WO2017099466A1 - 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 - Google Patents
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Classifications
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
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- C07C13/28—Polycyclic hydrocarbons or acyclic hydrocarbon derivatives thereof
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- C07C13/567—Polycyclic hydrocarbons or acyclic hydrocarbon derivatives thereof with condensed rings with three condensed rings at least one ring not being six-membered, the other rings being at the most six-membered with a fluorene or hydrogenated fluorene ring system
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- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D209/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
- C07D209/56—Ring systems containing three or more rings
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- C07D401/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom containing two hetero rings
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- 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
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- C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10K85/30—Coordination compounds
- H10K85/361—Polynuclear complexes, i.e. complexes comprising two or more metal centers
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
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):
- L 1 and L 2 are each independently selected from the group consisting of a single bond, an arylene group having 6 to 18 carbon atoms and a heteroarylene group having 5 to 18 nuclear atoms;
- Ar 1 and Ar 2 are each independently a 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 nuclear atoms 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 to C 40 Alkyl silyl group, C 6 ⁇ C 60 aryl silyl 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 phosphine blood group and a C 6 ⁇ is selected from the group consisting of an aryl amine of the C 60;
- a is an integer from 0 to 3;
- b is an integer from 0 to 4.
- 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
- R 3 and R 4 are each independently selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an aryl group having 6 to 60 carbon atoms and a heteroaryl group having 5 to 60 nuclear atoms;
- 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 is excellent in thermal stability, hole transporting, hole injection performance, electron transporting and electron injection performance, and excellent phosphorescence characteristics of the light emitting layer, so that the organic material layer material of the organic electroluminescent device, preferably May be used as the light emitting layer material.
- the present invention provides a compound represented by Formula 1:
- L 1 and L 2 are each independently selected from the group consisting of a single bond, an arylene group having 6 to 18 carbon atoms and a heteroarylene group having 5 to 18 nuclear atoms;
- Ar 1 and Ar 2 are each independently a 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 nuclear atoms 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 to C 40 Alkyl silyl group, C 6 ⁇ C 60 aryl silyl 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 phosphine blood group and a C 6 ⁇ is selected from the group consisting of an aryl amine of the C 60;
- a is an integer from 0 to 3;
- b is an integer from 0 to 4.
- 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
- R 3 and R 4 are each independently selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an aryl group having 6 to 60 carbon atoms and a heteroaryl group having 5 to 60 nuclear atoms;
- the novel organic compound according to the present invention has a structure in which a fluorene group and a heterocycle are bonded to a carbazole moiety.
- a fluorene group and a heterocycle are bonded to a carbazole moiety.
- carbazole and fluorene having hole transporting properties and a heterocyclic ring having a high electron transporting structure at the same time, it has bipolar characteristics in the molecule, and thus the binding force between holes and electrons can be enhanced in the light emitting layer.
- the novel organic compound according to the present invention is characterized in that the compound represented by the following formula (1):
- L 1 and L 2 are each independently selected from the group consisting of a single bond, an arylene group having 6 to 18 carbon atoms and a heteroarylene group having 5 to 18 nuclear atoms;
- Ar 1 and Ar 2 are each independently a 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 nuclear atoms 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 to C 40 Alkyl silyl group, C 6 ⁇ C 60 aryl silyl 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 phosphine blood group and a C 6 ⁇ is selected from the group consisting of an aryl amine of the C 60;
- a is an integer from 0 to 3;
- b is an integer from 0 to 4.
- 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
- R 3 and R 4 are each independently selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an aryl group having 6 to 60 carbon atoms, and a heteroaryl group having 5 to 60 nuclear atoms;
- Ar 1 may be selected from the group consisting of phenyl group, biphenyl group, naphthalenyl group, phenanthrenyl group, triphenylenyl group, fluorenyl group and carbazolyl group.
- L 1 and L 2 may be independently selected from the group consisting of a single bond, a phenylene group, a biphenylene group, a naphthalenyl group, a fluorenyl group and a carbazolyl group.
- L 1 may be selected from the group consisting of phenylene group, biphenylene group, naphthalenyl group, fluorenyl group and carbazolyl group
- L 2 may be a single bond or a phenylene group have.
- Ar 2 is a substituent represented by any one of the following Chemical Formulas 2 to 8 is preferable in extending the life, improving the luminous efficiency and lowering the driving voltage, but is not limited thereto:
- Z 1 to Z 12 are each independently N or C (R 5 );
- Any one of Z 1 to Z 4 bonded to L 1 in Formulas 3 and 8 is C (R 5 ), wherein R 5 is absent;
- Y 1 is N (R 6 ) or C (R 7 ) (R 8 );
- T 1 is S, N (R 6 ) or C (R 7 ) (R 8 );
- R 5 to R 8 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 6 ⁇ C 60 aryl group, 5 to 60 heteroaryl groups, C 6 to C 60 aryloxy group, C 1 to C 40 alkyloxy group, C 3 to C 40 cycloalkyl group, nuclear atom 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 mono or diaryl phosphine of C 60 aryl phosphazene group, C 6 ⁇ C 60 of the blood group and a C 6 ⁇ C 60 selected from the group consisting arylsilyl or of the adjacent group (e. g., L 1, the other Ar
- 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 the above R 5 to 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
- Ar 2 is a substituent represented by one of the following formulas A-1 to A-19 is applied to the organic electroluminescent device to extend the life, improve the luminous efficiency and lower the driving voltage Preferred, but not limited to:
- n and q are each independently integers of 0 to 4.
- n is an integer from 0 to 3;
- p is an integer from 0 to 2;
- R 9 and R 10 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
- each of R 5 to R 10 is independently hydrogen, C 1 ⁇ C 40 Alkyl group, C 6 ⁇ C 60
- An aryl group and a nuclear atom of 5 to 60 heteroaryl group Can be selected from the group.
- R 5 to R 10 are each independently hydrogen, phenyl group, biphenyl group, naphthalenyl group, carbazolyl group, fluorenyl group, pyridinyl group and pyrimidinyl group Can be selected.
- 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 one or more organic material layers may be any one or more of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, a light emitting auxiliary layer, a life improvement layer, an electron transport layer, an electron transport auxiliary layer and an electron injection layer, wherein at least one organic material layer is It may include a compound represented by 1.
- the organic material layer including the compound represented by Chemical Formula 1 may be a light emitting layer.
- the light emitting layer of the organic electroluminescent device may include a host material, and may include a compound represented by Chemical Formula 1 as the host material.
