WO2017095100A1 - 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 Download PDF

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WO2017095100A1
WO2017095100A1 PCT/KR2016/013827 KR2016013827W WO2017095100A1 WO 2017095100 A1 WO2017095100 A1 WO 2017095100A1 KR 2016013827 W KR2016013827 W KR 2016013827W WO 2017095100 A1 WO2017095100 A1 WO 2017095100A1
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WO
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aryl
alkyl
groups
boron
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PCT/KR2016/013827
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Inventor
손호준
김충한
Original Assignee
주식회사 두산
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/654—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only nitrogen as heteroatom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D251/00—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings
    • C07D251/02—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings
    • C07D251/12—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D403/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00
    • C07D403/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing two hetero rings
    • C07D403/10—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing two hetero rings linked by a carbon chain containing aromatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D471/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00
    • C07D471/02—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D471/04—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]

Definitions

  • the present invention relates to novel organic compounds that can be used as materials for organic electroluminescent devices and organic electroluminescent devices comprising the same.
  • the material used as the organic material layer may be classified into a light emitting material, a hole injection material, a hole transport material, an electron transport material, an electron injection material and the like according to its function.
  • the light emitting materials may be classified into blue, green, and red light emitting materials, and yellow and orange light emitting materials for better natural colors according to light emission colors.
  • a host / dopant system may be used as the light emitting material in order to increase the light emission efficiency through increase in color purity and energy transfer.
  • the dopant material may be divided into a fluorescent dopant using an organic material and a phosphorescent dopant using a metal complex compound containing heavy atoms such as Ir and Pt.
  • a metal complex compound containing heavy atoms such as Ir and Pt.
  • NPB hole blocking layer
  • BCP hole blocking layer
  • electron transporting layer material anthracene derivatives have been reported as the light emitting layer material.
  • metal complex compounds containing Ir such as Firpic, Ir (ppy) 3 , and (acac) Ir (btp) 2 , which have advantages in terms of efficiency improvement among the light emitting layer materials, are blue, green, and red. (red) is used as the phosphorescent dopant material, 4,4-dicarbazolybiphenyl (CBP) is used as the phosphorescent host material.
  • the conventional organic material has an advantageous aspect in terms of light emission characteristics, but the thermal stability is not very good due to the low glass transition temperature, it is not a satisfactory level in terms of the life of the organic EL device. Therefore, development of the organic material layer material which is excellent in performance is calculated
  • an object of the present invention is to provide a novel compound and an organic electroluminescent device using the compound which can improve the efficiency, lifespan and stability of the organic electroluminescent device.
  • the present invention provides a compound represented by the following formula (1):
  • X 1 and X 2 are each independently N or C (R 5 ), but at least one of X 1 and X 2 is N;
  • n are each independently an integer from 0 to 5;
  • R 1 and R 2 are each independently deuterium, halogen, cyano group, nitro group, C 1 ⁇ C 40 alkyl group, C 2 ⁇ C 40 alkenyl group, C 2 ⁇ C 40 alkynyl group, C 3 ⁇ C 40 Of cycloalkyl group, 3 to 40 heterocycloalkyl group, C 6 ⁇ C 60 aryl group, 5 to 60 heteroaryl group, C 1 ⁇ C 40 alkyloxy group, C 6 ⁇ C 60 Aryloxy group, C 3 ⁇ C 40 alkylsilyl group, C 6 ⁇ C 60 arylsilyl group, C 1 ⁇ C 40 alkyl boron group, C 6 ⁇ C 60 aryl boron group, C 6 ⁇ C 60 Arylphosphanyl group, C 6 ⁇ C 60 mono or diaryl phosphinyl group and C 6 ⁇ C 60 It is selected from the group consisting of an arylamine group, when each of the R 1 and R 2 are a plurality
  • L 1 to L 3 are each independently selected from the group consisting of a single bond, an arylene group having 6 to 30 carbon atoms and a heteroarylene group having 5 to 30 nuclear atoms;
  • R 3 to R 5 are each independently hydrogen, deuterium, halogen, cyano group, nitro group, C 1 ⁇ C 40 alkyl group, C 2 ⁇ C 40 alkenyl group, C 2 ⁇ C 40 alkynyl group, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group, C 3 -C 40 heterocycloalkyl group, C 6 -C 60 aryl group, C 5-60 heteroaryl group, C 1 -C 40 alkyloxy group, C 6- C 60 aryloxy group, C 3 ⁇ C 40 alkylsilyl group, C 6 ⁇ C 60 arylsilyl group, C 1 ⁇ C 40 alkyl boron group, C 6 ⁇ C 60 aryl boron group, C 6 ⁇ for C 60 aryl phosphazene group, C 6 ⁇ C 60 mono or diaryl phosphine blood group and a C 6 ⁇ is selected from the group consisting of an aryl amine of the C 60 of the;
  • Arylamine group, alkylsilyl group, alkyl boron group, aryl boron group, arylphosphanyl group, mono or diaryl phosphinyl group and arylsilyl group are each independently deuterium, halogen, cyano group, nitro group, C 1 ⁇ C 40 alkyl groups, C 2 to C 40 alkenyl groups, C 2 to C 40 alkynyl groups, C 6 to C 60 aryl groups, nuclear atoms 5 to 60 heteroaryl groups, C 6 to C 60 aryl jade group, C 1 ⁇ C 40 alkyloxy group of, C 6 ⁇ C 60 aryl amine group
  • At least one of R 3 and R 4 is selected from a substituent represented by Formula 2 or 3 below;
  • X 1 to X 10 are each independently N or C (R 6 ), but at least one of X 1 to X 10 is N;
  • any one of X 5 to X 8 bonded to L 1 or L 2 is C (R 6 ), wherein R 6 is absent;
  • any one of X 9 and X 10 bonded to L 1 or L 2 is C (R 6 ), wherein R 6 is absent;
  • R 6 is hydrogen, deuterium, halogen, cyano group, nitro group, C 1 -C 40 alkyl group, C 2 -C 40 alkenyl group, C 2 -C 40 alkynyl group, C 3 -C 40 cycloalkyl group, 3 to 40 heterocycloalkyl groups, C 6 to C 60 aryl groups, 5 to 60 heteroaryl groups, C 1 to C 40 alkyloxy groups, C 6 to C 60 aryloxy groups , C 3 ⁇ C 40 Alkylsilyl group, C 6 ⁇ C 60 Arylsilyl group, C 1 ⁇ C 40 Alkyl boron group, C 6 ⁇ C 60 Aryl boron group, C 6 ⁇ C 60 Aryl phospha A silyl group, a C 6 -C 60 mono or diarylphosphinyl group, and a C 6 -C 60 arylamine group, and when there are a plurality of R 6 , they are the same or different from each other;
  • the present invention includes an anode, a cathode and one or more organic material layers interposed between the anode and the cathode, and at least one of the one or more organic material layers provides an organic electroluminescent device comprising the compound of Formula 1. .
  • Alkyl in the present invention is a monovalent substituent derived from a straight or branched chain saturated hydrocarbon having 1 to 40 carbon atoms, examples of which are methyl, ethyl, propyl, isobutyl, sec-butyl, pentyl, iso-amyl and hexyl And the like, but are not limited thereto.
  • Alkenyl in the present invention is a monovalent substituent derived from a C2-C40 straight or branched chain unsaturated hydrocarbon having at least one carbon-carbon double bond, and examples thereof include vinyl, Allyl, isopropenyl, 2-butenyl, and the like, but is not limited thereto.
  • Alkynyl in the present invention is a monovalent substituent derived from a C2-C40 straight or branched chain unsaturated hydrocarbon having at least one carbon-carbon triple bond, examples of which are ethynyl. , 2-propynyl, and the like, but is not limited thereto.
  • Aryl in the present invention means a monovalent substituent derived from an aromatic hydrocarbon having 6 to 60 carbon atoms in which a single ring or two or more rings are combined.
  • monovalent having two or more rings condensed with each other, containing only carbon as a ring forming atom for example, may have 8 to 60 carbon atoms
  • the whole molecule has non-aromacity Substituents may also be included. Examples of such aryl include, but are not limited to, phenyl, naphthyl, phenanthryl, anthryl, fluorenyl, and the like.
  • Heteroaryl in the present invention means a monovalent substituent derived from a monoheterocyclic or polyheterocyclic aromatic hydrocarbon having 5 to 60 nuclear atoms. At least one carbon in the ring, preferably 1 to 3 carbons, is substituted with a heteroatom selected from N, O, P, S and Se. In addition, two or more rings are simply pendant or condensed with each other, and in addition to carbon as a ring forming atom, a hetero atom selected from N, O, P, S and Se, the entire molecule is non-aromatic (non- It is also interpreted to include monovalent groups having aromacity).
  • heteroaryl examples include 6-membered monocyclic rings such as pyridyl, pyrazinyl, pyrimidinyl, pyridazinyl, triazinyl; Polycides such as phenoxathienyl, indolinzinyl, indolyl, purinyl, quinolyl, benzothiazole, carbazolyl Click ring; 2-furanyl, N-imidazolyl, 2-isoxazolyl, 2-pyridinyl, 2-pyrimidinyl, and the like, but are not limited thereto.
  • aryloxy is a monovalent substituent represented by RO-, wherein R means aryl having 5 to 60 carbon atoms.
  • R means aryl having 5 to 60 carbon atoms. Examples of such aryloxy include, but are not limited to, phenyloxy, naphthyloxy, diphenyloxy, and the like.
  • alkyloxy is a monovalent substituent represented by R'O-, wherein R 'means 1 to 40 alkyl, and is linear, branched or cyclic structure.
  • alkyloxy include, but are not limited to, methoxy, ethoxy, n-propoxy, 1-propoxy, t-butoxy, n-butoxy, pentoxy and the like.
  • Arylamine in the present invention means an amine substituted with aryl having 6 to 60 carbon atoms.
  • cycloalkyl in the present invention is meant monovalent substituents derived from monocyclic or polycyclic non-aromatic hydrocarbons having 3 to 40 carbon atoms.
  • examples of such cycloalkyl include, but are not limited to, cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, norbornyl, adamantine, and the like.
