WO2009100925A1 - Neue materialien für organische elektrolumineszenzvorrichtungen - Google Patents

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WO2009100925A1
WO2009100925A1 PCT/EP2009/001028 EP2009001028W WO2009100925A1 WO 2009100925 A1 WO2009100925 A1 WO 2009100925A1 EP 2009001028 W EP2009001028 W EP 2009001028W WO 2009100925 A1 WO2009100925 A1 WO 2009100925A1
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Arne Buesing
Holger Heil
Philipp Stoessel
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Merck Patent Gmbh
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    • Y10S428/917—Electroluminescent

Definitions

  • the present invention relates to organic semiconductors and their use in organic electronic devices.
  • Organic semiconductors are being developed for a variety of electronic applications.
  • OLEDs organic electroluminescent devices
  • the structure of organic electroluminescent devices (OLEDs) in which these organic semiconductors are used as functional materials is described, for example, in US Pat. No. 4,539,507, US Pat. No. 5,151,629, EP 0676461 and WO 98/27136.
  • further improvements are needed before these devices can be used for high quality and durable displays.
  • the lifetime and the efficiency of deep blue-emitting organic electroluminescent devices are currently still a problem in which there is still room for improvement.
  • the compounds have a high thermal stability and a high glass transition temperature and can sublime undecomposed.
  • a high glass transition temperature is essential for achieving high lifetimes.
  • condensed aromatics in particular anthracene derivatives
  • host materials for blue-emitting electroluminescent devices, eg. B. 9,10-bis (2-naphthyl) anthracene (US 5935721).
  • WO 03/095445 and CN 1362464 disclose 9,10-bis (1-naphthyl) anthracene derivatives for use in OLEDs.
  • Further anthracene derivatives are disclosed in WO 01/076323, in WO 01/021729, in WO 04/013073, in WO 04/018588, in WO 03/087023 or in WO 04/018587.
  • Host materials based on aryl-substituted pyrenes and chrysenes are disclosed in WO 04/016575. It is necessary for high quality applications to have improved host materials available.
  • anthracene derivatives which are substituted in the 9-position with a 3-phenanthrenyl group, wherein both the anthracene and the phenanthrene can be further substituted, here show significant improvements and are very suitable for use in organic electroluminescent devices.
  • these compounds it is possible to increase the efficiency and, above all, the lifetime of the organic electronic device in comparison with materials according to the prior art. This is especially true for deep blue fluorescent devices.
  • these compounds have a high thermal stability. In general, these materials are very well suited for use in organic electronic devices since they have a high glass transition temperature. These materials and their use in organic electronic devices are therefore the subject of the present invention.
  • organic electroluminescent devices which contain phenanthrene derivatives, wherein the phenanthrene in addition to other substituents also by aromatic
  • JP 2001/332384 does not teach that just one anthracene, to which in the 9-position one 3-phenanthrenyl group, particularly good results achieved in organic electroluminescent devices.
  • WO 07/123256 generally claims fluoranthene-9-anthracene compounds for use in organic electroluminescent devices.
  • the anthracene in the 10-position may also be substituted by further aromatic groups.
  • two structures are also listed which contain a 3-phenathrenyl group on the anthracene in the 10-position.
  • the inventive effect of these compounds is attributed to the combination of the fluoranthene moiety with the 9-anthracene moiety.
  • the presence of phenanthrenyl is not attributed importance.
  • the invention provides compounds of the formula (1)
  • Ar is H 1 D or an aromatic or heteroaromatic ring system having from 5 to 60 aromatic ring atoms which may be substituted with one or more non-aromatic radicals R 1 ;
  • R 1 is the same or different at each occurrence H, D, F, Cl 1 Br, I 1
  • R2 is the same or different at each occurrence of R1 or two or more adjacent substituents R2 together form a mono- or polycyclic, aliphatic or aromatic ring system;
  • the compounds according to formula (1) has a glass transition temperature T 9 of greater than 70 0 C, more preferably greater than 100 0 C, most preferably greater than 120 0 C.
  • Ar is not a fluoranthene group or does not contain a fluoranthene group which is bonded directly to the anthracene.
  • An aryl group in the sense of this invention contains 6 to 60 C atoms;
  • a heteroaryl group contains 2 to 60 C atoms and at least 1 heteroatom, with the proviso that the sum of C atoms and heteroatoms gives at least 5.
  • the heteroatoms are preferably selected from N, O and / or S.
  • aryl group or heteroaryl group either a simple aromatic cycle, ie benzene, or a simple heteroaromatic cycle, for example pyridine, pyrimidine, thiophene, etc., or a fused aryl or heteroaryl group, for example naphthalene, anthracene, pyrene, quinoline, isoquinoline, benzimidazole , Phenanthrene, etc., understood.
  • An aromatic ring system in the sense of this invention contains 6 to 60 carbon atoms in the ring system.
  • a heteroaromatic ring system in the sense of this invention contains 2 to 60 C atoms and at least one heteroatom in the ring system, with the proviso that the sum of C atoms and heteroatoms gives at least 5.
  • the heteroatoms are preferably selected from N, O and / or S.
  • An aromatic or heteroaromatic ring system in the sense of this invention is to be understood as meaning a system which does not necessarily contain only aryl or heteroaryl groups but in which also several aryl or heteroaromatic ring systems Heteroaryl groups by a short, non-aromatic unit (preferably less than 10% of the atoms other than H), such as.
  • N or O atom may be interrupted.
  • systems such as 9,9'-spirobifluorene, 9,9-diarylfluorene, cis- and trans-indenofluorene, benzindene fluorene, dibenzoindenofluorene, triarylamine, diaryl ethers, stilbene, benzophenone, etc. are also to be understood as aromatic ring systems in the context of this invention.
  • aromatic or heteroaromatic ring system is understood as meaning systems in which a plurality of aryl or heteroaryl groups are linked together by single bonds, for example biphenyl, terphenyl or bipyridine.
  • a C 1 to C 40 alkyl group in which individual H atoms or CH 2 groups can also be substituted by the abovementioned groups, particularly preferably the radicals methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl , n-butyl, i-butyl, s-butyl, t-butyl, 2-methylbutyl, n-pentyl, s-pentyl, cyclopentyl, n-hexyl, cyclohexyl, n-heptyl, cycloheptyl, n-octyl, cyclooctyl, 2 Ethylhexyl, trifluoromethyl, pentafluoroethyl, 2,2,2-trifluoroethyl, ethenyl, propenyl, butenyl, pentenyl, cyclopentenyl, hexenyl
  • a C 1 to C 40 alkoxy group is more preferably understood as meaning methoxy, trifluoromethoxy, ethoxy, n-propoxy, isopropoxy, n-butoxy, isobutoxy, s-butoxy, t-butoxy or 2-methylbutoxy.
  • aromatic or heteroaromatic ring system having 5-60 aromatic ring atoms, which may each be substituted in each case with the abovementioned radicals R and which may be linked via any desired positions on the aromatic or heteroaromatic compounds, are understood in particular groups which are derived from Benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, pyrene, chrysene, perylene, fluoranthene, naphthacene, pentacene, benzanthracene, benzpyrene,
  • Phenanthroline 1, 2,3-triazole, 1, 2,4-triazole, benzotriazole, 1, 2,3-oxadiazole, 1,2,4-oxadiazole, 1, 2,5-oxadiazole, 1,3,4- Oxadiazole, 1, 2,3-thiadiazole, 1,2,4-thiadiazole, 1, 2,5-thiadiazole, 1, 3,4-thiadiazole, 1, 3,5-triazine, 1, 2,4-triazine, 1, 2,3-triazine. Tetrazole, 1,2,4,5-tetrazine, 1, 2,3,4-tetrazine, 1, 2,3,5-tetrazine, purine, pteridine, indolizine and benzothiadiazole.
  • the anthracene unit of the formula (1) at most one group C-R2 is replaced by N. Most preferably, no group C-R2 is replaced by N, that is, it is an anthracene and not a heterocycle.
  • no group is in the phenanthrene unit Replaced C-R1 by N, that is, it is a phenanthrene and not a heterocycle.
  • Preferred embodiments of the present invention are compounds according to formula (2) to formula (7),
  • the group Ar in formula (5) preferably represents H or D.
  • the group Ar preferably represents an aromatic or heteroaromatic ring system having 5 to 30 aromatic ring atoms which may be substituted with one or more non-aromatic radicals R1.
  • the group Ar is particularly preferably composed of the aromatic or heteroaromatic groups benzene, naphthalene, anthracene, carbazole, phenanthrene, benzanthracene, chrysene, pyrene, phenanthroline, triazine and benzimidazole.
  • Very particularly preferred groups Ar are selected from phenyl, ortho, meta- or para-biphenyl, 1- or 2-naphthyl, 2-, 3- or 9-phenanthrenyl, para-phenylene-1-naphthyl, para-phenylene-2 naphthyl, 2-fluorenyl or 2-spirobifluorenyl, each of which may be substituted by one or more nonaromatic radicals R1, or the group Ar is selected from the following formulas (8), (9), (10) or (11),
  • R1 has the meaning given above and furthermore:
  • Ar 2 is an aryl or heteroaryl group having from 5 to 16 aromatic
  • Ring atoms preferably phenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, 9-anthryl, chrysenyl, 1-pyrenyl, 2-pyrenyl, 2-phenanthrenyl, 3-phenanthrene, 9-phenanthrenyl, 2-benzimidazole or fluoro-phenyl, which are each denoted by one or more R1 may be substituted;
  • q is 0, 1, 2 or 3, preferably 1 or 2, more preferably 1.
  • the radicals R 2 in compounds of the formula (1) form an aromatic ring system.
  • H atoms may be replaced by F, or an aromatic or heteroaromatic ring system having from 5 to 30 aromatic ring atoms, each of which may be substituted by one or more non-aromatic R1 groups, or a combination of these systems.
  • Examples of preferred compounds according to the formula (1) or according to the formulas (2) to (7) are the structures (1) to (122) depicted below.
  • the compounds of the formula (1) according to the invention can be prepared by synthesis steps generally known to the person skilled in the art.
  • a starting compound z For example, the corresponding 3-bromophenanthrenes and 9-bromoanthracenes or 9,10-dibromoanthracenes or 7- or 12-bromobenz [a] anthracene or 7,12-dibromobenz [a] anthracene.
  • the compounds substituted with appropriate leaving groups such as chlorine, iodine, triflate or tosylate can serve as starting compounds which are then optionally converted into the corresponding boronic acid derivatives. Suzuki coupling of the compounds may take place under standard conditions known to those skilled in the art of organic chemistry.
  • 3-Bromo-substituted phenanthrenes can be prepared by a modified Pschorr phenanthrene synthesis, as shown in Scheme 1.
  • this consists of a stereospecific Perkin condensation of ortho-nitrobenzaldehyde and para-bromophenylacetic acid (Scheme 1a).
