WO2018012763A1 - 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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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 an organic material layer material excellent in performance is desired.
  • 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):
  • At least one of R 1 and R 2 , R 2 and R 3 , R 3 and R 4 , R 5 and R 6 , R 6 and R 7, and R 7 and R 8 is represented by one of the following Chemical Formulas 2 to 4 Condensed with the ring to form a condensed ring;
  • the dotted line is the part where condensation takes place
  • X 1 to X 3 are each independently selected from the group consisting of O, S, N (Ar 1 ), C (Ar 2 ) (Ar 3 ) and Si (Ar 4 ) (Ar 5 ), but X 1 to X 3 At least one of is N (Ar 1 );
  • Y 1 to Y 6 are each independently N or C (R 9 );
  • Ar 1 Ar 5 is each independently 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 heteroatoms Cycloalkyl 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 1 ⁇ C 40 alkyl Of silyl 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 selected from mono or diaryl phosphine group P and the group consisting of C 6 ⁇ C 60 aryl amine, or by combining adjacent groups may form a condensed ring;
  • R 1 to R 8 and R 9 which do not form a condensed ring with the ring represented by Formula 2 to 4, and R 9 are each independently hydrogen, deuterium, halogen, cyano group, nitro group, alkyl group of C 1 to C 40 , C of 2 ⁇ C 40 alkenyl group, C 2 ⁇ C 40 of the alkynyl group, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group, a number of nuclear atoms of 3 to 40 heterocycloalkyl group, C 6 ⁇ C 60 aryl group, the number of nuclear atoms of 5 To 60 heteroaryl groups, C 1 to C 40 alkyloxy group, C 6 to C 60 aryloxy group, C 3 to C 40 alkylsilyl group, C 6 to C 60 arylsilyl group, C 1 to C 40 alkyl boron group, C 6 to C 60 aryl boron group, C 6 to C 60 arylphosphanyl group, C 6 to C 60 mono or diarylpho
  • Ar 1 Alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, cycloalkyl group, heterocycloalkyl group, aryl group, heteroaryl group, alkyloxy group, aryloxy group, alkylsilyl group, arylsilyl group, alkyl boron of Ar 5 to R 1 to R 9 Group, aryl boron group, arylphosphanyl group, mono or diaryl phosphinyl group and arylamine group are each independently deuterium, halogen, cyano group, nitro group, C 1 ⁇ C 40 alkyl group, C 2 ⁇ C 40 alkenes group, C 2 ⁇ C 40 alkynyl group, C 6 ⁇ C 60 aryl group, an aryloxy group of nuclear atoms of 5 to 60 heteroaryl group, C 6 ⁇ C 60, alkyloxy group of C 1 ⁇ C 40 of the , C 6 ⁇ C 60 arylamine group, C 3 ⁇ C 40
  • 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, at least one of the at least one organic layer is a compound represented by the formula (1) It provides an organic electroluminescent device comprising a.
  • 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; Polycyclics such as phenoxathienyl, indolinzinyl, indolyl, purinyl, quinolyl, benzothiazole, carbazolyl 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 of the present invention may be used as a material of the organic material layer of the organic electroluminescent device because of its excellent thermal stability and luminescence properties.
  • an organic electroluminescent device having excellent light emission performance, low driving voltage, high efficiency, and long life compared to a conventional host material can be manufactured. Full color display panels with improved performance and lifetime can also be manufactured.
  • the present invention provides a compound represented by the following formula (1):
  • At least one of R 1 and R 2 , R 2 and R 3 , R 3 and R 4 , R 5 and R 6 , R 6 and R 7, and R 7 and R 8 is a ring represented by one of the following Chemical Formulas 2 to 4 Condensed with to form a condensed ring;
  • the dotted line is the part where condensation takes place
  • X 1 to X 3 are each independently selected from the group consisting of O, S, N (Ar 1 ), C (Ar 2 ) (Ar 3 ) and Si (Ar 4 ) (Ar 5 ), but X 1 to X 3 At least one of is N (Ar 1 );
  • Y 1 to Y 6 are each independently N or C (R 9 );
  • Ar 1 Ar 5 is each independently 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 heteroatoms Cycloalkyl 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 1 ⁇ C 40 alkyl Of silyl 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 May be selected from the group consisting of mono or diarylphosphinyl groups and C 6 -C 60 arylamine groups, or can be combined with adjacent groups to form a condensed ring;
  • Ar 1 Alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, cycloalkyl group, heterocycloalkyl group, aryl group, heteroaryl group, alkyloxy group, aryloxy group, alkylsilyl group, arylsilyl group, alkyl boron of Ar 5 to R 1 to R 9 Group, aryl boron group, arylphosphanyl group, mono or diaryl phosphinyl group and arylamine group are each independently deuterium, halogen, cyano group, nitro group, C 1 ⁇ C 40 alkyl group, C 2 ⁇ C 40 alkenes group, C 2 ⁇ C 40 alkynyl group, C 6 ⁇ C 60 aryl group, an aryloxy group of nuclear atoms of 5 to 60 heteroaryl group, C 6 ⁇ C 60, alkyloxy group of C 1 ⁇ C 40 of the , C 6 ⁇ C 60 arylamine group, C 3 ⁇ C 40
  • novel compounds of the present invention can be represented by the following formula (1):
  • the dotted line is the part where condensation takes place
  • X 1 to X 3 are each independently selected from the group consisting of O, S, N (Ar 1 ), C (Ar 2 ) (Ar 3 ) and Si (Ar 4 ) (Ar 5 ), but X 1 to X 3 At least one of is N (Ar 1 );
  • Y 1 to Y 6 are each independently N or C (R 9 );
  • Ar 1 Ar 5 is each independently 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 heteroatoms Cycloalkyl 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 1 ⁇ C 40 alkyl Of silyl 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 May be selected from the group consisting of mono or diarylphosphinyl groups and C 6 -C 60 arylamine groups, or can be combined with adjacent groups to form a condensed ring;
  • R 1 to R 8 and R 9 which do not form a condensed ring with the ring represented by Formula 2 to 4, and R 9 are each independently hydrogen, deuterium, halogen, cyano group, nitro group, alkyl group of C 1 to C 40 , C 2 to C 40 alkenyl group, C 2 to C 40 alkynyl group, C 3 to C 40 cycloalkyl group, nuclear atom 3 to 40 heterocycloalkyl group, C 6 to C 60 aryl group, nuclear atom 5 To 60 heteroaryl groups, C 1 to C 40 alkyloxy group, C 6 to C 60 aryloxy group, C 3 to C 40 alkylsilyl group, C 6 to C 60 arylsilyl group, C 1 to C 40 alkyl boron group, C 6 ⁇ C 60 aryl boron group, C 6 ⁇ C 60 aryl phosphazene group, C 6 ⁇ C 60 mono or diaryl Phosphinicosuccinic aryl group and a
  • Ar 1 Alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, cycloalkyl group, heterocycloalkyl group, aryl group, heteroaryl group, alkyloxy group, aryloxy group, alkylsilyl group, arylsilyl group, alkyl boron of Ar 5 to R 1 to R 9 Group, aryl boron group, arylphosphanyl group, mono or diaryl phosphinyl group and arylamine group are each independently deuterium, halogen, cyano group, nitro group, C 1 ⁇ C 40 alkyl group, C 2 ⁇ C 40 alkenes group, C 2 ⁇ C 40 alkynyl group, C 6 ⁇ C 60 aryl group, an aryloxy group of nuclear atoms of 5 to 60 heteroaryl group, C 6 ⁇ C 60, alkyloxy group of C 1 ⁇ C 40 of the , C 6 ⁇ C 60 arylamine group, C 3 ⁇ C 40
  • the compound represented by Chemical Formula 1 of the present invention has a higher molecular weight than the conventional organic electroluminescent device material (for example, 4,4-dicarbazolyl biphenyl (hereinafter referred to as 'CBP')), the glass transition temperature It is high in not only excellent thermal stability but also excellent carrier transport ability, luminous ability, etc. Therefore, when the organic electroluminescent device includes the compound of Formula 1, the driving voltage, efficiency, lifespan, etc. of the device may be improved.
