넣고, 상기 준비예 1의 Core1 합성법과 동일한 방법을 사용하여 Core8 91.2 g(수율 87.6%)을 얻었다.
[준비예 9]
<단계 1> 2-(5'-chloro-[1,1':3',1''-terphenyl]-4-yl)naphthalene합성
3-bromo-5-chloro-1,1'-biphenyl 70 g(261.6 mmol) 및 (4-(naphthalen-2-yl)phenyl)boronic acid 71.4 g(287.8 mmol), Pd(PPh3)4 9.1 g(7.8 mmol), K2CO3 108.5 g(784.9 mmol)를 THF 870 ml, H2O 220 ml에 넣고, 상기 준비예 1의 단계 1과 동일한 방법을 사용하여 2-(5'-chloro-[1,1':3',1''-terphenyl]-4-yl)naphthalene 88.8 g(수율 86.8%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 391
<단계 2> Core9의 합성
2-(5'-chloro-[1,1':3',1''-terphenyl]-4-yl)naphthalene 88.8 g(227.2 mmol)과 4,4,4',4',5,5,5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane) 75.0 g(381.4 mmol) 및 Pd(dppf)Cl2 5.6 g(6.8 mmol), KOAc 66.9 g (681.5 mmol), Xphos 6.5 g (13.6 mmol)을 1,4-Dioxane 800 ml에 넣고 상기 준비예 1의 Core1 합성법과 동일한 방법을 사용하여 Core9 94.5 g(수율 82.1%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 433
[합성예 1] 화합물 1의 합성
2-(4-chlorophenyl)-4-(naphtho[1,2-b]benzofuran-8-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 15.0 g(1eq, 31.0 mmol), [준비예 1]의 Core1 14.1 g(1.05eq, 32.5 mmol), Pd(OAc)2 0.2 g(0.03eq, 0.9 mmol), Cs2CO3 30.3 g(3.0eq, 93.0 mmol), Xphos 0.9 g(0.06eq, 1.9 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 4시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 톨루엔 아세톤으로 재결정하여 화합물 1 18.6 g(수율 78.2 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 753
[합성예 2] 화합물 3의 합성
4-chloro-6-(naphtho[2,1-b]benzofuran-8-yl)-2-phenylpyrimidine 17.0 g(1eq, 41.8 mmol), [준비예 2]의 Core2 22.3 g(1.05eq, 43.9 mmol), Pd(Pph3)4 2.1 g(0.05eq, 1.3 mmol), K2CO3 17.3 g(3.0eq, 125.4 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 4시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 톨루엔 아세톤으로 재결정하여 화합물 3 22.4 g(수율 71.1 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 753
[합성예 3] 화합물 6의 합성
2-(4-chlorophenyl)-4-(phenanthro[3,2-b]benzofuran-9-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 10.0 g(1eq, 18.7 mmol), [준비예 2]의 Core2 10.0 g(1.05eq, 19.7 mmol), Pd(OAc)2 0.1 g(0.03eq, 0.56 mmol), Cs2CO3 18.3 g(3.0eq, 56.2 mmol), Xphos 0.5 g(0.06eq, 1.1 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 4시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 톨루엔 아세톤으로 재결정하여 화합물 6 13.5 g(수율 81.9 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 881
[합성예 4] 화합물 10의 합성
2-(5'-chloro-[1,1':3',1''-terphenyl]-4-yl)-4-phenyl-6-(4-phenylnaphtho[2,3-b]benzofuran-1-yl)-1,3,5-triazine 10.0 g(1eq, 14.0 mmol), [1,1'-biphenyl]-2-ylboronic acid 2.9 g(1.05eq, 14.74 mmol), Pd(OAc)2 0.1 g(0.03eq, 0.42 mmol), Cs2CO3 13.7 g(3.0eq, 42.1 mmol), Xphos 0.4 g(0.06eq, 0.8 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 4시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 톨루엔 아세톤으로 재결정하여 화합물 10 4.4 g(수율 38.2 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 831
[합성예 5] 화합물 11의 합성
2-(4-chlorophenyl)-4-(naphtho[1,2-b]benzofuran-8-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 대신 2-(4-chlorophenyl)-4-(naphtho[2,1-b]benzofuran-9-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 15.0 g (35.1 mmol)을 사용한 것을 제외하고, 나머지 시약은 상기 [합성예 1]과 같은 당량 비를 사용하고 동일한 과정을 수행하여 화합물 11 22.9 g(수율 86.3%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 754