  • Heterocycloalkyl in the present invention means a monovalent substituent derived from 3 to 40 non-aromatic hydrocarbons of nuclear atoms, and at least one carbon in the ring, preferably 1 to 3 carbons is N, O, Substituted with a hetero atom such as S or Se.
  • heterocycloalkyl include, but are not limited to, morpholine, piperazine, and the like.
  • alkylsilyl means silyl substituted with alkyl having 1 to 40 carbon atoms
  • arylsilyl means silyl substituted with aryl having 5 to 60 carbon atoms.
  • Condensed ring in the present invention means a condensed aliphatic ring, a condensed aromatic ring, a condensed heteroaliphatic ring, a condensed heteroaromatic ring or a combination thereof.
  • the compound represented by Formula 1 according to the present invention has excellent thermal stability, hole transporting, hole injection performance, electron transporting and electron injection performance, and has high electron mobility, and thus an organic material layer material of the organic electroluminescent device, preferably a light emitting layer material. It can be used as a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer and an electron transport layer.
  • the novel compound represented by Formula 1 of the present invention when used as a light emitting layer material, a hole injection layer, a hole transporting layer, an electron injection layer and an electron transporting layer, the organic compound having excellent luminous performance, low driving voltage, high efficiency and long life compared to the conventional material
  • the electroluminescent device can be manufactured, and further, a full color display panel with greatly improved performance and lifetime can be manufactured.
  • the present invention provides a compound represented by Formula 1:
  • X 1 and X 2 are each independently N or C (R 5 ), but at least one of X 1 and X 2 is N;
  • n are each independently an integer from 0 to 5;
  • R 1 and R 2 are each independently deuterium, halogen, cyano group, nitro group, C 1 ⁇ C 40 alkyl group, C 2 ⁇ C 40 alkenyl group, C 2 ⁇ C 40 alkynyl group, C 3 ⁇ C 40 Of cycloalkyl group, 3 to 40 heterocycloalkyl group, C 6 ⁇ C 60 aryl group, 5 to 60 heteroaryl group, C 1 ⁇ C 40 alkyloxy group, C 6 ⁇ C 60 Aryloxy group, C 3 ⁇ C 40 alkylsilyl group, C 6 ⁇ C 60 arylsilyl group, C 1 ⁇ C 40 alkyl boron group, C 6 ⁇ C 60 aryl boron group, C 6 ⁇ C 60 Arylphosphanyl group, C 6 ⁇ C 60 mono or diaryl phosphinyl group and C 6 ⁇ C 60 It is selected from the group consisting of an arylamine group, when each of the R 1 and R 2 are a plurality
  • L 1 to L 3 are each independently selected from the group consisting of a single bond, an arylene group having 6 to 30 carbon atoms and a heteroarylene group having 5 to 30 nuclear atoms;
  • R 3 to R 5 are each independently hydrogen, deuterium, halogen, cyano group, nitro group, C 1 ⁇ C 40 alkyl group, C 2 ⁇ C 40 alkenyl group, C 2 ⁇ C 40 alkynyl group, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group, C 3 -C 40 heterocycloalkyl group, C 6 -C 60 aryl group, C 5-60 heteroaryl group, C 1 -C 40 alkyloxy group, C 6- C 60 aryloxy group, C 3 ⁇ C 40 alkylsilyl group, C 6 ⁇ C 60 arylsilyl group, C 1 ⁇ C 40 alkyl boron group, C 6 ⁇ C 60 aryl boron group, C 6 ⁇ for C 60 aryl phosphazene group, C 6 ⁇ C 60 mono or diaryl phosphine blood group and a C 6 ⁇ is selected from the group consisting of an aryl amine of the C 60 of the;
  • Arylamine group, alkylsilyl group, alkyl boron group, aryl boron group, arylphosphanyl group, mono or diaryl phosphinyl group and arylsilyl group are each independently deuterium, halogen, cyano group, nitro group, C 1 ⁇ C 40 alkyl groups, C 2 to C 40 alkenyl groups, C 2 to C 40 alkynyl groups, C 6 to C 60 aryl groups, nuclear atoms 5 to 60 heteroaryl groups, C 6 to C 60 aryl jade group, C 1 ⁇ C 40 alkyloxy group of, C 6 ⁇ C 60 aryl amine group
  • At least one of R 3 and R 4 is selected from a substituent represented by Formula 2 or 3 below;
  • X 1 to X 10 are each independently N or C (R 6 ), but at least one of X 1 to X 10 is N;
  • any one of X 5 to X 8 bonded to L 1 or L 2 is C (R 6 ), wherein R 6 is absent;
  • any one of X 9 and X 10 bonded to L 1 or L 2 is C (R 6 ), wherein R 6 is absent;
  • R 6 is hydrogen, deuterium, halogen, cyano group, nitro group, C 1 -C 40 alkyl group, C 2 -C 40 alkenyl group, C 2 -C 40 alkynyl group, C 3 -C 40 cycloalkyl group, 3 to 40 heterocycloalkyl groups, C 6 to C 60 aryl groups, 5 to 60 heteroaryl groups, C 1 to C 40 alkyloxy groups, C 6 to C 60 aryloxy groups , C 3 ⁇ C 40 Alkylsilyl group, C 6 ⁇ C 60 Arylsilyl group, C 1 ⁇ C 40 Alkyl boron group, C 6 ⁇ C 60 Aryl boron group, C 6 ⁇ C 60 Aryl phospha A silyl group, a C 6 -C 60 mono or diarylphosphinyl group, and a C 6 -C 60 arylamine group, and when there are a plurality of R 6 , they are the same or different from each other;
  • the novel organic compound according to the present invention has a structure in which an aryl group and a heteroaryl group are bonded to a Y-shaped basic skeleton based on pyrimidine or triazine.
  • an electron withdrawing electron group (EWG) having high electron absorption is bound to a molecule The whole can increase electron mobility.
  • the novel compound of the present invention is characterized in that the compound represented by the following formula (1).
  • X 1 and X 2 are each independently N or C (R 5 ), but at least one of X 1 and X 2 is N;
  • n are each independently an integer from 0 to 5;
  • R 1 and R 2 are each independently deuterium, halogen, cyano group, nitro group, C 1 ⁇ C 40 alkyl group, C 2 ⁇ C 40 alkenyl group, C 2 ⁇ C 40 alkynyl group, C 3 ⁇ C 40 Of cycloalkyl group, 3 to 40 heterocycloalkyl group, C 6 ⁇ C 60 aryl group, 5 to 60 heteroaryl group, C 1 ⁇ C 40 alkyloxy group, C 6 ⁇ C 60 Aryloxy group, C 3 ⁇ C 40 alkylsilyl group, C 6 ⁇ C 60 arylsilyl group, C 1 ⁇ C 40 alkyl boron group, C 6 ⁇ C 60 aryl boron group, C 6 ⁇ C 60 Arylphosphanyl group, C 6 ⁇ C 60 mono or diaryl phosphinyl group and C 6 ⁇ C 60 It is selected from the group consisting of an arylamine group, when each of the R 1 and R 2 are a plurality
  • L 1 to L 3 are each independently selected from the group consisting of a single bond, an arylene group having 6 to 30 carbon atoms and a heteroarylene group having 5 to 30 nuclear atoms;
  • R 3 to R 5 are each independently hydrogen, deuterium, halogen, cyano group, nitro group, C 1 ⁇ C 40 alkyl group, C 2 ⁇ C 40 alkenyl group, C 2 ⁇ C 40 alkynyl group, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group, C 3 -C 40 heterocycloalkyl group, C 6 -C 60 aryl group, C 5-60 heteroaryl group, C 1 -C 40 alkyloxy group, C 6- C 60 aryloxy group, C 3 ⁇ C 40 alkylsilyl group, C 6 ⁇ C 60 arylsilyl group, C 1 ⁇ C 40 alkyl boron group, C 6 ⁇ C 60 aryl boron group, C 6 ⁇ for C 60 aryl phosphazene group, C 6 ⁇ C 60 mono or diaryl phosphine blood group and a C 6 ⁇ is selected from the group consisting of an aryl amine of the C 60 of the;
  • Arylamine group, alkylsilyl group, alkyl boron group, aryl boron group, arylphosphanyl group, mono or diaryl phosphinyl group and arylsilyl group are each independently deuterium, halogen, cyano group, nitro group, C 1 ⁇ C 40 alkyl groups, C 2 to C 40 alkenyl groups, C 2 to C 40 alkynyl groups, C 6 to C 60 aryl groups, nuclear atoms 5 to 60 heteroaryl groups, C 6 to C 60 aryl jade group, C 1 ⁇ C 40 alkyloxy group of, C 6 ⁇ C 60 aryl amine group
  • At least one of the R 3 and R 4 is a substituent represented by the following formula (2) or formula (3) is preferable in terms of luminous efficiency, but is not limited thereto:
  • X 1 to X 10 are each independently N or C (R 6 ), but at least one of X 1 to X 10 is N;
  • any one of X 5 to X 8 bonded to L 1 or L 2 is C (R 6 ), wherein R 6 is absent;
  • any one of X 9 and X 10 bonded to L 1 or L 2 is C (R 6 ), wherein R 6 is absent;
  • R 6 is hydrogen, deuterium, halogen, cyano group, nitro group, C 1 -C 40 alkyl group, C 2 -C 40 alkenyl group, C 2 -C 40 alkynyl group, C 6 -C 60 aryl group, 5 to 60 heteroaryl groups, C 6 to C 60 aryloxy groups, C 1 to C 40 alkyloxy groups, C 3 to C 40 cycloalkyl groups, 3 to 40 heterocycloalkyl groups , C 6 ⁇ C 60 arylamine group, C 1 ⁇ C 40 alkylsilyl group, C 1 ⁇ C 40 alkyl boron group, C 6 ⁇ C 60 aryl boron group, C 6 ⁇ C 60 aryl phospha Nyl group, C 6 ⁇ C 60 mono or diaryl phosphinyl group and C 6 ⁇ C 60 arylsilyl group selected from, or combine with adjacent groups (e.g., L 2 , other adjacent R 6, etc.)
  • the compound of the present invention may have a fast electron mobility by changing the number and position of nitrogen in the basic skeleton of the phenanthrene substituent.
  • the performance of the electron transport layer may be increased to increase the efficiency of the organic EL device.