  • the nitro group of the nitrocinnamic acid derivative obtained in the first step is reduced to the amino group, for example by iron (II) (Scheme 1 b).
  • anthracene component is shown in Scheme 2 using the example of 2-naphthylanthracene.
  • 2-naphthyl group another aryl group may be selected and / or the aryl group may be substituted.
  • the unsubstituted anthracene a substituted anthracene or a substituted or unsubstituted benzanthracene or tetracene.
  • the aromatic group Ar here a 2-naphthyl group, is introduced as a boronic acid derivative in a Suzuki coupling. This may be done under standard conditions as known to those skilled in the art of organic synthesis.
  • the 9-arylanthracene derivative thus obtained is functionalized in the 10-position, for example brominated, the bromination being carried out under standard conditions, as known to those skilled in the art, for example with elemental bromine in acetic acid or chloroform or NBS in THF.
  • the bromoanthracene can be converted to the boronic acid, for example by lithiation and reaction with B (O 1 Pr) 3 .
  • Another object of the present invention is a process for the preparation of compounds of formula (1) by coupling a 9-aryl-substituted anthracene, which in position 10 by a reactive leaving group, in particular chlorine, bromine, iodine, triflate, tosylate, boronic acid or boronic acid ester, or a corresponding benz [a] anthracene or tetracene with a phenanthrene derivative which is functionalized in the 3-position, in particular by chlorine, bromine, iodine, triflate, tosylate, boronic acid or boronic acid ester.
  • a reactive leaving group in particular chlorine, bromine, iodine, triflate, tosylate, boronic acid or boronic acid ester
  • both the phenanthrene and also the anthracene, benzanthracene or tetracene may be substituted by the abovementioned substituents R 1 or R 2.
  • the one component contains bromine as a functional leaving group and the other component contains a boronic acid or a boronic ester as a functional leaving group.
  • Suitable coupling reactions are, in particular, transition metal-catalyzed coupling reactions, in particular the Suzuki coupling under palladium catalysis.
  • the compounds of the formula (1) are suitable for use in electronic devices, in particular in organic electroluminescent devices (OLEDs, PLEDs). Depending on the substitution, the compounds are used in different functions and layers.
  • Another object of the invention is therefore the use of compounds according to formula (1) in electronic devices, in particular in organic electroluminescent devices.
  • organic electronic devices containing at least one compound according to formula (1), in particular organic electroluminescent devices containing anode, cathode and at least one emitting layer, characterized in that at least one organic layer containing an emitting layer or another layer, at least one compound according to formula (1) contains.
  • the organic electronic device can also have inorganic layers.
  • the organic electroluminescent device may contain further layers. These are selected, for example, from one or more hole injection layers, hole transport layers, electron transport layers, electron injection layers and / or charge generation layers
  • the organic electroluminescent device contains a plurality of emitting layers, wherein at least one organic layer contains at least one compound according to formula (1).
  • these emission layers have a total of several emission maxima between 380 nm and 750 nm, so that a total of white emission results, ie in the emitting layers are different emitting Used compounds that can fluoresce or phosphoresce and emit the blue and yellow, orange or red light.
  • the compound according to the formula (1) is preferably used in a blue-emitting layer.
  • Particularly preferred are three-layer systems, ie systems with three emitting layers, wherein at least one of these layers contains at least one compound according to formula (1) and wherein the three layers blue, green and orange or red emission show (for the basic structure see, for. WO 05/011013).
  • white emission emitters which have broadband emission and thereby show white emission.
  • the compounds of the formula (1) or (2) to (7) are used as host material for fluorescent dopants, in particular for blue-fluorescent dopants.
  • the group Ar is preferably selected from simple or condensed aryl groups, in particular phenyl, ortho, meta- or para-biphenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, 2-, 3- or 9-phenanthrenyl or 4- or 5-Benz [a] anthracene, which may each be substituted by one or more radicals R1.
  • a host material in a system of host and dopant is understood to mean the component which is present in the system in the higher proportion.
  • the host is understood to be that component whose proportion is the highest in the mixture.
  • the proportion of the host material according to formula (1) or (2) to (7) in the emitting layer is between 50.0 and 99.9 wt .-%, preferably between 80.0 and 99.5 wt .-%, particularly preferably between 90.0 and 99.0 wt. -%. Accordingly, the proportion of the dopant is between 0.01 and 50.0 wt .-%, preferably between 0.1 and 20.0 wt .-%, more preferably between 0.5 and 15 wt .-%, most preferably between 1.0 and 10.0 wt .-%.
  • Preferred dopants are selected from the class of monostyrylamines, the distyrylamines, the tristyrylamines, the tetrastyrylamines, the Styrylphosphi ⁇ e, the styryl ether and the arylamine.
  • a monostyrylamine is understood as meaning a compound which contains a substituted or unsubstituted styryl group and at least one, preferably aromatic, amine.
  • a distyrylamine is understood as meaning a compound which contains two substituted or unsubstituted styryl groups and at least one, preferably aromatic, amine.
  • a tristyrylamine is understood as meaning a compound which contains three substituted or unsubstituted styryl groups and at least one, preferably aromatic, amine.
  • a tetrastyrylamine is meant a compound containing four substituted or unsubstituted styryl groups and at least one, preferably aromatic, amine.
  • the styryl groups are particularly preferred stilbenes, which may also be further substituted.
  • Corresponding phosphines and ethers are defined in analogy to the amines.
  • An arylamine or an aromatic amine in the context of this invention is understood as meaning a compound which contains three substituted or unsubstituted aromatic or heteroaromatic ring systems bonded directly to the nitrogen.
  • At least one of these aromatic or heteroaromatic ring systems is preferably a fused ring system, preferably having at least 14 aromatic ring atoms.
  • Preferred examples thereof are aromatic anthraceneamines, aromatic anthracenediamines, aromatic pyrenamines, aromatic pyrenediamines, aromatic chrysenamines or aromatic chrysenediamines.
  • aromatic anthracene amine is meant a compound in which a diarylamino group is bonded directly to an anthracene group, preferably in the 9-position.
  • An aromatic anthracenediamine is understood as meaning a compound in which two diarylamino groups are bonded directly to an anthracene group, preferably in the 9,10-position.
  • Aromatic pyrenamines, pyrenediamines, chrysenamines and chrysenediamines are defined analogously thereto, the diarylamino groups being preferably attached to the pyrene in the 1-position or in the 1,6-position.
  • Further preferred dopants are selected from indenofluorenamines or diamines, for example according to WO 06/122630, benzoindenofluorenamines or diamines, for example according to WO 08/006449, and dibenzoindenofluorenamines or diamines, for example according to WO 07/140847.
  • Examples of dopants from the class of styrylamines are substituted or unsubstituted tristylbenzenes. amines or the dopants described in WO 06/000388, WO 06/058737, WO 06/000389, WO 07/065549 and WO 07/115610.
  • the compounds of the formula (1) or (2) to (7) are used as electron transport material and / or as hole blocking material.
  • the group Ar is an electron-poor heterocycle, for example imidazole, pyrazole, thiazole, benzimidazole, benzothiazole, triazole, oxadiazole , Benzothiadiazole, phenanthroline, etc., or when the group Ar contains at least one of these heterocycles.
  • Particularly preferred Ar groups when the compound of the formulas (1) to (7) is to be used as the electron transporting compound, are the groups of the formulas (9), (10) and (11). Furthermore, it may be preferred if the compound is doped with electron donor compounds.
  • an electron transport layer is understood as meaning a layer which adjoins an emission layer or a hole blocking layer on one side and an electron injection layer or the cathode on the other side.
  • An electron injection layer is understood as meaning a layer which adjoins the cathode on one side and to an emission layer or a hole blocking layer or an electron transport layer on the other side.
  • a hole-blocking compound When the compound according to the formulas (1) or (2) to (7) is used as a hole-blocking compound, it is preferably used in a perforated compound.
  • blocking layer used in a fluorescent or phosphorescent electroluminescent device.
  • a hole blocking layer is understood as meaning a layer which adjoins an emission layer on one side and an electron transport layer on the other side.
  • the compounds of the formula (1) or (2) to (7) are used as the emitting material, in particular in combination with a host material.
  • one or more substituents R 1 and or R 2, in particular one or more substituents R 2 represent a group of the formula N (ArI) z.
  • an organic electroluminescent device characterized in that one or more layers are coated with a sublimation process.
  • 10 * 6 "7 mbar the materials in vacuum sublimation at a pressure below 10 -5 mbar, preferably below mbar, particularly preferably less than 10 by vapor deposition.
  • an organic electroluminescent device characterized in that one or more layers are coated with the OVPD (Organic Vapor Phase Deposition) method or with the aid of a carrier gas sublimation.
  • the materials are applied at a pressure between 10 "5 mbar and 1 bar.
  • an organic electroluminescent device characterized in that one or more layers of solution, such. B. by spin coating, or with any printing process, such.
  • any printing process such as screen printing, flexographic printing or offset printing, but more preferably LITI (Light Induced Thermal Imaging, thermal transfer printing) or inkjet printing (ink jet printing), are produced.
  • LITI Light Induced Thermal Imaging, thermal transfer printing
  • inkjet printing ink jet printing
  • soluble compounds are needed. High solubility can be achieved by suitable substitution of the compounds.
  • processing and application of the substances in the form of a microemulsion are generally known to the person skilled in the art and the person skilled in the art can apply them to the materials according to the invention without inventive step.
  • the compounds according to the invention When used in organic electroluminescent devices, the compounds according to the invention have a higher efficiency and a significantly longer service life, as a result of which the organic electroluminescent devices according to the invention are particularly well suited for use in high-quality and long-lived displays. This is especially true when using the materials as host material for blue dopants and / or as electron transport material. Furthermore, the compounds according to the invention have a high thermal stability and a high glass transition temperature and can be sublimated without decomposition.
  • organic field-effect transistors O-FETs
  • organic thin-film transistors O-TFTs
  • organic light-emitting transistors O-LETs
  • organic integrated circuits O-ICs
  • organic solar cells O-SCs
  • organic FeId quench devices O-FQDs
  • LECs organic laser diodes
  • O-lasers organic photoreceptors.
  • Example 1 6- (10-Naphthalen-2-yl-anthracen-9-yl) -phenanthrene a) (E) -2- (4-Bromophenyl) -3- (2-nitrophenyl) -acrylic acid
  • reaction mixture is filtered hot over Celite, washed with warm 10% NH 4 OH solution, neutralized with acetic acid, the resulting solid is filtered off with suction, washed with water and MeOH and dried. Yield of yellow, felted crystals: 52 g (72.3%).
  • Solution 2 A solution of 93.6 g (551 mmol) of calcium hypophosphite in 770 mL of 80 0 C hot water is added to a solution of sodium carbonate in 550 mL of 80 0 C hot water, the precipitate is filtered off, the filtrate in a second apparatus, on brought an internal temperature of 50 0 C and 440 mg (7 mmol) of copper powder was added. Solution 1 is added dropwise to this suspension and stirred vigorously for 3 h at 50 ° C. The precipitate is filtered off, washed with water and MeOH, dissolved in toluene and filtered through silica gel. Yield: 21.8 g (90.4%) of yellow powder.