[합성예 6] 화합물 23의 합성
2-(4-chlorophenyl)-4-phenyl-6-(8-phenylnaphtho[2,1-b]benzofuran-10-yl)-1,3,5-triazine 12.0 g(1eq, 21.4 mmol), [1,1':3',1''-terphenyl]-5'-ylboronic acid 6.2 g(1.05eq, 22.5 mmol), Pd(OAc)2 0.1 g(0.03eq, 0.64 mmol), Cs2CO3 20.9 g(3.0eq, 64.3 mmol), Xphos 0.6 g(0.06eq, 1.3 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 4시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 모노클로로 벤젠으로 재결정하여 화합물 23 13.9 g(수율 85.8 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 755
[합성예 7] 화합물 27의 합성
2-(4-chlorophenyl)-4-(naphtho[2,1-b]benzofuran-10-yl)-6-phenylpyrimidine 13.0 g(1eq, 26.9 mmol), [준비예 3]의 Core3 14.4 g(1.05eq, 28.3 mmol), Pd(OAc)2 0.2 g(0.03eq, 0.81 mmol), Cs2CO3 26.3 g(3.0eq, 80.8 mmol), Xphos 0.8 g(0.06eq, 1.6 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 6시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 톨루엔 아세톤으로 재결정하여 화합물 16 16.8 g(수율 75.2 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 829
[합성예 8] 화합물 28의 합성
4-(benzo[b]naphtho[1,2-d]thiophen-6-yl)-6-(5-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-2-phenylpyrimidine 20.0 g(1eq, 34.8 mmol), [준비예 4]의 Core4 15.8 g(1.05eq, 36.5 mmol), Pd(OAc)2 0.2 g(0.03eq, 1.0 mmol), Cs2CO3 34.0 g(3.0eq, 104.3 mmol), Xphos 1.0 g(0.06eq, 2.1 mmol)을 Toluene 300ml, EtOH 75ml, H2O 75ml에 넣고 6시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 톨루엔 아세톤으로 재결정하여 화합물 28 17.9 g(수율 61.1 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 845
[합성예 9] 화합물 37의 합성
2-(3-chlorophenyl)-4-(naphtho[2,1-b]benzofuran-10-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 10.0 g(1eq, 20.7 mmol), (4',5'-diphenyl-[1,1':2',1''-terphenyl]-3'-yl)boronic acid 9.2 g(1.05eq, 21.7 mmol), Pd(OAc)2 0.1 g(0.03eq, 0.62 mmol), Cs2CO3 20.2 g(3.0eq, 61.9 mmol), Xphos 0.6 g(0.06eq, 1.2 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 4시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 톨루엔으로 재결정하여 화합물 37 6.7 g(수율 38.9 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 831
[합성예 10] 화합물 38의 합성
2-(3-chlorophenyl)-4-(naphtho[2,1-b]benzofuran-10-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 25.0 g(1eq, 51.7 mmol), [준비예 5]의 Core5 23.7 g(1.05eq, 54.7 mmol), Pd(OAc)2 0.4 g(0.03eq, 1.6 mmol), Cs2CO3 50.5 g(3.0eq, 155.0 mmol), Xphos 1.5 g(0.06eq, 3.1 mmol)을 Toluene 300ml, EtOH 75ml, H2O 75ml에 넣고 4시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 톨루엔 아세톤으로 재결정하여 화합물 38 31.3 g(수율 79.9 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 759
[합성예 11] 화합물 39의 합성
2-(4-chlorophenyl)-4-(naphtho[1,2-b]benzofuran-8-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 대신 2-(4-chlorophenyl)-4-(4-phenylnaphtho[2,3-b]benzofuran-1-yl)-6-(pyridin-2-yl)-1,3,5-triazine 10.0 g(17.8 mmol)을 사용한 것을 제외하고 나머지 시약은 [합성예 1]과 같은 당량 비를 사용하여 동일한 과정을 수행하여 화합물 39 13.1 g(수율 88.3%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 832
[합성예 12] 화합물 41의 합성
