WO2016031840A1 - 有機電界発光素子用の有機イリジウム錯体 - Google Patents

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mmol
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diketone
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政広 泰
繁幸 八木
淳一 谷内
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田中貴金属工業株式会社
公立大学法人大阪府立大学
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Definitions

  • the present invention relates to a technique for providing an organic iridium complex suitable as an organic electroluminescence (EL) element, and particularly to an organic iridium complex suitable for a green to yellow light-emitting material.
  • EL organic electroluminescence
  • Organic electroluminescence (electroluminescence, EL) elements are expected to develop technologies for next-generation displays and lighting. As features, it has advantages such as low power consumption, thinning, excellent response speed, and clear image display in both dark and bright places.
  • a sandwich structure in which a single layer or a multilayer organic compound is sandwiched between a pair of electrodes is applied.
  • a sandwich structure such as cathode / electron transport layer / light emitting layer / hole transport layer / anode / glass substrate is used as a main component, and a hole (electron) injection layer, buffer layer is used to further improve the characteristics.
  • An element having a structure to which an interlayer insulating film or the like is appropriately added has been proposed.
  • Various light-emitting materials are used for the light-emitting layer, which is the center of the sandwich structure. Its characteristics are that electrons and holes transported from the cathode and anode are easy to flow, light emission efficiency is excellent, and durability is high. It is required to have it.
  • the generation probability of excited molecules is 1: 3 between the excited singlet and the excited triplet, so that the excited triplet state is obtained for the fluorescent material that emits light by the transition from the excited singlet to the ground state.
  • Patent Document 1 discloses an organic iridium complex having a ligand (diphenyl diketone) having two benzene rings as a ⁇ -diketone ligand (S02 of Patent Document 1, etc.).
  • Patent Document 2 discloses an organic platinum complex having a ligand (tetra-butoxydiphenyl diketone) having two butoxy-substituted benzene rings as a ⁇ -diketone ligand (patent).
  • a ligand tetra-butoxydiphenyl diketone
  • the luminous efficiency is improved by applying a ligand having a benzene ring as the ⁇ -diketone ligand.
  • the quantum efficiency shows a high value in a polymer (solid) such as a thin film.
  • the organometallic complex is usually used in the light emitting layer by doping into a polymer thin film rather than in a solution or a solvent when mounted on an organic EL element.
  • the organometallic complexes described in Patent Documents 1 and 2 show some quantum efficiency in a solution such as an organic solvent, but the quantum efficiency in a polymer (solid) such as a thin film. In many cases, the quantum efficiency was decreased, and the quantum efficiency in the thin film was not exhibited.
  • the present invention aims to provide an organometallic complex having a high quantum efficiency even in a (polymer) thin film as a light emitting material for an organic EL device.
  • An organometallic complex capable of producing a high organic EL element is provided.
  • the present inventors have focused on organic iridium complexes having iridium as a central atom.
  • a platinum complex As an organometallic complex, a platinum complex has also been developed as described in Patent Document 2.
  • the platinum complex has high planarity, and there is a vacancy in the ligand of the platinum atom that is the central element, resulting in energy loss.
  • Cheap Specifically, interactions between molecules such as association and excimer formation (so-called self-assembly), interactions with media such as solvent and matrix (base material), and further association with other coexisting molecules Influenced by various interactions.
  • the organic iridium complex is a material with high quantum efficiency because the three ligands have a steric conformation and do not generate various interactions like the platinum complex described above, making it difficult to cause energy loss. I thought it was easy.
  • PL quantum yield is one of the factors that determine the internal quantum efficiency when the quantum efficiency is roughly divided into “external quantum efficiency” and “internal quantum efficiency” as shown in the following equation. is there.
  • Luminescent materials are required to have high internal quantum efficiency, and the influence of “exciton generation efficiency” and “PL quantum yield” is particularly large as a determinant of internal quantum efficiency.
  • the “exciton generation efficiency” is determined depending on whether it is a fluorescent material or a phosphorescent material, and therefore, the high PL quantum yield is important for improving the internal quantum efficiency.
  • the present inventors have intensively studied an organic iridium complex exhibiting a high light emission (PL) quantum yield particularly in a polymer thin film.
  • PL light emission
  • the complex that produces such rigid chromism has a high emission quantum in the polymer thin film.
  • the inventors have found that there is a product showing a yield, and have arrived at the present invention described below.
  • chromism refers to a phenomenon in which the optical properties of a substance are reversibly changed by an external stimulus.
  • “rigid chromism” indicates that the external stimulus that induces chromism depends on the type of the medium molecule, and the emission color varies depending on whether the medium molecule is a solution or a solid.
  • the present inventors have conceived the present invention as an organic iridium complex that causes rigid chromism.
  • the present invention relates to a line-symmetric ⁇ -ion having a CN ligand composed of two atomic groups (A 1 , A 2 ) represented by the following formula and two phenyl groups substituted with tert-butyl.
  • the present invention relates to an organic iridium complex for an organic electroluminescence device, in which a diketone ligand is coordinated to an iridium atom.
  • the first feature of the present invention is that the ⁇ -diketone as a ligand has tert-butyl as a substituent, on the premise of having a phenyl group and line symmetry.
  • An organic iridium complex having such a ⁇ -diketone tends to have a high emission quantum yield.
  • an organic iridium complex having a tert-butyl group as described above does not necessarily have high quantum efficiency when the surrounding medium molecule is a solid polymer thin film. For this reason, the present inventors have further studied an organic iridium complex having a high emission quantum yield even in a polymer thin film.
  • the inventors have arrived at the present invention employing a structure having the following structure as a CN ligand. It is a thing.
  • the CN ligand can express the desired emission color (red, blue, green, etc.) mainly from the viewpoint of wavelength shift. If there are, it is possible to select an arbitrary one from a large number of listed structures. In other words, in the prior art, the CN ligand is hardly limited, and only the structure of the ⁇ -diketone is characteristic.
  • the present invention employs the ⁇ -diketone ligand described above, and the CN ligand is limited to the following structure.
  • the present inventors have identified the structure of the CN ligand as the reason for specifying a high emission quantum yield in the thin film.
  • the luminescent excited state of the iridium complex is based on the charge transfer transition from the OO ligand to the CN ligand, and the CN ligand has a structure with high electron accepting properties. This is because it was considered preferable.
  • the present inventors have not only the characteristics of ⁇ -diketone ligand but also the specific structure of the type of CN ligand, so that the emission quantum yield is particularly high in a thin film.
  • the present invention which is an organic iridium complex, was conceived.
  • rigid chromism generated in the organic iridium complex of the present invention the peak of the emission spectrum shifts the wavelength ( ⁇ PL ) in the polymer thin film to the shorter wavelength side than the wavelength ( ⁇ PL ) in the organic solvent.
  • the wavelength shift ( ⁇ PL ) due to such rigid chromism is 15 nm or more and 100 nm or less, an organic iridium complex having a particularly high emission quantum efficiency is likely to be obtained.
  • ⁇ PL is particularly preferably 25 nm or more and 60 nm or less.
  • the organic iridium complex of the present invention is formed by coordination of two CN ligands and ⁇ -diketone to a trivalent iridium atom.
  • the two CN ligands have the same structure, and the ⁇ -diketone ligand has a line-symmetric structure. Specific structures of the CN ligand and the ⁇ -diketone ligand will be described below.
  • the ⁇ -diketone ligand applied in the present invention has two phenyl groups substituted with tert-butyl, as shown in the following formula.
  • R 1 , R 2 and R 3 are a tert-butyl group or a hydrogen atom. It is preferable that one phenyl group has at least one tert-butyl group and two or more tert-butyl groups. Two tert-butyl groups may be bonded to each other to form a saturated hydrocarbon ring.
  • t-Bu represents a tert-butyl group.
  • the upper atomic group A 1 is an unsaturated hydrocarbon ring, and preferably a 6-membered ring.
  • a 1 is preferably a monocyclic heterocyclic ring or a monocyclic benzene ring, and the hetero atom in the heterocyclic ring is preferably nitrogen.
  • a 1 may have an arbitrary substituent on the side chain, and the substituent is preferably a fluorine atom (F), a trifluoro (—CF 3 ) group, or a cyano group (—CN).
  • any one shown in the following formula is preferable.
  • the bonding position between A 1 and A 2 is indicated by a downward dotted line.
  • the atomic group A 2 on the lower side of the CN ligand is preferably a monocyclic heterocycle, and nitrogen is preferred as a heteroatom.
  • a 2 may have an arbitrary substituent on the side chain, and examples of the substituent include a fluorine atom (F), a trifluoro (—CF 3 ) group, an alkyl group (—R, having 1 to 10 carbon atoms, Preferred are 1 or more and 4 or less) and an alkoxy group (—OR, having 1 to 4 carbon atoms).
  • a 2 is also an unsaturated hydrocarbon like A 1 and is preferably a 6-membered ring.
  • the atomic group A 2 is preferably any of those represented by the following formula.
  • the bonding position between A 2 and A 1 is indicated by an upward dotted line.
  • Examples of the CN ligand having the atomic groups A 1 and A 2 described above include the following.
  • the organic iridium complex of the present invention described above has high luminous efficiency, and the internal quantum efficiency ⁇ PL is 0.45 or more when 0.05 mmol / g is doped in the polymer thin film. For this reason, it becomes suitable for mounting an organic electroluminescent element as a light emitting layer.
  • the organic iridium complex of the present invention tends to exhibit a particularly high emission quantum yield in a polymer thin film when the emission color ranges from yellow to green.
  • the emission wavelength ( ⁇ PL ) in the polymer thin film is preferably from 510 nm to 580 nm, particularly preferably from 510 nm to 550 nm.
  • a precursor is obtained by heating and reacting an iridium salt and a nitrogen-containing compound constituting a CN ligand, and then the precursor and a ⁇ -diketone compound are heated and reacted.
  • the organic iridium complex of the present invention can also be synthesized by reacting a metal salt with a ⁇ -diketone compound and then reacting a nitrogen-containing compound.
  • the heating reaction for obtaining the precursor is preferably performed at 80 ° C. or higher and 130 ° C. or lower and 12 hours or longer and 24 hours or shorter. It is preferable to carry out in 12 hours or less.
  • the reaction is preferably performed in the presence of a solvent.