  • OLEDs takes place according to a method which is generally described in WO 04/058911 and which in individual cases is adapted to the respective circumstances (eg layer thickness variation in order to achieve optimum efficiency or color).
  • the OLEDs consist of the following layer sequence: substrate / hole injection layer (HIL1) 60 nm / hole transport layer (HTM1) 60 nm / emission layer (EML) 30 nm / electron transport layer (ETM) 20 nrn and finally a cathode.
  • HIL1 substrate / hole injection layer
  • HTM1 hole transport layer
  • EML emission layer
  • ETM electron transport layer
  • cathode The materials are thermally evaporated in a vacuum chamber.
  • the emission layer always consists of a matrix material (host) and a dopant (dopant), which is mixed by cover evaporation to the host.
  • the cathode is formed by a 1 nm thin LiF layer and a 150 nm Al layer deposited thereon.
  • Table 1 shows the chemical structures of the materials used to construct the OLEDs.
  • OLEDs are characterized by default; For this purpose, the electroluminescence spectra, the efficiency (measured in cd / A), the power efficiency (measured in Im / W) as a function of the brightness, calculated from current-voltage-brightness characteristics (IUL characteristics), and the lifetime are determined.
  • the lifetime is defined as the time after which the initial brightness of 6000 cd / m 2 has fallen to half.
  • Table 2 summarizes the results of some OLEDs (Examples 7 to 17).
  • the compounds of Examples 1 to 4 or 5 are used.
  • the host H1 and the electron transport materials ETM1 and ETM2 are used according to the prior art.
  • organic electroluminescent devices containing the compounds according to the invention have a longer lifetime and a better efficiency than organic electroluminescent devices according to the prior art.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verbindungen der Formel (1) und organische Elektrolumineszenzvorrichtungen, insbesondere blau emittierende Vorrichtungen, in denen diese Verbindungen als Hostmaterial in der emittierenden Schicht und/oder als Elektronentransportmaterial verwendet werden. Formel (1) wobei in der Phenanthreneinheit auch eine Gruppe C-R1 durch N ersetzt sein kann, wobei in der Anthraceneinheit auch ein oder mehrere Gruppen C-R2 durch N ersetzt sein können.

Description

Neue Materialien für organische Elektrolumineszenzvorrichtungen
Die vorliegende Erfindung betrifft organische Halbleiter und deren Verwendung in organischen elektronischen Vorrichtungen.
Organische Halbleiter werden für eine Reihe verschiedenartiger elektronischer Anwendungen entwickelt. Der Aufbau organischer Elektro- lumineszenzvorrichtungen (OLEDs), in denen diese organischen Halbleiter als funktionelle Materialien eingesetzt werden, ist beispielsweise in US 4539507, US 5151629, EP 0676461 und WO 98/27136 beschrieben. Allerdings sind noch weitere Verbesserungen erforderlich, bevor diese Vorrichtungen für hochwertige und langlebige Displays verwendet werden können. So stellen insbesondere die Lebensdauer und die Effizienz tiefblau emittierender organischer Elektrolumineszenzvorrichtungen derzeit noch ein Problem dar, bei dem noch Verbesserungsbedarf besteht.
Weiterhin ist es erforderlich, dass die Verbindungen eine hohe thermische Stabilität und eine hohe Glasübergangstemperatur aufweisen und sich unzersetzt sublimieren lassen. Insbesondere für Anwendung bei erhöhter Temperatur ist eine hohe Glasübergangstemperatur für die Erreichung hoher Lebensdauern essentiell.
Für fluoreszierende OLEDs werden gemäß dem Stand der Technik vor allem kondensierte Aromaten, insbesondere Anthracenderivate, als Host- Materialien vor allem für blau emittierende Elektrolumineszenzvor- richtungen verwendet, z. B. 9,10-Bis(2-naphthyl)anthracen (US 5935721 ). In WO 03/095445 und in CN 1362464 werden 9,10-Bis(1-naphthyl)- anthracen-Derivate für die Verwendung in OLEDs offenbart. Weitere Anthracenderivate sind in WO 01/076323, in WO 01/021729, in WO 04/013073, in WO 04/018588, in WO 03/087023 oder in WO 04/018587 offenbart. Host-Materialien, basierend auf Aryl-substituierten Pyrenen und Chrysenen, werden in WO 04/016575 offenbart. Es ist für hochwertige Anwendungen erforderlich, verbesserte Host-Materialien zur Verfügung zu haben.
Es besteht also weiterhin Bedarf an verbesserten Materialien, insbesondere Host-Materialien für fluoreszierende Emitter, vor allem für blau fluoreszierende Emitter, die in organischen elektronischen Vorrichtungen zu guten Effizienzen und gleichzeitig zu hohen Lebensdauern führen, die bei der Herstellung und beim Betrieb der Vorrichtung zu reproduzierbaren Ergebnissen führen, die eine hohe Glasübergangstemperatur aufweisen und sich unzersetzt sublimieren lassen. Auch bei Elektronentransport- materialien sind weitere Verbesserungen erforderlich.
Überraschend wurde gefunden, dass Anthracenderivate, welche in der 9-Position mit einer 3-Phenanthrenylgruppe substituiert sind, wobei sowohl das Anthracen wie auch das Phenanthren weiter substituiert sein können, hier deutlich Verbesserungen zeigen und sich sehr gut für die Verwendung in organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen eignen. Mit diesen Verbindungen ist eine Steigerung der Effizienz und vor allem der Lebensdauer der organischen elektronischen Vorrichtung im Vergleich zu Materialien gemäß dem Stand der Technik möglich. Dies trifft insbesondere auf tiefblau fluoreszierende Vorrichtungen zu. Weiterhin weisen diese Verbindungen eine hohe thermische Stabilität auf. Generell sind diese Materialien sehr gut für die Verwendung in organischen elektronischen Vorrichtungen geeignet, da sie eine hohe Glasübergangs- temperatur aufweisen. Diese Materialien und deren Verwendung in organischen elektronischen Vorrichtungen sind daher der Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Der Übersichtlichkeit halber werden im Folgenden die Nummerierung der Positionen des Anthracens und des Phenanthrens dargestellt:
Figure imgf000004_0001
In JP 2001/332384 werden organische Elektrolumineszenzvorrichtungen beansprucht, welche Phenanthrenderivate enthalten, wobei das Phenanthren neben anderen Substituenten auch durch aromatische
Gruppen substituiert sein kann. Die JP 2001/332384 lehrt jedoch nicht, dass gerade ein Anthracen, an welches in 9-Position eine 3-Phenanthrenylgruppe gebunden ist, besonders gute Ergebnisse in organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen erzielt.
In WO 07/123256 werden allgemein Fluoranthen-9-Anthracen- Verbindungen für die Verwendung in organischen Elektrolumineszenz- vorrichtungen beansprucht. Dabei kann das Anthracen in 10-Position auch durch weitere aromatische Gruppen substituiert sein. Neben etlichen anderen aromatischen Gruppen sind auch zwei Strukturen aufgeführt, die am Anthracen in 10-Position eine 3-Phenathrenylgruppe enthalten. Allerdings wird der erfinderische Effekt dieser Verbindungen auf die Kombination der Fluoranthen-Einheit mit der 9-Anthracen-Einheit zurückgeführt. Der Anwesenheit der Phenanthrenylgruppe wird keine Bedeutung zugemessen.
Gegenstand der Erfindung sind Verbindungen der Formel (1 ),
Figure imgf000005_0001
Formel (1 )
wobei in der Phenanthreneinheit auch eine Gruppe C-R1 durch N ersetzt sein kann, wobei in der Anthraceneinheit auch ein oder mehrere Gruppen C-R2 durch N ersetzt sein können und wobei für die verwendeten Symbole gilt: - A -
Ar ist H1 D oder ein aromatisches oder heteroaromatisches Ringsystem mit 5 bis 60 aromatischen Ringatomen, welches mit einem oder mehreren nicht-aromatischen Resten R1 substituiert sein kann;
R1 ist gleich oder verschieden bei jedem Auftreten H, D, F, Cl1 Br, I1
CHO1 N(AM )2, C(=O)Ar1 , P(AM)2, P(=O)(AM)2, S(=O)Ar1 , S(=O)2AM , CR3=CR3Ar1 , CN, NO2, Si(R3)3, B(OArI)2, B(OR3)2, OSO2R3, OH, eine geradkettige Alkyl-, Alkoxy- oder Thioalkoxygruppe mit 1 bis 40 C-Atomen oder eine verzweigte oder cyclische Alkyl-, Alkoxy- oder Thioalkoxygruppe mit 3 bis 40 C-Atomen, die jeweils mit einem oder mehreren Resten R3 substituiert sein können, wobei eine oder mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen durch R3C=CR3, C=C, Si(R3)2> Ge(R3)2( Sn(R3)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR3, P(=O)(R3), SO, SO2, NR3, O, S oder CONR3 ersetzt sein können und wobei ein oder mehrere H-Atome durch F, Cl, Br, I, CN oder NO2 ersetzt sein können, oder ein aromatisches oder heteroaromatisches Ringsystem mit 5 bis 60 aromatischen Ringatomen, das jeweils durch einen oder mehrere nicht-aromatische Reste R1 substituiert sein kann, oder eine Aryloxy- oder Heteroaryloxygruppe mit 5 bis 60 aromatischen Ring- atomen, die durch einen oder mehrere nicht-aromatische Reste R1 substituiert sein kann, oder eine Kombination dieser Systeme;
R2 ist gleich oder verschieden bei jedem Auftreten R1 oder zwei oder mehrere benachbarte Substituenten R2 bilden miteinander ein mono- oder polycyclisches, aliphatisches oder aromatisches Ringsystem;
Ar1 ist gleich oder verschieden bei jedem Auftreten ein aromatisches oder heteroaromatisches Ringsystem mit 5 bis 30 aromatischen Ringatomen, das mit einem oder mehreren nicht-aromatischen Resten R3 substituiert sein kann; dabei können auch zwei Reste AM , welche an dasselbe Stickstoff- oder Phosphoratom binden, durch eine Einfachbindung oder eine Brücke, ausgewählt aus B(R3), C(R3)2, Si(R3)2, C=O, C=NR3, C=C(R3)2, O, S, S=O, SO2, N(R3), P(R3) und P(=O)R3, miteinander verknüpft sein; R3 ist bei jedem Auftreten gleich oder verschieden H oder ein alipha- tischer, aromatischer und/oder heteroaromatischer Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 C-Atomen, in dem auch ein oder mehrere H-Atome durch F ersetzt sein können; dabei können zwei oder mehrere benachbarte Substituenten R3 auch miteinander ein mono- oder polycyclisches aliphatisches oder aromatisches Ringsystem bilden;
dabei sind die folgenden beiden Verbindungen von der Erfindung ausgenommen:
Figure imgf000007_0001
Bevorzugt weisen die Verbindungen gemäß Formel (1 ) eine Glasüber- gangstemperatur T9 von größer als 70 0C auf, besonders bevorzugt größer als 100 0C, ganz besonders bevorzugt größer als 120 0C.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stellt Ar keine Fluoranthengruppe dar bzw. enthält keine Fluoranthengruppe, welche direkt an das Anthracen gebunden ist.