4-(4-chlorophenyl)-6-(naphtho[2,1-b]benzofuran-9-yl)-2-phenylpyrimidine 15.0 g(1eq, 31.1 mmol), [준비예 8]의 Core8 14.1 g(1.05eq, 32.6 mmol), Pd(OAc)2 0.2 g(0.03eq, 0.9 mmol), Cs2CO3 30.4 g(3.0eq, 93.2 mmol), Xphos 0.9 g(0.06eq, 1.9 mmol)을 Toluene 300ml, EtOH 75ml, H2O 75ml에 넣고 4시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 다이클로로 벤젠으로 재결정하여 화합물 41 19.7 g(수율 84.2 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 754
[합성예 13] 화합물 45의 합성
4-(3-chlorophenyl)-6-(dinaphtho[2,1-b:1',2'-d]thiophen-6-yl)-2-phenylpyrimidine 20.0 g(1eq, 36.4 mmol), [준비예 6]의 Core6 19.4 g(1.05eq, 38.3 mmol), Pd(OAc)2 0.3 g(0.03eq, 1.1 mmol), Cs2CO3 35.6 g(3.0eq, 109.3 mmol), Xphos 1.0 g(0.06eq, 2.2 mmol)을 Toluene 300ml, EtOH 75ml, H2O 75ml에 넣고 6시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 톨루엔 아세톤으로 재결정하여 화합물 45 19.4 g(수율 59.7 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 893
[합성예 14] 화합물 48의 합성
4-(3-chlorophenyl)-6-(naphtho[1,2-b]benzofuran-10-yl)-2-phenylpyrimidine 15.0 g(1eq, 31.1 mmol), [준비예 1]의 Core1 14.1 g(1.05eq, 32.6 mmol), Pd(OAc)2 0.2 g(0.03eq, 0.9 mmol), Cs2CO3 30.4 g(3.0eq, 93.2 mmol), Xphos 0.9 g(0.06eq, 1.9 mmol)을 Toluene 300ml, EtOH 75ml, H2O 75ml에 넣고 6시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 톨루엔으로 재결정하여 화합물 48 19.2 g(수율 82.1 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 754
[합성예 15] 화합물 50의 합성
2-(4-chlorophenyl)-4-(naphtho[1,2-b]benzofuran-8-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 대신 3-(4-(3-chlorophenyl)-6-phenylpyrimidin-2-yl)-5-phenyl-5H-benzo[b]carbazole 15.0 g(26.9 mmol)을 사용한 것을 제외하고 나머지 시약은 [합성예 1]과 같은 당량 비를 사용하여 동일한 과정을 수행하여 화합물 50 17.1 g(수율 76.7%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 829
[합성예 16] 화합물 51의 합성
2-(4-chlorophenyl)-4-(naphtho[1,2-b]benzofuran-8-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 대신 2-(4-chlorophenyl)-4-(phenanthro[9,10-b]benzofuran-12-yl)-6-phenylpyrimidine 15.0 g(28.1 mmol)을 사용한 것을 제외하고 나머지 시약은 [합성예 1]과 같은 당량 비를 사용하여 동일한 과정을 수행하여 화합물 51 20.9 g(수율 92.3%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 804
[합성예 17] 화합물 54의 합성
5-(4-(4-chlorophenyl)-6-phenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-7-phenyl-7H-dibenzo[c,g]carbazole 16.0 g(1eq, 26.3 mmol), [준비예 7]의 Core7 11.9 g(1.05eq, 27.6 mmol), Pd(OAc)2 0.2 g(0.03eq, 0.8 mmol), Cs2CO3 25.7 g(3.0eq, 78.8 mmol), Xphos 0.7 g(0.06eq, 1.6 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 8시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 톨루엔 아세톤으로 재결정하여 화합물 50 15.3 g (수율 66.3 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 879
[합성예 18] 화합물 57의 합성
2-(4-chlorophenyl)-4-(dinaphtho[1,2-b:1',2'-d]furan-12-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 13.0 g(1eq, 24.3 mmol), [1,1':3',1''-terphenyl]-5'-ylboronic acid 7.0 g(1.05eq, 25.6 mmol), Pd(OAc)2 0.2 g(0.03eq, 0.7 mmol), Cs2CO3 23.8 g(3.0eq, 73.0 mmol), Xphos 0.7 g(0.06eq, 1.5 mmol)을 Toluene 400ml, EtOH 100ml, H2O 100ml에 넣고 8시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 톨루엔 아세톤으로 재결정하여 화합물 57 15.7 g (수율 88.8 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 729
[합성예 19] 화합물 59의 합성