  • the conventional organic electroluminescent device material for example, 4,4-dicarbazolyl biphenyl (hereinafter referred to as 'CBP')
  • the glass transition temperature It is high in not only excellent thermal stability but also excellent carrier transport ability, luminous ability, etc. Therefore, when the organic electroluminescent device includes the compound of Formula 1, the driving voltage, efficiency, lifespan, etc. of the device may be improved.
  • the host material should have a triplet energy gap of which is higher than the triplet energy gap of the dopant. That is, when the lowest excited state of the host is higher in energy than the lowest emitted state of the dopant, phosphorescence efficiency may be improved.
  • the compound of Formula 1 may be used as a phosphorescent host material by introducing a specific substituent into the basic skeleton having a triplet energy, the energy level can be adjusted higher than the dopant.
  • the compound of Formula 1 may adjust HOMO and LUMO energy levels according to the type of substituents introduced into the basic skeleton, may have a wide bandgap, it may have a high carrier transport.
  • EWG electron-withdrawing electron
  • the compound is bonded to an electron-withdrawing electron (EWG) having a high electron absorption such as a nitrogen-containing heterocycle (eg, pyridine group, pyrimidine group, triazine group, etc.) to the basic skeleton, Since it has a bipolar characteristic, it is possible to increase the bonding force between the hole and the electron.
  • EWG electron-withdrawing electron
  • the compound of Formula 1 having EWG introduced into the basic skeleton has excellent carrier transport properties and luminescent properties, and thus, as an electron injection / transport layer material or a life improvement layer material, in addition to the light emitting layer material of the organic EL device. Can be used.
  • an electron donor group EWG
  • the hole injection and transport is smooth.
  • it can be usefully used as a hole injection / transport layer or a light emitting auxiliary layer material.
  • the compound represented by Chemical Formula 1 may improve the light emission characteristics of the organic EL device, and may also improve the hole injection / transport ability, the electron injection / transport capability, the luminous efficiency, the driving voltage, and the lifespan characteristics.
  • the compound of formula 1 according to the present invention is an organic material layer material of the organic electroluminescent device, preferably a light emitting layer material (green and / or red phosphorescent host material), electron transport / injection layer material and hole transport / injection layer material, It can be used as the light emitting auxiliary layer material, life improvement layer material, more preferably light emitting layer material, electron injection layer material, light emitting auxiliary layer material, life improving layer material.
  • the compound of Formula 1 has a variety of substituents, especially aryl groups and / or heteroaryl groups introduced into the basic skeleton significantly increases the molecular weight of the compound, thereby improving the glass transition temperature, thereby conventional light emission It may have a higher thermal stability than the material (eg CBP).
  • the compound represented by the formula (1) is effective in suppressing the crystallization of the organic material layer. Therefore, the organic electroluminescent device including the compound of Formula 1 according to the present invention can greatly improve performance and lifespan characteristics, and the full-color organic light emitting panel to which the organic electroluminescent device is applied can also maximize its performance.
  • the compound may be a compound represented by any one of the following Formulas A-1 to A-9:
  • X 1 to X 3 , R 1 to R 6 , R 8 and Y 1 to Y 6 are each as defined in Chemical Formulas 1 to 4 above.
  • R 1 to R 9 and Ar 1 To at least one of Ar 5 is a substituent represented by the following formula (5), wherein R 1 to R 9 and Ar 1 And Ar 5 may be the same or different from each other:
  • 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;
  • R 10 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 aryl group, a C 6 -C 60 mono or diarylphosphinyl group, and a C 6 -C 60 arylamine group, or combine with an adjacent group to form a condensed ring;
  • the amine 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
  • Ar 1 And at least one of R 9 may be a substituent represented by Formula 5, in which case Ar 1 And R 9 may be the same or different from one another. More preferably, Ar 1 may be a substituent represented by Formula 5.
  • L 1 and L 2 are each independently a single bond or a linker represented by any one of the following formulas B-1 to B-6 is preferable in the luminous efficiency and driving voltage characteristics:
  • X 4 and X 5 are each independently O, S, N (Ar 6 ) or C (Ar 7 ) (Ar 8 );
  • X 6 is N or C (Ar 9 );
  • p is an integer from 0 to 4.
  • R 11 is heavy hydrogen, a halogen, a cyano group, a nitro group, C 1 ⁇ C 40 alkyl group, C 2 ⁇ C 40 alkenyl group, a cycloalkyl group of C 2 ⁇ C 40 alkynyl group, C 3 ⁇ C 40 of nuclear atoms 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 An alkylsilyl group of 3 to C 40 , an arylsilyl group of C 6 to C 60 , an alkyl boron group of C 1 to C 40, an aryl boron group of C 6 to C 60 , an arylphosphanyl group of C 6 to C 60 , A C 6 ⁇ C 60 mono or diaryl phosphinyl group and C 6 ⁇ C 60 arylamine group may be selected from the group consisting of or
  • Ar 6 to Ar 9 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 C 60 aryl phosphazene group, selected from the group consisting arylsilyl a C 6 ⁇ C 60 mono or diaryl phosphine blood group and a C 6 ⁇ C 60 of, or by combining tile adjacent to which they are attached may form a con
  • R 10 is hydrogen, an alkyl group of C 1 ⁇ C 40 , an aryl group of C 6 ⁇ C 60 , a heteroaryl group of 5 to 60 nuclear atoms and C 6 ⁇ C 60 It may be selected from the group consisting of arylamine groups.
  • the R 10 is hydrogen or a substituent represented by any one of the following formulas C-1 to C-7 is preferable in the luminous efficiency and driving voltage characteristics:
  • Z 1 to Z 5 are each independently N or C (R 16);
  • T 1 and T 2 are each independently selected from the group consisting of a single bond, C (R 17 ) (R 18 ), N (R 19 ), O and S, but not both T 1 and T 2 are single bonds;
  • q and r are each independently integers of 0 to 4.
  • R 12 and R 13 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 diaryl phosphinyl group and a C 6 ⁇ C 60 arylsilyl group, or
  • R 14 to R 19 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, the number of nuclear atoms of 5 to 60 heteroaryl group, C 6 ⁇ aryloxy C 60, C 1 ⁇ C 40 alkyloxy group of, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group, a nuclear atoms 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 aryl phosphazene group, selected from the group consisting of C 6 ⁇ C 60 mono or diaryl the Phosphinicosuccinic group and a C 6 ⁇ with an aryl silyl group of
  • Alkyl group of said R 12 to R 19, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an aryloxy group, an alkyloxy group, a cycloalkyl group, a heterocycloalkyl group, an arylamine group, an alkylsilyl group, an alkyl boron group, an aryl 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
  • R 10 may be a substituent represented by any one of Formulas C-1 to C-5.
  • R 14 and R 15 are each independently hydrogen, an alkyl group of C 1 ⁇ C 40 , an aryl group of C 6 ⁇ C 60 , a heteroaryl group of 5 to 60 nuclear atoms and It may be selected from the group consisting of C 6 ⁇ C 60 arylamine group.
  • R 14 and R 15 may be each independently selected from the group consisting of a phenyl group, a biphenyl group and a naphthalenyl group.
  • R 10 may be a substituent represented by any one of the following Formulas D-1 to D-24:
  • t is an integer from 0 to 5
  • u is an integer from 0 to 4.
  • v is an integer from 0 to 3;
  • w is an integer from 0 to 2;
  • R 20 is 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, nuclear atom C 5 to C 60 aryloxy group, 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 group, C 6 to C 60 arylamine group, C 1 to C 40 alkylsilyl group, C 1 to C 40 alkyl boron group, C 6 to C 60 aryl boron group, C 6 to C 60 arylphosphanyl group, C 6 ⁇ mono or diaryl phosphine of C 60 blood group and a C 6 ⁇ C 60 selected from an aryl silyl group the group consisting of or of, by combining groups of adjacent, may form a fused
  • R 12 , R 13 , R 16 to R 19 , q and r are each as defined in Chemical Formulas C-1 to C-7.