Eine Arylgruppe im Sinne dieser Erfindung enthält 6 bis 60 C-Atome; eine Heteroarylgruppe im Sinne dieser Erfindung enthält 2 bis 60 C-Atome und mindestens 1 Heteroatom, mit der Maßgabe, dass die Summe aus C-Atomen und Heteroatomen mindestens 5 ergibt. Die Heteroatome sind bevorzugt ausgewählt aus N, O und/oder S. Dabei wird unter einer Aryl- gruppe bzw. Heteroarylgruppe entweder ein einfacher aromatischer Cyclus, also Benzol, bzw. ein einfacher heteroaromatischer Cyclus, beispielsweise Pyridin, Pyrimidin, Thiophen, etc., oder eine kondensierte Aryl- oder Heteroarylgruppe, beispielsweise Naphthalin, Anthracen, Pyren, Chinolin, Isochinolin, Benzimidazol, Phenanthren, etc., verstanden.
Ein aromatisches Ringsystem im Sinne dieser Erfindung enthält 6 bis 60 C-Atome im Ringsystem. Ein heteroaromatisches Ringsystem im Sinne dieser Erfindung enthält 2 bis 60 C-Atome und mindestens ein Heteroatom im Ringsystem, mit der Maßgabe, dass die Summe aus C-Atomen und Heteroatomen mindestens 5 ergibt. Die Heteroatome sind bevorzugt ausgewählt aus N, O und/oder S. Unter einem aromatischen oder heteroaromatischen Ringsystem im Sinne dieser Erfindung soll ein System verstanden werden, das nicht notwendigerweise nur Aryl- oder Hetero- arylgruppen enthält, sondern in dem auch mehrere Aryl- oder Heteroaryl- gruppen durch eine kurze, nicht-aromatische Einheit (bevorzugt weniger als 10 % der von H verschiedenen Atome), wie z. B. ein sp3-hybridisiertes C-, N- oder O-Atom, unterbrochen sein können. So sollen beispielsweise auch Systeme wie 9,9'-Spirobifluoren, 9,9-Diarylfluoren, eis- und trans- Indenofluoren, Benzindenofluoren, Dibenzoindenofluoren, Triarylamin, Diarylether, Stilben, Benzophenon, etc. als aromatische Ringsysteme im Sinne dieser Erfindung verstanden werden. Ebenso werden unter einem aromatischen bzw. heteroaromatischen Ringsystem Systeme verstanden, in denen mehrere Aryl- bzw. Heteroarylgruppen durch Einfachbindungen miteinander verknüpft sind, beispielsweise Biphenyl, Terphenyl oder Bipyridin.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter einer Cr bis C40- Alkylgruppe, in der auch einzelne H-Atome oder CH2-Gruppen durch die oben genannten Gruppen substituiert sein können, besonders bevorzugt die Reste Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, i-Butyl, s-Butyl, t-Butyl, 2-Methylbutyl, n-Pentyl, s-Pentyl, Cyclopentyl, n-Hexyl, Cyclohexyl, n-Heptyl, Cycloheptyl, n-Octyl, Cyclooctyl, 2-Ethylhexyl, Trifluormethyl, Pentafluorethyl, 2,2,2-Trifluorethyl, Ethenyl, Propenyl, Butenyl, Pentenyl, Cyclopentenyl, Hexenyl, Cyclohexenyl, Heptenyl, Cycloheptenyl, Octenyl, Cyclooctenyl, Ethinyl, Propinyl, Butinyl, Pentinyl, Hexinyl, Heptinyl oder Octinyl verstanden. Unter einer Cr bis C40-Alkoxygruppe werden besonders bevorzugt Methoxy, Trifluormethoxy, Ethoxy, n-Propoxy, i-Propoxy, n-Butoxy, i-Butoxy, s-Butoxy, t-Butoxy oder 2-Methylbutoxy verstanden. Unter einem aromatischen oder heteroaromatischen Ring- system mit 5 - 60 aromatischen Ringatomen, welches noch jeweils mit den oben genannten Resten R substituiert sein kann und welches über beliebige Positionen am Aromaten bzw. Heteroaromaten verknüpft sein kann, werden insbesondere Gruppen verstanden, die abgeleitet sind von Benzol, Naphthalin, Anthracen, Phenanthren, Pyren, Chrysen, Perylen, Fluoranthen, Naphthacen, Pentacen, Benzanthracen, Benzpyren,
Biphenyl, Biphenylen, Terphenyl, Terphenylen, Fluoren, Spirobifluoren, Dihydrophenanthren, Dihydropyren, Tetrahydropyren, eis- oder trans- Indenofluoren, Truxen, Isotruxen, Spirotruxen, Spiroisotruxen, Furan, Benzofuran, Isobenzofuran, Dibenzofuran, Thiophen, Benzothiophen, Isobenzothiophen, Dibenzothiophen, Pyrrol, Indol, Isoindol, Carbazol,
Pyridin, Chinolin, Isochinolin, Acridin, Phenanthridin, Benzo-5,6-chinolin, Benzo-6,7-chinolin, Benzo-7,8-chinolin, Phenothiazin, Phenoxazin, Pyrazol, Indazol, Imidazol, Benzimidazol, Naphthimidazol, Phenanthrimidazol, Pyridimidazol, Pyrazinimidazol, Chinoxalinimidazol, Oxazol, Benzoxazol, Naphthoxazol, Anthroxazol, Phenanthroxazol, Isoxazol, 1,2-Thiazol, 1 ,3-Thiazol, Benzothiazol, Pyridazin, Benzo- pyridazin, Pyrimidin, Benzpyrimidin, Chinoxalin, 1 ,5-Diazaanthracen, 2,7- Diazapyren, 2,3-Diazapyren, 1 ,6-Diazapyren, 1 ,8-Diazapyren, 4,5- Diazapyren, 4,5,9, 10-Tetraazaperylen, Pyrazin, Phenazin, Phenoxazin, Phenothiazin, Fluorubin, Naphthyridin, Azacarbazol, Benzocarbolin,
Phenanthrolin, 1 ,2,3-Triazol, 1 ,2,4-Triazol, Benzotriazol, 1 ,2,3-Oxadiazol, 1,2,4-Oxadiazol, 1 ,2,5-Oxadiazol, 1,3,4-Oxadiazol, 1 ,2,3-Thiadiazol, 1,2,4- Thiadiazol, 1 ,2,5-Thiadiazol, 1 ,3,4-Thiadiazol, 1 ,3,5-Triazin, 1 ,2,4-Triazin, 1 ,2,3-Triazin. Tetrazol, 1,2,4,5-Tetrazin, 1 ,2,3,4-Tetrazin, 1 ,2,3,5-Tetrazin, Purin, Pteridin, Indolizin und Benzothiadiazol.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in der Anthracen- einheit der Formel (1) maximal eine Gruppe C-R2 durch N ersetzt. Besonders bevorzugt ist keine Gruppe C-R2 durch N ersetzt, das heißt, es handelt sich um ein Anthracen und nicht um einen Heterocyclus.
Nochmals bevorzugt ist auch in der Phenanthreneinheit keine Gruppe C-R1 durch N ersetzt, das heißt, es handelt sich um ein Phenanthren und nicht um einen Heterocyclus.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Verbindungen gemäß Formel (2) bis Formel (7),
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Formel (6) Formel (7)
wobei Ar und R1 dieselbe Bedeutung haben, wie oben beschrieben.
Dabei steht die Gruppe Ar in Formel (5) bevorzugt für H oder D.
In den Formeln (2) - (4), (6) und (7) steht die Gruppe Ar bevorzugt für ein aromatisches oder heteroaromatisches Ringsystem mit 5 bis 30 aromatischen Ringatomen, welches mit einem oder mehreren nicht-aromatischen Resten R1 substituiert sein kann. Besonders bevorzugt ist die Gruppe Ar aufgebaut aus den aromatischen bzw. heteroaromatischen Gruppen Benzol, Naphthalin, Anthracen, Carbazol, Phenanthren, Benz- anthracen, Chrysen, Pyren, Phenanthrolin, Triazin und Benzimidazol. Ganz besonders bevorzugte Gruppen Ar sind gewählt aus Phenyl, Ortho-, meta- oder para-Biphenyl, 1- oder 2-Naphthyl, 2-, 3- oder 9-Phenanthrenyl, para-Phenylen-1-naphthyl, para-Phenylen-2-naphthyl, 2-Fluorenyl oder 2- Spirobifluorenyl, welche jeweils mit einem oder mehreren nichtaromatischen Resten R1 substituiert sein können, oder die Gruppe Ar ist ausgewählt aus den folgenden Formeln (8), (9), (10) oder (11 ),
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Formel (9)
Formel (8)
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Formel (10)
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wobei R1 die oben aufgeführte Bedeutung hat und weiterhin gilt:
Ar2 ist eine Aryl- oder Heteroarylgruppe mit 5 bis 16 aromatischen
Ringatomen, bevorzugt Phenyl, 1-Naphthyl, 2-Naphthyl, 9-Anthryl, Chrysenyl, 1-Pyrenyl, 2-Pyrenyl, 2-Phenanthrenyl, 3-Phenan- threnyl, 9-Phenanthrenyl, 2-Benzimidazol oder Fluoranthenyl, welche jeweils mit einem oder mehreren Resten R1 substituiert sein kann;
q ist 0, 1, 2 oder 3, bevorzugt 1 oder 2, besonders bevorzugt 1.