2-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-4-(4-chlorophenyl)-6-(naphtho[2,3-b]benzofuran-1-yl)-1,3,5-triazine 10.0 g(1eq, 17.9 mmol), [1,1':3',1''-terphenyl]-5'-ylboronic acid 5.1 g(1.05eq, 18.7 mmol), Pd(OAc)2 0.1 g(0.03eq, 0.5 mmol), Cs2CO3 17.5 g(3.0eq, 53.6 mmol), Xphos 0.5 g(0.06eq, 1.1 mmol)을 Toluene 300ml, EtOH 75ml, H2O 75ml에 넣고 8시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 톨루엔 아세톤으로 재결정하여 화합물 59 8.8 g (수율 65.7 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 755
[합성예 20] 화합물 67의 합성
4-chloro-6-(naphtho[2,1-b]benzofuran-10-yl)-2-phenylpyrimidine 20.0 g(1eq, 49.2 mmol), [준비예 8]의 Core8 22.3 g(1.05eq, 51.6 mmol), Pd(Pph3)4 2.1 g(0.05eq, 2.5 mmol), K2CO3 20.4 g(3.0eq, 147.5 mmol)을 Toluene 300ml, EtOH 75ml, H2O 75ml에 넣고 4시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 톨루엔 아세톤으로 재결정하여 화합물 67 28.2 g (수율 84.8 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 677
[합성예 21] 화합물 72의 합성
2-(4-chlorophenyl)-4-(naphtho[2,1-b]benzofuran-10-yl)-6-phenylpyrimidine 20.0 g(1eq, 41.4 mmol), [1,1':3',1''-terphenyl]-5'-ylboronic acid 11.9 g(1.05eq, 43.5 mmol), Pd(OAc)2 0.3 g(0.03eq, 1.2 mmol), Cs2CO3 40.5 g(3.0eq, 124.2 mmol), Xphos 1.2 g(0.06eq, 2.5 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 8시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 톨루엔 아세톤으로 재결정하여 화합물 72 22.9 g(수율 81.9 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 677
[합성예 22] 화합물 76의 합성
5-(4-(4-chlorophenyl)-6-phenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-7-phenyl-7H-dibenzo[c,g]carbazole 대신 4-(4-chlorophenyl)-6-(naphtho[2,1-b]benzofuran-10-yl)-2-phenylpyrimidine 15.0 g(35.1 mmol)을 사용한 것을 제외하고 나머지 시약은 [합성예 9]과 같은 당량 비를 사용하여 동일한 과정을 수행하여 화합물 76 23.6 g(수율 75.8%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 753
[합성예 23] 화합물 80의 합성
2-(4-chlorophenyl)-4-(naphtho[2,1-b]benzofuran-10-yl)-6-phenylpyrimidine 10.0 g(1eq, 20.7 mmol), 2-([1,1':3',1'':3'',1''':4''',1''''-quinquephenyl]-5''-yl)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane 11.1 g(1.05eq, 21.7 mmol), Pd(OAc)2 0.1 g(0.03eq, 0.62mmol), Cs2CO3 20.2 g(3.0eq, 62.1 mmol), Xphos 0.6 g(0.06eq, 1.2 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 7시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 모노클로로 벤젠으로 재결정하여 화합물 80 12.7 g(수율 74.4 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 830
[합성예 24] 화합물 81의 합성
4-(benzo[b]naphtho[1,2-d]thiophen-6-yl)-6-(5-chloro-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-2-phenylpyrimidine 대신 2-(4-chlorophenyl)-4-(naphtho[1,2-b]benzofuran-8-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 15.0 g(31.0 mmol)을 사용한 것을 제외하고 나머지 시약은 [합성예 6]과 같은 당량 비를 사용하여 동일한 과정을 수행하여 화합물 81 19.2 g(수율 82.2%)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 755
[합성예 25] 화합물 82의 합성
2-(3-chlorophenyl)-4-phenyl-6-(11-phenylbenzo[b]naphtho[1,2-d]thiophen-8-yl)-1,3,5-triazine 17.0 g(1eq, 29.5 mmol), [준비예 9]의 Core9 14.9 g(1.05eq, 31.0 mmol), Pd(OAc)2 0.9 g(0.03eq, 0.89mmol), Cs2CO3 28.8 g(3.0eq, 74.1 mmol), Xphos 0.8 g(0.06eq, 1.8 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 7시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 톨루엔 아세톤으로 재결정하여 화합물 82 16.3 g(수율 61.8 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 896