  • the light emitting layer may contribute to the increase of the number of excitons to improve the luminous efficiency of the device, the durability and stability of the device can be improved, the life of the device can be efficiently increased.
  • the substituent represented by the formula (2) may be a substituent represented by at least one of the formulas A-1 to A-11:
  • p is an integer from 0 to 4.
  • q is an integer from 0 to 3;
  • r and s are each independently an integer from 0 to 2;
  • R 7 and R 8 are each independently deuterium, halogen, cyano group, nitro group, C 1 ⁇ C 40 alkyl group, C 2 ⁇ C 40 alkenyl group, C 2 ⁇ C 40 alkynyl group, C 6 ⁇ C 60 the aryl group, the number of nuclear atoms of 5 to 60 heteroaryl group, an aryloxy group of C 6 ⁇ C 60, C 1 ⁇ C 40 alkyloxy group of, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group, a number of nuclear atoms of 3 to 40 Heterocycloalkyl groups, C 6 to C 60 arylamine groups, C 1 to C 40 alkylsilyl groups, C 1 to C 40 alkylboron groups, C 6 to C 60 aryl boron groups, C 6 to C 60 An arylphosphanyl group, a C 6 -C 60 mono or diarylphosphinyl group, and a C 6 -C 60 arylsilyl group, or
  • Alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, heteroaryl group, aryloxy group, alkyloxy group, cycloalkyl group, heterocycloalkyl group, arylamine group, alkylsilyl group, alkyl boron group, aryl of R 7 and R 8 Boron, arylphosphanyl, mono or diarylphosphinyl and arylsilyl groups are each independently deuterium, halogen, cyano, nitro, C 1 -C 40 alkyl, C 2 -C 40 alkenyl, C Alkynyl group of 2 to C 40 , aryl group of C 6 to C 60 , heteroaryl group of 5 to 60 nuclear atoms, aryloxy group of C 6 to C 60 , alkyloxy group of C 1 to C 40 , C 6 ⁇ C 60 arylamine group, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group, a number of nuclear atoms
  • the substituent represented by Formula 3 may be a substituent represented by at least one of the following formulas B-1 to B-6:
  • p and l are each independently an integer from 0 to 4.
  • q and t are each independently an integer from 0 to 3;
  • s is an integer from 0 to 2;
  • R 7 and R 8 are each independently deuterium, halogen, cyano group, nitro group, C 1 ⁇ C 40 alkyl group, C 2 ⁇ C 40 alkenyl group, C 2 ⁇ C 40 alkynyl group, C 6 ⁇ C 60 the aryl group, the number of nuclear atoms of 5 to 60 heteroaryl group, an aryloxy group of C 6 ⁇ C 60, C 1 ⁇ C 40 alkyloxy group of, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group, a number of nuclear atoms of 3 to 40 Heterocycloalkyl groups, C 6 to C 60 arylamine groups, C 1 to C 40 alkylsilyl groups, C 1 to C 40 alkylboron groups, C 6 to C 60 aryl boron groups, C 6 to C 60 An arylphosphanyl group, a C 6 -C 60 mono or diarylphosphinyl group, and a C 6 -C 60 arylsilyl group, or
  • Alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, heteroaryl group, aryloxy group, alkyloxy group, cycloalkyl group, heterocycloalkyl group, arylamine group, alkylsilyl group, alkyl boron group, aryl of R 7 and R 8 Boron, arylphosphanyl, mono or diarylphosphinyl and arylsilyl groups are each independently deuterium, halogen, cyano, nitro, C 1 -C 40 alkyl, C 2 -C 40 alkenyl, C Alkynyl group of 2 to C 40 , aryl group of C 6 to C 60 , heteroaryl group of 5 to 60 nuclear atoms, aryloxy group of C 6 to C 60 , alkyloxy group of C 1 to C 40 , C 6 ⁇ C 60 arylamine group, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group, a number of nuclear atoms
  • L 1 to L 3 may be each independently a single bond or a C 6 ⁇ C 18 arylene group.
  • L 1 to L 3 may be independently selected from the group consisting of a single bond, a phenylene group, a biphenylene group, a naphthalenyl group and an anthracenyl group.
  • R 3 is C 1 ⁇ C 40 Alkyl group, C 2 ⁇ C 40 Alkenyl group, C 2 ⁇ C 40 Alkynyl group, C 6 ⁇ C 60 Aryl group or nucleus It may be a heteroaryl group having 5 to 60 atoms.
  • R 3 is methyl, propyl, butyl, phenyl group, biphenyl group, naphthalenyl group, anthracenyl group, phenanthrenyl group, pyrenyl group, triphenylenyl group, fluorenyl group, spy It may be selected from the group consisting of a lobby fluorenyl group and a benzofluorenyl group.
  • Compound represented by Formula 1 of the present invention may be represented by the following compounds, but is not limited thereto:
  • the compound represented by Chemical Formula 1 may be synthesized according to a general synthetic method (Chem. Rev., 60: 313 (1960); J. Chem. SOC. 4482 (1955); Chem. Rev. 95: 2457 (1995) et al. Detailed synthesis procedures for the compounds of the present invention will be described in detail in the synthesis examples described below.
  • organic electroluminescent device comprising the compound represented by the formula (1) according to the present invention.
  • the present invention is an organic electroluminescent device comprising an anode, a cathode, and at least one organic layer interposed between the anode and the cathode, wherein at least one of the at least one organic layer It includes a compound represented by the formula (1).
  • the compound may be used alone or mixed two or more.
  • the structure of the organic EL device according to the present invention is not particularly limited, and may be, for example, a structure in which a substrate, an anode, a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and a cathode are sequentially stacked.
  • an electron transport auxiliary layer may be further stacked between the emission layer and the electron transport layer, and an electron injection layer may be further stacked on the electron transport layer.
  • at least one of the hole injection layer, the hole transport layer, the light emitting layer, the light emission auxiliary layer, the life improvement layer, the electron transport layer, the electron transport auxiliary layer and the electron injection layer may include a compound represented by the formula (1).
  • the compound represented by the formula (1) of the present invention has a high electron-absorbing group (EWG), such as an aryl group and a heteroaryl group, bonded to a Y-shaped basic skeleton based on a triazine, thereby increasing the electron mobility of the entire molecule.
  • EWG electron-absorbing group
  • the compound represented by Chemical Formula 1 of the present invention can increase the efficiency of the electron transport layer by increasing the performance of the electron transport layer to increase the performance of the electron transport layer or the electron transport auxiliary layer used as a material of the electron transport layer.
  • the luminous layer may contribute to an increase in the number of excitons, thereby improving luminous efficiency, and the durability and stability of the device may be improved, and thus the life of the device may be efficiently increased.
  • the structure of the organic EL device according to the present invention may be a structure in which an anode, one or more organic material layers, and a cathode are sequentially stacked, and an insulating layer or an adhesive layer is inserted at an interface between the electrode and the organic material layer.
  • the organic electroluminescent device of the present invention is a material known in the art, except that at least one of the organic material layers (for example, an electron transporting layer or an electron transporting auxiliary layer) is formed to include the compound represented by Formula 1 above. And other organic material layers and electrodes using the method.
  • the organic material layers for example, an electron transporting layer or an electron transporting auxiliary layer
  • the organic material layer may be formed by a vacuum deposition method or a solution coating method.
  • the solution coating method include, but are not limited to, spin coating, dip coating, doctor blading, inkjet printing, or thermal transfer.
  • the substrate usable in the present invention is not particularly limited, and silicon wafers, quartz, glass plates, metal plates, plastic films, sheets, and the like may be used.
  • examples of the anode material include metals such as vanadium, chromium, copper, zinc and gold or alloys thereof; Metal oxides such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO); Combinations of metals and oxides such as ZnO: Al or SnO 2 : Sb; Conductive polymers such as polythiophene, poly (3-methylthiophene), poly [3,4- (ethylene-1,2-dioxy) thiophene] (PEDT), polypyrrole or polyaniline; And carbon black, but are not limited thereto.
  • metals such as vanadium, chromium, copper, zinc and gold or alloys thereof.
  • Metal oxides such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO); Combinations of metals and oxides such as ZnO: Al or SnO 2 : Sb
  • Conductive polymers such as polythiophene, poly (3-methylthiophene
  • the negative electrode material may be a metal such as magnesium, calcium, sodium, potassium, titanium, indium, yttrium, lithium, gadolinium, aluminum, silver, tin, or lead or an alloy thereof; And multilayer structure materials such as LiF / Al or LiO 2 / Al, and the like.
  • 6-bromophenanthridine (15.4 g, 59.6 mmol) and 4,4,4 ', 4', 5,5,5 ', 5'-octamethyl-2,2'-ratio (1,3,2 Dioxaborolane) (18.0 g, 70.8 mmol) and Pd (dppf) Cl 2 (2.4 g, 3.0 mmol) and KOAc (11.6 g, 118.8 mmol) were added to 300 ml of 1,4-dioxane for 12 hours. It was heated to reflux. After completion of the reaction, the mixture was extracted with methylene chloride and MgSO 4 was added and filtered.
  • the target compound 6- (4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl) phenanthridine (5.4 g, yield 30%) was obtained.
  • 6-bromopyrido [3,2-f] quinoxaline (15.4 g, 59.6 mmol) and 4,4,4 ', 4', 5,5,5 ', 5'-octamethyl-2,2'- 1,4-di (1,3,2-dioxaborolane) (18.0 g, 70.8 mmol) and Pd (dppf) Cl 2 (2.4 g, 3.0 mmol), KOAc (11.6 g, 118.8 mmol) It was put in 300 ml of oxane and heated to reflux for 12 hours. After completion of the reaction, the mixture was extracted with methylene chloride and MgSO 4 was added and filtered.
  • Step 2 6- (3-bromo-5- (4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl) phenyl) Of pyrido [3,2-f] quinoxaline synthesis
  • 6-bromopyrido [4,3-c] [1,5] naphthyridine (15.4 g, 59.6 mmol) and 4,4,4 ', 4', 5,5,5 ', 5'-octamethyl- 2,2'-ratio (1,3,2-dioxaborolane) (18.0 g, 70.8 mmol) and Pd (dppf) Cl 2 (2.4 g, 3.0 mmol), KOAc (11.6 g, 118.8 mmol) It was put in 300 ml of 1,4-dioxane and heated to reflux for 12 hours. After completion of the reaction, the mixture was extracted with methylene chloride and MgSO 4 was added and filtered.