- the compound represented by Chemical Formula 1 when included as a light emitting layer material of the organic electroluminescent device, preferably a green phosphorescent host, the binding force between the holes and the electrons in the light emitting layer is increased. Efficiency and power efficiency), lifespan, brightness and driving voltage can be improved.
- the structure of the organic EL device according to the present invention described above 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 electron transport layer, the electron transport auxiliary layer and the electron injection layer may include a compound represented by the formula (1), preferably the light emitting layer is represented by the formula (1) It may include a compound represented.
- 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 may be formed using other materials and methods known in the art, except that at least one of the organic material layers (eg, the light emitting layer) is formed to include the compound represented by Chemical Formula 1. It may be prepared by forming an organic material layer and an electrode.
- 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-Bromo-2-chloro-9-phenyl-9H-carbazole (15 g, 42.1 mmol), (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl) boronic acid (12 g, under nitrogen stream) 50.5 mmol), Pd (PPh 3 ) 4 (2.4 g, 5 mol%), NaOH (5.0 g, 126.2 mmol) was added 400 ml / 100 ml of THF / H 2 O, and the mixture was stirred at 80 ° C for 12 hours. After completion of the reaction, the mixture was extracted with methylene chloride and MgSO 4 was added and filtered.
- 6-Bromo-2-chloro-9-phenyl-9H-carbazole (15 g, 42.1 mmol), (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl) boronic acid (12 g, under nitrogen stream) 50.5 mmol), Pd (PPh 3 ) 4 (2.4 g, 5 mol%) and NaOH (5.0 g, 126.2 mmol) were added to 400 ml / 100 ml of THF / H 2 O and stirred at 80 ° C for 12 hours. After completion of the reaction, the mixture was extracted with methylene chloride and MgSO 4 was added and filtered.
- 6-Bromo-1-chloro-9-phenyl-carbazole (15 g, 42.1 mmol), (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl) boronic acid (12 g, 50.5 mmol) under nitrogen stream ), Pd (PPh 3 ) 4 (2.4 g, 5 mol%) and NaOH (5.0 g, 126.2 mmol) were added to 400 ml / 100 ml of THF / H 2 O and stirred at 80 ° C for 12 hours. After completion of the reaction, the mixture was extracted with methylene chloride and MgSO 4 was added and filtered.
- 6-Bromo-1-chloro-9-phenyl-carbazole (15 g, 42.1 mmol), (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl) boronic acid (12 g, 50.5 mmol) under nitrogen stream ), Pd (PPh 3 ) 4 (2.4 g, 5 mol%) and NaOH (5.0 g, 126.2 mmol) were added to 400 ml / 100 ml of THF / H 2 O and stirred at 80 ° C for 12 hours. After completion of the reaction, the mixture was extracted with methylene chloride and MgSO 4 was added and filtered.
- Step 3> 4- Chloro -6- (9,9-dimethyl-9H- Fluorene -2-yl) -9-phenyl-9H- Carbazole synthesis
- 6-Bromo-4-chloro-9-phenyl-9H-carbazole (12 g, 33.6 mmol), (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl) boronic acid (9.6 g, 40.4 mmol), Pd (PPh 3 ) 4 (1.9 g, 5 mol%) and NaOH (4.0 g, 100.9 mmol) were added 400 ml / 100 ml of THF / H 2 O and stirred at 80 ° C. for 12 hours. After completion of the reaction, the mixture was extracted with methylene chloride and MgSO 4 was added and filtered.
- Step 1> 4- Chloro -6- (9,9-dimethyl-9H- Fluorene -3-yl) -9-phenyl-9H- Carbazole synthesis
- 6-Bromo-4-chloro-9-phenyl-9H-carbazole (12 g, 33.6 mmol), (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl) boronic acid (9.6 g, 40.4 mmol), Pd (PPh 3 ) 4 (1.9 g, 5 mol%) and NaOH (4.0 g, 100.9 mmol) were added 400 ml / 100 ml of THF / H 2 O and stirred at 80 ° C. for 12 hours. After completion of the reaction, the mixture was extracted with methylene chloride and MgSO 4 was added and filtered.
- a glass substrate coated with ITO Indium tin oxide
- ITO Indium tin oxide
- a solvent such as isopropyl alcohol, acetone, methanol, etc.
- UV OZONE cleaner Power sonic 405, Hwasin Tech
- a green organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that CBP was used instead of Compound C-1 as a light emitting host material when forming the emission layer.
- 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 발광층의 인광 호스트 재료로 사용됨에 따라 유기 전계 발광 소자의 발광 효율, 구동 전압, 수명 등을 향상시킬 수 있다.
Description
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, 발광물질, 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.
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]
상기 화학식 1에서,
L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일결합, C6~C18의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고;
Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 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;
a는 0 내지 3의 정수이며;
b는 0 내지 4의 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;
R3 및 R4는 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며;
상기 L1 및 L2의 아릴렌기 및 헤테로아릴렌기와, Ar1, Ar2 및 R1 내지 R4의 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, 발광층으로 인광 특성이 우수하기 때문에, 유기 전계 발광 소자의 유기물층 재료, 바람직하게는 발광층 재료로 이용될 수 있다.