[합성예 26] 화합물 83의 합성
4-(4-chlorophenyl)-6-(naphtho[2,1-b]benzofuran-9-yl)-2-phenylpyrimidine 10.0 g(1eq, 20.7 mmol), (5-(dibenzo[b,d]furan-3-yl)-[1,1'-biphenyl]-3-yl)boronic acid 9.9 g(1.05eq, 21.7 mmol), Pd(OAc)2 0.1 g(0.03eq, 0.62mmol), Cs2CO3 20.2 g(3.0eq, 62.1 mmol), Xphos 0.6 g(0.06eq, 1.2 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 7시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 다이클로로 벤젠으로 재결정하여 화합물 83 9.9 g(수율 62.1 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 768
[합성예 27] 화합물 84의 합성
2-(4-chlorophenyl)-4-(naphtho[2,3-b]benzofuran-3-yl)-6-phenyl-1,3,5-triazine 12.0 g(1eq, 24.8 mmol), [준비예8]의 Core8 11.3 g(1.05eq, 26.0 mmol), Pd(OAc)2 0.2 g(0.03eq, 0.74mmol), Cs2CO3 24.2 g(3.0eq, 74.4 mmol), Xphos 0.7 g(0.06eq, 1.5 mmol)을 Toluene 400ml, EtOH 100ml, H2O 100ml에 넣고 4시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 다이클로로 벤젠으로 재결정하여 화합물 84 17.1 g(수율 91.2 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 755
[합성예 28] 화합물 89의 합성
2-(5'-chloro-[1,1':3',1''-terphenyl]-4-yl)-4-(naphtho[1,2-b]benzofuran-8-yl)-6-phenylpyrimidine 10.0 g(1eq, 15.7 mmol), [1,1':3',1''-terphenyl]-4'-ylboronic acid 4.5 g(1.05eq, 16.5 mmol), Pd(OAc)2 0.1 g(0.03eq, 0.47mmol), Cs2CO3 15.4 g(3.0eq, 47.2 mmol), Xphos 0.4 g(0.06eq, 0.9 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 6시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 다이클로로 벤젠으로 재결정하여 화합물 89 5.9 g(수율 44.9 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 830
[합성예 29] 화합물 94의 합성
4-(3-chlorophenyl)-6-(naphtho[2,1-b]benzofuran-10-yl)-2-phenylpyrimidine 10.0 g(1eq, 20.7 mmol), 4,4,5,5-tetramethyl-2-(5'-phenyl-[1,1':2',1''-terphenyl]-4'-yl-2,3,4,5,6-d5)-1,3,2-dioxaborolane 9.5 g(1.05eq, 21.7 mmol), Pd(OAc)2 0.1 g(0.03eq, 0.62mmol), Cs2CO3 20.2 g(3.0eq, 62.1 mmol), Xphos 0.6 g(0.06eq, 1.2 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 6시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 모노클로로 벤젠으로 재결정하여 화합물 94 14.0 g(수율 89.3 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 759
[합성예 30] 화합물 95의 합성
4-chloro-6-(naphtho[2,1-b]benzofuran-10-yl)-2-phenylpyrimidine 13.0 g(1eq, 31.9 mmol), 2-([1,1':3',1'':4'',1'''-quaterphenyl]-5'-yl-2,3,4,5,6-d5)-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane 14.7 g(1.05eq, 33.6 mmol), Pd(Pph3)4 1.8 g(0.05eq, 1.6 mmol), K2CO3 13.2 g(3.0eq, 95.8 mmol)을 Toluene 200ml, EtOH 50ml, H2O 50ml에 넣고 4시간동안 가열 환류 시켜 반응하였다. 반응 종결 후 다이클로로메탄으로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터 된 유기층의 용매를 제거한 후 다이클로로메탄과 헥세인을 사용하여 컬럼크로마토그래피로 정제하고, 이어서 모노클로로 벤젠으로 재결정하여 화합물 95 18.8 g(수율 86.4 %)을 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 683
[실시예 1 ~ 10] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
상기 합성예에서 합성된 화합물을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후, 하기와 같이 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
먼저, ITO (Indium tin oxide)가 1200 Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면, 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후, UV OZONE 세정기(Power sonic 405, 화신테크)로 이송시킨 다음 UV를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정하고 진공 증착기로 기판을 이송하였다.