  • the R 12, R 13 and R 20 are each independently a C 1 ⁇ C 40 alkyl group, C 6 ⁇ C 60 aryl group, the number of nuclear atoms of 5 to 60 heteroaryl group And it may be selected from the group consisting of C 6 ⁇ C 60 arylamine group.
  • R 12 , R 13 and R 20 may be each independently selected from the group consisting of a phenyl group, a biphenyl group and a naphthalenyl group.
  • Compound represented by Formula 1 of the present invention may be represented by the following compounds, but is not limited thereto:
  • an organic electroluminescent device comprising a compound represented by the formula (1).
  • the present invention includes (i) an anode, (ii) a cathode and (iii) at least one organic layer interposed between the anode and the cathode, wherein at least one of the organic layers is It includes a compound represented by the formula (1).
  • the compound represented by Formula 1 may be used alone or two or more kinds are mixed.
  • the one or more organic material layers may include any one or more of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer and an electron injection layer, wherein at least one organic material layer is represented by the formula (1) It may include a compound.
  • the organic material layer including the compound represented by Formula 1 may be a light emitting layer or a hole transport layer, and more preferably, when the compound represented by Formula 1 is included in the light emitting layer, the luminous efficiency and luminance of the organic EL device It can greatly improve power efficiency, thermal stability and device life.
  • the compound represented by Chemical Formula 1 may be a phosphorescent host, a fluorescent host, or a dopant material of the light emitting layer, and preferably, a phosphorescent host of the light emitting layer.
  • the one or more organic material layers may include any one or more of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting auxiliary layer, a light emitting layer, an electron transport layer and an electron injection layer, wherein at least one organic material layer is It may include a compound represented by the formula (1).
  • the organic material layer including the compound represented by Chemical Formula 1 may be a light emission auxiliary layer.
  • the efficiency (light emitting efficiency and power efficiency), lifetime, and luminance of the organic light emitting diode are further improved, and the driving voltage is further improved. Can be lowered.
  • the one or more organic material layers may include any one or more of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport auxiliary layer, an electron transport layer and an electron injection layer, wherein at least one organic material layer May include a compound represented by Chemical Formula 1.
  • the organic material layer including the compound represented by Formula 1 may be an electron transport auxiliary layer.
  • the efficiency (light emitting efficiency and power efficiency), lifespan and luminance of the organic electroluminescent device are further improved, and the driving voltage is more fragile. Can be.
  • the structure of the organic EL device of the present invention is not particularly limited, and for example, the anode, one or more organic material layers and the cathode are sequentially stacked on the substrate, and an insulating layer or an adhesive layer is inserted at the interface between the electrode and the organic material layer. Can be.
  • the organic EL device may have a structure in which an anode, a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and a cathode are sequentially stacked on a substrate, and, if necessary, between the hole transport layer and the light emitting layer.
  • An emission auxiliary layer may be inserted, and an electron injection layer may be positioned on the electron transport layer.
  • the organic electroluminescent device of the present invention is at least one of the one or more organic material layers, for example, a light emitting layer or a light emitting auxiliary layer is formed so as to include a compound represented by the formula (1), and materials known in the art It can be prepared by forming an organic material layer and an electrode using a method.
  • 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.
  • Examples of the substrate that can be used in the manufacture of the organic EL device in the present invention include a silicon wafer, quartz or glass plate, a metal plate, a plastic film or sheet, but is not limited thereto.
  • 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 and polyaniline; Or carbon black, but is 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
  • examples of the negative electrode material include metals such as magnesium, calcium, sodium, potassium, titanium, indium, yttrium, lithium, gadolinium, aluminum, silver, tin, or lead or alloys thereof; Multilayer structure materials such as LiF / Al or LiO 2 / Al, and the like, but are not limited thereto.
  • the material used as the hole injection layer, the hole transport layer, the electron injection layer and the electron transport layer is not particularly limited, and any material known in the art may be used without limitation.
  • a compound Cpd 211 (12.0 g, yield 74%) was obtained by performing the same process as in Example 2, but using compound Inv 3 instead of compound Inv 2.
  • a glass substrate coated with ITO Indium tin oxide having a thickness of 1500 ⁇ was washed with distilled water ultrasonic waves. After washing the distilled water, ultrasonic cleaning with a solvent such as isopropyl alcohol, acetone, methanol, etc. is dried and transferred to a UV OZONE cleaner (Power sonic 405, Hwasin Tech). The substrate was transferred to.
  • ITO Indium tin oxide
  • 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 the compound Cpd 4 synthesized in Reaction Example 1 as a light emitting host material.
  • Example 1 Cpd 4 6.82 518 39.9
  • Example 2 Cpd 10 6.98 517 40.2
  • Example 3 Cpd 11 6.89 515 38.4
  • Example 4 Cpd 28 6.78 518 42.4
  • Example 5 Cpd 34 6.69 518 42.8
  • Example 6 Cpd 35 6.72 517 41.7
  • Example 7 Cpd 52 6.70 515 42.0
  • Example 8 Cpd 58 6.82 518 40.3
  • Example 9 Cpd 59 6.84 518 41.2
  • Example 10 Cpd 76 7.20 525 36.4
  • Example 11 Cpd 82 6.82 518 39.9
  • Example 12 Cpd 83 6.98 517 40.2
  • Example 13 Cpd 100 6.89 515 38.4
  • Example 14 Cpd 106 6.78 518 41.4
  • Example 15 Cpd 107 6.69 518 42.3
  • Example 16 Cpd 124 6.72 517 41.7
  • Example 17 Cpd 130 6.70 515 41.3
  • Example 18 Cp
  • the green organic electroluminescent devices of Examples 1 to 36 each using the compound according to the present invention as a light emitting layer material compared to the green organic electroluminescent device of Comparative Example 1 using the conventional CBP And better performance in terms of driving voltage.
  • a glass substrate coated with ITO Indium tin oxide having a thickness of 1500 ⁇ was washed with distilled water ultrasonic waves. After washing the distilled water, ultrasonic cleaning with a solvent such as isopropyl alcohol, acetone, methanol, etc. is dried and transferred to a UV OZONE cleaner (Power sonic 405, Hwasin Tech). The substrate was transferred to.
  • ITO Indium tin oxide
  • UV OZONE cleaner Power sonic 405, Hwasin Tech
  • a red organic electroluminescent device was manufactured in the same manner as in Example 37, except for using CBP instead of the compound Cpd 19 synthesized in Reaction Example 2 as a light emitting host material.
  • Example 37 Cpd 19 4.59 12.8
  • Example 38 Cpd 24 4.65 12.0
  • Example 39 Cpd 43 4.92 10.4
  • Example 40 Cpd 48 4.87 9.4
  • Example 41 Cpd 67 4.90 9.8
  • Example 42 Cpd 72 4.77 11.5
  • Example 43 Cpd 91 4.72 10.2
  • Example 44 Cpd 96 4.80 11.0
  • Example 45 Cpd 115 4.59 12.8
  • Example 46 Cpd 120 4.65 12.0
  • Example 47 Cpd 139 4.92 10.4
  • Example 48 Cpd 144 4.87 9.4
  • Example 49 Cpd 163 4.90 9.8
  • Example 50 Cpd 168 4.82 11.5
  • Example 51 Cpd 187 4.72 10.2
  • Example 52 Cpd 192 4.77 10.8
  • Example 53 Cpd 211 4.80 10.4
  • Example 45 Cpd 235 4.65 12.0
  • Example 46 Cpd 240 4.92 10.4
  • Example 47 Cpd 259 4.87 9.4
  • 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 발광층에 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, 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.