  • the target compound 6- (5- (4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-[1,1'- Biphenyl] -3-yl) phenanthridine (3.4 g, yield 70%) was obtained.
  • the target compound 6- (3- (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl) -5- (4,6-diphenyl-1 , 3,5-triazin-2-yl) phenyl) phenanthridine (4.2 g, yield 71%) was obtained.
  • the target compound 5- (3- (4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl) -5- (naphthalene-2 -Yl) phenyl) benzo [c] [2,7] naphthyridine (3.9 g, yield 73%) was obtained.
  • the mixture was extracted with methylene chloride and MgSO 4 was added and filtered. After removing the solvent of the filtered organic layer, using column chromatography, the target compound 5- (3- (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl) -5- (4,6-diphenyl-1 , 3,5-triazin-2-yl) phenyl) benzo [c] [2,7] naphthyridine (4.2 g, yield 71%) was obtained.
  • the mixture was extracted with methylene chloride and MgSO 4 was added and filtered. After removing the solvent of the filtered organic layer, using column chromatography, the target compound 5- (3- (4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl) -5- (9,9 -Diphenyl-9H-fluoren-4-yl) phenyl) benzo [c] [2,7] naphthyridine (4.6 g, yield 65%) was obtained.
  • the target compound 6- (5- (4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-[1,1'- Biphenyl] -3-yl) pyrido [3,2-f] quinoxaline (3.4 g, yield 70%) was obtained.
  • the mixture was extracted with methylene chloride and MgSO 4 was added and filtered. After removing the solvent of the filtered organic layer, using column chromatography, the target compound 6- (3- (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl) -5- (4,6-diphenyl-1 , 3,5-triazin-2-yl) phenyl) pyrido [3,2-f] quinoxaline (4.2 g, yield 71%) was obtained.
  • the target compound 6- (5- (4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-[1,1'- Biphenyl] -3-yl) pyrido [4,3-c] [1,5] naphthyridine (3.4 g, yield 70%) was obtained.
  • the target compound 4- (5- (4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-[1,1'- Biphenyl] -3-yl) -1,10-phenanthroline (3.4 g, yield 370%) was obtained.
  • the mixture was extracted with methylene chloride and MgSO 4 was added and filtered. After removing the solvent of the filtered organic layer, using column chromatography, the target compound 4- (3- (4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl) -5- (9,9 -Diphenyl-9H-fluoren-4-yl) phenyl) -1,10-phenanthroline (4.6 g, yield 65%) was obtained.
  • a glass substrate coated with ITO Indium tin oxide
  • ITO Indium tin oxide
  • a solvent such as isopropyl alcohol, acetone, methanol
  • UV OZONE cleaner Power sonic 405, Hwasin Tech
  • DS-205 Doosan Electronics, 80 nm
  • NPB 15 nm
  • ADN + 5% DS-405 Doosan Electronics, 30nm
  • the organic EL device was fabricated by laminating in order of).
  • a blue organic EL device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that Alq 3 was used instead of compound 1 as the electron transporting layer material.
  • a blue organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that Compound 1 was not used as the electron transporting layer material.
  • Example 1 One 4.5 458 7.0
  • Example 2 8 4.6 459 7.1
  • Example 3 17 4.1 458 7.1
  • Example 4 29 4.0 455 6.8
  • Example 5 89 4.3 456 6.7
  • Example 6 96 4.4 457 6.7
  • Example 7 105 3.9 456 6.9
  • Example 8 117 3.8 452 7.1
  • Example 9 177 4.0 448 7.3
  • Example 10 184 4.1 460 7.3
  • Example 11 193 3.6 468 6.8
  • Example 12 195 3.5 465 6.9
  • Example 13 209 3.9 457 6.8
  • Example 14 213 4.1 456 6.4
  • Example 15 214 4.1 455 6.5
  • Example 16 216
  • 4.2 459 6.5
  • Example 17 225 4.1 461 6.9
  • Example 18 226 3.9 464 7.1
  • Example 19 227 3.6 467 7.1
  • Example 20 228 3.9 467 6.7 Comparative Example 1 Alq 3 4.7 458 5.6 Comparative Example 2
  • the blue organic electroluminescent device (Examples 1 to 20) using the compound of the present invention in the electron transporting layer is a blue organic electroluminescent device (comparative example 1) and electrons using Alq3 in the electron transporting layer.
  • the blue organic electroluminescent device (Comparative Example 2) without a transport layer, it was found to exhibit excellent performance in terms of driving voltage, light emission peak, and current efficiency.
  • the present invention relates to novel organic compounds that can be used as materials for organic electroluminescent devices and organic electroluminescent devices comprising the same.

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Abstract

본 발명은 신규 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 화합물은 유기 전계 발광 소자의 유기물층, 바람직하게는 전자 수송층에 사용됨에 따라 유기 전계 발광 소자의 발광 효율, 구동 전압, 수명 등을 향상시킬 수 있다.

Description

유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
본 발명은 유기 전계 발광 소자용 재료로서 사용될 수 있는 신규 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
1950년대 베르나소스(Bernanose)의 유기 박막 발광 관측을 시점으로 하여, 1965년 안트라센 단결정을 이용한 청색 전기발광으로 이어진 유기 전계 발광(electroluminescent, EL) 소자에 대한 연구가 이어져 오다가, 1987년 탕(Tang)에 의하여 정공층과 발광층의 기능층으로 나눈 적층구조의 유기 전계 발광 소자가 제시되었다. 이후, 고효율, 고수명의 유기 전계 발광 소자를 만들기 위하여, 소자 내 각각의 특징적인 유기물층을 도입하는 형태로 발전하여 왔으며, 이에 사용되는 특화된 물질의 개발로 이어졌다.
유기 전계 발광 소자는 두 전극 사이에 전압을 걸어주면 양극에서는 정공이 유기물층으로 주입되고, 음극에서는 전자가 유기물층으로 주입된다. 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 이때, 유기물층으로 사용되는 물질은 그 기능에 따라, 발광 물질, 정공주입 물질, 정공수송 물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질 등으로 분류될 수 있다.
발광 물질은 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 물질과, 보다 나은 천연색을 구현하기 위한 노란색 및 주황색 발광 물질로 구분될 수 있다. 또한, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여, 발광 물질로서 호스트/도펀트 계를 사용할 수 있다.
도펀트 물질은 유기 물질을 사용하는 형광 도펀트와 Ir, Pt 등의 중원자(heavy atoms)가 포함된 금속 착체 화합물을 사용하는 인광 도펀트로 나눌 수 있다. 이때, 인광 재료의 개발은 이론적으로 형광에 비해 4배까지 발광 효율을 향상시킬 수 있기 때문에, 인광 도펀트 뿐만 아니라 인광 호스트 재료들에 대한 연구도 많이 진행되고 있다.
현재까지 정공 주입층, 정공 수송층. 정공 차단층, 전자 수송층 재료로는 NPB, BCP, Alq3 등이 널리 알려져 있으며, 발광층 재료로는 안트라센 유도체들이 보고되고 있다. 특히, 발광층 재료 중 효율 향상 측면에서 장점을 가지고 있는 Firpic, Ir(ppy)3, (acac)Ir(btp)2 등과 같은 Ir을 포함하는 금속 착체 화합물이 청색(blue), 녹색(green), 적색(red)의 인광 도판트 재료로 사용되고 있으며, 4,4-디카바졸리비페닐(4,4-dicarbazolybiphenyl, CBP)은 인광 호스트 재료로 사용되고 있다.
Figure PCTKR2016013827-appb-I000001
그러나 종래의 유기물층 재료들은 발광 특성 측면에서는 유리한 면이 있으나, 유리전이온도가 낮아 열적 안정성이 매우 좋지 않기 때문에, 유기 전계 발광 소자의 수명 측면에서 만족할 만한 수준이 되지 못하고 있다. 따라서, 성능이 뛰어난 유기물층 재료의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해, 유기 전계 발광 소자의 효율, 수명 및 안정성 등을 향상시킬 수 있는 신규 화합물 및 상기 화합물을 이용한 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure PCTKR2016013827-appb-I000002
상기 화학식 1에서,
X1 및 X2는 각각 독립적으로 N 또는 C(R5)이나, 상기 X1 및 X2 중 적어도 하나는 N이고;
m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이며;
R1 및 R2는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 R1 및 R2 각각이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
L1 내지 L3는 각각 독립적으로 단일결합, C6~C30의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 30개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되며;
R3 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며;
상기 L1 내지 L3의 아릴렌기 및 헤테로아릴렌기와, R1 내지 R5의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며;
상기 R3 및 R4 중 적어도 하나는 하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 치환기에서 선택되고;
[화학식 2]
Figure PCTKR2016013827-appb-I000003
[화학식 3]
Figure PCTKR2016013827-appb-I000004
상기 화학식 2 및 3에서,
*은 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
X1 내지 X10은 각각 독립적으로 N 또는 C(R6)이나, 상기 X1 내지 X10 중 적어도 하나는 N이며;
상기 화학식 2에서 L1 또는 L2에 결합되는 X5 내지 X8 중 어느 하나는 C(R6)이고, 이때 상기 R6는 부재이며;
상기 화학식 3에서 L1 또는 L2에 결합되는 X9 및 X10 중 어느 하나는 C(R6)이고, 이때 상기 R6는 부재이며;
R6은 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 R6이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
상기 R6의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명은 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하며, 상기 1층 이상의 유기물층 중에서 적어도 하나는 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
본 발명에서의 "알킬"은 탄소수 1 내지 40개의 직쇄 또는 측쇄의 포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기이며, 이의 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 "알케닐(alkenyl)"은 탄소-탄소 이중 결합을 1개 이상 가진, 탄소수 2 내지 40개의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기이며, 이의 예로는 비닐(vinyl), 알릴(allyl), 이소프로펜일(isopropenyl), 2-부텐일(2-butenyl) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 "알키닐(alkynyl)"은 탄소-탄소 삼중 결합을 1개 이상 가진, 탄소수 2 내지 40개의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기이며, 이의 예로는 에티닐(ethynyl), 2-프로파닐(2-propynyl) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 “아릴”은 단독 고리 또는 2 이상의 고리가 조합된, 탄소수 6 내지 60개의 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소만을 포함(예를 들어, 탄소수는 8 내지 60개일 수 있음)하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromacity)를 갖는 1가 치환기도 포함될 수 있다. 이러한 아릴의 예로는 페닐, 나프틸, 페난트릴, 안트릴, 플루오레닐 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 “헤테로아릴”은 핵원자수 5 내지 60개의 모노헤테로사이클릭 또는 폴리헤테로사이클릭 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이때, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, P, S 및 Se 중에서 선택된 헤테로원자로 치환된다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소 외에 N, O, P, S 및 Se 중에서 선택된 헤테로 원자를 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromacity)를 갖는 1가 그룹도 포함하는 것으로 해석된다. 이러한 헤테로아릴의 예로는 피리딜, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 트리아지닐과 같은 6-원 모노사이클릭 고리; 페녹사티에닐(phenoxathienyl), 인돌리지닐(indolizinyl), 인돌릴(indolyl), 퓨리닐(purinyl), 퀴놀릴(quinolyl), 벤조티아졸(벤조thiazole), 카바졸릴(carbazolyl)과 같은 폴리사이클릭 고리; 2-퓨라닐, N-이미다졸릴, 2-이속사졸릴, 2-피리디닐, 2-피리미디닐 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 "아릴옥시"는 RO-로 표시되는 1가의 치환기로, 상기 R은 탄소수 5 내지 60개의 아릴을 의미한다. 이러한 아릴옥시의 예로는 페닐옥시, 나프틸옥시, 디페닐옥시 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 "알킬옥시"는 R'O-로 표시되는 1가의 치환기로, 상기 R'는 1 내지 40개의 알킬을 의미하며, 직쇄(linear), 측쇄(branched) 또는 사이클릭(cyclic) 구조를 포함하는 것으로 해석한다. 이러한 알킬옥시의 예로는 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 1-프로폭시, t-부톡시, n-부톡시, 펜톡시 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 "아릴아민"은 탄소수 6 내지 60개의 아릴로 치환된 아민을 의미한다.