특히 본 발명의 화학식 1로 표시되는 신규 화합물을 발광층 재료로 사용할 경우, 종래 물질에 비해 우수한 발광성능, 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]
상기 화학식 1에서,
L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일결합, C6~C18의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되고;
Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 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;
a는 0 내지 3의 정수이며;
b는 0 내지 4의 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;
R3 및 R4는 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며;
상기 L1 및 L2의 아릴렌기 및 헤테로아릴렌기와, Ar1, Ar2 및 R1 내지 R4의 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 카바졸 모이어티에 플루오렌기과 헤테로환이 결합된 구조를 가진다. 정공 수송성을 지닌 카바졸 및 플루오렌과, 높은 전자 수송성 구조인 헤테로환의 구조를 동시에 포함함으로써 분자 내 양극성의 특성을 갖기 때문에 발광층 내에서 정공과 전자의 결합력을 높일 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 신규 유기 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 한다:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일결합, C6~C18의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되며;
Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 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;
a는 0 내지 3의 정수이며;
b는 0 내지 4의 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;
R3 및 R4는 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며;
상기 L1 및 L2의 아릴렌기 및 헤테로아릴렌기와, Ar1, Ar2 및 R1 내지 R4의 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 Ar1은 페닐기, 비페닐기, 나프탈레닐기, 페난트레닐기, 트리페닐레닐기, 플루오레닐기 및 카바졸릴기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일결합, 페닐렌기, 비페닐렌기, 나프탈레닐기, 플루오레닐기 및 카바졸릴기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 L1은 페닐렌기, 비페닐렌기, 나프탈레닐기, 플루오레닐기 및 카바졸릴기로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, L2는 단일결합 또는 페닐렌기일 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 Ar2는 하기 화학식 2 내지 8 중 어느 하나로 표시되는 치환기인 것이 수명 연장, 발광 효율 향상 및 구동 전압 저하에 있어서 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다:
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
[화학식 6]
[화학식 7]
[화학식 8]
상기 화학식 2 내지 8에서,
*는 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
Z1 내지 Z12는 각각 독립적으로 N 또는 C(R5)이며;
상기 화학식 3 및 8에서 L1에 결합되는 Z1 내지 Z4 중 어느 하나는 C(R5)이고, 이때 상기 R5는 부재이며;
Y1은 N(R6) 또는 C(R7)(R8)이며;
T1은 S, N(R6) 또는 C(R7)(R8)이며;
R5 내지 R8은 각각 독립적으로 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, 인접하는 기(예컨대, L1, 인접하는 다른 Ar1, R5, R6, R7 또는 R8)와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고, 상기 R5가 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
상기 R5 내지 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.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 Ar2는 하기 화학식 A-1 내지 A-19 중 어느 하나로 표시되는 치환기인 것이 유기 전계 발광 소자에 적용되는 경우 수명 연장, 발광 효율 향상 및 구동 전압 저하에 있어서 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다:
상기 화학식 A-1 내지 A-19에서,
*은 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
m 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고;
n은 0 내지 3의 정수이며;
p는 0 내지 2의 정수이며;
R9 및 R10은 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 기(예컨대, L1, 인접하는 다른 R9, 또는 R10)와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고, 상기 R9 및 R10 각각이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
상기 R9 및 R10의 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 R5 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 R5 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 페닐기, 비페닐기, 나프탈레닐기, 카바졸릴기, 플루오레닐기, 피리디닐기 및 피리미디닐기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물로 나타낼 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다:
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.
상기 1층 이상의 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 발광 보조층, 수명 개선층, 전자 수송층, 전자수송 보조층 및 전자 주입층 중 어느 하나 이상일 수 있고, 이 중에서 적어도 하나의 유기물층이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층일 수 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 유기 전계 발광 소자의 발광층은 호스트 재료를 포함할 수 있는데, 이때 호스트 재료로서 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. 이와 같이, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 유기 전계 발광 소자의 발광층 재료, 바람직하게는 녹색의 인광 호스트로 포함할 경우, 발광층에서 정공과 전자의 결합력이 높아지기 때문에, 유기 전계 발광 소자의 효율(발광효율 및 전력효율), 수명, 휘도 및 구동전압 등이 향상될 수 있다.
전술한 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 전자수송층 위에는 전자 주입층이 추가로 적층될 수 있다. 본 발명에서 상기 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 수송 보조층 및 전자 주입층 중 하나 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있고, 바람직하게는 발광층이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 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, 발광층)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]
2F3의
합성
<단계 1> 3-
클로로
-9-페닐-
카바졸의
합성
질소 기류 하에서 3-클로로-9H-카바졸 (30 g, 148.8 mmol)과 요오드벤젠(30.4 g, 148.8 mmol), Cu 파우더 (4.7 g, 74.4 mmol), K2CO3 (41.1 g, 297.5 mmol), 니트로벤젠 (600 ml)를 혼합하고 250℃에서 12시간 동안 교반하였다.
반응 종결 후 니트로벤젠을 제거하고 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하여 MgSO4를 사용하여 물을 제거하였다. 물이 제거된 유기층에서 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피로 정제하여 3-클로로-9-페닐-카바졸 (31 g, 수율 75%)을 얻었다.
1H-NMR: δ 7.08 (d, 1H), 7.18 (d, 1H), 7.56 (m, 7H), 7.87 (d, 1H), 8.04 (d, 1H), 8.21(d, 1H)
<단계 2> 3-
브로모
-6-
클로로
-9-페닐-
카바졸의
합성
아세토니트릴에 3-클로로-9-페닐-카바졸 (30 g, 108.0 mmol)를 녹인 후 0℃에서 NBS (19.2 g, 108.0 mmol)를 첨가한다. 상온으로 온도를 맞춘 후 12시간 교반한다. 물을 넣어 종결시킨 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하여 MgSO4를 사용하여 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 3-브로모-6-클로로-9-페닐-카바졸 (20 g, 수율 52 %)을 획득하였다.
1H-NMR: δ 7.10 (d, 1H), 7.54 (m, 7H), 7.86 (d, 1H), 8.06 (d, 2H)
<단계 3> 3-
클로로
-6-(9,9-디메틸-9H-
플루오렌
-2-일)-9-페닐-9H-
카바졸의
합성
질소 기류 하에서 3-브로모-6-클로로-9-페닐-카바졸 (20 g, 56.1 mmol), (9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)보로닉산 (16 g, 67.3 mmol), Pd(PPh3)4
(3.2 g, 5 mol%), NaOH (6.7 g, 168.2 mmol)을 1000 ml / 250 ml의 THF/H2O를 넣고 80℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 3-클로로-6-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-9-페닐-9H-카바졸 (20.6 g, 수율 78 %)을 획득하였다.
1H-NMR: δ 1.68(s, 6H) 7.08 (d, 1H), 7.26 (t, 1H), 7.36 (t, 1H), 7.57 (m, 6H), 7.79 (d, 2H), 7.87(d, 4H), 7.98(d, 1H), 8.08(d, 2H)
<단계
4> 2F3의
합성
질소 기류 하에서 3-클로로-6-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-9-페닐-9H-카바졸 (20 g, 42.6 mmol), 4,4,4',4',5,5, 5',5'-옥타메틸-2,2'-비(1,3,2-디옥사보로란) (16.2 g, 63.8 mmol), Pd(dppf)Cl2 (17.4 g, 21.3 mmol), KOAc (8.4 g, 85.1 mmol) 및 1,4-디옥산 (500 ml)를 혼합하고 130℃에서 12시간 동안 교반하였다.
반응이 종결된 후 에틸아세테이트로 추출한 다음 MgSO4로 수분을 제거하고, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 2F3 (17.2 g, 수율 72%)를 얻었다.