Bevorzugt stehen die Symbole R1 und R2 in Verbindungen gemäß Formel (1) und in Verbindungen gemäß den Formeln (2) bis (7) gleich oder verschieden bei jedem Auftreten für H, F, N(ArI )2, C(=O)Ar1 , P(ArI )2, P(=O)(Ar1 )2, S(=O)Ar1 , S(=O)2Ar1 , CR3=CR3Ar1 , Si(R3)3, B(OArI )2, B(OR3)2, eine geradkettige Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 20 C- Atomen oder eine verzweigte oder cyclische Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 3 bis 20 C-Atomen, die jeweils mit einem oder mehreren Resten R3 substituiert sein können, wobei eine oder mehrere nicht benachbarte CH2- Gruppen durch R3C=CR3, C≡C, Si(R3)2, C=O, P(=O)(R3), SO, SO2, NR3, O oder S ersetzt sein können und wobei ein oder mehrere H-Atome durch F ersetzt sein können, oder ein aromatisches oder heteroaromatisches Ringsystem mit 5 bis 40 aromatischen Ringatomen, das jeweils durch einen oder mehrere nicht-aromatische Reste R1 substituiert sein kann, oder eine Kombination dieser Systeme. Weiterhin bevorzugt bilden die Reste R2 in Verbindungen der Formel (1) ein aromatisches Ringsystem. Besonders bevorzugt stehen die Symbole R1 und R2 in Verbindungen gemäß Formel (1 ) und in Verbindungen gemäß den Formeln (2) bis (7) gleich oder verschieden bei jedem Auftreten für H, F, N(ArI )2, C(=O)Ar1 , P(=O)(Ar1)2, S(=O)Ar1 , CR3=CR3Ar1 , Si(R3)3, B(OArI)2, B(OR3)2, eine geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 10 C-Atomen oder eine verzweigte oder cyclische Alkylgruppe mit 3 bis 10 C-Atomen, die jeweils mit einem oder mehreren Resten R3 substituiert sein können, wobei eine oder mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen durch R3C=CR3, C≡C, NR3 oder O ersetzt sein können und wobei ein oder mehrere H-Atome durch F ersetzt sein können, oder ein aromatisches oder heteroaromatisches Ringsystem mit 5 bis 30 aromatischen Ringatomen, das jeweils durch einen oder mehrere nicht-aromatische Reste R1 substituiert sein kann, oder eine Kombination dieser Systeme.
Beispiele für bevorzugte Verbindungen gemäß der Formel (1 ) bzw. gemäß den Formeln (2) bis (7) sind die im Folgenden abgebildeten Strukturen (1 ) bis (122).
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Die erfindungsgemäßen Verbindungen gemäß Formel (1) können nach dem Fachmann allgemein bekannten Syntheseschritten dargestellt werden. Als Ausgangsverbindung können z. B. die entsprechenden 3-Bromphenanthrene und 9-Bromanthracene bzw. 9,10-Dibromanthracene oder 7- oder 12-Brombenz[a]anthracen oder 7,12-Dibrombenz[a]anthracen dienen. Ebenso können die mit entsprechenden Abgangsgruppen wie Chlor, lod, Triflat oder Tosylat substituierten Verbindungen als Ausgangsverbindungen dienen, die dann gegebenenfalls in die entsprechenden Boronsäurederivate überführt werden. Die Suzuki-Kupplung der Verbindungen kann unter Standardbedingungen stattfinden, wie sie dem Fachmann der organischen Chemie bekannt sind.
3-Brom-substituierte Phenanthrene lassen sich, wie in Schema 1 dargestellt, durch eine modifizierte Pschorr-Phenanthrensynthese herstellen. Diese besteht im ersten Schritt aus einer stereospezifischen Perkin- Kondensation aus ortho-Nitrobenzaldehyd und para-Bromphenylessig- säure (Schema 1a). Die Nitrogruppe des im ersten Schritt erhaltenen Nitrozimtsäure-Derivats wird, beispielsweise durch Eisen(ll), zur Amino- gruppe reduziert (Schema 1 b). In einem letzten Schritt wird das Zimtsäure- Derivat nach Diazotierung in einer intramolekularen Sandmeyerreaktion in Gegenwart von Kupferpulver in das entsprechende 3-Bromphenanthren überführt (Schema 1c) (D. W. Scott, R. A. Bunce, N. F. Materer, Organic Preparations and Procedures 2006, 38 (3), 325-346; W. Fleischhacker, F. Vieböck, Monatshefte der Chemie 1965, 96 (5), 1512-1519). Schema 1
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EtOH Cu
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Dieses Phenanthrenderivat, welches noch durch eine Carbonsäuregruppe substituiert ist, steht nun für die weiteren Kupplungsreaktionen zur Verfügung. Selbstverständlich können durch Verwendung substituierter Ausgangsverbindungen auch entsprechende substituierte 3-Brom- phenanthrenderivate synthetisiert werden.
Die Synthese der Anthracenkomponente ist in Schema 2 am Beispiel des 2-Naphthylanthracens dargestellt. Selbstverständlich kann statt der 2-Naphthylgruppe auch eine andere Arylgruppe gewählt werden und/oder die Arylgruppe kann substituiert sein. Ebenso kann statt des unsubsti- tuierten Anthracens ein substituiertes Anthracen oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Benzanthracen oder Tetracen eingesetzt werden. Ausgehend von 9-Bromanthracen wird die aromatische Gruppe Ar, hier eine 2-Naphthylgruppe, als Boronsäurederivat in einer Suzuki-Kupplung eingeführt. Dies kann unter Standardbedingungen erfolgen, wie sie dem Fachmann der organischen Synthese bekannt sind. Ebenso kommen selbstverständlich andere Kupplungsreaktionen in Frage. Das so erhaltene 9-Arylanthracenderivat wird in 10-Position funktionalisiert, beispielsweise bromiert, wobei die Bromierung unter Standardbedingungen erfolgen kann, wie sie dem Fachmann der oganischen Synthese bekannt sind, beispielsweise mit elementarem Brom in Essigsäure bzw. Chloroform oder NBS in THF. Das Bromanthracen kann in die Boronsäure überführt werden, beispielsweise durch Lithiierung und Umsetzung mit B(O1Pr)3.
Schema 2:
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Diese Boronsäure steht nun für die Kupplung mit dem 3-Bromphenanthren zur Verfügung, wie in Schema 3 dargestellt. Dabei kann die Suzuki- Kupplung unter Standardbedingungen der organischen Chemie durchgeführt werden, beispielsweise mit Pd(PPh3)4 als Katalysator und Natrium- carbonat als Base (Schema 3a). In einem letzten Schritt kann nun die noch am Phenanthren gebundene Carbonsäure abgespalten werden, beispielsweise durch Einwirkung von Kupfer und Chinolin (Schema 3b). Schema 3:
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen gemäß Formel (1 ) durch Kupplung eines 9-Aryl-substituierten Anthracens, welches in 10-Position durch eine reaktive Abgangsgruppe, insbesondere Chlor, Brom, lod, Triflat, Tosylat, Boronsäure oder Boronsäureester, substituiert ist, oder eines entsprechenden Benz[a]anthracens oder Tetracens mit einem Phenanthrenderivat, welches in 3-Position funktionalisiert ist, insbesondere durch Chlor, Brom, lod, Triflat, Tosylat, Boronsäure oder Boronsäureester. Dabei können sowohl das Phenanthren, wie auch das Anthracen, Benz- anthracen oder Tetracen noch durch die oben aufgeführten Substituenten R1 bzw. R2 substituiert sein. Besonders bevorzugt enthält die eine Komponente Brom als funktionelle Abgangsgruppe und die andere Komponente enthält eine Boronsäure oder einen Boronsäureester als funktionelle Abgangsgruppe. Als Kupplungsreaktion eignen sich vor allem übergangsmetallkatalysierte Kupplungsreaktionen, insbesondere die Suzuki-Kupplung unter Palladium-Katalyse. Die Verbindungen gemäß Formel (1) eignen sich für den Einsatz in elektronischen Vorrichtungen, insbesondere in organischen Elektro- lumineszenzvorrichtungen (OLEDs, PLEDs). Abhängig von der Substitution werden die Verbindungen in unterschiedlichen Funktionen und Schichten eingesetzt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung von Verbindungen gemäß Formel (1 ) in elektronischen Vorrichtungen, insbesondere in organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen.
Nochmals ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind organische elektronische Vorrichtungen, enthaltend mindestens eine Verbindung gemäß Formel (1), insbesondere organische Elektrolumineszenz- vorrichtungen, enthaltend Anode, Kathode und mindestens eine emittierende Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine organische Schicht, die eine emittierende Schicht oder eine andere Schicht sein kann, mindestens eine Verbindung gemäß Formel (1 ) enthält. Die organische elektronische Vorrichtung kann dabei auch anorganische Schichten aufweisen.
Außer Kathode, Anode und der emittierenden Schicht kann die organische Elektrolumineszenzvorrichtung noch weitere Schichten enthalten. Diese sind beispielsweise gewählt aus jeweils einer oder mehreren Lochinjektionsschichten, Lochtransportschichten, Elektronentransportschichten, Elektroneninjektionsschichten und/oder Ladungserzeugungsschichten
(Charge-Generation Layers; IDMC 2003, Taiwan; Session 21 OLED (5), T. Matsumoto, T. Nakada, J. Endo, K. Mori, N. Kawamura, A. Yokoi, J. Kido, Multiphoton Organic EL Device Having Charge Generation Layer). Es sei aber darauf hingewiesen, dass nicht notwendigerweise jede dieser Schichten vorhanden sein muss. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält die organische Elektrolumineszenzvorrichtung mehrere emittierende Schichten, wobei mindestens eine organische Schicht mindestens eine Verbindung gemäß Formel (1) enthält. Bevorzugt weisen diese Emissionsschichten insgesamt mehrere Emissionsmaxima zwischen 380 nm und 750 nm auf, so dass insgesamt weiße Emission resultiert, d. h. in den emittierenden Schichten werden verschiedene emittierende Verbindungen verwendet, die fluoreszieren oder phosphoreszieren können und die blaues und gelbes, orange oder rotes Licht emittieren. Dabei wird die Verbindung gemäß der Formel (1) bevorzugt in einer blau emittierenden Schicht verwendet. Insbesondere bevorzugt sind Drei- Schichtsysteme, also Systeme mit drei emittierenden Schichten, wobei mindestens eine dieser Schichten mindestens eine Verbindung gemäß Formel (1 ) enthält und wobei die drei Schichten blaue, grüne und orange oder rote Emission zeigen (für den prinzipiellen Aufbau siehe z. B. WO 05/011013). Ebenso eignen sich für weiße Emission Emitter, welche breitbandige Emission aufweisen und dadurch weiße Emission zeigen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Verbindungen gemäß Formel (1 ) bzw. (2) bis (7) als Hostmaterial für fluoreszierende Dotanden, insbesondere für blau fluoreszierende Dotanden, eingesetzt. In diesem Fall ist die Gruppe Ar bevorzugt aus einfachen oder kondensierten Arylgruppen gewählt, insbesondere Phenyl, Ortho-, meta- oder para-Biphenyl, 1-Naphthyl, 2-Naphthyl, 2-, 3- oder 9- Phenanthrenyl oder 4- bzw. 5-Benz[a]anthracen, welche jeweils durch einen oder mehrere Reste R1 substituiert sein kann.
Unter einem Hostmaterial wird in einem System aus Host und Dotand diejenige Komponente verstanden, die in dem System im höheren Anteil vorliegt. Bei einem System aus einem Host und mehreren Dotanden wird als Host diejenige Komponente verstanden, deren Anteil der höchste in der Mischung ist.