상기와 같이 준비된 ITO 투명 전극 위에, HT-1 + 2% HAT-CN (100 Å) / HT-1 (1400 Å) / HT-2 (50 Å) / BH + 2% BD (200 Å) / ET-2 (50 Å) / 화합물 1, 3, 11, 27, 41, 57, 59, 81, 83, 84 각각의 화합물 : LiQ = 1:1 (300 Å) / LiF (10 Å ) / Al (1000 Å) 순으로 적층하여 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
이때 사용된 화합물 HT-1, HAT-CN, HT-2, BH, BD, ET-1, ET-2 및 LiQ의 구조는 다음과 같다.
[비교예 1] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
전자 수송층 물질로서 화합물 1 대신 Alq3을 30nm로 증착하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[평가예 1]
실시예 1 내지 10 및 비교예 1에서 제작한 각각의 청색 유기 전계 발광 소자에 대하여 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압, 전류효율 및 발광 피크를 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타냈다.
| 샘플 | 전자수송층 | 구동 전압 (V) |
EL 피크 (nm) |
전류효율 (cd/A) |
| 실시예 1 | 화합물 1 | 4.3 | 460 | 6.6 |
| 실시예 2 | 화합물 3 | 4.6 | 461 | 6.7 |
| 실시예 4 | 화합물 11 | 4.4 | 460 | 6.7 |
| 실시예 5 | 화합물 27 | 4.5 | 461 | 6.5 |
| 실시예 6 | 화합물 41 | 4.1 | 459 | 6.9 |
| 실시예 6 | 화합물 57 | 4.2 | 458 | 6.5 |
| 실시예 7 | 화합물 59 | 4.6 | 460 | 6.2 |
| 실시예 8 | 화합물 81 | 4.1 | 462 | 7.0 |
| 실시예 9 | 화합물 83 | 4.3 | 458 | 6.3 |
| 실시예 10 | 화합물 84 | 4.3 | 461 | 6.2 |
| 비교예 1 | ET-1 | 4.7 | 460 | 6.0 |
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물을 전자수송층 재료로 사용한 실시예 1 내지 10의 청색 유기 전계 발광 소자는 종래의 ET-1을 전자수송층에 사용한 비교예 1의 청색 유기 전계 발광 소자에 비해 구동전압, 발광피크 및 전류효율 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.
[실시예 11 ~ 28] 청색 유기 전계 발광 소자의 제조
상기 합성예에서 합성된 화합물을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후, 하기와 같이 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
ITO (Indium tin oxide)가 1500 Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면, 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후, UV OZONE 세정기(Power sonic 405, 화신테크)로 이송시킨 다음, UV를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정하고 진공 증착기로 기판을 이송하였다.