  • the iridium salt used in the synthesis reaction is preferably chloride (IrCl 3 ). In addition, as a form of use, a hydrate of chloride can be used.
  • a light emitting layer can be formed by a method such as spin coating or vacuum deposition.
  • the spin coating method enables simple and inexpensive element formation.
  • the organic iridium complex of the present invention has a high emission quantum yield in a polymer thin film and is suitable as a light emitting material for an organic EL device.
  • the light emission characteristic evaluation result of the organic iridium complex in embodiment The cross-sectional schematic diagram of the organic EL element produced in embodiment.
  • An organic iridium complex having each of the following ligands was synthesized, and the obtained complex was measured for an emission spectrum and evaluated for an emission quantum yield.
  • X is a conventional ⁇ -diketone ligand.
  • Each iridium complex was synthesized by reacting an iridium salt with a nitrogen-containing compound to obtain a precursor, and then reacting the precursor with a ⁇ -diketone compound.
  • each ⁇ -diketone compound and each CN ligand (1: 2 ′, 6′-difluoro-2,3′-bipyridine), (2: 2- (3,5-bis (trifluoromethyl) ) Phenyl) pyridine), (3: 2- (2,4-bis (trifluoromethyl) phenyl) pyridine).
  • Each CN ligand was reacted with iridium chloride to synthesize precursors (1), (2) and (3).
  • Each iridium complex described above was obtained by reacting each precursor with a ⁇ -diketone compound.
  • the starting materials and the reagents and solvents used in the synthesis were all commercially available reagent grades without purification.
  • dibenzoylmethane ( ⁇ -diketone (X) a commercially available product was directly used for complex synthesis.
  • dry THF commercially available dehydrated THF was purchased and used as it was.
  • spherical silica gel (neutral) manufactured by Kanto Chemical Co., Inc. was used as a filler used for column chromatography.
  • Proton nuclear magnetic resonance ( 1 H NMR) spectrum and mass spectrometry (mass (MS) spectrum) were used for identification of the synthesized complex.
  • 1 H NMR spectrum a Jeol JNM-ECX400 spectrophotometer (400 MHz) or a Jeol JNM-ECS400 spectrophotometer (400 MHz) was used.
  • MS spectra were measured with a time-of-flight (TOF) mass spectrometer (ESI-TOF-MS and MALDI) by ionizing a sample by electrospray ionization (ESI method) or matrix-assisted laser desorption ionization (MALDI method). -TOF-MS spectrum).
  • TOF time-of-flight
  • MALDI method matrix-assisted laser desorption ionization
  • ⁇ -cyano-4-hydroxycinnamic acid CHCA
  • a Jeol JML-T100LP mass spectrometer was used for ESI-TOF-MS measurement, and a Shimadzu-Kratos AXIMA-CFR PLUS TOF Mass mass spectrometer was used for MALDI-TOF-MS measurement. Elemental analysis was performed with a J-Science MICRO CORDER JM10 analyzer using acetanilide as a standard substance.
  • ⁇ -diketone compound (A) 3,5-di (tert-butyl) benzoic acid to methyl 3,5-di (tert-butyl) benzoate and 3 ′, 5′-di (tert-butyl) acetophenone Then, ⁇ -diketone compound (A) was obtained by a synthesis reaction using these two compounds.
  • the organic layer was further washed with a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution (50 mL) and saturated brine (50 mL), and then dried by adding an appropriate amount of anhydrous magnesium sulfate. After removing magnesium sulfate by filtration, the solvent was distilled off with an evaporator, and the residue was dried under reduced pressure in a desiccator to obtain methyl 3,5-di (tert-butyl) benzoate. The obtained compound was a white solid, and the yield was 92% (2.92 g, 11.8 mmol).
  • the characteristics ( 1 H NMR, TOF MS) of the compound synthesized as described above were as follows.
  • Phenyl) propane-1,3-dione ( ⁇ -diketone A) was obtained.
  • the obtained compound was an amber syrup-like substance and had a yield of 49% (2.12 g, 4.73 mmol).
  • MALDI-TOF MS m / z 449 ([M + H] + ).
  • CN ligands (1) to (4) were synthesized according to the following contents.
  • 2,6-difluoropyridineboronic acid and 2-bromopyridine were reacted to obtain a CN ligand (1).
  • water (26 mL) K 2 CO 3 (1.51 g 10.9 mmol) and Pd (PPh 3 ) 4 (0.67 g, 0.580 mmol) were heated to reflux for 16 hours under a nitrogen atmosphere.
  • Precursors (1) to (3) were obtained by reacting each of the CN ligands synthesized above with iridium chloride.
  • a CN ligand (1) was reacted with iridium chloride to obtain a precursor (1).
  • 2 ′, 6′-difluoro-2,3′-bipyridine (0.500 g, 2.60 mmol)
  • iridium chloride trihydrate 0.42 g, 1.25 mmol
  • water 17.17 mL
  • 2-ethoxyethanol 48 mL
  • the mixture was concentrated on a rotary evaporator, and water (50 mL) was added to the mixture.
  • the produced precipitate was collected by suction filtration and washed with an appropriate amount of methanol to obtain the precursor (1) in a yield of 73% (0.580 g, 0.475 mmol).
  • the obtained compound was a hardly soluble solid. It was used for the synthesis of the following iridium complex without further purification.
  • a CN ligand (2) and iridium chloride were reacted to obtain a precursor (2).
  • 2- (3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl) pyridine (0.850 g, 2.92 mmol)
  • iridium chloride trihydrate 0.30 g, 1.22 mmol
  • water 20 mL
  • 2- A mixture of ethoxyethanol 48 mL was stirred at 100 ° C. for 12 hours. After allowing to cool, the mixture was concentrated on a rotary evaporator, and water (50 mL) was added to the mixture.
  • the produced precipitate was collected by suction filtration and washed with an appropriate amount of methanol to obtain the precursor (2) in a yield of 79% (0.930 g, 0.575 mmol).
  • the obtained compound was a hardly soluble solid. It was used for the synthesis of the following iridium complex without further purification.
  • a CN ligand (3) and iridium chloride were reacted to obtain a precursor (3).
  • 2- (2,4-bis (trifluoromethyl) phenyl) pyridine (0.431 g, 1.48 mmol)
  • iridium chloride trihydrate (0.264 g, 0.749 mmol)
  • water 10 mL
  • 2- A mixture of ethoxyethanol (28 mL) was stirred at 100 ° C. for 12 hours. After allowing to cool, the mixture was concentrated on a rotary evaporator, and water (30 mL) was added to the mixture.
  • the produced precipitate was collected by suction filtration and washed with an appropriate amount of methanol to obtain the precursor (3) in a yield of 55% (0.329 g, 0.204 mmol).
  • the obtained compound was a hardly soluble solid. It was used for the synthesis of the following iridium complex without further purification.
  • ⁇ Synthesis of Precursor (4)> According to the following formula, a CN ligand (4) and iridium chloride were reacted to obtain a precursor (4). 2,6-difluoro-3- (pyridin-2-nyl) benzonitrile (0.612 g, 2.83 mmol), iridium chloride trihydrate (0.492 g, 1.40 mmol), water (21 mL) and 2 A mixture of ethoxyethanol (64 mL) was stirred at 100 ° C. for 25 hours. After allowing to cool, the mixture was concentrated on a rotary evaporator, and water (50 mL) was added to the mixture.
  • the produced precipitate was collected by suction filtration and washed with an appropriate amount of methanol to obtain a precursor (4) in a yield of 83% (0.762 g, 0.579 mmol).
  • the obtained compound was a hardly soluble solid. It was used for the synthesis of the following iridium complex without further purification.
  • the obtained mixture was washed with water and saturated brine, and dried by adding an appropriate amount of anhydrous sodium sulfate. After removing sodium sulfate by filtration, the solvent of the filtrate was distilled off with a rotary evaporator. The obtained residue was purified by silica gel column chromatography (developing solvent; methylene chloride), and further recrystallized from acetonitrile to obtain iridium complex 1-A in 25% yield (73.5 mg, 0.0719 mmol). ).
  • the characteristics of the compound synthesized as described above were as follows.
  • iridium complex 1-X was obtained by reacting precursor (1) with ⁇ -diketone (X).
  • the iridium complex 2-A was obtained by reacting the precursor (2) with the ⁇ -diketone (A) according to the following formula.
  • the characteristics of the compound synthesized as described above were as follows.
  • iridium complex 2-B was obtained by reacting precursor (2) with ⁇ -diketone (B).
  • iridium complex 2-X was obtained by reacting precursor (2) with ⁇ -diketone (X).
  • the characteristics of the compound synthesized as described above were as follows.
  • iridium complex 3-B was obtained by reacting precursor (3) with ⁇ -diketone (B).
  • iridium complex 3-X was obtained by reacting precursor (3) with ⁇ -diketone (X).
  • the obtained mixed solution was washed with water and saturated brine, and an appropriate amount of anhydrous magnesium sulfate was added and dried. After removing magnesium sulfate by filtration, the solvent of the filtrate was distilled off with a rotary evaporator. The obtained residue was purified by silica gel column chromatography (developing solvent; chloroform), and further recrystallized from methanol to obtain iridium complex 4-A in a yield of 12% (0.00.459 g, 0.0429 mmol). .
  • the characteristics of the compound synthesized as described above were as follows.
  • iridium complex 4-B was obtained by reacting precursor (4) with ⁇ -diketone (B).
  • iridium complex 4-X was obtained by reacting precursor (4) with ⁇ -diketone (X).
  • iridium complexes having phenyl groups substituted with tert-butyl as ⁇ -diketone (1-A, 2-A, 3-A, 4-A, 1-B, 2-B, 3-B, 4 -B) showed a high emission quantum yield exceeding 0.45 in the polymer thin film.
  • the PL spectrum and PL quantum yield were evaluated using the medium as an organic solvent (dichloromethane (CH 2 Cl 2 )).
  • the results are shown in the following table and FIG.
  • the results in the polymer thin film are shown together, and the calculated value of the difference (wavelength shift ⁇ Pl ) between the wavelength peak position in the organic solvent and the wavelength peak position in the polymer thin film is shown.
  • the iridium complex having a phenyl group substituted with tert-butyl as a ⁇ -diketone has a PL quantum yield ⁇ PL of 0.45 or more when doped with 0.05 mmol in a polymer thin film, and organic Rigid chromism is shown in which the emission wavelength in the polymer thin film shifts to the short wavelength side with respect to the emission wavelength in the solvent.