본 발명에서의 "시클로알킬"은 탄소수 3 내지 40개의 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이러한 사이클로알킬의 예로는 사이클로프로필, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 놀보닐(norbornyl), 아다만틴(adamantine) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 "헤테로시클로알킬"은 핵원자수 3 내지 40개의 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미하며, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, S 또는 Se와 같은 헤테로 원자로 치환된다. 이러한 헤테로시클로알킬의 예로는 모르폴린, 피페라진 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 "알킬실릴"은 탄소수 1 내지 40개의 알킬로 치환된 실릴이고, "아릴실릴"은 탄소수 5 내지 60개의 아릴로 치환된 실릴을 의미한다.
본 발명에서의 "축합 고리"는 축합 지방족 고리, 축합 방향족 고리, 축합 헤테로지방족 고리, 축합 헤테로방향족 고리 또는 이들의 조합된 형태를 의미한다.
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 열적 안정성, 정공 수송, 정공 주입 성능, 전자 수송 및 전자 주입 성능이 우수하고, 전자 이동도가 빠르기 때문에 유기 전계 발광 소자의 유기물층 재료, 바람직하게는 발광층 재료, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층 및 전자 수송층으로 이용될 수 있다.
본 발명의 화학식 1로 표시되는 신규 화합물은 발광층 재료, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층 및 전자 수송층으로 사용할 경우, 종래 물질에 비해 우수한 발광 성능, 낮은 구동전압, 높은 효율 및 장수명을 갖는 유기 전계 발광 소자를 제조할 수 있고, 나아가 성능 및 수명이 크게 향상된 풀 칼라 디스플레이 패널도 제조할 수 있다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure PCTKR2016013827-appb-I000005
상기 화학식 1에서,
X1 및 X2는 각각 독립적으로 N 또는 C(R5)이나, 상기 X1 및 X2 중 적어도 하나는 N이고;
m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이며;
R1 및 R2는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 R1 및 R2 각각이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
L1 내지 L3는 각각 독립적으로 단일결합, C6~C30의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 30개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되며;
R3 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며;
상기 L1 내지 L3의 아릴렌기 및 헤테로아릴렌기와, R1 내지 R5의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며;
상기 R3 및 R4 중 적어도 하나는 하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 치환기에서 선택되고;
[화학식 2]
Figure PCTKR2016013827-appb-I000006
[화학식 3]
Figure PCTKR2016013827-appb-I000007
상기 화학식 2 및 3에서,
*은 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
X1 내지 X10은 각각 독립적으로 N 또는 C(R6)이나, 상기 X1 내지 X10 중 적어도 하나는 N이며;
상기 화학식 2에서 L1 또는 L2에 결합되는 X5 내지 X8 중 어느 하나는 C(R6)이고, 이때 상기 R6는 부재이며;
상기 화학식 3에서 L1 또는 L2에 결합되는 X9 및 X10 중 어느 하나는 C(R6)이고, 이때 상기 R6는 부재이며;
R6은 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 R6이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
상기 R6의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
1. 신규 유기 화합물
본 발명에 따른 신규 유기 화합물은 피리미딘 또는 트리아진을 축으로 Y자 형태의 기본 골격에 아릴기 및 헤테로아릴기가 결합된 구조를 갖는다. 본 발명에서는 상기한 기본 골격에 헤테로 원자의 위치와 수를 변화시켜(예컨대, 페난트리딘, 벤조나프티리딘, 피리도퀴녹살린 등)과 같이 전자 흡수성이 큰 전자 끌개기(EWG)가 결합되어 분자 전체가 전자 이동도를 높일 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 신규 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2016013827-appb-I000008
상기 화학식 1에서,
X1 및 X2는 각각 독립적으로 N 또는 C(R5)이나, 상기 X1 및 X2 중 적어도 하나는 N이고;
m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이며;
R1 및 R2는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 R1 및 R2 각각이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
L1 내지 L3는 각각 독립적으로 단일결합, C6~C30의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 30개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되며;
R3 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며;
상기 L1 내지 L3의 아릴렌기 및 헤테로아릴렌기와, R1 내지 R5의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 R3 및 R4 중 적어도 하나는 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 치환기인 것이 발광 효율 측면에서 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다:
[화학식 2]
Figure PCTKR2016013827-appb-I000009
[화학식 3]
Figure PCTKR2016013827-appb-I000010
상기 화학식 2 및 화학식 3에서,
*은 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
X1 내지 X10은 각각 독립적으로 N 또는 C(R6)이나, 상기 X1 내지 X10 중 적어도 하나는 N이며;
상기 화학식 2에서 L1 또는 L2에 결합되는 X5 내지 X8 중 어느 하나는 C(R6)이고, 이때 상기 R6는 부재이며;
상기 화학식 3에서 L1 또는 L2에 결합되는 X9 및 X10 중 어느 하나는 C(R6)이고, 이때 상기 R6는 부재이며;
R6은 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴아민기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 인접하는 기(예컨대, L2, 인접하는 다른 R6 등)와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고, 상기 R6이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
상기 R6의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 화합물은 페난트렌 치환기의 기본 골격에 질소의 개수 및 위치를 변화시켜 빠른 전자 이동도를 가질 수 있다. 이로 인해 전자 수송층의 성능을 높여 유기 전계 발광 소자의 효율을 높일 수 있다. 또한 발광층으로 엑시톤의 수 증가에 기여하여 소자의 발광 효율이 개선될 수 있고, 소자의 내구성 및 안정성이 향상되어 소자의 수명이 효율적으로 증가될 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 치환기는 하기 화학식 A-1 내지 A-11 중 적어도 하나로 표시되는 치환기일 수 있다:
Figure PCTKR2016013827-appb-I000011
상기 화학식 A-1 내지 A-11에서,
p는 0 내지 4의 정수이며;
q는 0 내지 3의 정수이며;
r 및 s는 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수이며;
R7 및 R8은 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴아민기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 인접하는 기(예컨대, L2, 인접하는 다른 R7 또는 R8 등)와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고, 상기 R7 및 R8 각각이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
상기 R7 및 R8의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며,
* 및 R6은 상기 화학식 2에서 정의된 바와 같다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 화학식 3으로 표시되는 치환기는 하기 화학식 B-1 내지 B-6 중 적어도 하나로 표시되는 치환기일 수 있다:
Figure PCTKR2016013827-appb-I000012
상기 화학식 B-1 내지 B-6에서,
*은 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
p 및 l은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이며;
q 및 t는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이며;
s는 0 내지 2의 정수이며;
R7 및 R8은 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴아민기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 인접하는 기(예컨대, L2, 인접하는 다른 R7 또는 R8 등)와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고, 상기 R7 및 R3 각각이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
상기 R7 및 R8 의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 L1 내지 L3는 각각 독립적으로 단일결합 또는 C6~C18의 아릴렌기일 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 L1 내지 L3는 각각 독립적으로 단일결합, 페닐렌기, 비페닐렌기, 나프탈레닐기 및 안트라세닐기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 R3는 C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기 또는 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기일 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 R3는 메틸, 프로필, 부틸, 페닐기, 비페닐기, 나프탈레닐기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 피레닐기, 트리페닐레닐기, 플루오레닐기, 스파이로비플루오레닐기 및 벤조플루오레닐기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물로 나타낼 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure PCTKR2016013827-appb-I000013
Figure PCTKR2016013827-appb-I000014
Figure PCTKR2016013827-appb-I000015
Figure PCTKR2016013827-appb-I000016
Figure PCTKR2016013827-appb-I000017
Figure PCTKR2016013827-appb-I000018
Figure PCTKR2016013827-appb-I000019
Figure PCTKR2016013827-appb-I000020
Figure PCTKR2016013827-appb-I000021
Figure PCTKR2016013827-appb-I000022
Figure PCTKR2016013827-appb-I000023
Figure PCTKR2016013827-appb-I000024
Figure PCTKR2016013827-appb-I000025
Figure PCTKR2016013827-appb-I000026
Figure PCTKR2016013827-appb-I000027
Figure PCTKR2016013827-appb-I000028
Figure PCTKR2016013827-appb-I000029
본 발명에서 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 일반적인 합성방법에 따라 합성될 수 있다(Chem. Rev., 60:313 (1960); J. Chem. SOC. 4482 (1955); Chem. Rev. 95: 2457 (1995) 등 참조). 본 발명의 화합물에 대한 상세한 합성 과정은 후술하는 합성예에서 구체적으로 기술하도록 한다.