상기와 같이 준비된 ITO 투명 전극 위에, HT-1 + 2% HAT-CN (100 Å) / HT-1 (1400 Å) / HT-2 (50 Å) / BH + 2% BD (200 Å) / 화합물 6, 10, 23, 27, 37-39, 48, 51, 54, 57, 67, 72, 80-81, 89, 94-95 (50 Å) / ET-1 : LiQ = 1:1 (300 Å) / LiF (10 Å ) / Al (1000 Å) 순으로 적층하여 실시예 11 내지 28의 유기 전계 발광 소자를 각각 제작하였다.
[비교예 2 ~ 4] 청색 유기 전계 발광 소자의 제조
전자수송 보조층 물질로서 화합물 6 대신 화합물 ET-2 내지 ET-4를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 11과 동일하게 수행하여 비교예 2 내지 비교예 4의 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
이때 사용된 ET-2, ET-3, 및 ET-4의 구조는 다음과 같다.
[평가예 2]
실시예 11 내지 28 및 비교예 2 내지 5에서 각각 제조된 유기 전계 발광 소자에 대하여, 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압, 발광파장, 전류효율, 발광파장을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
| 샘플 | 전자수송 보조층 |
구동 전압 (V) |
EL 피크 (nm) |
전류효율 (cd/A) |
| 실시예 11 | 화합물 6 | 4.1 | 460 | 6.7 |
| 실시예 12 | 화합물 10 | 4.4 | 461 | 6.6 |
| 실시예 13 | 화합물 23 | 4.0 | 462 | 7.0 |
| 실시예 14 | 화합물 27 | 4.2 | 461 | 6.7 |
| 실시예 15 | 화합물 37 | 3.9 | 460 | 7.1 |
| 실시예 16 | 화합물 38 | 3.8 | 459 | 7.3 |
| 실시예 17 | 화합물 39 | 4.4 | 458 | 6.3 |
| 실시예 18 | 화합물 48 | 4.5 | 460 | 6.2 |
| 실시예 19 | 화합물 51 | 4.0 | 462 | 7.2 |
| 실시예 20 | 화합물 54 | 4.3 | 463 | 6.2 |
| 실시예 21 | 화합물 57 | 4.1 | 458 | 6.3 |
| 실시예 22 | 화합물 67 | 4.2 | 460 | 6.6 |
| 실시예 23 | 화합물 72 | 3.8 | 461 | 7.2 |
| 실시예 24 | 화합물 80 | 3.9 | 459 | 7.0 |
| 실시예 25 | 화합물 81 | 4.2 | 460 | 6.8 |
| 실시예 26 | 화합물 89 | 4.0 | 458 | 6.7 |
| 실시예 27 | 화합물 94 | 3.9 | 459 | 6.9 |
| 실시예 28 | 화합물 95 | 3.7 | 460 | 7.3 |
| 비교예 2 | ET-2 | 4.7 | 460 | 6.0 |
| 비교예 3 | ET-3 | 5.0 | 461 | 5.3 |
| 비교예 4 | ET-4 | 4.6 | 460 | 6.1 |
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물을 전자수송 보조층 재료로 포함하는 실시예 11 ~ 28의 청색 유기 전계 발광 소자는 비교예 2~ 4의 유기 전계 발광 소자에 비해 전류 효율 및 구동전압 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.