  • the concentrations of PBD and iridium complex doped into PVCz were 850 ⁇ mol and 98 ⁇ mol with respect to 1 g of PVCz, respectively, and 0.7 ml of toluene was used as an ink solvent with respect to 10 mg of PVCz.
  • a film was formed on the hole injection layer (5) by a spin coating method and baked at 120 ° C. for 1 hour, whereby a light-emitting layer 4 having a thickness of 80 nm. Formed.
  • a light emitting layer ink Ink (2-A) was prepared using iridium complex 2-A instead of iridium complex 1-A.
  • An organic EL element EL (2-A) was obtained in the same manner as described above except that this light emitting layer ink Ink (2-A) was used.
  • Luminous light distribution characteristic measuring device EL luminance characteristics
  • EL luminance characteristics such as EL spectrum, maximum luminance L max (cd / m 2 ), maximum external quantum efficiency ⁇ ext, max (%) and CIE color system (x, y). It was measured by Hamamatsu Photonics C-9920-11).
  • Table 2 shows the peak wavelength ⁇ EL (nm), maximum luminance L max (cd / m 2 ), maximum external quantum efficiency ⁇ ext, max (%), maximum current efficiency ⁇ j, max ( cd / A), maximum power efficiency ⁇ p, max (lm / W) and CIE color system (x, y) are shown.
  • L max and ⁇ ext, max the applied voltage (V) at the time of measurement is also shown in parentheses. Note that the emission start voltage V turn-on represents a voltage at which the luminance reaches 1 cd / m 2 .
  • FIG. 3 shows organic EL elements EL (1-A), EL (2-A), EL (3-A), EL (4-A), EL (1-B), and EL (2-B).
  • EL (3-B), EL (4-B), EL (1-X), EL (2-X), EL (3-X), EL (4-X) electroluminescence (EL) spectra is there.
  • the EL spectrum was measured at the maximum brightness L max .
  • the organic iridium complex of the present invention has a high emission quantum yield in a polymer thin film and is suitable as a light emitting material for an organic EL device.
  • the present invention is particularly suitable as a material that emits yellow to green light.

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Abstract

 本発明は、有機電界発光(EL)素子用の発光材料として、高分子薄膜中においても量子効率の高い有機金属錯体を提供する。 本発明は、下記式で示される、2つの原子団(A、A)からなるC-N配位子と、tert-ブチルで置換された2つのフェニル基を有する線対称のβ‐ジケトン配位子とが、イリジウム原子に配位してなる有機電界発光素子用の有機イリジウム錯体に関する。本発明の有機イリジウム錯体は、特に、緑~黄色の電界発光について、高分子薄膜中においても量子効率の高いものとなる。 (上記式中、R、R、Rは、tert-ブチル基又は水素原子であり、少なくとも1以上のtert-ブチル基を有する。2つのtert-ブチル基を有する場合、互いに結合し、飽和炭化水素環を形成してもよい。A、Aは、不飽和炭化水素環であり、少なくともいずれかは単環であり、少なくともいずれかは複素環である。)

Description

有機電界発光素子用の有機イリジウム錯体
 本発明は、有機電界発光(EL)素子として好適な有機イリジウム錯体を提供する技術に関し、特に緑~黄色の発光材料に好適な有機イリジウム錯体に関する。
 有機電界発光(エレクトロルミネッセンス、EL)素子は、次世代ディスプレイや照明としての技術開発が期待されている。特徴として、消費電力が少なく、薄型化が可能であり、応答速度に優れ、暗所・明所のいずれにおいても鮮明に画像表示できる等の利点を有している。
 かかる有機EL素子の基本構造としては、一層又は多層の有機化合物を一対の電極で挟んだサンドイッチ状の構造が適用されている。具体的には、陰極/電子輸送層/発光層/正孔輸送層/陽極/ガラス基板、といったサンドイッチ構造を主要構成として、さらに特性を向上するために、正孔(電子)注入層、バッファ層、層間絶縁膜等を適宜追加した構造の素子が提案されている。サンドイッチ構造の中心である発光層には、各種の発光材料が用いられており、その特性として、陰極や陽極から輸送された電子や正孔が流れやすいこと、発光効率に優れること、耐久性を有すること等が求められている。
 このような要求特性から、有機EL素子用の発光材料としては、従前より適用されている蛍光材料に対し、燐光材料の開発が求められている。有機EL素子では、励起分子の生成確率が、励起一重項と励起三重項とでは1:3であることから、励起一重項から基底状態への遷移により発光する蛍光材料に対し、励起三重項状態から基底状態への遷移により燐光を示す燐光材料が着目されている。かかる燐光材料として、各種の有機金属錯体が開発されており、例えば、下記式に示されるように、複素環を有しC-N構造を備える配位子(C-N配位子)と、β‐ジケトン等の配位子とが、白金やイリジウム等の金属原子に配位した有機金属錯体が提案されている。具体的には、特許文献1には、β‐ジケトン配位子として2つのベンゼン環を備える配位子(ジフェニルジケトン)を有する有機イリジウム錯体が開示されている(特許文献1のS02等)。また、特許文献2には、β‐ジケトン配位子として、ブトキシ置換されたベンゼン環を2つ有する配位子(テトラ-ブトキシジフェニルジケトン)を備えた有機白金錯体等が開示されている(特許文献2の式[1-1])。以上の特許文献記載の有機金属錯体では、β‐ジケトン配位子としてベンゼン環を有する配位子を適用することにより、発光効率の向上が図られている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
特開2005-35902号公報 特開2008-222635号公報
 ところで、有機EL素子の発光効率の評価基準としては「電流効率(cd/A)」と「量子効率(%)」が知られている。電流効率は単位電流量に対する輝度(あるいは視感度を考慮した光強度)を示すものであり、一方、量子効率は消費電力(注入されたキャリア数)に対し光エネルギーとして取り出し可能な光子数の割合である。量子効率では、消費電力のうち光エネルギーとして放出できなかった分(例えば抵抗による損失分)を排除できる。このため、電流効率に比べ量子効率では、有機EL素子における実際の発光効率に近い評価が可能といえる。このような背景の下、特許文献1、2記載の有機金属錯体についてみると、発光効率として電流効率の高いものについて検討がなされているものの、量子効率については、必ずしも高いものではなかった。
 また、上記量子効率は、薄膜等の高分子(固体)中において、高い値を示すことが有効である。有機金属錯体は、通常、有機EL素子に実装する際、溶液中や溶媒中でなく、高分子薄膜中にドープして発光層に利用されているためである。この点につき、特許文献1、2等に記載された有機金属錯体をみると、有機溶媒等の溶液中で、ある程度の量子効率を示すものの、薄膜等の高分子(固体)中では、量子効率の低下するものが多く、薄膜中において高い量子効率を示すものではなかった。
 そこで本発明は、有機EL素子用の発光材料として、(高分子)薄膜中においても量子効率の高い有機金属錯体を提供することを目的とし、特に、緑~黄色の電界発光について、量子効率の高い有機EL素子を作製できる有機金属錯体を提供する。
 上記課題を解決すべく本発明者等は、中心原子としてイリジウムを有する有機イリジウム錯体に着目することとした。有機金属錯体としては、特許文献2記載のように白金錯体も開発されているが、白金錯体は平面性が高く、中心元素である白金原子の配位子に空きがあるため、エネルギー損失を生じやすい。具体的には、会合・エキシマー形成等の分子間の相互作用(いわゆる自己集積)や、溶媒・マトリックス(母材)等の媒体との相互作用、更には、共存する他の分子との会合等の各種相互作用による影響を受ける。これに対し、有機イリジウム錯体は、3つの配位子が立体的配座をとり、上記白金錯体のような各種相互作用が発生せず、エネルギー損失を生じにくいため、量子効率の高い材料になりやすいと考えた。
 更に、量子効率に関しては、量子効率を決定する因子の一つである発光材料の「発光(PL)量子収率」に着目することとした。かかるPL量子収率は、下記式に示されるように、量子効率を「外部量子効率」と「内部量子効率」とに大別した場合における、内部量子効率を決定する因子のうちの1つである。発光材料には、内部量子効率の高さが求められ、内部量子効率の決定因子としては特に、「励起子生成効率」及び「PL量子収率」による影響が大きい。このうち、「励起子生成効率」は、蛍光材料又はりん光材料の別により決定されることから、PL量子収率の高さが内部量子効率向上のために重要となるためである。尚、下記式中のキャリアバランスは、材料の組み合わせや膜厚制御等の素子構造により決定される因子である。
 [量子効率]
 外部量子効率=(光取出し効率)×内部量子効率
 内部量子効率=(励起子生成効率)×(PL量子収率)×(キャリアバランス)
 そこで本発明者等は、特に高分子薄膜中で高い発光(PL)量子収率を示す有機イリジウム錯体について鋭意検討した。そして、高分子薄膜中において、溶液媒体中とは異なる発光色になる、いわゆる「リジッドクロミズム」を生じる有機イリジウム錯体に着目したところ、かかるリジッドクロミズムを生じる錯体において、高分子薄膜中で高い発光量子収率を示すものが存在することを見出し、下記の本発明に想到した。ここで、「クロミズム」とは、外部からの刺激によって物質の光学特性が可逆的に変化する現象をいう。このうち「リジッドクロミズム」は、クロミズムを誘引する外部刺激が、媒体分子の種類によるものであり、媒体分子が溶液か固体かによって発光色が異なることを示す。以上より、本発明者等は、リジッドクロミズムを生じる有機イリジウム錯体として、以下の本発明に想到した。