Figure PCTKR2017006856-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 PCTKR2017006856-appb-I000002
상기 화학식 1에서,
*R1과 R2, R2와 R3, R3와 R4, R5와 R6, R6과 R7 및 R7과 R8 중 적어도 하나는 하기 화학식 2 내지 4 중 어느 하나로 표시되는 고리와 축합되어 축합 고리를 형성하며;
[화학식 2]
Figure PCTKR2017006856-appb-I000003
[화학식 3]
Figure PCTKR2017006856-appb-I000004
[화학식 4]
Figure PCTKR2017006856-appb-I000005
상기 화학식 1 내지 4에서,
점선은 축합이 이루어지는 부분이며;
X1 내지 X3는 각각 독립적으로 O, S, N(Ar1), C(Ar2)(Ar3) 및 Si(Ar4)(Ar5)로 구성된 군으로부터 선택되나, X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N(Ar1)이고;
Y1 내지 Y6은 각각 독립적으로 N 또는 C(R9)이며;
Ar1 내지 Ar5는 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, C1~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 선택되거나, 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고;
상기 화학식 2 내지 4로 표시되는 고리와 축합 고리를 형성하지 않는 R1 내지 R8와, R9는 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 선택되고, 상기 R9가 복수 개인 경우 복수 개의 R9는 서로 동일하거나 상이하며;
상기 Ar1 내지 Ar5 및 R1 내지 R9의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴아민기는 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 상이하다.
또, 본 발명은 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자로서, 상기 1층 이상의 유기물층 중에서 적어도 하나는 전술한 화학식 1로 표시되는 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(benzothiazole), 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 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 열적 안정성 및 발광 특성이 우수하기 때문에 유기 전계 발광 소자의 유기물층의 재료로 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물을 인광 호스트 재료로 사용할 경우, 종래의 호스트 재료에 비해 우수한 발광 성능, 낮은 구동전압, 높은 효율 및 장수명을 갖는 유기 전계 발광 소자를 제조할 수 있고, 나아가 성능 및 수명이 향상된 풀 칼라 디스플레이 패널도 제조할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure PCTKR2017006856-appb-I000006
상기 화학식 1에서,
R1과 R2, R2와 R3, R3와 R4, R5와 R6, R6과 R7 및 R7과 R8 중 적어도 하나는 하기 화학식 2 내지 4 중 어느 하나로 표시되는 고리와 축합되어 축합 고리를 형성하며;
[화학식 2]
Figure PCTKR2017006856-appb-I000007
[화학식 3]
Figure PCTKR2017006856-appb-I000008
[화학식 4]
Figure PCTKR2017006856-appb-I000009
상기 화학식 1 내지 4에서,
점선은 축합이 이루어지는 부분이며;
X1 내지 X3는 각각 독립적으로 O, S, N(Ar1), C(Ar2)(Ar3) 및 Si(Ar4)(Ar5)로 구성된 군으로부터 선택되나, X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N(Ar1)이고;
Y1 내지 Y6은 각각 독립적으로 N 또는 C(R9)이며;
Ar1 내지 Ar5는 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, C1~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 선택되거나, 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고;
상기 화학식 2 내지 4로 표시되는 고리와 축합 고리를 형성하지 않는 R1 내지 R8와, R9는 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 선택되고, 상기 R9가 복수 개인 경우 복수 개의 R9는 서로 동일하거나 상이하며;
상기 Ar1 내지 Ar5 및 R1 내지 R9의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴아민기는 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 상이하다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
1. 신규 유기 화합물
본 발명의 신규 화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다:
[화학식 1]
Figure PCTKR2017006856-appb-I000010
상기 화학식 1에서,
*R1과 R2, R2와 R3, R3와 R4, R5와 R6, R6과 R7 및 R7과 R8 중 적어도 하나는 하기 화학식 2 내지 4 중 어느 하나로 표시되는 고리와 축합되어 축합 고리를 형성하고, 상기 R1과 R2, R2와 R3, R3와 R4, R4와 R5, R5와 R6, R6과 R7, R7과 R8 중 2 이상이 하기 화학식 2 내지 4로 표시되는 고리와 축합되는 경우, 각각 축합되는 고리는 동일하거나 상이하며;
[화학식 2]
Figure PCTKR2017006856-appb-I000011
[화학식 3]
Figure PCTKR2017006856-appb-I000012
[화학식 4]
Figure PCTKR2017006856-appb-I000013
상기 화학식 1 내지 4에서,
점선은 축합이 이루어지는 부분이며;
X1 내지 X3는 각각 독립적으로 O, S, N(Ar1), C(Ar2)(Ar3) 및 Si(Ar4)(Ar5)로 구성된 군으로부터 선택되나, X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N(Ar1)이고;
Y1 내지 Y6은 각각 독립적으로 N 또는 C(R9)이며;
Ar1 내지 Ar5는 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, C1~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 선택되거나, 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고;
상기 화학식 2 내지 4로 표시되는 고리와 축합 고리를 형성하지 않는 R1 내지 R8와, R9는 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 선택되고, 상기 R9가 복수 개인 경우 복수 개의 R9는 서로 동일하거나 상이하며;
상기 Ar1 내지 Ar5 및 R1 내지 R9의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴아민기는 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 상이하다.
본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 종래 유기 전계 발광 소자용 재료[예: 4,4-디카바졸릴비페닐 (이하, 'CBP'라 함)]보다 높은 분자량을 갖기 때문에, 유리전이온도가 높아 열적 안정성이 우수할 뿐만 아니라, 캐리어 수송능, 발광능 등이 우수하다. 따라서, 상기 화학식 1의 화합물을 유기 전계 발광 소자가 포함할 경우, 소자의 구동전압, 효율, 수명 등이 향상될 수 있다.
일반적으로 유기 전계 발광 소자의 인광 발광층에서, 호스트 물질은 이의 삼중항 에너지 갭이 도펀트의 삼중항 에너지 갭보다 높아야 한다. 즉, 호스트의 가장 낮은 여기 상태가 도펀트의 가장 낮은 방출 상태보다 에너지가 더 높은 경우, 인광 발광 효율이 향상될 수 있다. 상기 화학식 1의 화합물은 삼중항 에너지가 높은 기본 골격에 특정의 치환기가 도입됨으로써, 에너지 준위가 도펀트보다 높게 조절될 수 있어 인광 호스트 물질로 사용될 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 화합물은 상기 기본 골격에 도입되는 치환기의 종류에 따라 HOMO 및 LUMO 에너지 레벨을 조절할 수 있어, 넓은 밴드갭을 가질 수 있고, 높은 캐리어 수송성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 화합물은 상기 기본 골격에 질소-함유 헤테로환(예컨대, 피리딘기, 피리미딘기, 트리아진기등)과 같이 전자 흡수성이 큰 전자 끌개기(EWG)가 결합될 경우, 분자 전체가 양극성의(bipolar) 특성을 갖기 때문에, 정공과 전자의 결합력을 높일 수 있다. 이와 같이, 상기 기본 골격에 EWG가 도입된 상기 화학식 1의 화합물은 우수한 캐리어 수송성 및 발광 특성이 우수하기 때문에, 유기 전계 발광 소자의 발광층 재료 이외, 전자주입/수송층 재료, 또는 수명 개선층 재료로도 사용될 수 있다. 한편, 상기 화학식 1의 화합물이 상기 기본 골격에 아릴아민기, 카바졸기, 터페닐기, 트리페닐렌기 등과 같이 전자 공여성이 큰 전자 주게기(EDG)가 결합될 경우, 정공의 주입 및 수송이 원활하게 이루어지기 때문에, 발광층 재료 이외, 정공주입/수송층 또는 발광 보조층 재료로도 유용하게 사용될 수 있다.