1H-NMR: δ 1.18 (s, 12H), 1.68 (s, 6H), 7.27 (t, 1H), 7.37 (t, 1H), 7.57 (m, 7H), 7.76(d, 2H), 7.93(d, 6H), 8.07(d, 1H)
[준비예 2] 1F3 의 합성
<단계 1> 3-
클로로
-6-(9,9-디메틸-9H-
플루오렌
-1-일)-9-페닐-9H-
카바졸의
합성
질소 기류 하에서 3-브로모-6-클로로-9-페닐-카바졸 (20 g, 56.1 mmol), (9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)보로닉산 (16 g, 67.3 mmol), Pd(PPh3)4
(3.2 g, 5 mol%), NaOH (6.7 g, 168.2 mmol)을 1000 ml / 500 ml의 THF/H2O를 넣고 80℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 3-클로로-6-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-1-일)-9-페닐-9H-카바졸 (20 g, 수율 76 %)을 획득하였다.
1H-NMR: δ 1.68 (s, 6H), 7.06 (d, 1H), 7.26 (t, 1H), 7.35 (t, 1H), 7.63 (m, 8H), 7.79(d, 1H), 7.89(d, 3H), 8.01(d, 2H), 8.06(d, 1H)
<단계
2> 1F3의
합성
질소 기류 하에서 3-클로로-6-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-1-일)-9-페닐-9H-카바졸 (20 g, 42.6 mmol), 4,4,4',4',5,5, 5',5'-옥타메틸-2,2'-비(1,3,2-디옥사보로란) (16.2 g, 63.8 mmol), Pd(dppf)Cl2 (17.4 g, 21.3 mmol), KOAc (8.4 g, 85.1 mmol) 및 1,4-디옥산 (500 ml)를 혼합하고 130℃에서 12시간 동안 교반하였다.
반응이 종결된 후 에틸아세테이트로 추출한 다음 MgSO4로 수분을 제거하고, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 1F3 (16.7 g, 수율 70%)를 얻었다.
1H-NMR: δ 1.18(s, 12H), 1.68(s, 6H), 7.26 (d, 1H), 7.35 (t, 1H), 7.57 (m, 9H), 7.75 (d, 1H), 7.95 (d, 6H)
[
준비예
3] 2F2 의 합성
<단계 1> 2-
클로로
-9-페닐-9H-
카바졸의
합성
질소 기류 하에서 2-클로로-9H-카바졸 (30 g, 148.8 mmol)과 요오드벤젠(30.4 g, 148.8 mmol), Cu 파우더 (4.7 g, 74.4 mmol), K2CO3 (41.1 g, 297.5 mmol), 니트로벤젠 (600 ml)를 혼합하고 250℃에서 12시간 동안 교반하였다.
반응 종결 후 니트로벤젠을 제거하고 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하여 MgSO4를 사용하여 물을 제거하였다. 물이 제거된 유기층에서 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피로 정제하여 2-클로로-9-페닐-9H-카바졸 (30.2 g, 수율 73%)을 얻었다.
1H-NMR: δ 6.99 (d, 1H), 7.21 (t, 1H), 7.57 (m, 8H), 8.18 (d, 1H), 8.36 (d, 1H)
<단계 2> 6-
브로모
-2-
클로로
-9-페닐-9H-
카바졸의
합성
아세토니트릴에 2-클로로-9-페닐-9H-카바졸 (30 g, 108.0 mmol)를 녹인 후 0℃에서 NBS (19.2 g, 108.0 mmol)를 녹인 후 0℃에서 NBS를 첨가한다. 상온으로 온도를 맞춘 후 12시간 교반한다. 물을 넣어 종결시킨 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하여 MgSO4를 사용하여 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 6-브로모-2-클로로-9-페닐-9H-카바졸 (16.6 g, 수율 43 %)을 획득하였다.
1H-NMR: δ 7.02 (d, 1H), 7.48 (m, 8H), 8.04 (d, 1H), 8.36 (d, 1H)
<단계 3> 2-
클로로
-6-(9,9-디메틸-9H-
플루오렌
-2-일)-9-페닐-9H-
카바졸의
합성
질소 기류 하에서 6-브로모-2-클로로-9-페닐-9H-카바졸 (15 g, 42.1 mmol), (9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)보로닉산 (12 g, 50.5 mmol), Pd(PPh3)4
(2.4 g, 5 mol%), NaOH (5.0 g, 126.2 mmol)을 400 ml / 100 ml의 THF/H2O를 넣고 80℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 2-클로로-6-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-9-페닐-9H-카바졸 (16.2 g, 수율 82 %)을 획득하였다.
1H-NMR: δ 1.67 (s, 6H), 7.00 (d, 1H), 7.27 (t, 1H), 7.39 (m, 2H), 7.59 (m, 6H), 7.79(d, 2H), 7.88 (m, 3H), 7.98 (d, 1H), 8.08 (d, 1H), 8.36 (d, 1H)
<단계
4> 2F2
의 합성
질소 기류 하에서 2-클로로-6-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-9-페닐-9H-카바졸 (15 g, 31.9 mmol), 4,4,4',4',5,5, 5',5'-옥타메틸-2,2'-비(1,3,2-디옥사보로란) (12.2 g, 47.9 mmol), Pd(dppf)Cl2 (13 g, 16 mmol), KOAc (6.3 g, 63.8 mmol) 및 1,4-디옥산 (500 ml)을 혼합하고 130℃에서 12시간 동안 교반하였다.
반응이 종결된 후 에틸아세테이트로 추출한 다음 MgSO4로 수분을 제거하고, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 2F2 (12 g, 수율 67%)를 얻었다.
1H-NMR: δ 1.18 (s, 12H), 1.68 (s, 6H), 7.25 (d, 1H), 7.40 (m, 2H), 7.54 (m, 6H), 7.79 (d, 3H), 7.88 (m, 3H), 7.96 (d, 1H), 8.06 (d, 1H), 8.41 (d, 1H)
[
준비예
4]
3F2의
합성
<단계 1> 2-
클로로
-6-(9,9-디메틸-
플루오렌
-3-일)-9-페닐-9H-
카바졸의
합성
질소 기류 하에서 6-브로모-2-클로로-9-페닐-9H-카바졸 (15 g, 42.1 mmol), (9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)보로닉산 (12 g, 50.5 mmol), Pd(PPh3)4
(2.4 g, 5 mol%), NaOH (5.0 g, 126.2 mmol)을 400 ml / 100 ml 의 THF/H2O를 넣고 80℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 2-클로로-6-(9,9-디메틸-플루오렌-3-일)-9-페닐-9H-카바졸 (15.4 g, 수율 78%)을 획득하였다.