 すなわち本発明は、下記式で示される、2つの原子団(A、A)からなるC-N配位子と、tert-ブチルで置換された2つのフェニル基を有する線対称のβ‐ジケトン配位子とが、イリジウム原子に配位してなる有機電界発光素子用の有機イリジウム錯体に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 かかる本発明における第一の特徴は、配位子であるβ‐ジケトンとして、フェニル基を有し線対称であることを前提としつつ、置換基としてtert-ブチルを有するものとしたことにある。かかるβ‐ジケトンを有する有機イリジウム錯体であると、発光量子収率の高いものとなりやすい。しかしながら、このようにtert‐ブチル基を有する有機イリジウム錯体であっても、周囲の媒体分子が固体状の高分子薄膜である場合には、必ずしも量子効率が高いものとならなかった。このため、本発明者等は、高分子薄膜中でも発光量子収率の高い有機イリジウム錯体について、さらに検討した結果、C-N配位子として、以下で示す構造のものを採用した本発明に想到したものである。これに対し、従来技術では、有機金属錯体の構造設計にあたり、C-N配位子については、主に波長シフトの面から目的とする発光色(赤、青、緑、等)を発現可能であれば、多数列挙された構造より任意のものを選択可能としている。すなわち、従来技術では、C-N配位子は殆ど限定することなく、β‐ジケトンの構造のみを特徴的なものとしたものであった。
 以上のように、本発明は、上記したβ‐ジケトン配位子を採用するとともに、C-N配位子についても下記構造のものに限定するものである。このように、高分子薄膜中でも発光量子収率の高い有機イリジウム錯体を提供するに際し、C-N配位子の構造を特定する理由として、本発明者等は、薄膜中において高い発光量子収率を示すイリジウム錯体の発光性励起状態が、O-O配位子からC-N配位子への電荷移動遷移に基づくものであり、C-N配位子が電子受容性の高い構造であることが好ましいと考えたからである。ここで、基底状態と励起状態でイリジウム錯体の極性が異なるとき、周辺の媒体分子の影響によりエネルギー準位(バンドギャップ)ΔEが変化することは、リジッドクロミズムの要因となっている。そして、上記した電子受容性のC-N配位子によって電荷移動型の励起状態を作り出した場合、リジッドクロミズムが可能となる。この結果、ΔEに伴い変化する発光量子収率が薄膜中において高いものとなる有機イリジウム錯体を得ることが可能になると考えた。
 以上のことから、本発明者等は、β‐ジケトン配位子の特徴のみならず、C-N配位子の種類についても特定構造とすることにより、特に薄膜中における発光量子収率の高い有機イリジウム錯体である本発明に想到した。本発明の有機イリジウム錯体において生じるリジッドクロミズムとしては、発光スペクトルのピークが、有機溶媒中での波長(λPL)よりも、高分子薄膜中における波長(λPL)が短波長側にシフトする。かかるリジッドクロミズムによる波長シフト(ΔλPL)は、15nm以上100nm以下である場合、特に発光量子効率の高い有機イリジウム錯体となりやすい。また、ΔλPLは、25nm以上60nm以下が特に好ましい。
 以下、本発明の有機イリジウム錯体について、詳細に説明する。
 本発明の有機イリジウム錯体は、3価のイリジウム原子に、2つのC-N配位子とβ‐ジケトンとが配位してなる。2つのC-N配位子は互いに同一の構造であり、β‐ジケトン配位子は、線対称の構造を有する。C-N配位子と、β‐ジケトン配位子の具体的な構造につき、以下に説明する。
 本発明において適用するβ‐ジケトン配位子は、下記式に示される、tert‐ブチルが置換された2つのフェニル基を有するものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 上記式中、R、R、Rは、tert-ブチル基又は水素原子である。1つのフェニル基に対し、少なくとも1以上のtert‐ブチル基を有し、2以上のtert‐ブチル基を有することが好ましい。2つのtert-ブチル基は、互いに結合し、飽和炭化水素環を形成してもよい。
 特に好ましいβ‐ジケトン配位子の構造を、以下に示す。下記式中、t-Buは、tert‐ブチル基を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 次に、C-N配位子について説明する。本発明に適用するC-N配位子の一般式は、下記式で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 上記C-N配位子において、上側の原子団Aは、不飽和炭化水素環であり、6員環が好ましい。Aは、単環の複素環又は単環のベンゼン環が好ましく、複素環におけるヘテロ原子は、窒素が好ましい。また、Aは側鎖に任意の置換基を有していてもよく、置換基としてはフッ素原子(F)、トリフルオロ(‐CF)基、又はシアノ基(‐CN)が好ましい。
 具体的には、原子団Aとしては、下記式に示すもののいずれかが好ましい。下記式中、AとAとの結合位置は、下向きの点線で示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 C-N配位子の下側の原子団A2は、単環の複素環が好ましく、ヘテロ原子としては窒素が好ましい。またA2は、側鎖に任意の置換基を有することができ、置換基としてはフッ素原子(F)、トリフルオロ(‐CF)基、アルキル基(-R、炭素数1以上10以下、好ましくは1以上4以下)、アルコキシ基(-OR、炭素数1以上4以下)が好ましい。尚、AもAと同様に不飽和炭化水素であり、6員環が好ましい。
 具体的には、原子団Aは、下記式に示すもののいずれかが好ましい。下記式中、AとAとの結合位置は、上向きの点線で示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 以上説明した原子団A及びAを有するC-N配位子として、例えば以下のものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 以上説明した本発明の有機イリジウム錯体は、発光効率の高いものとなり、高分子薄膜中に0.05mmol/gドープしたときの、内部量子効率ΦPLが0.45以上となる。このため、発光層として有機電界発光素子の実装に好適となる。
 また、本発明の有機イリジウム錯体は、発光色が黄~緑色の範囲において、高分子薄膜中で特に高い発光量子収率を示すものとなりやすい。具体的には、高分子薄膜中における発光波長(λPL)は510nm以上580nm以下が好適であり、510nm以上550nm以下が特に好適である。
 本発明の有機イリジウム錯体は、イリジウム塩とC-N配位子を構成する含窒素化合物とを加熱反応させて前駆体を得た後、この前駆体とβ‐ジケトン化合物とを加熱反応させることで合成できる。この他、本発明の有機イリジウム錯体は、金属塩をβ‐ジケトン化合物と反応させた後に、含窒素化合物を反応させることでも合成できる。前駆体を得るための加熱反応は、80℃以上130℃以下、12時間以上24時間以下で行うことが好ましく、β‐ジケトンとの加熱反応は、60℃以上130℃以下、0.5時間以上12時間以下で行うことが好ましい。反応は、溶媒存在下で行うことが好ましい。上記合成反応に用いるイリジウム塩は、塩化物(IrCl)が好ましい。また、使用の形態としては、塩化物の水和物をもちいることができる。
 以上説明した有機イリジウム錯体は、有機EL素子に適用する場合、スピンコート法、真空蒸着法等の方法により発光層を形成することができる。スピンコート法では、簡便かつ安価な素子形成が可能となる。
 本発明の有機イリジウム錯体は、高分子薄膜中における発光量子収率が高く、有機EL素子の発光材料として好適である。
実施形態における有機イリジウム錯体の発光特性評価結果。 実施形態において作製した有機EL素子の断面模式図。 実施形態における有機EL素子の発光特性評価結果。
 以下、本発明における最良の実施形態について説明する。
 以下に示す各配位子を有する有機イリジウム錯体を合成し、得られた錯体について発光スペクトルの測定及び発光量子収率の評価を行った。Xは、従来例のβ‐ジケトン配位子である。各イリジウム錯体は、イリジウム塩と含窒素化合物とを反応させて前駆体を得た後、前駆体とβ‐ジケトン化合物を反応させることにより合成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 まず、上記各イリジウム錯体の合成方法の概要を説明する。まず、各β-ジケトン化合物、及び各C-N配位子(1:2’,6’-ジフルオロ-2,3’-ビピリジン)、(2:2-(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ピリジン)、(3:2-(2,4-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ピリジン)、を合成した。そして、各C-N配位子を、それぞれ塩化イリジウムと反応させて前駆体(1)、(2)及び(3)を合成した。各前駆体とβ‐ジケトン化合物とを反応させることにより、上記した各イリジウム錯体を得た。
 出発原料及び合成に使用した試薬及び溶媒は、すべて市販の試薬グレードのものを精製することなく用いた。ジベンゾイルメタン(β-ジケトン(X))についても、市販のものをそのまま錯体合成に用いた。乾燥THFは、市販の脱水THFを購入し、そのまま用いた。また、カラムクロマトグラフィーに用いる充填剤として、関東化学社製球状シリカゲル(中性)を用いた。
 合成した錯体の同定には、プロトン核磁気共鳴(H NMR)スペクトル及び質量分析(マス(MS)スペクトル)を用いた。H NMRスペクトルの測定には、Jeol JNM-ECX400分光光度計(400MHz)又はJeol JNM-ECS400分光光度計(400MHz)を用いた。MSスペクトルは、エレクトロスプレーイオン化法(ESI法)又はマトリックス支援レーザー脱離イオン化法(MALDI法)で試料をイオン化し、飛行時間(TOF)型質量分析計によって測定した(ESI-TOF-MS及びMALDI-TOF-MSスペクトル)。尚、MALDI-TOF-MSスペクトルでは、α-シアノ-4-ヒドロキシけい皮酸(CHCA)をマトリックスとして用いた。ESI-TOF-MS測定には、Jeol JML-T100LP質量分析装置を用い、MALDI-TOF-MS測定には、Shimadzu-Kratos AXIMA-CFR PLUS TOF Mass質量分析装置を用いた。元素分析は、アセトアニリドを標準物質に用い、J-Science MICRO CORDER JM10分析装置で測定した。
 β‐ジケトン化合物(A)の合成
 3,5-ジ(tert-ブチル)安息香酸から3,5-ジ(tert-ブチル)安息香酸メチルと、3’,5’-ジ(tert-ブチル)アセトフェノンとを合成した後、これら2つの化合物を用いた合成反応により、β‐ジケトン化合物(A)を得た。
 <3,5-ジ(tert-ブチル)安息香酸メチルの合成>
 3,5-ジ(tert-ブチル)安息香酸(3.00g,12.8mmol)とメタノール(9mL)の混合物に濃硫酸(0.9mL)を窒素雰囲気下、0℃にて滴下し、その後、撹拌しながら1時間加熱還流させた。放冷後、クロロホルム(100mL)を加え、さらに水(100mL)を加えて分液漏斗内で振とうし、有機層を分離した。この操作をもう一度繰り返した後、分離した有機層を一つに合わせた。この有機層をさらに、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液(50mL)及び飽和食塩水(50mL)で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムを適量加えて乾燥させた。ろ過により硫酸マグネシウムを除去した後、エバポレーターにて溶媒を留去し、残渣をデシケーター内で減圧下乾燥させることで3,5-ジ(tert-ブチル)安息香酸メチルを得た。得られた化合物は白色固体であり、収率は92%であった(2.92g,11.8mmol)。以上により合成した化合物の特性(H NMR、TOF MS)は、以下の通りであった。
 H NMR(CDCl):d1.35(s,18H),3.91(s,3H),7.62(t,J=2.0Hz,1H),7.89(d,J=2.0Hz,2H).