2. 유기 전계 발광 소자
한편, 본 발명의 다른 측면은 상기한 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자(유기 EL 소자)에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명은 양극(anode), 음극(cathode), 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자로서, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 이때, 상기 화합물은 단독 또는 2 이상 혼합되어 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 구조는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 기판, 양극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조일 수 있다. 이때, 상기 발광층과 전자 수송층 사이에는 전자 수송 보조층이 추가로 적층될 수 있고, 상기 전자 수송층 위에는 전자 주입층이 추가로 적층될 수 있다. 본 발명에서 상기 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 발광 보조층, 수명 개선층, 전자 수송층, 전자 수송 보조층 및 전자 주입층 중 하나 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 트리아진을 축으로 Y자 형태의 기본 골격에 아릴기 및 헤테로아릴기와 같이 전자 흡수성이 큰 전자 끌개기(EWG)가 결합되어 분자 전체가 전자 이동도를 높일 수 있다. 즉, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 전자 이동도가 빨라 전자 수송층의 성능을 높여 이를 전자 수송층 또는 전자 수송 보조층의 재료로 사용하는 경우 유기 전계 발광 소자의 효율을 높일 수 있다. 또한, 발광층으로 엑시톤의 수 증가에 기여하여 발광 효율이 개선될 수 있으며, 소자의 내구성 및 안정성이 향상되어 소자의 수명 또한 효율적으로 증가될 수 있다.
또, 본 발명의 유기 전계 발광 소자의 구조는 양극, 1층 이상의 유기물층 및 음극이 순차적으로 적층될 뿐만 아니라, 전극과 유기물층 계면에 절연층 또는 접착층이 삽입된 구조일 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 상기 유기물층 중 적어도 하나 이상(예컨대, 전자 수송층 또는 전자 수송 보조층)이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하도록 형성하는 것을 제외하고는, 당 기술 분야에 알려져 있는 재료 및 방법을 이용하여 다른 유기물층 및 전극을 형성하여 제조될 수 있다.
상기 유기물층은 진공 증착법이나 용액 도포법에 의하여 형성될 수 있다. 상기 용액 도포법의 예로는 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서 사용 가능한 기판으로는 특별히 한정되지 않으며, 실리콘 웨이퍼, 석영, 유리판, 금속판, 플라스틱 필름 및 시트 등이 사용될 수 있다.
또, 양극 물질로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연산화물, 인듐산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리티오펜, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤 또는 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자; 및 카본블랙 등이 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또, 음극 물질로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 또는 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; 및 LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[ 준비예 1] 2-(3,5- 디브로모페닐 )-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진의 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000030
2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 (100 g, 373.5 mmol)와 (3,5-디브로모페닐)보로닉산 (104.5 g, 373.5 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (21.6 g, 18.6 mmol), K2CO3 (103.3 g, 747.0 mmol)을 톨루엔 1000ml, EtOH 200ml, H2O 200ml에 넣고 2시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 2-(3,5-디브로모페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 (104.7 g, 수율 60 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 7.40-7.41 (m, 4H), 7.51 (m, 4H), 7.96 (s, 1H), 8.27-8.28 (m, 4H)
[LCMS] : 467
[ 준비예 2] 6-(3- 브로모 -5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐) 페난트리 딘의 합성
<단계 1> 6-(4,4,5,5- 테트라메틸 -1,3,2- 디옥사보로란 -2-일) 페난트리딘의 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000031
6-브로모페난트리딘 (15.4 g, 59.6 mmol)와 4,4,4',4',5,5,5',5'-옥타메틸-2,2'-비(1,3,2-디옥사보로란) (18.0 g, 70.8 mmol) 및 Pd(dppf)Cl2 (2.4 g, 3.0 mmol), KOAc (11.6 g, 118.8 mmol)을 1,4-디옥산 300ml에 넣고 12시간 동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 6-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)페난트리딘 (5.4 g, 수율 30 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 1.24 (s, 12H), 7.41-7.42 (m, 1H), 7.48-7.49(m, 1H), 7.59-7.60 (m, 1H), 7.76-7.78 (m, 2H), 7.92 (d, 1H), 7.98 (d, 1H), 8.06(d, 1H)
[LCMS] : 305
<단계 2> 6-(3- 브로모 -5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐) 페난트리딘의 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000032
준비예 1에서 합성된 2-(3,5-디브로모페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 (7.6 g, 16.3 mmol)와 상기에서 합성된 6-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)페난트리딘 (5.0 g, 16.3 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.9 g, 0.8 mmol), K2CO3 (4.5 g, 32.6 mmol)을 톨루엔 200ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 6-(3-브로모-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)페난트리딘 (6.4 g, 수율 70 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 7.41-7.42 (m, 3H), 7.48-7.49 (m, 2H), 7.50-7.51 (m, 4H), 7.59-7.60 (m, 1H), 7.76-7.78 (m, 2H), 7.92-7.93 (m, 2H), 7.98 (d, 1H), 8.06 (s, 1H), 8.15 (s, 1H), 8.27-8.28 (m, 4H)
[LCMS] : 565
[ 준비예 3] 5- (3-브로모-5- (4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐) 벤조[c][2,7]나프티리딘의 합성
<단계 1> 5-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)벤조[c][2,7]나프티리딘의 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000033
5-브로모벤조[c][2,7]나프티리딘 (15.4 g, 59.6 mmol)와 4,4,4',4',5,5,5',5'-옥타메틸-2,2'-비(1,3,2-디옥사보로란) (18.0 g, 70.8 mmol) 및 Pd(dppf)Cl2 (2.4 g, 3.0 mmol), KOAc (11.6 g, 118.8 mmol)을 1,4-디옥산 300ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 5-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)벤조[c][2,7]나프티리딘 (5.6 g, 수율 35 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 1.24 (s, 12H), 7.38 (d, 1H), 7.60 (t, 1H), 7.78 (t, 1H), 7.96 (d, 1H), 8.06(d, 1H), 8.43(d, 1H), 9.51 (s, 1H)
[LCMS] : 306
<단계 2> 5- (3-브로모-5- (4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐) 벤조[c][2,7]나프티리딘의 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000034
준비예 1에서 합성된 2-(3,5-디브로모페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 (7.6 g, 16.3 mmol)와 상기에서 합성된 5-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)벤조[c][2,7]나프티리딘 (5.0 g, 16.3 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.9 g, 0.8 mmol), K2CO3 (4.5 g, 32.6 mmol)을 톨루엔 200ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 5-(3-브로모-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)벤조[c][2,7]나프티리딘 (6.0 g, 수율 65 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 7.38 (d, 1H), 7.41-7.42 (m, 2H), 7.48 (s, 1H), 7.50-7.51 (m, 4H), 7.60-7.61 (m, 1H), 7.78 (t, 1H), 7.93 (s, 1H), 7.98 (d, 1H), 8.08 (d, 1H), 8.15 (s, 1H), 8.27-8.28 (m, 4H), 8.43 (d, 1H), 9.34 (s, 1H)
[LCMS] : 566
[ 준비예 4] 6- (3-브로모-5- (4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐) 피리도[3,2-f]퀴녹살린의 합성
<단계 1> 6-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)피리도[3,2-f]퀴녹살린의 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000035
6-브로모피리도[3,2-f]퀴녹살린 (15.4 g, 59.6 mmol)와 4,4,4',4',5,5,5',5'-옥타메틸-2,2'-비(1,3,2-디옥사보로란) (18.0 g, 70.8 mmol) 및 Pd(dppf)Cl2 (2.4 g, 3.0 mmol), KOAc (11.6 g, 118.8 mmol)을 1,4-디옥산 300ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 6-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)피리도[3,2-f]퀴녹살린 (8.8 g, 수율 49 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 1.24 (s, 12H), 7.58 (t, 1H), 8.06(d, 1H), 8.38(d, 1H), 8.70 (s, 2H), 8.83(d, 1H)
[LCMS] : 307
<단계 2> 6- (3-브로모-5- (4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐) 피리도[3,2-f]퀴녹살린의 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000036
준비예 1에서 합성된 2-(3,5-디브로모페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 (7.6 g, 16.3 mmol)와 상기에서 합성된 6-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)피리도[3,2-f]퀴녹살린 (5.0 g, 16.3 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.9 g, 0.8 mmol), K2CO3 (4.5 g, 32.6 mmol)을 톨루엔 200ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 6-(3-브로모-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)피리도[3,2-f]퀴녹살린 (5.5 g, 수율 60 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 7.41-7.42 (m, 4H), 7.50-7.51 (m, 4H), 7.58 (t, 1H), 7.64 (s, 1H), 8.28-8.29 (m, 5H), 8.38 (d, 1H), 8.74 (s, 2H), 8.83 (d, 1H)
[LCMS] : 567
[ 준비예 5] 6- (3-브로모-5- (4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐) 피리도[4,3-c][1,5]나프티리딘의 합성
<단계 1> 6-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)피리도[4,3-c][1,5]나프티리딘의 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000037
6-브로모피리도[4,3-c][1,5]나프티리딘 (15.4 g, 59.6 mmol)와 4,4,4',4',5,5,5',5'-옥타메틸-2,2'-비(1,3,2-디옥사보로란) (18.0 g, 70.8 mmol) 및 Pd(dppf)Cl2 (2.4 g, 3.0 mmol), KOAc (11.6 g, 118.8 mmol)을 1,4-디옥산 300ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 6-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)피리도[4,3-c][1,5]나프티리딘 (5.4 g, 수율 30 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 1.24 (s, 12H), 7.78 (d, 1H), 7.91 (t, 1H), 8.50(d, 1H), 8.75(d, 1H), 9.10 (d, 1H), 9.39 (s, 1H)
[LCMS] : 307
<단계 2> 6- (3-브로모-5- (4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐) 피리도[4,3-c][1,5]나프티리딘의 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000038
준비예 1에서 합성된 2-(3,5-디브로모페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 (7.6 g, 16.3 mmol)와 상기에서 합성된 6-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)피리도[4,3-c][1,5]나프티리딘 (5.0 g, 16.3 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.9 g, 0.8 mmol), K2CO3 (4.5 g, 32.6 mmol)을 톨루엔 200ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 6-(3-브로모-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)피리도[4,3-c][1,5]나프티리딘 (5.5 g, 수율 60 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 7.41-7.42 (m, 2H), 7.48 (s, 1H), 7.50-7.51 (m, 4H), 7.78 (d, 1H), 7.91-7.93 (m, 2H), 8.15 (s, 1H), 8.27-8.28 (m, 4H), 8.50 (s, 1H), 8.75 (d, 1H), 9.10 (d, 1H), 9.39 (s, 1H)
[LCMS] : 567
[ 준비예 6] 4-(3- 브로모 -5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)-1,10-페난트롤린의 합성
<단계 1> 4-(4,4,5,5- 테트라메틸 -1,3,2- 디옥사보로란 -2-일)-1,10-페난트롤린의 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000039
4-브로모-1,10-페난트롤린 (15.4 g, 59.6 mmol)와 4,4,4',4',5,5,5',5'-옥타메틸-2,2'-bi(1,3,2-디옥사보로란) (18.0 g, 70.8 mmol) 및 Pd(dppf)Cl2 (2.4 g, 3.0 mmol), KOAc (11.6 g, 118.8 mmol)을 1,4-디옥산 300ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)-1,10-페난트롤린 (8.6 g, 수율 49 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 1.24 (s, 12H), 7.48 (d, 1H), 7.58 (t, 1H), 7.81 (d, 1H), 8.06 (d, 1H), 8.38(d, 1H), 8.83(d, 2H)
[LCMS] : 306
<단계 2> 4-(3- 브로모 -5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)-1,10-페난트롤린의 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000040
준비예 1에서 합성된 2-(3,5-디브로모페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 (7.6 g, 16.3 mmol)와 상기에서 합성된 4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)-1,10-페난트롤린 (5.0 g, 16.3 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.9 g, 0.8 mmol), K2CO3 (4.5 g, 32.6 mmol)을 톨루엔 200ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 4-(3-브로모-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)-1,10-페난트롤린 (6.0 g, 수율 65 %)을 얻었다.