이와 같이, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기 전계 발광 소자의 발광 특성을 향상시킴과 동시에, 정공 주입/수송 능력, 전자 주입/수송 능력, 발광 효율, 구동 전압, 수명 특성 등을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 유기 전계 발광 소자의 유기물층 재료, 바람직하게는 발광층 재료(녹색 및/또는 적색의 인광 호스트 재료), 전자 수송/주입층 재료 및 정공 수송/주입층 재료, 발광보조층 재료, 수명개선층 재료, 더 바람직하게는 발광층 재료, 전자 주입층 재료, 발광보조층 재료, 수명 개선층 재료로 사용될 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 화합물은 상기 기본 골격에 다양한 치환기, 특히 아릴기 및/또는 헤테로아릴기가 도입되어 화합물의 분자량이 유의적으로 증대됨으로써, 유리 전이온도가 향상될 수 있고, 이로 인해 종래의 발광 재료(예를 들어, CBP)보다 높은 열적 안정성을 가질 수 있다. 또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기물층의 결정화 억제에도 효과가 있다. 따라서, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자는 성능 및 수명 특성이 크게 향상될 수 있고, 이러한 유기 전계 발광 소자가 적용된 풀 칼라 유기 발광 패널도 성능이 극대화될 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 화합물은 하기 화학식 A-1 내지 A-9 중 어느 하나로 표시되는 화합물일 수 있다:
Figure PCTKR2017006856-appb-I000014
상기 화학식 A-1 내지 A-9에서,
X1 내지 X3, R1 내지 R6, R8 및 Y1 내지 Y6 각각은 상기 화학식 1 내지 4에서 정의된 바와 같다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 R1 내지 R9 및 Ar1 내지 Ar5 중 적어도 하나는 하기 화학식 5로 표시되는 치환기이며, 여기서 상기 R1 내지 R9 및 Ar1 내지 Ar5는 서로 동일하거나 상이할 수 있다:
[화학식 5]
Figure PCTKR2017006856-appb-I000015
상기 화학식 5에서,
**는 결합되는 부분을 의미하고;
L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일결합, C6~C18의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되며;
R10은 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 선택되거나, 인접하는 기와 결합하여 축합 고리를 형성하며;
상기 L1 및 L2의 아릴렌기 및 헤테로아릴렌기와, 상기 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 상이하다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 Ar1 및 R9 중 적어도 하나는 상기 화학식 5로 표시되는 치환기일 수 있으며, 이 경우 상기 Ar1 및 R9는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 Ar1은 상기 화학식 5로 표시되는 치환기일 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일결합이거나 하기 화학식 B-1 내지 B-6 중 어느 하나로 표시되는 링커인 것이 발광 효율 및 구동 전압 특성에서 바람직하다:
Figure PCTKR2017006856-appb-I000016
상기 화학식 B-1 내지 B-6에서,
*는 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
X4 및 X5은 각각 독립적으로 O, S, N(Ar6) 또는 C(Ar7)(Ar8)이며;
X6는 N 또는 C(Ar9)이며;
p는 0 내지 4의 정수이며;
R11은 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 선택되거나 인접하는 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고, 상기 R11이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
Ar6 내지 Ar9는 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 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고;
상기 R11 및 Ar6 내지 Ar9의 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 R10은 수소, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 R10은 수소이거나 하기 화학식 C-1 내지 C-7 중 어느 하나로 표시되는 치환기인 것이 발광 효율 및 구동 전압 특성에서 바람직하다:
Figure PCTKR2017006856-appb-I000017
상기 화학식 C-1 내지 C-7에서,
*는 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
Z1 내지 Z5는 각각 독립적으로 N 또는 C(R16)이며;
T1 및 T2는 각각 독립적으로 단일결합, C(R17)(R18), N(R19), O 및 S로 이루어진 군에서 선택되나, T1 및 T2 모두가 단일결합은 아니며;
q 및 r은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이며;
R12 및 R13은 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 R12 및 R13 각각이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
R14 내지 R19는 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 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고, 상기 R16 내지 R19 각각이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
상기 R12 내지 R19의 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
Figure PCTKR2017006856-appb-I000018
1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 R10은 상기 화학식 C-1 내지 C-5 중 어느 하나로 표시되는 치환기일 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 R14 및 R15는 각각 독립적으로 수소, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 R14 및 R15는 각각 독립적으로 페닐기, 비페닐기 및 나프탈레닐기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 R10은 하기 화학식 D-1 내지 D-24 중 어느 하나로 표시되는 치환기일 수 있다:
Figure PCTKR2017006856-appb-I000019
상기 화학식 D-1 내지 D-24에서,
*은 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
t는 0 내지 5의 정수이며,
u는 0 내지 4의 정수이며;
v는 0 내지 3의 정수이며;
w는 0 내지 2의 정수이며;
R20은 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 R20이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
상기 R20의 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,
R12, R13, R16 내지 R19, q 및 r 각각은 상기 화학식 C-1 내지 C-7에서 정의된 바와 같다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 R12, R13 및 R20은 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 R12, R13 및 R20은 각각 독립적으로 페닐기, 비페닐기 및 나프탈레닐기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물로 나타낼 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure PCTKR2017006856-appb-I000020
Figure PCTKR2017006856-appb-I000021
Figure PCTKR2017006856-appb-I000022
Figure PCTKR2017006856-appb-I000023
Figure PCTKR2017006856-appb-I000024
Figure PCTKR2017006856-appb-I000025
Figure PCTKR2017006856-appb-I000026
Figure PCTKR2017006856-appb-I000027
Figure PCTKR2017006856-appb-I000028
Figure PCTKR2017006856-appb-I000029
Figure PCTKR2017006856-appb-I000030
본 발명의 화학식 1의 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 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
구체적으로, 본 발명은 (i) 양극(anode), (ii) 음극(cathode) 및 (iii) 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 1층 이상의 유기물층을 포함하며, 상기 유기물층 중 적어도 하나는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 이때, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 단독 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 1층 이상의 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있는데, 이 중에서 적어도 하나의 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 포함되는 유기물층은 발광층 또는 정공 수송층일 수 있고, 더욱 바람직하게는, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 발광층에 포함될 경우, 유기 전계 발광 소자의 발광효율, 휘도, 전력효율, 열적 안정성 및 소자 수명을 매우 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 발광층의 인광 호스트, 형광 호스트 또는 도펀트 재료일 수 있으며, 바람직하게는 발광층의 인광 호스트일 수 있다.
본 발명의 다른 일례에 따르면, 상기 1층 이상의 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광 보조층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있는데, 이때 적어도 하나의 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 포함되는 유기물층은 발광 보조층일 수 있다. 특히, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 유기 전계 발광 소자의 발광 보조층 물질에 포함되는 경우, 유기 전계 발광 소자의 효율(발광 효율 및 전력 효율), 수명 및 휘도는 보다 향상시키고, 구동 전압은 더욱 낮출 수 있다.
본 발명의 또 다른 일례에 따르면, 상기 1층 이상의 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송 보조층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있는데, 이때 적어도 하나의 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 포함되는 유기물층은전자 수송 보조층일 수 있다. 특히 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 유기 전계 발광 소자의 전자수송보조층에 포함되는 경우, 유기 전계 발광 소자의 효율(발광 효율 및 전력 효율), 수명 및 휘도는 보다 향상시키고, 구동 전압은 더욱 낯출 수 있다.
이러한 본 발명의 유기 전계 발광 소자의 구조는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 기판 위에, 양극, 1층 이상의 유기물층 및 음극이 순차적으로 적층될 뿐만 아니라, 전극과 유기물층 계면에 절연층 또는 접착층이 삽입된 구조일 수 있다.
일례에 따르면, 상기 유기 전계 발광 소자는 기판 위에, 양극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조일 수 있고, 필요에 따라서는, 상기 정공 수송층과 발광층 사이에는 발광 보조층이 삽입될 수 있으며 또, 상기 전자 수송층 위에는 전자 주입층이 위치할 수도 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 상기 1층 이상의 유기물층 중에서 적어도 하나로, 예컨대, 발광층 또는 발광 보조층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하도록 형성하는 것을 제외하고는, 당 기술 분야에 알려져 있는 재료 및 방법을 이용하여 유기물층 및 전극을 형성함으로써 제조될 수 있다.
상기 유기물층은 진공증착법이나 용액 도포법에 의하여 형성될 수 있다. 상기 용액 도포법의 예로는 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등이 있으나, 이들에 한정되지는 않는다.