MALDI-TOF MS:m/z 249([M+H]).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 <3’,5’-ジ(tert-ブチル)アセトフェノンの合成>
 3’,5’-ジ(tert-ブチル)安息香酸(3.00g,12.8mmol)を乾燥テトラヒドロフラン(120mL)に加え、窒素雰囲気下、0℃以下になるまで撹拌しながら冷却した。この混合物にメチルリチウムの3.0Mジエトキシメタン溶液(15mL)を滴下し、その後室温まで昇温して2時間撹拌した。この反応混合物に6M塩酸を加えて酸性にした後、クロロホルム(100mL×2)で抽出した。得られた有機層を一つに合わせ、水(50mL×2)、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液(50mL)及び飽和食塩水(50mL)で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムを適量加えて乾燥させた。ろ過により硫酸マグネシウムを除去した後、エバポレーターにて溶媒を留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒;クロロホルム)で精製することで3’,5’-ジ(tert-ブチル)アセトフェノンを得た。得られた化合物は、無色の液体であり、収率75%であった(2.23g,9.60mmol)。以上により合成した化合物の特性は、以下の通りであった。
 H NMR(CDCl)d1.37(s,18H),2.60(s,3H),7.64(t,J=1.6Hz,1H),7.80(d,J=1.6Hz,2H).
 MALDI-TOF MS:m/z 232(M).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 <β-ジケトン化合物(A)の合成>
 3,5-ジ(tert-ブチル)安息香酸メチル(2.92g,11.8mmol)と水素化ナトリウム(60%油分散;1.27g,31.8mmol)を乾燥THF(23mL)に入れ、窒素雰囲気下、室温にて撹拌した。そこへ3’,5’-ジ(tert-ブチル)アセトフェノン(2.23g,9.60mmol)を乾燥THF(23mL)に溶かした溶液を30分かけて滴下した。その後、得られた反応混合物を60℃下、24時間撹拌した。放冷後、1M塩酸を加えて酸性にした後、クロロホルム(100mL×2)で抽出した。得られた有機層を一つに合わせ、水(50mL×2)、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液(50mL)及び飽和食塩水(50mL)で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムを適量加えて乾燥させた。ろ過により硫酸マグネシウムを除去した後、エバポレーターにて溶媒を留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒;クロロホルム)で精製することで1,3-ビス(3,5-ジ(tert-ブチル)フェニル)プロパン-1,3-ジオン(β-ジケトンA)を得た。得られた化合物は、こはく色のシロップ状物質であり、収率49%であった(2.12g,4.73mmol)。以上により合成した化合物の特性は、以下の通りであった。
 H NMR(CDCl)d1.38(s,36H),6.78(s,1H),7.63(t,J=2.0Hz,2H),7.78(d,J=2.0Hz,4H),16.9(brs,1H).
 MALDI-TOF MS:m/z 449([M+H]).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 β‐ジケトン化合物(B)の合成
 1,2,3,4-テトラヒドロ-1,1,4,4-テトラメチルナフタレンとマロニルクロリドを用いた合成反応により、β‐ジケトン化合物(B)を得た。
 <β-ジケトン化合物(B)の合成>
 1,2,3,4-テトラヒドロ-1,1,4,4-テトラメチルナフタレン(5.00g,26.6mmol)、マロニルクロリド(1.35g、9.58mmol)及び塩化アルミニウム(5.51g、41.3mmol)を二硫化炭素(27mL)に入れ、50℃にて加熱撹拌した。次に、冷やした2mol/Lの塩酸(27mL)を加えて分液ロートに移し、クロロホルムで抽出した。有機層を更に水で洗浄し、エバポレーターで溶媒を留去した後、残渣に濃塩酸(3.5mL)とクロロホルム(35mL)を加え、9時間加熱還流させた。放冷後、混合物を分液ロートに移し、水及び飽和食塩水で洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥させた後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒;酢酸エチル:ヘキサン=1:2(v/v))で精製することにより、β-ジケトン(B)を収率39%で得た(1.66g,3.74mmol)。以上により合成した化合物の特性は、以下の通りであった。
 H NMR(CDCl):δ1.30(s,12H),1.34(s,12H),1.71(m,8H),6.76(s,1H),7.40(d,J=8.0Hz,2H),7.68(dd,J=8.0 and 2.0Hz,2H),7.94(d,J=2.0Hz,2H),16.96(brs,1H)
 MALDI-TOF MS:m/z 445([M+H]).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 次に、以下内容により、C-N配位子(1)~(4)を合成した。
 <C-N配位子(1)の合成>
 下記式に従い、2,6-ジフルオロピリジンボロン酸と2-ブロモピリジンとを反応させてC-N配位子(1)を得た。2,6-ジフルオロピリジンボロン酸(2.08g、13.1mmol)、2-ブロモピリジン(1.34g、8.48mmol)、THF(65mL)、水(26mL)、KCO(1.51g、10.9mmol)、及びPd(PPh(0.67g、0.580mmol)からなる混合物を、窒素雰囲気下、16時間加熱還流させた。放冷後、ロータリーエバポレーターで液量がおよそ3分の1になるまで濃縮し、得られた混合物を分液ロートに移した。適量のクロロホルムで希釈した後、水及び飽和食塩水で洗浄し、有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。ろ過にて硫酸マグネシウムを除去した後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去した。残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒;酢酸エチル:ヘキサン=1:3(v/v))で精製することによってC-N配位子(1)を収率93%で得た(1.51g、7.86mmol)。以上により合成した化合物のH NMR特性は、以下の通りであった。
 H NMR(CDCl):δ6.93(dd,J=3.2 and 8.4Hz,1H),7.20-7.32(m,1H),7.68-7.86(m,2H),8.56-8.73(m,2H).
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 <C-N配位子(2)の合成>
 下記式に従い、3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニルボロン酸と2-ヨードピリジンとを反応させてC-N配位子(2)を得た。3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニルボロン酸(2.00g、7.75mmol)、2-ヨードピリジン(1.17g、5.71mmol)、THF(30mL)、水(10mL)、KCO(4.50g、32.6mmol)、及びPd(PPh(0.261g、0.226mmol)からなる混合物を、窒素雰囲気下、48時間加熱還流させた。放冷後、ロータリーエバポレーターで液量がおよそ3分の1になるまで濃縮し、得られた混合物を分液ロートに移した。適量のクロロホルムで希釈した後、水及び飽和食塩水で洗浄し、有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。ろ過にて硫酸マグネシウムを除去した後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去した。残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒;クロロホルム)で精製することによってC-N配位子(2)を収率51%で得た(0.850g、2.92mmol)。以上により合成した化合物のH NMR特性は、以下の通りであった。
 H NMR(CDCl):δ7.34-7.38(m,1H),7.81-7.87(m,2H),7.92(s,1H),8.49(s,2H),8.76(dt,J=2.2 and 5.0Hz,1H)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
 <C-N配位子(3)の合成>
 下記式に従い、2,4-ビス(トリフルオロメチル)フェニルボロン酸と2-ヨードピリジンとを反応させてC-N配位子(3)を得た。2,4-ビス(トリフルオロメチル)フェニルボロン酸(2.31g、8.96mmol)、2-ヨードピリジン(1.16g、5.66mmol)、ベンゼン(25mL),エタノール(10mL)、KCO(7.31g、52.9mmol)、及びPdCl(PPh(0.383g、0.546mmol)からなる混合物を、窒素雰囲気下、16時間加熱還流させた。放冷後、反応混合物を分液ロートに移し、適量のクロロホルムで希釈した。この混合液を水及び飽和食塩水で洗浄し、有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。ろ過にて硫酸マグネシウムを除去した後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去した。残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒;クロロホルム)で精製することによってC-N配位子(3)を収率59%で得た(0.978g、3.36mmol)。以上により合成した化合物のH NMR特性は、以下の通りであった。
 H NMR(CDCl):δ7.33(ddd,J=7.8,7.7 and 1.1Hz,1H),7.42(d,J=7.8Hz,1H),7.64(d,J=7.7Hz,1H),7.76(ddd,7.7,7.7 and 1.9Hz,1H),7.86(d,J=8.3Hz,1H),8.01(s,1H)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 <C-N配位子(4)の合成>
 下記式に従い、2,4-ジフルオロ-3-シアノフェニルボロン酸と2-ヨードピリジンとを反応させてC-N配位子(4)を得た。2,4-ジフルオロピリジンボロン酸(0.976g、5.34mmol)、2-ヨードピリジン(0.733g、3.58mmol)、ベンゼン(15mL)、エタノール(6mL)、水(15mL)、KCO(4.56g、33.0mmol)、及びPd(PPhCl(0.215g、0.306mmol)からなる混合物を、窒素雰囲気下、18時間加熱還流させた。放冷後、ロータリーエバポレーターで液量がおよそ3分の1になるまで濃縮し、得られた混合物を分液ロートに移した。適量のクロロホルムで希釈した後、水及び飽和食塩水で洗浄し、有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。ろ過にて硫酸マグネシウムを除去した後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去した。残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒;クロロホルム)で精製することによってC-N配位子(4)を収率80%で得た(0.620g、2.87mmol)。以上により合成した化合物のH NMR特性は、以下の通りであった。
 H NMR(CDCl):δ7.18(ddd,J=1.4,7.8 and 9.2Hz,1H),7.33(ddd,J=1.4,5.0 and 7.3Hz,1H),7.76-7.84(m,2H),7.86(td,J=6.4 and 8.7Hz,1H),8.72(m,1H)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
 上記で合成した各C-N配位子と塩化イリジウムとを反応させて、前駆体(1)~(3)を得た。
 <前駆体(1)の合成>
 下記式に従い、C-N配位子(1)と塩化イリジウムとを反応させて前駆体(1)を得た。2’,6’-ジフルオロ-2,3’-ビピリジン(0.500g,2.60mmol)、塩化イリジウム・三水和物(0.442g,1.25mmol)、水(17mL)及び2-エトキシエタノール(48mL)の混合物を100℃で12時間撹拌した。放冷後、ロータリーエバポレーターで濃縮し、水(50mL)を混合物に加えた。生成した沈殿を吸引ろ過にて回収し、適量のメタノールで洗浄することによって、前駆体(1)を73%の収率で得た(0.580g,0.475mmol)。得られた化合物は難溶性の固体であった。さらなる精製は行わずに、下記イリジウム錯体の合成に用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 <前駆体(2)の合成>