1H-NMR: δ 7.41-7.42 (m, 4H), 7.48 (d, 1H), 7.50-7.51 (m, 4H), 7.58 (t, 1H), 7.64 (s, 1H),7.81 (d, 1H), 8.06 (d, 1H), 8.27-8.28 (m, 4H), 8.38 (d, 1H), 8.83 (d, 1H), 8.89 (d, 1H)
[LCMS] : 566
[ 합성예 1] 화합물 1의 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000041
준비예 2의 6-(3-브로모-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)페난트리딘 (5 g, 8.8 mmol)와 페닐 보로닉산 (1.2 g, 9.7 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.4 mmol), K2CO3 (2.4 g, 17.6 mmol)을 톨루엔 200ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 6-(5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-[1,1'-비페닐]-3-일)페난트리딘 (3.4 g, 수율 70 %)을 얻었다.
[LCMS] : 562
[ 합성예 2] 화합물 8 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000042
준비예 2의 6-(3-브로모-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)페난트리딘 (5 g, 8.8 mmol)와 나프탈렌-2-일보로닉산 (1.7 g, 9.7 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.4 mmol), K2CO3 (2.4 g, 17.6 mmol)을 톨루엔 200ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 6-(3-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-5-(나프탈렌-2-일)페닐)페난트리딘 (3.9 g, 수율 73 %)을 얻었다.
[LCMS] : 612
[ 합성예 3] 화합물 17의 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000043
준비예 2의 6-(3-브로모-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)페난트리딘 (5 g, 8.8 mmol)와 (9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)보로닉산 (2.3 g, 9.7 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.4 mmol), K2CO3 (2.4 g, 17.6 mmol)을 톨루엔 200ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 6-(3-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)페난트리딘 (4.2 g, 수율 71 %)을 얻었다.
[LCMS] : 678
[ 합성예 4] 화합물 29의 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000044
준비예 2의 6-(3-브로모-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)페난트리딘 (5 g, 8.8 mmol)와 (9,9-디페닐-9H-플루오렌-4-일)보로닉산 (3.5 g, 9.7 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.4 mmol), K2CO3 (2.4 g, 17.6 mmol)을 톨루엔 200ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 6-(3-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-5-(9,9-디페닐-9H-플루오렌-4-일)페닐)페난트리딘 (4.6 g, 수율 65 %)을 얻었다.
[LCMS] : 802
[ 합성예 5] 화합물 89의 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000045
준비예 3의 5-(3-브로모-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)벤조[c][2,7]나프티리딘 (5 g, 8.8 mmol)와 페닐 보로닉산 (1.2 g, 9.7 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.4 mmol), K2CO3 (2.4 g, 17.6 mmol)을 톨루엔 200ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 5-(5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-[1,1'-비페닐]-3-일)벤조[c][2,7]나프티리딘 (3.4 g, 수율 70 %)을 얻었다.
[LCMS] : 563
[ 합성예 6] 화합물 96 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000046
준비예 3의 5-(3-브로모-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)벤조[c][2,7]나프티리딘 (5 g, 8.8 mmol)와 나프탈렌-2-일보로닉산 (1.7 g, 9.7 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.4 mmol), K2CO3 (2.4 g, 17.6 mmol)을 톨루엔 200ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 5-(3-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-5-(나프탈렌-2-일)페닐)벤조[c][2,7]나프티리딘 (3.9 g, 수율 73 %)을 얻었다.
[LCMS] : 613
[ 합성예 7] 화합물 105의 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000047
준비예 3의 5-(3-브로모-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)벤조[c][2,7]나프티리딘 (5 g, 8.8 mmol)와 (9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)보로닉산 (2.3 g, 9.7 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.4 mmol), K2CO3 (2.4 g, 17.6 mmol)을 톨루엔 200ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 5-(3-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)벤조[c][2,7]나프티리딘 (4.2 g, 수율 71 %)을 얻었다.
[LCMS] : 679
[ 합성예 8] 화합물 117의 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000048
준비예 3의 5-(3-브로모-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)벤조[c][2,7]나프티리딘 (5 g, 8.8 mmol)와 (9,9-디페닐-9H-플루오렌-4-일)보로닉산 (3.5 g, 9.7 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.4 mmol), K2CO3 (2.4 g, 17.6 mmol)을 톨루엔 200ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 5-(3-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-5-(9,9-디페닐-9H-플루오렌-4-일)페닐)벤조[c][2,7]나프티리딘 (4.6 g, 수율 65 %)을 얻었다.
[LCMS] : 803
[ 합성예 9] 화합물 177의 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000049
준비예 4의 6-(3-브로모-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)피리도[3,2-f]퀴녹살린 (5 g, 8.8 mmol)와 페닐 보로닉산 (1.2 g, 9.7 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.4 mmol), K2CO3 (2.4 g, 17.6 mmol)을 톨루엔 200ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 6-(5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-[1,1'-비페닐]-3-일)피리도[3,2-f]퀴녹살린 (3.4 g, 수율 70 %)을 얻었다.
[LCMS] : 564
[ 합성예 10] 화합물 184 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000050
준비예 4의 6-(3-브로모-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)피리도[3,2-f]퀴녹살린 (5 g, 8.8 mmol)와 나프탈렌-2-일보로닉산 (1.7 g, 9.7 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.4 mmol), K2CO3 (2.4 g, 17.6 mmol)을 톨루엔 200ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 6-(3-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-5-(나프탈렌-2-일)페닐)피리도[3,2-f]퀴녹살린 (3.9 g, 수율 73 %)을 얻었다.
[LCMS] : 614
[ 합성예 11] 화합물 193의 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000051
준비예 4의 6-(3-브로모-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)피리도[3,2-f]퀴녹살린 (5 g, 8.8 mmol)와 (9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)보로닉산 (2.3 g, 9.7 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.4 mmol), K2CO3 (2.4 g, 17.6 mmol)을 톨루엔 200ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 12시간동안 가열환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 6-(3-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)피리도[3,2-f]퀴녹살린 (4.2 g, 수율 71 %)을 얻었다.
[LCMS] : 680
[ 합성예 12] 화합물 195의 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000052
준비예 4의 6-(3-브로모-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)피리도[3,2-f]퀴녹살린 (5 g, 8.8 mmol)와 (9,9-디페닐-9H-플루오렌-2-일)보로닉산 및 Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.4 mmol), K2CO3 (2.4 g, 17.6 mmol)을 톨루엔 200ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 6-(3-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-5-(9,9-디페닐-9H-플루오렌-2-일)페닐)피리도[3,2-f]퀴녹살린 (4.6 g, 수율 65 %)을 얻었다.
[LCMS] : 804
[ 합성예 13] 화합물 209의 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000053
준비예 5의 6-(3-브로모-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)피리도[4,3-c][1,5]나프티리딘 (5 g, 8.8 mmol)와 페닐 보로닉산 (1.2 g, 9.7 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.4 mmol), K2CO3 (2.4 g, 17.6 mmol)을 톨루엔 200ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 6-(5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-[1,1'-비페닐]-3-일)피리도[4,3-c][1,5]나프티리딘 (3.4 g, 수율 70 %)을 얻었다.
[LCMS] : 564
[ 합성예 14] 화합물 213의 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000054
준비예 5의 6-(3-브로모-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)피리도[4,3-c][1,5]나프티리딘 (5 g, 8.8 mmol)와 [1,1'-비페닐]-4-일보로닉산 (1.9 g, 9.7 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.4 mmol), K2CO3 (2.4 g, 17.6 mmol)을 톨루엔 200ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 6-(5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-[1,1':4',1''-터페닐]-3-일)피리도[4,3-c][1,5]나프티리딘 (2.8 g, 수율 50 %)을 얻었다.
[LCMS] : 640
[ 합성예 15] 화합물 214 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000055
준비예 5의 6-(3-브로모-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)피리도[4,3-c][1,5]나프티리딘 (5 g, 8.8 mmol)와 [1,1'-비페닐]-3-일보로닉산 (1.9 g, 9.7 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.4 mmol), K2CO3 (2.4 g, 17.6 mmol)을 톨루엔 200ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 6-(5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-[1,1':3',1''-터페닐]-3-일)피리도[4,3-c][1,5]나프티리딘 (2.8 g, 수율 50 %)을 얻었다.