Claims (14)
- 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
복수의 X는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 CR5 또는 N이고, 다만 복수의 X 중 적어도 2개는 N이며,
Ar1은 C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노아릴포스피닐기, C6~C60의 디아릴포스피닐기, C6~C60의 아릴아민기, C5~C60의 아릴헤테로아릴아민기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며,
Y는 O, S 또는 NR4이며,
환 A와 환 B는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 헤테로원자를 포함하거나 비포함하는 C5~C18의 단환 또는 다환의 탄화수소 고리기이고, 다만 환 A와 환 B 중 적어도 하나는 C10~C18의 다환의 탄화수소 고리기이며,
R2 내지 R3는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 중수소, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노아릴포스피닐기, C6~C60의 디아릴포스피닐기, C6~C60의 아릴아민기, C5~C60의 아릴헤테로아릴아민기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 이들이 인접한 기와 결합하여 축합환을 형성할 수 있으며;
R4 내지 R5는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노아릴포스피닐기, C6~C60의 디아릴포스피닐기, C6~C60의 아릴아민기, C5~C60의 아릴헤테로아릴아민기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며;
L은 C6~C18의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고,
R1 은 C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되며,
m은 1 이상의 정수이고, n는 0 내지 3의 정수이며,
a는 0 내지 2의 정수이고, b는 0 내지 4의 정수이며,
상기 L의 아릴렌기, 헤테로아릴렌기와; 상기 R1의 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴실릴기와, 상기 R2 내지 R5 및 Ar1의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스핀기, 아릴포스핀옥사이드기 및 아릴아민기는, 각각 독립적으로 수소, 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기, C6~C60의 아릴아민기, C5~C60의 아릴헤테로아릴아민기, 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며,
다만 치환기로 치환되거나 또는 비치환된 Y 함유 환에 함유된 전체 탄소수는 적어도 16개 이상을 포함한다. - 제1항에 있어서,
R1은 C6~C30의 아릴기, 핵원자수 5 내지 30개의 헤테로아릴기 및 C6~C30의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되며,
m은 1 내지 5의 정수이고,
치환기로 치환되거나 또는 비치환된 (R1)m에 함유된 전체 탄소수는 적어도 18개 이상을 포함하는 화합물. - 제1항에 있어서,
상기 Y 함유 환은 하기 화학식으로 표시되는 치환체 군에서 선택되는 화합물:
상기 식에서,
*는 상기 화학식 1과 연결되는 부위를 의미하며,
환 D는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 헤테로원자를 포함하거나 비포함하는 단환 또는 다환의 탄화수소 고리기이며,
Y, R2, R3, a 및 b는 각각 제1항에서 정의된 바와 같다. - 제1항에 있어서,
상기 Y 함유 환은 하기 화학식으로 표시되는 치환체 군에서 선택되는 화합물:
상기 식에서,
*는 상기 화학식 1과 연결되는 부위를 의미하며,
R4는 제1항에서 정의된 바와 같다 - 제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 내지 화학식 5 중 어느 하나로 표시되는 화합물:
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
상기 식에서,
*는 상기 화학식 1과 연결되는 부위를 의미하며,
A, B, Y, L, R1~R3, Ar1, a, b, m 및 n은 각각 제1항에서 정의된 바와 같다. - 제1항에 있어서,
Ar1, 및 R2 내지 R3는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택되고,
R4는 C6~C30의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 30개의 헤테로아릴기로 구성된 군에서 선택되는, 화합물. - 제1항에 있어서,
Ar1은 하기 화학식으로 표시되는 치환체 군에서 선택되는 화합물.
- 제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 하기 화학식 6 내지 화학식 13 중 어느 하나로 표시되는 것인 화합물:
[화학식 6]
[화학식 7]
[화학식 8]
[화학식 9]
[화학식 10]
[화학식 11]
[화학식 12]
[화학식 13]
상기 식에서,
환 D는 헤테로원자를 포함하거나 비포함하는 단환 또는 다환의 탄화수소 고리기이며,
X, Y, R1~R3, Ar1, a, b, m 및 n은 각각 제1항에서 정의된 바와 같다. - 제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 하기 화학식 14 내지 화학식 25 중 어느 하나로 표시되는 것인 화합물:
[화학식 14]
[화학식 15]
[화학식 16]
[화학식 17]
[화학식 18]
[화학식 19]
[화학식 20]
[화학식 21]
[화학식 22]
[화학식 23]
[화학식 24]
[화학식 25]
상기 식에서,
X, Y, A, B, Ar1, L, R1~R3, a, b 및 n은 각각 제1항에서 정의된 바와 같다. - 제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1 내지 108 중 어느 하나로 표시되는 화합물.
- 제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 발광층, 전자수송층 또는 전자수송 보조층 재료인 화합물. - 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하며, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자.
- 제12항에 있어서,
상기 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층, 발광보조층, 정공주입층, 정공수송층, 전자주입층, 수명개선층, 전자수송층, 및 전자수송 보조층으로 구성된 군에서 선택되는 유기 전계 발광 소자. - 제13항에 있어서,
상기 화합물은 발광층의 인광 호스트 재료, 전자수송층 및 전자수송 보조층 중 적어도 하나의 재료로 포함되는 유기 전계 발광 소자.
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