 下記式に従い、C-N配位子(2)と塩化イリジウムとを反応させて前駆体(2)を得た。2-(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ピリジン(0.850g,2.92mmol)、塩化イリジウム・三水和物(0.430g,1.22mmol)、水(20mL)及び2-エトキシエタノール(48mL)の混合物を100℃で12時間撹拌した。放冷後、ロータリーエバポレーターで濃縮し、水(50mL)を混合物に加えた。生成した沈殿を吸引ろ過にて回収し、適量のメタノールで洗浄することによって、前駆体(2)を79%の収率で得た(0.930g,0.575mmol)。得られた化合物は難溶性の固体であった。さらなる精製は行わずに、下記イリジウム錯体の合成に用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 <前駆体(3)の合成>
 下記式に従い、C-N配位子(3)と塩化イリジウムとを反応させて前駆体(3)を得た。2-(2,4-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ピリジン(0.431g,1.48mmol)、塩化イリジウム・三水和物(0.264g,0.749mmol)、水(10mL)及び2-エトキシエタノール(28mL)の混合物を100℃で12時間撹拌した。放冷後、ロータリーエバポレーターで濃縮し、水(30mL)を混合物に加えた。生成した沈殿を吸引ろ過にて回収し、適量のメタノールで洗浄することによって、前駆体(3)を55%の収率で得た(0.329g,0.204mmol)。得られた化合物は難溶性の固体であった。さらなる精製は行わずに、下記イリジウム錯体の合成に用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
 <前駆体(4)の合成>
 下記式に従い、C-N配位子(4)と塩化イリジウムとを反応させて前駆体(4)を得た。2,6-ジフルオロ-3-(ピリジン-2-ニル)ベンゾニトリル(0.612g,2.83mmol)、塩化イリジウム・三水和物(0.492g,1.40mmol)、水(21mL)及び2-エトキシエタノール(64mL)の混合物を100℃で25時間撹拌した。放冷後、ロータリーエバポレーターで濃縮し、水(50mL)を混合物に加えた。生成した沈殿を吸引ろ過にて回収し、適量のメタノールで洗浄することによって、前駆体(4)を83%の収率で得た(0.762g,0.579mmol)。得られた化合物は難溶性の固体であった。さらなる精製は行わずに、下記イリジウム錯体の合成に用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
 そして、以上で合成した前駆体(1)~(4)と、β‐ジケトン(A)、(B)、及び(X)とを、それぞれ反応させて、各イリジウム錯体を得た。
 イリジウム錯体(1-A)の合成
 下記式に従い、前駆体(1)とβ‐ジケトン(A)を反応させてイリジウム錯体1-Aを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
 <イリジウム錯体(1-A)の合成>
 前駆体(1)(0.244g,0.200mmol)、1,3-ビス(3,5-ジ(tert-ブチル)フェニル)プロパン-1,3-ジオン(β-ジケトン(A))(0.131g,0.292mmol)、及び炭酸ナトリウム(1.90g,17.9mmol)を2-エトキシエタノール(50mL)に入れ、この混合物を窒素雰囲気下、80℃で30分間撹拌した。放冷後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去し、残渣にクロロホルムを加えた。得られた混合液を水及び飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムを適量加えて乾燥させた。ろ過により硫酸ナトリウムを除去した後、ろ液の溶媒をロータリーエバポレーターで留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒;塩化メチレン)で精製し、さらにアセトニトリルで再結晶することによってイリジウム錯体1-Aを25%の収率で得た(73.5mg,0.0719mmol)。以上により合成した化合物の特性は、以下の通りであった。
 H NMR(CDCl):δ1.26(s,36H),5.81(t,J=1.8Hz,2H),6.58(s,1H),7.19-7.22(m,2H),7.53(m,6H),7.85-7.89(m,2H),8.29(d,J=7.6Hz,2H),8.57(dd,J=0.80 and 6.0Hz,2H).
 ESI-TOF MS:m/z 1045([M+Na]).
Anal. Calcd for C5153IrN:C,59.92;H,5.23;5.48. Found:C,60.10;H,5.03;5.50.
 イリジウム錯体(1-B)の合成
 下記式に従い、前駆体(1)とβ‐ジケトン(B)を反応させてイリジウム錯体1-Bを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 <イリジウム錯体(1-B)の合成>
 前駆体(1)(0.246g,0.201mmol)、β-ジケトン(B)(0.129g,0.290mmol)、及び炭酸ナトリウム(1.90g,17.9mmol)を2-エトキシエタノール(50mL)に入れ、この混合物を窒素雰囲気下、80℃で30分間撹拌した。放冷後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去し、残渣にクロロホルムを加えた。得られた混合液を水及び飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムを適量加えて乾燥させた。ろ過により硫酸ナトリウムを除去した後、ろ液の溶媒をロータリーエバポレーターで留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒;塩化メチレン)で精製し、さらにメタノールで再結晶することによってイリジウム錯体1-Bを25%の収率で得た(75.1mg,0.0738mmol)。以上により合成した化合物の特性は、以下の通りであった。
 H NMR(CDCl):δ1.23(s,12H),1.25(s,12H),1.66(s,8H),5.76(s,2H),6.58(s,1H),7.17-7.21(m,2H),7.29(d,J=8.0Hz,2H),7.49-7.52(m,2H),7.71(d,J=2.0Hz,2H),7.83-7.87(m,2H),8.27(d,J=8.8Hz,2H),8.53(d,J=6.0Hz,2H).
 ESI-TOF MS:m/z 1041([M+Na]).
Anal. Calcd for C5149IrN:C,60.16;H,4.85;5.50. Found:C,60.12;H,4.61;5.45.
 イリジウム錯体(1-X)の合成
 下記式に従い、前駆体(1)とβ‐ジケトン(X)を反応させてイリジウム錯体1-Xを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 <イリジウム錯体(1-X)の合成>
 前駆体(1)(0.500g,0.410mmol)、β-ジケトン(X)(0.435g,1.94mmol)、及び炭酸ナトリウム(0.389g,3.67mmol)を2-エトキシエタノール(77mL)に入れ、この混合物を窒素雰囲気下、105℃で2時間撹拌した。放冷後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去し、残渣にクロロホルムを加えた。得られた混合液を水及び飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムを適量加えて乾燥させた。ろ過により硫酸ナトリウムを除去した後、ろ液の溶媒をロータリーエバポレーターで留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒;塩化メチレン)で精製し、さらにメタノールで再結晶することによってイリジウム錯体1-Xを38%の収率で得た(250mg,0.313mmol)。以上により合成した化合物の特性は、以下の通りであった。
 H NMR(CDCl):δ5.75(s,2H),6.66(s,1H),7.23-7.25(m,2H),7.35(t,J=7.8Hz,4H),7.45-7.47(m,2H),7.77(dd,J=1.2 and 7.8Hz,4H),7.88(t,J=7.8Hz,2H),8.29(d,J=8.0Hz,2H),8.52(d,J=6.0Hz,2H).
 ESI-TOF MS:m/z 821([M+Na]).
Anal. Calcd for C3521IrN:C,52.69;H,2.65;7.02. Found:C,52.92;H,2.73;7.01.
 イリジウム錯体(2-A)の合成
 下記式に従い、前駆体(2)とβ‐ジケトン(A)を反応させてイリジウム錯体2-Aを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
 <イリジウム錯体(2-A)の合成>
 前駆体(2)(0.245g,0.152mmol)、1,3-ビス(3,5-ジ(tert-ブチル)フェニル)プロパン-1,3-ジオン(β-ジケトン(A))(0.129g,0.288mmol)、及び炭酸ナトリウム(1.90g,17.9mmol)を2-エトキシエタノール(50mL)に入れ、この混合物を窒素雰囲気下、100℃で2時間撹拌した。放冷後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去し、残渣にクロロホルムを加えた。得られた混合液を水及び飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムを適量加えて乾燥させた。ろ過により硫酸ナトリウムを除去した後、ろ液の溶媒をロータリーエバポレーターで留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒;クロロホルム:ヘキサン=1:1(v/v))で精製し、さらにメタノールで再結晶することによってイリジウム錯体2-Aを5.8%の収率で得た(20.3mg,0.0166mmol)。以上により合成した化合物の特性は、以下の通りであった。
 H NMR(CDCl):δ1.24(s,36H),6.34(s,1H),6.94-6.97(m,2H),7.30(d,J=1.6Hz,4H),7.48(t,J=1.6Hz,2H),7.55(brs,2H),7.78(dt,J=1.6 and 7.8Hz,2H),8.05(d,J=7.6Hz,2H),8.16(brs,2H),8.27(d,J=6.0Hz,2H).
 ESI-TOF MS:m/z 1243([M+Na]).
Anal. Calcd for C575512IrN:C,56.10;H,4.54;2.30. Found:C,55.93;H,4.49;2.26.
 イリジウム錯体(2-B)の合成
 下記式に従い、前駆体(2)とβ‐ジケトン(B)を反応させてイリジウム錯体2-Bを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 <イリジウム錯体(2-B)の合成>
 前駆体(2)(0.154g,0.0953mmol)、β-ジケトン(B)(0.200g,0.450mmol)、及び炭酸ナトリウム(0.0900g,0.849mmol)を2-エトキシエタノール(18mL)に入れ、この混合物を窒素雰囲気下、105℃で3時間撹拌した。放冷後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去し、残渣にクロロホルムを加えた。得られた混合液を水及び飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムを適量加えて乾燥させた。ろ過により硫酸ナトリウムを除去した後、ろ液の溶媒をロータリーエバポレーターで留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒;クロロホルム)で精製し、さらにメタノールで再結晶することによってイリジウム錯体2-Bを39%の収率で得た(90.0mg,0.0740mmol)。以上により合成した化合物の特性は、以下の通りであった。
 H NMR(CDCl):δ1.16(s,12H),1.23(s,12H),1.64(s,8H),6.32(s,1H),6.91-6.95(m,2H),7.22(d,J=7.8Hz,2H),7.30(dd,J=2.0 and 7.8Hz,2H),7.43(d,J=2.0Hz,2H),7.55(s,2H),7.73-7.78(m,2H),8.01(d,J=8.0Hz,2H),8.16(s,2H),8.22(d,J=6.0Hz,2H).