Der Anteil des Hostmaterials gemäß Formel (1) bzw. (2) bis (7) in der emittierenden Schicht beträgt zwischen 50.0 und 99.9 Gew.-%, bevorzugt zwischen 80.0 und 99.5 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 90.0 und 99.0 Gew.-%. Entsprechend beträgt der Anteil des Dotanden zwischen 0.01 und 50.0 Gew.-%, bevorzugt zwischen 0.1 und 20.0 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 0.5 und 15 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt zwischen 1.0 und 10.0 Gew.-%.
Bevorzugte Dotanden sind ausgewählt aus der Klasse der Monostyryl- amine, der Distyrylamine, der Tristyrylamine, der Tetrastyrylamine, der Styrylphosphiπe, der Styrylether und der Arylamine. Unter einem Mono- styrylamin wird eine Verbindung verstanden, die eine substituierte oder unsubstituierte Styrylgruppe und mindestens ein, bevorzugt aromatisches, Amin enthält. Unter einem Distyrylamin wird eine Verbindung verstanden, die zwei substituierte oder unsubstituierte Styrylgruppen und mindestens ein, bevorzugt aromatisches, Amin enthält. Unter einem Tristyrylamin wird eine Verbindung verstanden, die drei substituierte oder unsubstituierte Styrylgruppen und mindestens ein, bevorzugt aromatisches, Amin enthält. Unter einem Tetrastyrylamin wird eine Verbindung verstanden, die vier substituierte oder unsubstituierte Styrylgruppen und mindestens ein, bevorzugt aromatisches, Amin enthält. Die Styrylgruppen sind besonders bevorzugt Stilbene, die auch noch weiter substituiert sein können. Entsprechende Phosphine und Ether sind in Analogie zu den Aminen definiert. Unter einem Arylamin bzw. einem aromatischen Amin im Sinne dieser Erfindung wird eine Verbindung verstanden, die drei substituierte oder unsubstituierte aromatische oder heteroaromatische Ringsysteme direkt an den Stickstoff gebunden enthält. Bevorzugt ist mindestens eines dieser aromatischen oder heteroaromatischen Ringsysteme ein kondensiertes Ringsystem, bevorzugt mit mindestens 14 aromatischen Ring- atomen. Bevorzugte Beispiele hierfür sind aromatische Anthracenamine, aromatische Anthracendiamine, aromatische Pyrenamine, aromatische Pyrendiamine, aromatische Chrysenamine oder aromatische Chrysen- diamine. Unter einem aromatischen Anthracenamin wird eine Verbindung verstanden, in der eine Diarylaminogruppe direkt an eine Anthracengruppe gebunden ist, vorzugsweise in 9-Position. Unter einem aromatischen Anthracendiamin wird eine Verbindung verstanden, in der zwei Diaryl- aminogruppen direkt an eine Anthracengruppe gebunden sind, vorzugsweise in 9,10-Position. Aromatische Pyrenamine, Pyrendiamine, Chrysenamine und Chrysendiamine sind analog dazu definiert, wobei die Diaryl- aminogruppen am Pyren bevorzugt in 1 -Position bzw. in 1 ,6-Position gebunden sind. Weitere bevorzugte Dotanden sind gewählt aus Indeno- fluorenaminen bzw. -diaminen, beispielsweise gemäß WO 06/122630, Benzoindenofluorenaminen bzw. -diaminen, beispielsweise gemäß WO 08/006449, und Dibenzoindenofluorenaminen bzw. -diaminen, beispielsweise gemäß WO 07/140847. Beispiele für Dotanden aus der Klasse der Styrylamine sind substituierte oder unsubstituierte Tristilben- amine oder die Dotanden, die in WO 06/000388, WO 06/058737, WO 06/000389, WO 07/065549 und WO 07/115610 beschrieben sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Verbindungen gemäß Formel (1) bzw. (2) bis (7) als Elektronentransport- material und/oder als Lochblockiermaterial eingesetzt. Hier ist es bevorzugt, wenn ein oder mehrere Substituenten R1 und/oder R2 mindestens eine Einheit C=O, P(=O) und/oder SO2 enthalten. Ebenso ist es hier bevorzugt, wenn ein oder mehrere Substituenten R1 und/oder R2 einen elektronenarmen Heterocyclus enthalten, wie beispielsweise Imidazol,
Pyrazol, Thiazol, Benzimidazol, Benzothiazol, Triazol, Oxadiazol, Benzo- thiadiazol, Phenanthrolin, etc. Ebenso bevorzugt ist es, wenn die Gruppe Ar für einen elektronenarmen Heterocyclus steht, wie beispielsweise Imidazol, Pyrazol, Thiazol, Benzimidazol, Benzothiazol, Triazol, Oxadiazol, Benzothiadiazol, Phenanthrolin, etc., oder wenn die Gruppe Ar mindestens einen dieser Heterocyclen enthält. Insbesondere bevorzugte Gruppen Ar, wenn die Verbindung gemäß den Formeln (1) bis (7) als Elektronen- transportverbindung verwendet werden soll, sind die Gruppen der Formeln (9), (10) und (11). Weiterhin kann es bevorzugt sein, wenn die Verbindung mit Elektronendonorverbindungen dotiert ist.
Wenn die Verbindung gemäß den Formeln (1) bzw. (2) bis (7) als Elektronentransportverbindung eingesetzt wird, so wird sie bevorzugt in einer Elektronentransportschicht oder Elektroneninjektionsschicht in einer fluoreszierenden oder phosphoreszierenden Elektrolumineszenz- vorrichtung eingesetzt. Unter einer Elektronentransportschicht im Sinne dieser Erfindung wird eine Schicht verstanden, welche auf der einen Seite an eine Emissionsschicht oder eine Lochblockierschicht und auf der anderen Seite an eine Elektroneninjektionsschicht oder die Kathode angrenzt. Unter einer Elektroneninjektionsschicht wird eine Schicht verstanden, welche auf der einen Seite an die Kathode und auf der anderen Seite an eine Emissionsschicht oder eine Lochblockierschicht oder eine Elektronentransportschicht angrenzt.
Wenn die Verbindung gemäß den Formeln (1) bzw. (2) bis (7) als Lochblockierverbindung eingesetzt wird, so wird sie bevorzugt in einer Loch- blockierschicht in einer fluoreszierenden oder phosphoreszierenden Elektrolumineszenzvorrichtung eingesetzt. Unter einer Lochblockierschicht im Sinne dieser Erfindung wird eine Schicht verstanden, welche auf der einen Seite an eine Emissionsschicht und auf der anderen Seite an eine Elektronentransportschicht angrenzt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Verbindungen gemäß Formel (1) bzw. (2) bis (7) als emittierendes Material eingesetzt, insbesondere in Kombination mit einem Hostmaterial. Hier ist es bevorzugt, wenn ein oder mehrere Substituenten R1 und oder R2, insbesondere ein oder mehrere Substituenten R2, für eine Gruppe der Formel N(ArI )z stehen.
Weiterhin bevorzugt ist eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Schichten mit einem Sublimationsverfahren beschichtet werden. Dabei werden die Materialien in Vakuum-Sublimationsanlagen bei einem Druck kleiner 10'5 mbar, bevorzugt kleiner 10*6 mbar, besonders bevorzugt kleiner 10"7 mbar aufgedampft.
Bevorzugt ist ebenfalls eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Schichten mit dem OVPD (Organic Vapour Phase Deposition) Verfahren oder mit Hilfe einer Trägergassublimation beschichtet werden. Dabei werden die Materialien bei einem Druck zwischen 10"5 mbar und 1 bar aufgebracht.
Weiterhin bevorzugt ist eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Schichten aus Lösung, wie z. B. durch Spincoating, oder mit einem beliebigen Druckverfahren, wie z. B. Siebdruck, Flexodruck oder Offsetdruck, besonders bevorzugt aber LITI (Light Induced Thermal Imaging, Thermotransferdruck) oder InkJet Druck (Tintenstrahldruck), hergestellt werden. Hierfür sind lösliche Verbindungen nötig. Hohe Löslichkeit lässt sich durch geeignete Substitution der Verbindungen erreichen. Ebenso bevorzugt ist die Verarbeitung und Aufbringung der Substanzen in Form einer Mikro- emulsion. Diese Verfahren sind dem Fachmann generell bekannt, und der Fachmann kann sie ohne erfinderisches Zutun auf die erfindungsgemäßen Materialien anwenden.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen weisen bei Verwendung in organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen eine höhere Effizienz und eine deutlich erhöhte Lebensdauer auf, wodurch die erfindungsgemäßen organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen besonders gut für die Anwendung in hochwertigen und langlebigen Displays geeignet sind. Dies gilt insbesondere bei Verwendung der Materialien als Hostmaterial für blaue Dotanden und/oder als Elektronentransportmaterial. Weiterhin weisen die erfindungsgemäßen Verbindungen eine hohe thermische Stabilität und eine hohe Glasübergangstemperatur auf und lassen sich unzersetzt sublimieren.
Im vorliegenden Anmeldetext wird auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindungen in Bezug auf OLEDs und die entsprechenden Displays abgezielt. Trotz dieser Beschränkung der Beschreibung ist es für den Fachmann ohne weiteres erfinderisches Zutun möglich, die erfindungsgemäßen Verbindungen auch in anderen elektronischen Vorrichtungen einzusetzen, z. B. in organischen Feld-Effekt-Transistoren (O-FETs), organischen Dünnfilmtransistoren (O-TFTs), organischen lichtemittierenden Transistoren (O-LETs), organischen integrierten Schaltungen (O-ICs), organischen Solarzellen (O-SCs), organischen FeId- Quench-Devices (O-FQDs), lichtemittierenden elektrochemischen Zellen (LECs), organischen Laserdioden (O-Laser) oder organischen Photorezeptoren.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindungen in den entsprechenden Vorrichtungen ebenso wie diese Vorrichtungen selbst sind ebenfalls ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert, ohne sie darauf einschränken zu wollen. Der Fachmann kann ohne erfinderisches Zutun weitere erfindungsgemäße Verbindungen herstellen und diese in organischen elektronischen Vorrichtungen verwenden.
Beispiele Die nachfolgenden Synthesen werden, sofern nicht anders angegeben, unter einer Schutzgasatmosphäre in getrockneten Lösungsmitteln durchgeführt. Die Edukte können von ALDRICH bezogen werden.