[LCMS] : 640
[ 합성예 16] 화합물 216 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000056
준비예 5의 6-(3-브로모-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)피리도[4,3-c][1,5]나프티리딘 (5 g, 8.8 mmol)와 나프탈렌-2-일보로닉산 (1.7 g, 9.7 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.4 mmol), K2CO3 (2.4 g, 17.6 mmol)을 톨루엔 200ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 6-(3-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-5-(나프탈렌-2-일)페닐)피리도[4,3-c][1,5]나프티리딘 (3.9 g, 수율 73 %)을 얻었다.
[LCMS] : 614
[ 합성예 17] 화합물 225의 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000057
준비예 6의 4-(3-브로모-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)-1,10-페난트롤린 (5 g, 8.8 mmol)와 페닐 보로닉산 (1.2 g, 9.7 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.4 mmol), K2CO3 (2.4 g, 17.6 mmol)을 톨루엔 200ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 4-(5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-[1,1'-비페닐]-3-일)-1,10-페난트롤린 (3.4 g, 수율 370 %)을 얻었다.
[LCMS] : 563
[ 합성예 18] 화합물 226 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000058
준비예 6의 4-(3-브로모-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)-1,10-페난트롤린 (5 g, 8.8 mmol)와 나프탈렌-2-일보로닉산 (1.7 g, 9.7 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.4 mmol), K2CO3 (2.4 g, 17.6 mmol)을 톨루엔 200ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 4-(3-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-5-(나프탈렌-2-일)페닐)-1,10-페난트롤린 (3.9 g, 수율 73 %)을 얻었다.
[LCMS] : 613
[ 합성예 19] 화합물 227의 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000059
준비예 6의 4-(3-브로모-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)-1,10-페난트롤린 (5 g, 8.8 mmol)와 (9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)보로닉산 (2.3 g, 9.7 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.4 mmol), K2CO3 (2.4 g, 17.6 mmol)을 톨루엔 200ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 4-(3-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)-1,10-페난트롤린 (4.2 g, 수율 71 %)을 얻었다.
[LCMS] : 679
[ 합성예 20] 화합물 228의 합성
Figure PCTKR2016013827-appb-I000060
준비예 6의 4-(3-브로모-5-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)-1,10-페난트롤린 (5 g, 8.8 mmol)와 (9,9-디페닐-9H-플루오렌-4-일)보로닉산 (3.5 g, 9.7 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.5 g, 0.4 mmol), K2CO3 (2.4 g, 17.6 mmol)을 톨루엔 200ml, EtOH 40ml, H2O 40ml에 넣고 12시간 동안 가열 환류하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 4-(3-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-5-(9,9-디페닐-9H-플루오렌-4-일)페닐)-1,10-페난트롤린 (4.6 g, 수율 65 %)을 얻었다.
[LCMS] : 803
[실시예 1 ~ 20] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
합성예에서 합성된 화합물 1, 8, 17, 29, 89, 96, 105, 117, 177, 184, 193, 195, 209, 213, 214, 216, 225, 226, 227, 228을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후, 하기와 같이 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
먼저, ITO (Indium tin oxide)가 1500 Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면, 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후, UV OZONE 세정기(Power sonic 405, 화신테크)로 이송시킨 다음 UV를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정하고 진공 증착기로 기판을 이송하였다.
상기와 같이 준비된 ITO 투명 전극 위에, DS-205 (㈜두산전자, 80 nm)/NPB (15 nm)/ADN + 5 % DS-405 (㈜두산전자, 30nm)/화합물 1, 8, 17, 29, 89, 96, 105, 117, 177, 184, 193, 195, 209, 213, 214, 216, 225, 226, 227, 228 각각의 화합물 (30 nm)/LiF (1 nm)/Al (200 nm) 순으로 적층하여 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
전자 수송층 물질로서 화합물 1 대신 Alq3을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[ 비교예 2] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
전자 수송층 물질로서 화합물 1을 사용하지 않은 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
상기 실시예 1 내지 20 및 비교예 1, 2에서 사용된 NPB, AND 및 Alq3의 구조는 하기와 같다.
Figure PCTKR2016013827-appb-I000061
[평가예 1]
실시예 1 내지 20 및 비교예 1, 2 에서 제작한 각각의 청색 유기 전계 발광 소자에 대하여 전류밀도 (10) mA/㎠에서의 구동전압, 전류효율 및 발광 피크를 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
샘플 전자 수송층 구동 전압(V) EL 피크(nm) 전류효율(cd/A)
실시예 1 1 4.5 458 7.0
실시예 2 8 4.6 459 7.1
실시예 3 17 4.1 458 7.1
실시예 4 29 4.0 455 6.8
실시예 5 89 4.3 456 6.7
실시예 6 96 4.4 457 6.7
실시예 7 105 3.9 456 6.9
실시예 8 117 3.8 452 7.1
실시예 9 177 4.0 448 7.3
실시예 10 184 4.1 460 7.3
실시예 11 193 3.6 468 6.8
실시예 12 195 3.5 465 6.9
실시예 13 209 3.9 457 6.8
실시예 14 213 4.1 456 6.4
실시예 15 214 4.1 455 6.5
실시예 16 216 4.2 459 6.5
실시예 17 225 4.1 461 6.9
실시예 18 226 3.9 464 7.1
실시예 19 227 3.6 467 7.1
실시예 20 228 3.9 467 6.7
비교예 1 Alq3 4.7 458 5.6
비교예 2 - 4.8 460 6.2
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 화합물을 전자 수송층에 사용한 청색 유기 전계 발광 소자(실시예 1 내지 20)는 종래의 Alq3를 전자 수송층에 사용한 청색 유기 전계 발광 소자(비교예 1) 및 전자 수송층이 없는 청색 유기 전계 발광 소자(비교예 2)에 비해 구동전압, 발광피크 및 전류효율 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.
본 발명은 유기 전계 발광 소자용 재료로서 사용될 수 있는 신규 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.

Claims (8)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2016013827-appb-I000062
    상기 화학식 1에서,
    X1 및 X2는 각각 독립적으로 N 또는 C(R5)이나, 상기 X1 및 X2 중 적어도 하나는 N이고;
    m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이며;
    R1 및 R2는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 R1 및 R2 각각이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
    L1 내지 L3는 각각 독립적으로 단일결합, C6~C30의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 30개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되며;
    R3 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되며;
    상기 L1 내지 L3의 아릴렌기 및 헤테로아릴렌기와, R1 내지 R5의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며;
    상기 R3 및 R4 중 적어도 하나는 하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 치환기에서 선택되고;
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2016013827-appb-I000063
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2016013827-appb-I000064
    상기 화학식 2 및 3에서,
    *은 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
    X1 내지 X10은 각각 독립적으로 N 또는 C(R6)이나, 상기 X1 내지 X10 중 적어도 하나는 N이며;
    상기 화학식 2에서 L1 또는 L2에 결합되는 X5 내지 X8 중 어느 하나는 C(R6)이고, 이때 상기 R6는 부재이며;
    상기 화학식 3에서 L1 또는 L2에 결합되는 X9 및 X10 중 어느 하나는 C(R6)이고, 이때 상기 R6는 부재이며;
    R6은 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C3~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 R6이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
    상기 R6의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 2로 표시되는 치환기는 하기 화학식 A-1 내지 A-11 중 적어도 하나로 표시되는 치환기인 화합물:
    Figure PCTKR2016013827-appb-I000065
    상기 화학식 A-1 내지 A-11에서,
    p는 0 내지 4의 정수이며;
    q는 0 내지 3의 정수이며;
    r 및 s는 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수이며;
    R7 및 R8은 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴아민기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접하는 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고, 상기 R7 및 R8 각각이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
    상기 R7 및 R8의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며,
    * 및 R6은 제1항에서 정의된 바와 같다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 3으로 표시되는 치환기는 하기 화학식 B-1 내지 B-6 중 적어도 하나로 표시되는 치환기인 화합물:
    Figure PCTKR2016013827-appb-I000066
    상기 화학식 B-1 내지 B-6에서,
    *은 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
    p 및 l은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이며;
    q 및 t는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이며;
    s는 0 내지 2의 정수이며;
    R7 및 R8은 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴아민기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접하는 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고, 상기 R7 및 R8 각각이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
    상기 R7 및 R8의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴실릴기는 각각 독립적으로 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴아민기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40개의 헤테로시클로알킬기, C1~C40의 알킬실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스파닐기, C6~C60의 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 C6~C60의 아릴실릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 L1 내지 L3는 각각 독립적으로 단일결합 또는 C6~C18의 아릴렌기인 화합물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 L1 내지 L3는 각각 독립적으로 단일결합, 페닐렌기, 비페닐렌기, 나프탈레닐기 및 안트라세닐기로 이루어진 군에서 선택되는 화합물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 R3는 C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C6~C60의 아릴기 또는 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기인 화합물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 R3는 메틸, 프로필, 부틸, 페닐기, 비페닐기, 나프탈레닐기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 피레닐기, 트리페닐레닐기, 플루오레닐기, 스파이로비플루오레닐기 및 벤조플루오레닐기로 이루어진 군에서 선택되는 화합물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 아래의 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물:
    Figure PCTKR2016013827-appb-I000067
    Figure PCTKR2016013827-appb-I000068
    Figure PCTKR2016013827-appb-I000069
    Figure PCTKR2016013827-appb-I000070
    Figure PCTKR2016013827-appb-I000071
    Figure PCTKR2016013827-appb-I000072
    Figure PCTKR2016013827-appb-I000073
    Figure PCTKR2016013827-appb-I000074
    Figure PCTKR2016013827-appb-I000075
    Figure PCTKR2016013827-appb-I000076
    Figure PCTKR2016013827-appb-I000077
    Figure PCTKR2016013827-appb-I000078
    Figure PCTKR2016013827-appb-I000079
    Figure PCTKR2016013827-appb-I000080
    Figure PCTKR2016013827-appb-I000081
    Figure PCTKR2016013827-appb-I000082
    Figure PCTKR2016013827-appb-I000083
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