 ESI-TOF MS:m/z 1239([M+Na]).
Anal. Calcd for C575112IrN:C,56.29;H,4.23;2.30. Found:C,56.60;H,4.40;2.26.
 イリジウム錯体(2-X)の合成
 下記式に従い、前駆体(2)とβ‐ジケトン(X)を反応させてイリジウム錯体2-Xを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 <イリジウム錯体(2-X)の合成>
 前駆体(2)(0.331g,0.205mmol)、β-ジケトン(X)(0.220g,0.981mmol)、及び炭酸ナトリウム(0.195g,1.84mmol)を2-エトキシエタノール(39mL)に入れ、この混合物を窒素雰囲気下、105℃で3時間撹拌した。放冷後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去し、残渣にクロロホルムを加えた。得られた混合液を水及び飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムを適量加えて乾燥させた。ろ過により硫酸ナトリウムを除去した後、ろ液の溶媒をロータリーエバポレーターで留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒;クロロホルム)で精製し、さらにメタノールで再結晶することによってイリジウム錯体2-Xを30%の収率で得た(120mg,0.121mmol)。以上により合成した化合物の特性は、以下の通りであった。
 H NMR(CDCl):δ6.43(s,1H),6.94-6.98(m,2H),7.29(t,J=7.8Hz,4H),7.41(t,J=7.8Hz,2H),7.55-7.57(m,6H),7.74-7.78(m,2H),8.00(d,J=8.4Hz,2H),8.13(s,2H),8.21(d,J=6.0Hz,2H).
 ESI-TOF MS:m/z 1019([M+Na]).
Anal. Calcd for C412312IrN・HO:C,48.57;H,2.49;2.76. Found:C,48.76;H,2.60;2.67.
 イリジウム錯体(3-A)の合成
 下記式に従い、前駆体(3)とβ‐ジケトン(A)を反応させてイリジウム錯体3-Aを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
 <イリジウム錯体(3-A)の合成>
 前駆体(3)(0.240g,0.149mmol)、1,3-ビス(3,5-ジ(tert-ブチル)フェニル)プロパン-1,3-ジオン(β-ジケトン(A))(0.129g,0.288mmol)、及び炭酸ナトリウム(1.91g,18.1mmol)を2-エトキシエタノール(50mL)に入れ、この混合物を窒素雰囲気下、100℃で2時間撹拌した。放冷後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去し、残渣にクロロホルムを加えた。得られた混合液を水及び飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムを適量加えて乾燥させた。ろ過により硫酸ナトリウムを除去した後、ろ液の溶媒をロータリーエバポレーターで留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒;クロロホルム:ヘキサン=1:1(v/v))で精製し、さらにメタノールで再結晶することによってイリジウム錯体3-Aを44%の収率で得た(154mg,0.126mmol)。以上により合成した化合物の特性は、以下の通りであった。
 H NMR(CDCl):δ1.25(s,36H),6.53(s,1H),6.70(s,2H),7.20-7.24(m,2H),7.44(d,J=2.0Hz,4H),7.50(t,J=2.0Hz,2H),7.54(s,2H),7.86-7.91(m,2H),8.44(d,J=8.0Hz,2H),8.67(dd,J=1.4 and 5.8Hz,2H).
 ESI-TOF MS:m/z 1243([M+Na]).
Anal. Calcd for C575512IrN:C,56.10;H,4.54;2.30. Found:C,56.27;H,4.74;2.41.
 イリジウム錯体(3-B)の合成
 下記式に従い、前駆体(3)とβ‐ジケトン(B)を反応させてイリジウム錯体3-Bを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
 <イリジウム錯体(3-B)の合成>
 前駆体(3)(0.241g,0.149mmol)、β-ジケトン(B)(0.129g,0.290mmol)、及び炭酸ナトリウム(1.90g,18.0mmol)を2-エトキシエタノール(50mL)に入れ、この混合物を窒素雰囲気下、100℃で2時間撹拌した。放冷後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去し、残渣にクロロホルムを加えた。得られた混合液を水及び飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムを適量加えて乾燥させた。ろ過により硫酸ナトリウムを除去した後、ろ液の溶媒をロータリーエバポレーターで留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒;クロロホルム:ヘキサン=1:1(v/v))で精製し、さらにメタノールで再結晶することによってイリジウム錯体2-Bを17%の収率で得た(59.7mg,0.0491mmol)。以上により合成した化合物の特性は、以下の通りであった。
 H NMR(CDCl):δ1.16(s,6H),1.18(s,6H),1.22(s,6H),1.23(s,6H),1.64(s,8H),6.52(s,1H),6.64(s,2H),7.20(t,J=6.0Hz,2H),7.27(d,J=7.8Hz,2H),7.43(dd,J=2.0 and 7.8Hz,2H),7.53(s,2H),7.61(d,J=2.0Hz,2H),7.83-7.88(m,2H),8.41(d,J=8.0Hz,2H),8.63(d,J=6.0Hz,2H).
 ESI-TOF MS:m/z 1239([M+Na]).
Anal. Calcd for C575112IrN:C,56.29;H,4.23;2.30. Found:C,56.30;H,4.05;2.28.
 イリジウム錯体(3-X)の合成
 下記式に従い、前駆体(3)とβ‐ジケトン(X)を反応させてイリジウム錯体3-Xを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
 <イリジウム錯体(3-X)の合成>
 前駆体(3)(0.200g,0.124mmol)、β-ジケトン(X)(0.128g,0.571mmol)、及び炭酸ナトリウム(0.115g,1.09mmol)を2-エトキシエタノール(23mL)に入れ、この混合物を窒素雰囲気下、105℃で3時間撹拌した。放冷後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去し、残渣にクロロホルムを加えた。得られた混合液を水及び飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムを適量加えて乾燥させた。ろ過により硫酸ナトリウムを除去した後、ろ液の溶媒をロータリーエバポレーターで留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒;クロロホルム)で精製し、さらにメタノールで再結晶することによってイリジウム錯体3-Xを10%の収率で得た(25.0mg,0.0251mmol)。以上により合成した化合物の特性は、以下の通りであった。
 H NMR(CDCl):δ6.60(s,2H),6.61(s,1H),7.21-7.24(m,2H),7.32(t,J=7.4Hz,4H),7.44(t,J=7.4Hz,2H),7.54(s,2H),7.72(d,J=7.4Hz,4H),7.85-7.90(m,2H),8.41(d,J=8.8Hz,2H),8.64(dd,J=0.8 and 5.8Hz,2H).
 ESI-TOF MS:m/z 1019([M+Na]).
Anal. Calcd for C412312IrN:C,49.45;H,2.33;2.81. Found:C,49.60;H,2.70;2.70.
 イリジウム錯体(4-A)の合成
 下記式に従い、前駆体(4)とβ‐ジケトン(A)を反応させてイリジウム錯体4-Aを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
 <イリジウム錯体(4-A)の合成>
 前駆体(4)(0.243g,0.185mmol)、1,3-ビス(3,5-ジ(tert-ブチル)フェニル)プロパン-1,3-ジオン(β-ジケトン(A))(0.133g,0.296mmol)、及び炭酸ナトリウム(1.90g,17.9mmol)を2-エトキシエタノール(50mL)に入れ、この混合物を窒素雰囲気下、100℃で2時間撹拌した。放冷後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去し、残渣に酢酸エチルを加えた。得られた混合液を水及び飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムを適量加えて乾燥させた。ろ過により硫酸マグネシウムを除去した後、ろ液の溶媒をロータリーエバポレーターで留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒;クロロホルム)で精製し、さらにメタノールで再結晶することによってイリジウム錯体4-Aを12%の収率で得た(00.459g,0.0429mmol)。以上により合成した化合物の特性は、以下の通りであった。
 H NMR(CDCl):δ1.26(s,36H),5.98(d,J=8.6Hz,2H),6.56(s,1H),7.22(td,J=1.4 and 5.9Hz,2H),7.49(d,J=1.8Hz,4H),7.54(t,J=1.8Hz,2H),7.90(td,J=1.4 and 8.2Hz,2H),8.32(d,J=8.2Hz,2H),8.55(dd,J=1.4 and 5.9Hz,2H).
 ESI-TOF MS:m/z 1093([M+Na]).
Anal. Calcd for C5553IrN:C,61.72;H,4.99;N,5.23. Found:C,61.72;H,5.03;N,5.23.
イリジウム錯体(4-B)の合成
 下記式に従い、前駆体(4)とβ‐ジケトン(B)を反応させてイリジウム錯体4-Bを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
 <イリジウム錯体(4-B)の合成>
 前駆体(4)(0.106g,0.0805mmol)、β-ジケトン(B)(0.0884g,0.199mmol)、及び炭酸ナトリウム(0.0531g,0.501mmol)を2-エトキシエタノール(25mL)に入れ、この混合物を窒素雰囲気下、40℃で1時間30分撹拌した。放冷後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去し、残渣に塩化メチレンを加えた。得られた混合液を水及び飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムを適量加えて乾燥させた。ろ過により硫酸マグネシウムを除去した後、ろ液の溶媒をロータリーエバポレーターで留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒;塩化メチレン)で精製し、さらにメタノールで再結晶することによってイリジウム錯体4-Bを22%の収率で得た(0.0378g,0.0355mmol)。以上により合成した化合物の特性は、以下の通りであった。
 1H NMR(CDCl):δ1.24(m,24H),1.66(m,8H),5.92(d,J=8.6Hz,2H),6.58(s,1H),7.21-7.24(m,2H),7.29(d,J=8.6Hz,2H),7.48(dd,J=1.8 and 8.6Hz,2H),7.69(d,J=1.8Hz,2H),7.86-7.90(m,2H),8.30(d,J=8.6Hz,2H),8.50(dd,J=1.4 and 5.9Hz,2H).
 ESI-TOF MS:m/z 1089([M+Na]).