1H-NMR: δ 1.68 (s, 6H), 7.03 (d, 1H), 7.31 (t, 1H), 7.42 (m, 2H), 7.65 (m, 9H), 7.91 (d, 2H), 8.01 (d, 1H), 8.21 (s, 1H), 8.39 (d, 1H)
<단계
2> 3F2
의 합성
질소 기류 하에서 2-클로로-6-(9,9-디메틸-플루오렌-3-일)-9-페닐-9H-카바졸 (15 g, 31.9 mmol), 4,4,4',4',5,5, 5',5'-옥타메틸-2,2'-비(1,3,2-디옥사보로란) (12.2 g, 47.9 mmol), Pd(dppf)Cl2 (13 g, 16 mmol), KOAc (6.3 g, 63.8 mmol) 및 1,4-디옥산 (500 ml)을 혼합하고 130℃에서 12시간 동안 교반하였다.
반응이 종결된 후 에틸아세테이트로 추출한 다음 MgSO4로 수분을 제거하고, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 3F2 (11.3 g, 수율 63%)를 얻었다.
1H-NMR: δ 1.18 (s, 12H), 1.68 (s, 6H), 7.29 (t, 1H), 7.43 (m, 2H), 7.72 (m, 10H), 7.91 (m, 2H), 8.02 (d, 1H), 8.21 (s, 1H), 8.45 (d, 1H)
[
준비예
5] 2F1 의 합성
<단계 1> 1-
클로로
-9-페닐-
카바졸의
합성
질소 기류 하에서 1-클로로-9H-카바졸 (30 g, 148.8 mmol)과 요오드벤젠(30.4 g, 148.8 mmol), Cu 파우더 (4.7 g, 74.4 mmol), K2CO3 (41.1 g, 297.5 mmol), 니트로벤젠 (600 ml)를 혼합하고 250℃에서 12시간 동안 교반하였다.
반응 종결 후 니트로벤젠을 제거하고 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하여 MgSO4를 사용하여 물을 제거하였다. 물이 제거된 유기층에서 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피로 정제하여 1-클로로-9-페닐-카바졸 (29.8 g, 수율 72%)을 얻었다.
1H-NMR: δ 7.11 (d, 1H), 7.22 (t, 2H), 7.59 (m, 7H), 8.22 (d, 1H), 8.45 (d, 1H)
<단계 2> 6-
브로모
-1-
클로로
-9-페닐-
카바졸의
합성
아세토니트릴에 1-클로로-9-페닐-카바졸 (30 g, 108.0 mmol)를 녹인 후 0℃에서 NBS (19.2 g, 108.0 mmol)를 첨가한다. 상온으로 온도를 맞춘 후 12시간 교반한다. 물을 넣어 종결시킨 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하여 MgSO4를 사용하여 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 6-브로모-1-클로로-9-페닐-카바졸 (15 g, 수율 39 %)을 획득하였다.
1H-NMR: δ 7.11 (d, 1H), 7.21 (t, 1H), 7.52 (m, 7H), 8.07 (s, 1H), 8.45 (d, 1H)
<단계 3> 1-
클로로
-6-(9,9-디메틸-
플루오렌
-2-일)-9-페닐-
카바졸의
합성
질소 기류 하에서 6-브로모-1-클로로-9-페닐-카바졸 (15 g, 42.1 mmol), (9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)보로닉산 (12 g, 50.5 mmol), Pd(PPh3)4
(2.4 g, 5 mol%), NaOH (5.0 g, 126.2 mmol)을 400 ml / 100 ml 의 THF/H2O를 넣고 80℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 1-클로로-6-(9,9-디메틸-플루오렌-2-일)-9-페닐-카바졸 (16.2 g, 수율 82%)을 획득하였다.
1H-NMR: δ 1.68 (s, 6H), 7.12 (d, 1H), 7.25 (t, 2H), 7.41 (t, 1H), 7.57 (m, 6H), 7.80 (d, 2H), 7.92 (m, 3H), 8.02 (d, 1H), 8.11 (d, 1H), 8.46 (d, 1H)
<단계
4> 2F1의
합성
질소 기류 하에서 1-클로로-6-(9,9-디메틸-플루오렌-2-일)-9-페닐-카바졸 (15 g, 31.9 mmol), 4,4,4',4',5,5, 5',5'-옥타메틸-2,2'-비(1,3,2-디옥사보로란) (12.2 g, 47.9 mmol), Pd(dppf)Cl2 (13 g, 16 mmol), KOAc (6.3 g, 63.8 mmol) 및 1,4-디옥산 (500 ml)를 혼합하고 130℃에서 12시간 동안 교반하였다.
반응이 종결된 후 에틸아세테이트로 추출한 다음 MgSO4로 수분을 제거하고, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 2F1 (11.8 g, 수율 66%)를 얻었다.
1H-NMR: δ 1.18 (s, 12H), 1.68 (s, 6H), 7.27 (t, 2H), 7.42 (t, 1H), 7.55 (m, 7H), 7.76 (d, 2H), 7.91 (m, 3H), 8.00 (d, 1H), 8.10 (d, 1H), 8.57 (d, 1H)
[
준비예
6] 4F1 의 합성
<단계 1> 1-
클로로
-6-(9,9-디메틸-
플루오렌
-4-일)-9-페닐-
카바졸의
합성
질소 기류 하에서 6-브로모-1-클로로-9-페닐-카바졸 (15 g, 42.1 mmol), (9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)보로닉산 (12 g, 50.5 mmol), Pd(PPh3)4
(2.4 g, 5 mol%), NaOH (5.0 g, 126.2 mmol)을 400 ml / 100 ml 의 THF/H2O를 넣고 80℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 1-클로로-6-(9,9-디메틸-플루오렌-4-일)-9-페닐-카바졸 (15.8 g, 수율 80 %)을 획득하였다.