Beispiel 1 : 6-(10-Naphthalin-2-yl-anthracen-9-yl)-phenanthren a) (E)-2-(4-Bromphenyl)-3-(2-nitrophenyl)-acrylsäure
Figure imgf000042_0001
64.7 g (0.43 mol) 2-Nitrobenzaldehyd und 105.7 g (0.43 mol) 4-Brom- phenylessigsäure Natriumsalz werden in 500 mL Essigsäureanhydrid gelöst und bei 80 0C für 2 h gerührt. Nach beendeter Umsetzung wird mit 1000 mL Wasser und 750 mL EtOH erweitert, auf 110 0C erhitzt und nach 20 min der orange Feststoff abgesaugt, mit Wasser und MeOH gewaschen und getrocknet. Es werden 107 g (71.8 %) eines gelben Pulvers isoliert.
b) (E)-2-(4-Bromphenyl)-3-(2-amino-phenyl)-acrylsäure
Figure imgf000042_0002
506 g (1.8 mol) Eisen(ll)sulfat werden in 475 ml_ Wasser und 1000 mL 25%iger NH4θH-Lösung vorgelegt und zum Sieden erhitzt. 79.3 g (228 mmol) (E)-2-(4-Bromphenyl)-3-(2-nitrophenyl)-acrylsäure in einer Mischung aus 150 mL 10%iger NH4OH Lösung und 200 ml_ THF werden innerhalb 30 min zugetropft und für weitere 30 min zum Sieden erhitzt.
Das Reaktionsgemisch wird heiß über Celite filtriert, mit warmer 10%iger NH4OH Lösung gewaschen, mit Essigsäure neutralisiert, der entstandene Feststoff abgesaugt, mit Wasser und MeOH gewaschen und getrocknet. Ausbeute an gelben, filzigen Kristallen: 52 g (72.3%).
c) 6-Bromphenanthren-9-carbonsäure
Figure imgf000043_0001
Lösung 1 : 25.5 g (80 mmol) (E)-2-(4-Bromphenyl)-3-(2-aminophenyl)- acrylsäure werden in 440 mL EtOH suspendiert, 15.2 mL (128 mmol) tert- Butylnitrit zugetropft, danach unter Eiskühlung 9 mL konz. HaSO4 zugetropft und 1 h bei 5 0C gerührt. Das Gemisch wird mit 140 mL Wasser erweitert. Lösung 2: Eine Lösung aus 93.6 g (551 mmol) Calciumhypophosphit in 770 mL 80 0C heißem Wasser wird zu einer Lösung von Natriumcarbonat in 550 mL 80 0C heißem Wasser gegeben, der Niederschlag abgesaugt, das Filtrat in einer zweiter Apparatur vorgelegt, auf eine Innentemperatur von 50 0C gebracht und 440 mg (7 mmol) Kupferpulver zugegeben. Zu dieser Suspension wird Lösung 1 getropft und für 3 h bei 50 0C intensiv gerührt. Der Niederschlag wird abgesaugt, mit Wasser und MeOH gewaschen, in Toluol gelöst und über Kieselgel filtriert. Ausbeute: 21.8 g (90.4 %) gelbes Pulver.
d) 6-(10-Naphthalin-2-yl-anthracen-9-yl)-phenanthren-9-carbonsäure
Figure imgf000044_0001
51.6 g (148 mmol) 10-Naphth-2-yl-anthracen-9-yl-boronsäure, 37.2 g (124 mmol) 6-Bromphenanthren-9-carbonsäure und 220 ml_ 2 M Na2CO3 Lösung werden in 1 L Toluol und 1 L EtOH suspendiert, das Gemisch mit N2 gesättigt, 2.9 g (3 mmol) Tetrakis(triphenylpnosphin)-palladium(0) zugegeben und für 2 h zum Sieden erhitzt. Das Gemisch wird in 3 L einer Mischung aus Wasser/MeOH/6 M HCl 1 :1 :1 gegossen, der beige Niederschlag abgesaugt, mit Wasser, EtOH und Toluol gewaschen und getrocknet. Der Gehalt an Produkt beträgt gemäß 1H-NMR ca. 94 % bei einer Gesamtausbeute von 58 g (90 %).
e) 6-(10-Naphthalin-2-yl-anthracen-9-yl)-phenanthren
Figure imgf000044_0002
49 g (94 mmol) 6-(10-Naphth-2-yl-anthracen-9-yl)-phenanthren-9-carbon- säure werden in 250 ml_ Chinolin suspendiert, mit N2 gesättigt, 11.8 g (38 mmol) Kupferchromit zugegeben und für 8 h zum Sieden erhitzt. Anschließend wird in 1 L MeOH/Wasser eingegossen, der schwarze Feststoff abgesaugt, mit MeOH gewaschen und mit CHCI3 soxhlettiert. Nach Entfernen des Lösungsmittels verbleibt ein gräulicher Feststoff, der viermal aus Chlorbenzol umkristallisiert und zweimal im Vakuum sublimiert wird (p = 1 x 10'5 mbar, T = 360 0C). Die Ausbeute beträgt 32 g (71 %) bei einer Reinheit > 99.9 %. Beispiel 2: 9-Phenanthren-3-yl-10-phenyl-anthracen
Figure imgf000045_0001
Ausgehend von 30 g (100 mmol) 10-Phenylanthracen-9-boronsäure und 23.9 g (90 mmol) 6-Bromphenanthren-9-carbonsäure werden in Analogie zum unter Beispiel 1 d) und e) beschriebenen Verfahren nach vierfacher Umkristallisation aus Chlorbenzol und Sublimation bei 390 0C (1 x 10"5 mbar) ein fahlgelber Feststoff (24.4 g, 63 %) erhalten.
Beispiel 3: θ-Biphenyl-S-yl-IO-phenanthren-S-yl-anthracen
Figure imgf000045_0002
Ausgehend von 45 g (100 mmol) 10-(3-Phenyl)-phenylanthracen-9- boronsäure und 23.9 g (90 mmol) 6-Bromphenanthren-9-carbonsäure werden in Analogie zum unter Beispiel 1 d) und e) beschriebenen Verfahren nach vierfacher Umkristallisation aus NMP und Sublimation bei 365 0C (1 x 10*5 mbar) ein fahlgelber Feststoff (20.5 g, 45 %) erhalten.
Beispiel 4: 2,6-Di-tert-butyl-9,10-bis(phenanthren-3-yl)-anthracen
Figure imgf000046_0001
Ausgehend von 18.9 g (50 mmol) 2,6-Di-terf-butylanthracen-9,10-diboron- säure und 26.6 g (100 mmol) 6-Bromphenanthren-9-carbonsäure werden in Analogie zum unter Beispiel 1 d) und e) beschriebenen Verfahren nach dreifacher Umkristallisation aus Dioxan und Sublimation bei 380 0C (1 x 10'5 mbar) ein fahlgelber Feststoff (23.7 g, 74 %) erhalten.
Beispiel 5: 2-[4-(10-Phenanthren-3-yl-anthracen-9-yl)-phenyl]-1 - phenyl-1 H-benzimidazol a) 6-Anthracen-9-yl-phenanthren-9-carbonsäure
Figure imgf000046_0002
32.86 g (148 mmol) Anthracen-9-boronsäure, 37.2 g (124 mmol) 6-Brom- phenanthren-9-carbonsäure und 220 ml_ 2 M Na2CO3 Lösung werden in 1 L Toluol und 1 L EtOH suspendiert, das Gemisch mit N2 gesättigt, 2.9 g (3 mmol) Tetrakis(triphenylphosphin)-palladium(0) zugegeben und für 2 h zum Sieden erhitzt. Das Gemisch wird in 3 L einer Mischung aus Wasser/ MeOH/6 M HCl 1:1:1 gegossen, der beige Niederschlag abgesaugt, mit Wasser, EtOH und Toluol gewaschen und getrocknet. Der Gehalt an Produkt beträgt gemäß 1H-NMR ca. 96 % bei einer Gesamtausbeute von 38.5 g (78 %).
b) 9-Phenanthren-3-yl-anthracen
Figure imgf000047_0001
40 g (94 mmol) 6-Anthracen-9-yl-phenanthren-9-carbonsäure werden in 250 ml_ Chinolin suspendiert, mit N2 gesättigt, 11.8 g (38 mmol) Kupferchromit zugegeben und für acht Stunden zum Sieden erhitzt. Anschließend wird in 1 L MeOH/Wasser eingegossen, der schwarze Feststoff abgesaugt, mit MeOH gewaschen und mit CHCb soxhlettiert. Nach Entfernen des Lösungsmittels verbleibt ein gräulicher Feststoff, der zweimal aus Dioxan umkristallisiert wird. Die Ausbeute beträgt 30.6 g (92 %).
c) 9-Brom-10-phenanthren-3-yl-anthracen
Figure imgf000047_0002
30 g (80 mmol) 9-Phenanthren-3-yl-anthracen werden in 300 ml THF suspendiert, 14.2 g (80 mmol) NBS zugegeben und 2 h bei RT unter Lichtausschluss gerührt. Im Anschluss wird das Lösungsmittel im Vakuum entfernt, der Rückstand in EtOH ausgekocht und zweimal aus Dioxan umkristallisiert. Es verbleiben 32.9 g (95 %) Bromid als gelbe Kristalle. d) 2-[4-(10-Phenanthren-3-yl-anthracen-9-yl)-phenyl]-1 -phenyl-1 H- benzimidazol
Figure imgf000048_0001
32 g (70 mmol) θ-Brom-IO-phenanthren-S-yl-anthracen, 26.3 g (84 mmol) 4-(1 -phenyl-1 H-benzimidazol-2-yl)-phenylboronsäure und 125 ml_ 2 M Na2CÜ3 Lösung werden in 500 mL Toluol und 500 m!_ EtOH suspendiert, das Gemisch mit N2 gesättigt, 1.7 g (1.8 mmol) Tetrakis(triphenyl- phosphin)-palladium(O) zugegeben und für 2 h zum Sieden erhitzt. Das Gemisch wird in 1.5 L einer Mischung aus Wasser/MeOH/6 M HCl 1:1:1 gegossen, der gelbe Niederschlag abgesaugt, mit Wasser, EtOH und Toluol gewaschen und getrocknet. Anschließendes Soxhlettieren mit Chloroform, Entfernen des Lösungsmittels, dreimalige Umkristallisation aus Toluol und zweimalige Sublimation im Vakuum (p = 1 x 10~5 mbar, T = 385 0C) ergeben 30 g (68 %) eines fahlgelben Pulvers von einer Reinheit von > 99.9 % (HPLC).
Beispiel 6: Herstellung der OLEDs
Die Herstellung von OLEDs erfolgt nach einem Verfahren, das in WO 04/058911 allgemein beschrieben ist und das im Einzelfall auf die jeweiligen Gegebenheiten (z. B. Schichtdickenvariation, um optimale Effizienz bzw. Farbe zu erreichen) angepasst wird.
In den folgenden Beispielen 7 bis 17 werden die Ergebnisse verschiedener OLEDs vorgestellt. Glasplatten, die mit strukturiertem ITO (Indium Zinn Oxid) beschichtet sind, bilden die Substrate der OLEDs. Die OLEDs bestehen aus folgender Schichtenfolge: Substrat / Lochinjektionsschicht (HIL1) 60 nm / Lochtransportschicht (HTM1) 60 nm / Emissionschicht (EML) 30 nm / Elektronentransportschicht (ETM) 20 nrn und abschließend eine Kathode. Die Materialien werden in einer Vakuumkammer thermisch aufgedampft. Dabei besteht die Emissionsschicht immer aus einem Matrixmaterial (Host) und einem Dotierstoff (Dotand), der durch Coverdampfung dem Host beigemischt wird. Die Kathode wird durch eine 1 nm dünne LiF-Schicht und einer darauf abgeschiedenen 150 nm AI- Schicht gebildet.