본 발명에서 유기 전계 발광 소자의 제조 시 사용 가능한 기판의 예로는 실리콘 웨이퍼, 석영 또는 유리판, 금속판, 플라스틱 필름이나 시트 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
또한, 양극 물질의 예로는 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 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자; 또는 카본블랙 등이 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.
또한, 음극 물질의 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 또는 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층 및 전자 수송층으로 사용되는 물질은 특별히 한정되는 것은 아니며, 당업계에 알려진 통상의 물질이라면 제한없이 사용할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[ 준비예 1] 화합물 Inv1 및 Inv2의 합성
Figure PCTKR2017006856-appb-I000031
<단계 1> 2-( e디벤조[b,e][1,4]디옥신 -2-일)-4,4,5,5- 테트라메틸 -1,3,2- 디옥사보로란의 합성
2-브로모디벤조[b,e][1,4]디옥신 (100g, 0.38mol), 4,4,4',4',5,5,5',5'-옥타메틸-2,2'-비(1,3,2-디옥사보로란) (115.8g, 0.46mol), Pd(dppf)Cl2 (31g, 0.038mol) 및 KOAc(111.9g, 1.14mol)을 플라스크에 넣은 다음, 여기에 1,4-디옥산 (2L)를 넣어 녹인 후, 8시간 동안 가열 교반하였다. 반응 종료 후, 증류수를 넣고 에틸아세테이트로 유기층을 추출하였다. 얻은 유기층을 Na2SO4로 건조시키고 감압 증류한 다음, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 2-(디벤조[b,e][1,4]디옥신-2-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란 (73g, 수율 62%)을 얻었다.
<단계 2> 2- (2-니트로나프탈렌-1-일)디벤조[b,e] [1, 4]디옥신의 합성
상기 <단계 1>에서 얻은 2-(디벤조[b,e][1,4]디옥신-2-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란 (73g, 0.235mol), 1-브로모-2-니트로나프탈렌 (71g, 0.282mol) 및 Pd(PPh3)4 (13.5g, 0.011mol)을 플라스크에 넣고, 여기에 2M Na2CO3 포화 수용액 (352㎖)과 1,4-디옥산 (2L)을 넣어 녹인 후, 8시간 동안 가열 교반하였다. 반응 종료 후, 증류수를 넣고 에틸아세테이트로 유기층을 추출하였다. 얻은 유기층을 Na2SO4로 건조시키고 감압 증류한 다음, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 2-(2-니트로나프탈렌-1-일)디벤조[b,e][1,4]디옥신 (75g, 수율 91%)을 얻었다.
<단계 3> 화합물 Inv1 , 및 Inv2의 합성
질소 기류 하에서 상기 <단계 2>에서 얻은 2-(2-니트로나프탈렌-1-일)디벤조[b,e][1,4]디옥신 (75g, 0.212mol), PPh3 (67g, 0.255mol), 및 1,2-디클로로벤젠 (1L)을 혼합한 후, 12시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후, 1,2-디클로로벤젠을 제거하고, 디클로로메탄으로 유기층을 추출하였다. 얻은 유기층을 Na2SO4로 건조시키고 감압 증류한 다음, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 Inv1(40g, 수율 58 %), 및 화합물 Inv2 (12 g, 수율 17 %)을 획득하였다.
[ 준비예 2] 화합물 Inv3 및 Inv4의 합성
Figure PCTKR2017006856-appb-I000032
상기 준비예 1과 동일한 과정을 수행하되, <단계 2>에서 1-브로모-2-니트로나프탈렌 대신 2-브로모-3-니트로나프탈렌을 사용하여 화합물 Inv3(34.2g, 수율 50 %), 및 화합물 Inv4 (17.1 g, 수율 25 %)을 수득 하였다
[ 준비예 3] 화합물 Inv5 및 Inv6의 합성
Figure PCTKR2017006856-appb-I000033
상기 준비예 1과 동일한 과정을 수행하되, <단계 2>에서 1-브로모-2-니트로나프탈렌 대신 2-브로모-1-니트로나프탈렌을 사용하여 화합물 Inv5(20.5g, 수율 30 %), 및 화합물 Inv6 (27.4 g, 수율 40 %)을 수득 하였다
[ 준비예 4] 화합물 Inv7 및 Inv8의 합성
Figure PCTKR2017006856-appb-I000034
<단계 1> 2-(2-니트로나프탈렌-1-일) 싸이안트렌의 합성
2-(디벤조[b,e][1,4]디옥신-2-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란 (100g, 0.384mol), 1-브로모-2-니트로나프탈렌 (106g, 0.422mol) 및 Pd(PPh3)4 (13.3g, 11.5mmol)을 플라스크에 넣고, 여기에 2M Na2CO3 포화 수용액 (576㎖)과 1,4-디옥산 (2L)을 넣어 녹인 후, 8시간 동안 가열 교반하였다. 반응 종료 후, 증류수를 넣고 에틸아세테이트로 유기층을 추출하였다. 얻은 유기층을 Na2SO4로 건조시키고 감압 증류한 다음, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 2-(2-니트로나프탈렌-1-일)싸이안트렌 (128g, 수율 86%)을 얻었다.
<단계 2> 화합물 Inv1 , 및 Inv2의 합성
질소 기류 하에서 상기 <단계 1>에서 얻은 2-(2-니트로나프탈렌-1-일)싸이안트렌 (128g, 0.330mol), PPh3 (216g, 0.825mol), 및 1,2-디클로로벤젠 (2L)을 혼합한 후, 12시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후, 1,2-디클로로벤젠을 제거하고, 디클로로메탄으로 유기층을 추출하였다. 얻은 유기층을 Na2SO4로 건조시키고 감압 증류한 다음, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 Inv7(72.7g, 수율 62 %), 및 화합물 Inv8 (24.5 g, 수율 21 %)을 획득하였다.
[ 준비예 5] 화합물 Inv9 및 Inv10의 합성
Figure PCTKR2017006856-appb-I000035
상기 준비예 4과 동일한 과정을 수행하되, <단계 1>에서 1-브로모-2-니트로나프탈렌 대신 2-브로모-3-니트로나프탈렌을 사용하여 화합물 Inv9(52.6g, 수율 45 %), 및 화합물 Inv12 (35.1 g, 수율 30 %)을 수득 하였다
[ 준비예 6] 화합물 Inv11 및 Inv12의 합성
Figure PCTKR2017006856-appb-I000036
상기 준비예 4과 동일한 과정을 수행하되, <단계 1>에서 1-브로모-2-니트로나프탈렌 대신 2-브로모-1-니트로나프탈렌을 사용하여 화합물 Inv11(35.1g, 수율 30 %), 및 화합물 Inv12 (46.8 g, 수율 40 %)을 수득 하였다
[ 반응예 1] Cpd 4의 합성
Figure PCTKR2017006856-appb-I000037
준비예 1에서 합성된 화합물 Inv 2 (3.2 g, 10.0 mmol), 2-(3-브로모페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 (4.6 g, 12.0 mmol)을 톨루엔 100 ㎖에 녹인 다음, Pd2(dba)3 (0.9g, 1.0mmol)을 질소 하에서 투입하였다. 이후, 여기에 NaOtBu (2.9g, 30 mmol)을 넣은 후, (t-Bu)3P (1.0 ㎖, 1.0mmol)을 상기 반응액에 투입한 다음, 혼합물을 5시간 동안 환류 교반하였다.
TLC로 반응이 종결되는 것을 확인한 후, 상온으로 식혔다. 반응 종료 후, 증류수를 넣고 에틸아세테이트로 유기층을 추출하였다. 얻어진 유기층을 Na2SO4 로 건조시키고 감압 증류한 다음, 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 Cpd 4 (6.2g, 수율 89%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 630.206
[ 반응예 2] Cpd 19의 합성
Figure PCTKR2017006856-appb-I000038
준비예 1에서 합성된 화합물 Inv 2 (10 g, 30.9 mmol), NaH(40%) (2.2 g, 37.1 mmol)을 톨루엔 DMF 150㎖에 녹인 다음, 1시간 동안 상온에서 교반 한 후 2-클로로-4-페닐퀴나졸린 (7.8 g, 32.4 mmol)을 질소 하에서 상기 반응액에 투입한 다음, 혼합물을 12시간 동안 교반하였다.