1H-NMR: δ 1.68 (s, 6H), 7.11 (d, 1H), 7.25 (t, 2H), 7.52 (m, 9H), 7.79 (d, 2H), 7.92 (m, 2H), 7.98 (d, 1H), 8.45 (d, 1H)
<단계
2> 4F1의
합성
질소 기류 하에서 1-클로로-6-(9,9-디메틸-플루오렌-4-일)-9-페닐-카바졸 (15 g, 31.9 mmol), 4,4,4',4',5,5, 5',5'-옥타메틸-2,2'-비(1,3,2-디옥사보로란) (12.2 g, 47.9 mmol), Pd(dppf)Cl2 (13 g, 16 mmol), KOAc (6.3 g, 63.8 mmol) 및 1,4-디옥산 (500 ml)를 혼합하고 130℃에서 12시간 동안 교반하였다.
반응이 종결된 후 에틸아세테이트로 추출한 다음 MgSO4로 수분을 제거하고, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 4F1 (11.3 g, 수율 63%)를 얻었다.
1H-NMR: δ 1.18 (s, 12H), 1.68 (s, 6H), 7.27 (t, 2H), 7.41 (t, 1H), 7.57 (m, 9H), 7.80 (d, 2H), 7.91 (m, 2H), 7.98 (d, 1H), 8.57 (d, 1H)
[
준비예
7]
2F4의
합성
<단계 1> 4-
클로로
-9-페닐-9H-
카바졸의
합성
질소 기류 하에서 4-클로로-9H-카바졸 (30 g, 148.8 mmol)과 요오드벤젠(30.4 g, 148.8 mmol), Cu 파우더 (4.7 g, 74.4 mmol), K2CO3 (41.1 g, 297.5 mmol), 니트로벤젠 (600 ml)를 혼합하고 250℃에서 12시간 동안 교반하였다.
반응 종결 후 니트로벤젠을 제거하고 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하여 MgSO4를 사용하여 물을 제거하였다. 물이 제거된 유기층에서 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피로 정제하여 4-클로로-9-페닐-9H-카바졸 (31 g, 수율 75%)을 얻었다.
1H-NMR: δ 6.97 (d, 1H), 7.23 (t, 2H), 7.57 (m, 7H), 7.84 (d, 1H), 8.21 (d, 1H)
<단계 2> 6-
브로모
-4-
클로로
-9-페닐-9H-
카바졸의
합성
아세토니트릴에 4-클로로-9-페닐-9H-카바졸 (30 g, 108.0 mmol)를 녹인 후 0℃에서 NBS (19.2 g, 108.0 mmol) 첨가한다. 상온으로 온도를 맞춘 후 12시간 교반한다. 물을 넣어 종결시킨 후 메틸렌클로라이드로 유기층을 분리하여 MgSO4를 사용하여 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 6-브로모-4-클로로-9-페닐-9H-카바졸 (12.7 g, 수율 33 %)을 획득하였다.
1H-NMR: δ 7.03 (d, 1H), 7.29 (t, 1H), 7.53 (m, 7H), 7.81 (d, 1H), 8.07 (s, 1H)
<단계 3> 4-
클로로
-6-(9,9-디메틸-9H-
플루오렌
-2-일)-9-페닐-9H-
카바졸의
합성
질소 기류 하에서 6-브로모-4-클로로-9-페닐-9H-카바졸 (12 g, 33.6 mmol), (9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)보로닉산 (9.6 g, 40.4 mmol), Pd(PPh3)4
(1.9 g, 5 mol%), NaOH (4.0 g, 100.9 mmol)을 400 ml / 100 ml 의 THF/H2O를 넣고 80℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 4-클로로-6-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-9-페닐-9H-카바졸 (12.2 g, 수율 77%)을 획득하였다.
1H-NMR: δ 1.68 (s, 6H), 7.02 (d, 1H), 7.29 (t, 2H), 7.40 (t, 1H), 7.61 (m, 6H), 7.81 (d, 3H), 7.92 (m, 3H), 8.01 (d, 1H), 8.11 (d, 1H)
<단계
4> 2F4의
합성
질소 기류 하에서 4-클로로-6-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-9-페닐-9H-카바졸 (12 g, 25.5 mmol), 4,4,4',4',5,5, 5',5'-옥타메틸-2,2'-비(1,3,2-디옥사보로란) (9.7 g, 38.3 mmol), Pd(dppf)Cl2 (10.4 g, 12.8 mmol), KOAc (5 g, 63 mmol) 및 1,4-디옥산 (500 ml)를 혼합하고 130℃에서 12시간 동안 교반하였다.
반응이 종결된 후 에틸아세테이트로 추출한 다음 MgSO4로 수분을 제거하고, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 2F4 (8.9 g, 수율 62%)를 얻었다.
1H-NMR: δ 1.18 (s, 12H), 1.68 (s, 6H), 7.35 (m, 4H), 7.59 (m, 6H), 7.81 (d, 2H), 7.92 (m, 5H), 8.08 (d, 1H)
[준비예 8] 3F4의 합성
<단계 1> 4-
클로로
-6-(9,9-디메틸-9H-
플루오렌
-3-일)-9-페닐-9H-
카바졸의
합성
질소 기류 하에서 6-브로모-4-클로로-9-페닐-9H-카바졸 (12 g, 33.6 mmol), (9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)보로닉산 (9.6 g, 40.4 mmol), Pd(PPh3)4
(1.9 g, 5 mol%), NaOH (4.0 g, 100.9 mmol)을 400 ml / 100 ml 의 THF/H2O를 넣고 80℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 4-클로로-6-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-3-일)-9-페닐-9H-카바졸 (12.5 g, 수율 79 %)을 획득하였다.
1H-NMR: δ 1.68 (s, 6H), 7.02 (d, 1H), 7.31 (t, 2H), 7.36 (t, 1H), 7.77 (m, 10H), 7.92 (m, 2H), 8.01 (d, 1H), 8.22 (s, 1H)
<단계
2> 3F4의
합성
질소 기류 하에서 4-클로로-6-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-3-일)-9-페닐-9H-카바졸 (12 g, 25.5 mmol), 4,4,4',4',5,5, 5',5'-옥타메틸-2,2'-비(1,3,2-디옥사보로란) (9.7 g, 38.3 mmol), Pd(dppf)Cl2 (10.4 g, 12.8 mmol), KOAc (5 g, 63 mmol) 및 1,4-디옥산 (500 ml)를 혼합하고 130℃에서 12시간 동안 교반하였다.
반응이 종결된 후 에틸아세테이트로 추출한 다음 MgSO4로 수분을 제거하고, 컬럼크로마토그래피로 정제하여 3F4 (8.6 g, 수율 60%)를 얻었다.