Die Tabelle 1 zeigt die chemischen Strukturen der zum Aufbau der OLEDs verwendeten Materialien.
Diese OLEDs werden standardmäßig charakterisiert; hierfür werden die Elektrolumineszenzspektren, die Effizienz (gemessen in cd/A), die Leistungseffizienz (gemessen in Im/W) in Abhängigkeit der Helligkeit, berechnet aus Strom-Spannungs-Helligkeit-Kennlinien (IUL-Kennlinien), und die Lebensdauer bestimmt. Als Lebensdauer wird die Zeit definiert, nach der die Anfangshelligkeit von 6000 cd/m2 auf die Hälfte gesunken ist.
In Tabelle 2 sind die Ergebnisse einiger OLEDs (Beispiele 7 bis 17) zusammengefasst. Als erfindungsgemäße Hostmaterialien bzw. Elektronentransportmaterialien werden die Verbindungen der Beispiele 1 bis 4 bzw. 5 verwendet. Als Vergleichsbeispiele werden der Host H1 bzw. die Elektronentransportmaterialien ETM1 und ETM2 gemäß dem Stand der Technik verwendet.
Wie man aus den Ergebnissen in Tabelle 2 deutlich erkennen kann, weisen organische Elektrolumineszenzvorrichtungen enthaltend die erfindungsgemäßen Verbindungen eine höhere Lebensdauer und eine bessere Effizienz auf als organische Elektrolumineszenzvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik.
Figure imgf000049_0001
Figure imgf000050_0001
Tabelle2
10 VO
15
Figure imgf000051_0001
20

Claims

Patentansprüche
1. Verbindungen der Formel (1 ),
Figure imgf000052_0001
Formel (1 )
wobei in der Phenanthrenem' heit auch eine Gruppe C-R 1 durch N ersetzt sein kann, wobei in der Anthraceneinheit auch ein oder mehrere Gruppen C-R2 durch N ersetzt sein können und wobei für die verwendeten Symbole gilt:
Ar ist H, D oder ein aromatisches oder heteroaromatisches Ringsystem mit 5 bis 60 aromatischen Ringatomen, welches mit einem oder mehreren nicht-aromatischen Resten R1 substituiert sein kann;
R1 ist gleich oder verschieden bei jedem Auftreten H, D, F, Cl, Br, I, CHO, N(ArI)2, C(=O)Ar1 , P(ArI)2, P(^O)(ArI)2, S(=O)Ar1 , S(=O)2Ar1 , CR3=CR3Ar1 , CN, NO2, Si(R3)3, B(OArI)2, B(OR3)2, OSO2R3, OH, eine geradkettige Alkyl-, Alkoxy- oder Thioalkoxy- gruppe mit 1 bis 40 C-Atomen oder eine verzweigte oder cyclische Alkyl-, Alkoxy- oder Thioalkoxygruppe mit 3 bis 40 C- Atomen, die jeweils mit einem oder mehreren Resten R3 substituiert sein können, wobei eine oder mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen durch R3C=CR3, C≡C, Si(R3)2, Ge(R3)2( Sn(R3)2, C=O, C=S, C=Se, C=NR3, P(=O)(R3), SO, SO2, NR3, O1 S oder CONR3 ersetzt sein können und wobei ein oder mehrere H-Atome durch F, Cl, Br, I, CN oder NO2 ersetzt sein können, oder ein aromatisches oder heteroaromatisches Ringsystem mit 5 bis 60 aromatischen Ringatomen, das jeweils durch einen oder mehrere nicht-aromatische Reste R1 substituiert sein kann, oder eine Aryloxy- oder Heteroaryloxygruppe mit 5 bis 60 aromatischen Ringatomen, die durch einen oder mehrere nicht-aromatische Reste R1 substituiert sein kann, oder eine Kombination dieser Systeme;
R2 ist gleich oder verschieden bei jedem Auftreten R1 oder zwei oder mehrere benachbarte Substituenten R2 bilden miteinander ein mono- oder polycyclisches, aliphatisches oder aromatisches Ringsystem;
Ar1 ist gleich oder verschieden bei jedem Auftreten ein aromatisches oder heteroaromatisches Ringsystem mit 5 bis 30 aromatischen Ringatomen, das mit einem oder mehreren nicht-aromatischen Resten R3 substituiert sein kann; dabei können auch zwei Reste Ar1 , welche an dasselbe Stickstoff- oder Phosphoratom binden, durch eine Einfachbindung oder eine Brücke, ausgewählt aus B(R3), C(R3)2, Si(R3)2, C=O, C=NR3, C=C(R3)2, O, S, S=O, SO2, N(R3), P(R3) und P(=O)R3, miteinander verknüpft sein;
R3 ist bei jedem Auftreten gleich oder verschieden H oder ein alipha- tischer, aromatischer und/oder heteroaromatischer Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 C-Atomen, in dem auch ein oder mehrere H-Atome durch F ersetzt sein können; dabei können zwei oder mehrere benachbarte Substituenten R3 auch mitein- ander ein mono- oder polycyclisches aliphatisches oder aromatisches Ringsystem bilden;
dabei sind die folgenden beiden Verbindungen von der Erfindung ausgenommen:
Figure imgf000054_0001
2. Verbindungen nach Anspruch 1 gemäß Formel (2) bis Formel (7),
Figure imgf000054_0002
Formel (2) Formel (3)
Figure imgf000055_0001
wobei Ar und R1 dieselbe Bedeutung haben, wie in Anspruch 1 beschrieben.
3. Verbindungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe Ar aufgebaut ist aus den Gruppen Benzol, Naphthalin, Anthracen, Carbazol, Phenanthren, Benzanthracen, Chrysen, Pyren, Phenanthrolin, Triazin und Benzimidazol.
4. Verbindungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe Ar gewählt ist aus Phenyl, ortho-, meta- oder para-Biphenyl, 1- oder 2-Naphthyl, 2-, 3- oder 9- Phenanthrenyl, para-Phenylen-1-naphthyl, para-Phenylen-2-naphthyl, 2-Fluorenyl oder 2-Spirobifluorenyl, welche jeweils mit einem oder mehreren Resten R1 substituiert sein können, oder dass die Gruppe Ar aus den Formeln (8), (9), (10) oder (11) ausgewählt ist,
Figure imgf000056_0001
Formel (9)
Formel (8)
Figure imgf000056_0002
Formel (10)
Figure imgf000056_0003
wobei R1 die in Anspruch 1 aufgeführte Bedeutung hat und weiterhin gilt:
Ar2 ist eine Aryl- oder Heteroarylgruppe mit 5 bis 16 aromatischen Ringatomen, bevorzugt Phenyl, 1-Naphthyl, 2-Naphthyl, 9-Anthryl, Chrysenyl, 1-Pyrenyl, 2-Pyrenyl, 2-Phenanthrenyl, 3-Phenanthrenyl, 9-Phenanthrenyl, 2-Benzimidazol oder Fluoranthenyl, welche jeweils mit einem oder mehreren Resten R1 substituiert sein kann;
q ist 0, 1, 2 oder 3.
5. Verbindungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Symbole R1 und R2 gleich oder verschieden bei jedem Auftreten für H, F1 N(ArI)2, C(=O)Ar1 , P(ArI)2, P(=O)(Ar1)2, S(=O)Ar1 , S(=0)2Ar1 , CR3=CR3Ar1 , Si(R3)3, B(OArI )2, B(OR3)2, eine geradkettige Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 20 C- Atomen oder eine verzweigte oder cyclische Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 3 bis 20 C-Atomen, die jeweils mit einem oder mehreren Resten R3 substituiert sein können, wobei eine oder mehrere nicht benachbarte CH2-Gruppen durch R3C=CR3, C=C, Si(R3)2, C=O, P(=O)(R3), SO, SO2, NR3, O oder S ersetzt sein können und wobei ein oder mehrere H-Atome durch F ersetzt sein können, oder ein aromatisches oder heteroaromatisches Ringsystem mit 5 bis 40 aromatischen Ringatomen, das jeweils durch einen oder mehrere nicht-aromatische Reste R1 substituiert sein kann, oder eine Kombination dieser Systeme stehen; oder dass mehrere Substituenten R2 in Verbindungen der Formel (1) miteinander ein aromatisches Ringsystem bilden.
6. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein 9-Aryl-substituiertes Anthracen, welches in 10-Position durch eine reaktive Abgangsgruppe, insbesondere Chlor, Brom, lod, Triflat, Tosylat, Boronsäure oder Boronsäureester, substituiert ist, oder ein entsprechendes Benz[a]anthracen oder Tetracen mit einem Phenanthrenderivat, welches in 3-Position funktionalisiert ist, insbesondere durch Chlor, Brom, lod, Triflat, Tosylat, Boronsäure oder Boronsäureester, gekuppelt wird, wobei sowohl das Phenanthren, wie auch das Anthracen, Benzanthracen oder Tetracen noch durch einen oder mehrere Substituenten R1 substituiert sein können.
7. Verwendung von Verbindungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 in elektronischen Vorrichtungen, insbesondere in organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen.
8. Elektronische Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine Verbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 enthält.
9. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 8, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen (OLEDs), organischen Feld-Effekt-Transistoren (O-FETs), organischen Dünnfilmtransistoren (O-TFTs), organischen lichtemittierenden Transistoren (O-LETs), organischen integrierten Schaltungen (O-ICs), organischen Solarzellen (O-SCs), organischen Feld-Quench-Devices
(O-FQDs), lichtemittierenden elektrochemischen Zellen (LECs), organischen Laserdioden (O-Laser) und organischen Photorezeptoren.
10. Organische Elektrolumineszenzvorrichtung enthaltend Anode, Kathode und mindestens eine emittierende Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine organische Schicht, die eine emittierende Schicht oder eine andere Schicht sein kann, mindestens eine Verbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 enthält.
11. Organische Elektrolumineszenzvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 als Hostmaterial für fluoreszierende Dotanden eingesetzt wird.
12. Organische Elektrolumineszenzvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass sie als fluoreszierende Dotanden Verbindungen enthält, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Monostyrylaminen, Distyrylaminen, Tristyrylaminen, Tetrastyrylaminen, Styrylphosphinen, Styrylethern, Arylaminen, Indenofluorenaminen oder -diaminen, Benzoindenofluorenaminen oder
-diaminen oder Dibenzoindenfluorenaminen oder -diaminen.
13. Organische Elektrolumineszenzvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 als
Elektronentransportmaterial oder als Lochblockiermaterial in einer fluoreszierenden oder phosphoreszierenden Vorrichtung eingesetzt wird.
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