TLC로 반응이 종결되는 것을 확인한 후. 생성된 물질을 필터 하고 EtOH로 세척하여 화합물 Cpd 19 (12.0g, 수율 74%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 527.163
[ 반응예 3] Cpd 10의 합성
상기 반응예 1과 동일한 과정을 수행하되, 2-(3-브로모페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 2-(3'-브로모-[1,1'-바이페닐]-3-일)-4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진을 사용하여 화합물 Cpd 10 (7.8g, 수율 90%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 706.237
[ 반응예 4] Cpd 11의 합성
상기 반응예 1과 동일한 과정을 수행하되, 2-(3-브로모페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 2-(4'-브로모-[1,1'-바이페닐]-3-일)-4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진을 사용하여 화합물 Cpd 11 (6.1g, 수율 87%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 706.237
[ 반응예 5] Cpd 24의 합성
상기 반응예 1과 동일한 과정을 수행하되, 2-(3-브로모페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 대신 2-(3'-브로모-[1,1'-바이페닐]-3-일)-4-페닐퀴나졸린을 사용하여 화합물 Cpd 24 (5.7g, 수율 84%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 679.226
[ 합성예 6] Cpd 28의 합성
상기 반응예 1과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 8을 사용하여 화합물 Cpd 28 (5.4g, 수율 82%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 662.160
[ 반응예 7] Cpd 34의 합성
상기 반응예 3과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 8을 사용하여 화합물 Cpd 34 (6.0g, 수율 81%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 738.191
[ 반응예 8] Cpd 35의 합성
상기 반응예 4과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 8을 사용하여 화합물 Cpd 35 (6.1g, 수율 83%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 738.191
[ 합성예 9] Cpd 43의 합성
상기 반응예 2과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 8을 사용하여 화합물 Cpd 43 (4.8g, 수율 87%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 559.118
[ 반응예 10] Cpd 48의 합성
상기 반응예 5과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 8을 사용하여 화합물 Cpd 48 (6.0g, 수율 84%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 711.180
[ 합성예 11] Cpd 52의 합성
상기 반응예 1과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 4을 사용하여 화합물 Cpd 52 (6.2g, 수율 89%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 630.206
[ 반응예 12] Cpd 58의 합성
상기 반응예 3과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 4을 사용하여 화합물 Cpd 58 (7.8g, 수율 90%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 706.237
[ 반응예 13] Cpd 59의 합성
상기 반응예 4과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 4을 사용하여 화합물 Cpd 59 (6.1g, 수율 87%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 706.237
[ 합성예 14] Cpd 67의 합성
상기 반응예 2과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 4을 사용하여 화합물 Cpd 67 (12.0g, 수율 74%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 527.163
[ 반응예 15] Cpd 72의 합성
상기 반응예 5과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 4을 사용하여 화합물 Cpd 72 (5.7g, 수율 84%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 679.226
[ 합성예 16] Cpd 76의 합성
상기 반응예 6과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 8 대신 화합물 Inv 10을 사용하여 화합물 Cpd 76 (5.4g, 수율 82%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 662.160
[ 반응예 17] Cpd 82의 합성
상기 반응예 7과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 8 대신 화합물 Inv 10을 사용하여 화합물 Cpd 82 (6.0g, 수율 81%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 738.191
[ 반응예 18] Cpd 83의 합성
상기 반응예 8과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 8 대신 화합물 Inv 10을 사용하여 화합물 Cpd 83 (6.1g, 수율 83%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 738.191
[ 합성예 19] Cpd 91의 합성
상기 반응예 9과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 8 대신 화합물 Inv 10을 사용하여 화합물 Cpd 91 (4.8g, 수율 87%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 559.118
[ 반응예 20] Cpd 96의 합성
상기 반응예 10과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 8 대신 화합물 Inv 10을 사용하여 화합물 Cpd 96 (6.0g, 수율 84%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 711.180
[ 합성예 21] Cpd 100의 합성
상기 반응예 1과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 5을 사용하여 화합물 Cpd 100 (6.2g, 수율 89%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 630.206
[ 반응예 22] Cpd 106의 합성
상기 반응예 3과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 5을 사용하여 화합물 Cpd 106 (7.8g, 수율 90%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 706.237
[ 반응예 23] Cpd 107의 합성
상기 반응예 4과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 5을 사용하여 화합물 Cpd 107 (6.1g, 수율 87%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 706.237
[ 합성예 24] Cpd 115의 합성
*상기 반응예 2과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 5을 사용하여 화합물 Cpd 115 (12.0g, 수율 74%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 527.163
[ 반응예 25] Cpd 120의 합성
상기 반응예 5과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 5을 사용하여 화합물 Cpd 120 (5.7g, 수율 84%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 679.226
[ 합성예 26] Cpd 124의 합성
상기 반응예 6과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 8 대신 화합물 Inv 11을 사용하여 화합물 Cpd 124 (5.4g, 수율 82%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 662.160
[ 반응예 27] Cpd 130의 합성
상기 반응예 7과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 8 대신 화합물 Inv 11을 사용하여 화합물 Cpd 130 (6.0g, 수율 81%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 738.191
[ 반응예 28] Cpd 131의 합성
상기 반응예 8과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 8 대신 화합물 Inv 11을 사용하여 화합물 Cpd 131 (6.1g, 수율 83%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 738.191
[ 합성예 29] Cpd 139의 합성
상기 반응예 9과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 8 대신 화합물 Inv 11을 사용하여 화합물 Cpd 139 (4.8g, 수율 87%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 559.118
[ 반응예 30] Cpd 144의 합성
상기 반응예 10과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 8 대신 화합물 Inv 11을 사용하여 화합물 Cpd 144 (6.0g, 수율 84%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 711.180
[ 합성예 31] Cpd 148의 합성
상기 반응예 1과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 1을 사용하여 화합물 Cpd 148 (6.2g, 수율 89%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 630.206
[ 반응예 32] Cpd 154의 합성
상기 반응예 3과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 1을 사용하여 화합물 Cpd 154 (7.8g, 수율 90%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 706.237
[ 반응예 33] Cpd 155의 합성
상기 반응예 4과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 1을 사용하여 화합물 Cpd 155 (6.1g, 수율 87%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 706.237
[ 합성예 34] Cpd 163의 합성
상기 반응예 2과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 1을 사용하여 화합물 Cpd 163 (12.0g, 수율 74%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 527.163
[ 반응예 35] Cpd 168의 합성
*상기 반응예 5과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 1을 사용하여 화합물 Cpd 168 (5.7g, 수율 84%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 679.226
[ 합성예 36] Cpd 172의 합성
상기 반응예 6과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 8 대신 화합물 Inv 7을 사용하여 화합물 Cpd 172 (5.4g, 수율 82%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 662.160
[ 반응예 37] Cpd 178의 합성
상기 반응예 7과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 8 대신 화합물 Inv 7을 사용하여 화합물 Cpd 178 (6.0g, 수율 81%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 738.191
[ 반응예 38] Cpd 179의 합성