1H-NMR: δ 1.18 (s, 12H), 1.68 (s, 6H), 7.37 (m, 4H), 7.65 (m, 9H), 7.95 (m, 4H), 7.20 (s, 1H)
[
합성예
1] C-1의 합성
질소 기류 하에서 2F3 (10 g, 17.8 mmol), 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 (4.8 g, 17.8 mmol), Pd(PPh3)4
(1.0 g, 5 mol%), NaOH (2.1 g, 53.4 mmol)을 100 ml / 50 ml의 THF/H2O를 넣고 80℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 C-1 (10.1 g, 수율 85 %)을 획득하였다.
Mass : [(M+H)+] : 667
[
합성예
2] C-5의 합성
질소 기류 하에서 2F3 (10 g, 17.8 mmol), 2-([1,1'-비페닐]-4-일)-4-클로로-6-페닐-1,3,5-트리아진 (6.1 g, 17.8 mmol), Pd(PPh3)4
(1.0 g, 5 mol%), NaOH (2.1 g, 53.4 mmol)을 100 ml / 50 ml의 THF/H2O를 넣고 80℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 C-5 (11 g, 수율 83 %)을 획득하였다.
Mass : [(M+H)+] : 743
[
합성예
3] C-11의 합성
질소 기류 하에서 2F3 (10 g, 17.8 mmol), 2-(3-브로모페닐)-4,6-디페닐피리미딘 (6.9 g, 17.8 mmol), Pd(PPh3)4
(1.0 g, 5 mol%), NaOH (2.1 g, 53.4 mmol)을 100 ml / 50 ml의 THF/H2O를 넣고 80℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 C-11 (11.4 g, 수율 86 %)을 획득하였다.
Mass : [(M+H)+] : 742
[
합성예
4] C-35의 합성
질소 기류 하에서 1F3 (10 g, 17.8 mmol), 2-클로로-4,6-디(나프탈렌-2-일)-1,3,5-트리아진 (6.6 g, 17.8 mmol), Pd(PPh3)4
(1.0 g, 5 mol%), NaOH (2.1 g, 53.4 mmol)을 100 ml / 50 ml의 THF/H2O를 넣고 80℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 C-35 (11.5 g, 수율 84 %)을 획득하였다.
Mass : [(M+H)+] : 767
[
합성예
5] C-37의 합성
질소 기류 하에서 1F3 (10 g, 17.8 mmol), 2-(4-브로모페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 (6.9 g, 17.8 mmol), Pd(PPh3)4
(1.0 g, 5 mol%), NaOH (2.1 g, 53.4 mmol)을 100 ml / 50 ml의 THF/H2O를 넣고 80℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 C-37 (11.5 g, 수율 87 %)을 획득하였다.
Mass : [(M+H)+] : 743
[
합성예
6] C-38의 합성
질소 기류 하에서 1F3 (10 g, 17.8 mmol), 4-(4-브로모페닐)-3,5-디페닐-1,2,4-트리아졸 (6.7 g, 17.8 mmol), Pd(PPh3)4
(1.0 g, 5 mol%), NaOH (2.1 g, 53.4 mmol)을 100 ml / 50 ml의 THF/H2O를 넣고 80℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 메틸렌클로라이드로 추출하고 MgSO4를 넣고 필터하였다. 필터된 유기층의 용매를 제거한 후 컬럼크로마토그래피를 이용하여 목적 화합물인 C-38 (10.9 g, 수율 84 %)을 획득하였다.
Mass : [(M+H)+] : 731
[
합성예
7] C-113의 합성
2F3 대신 2F2 (10 g, 17.8 mmol) 을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-113 (9.5 g, 수율 81%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 667
[
합성예
8] C-117의 합성
2F3 대신 2F2 (10 g, 17.8 mmol) 을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 2과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-117 (10.3 g, 수율 78%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 743
[
합성예
9] C-123의 합성
2F3 대신 2F2 (10 g, 17.8 mmol) 을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 3과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-123 (10.8 g, 수율 82%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 742
[
합성예
10] C-175의 합성
1F3 대신 3F3 (10 g, 17.8 mmol) 을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 4과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-175 (11.3 g, 수율 83%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 767
[
합성예
11] C-177의 합성
1F3 대신 3F2 (10 g, 17.8 mmol) 을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 5와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-177 (10.2 g, 수율 77%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 743
[
합성예
12] C-178의 합성
1F3 대신 3F2 (10 g, 17.8 mmol) 을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 6과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-178 (10.4 g, 수율 80%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 731
[
합성예
13] C-225의 합성
2F3 대신 2F1 (10 g, 17.8 mmol) 을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-113 (8.9 g, 수율 76%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 667
1H-NMR: δ 1.68 (s, 6H), 7.27 (t, 1H), 7.48 (m, 14H), 7.79 (d, 2H), 7.92 (m, 3H), 7.98 (d, 1H), 8.07 (d, 1H), 8.40 (d, 5H)
[
합성예
14] C-229의 합성
2F3 대신 2F1 (10 g, 17.8 mmol) 을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 2과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-229 (9.9 g, 수율 75%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 743
[
합성예
15] C-235의 합성
2F3 대신 2F1 (10 g, 17.8 mmol) 을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 3과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-123 (10.3 g, 수율 78%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 742
[
합성예
16] C-315의 합성
1F3 대신 4F1 (10 g, 17.8 mmol) 을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 4과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-315 (11.2 g, 수율 82%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 767
[
합성예
17] C-317의 합성
1F3 대신 4F1 (10 g, 17.8 mmol) 을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 5와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-317 (10.5 g, 수율 79%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 743
[
합성예
18] C-318의 합성
1F3 대신 4F1 (10 g, 17.8 mmol) 을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 6과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-178 (10.5 g, 수율 81%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 731
[
합성예
19] C-337의 합성
2F3 대신 2F4 (10 g, 17.8 mmol) 을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-337 (9.4 g, 수율 80%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 667
[
합성예
20] C-341의 합성
2F3 대신 2F4 (10 g, 17.8 mmol) 을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 2과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-341 (10.8 g, 수율 82%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 743
[
합성예
21] C-347의 합성
2F3 대신 2F4 (10 g, 17.8 mmol) 을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 3과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-347 (10.4 g, 수율 79%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 742
[
합성예
22] C-399의 합성
1F3 대신 3F4 (10 g, 17.8 mmol) 을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 4과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-399 (10.5 g, 수율 77%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 767
[
합성예
23] C-401의 합성
1F3 대신 3F4 (10 g, 17.8 mmol) 을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 5와 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-401 (11 g, 수율 83%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 743
[
합성예
24] C-402의 합성
1F3 대신 3F4 (10 g, 17.8 mmol) 을 사용하는 것을 제외하고는 합성예 6과 동일한 과정을 수행하여 목적 화합물인 C-402 (9.6 g, 수율 74%)를 얻었다.