Anal. Calcd for C5549IrN:C,61.96;H,4.63;N,5.25. Found:C,61.94;H,4.59;N,5.25.
 イリジウム錯体(4-X)の合成
 下記式に従い、前駆体(4)とβ‐ジケトン(X)を反応させてイリジウム錯体4-Xを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
 <イリジウム錯体(4-X)の合成>
 前駆体(4)(0.0980g,0.0745mmol)、β-ジケトン(X)(0.0496g,0.221mmol)、及び炭酸ナトリウム(0.0650g,0.613mmol)を2-エトキシエタノール(7mL)に入れ、この混合物を窒素雰囲気下、40℃で30分間撹拌した。放冷後、ロータリーエバポレーターで溶媒を留去し、残渣に塩化メチレンを加えた。得られた混合液を水及び飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムを適量加えて乾燥させた。ろ過により硫酸マグネシウムを除去した後、ろ液の溶媒をロータリーエバポレーターで留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒;塩化メチレン)で精製し、さらにメタノールで再結晶することによってイリジウム錯体4-Xを21%の収率で得た(0.0254g,0.0300mmol)。以上により合成した化合物の特性は、以下の通りであった。
 H NMR(CDCl):δ5.91(d,J=8.8Hz,2H),6.65(s,1H),7.26-7.28(m,2H),7.35(t,J=7.7Hz,4H),7.45-7.49(m,2H),7.75-7.77(m,4H),7.90(td,J=1.4 and 8.4Hz,2H),8.32(d,J=8.4Hz,2H),8.49(dd,J=1.4 and 5.6Hz,2H).
 ESI-TOF MS:m/z 869([M+Na]).
Anal. Calcd for C3921IrN:C,55.38;H,2.50;N,6.62. Found:C,55.38;H,2.74;N,6.74.
 [発光(PL)スペクトル及びPL量子収率の評価]
 上記で得られたイリジウム錯体を用いて、発光(PL)スペクトル及びPL量子収率ΦPLを測定した。PLスペクトルの測定では、堀場製作所社製Fluorolog-3分光光度計を用いた。PL量子収率の測定では、浜松ホトニクス社製C9920-12量子収率測定装置を用いた。これらPLスペクトル及びPL量子収率の評価は、媒質を高分子薄膜(ポリメタクリル酸メチル、PMMA)として行った。尚、溶液試料は、アルゴンガスを封入して脱酸素溶液として測定し、高分子薄膜試料については窒素雰囲気下で測定を行った。高分子薄膜試料については、PMMA中に各イリジウム錯体を0.05mmol/g(4重量%)ドープして測定を行った。結果を下記表に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000044
 上記表より、β‐ジケトンとしてtert-ブチル置換されたフェニル基を有するイリジウム錯体(1-A、2-A、3-A、4-A、1-B、2-B、3-B、4-B)では、高分子薄膜中において0.45を超える高い発光量子収率を示した。
 次に、イリジウム錯体1-A、2-A、1-B、2-Bについて、媒質を有機溶媒(ジクロロメタン(CHCl))としてPLスペクトル及びPL量子収率の評価を行った。結果を下記表及び図1に示す。下記表には、高分子薄膜中における結果を併記するとともに、有機溶媒中における波長ピーク位と、高分子薄膜中における波長ピーク位との差(波長シフト ΔPl)の算出値を示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000045
 上記表及び図1より、β‐ジケトンとしてtert-ブチル置換されたフェニル基を有するイリジウム錯体(1-A、2-A、1-B、2-B)では、有機溶媒中における波長に対し、高分子薄膜中ではピーク位置が短波長側にシフトするリジッドクロミズムがみられた。発光色としては、有機溶媒中において黄緑色~橙色の発光波長であったのが、高分子薄膜中では緑色~黄色の発光波長となった。
 以上の結果より、β‐ジケトンとしてtert-ブチル置換されたフェニル基を有するイリジウム錯体は、高分子薄膜中に0.05mmolドープしたときのPL量子収率ΦPLが0.45以上であるとともに、有機溶媒中における発光波長に対し高分子薄膜中における発光波長が短波長側にシフトするリジッドクロミズムを示した。
 [有機EL素子の作製と特性評価]
 上記各イリジウム錯体を用いて、下記の手順で、図2に示す有機EL素子(1)を作製し、特性評価を行った。
 <有機EL素子の作製>
 (a)ホール注入層(5)の形成
 ITO-ガラス基板(三容真空工業製,ITO、膜厚150nm)にパターニング処理を施し、洗浄することにより陽極(2)を準備した。次いで、ITO薄膜を、オゾンにより表面処理した。表面処理後、速やかに、ホール注入材料をスピンコート法によりITO膜上に成膜し、120℃にて1時間焼成することにより、厚み40nmのホール注入層(5)を形成した。ホール注入材料としては、PEDOTとPSSとを含む導電性ポリマー(Heraeus Clevios製、P VP CH8000)を用いた。
 (b)発光層(4)の形成
 脱水トルエンに、ポリ(9-ビニルカルバゾール)(PVCz、Sigma-Aldrich製、数平均分子量Mn,25000-50000、THF-メタノールから再沈殿により精製)、2-(4-ビフェニリル)-5-(4-tert-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール(PBD)、及びイリジウム錯体1-Aを溶解させ、メンブレンフィルター(メルクミリポア製、0.2μm Millex-FG)でろ過することにより、発光層用インクInk(1-A)を調製した。PVCzにドープするPBD,及びイリジウム錯体の濃度はそれぞれPVCz1gに対して850μmol、98μmolとし、PVCz10mgに対して0.7mlのトルエンをインク溶媒として用いた。得られた発光層用インクInk(1-A)を用いて、ホール注入層(5)上に、スピンコート法により成膜し、120℃で一時間焼成することにより、厚み80nmの発光層4を形成した。
 (c)電子注入層(6)及び陰極(3)の形成
 シャドウマスクを用いて、真空蒸着により、電子注入材料としてのフッ化セシウムの薄膜(電子注入層(6)、厚み1nm)を形成し、次いで、アルミニウムの薄膜(陰極(3)、厚み250nm)を作製した。このとき、発光部の面積が、10mm2(2mm×5mm)となるように、電子注入層(6)及び陰極(3)を作製した。このようにして、有機EL素子EL(1-A)を完成させた。
 <各イリジウム錯体を発光材料に用いた有機EL素子の作製>
 イリジウム錯体1-Aに代えて、イリジウム錯体2-Aを用いて、発光層用インクInk(2-A)を調製した。この発光層用インクInk(2-A)を用いる以外は、上記の手順と同様にして、有機EL素子EL(2-A)を得た。有機EL素子EL(3-A)、EL(4-A)、EL(1-B)、EL(2-B)、EL(3-B)、EL(4-B)、EL(1-X)、EL(2-X)、EL(3-X)、EL(4-X)についても、同様に錯体1-Aに代えて、錯体3-A、4-A、1-B、2-B、3-B、4-B、1-X、2-X、3-X、4-Xを用いて作製した。
 <有機EL素子特性の評価>
 上記工程で得られた有機EL素子を、紫外線硬化樹脂を用いて、キャビティガラス中に封止し、有機EL特性評価用のサンプルを作製した。
 ELスペクトル、最大輝度Lmax(cd/m2)、最大外部量子効率ηext,max(%)及びCIE表色系(x,y)等の有機EL素子特性を、輝度配光特性測定装置(浜松ホトニクス社製、C-9920-11)により測定した。
 表2に、有機EL素子のELスペクトルにおけるピーク波長λEL(nm)、最大輝度Lmax(cd/m2)、最大外部量子効率ηext,max(%)、最大電流効率ηj,max(cd/A)、最大電力効率ηp,max(lm/W)及びCIE表色系(x,y)の結果を示す。Lmax、及びηext,maxについては、( )内に測定時の印加電圧(V)も合わせて示した。尚、発光開始電圧Vturn-onは輝度が1cd/m2に達した電圧を表す。
 また、図3は、有機EL素子EL(1-A)、EL(2-A)、EL(3-A)、EL(4-A)、EL(1-B)、EL(2-B)、EL(3-B)、EL(4-B)、EL(1-X)、EL(2-X)、EL(3-X)、EL(4-X)の電界発光(EL)スペクトルである。ELスペクトルは、最大輝度Lmaxにおいて測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000046
 上記結果より、錯体1-A、2-A、3-A、4-A、1-B、2-B、3-B、4-Bを用いて作成した有機EL素子では、錯体1-X、2-X、3-X、4-Xを用いて作製した有機EL素子と比べ、良好な有機EL特性を示すものとなった。
 本発明の有機イリジウム錯体は、高分子薄膜中における発光量子収率が高く、有機EL素子の発光材料として好適である。本発明は、特に黄~緑に発光する材料として好適である。

Claims (9)

  1.  下記式で示される、2つの原子団(A、A)からなるC-N配位子と、tert-ブチルで置換された2つのフェニル基を有する線対称のβ‐ジケトン配位子とが、イリジウム原子に配位してなる有機電界発光素子用の有機イリジウム錯体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
  2.  β‐ジケトン配位子は、下記式に示す置換基のいずれかである請求項1に記載の有機イリジウム錯体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
  3.  Aは、単環の複素環である請求項1又は請求項2に記載の有機イリジウム錯体。
  4.  Aは、単環のベンゼン環、又は、単環の複素環である請求項1~3のいずれかに記載の有機イリジウム錯体。
  5.  Aは、不飽和炭化水素環の側鎖として、フッ素原子(F)、トリフルオロ(‐CF)基、又はシアノ基(‐CN)を有する請求項1~4のいずれかに記載の有機イリジウム錯体。
  6.  Aは、不飽和炭化水素環の側鎖として、フッ素原子(F)、トリフルオロ(‐CF)基、アルキル基(‐R)、又はアルコキシ基(-OR)を有する請求項1~5のいずれかに記載の有機イリジウム錯体。
  7.  高分子薄膜中に0.05mmol/gドープしたときのPL量子収率ΦPLが0.45以上である請求項1~6のいずれかに記載の有機イリジウム錯体。
  8.  高分子薄膜中における発光波長(λPL)が510nm以上580nm以下である請求項1~7のいずれかに記載の有機イリジウム錯体。
  9.  請求項1~8のいずれかに記載された有機イリジウム錯体を含む発光層を備えた有機電界発光素子。
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