Mass : [(M+H)+] : 731
[
실시예
1 ~ 24] 녹색 유기
전계
발광 소자의 제작
합성예 1~24에서 합성한 화합물 C-1 ~ C-402를 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후 아래의 과정에 따라 녹색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
먼저, ITO (Indium tin oxide)가 1500Å 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.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 m-MTDATA (60 nm)/TCTA (80 nm)/ C-1 ~ C-402 의 각각의 화합물 + 10 % Ir(ppy)3 (30nm)/BCP (10 nm)/Alq3 (30 nm)/LiF (1 nm)/Al (200 nm) 순으로 적층하여 유기 EL 소자를 제작하였다.
m-MTDATA, TCTA, Ir(ppy)3, CBP 및 BCP의 구조는 하기와 같다.
[비교예 1] 녹색 유기 전계 발광 소자의 제작
발광층 형성시 발광 호스트 물질로서 화합물 C-1 대신 CBP를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정으로 녹색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[평가예]
실시예 1 ~ 24 및 비교예 1에서 제작한 각각의 녹색 유기 전계 발광 소자에 대하여 전류밀도 (10) mA/㎠에서의 구동전압, 전류효율 및 발광 피크를 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
| 샘플 | 호스트 | 구동 전압(V) | EL 피크(nm) | 전류효율(cd/A) |
| 실시예 1 | C-1 | 6.32 | 516 | 40.2 |
| 실시예 2 | C-5 | 6.21 | 517 | 42.3 |
| 실시예 3 | C-11 | 6.24 | 516 | 44.8 |
| 실시예 4 | C-35 | 6.35 | 518 | 40.5 |
| 실시예 5 | C-37 | 6.48 | 516 | 46.2 |
| 실시예 6 | C-38 | 6.42 | 516 | 42.6 |
| 실시예 7 | C-113 | 6.73 | 516 | 43.6 |
| 실시예 8 | C-117 | 6.42 | 517 | 41.7 |
| 실시예 9 | C-123 | 6.48 | 518 | 46.3 |
| 실시예 10 | C-175 | 6.29 | 516 | 43.2 |
| 실시예 11 | C-177 | 6.19 | 517 | 47.6 |
| 실시예 12 | C-178 | 6.34 | 516 | 42.8 |
| 실시예 13 | C-225 | 6.23 | 518 | 46.2 |
| 실시예 14 | C-229 | 6.38 | 517 | 45.4 |
| 실시예 15 | C-235 | 6.49 | 516 | 47.3 |
| 실시예 16 | C-315 | 6.33 | 518 | 45.1 |
| 실시예 17 | C-317 | 6.18 | 516 | 43.5 |
| 실시예 18 | C-318 | 6.48 | 516 | 46.5 |
| 실시예 19 | C-337 | 6.28 | 517 | 44.2 |
| 실시예 20 | C-341 | 6.48 | 518 | 42.8 |
| 실시예 21 | C-347 | 6.73 | 516 | 47.4 |
| 실시예 22 | C-399 | 6.63 | 518 | 43.2 |
| 실시예 23 | C-401 | 6.47 | 516 | 46.8 |
| 실시예 24 | C-402 | 6.28 | 517 | 42.6 |
| 비교예 1 | CBP | 6.93 | 516 | 38.2 |
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물 (C-1 ~ C-402)을 녹색 유기 전계 발광 소자의 발광층으로 사용하였을 경우(실시예 1~124) 종래 CBP를 사용한 녹색 유기 전계 발광 소자(비교예 1)와 비교해 볼 때 효율 및 구동전압 면에서 보다 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있다.
본 발명은 유기 전계 발광 소자용 재료로서 사용될 수 있는 신규 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
Claims (9)
- 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:[화학식 1]
상기 화학식 1에서,L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일결합, C6~C18의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되며;Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 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;a는 0 내지 3의 정수이며;b는 0 내지 4의 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;R3 및 R4는 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며;상기 L1 및 L2의 아릴렌기 및 헤테로아릴렌기와, Ar1, Ar2 및 R1 내지 R4의 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. - 제1항에 있어서,상기 Ar2는 하기 화학식 2 내지 8 중 어느 하나로 표시되는 치환기인 화합물:[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
[화학식 6]
[화학식 7]
[화학식 8]
상기 화학식 2 내지 8에서,*는 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;Z1 내지 Z12는 각각 독립적으로 N 또는 C(R5)이며;상기 화학식 3 및 8에서 L1에 결합되는 Z1 내지 Z4 중 어느 하나는 C(R5)이고, 이때 상기 R5는 부재이며;Y1은 N(R6) 또는 C(R7)(R8)이며;T1은 S, N(R6) 또는 C(R7)(R8)이며;R5 내지 R8은 각각 독립적으로 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 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고, 상기 R5가 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;상기 R5 내지 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. - 제1항에 있어서,상기 Ar2는 하기 화학식 A-1 내지 A-19 중 어느 하나로 표시되는 치환기인 화합물:
상기 화학식 A-1 내지 A-19에서,m 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고;n은 0 내지 3의 정수이며;p는 0 내지 2의 정수이며;R9 및 R10은 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 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고, 상기 R9 및 R10 각각이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;상기 R9 및 R10의 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. - 제2항에 있어서,상기 R5 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 화합물.
- 제1항에 있어서,상기 Ar1은 페닐기, 비페닐기, 나프탈레닐기, 페난트레닐기, 트리페닐레닐기, 플루오레닐기 및 카바졸릴기로 이루어진 군에서 선택되는 화합물.
- 제1항에 있어서,상기 L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일결합, 페닐렌기, 비페닐렌기, 나프탈레닐기, 플루오레닐기 및 카바졸릴기로 이루어진 군에서 선택되는 화합물.
- 제1항에 있어서,상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 아래의 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물:
- (i) 양극, (ii) 음극, 및 (iii) 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자로서,상기 1층 이상의 유기물층 중에서 적어도 하나는 제1항의 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제8항에 있어서,상기 화합물을 포함하는 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 수송 보조층, 전자 주입층, 수명 개선층, 발광층 및 발광 보조층으로 이루어진 군에서 선택되는 유기 전계 발광 소자.
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