상기 반응예 8과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 8 대신 화합물 Inv 7을 사용하여 화합물 Cpd 179 (6.1g, 수율 83%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 738.191
[ 합성예 39] Cpd 187의 합성
상기 반응예 9과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 8 대신 화합물 Inv 7을 사용하여 화합물 Cpd 187 (4.8g, 수율 87%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 559.118
[ 반응예 40] Cpd 192의 합성
상기 반응예 10과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 8 대신 화합물 Inv 7을 사용하여 화합물 Cpd 192 (6.0g, 수율 84%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 711.180
[ 합성예 41] Cpd 196의 합성
상기 반응예 1과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 3을 사용하여 화합물 Cpd 196 (6.2g, 수율 89%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 630.206
[ 반응예 42] Cpd 202의 합성
상기 반응예 3과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 3을 사용하여 화합물 Cpd 202 (7.8g, 수율 90%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 706.237
[ 반응예 43] Cpd 203의 합성
상기 반응예 4과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 3을 사용하여 화합물 Cpd 203 (6.1g, 수율 87%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 706.237
[ 합성예 44] Cpd 211의 합성
상기 반응예 2과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 3을 사용하여 화합물 Cpd 211 (12.0g, 수율 74%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 527.163
[ 반응예 45] Cpd 216의 합성
상기 반응예 5과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 3을 사용하여 화합물 Cpd 216 (5.7g, 수율 84%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 679.226
[ 합성예 46] Cpd 220의 합성
*상기 반응예 6과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 8 대신 화합물 Inv 9을 사용하여 화합물 Cpd 220 (5.4g, 수율 82%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 662.160
[ 반응예 47] Cpd 226의 합성
상기 반응예 7과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 8 대신 화합물 Inv 9을 사용하여 화합물 Cpd 226 (6.0g, 수율 81%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 738.191
[ 반응예 48] Cpd 227의 합성
상기 반응예 8과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 8 대신 화합물 Inv 9을 사용하여 화합물 Cpd 227 (6.1g, 수율 83%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 738.191
[ 합성예 49] Cpd 235의 합성
상기 반응예 9과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 8 대신 화합물 Inv 9을 사용하여 화합물 Cpd 235 (4.8g, 수율 87%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 559.118
[ 반응예 50] Cpd 240의 합성
상기 반응예 10과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 8 대신 화합물 Inv 9을 사용하여 화합물 Cpd 240 (6.0g, 수율 84%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 711.180
[ 합성예 51] Cpd 244의 합성
상기 반응예 1과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 6을 사용하여 화합물 Cpd 244 (6.2g, 수율 89%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 630.206
[ 반응예 52] Cpd 250의 합성
상기 반응예 3과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 6을 사용하여 화합물 Cpd 250 (7.8g, 수율 90%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 706.237
[ 반응예 53] Cpd 251의 합성
상기 반응예 4과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 6을 사용하여 화합물 Cpd 251 (6.1g, 수율 87%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 706.237
[ 합성예 54] Cpd 259의 합성
상기 반응예 2과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 6을 사용하여 화합물 Cpd 259 (12.0g, 수율 74%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 527.163
[ 반응예 55] Cpd 264의 합성
상기 반응예 5과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 2 대신 화합물 Inv 6을 사용하여 화합물 Cpd 264 (5.7g, 수율 84%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 679.226
[ 합성예 56] Cpd 268의 합성
상기 반응예 6과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 8 대신 화합물 Inv 12을 사용하여 화합물 Cpd 268 (5.4g, 수율 82%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 662.160
[ 반응예 57] Cpd 274의 합성
상기 반응예 7과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 8 대신 화합물 Inv 12을 사용하여 화합물 Cpd 274 (6.0g, 수율 81%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 738.191
[ 반응예 58] Cpd 275의 합성
상기 반응예 8과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 8 대신 화합물 Inv 12을 사용하여 화합물 Cpd 275 (6.1g, 수율 83%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 738.191
[ 합성예 59] Cpd 283의 합성
상기 반응예 9과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 8 대신 화합물 Inv 12을 사용하여 화합물 Cpd 283 (4.8g, 수율 87%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 559.118
[ 반응예 60] Cpd 288의 합성
상기 반응예 10과 동일한 과정을 수행하되, 화합물 Inv 8 대신 화합물 Inv 12을 사용하여 화합물 Cpd 288 (6.0g, 수율 84%)을 얻었다.
HRMS [M]+: 711.180
[ 실시예 1 ~ 36] 녹색 유기 전계 발광 소자의 제작
반응예 1에서 합성한 화합물 Cpd 4을 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)/ 합성예의 각각의 화합물을 + 10 % Ir(ppy)3 (30nm)/BCP (10 nm)/Alq3 (30 nm)/LiF (1 nm)/Al (200 nm) 순으로 적층하여 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
m-MTDATA, TCTA, Ir(ppy)3, CBP 및 BCP의 구조는 하기와 같다.
Figure PCTKR2017006856-appb-I000039
Figure PCTKR2017006856-appb-I000040
[비교예 1] 녹색 유기 전계 발광 소자의 제작
발광층 형성시 발광 호스트 물질로서 반응예 1에서 합성한 화합물 Cpd 4 대신 CBP를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정으로 녹색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[평가예 1]
실시예 1 ~ 36 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 Cpd 4 6.82 518 39.9
실시예 2 Cpd 10 6.98 517 40.2
실시예 3 Cpd 11 6.89 515 38.4
실시예 4 Cpd 28 6.78 518 42.4
실시예 5 Cpd 34 6.69 518 42.8
실시예 6 Cpd 35 6.72 517 41.7
실시예 7 Cpd 52 6.70 515 42.0
실시예 8 Cpd 58 6.82 518 40.3
실시예 9 Cpd 59 6.84 518 41.2
실시예 10 Cpd 76 7.20 525 36.4
실시예 11 Cpd 82 6.82 518 39.9
실시예 12 Cpd 83 6.98 517 40.2
실시예 13 Cpd 100 6.89 515 38.4
실시예 14 Cpd 106 6.78 518 41.4
실시예 15 Cpd 107 6.69 518 42.3
실시예 16 Cpd 124 6.72 517 41.7
실시예 17 Cpd 130 6.70 515 41.3
실시예 18 Cpd 131 6.82 518 40.6
실시예 19 Cpd 148 6.84 518 41.0
실시예 20 Cpd 154 6.78 518 41.1
실시예 21 Cpd 155 6.69 518 42.3
실시예 22 Cpd 172 6.72 517 41.2
실시예 23 Cpd 178 6.70 515 41.4
실시예 24 Cpd 179 6.82 518 40.1
실시예 25 Cpd 196 6.84 518 39.8
실시예 26 Cpd 202 6.78 515 42.4
실시예 27 Cpd 203 6.81 518 41.1
실시예 28 Cpd 220 6.63 518 40.5
실시예 29 Cpd 226 6.78 515 42.4
실시예 30 Cpd 227 6.81 518 41.1
실시예 31 Cpd 244 6.79 517 40.8
실시예 32 Cpd 250 6.81 518 41.1
실시예 33 Cpd 251 6.79 517 40.8
실시예 34 Cpd 268 6.78 515 42.4
실시예 35 Cpd 274 6.81 518 41.1
실시예 36 Cpd 275 6.79 517 40.8
비교예 1 CBP 6.93 516 38.2
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물을 발광층 재료로 각각 사용한 실시예 1 내지 36의 녹색 유기 전계 발광 소자의 경우, 종래 CBP를 사용한 비교예 1의 녹색 유기 전계 발광 소자에 비해 전류 효율 및 구동 전압 면에서 보다 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.
[실시예 37 ~ 50] 적색 유기 전계 발광 소자의 제조
반응예 2에서 합성한 화합물 Cpd 19을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후 아래의 과정에 따라 적색 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)/ 합성예의 화합물 + 10 % (piq)2Ir(acac) (30nm)/BCP (10 nm)/Alq3 (30 nm)/LiF (1 nm)/Al (200 nm) 순으로 적층하여 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 2] 적색 유기 전계 발광 소자의 제조
발광층 형성시 발광 호스트 물질로서 상기 반응예 2에서 합성한 화합물 Cpd 19 대신 CBP를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 37 와 동일한 과정으로 적색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
상기 실시예 37 ~ 50 및 비교예 2에서 사용된 m-MTDATA, (piq)2Ir(acac), CBP 및 BCP의 구조는 하기와 같다.
Figure PCTKR2017006856-appb-I000041
[평가예 2]
실시예 37 ~ 50 및 비교예 2 에서 제작한 각각의 유기 전계 발광 소자에 대하여 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압 및 전류효율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
샘플 호스트 구동 전압(V) 전류효율(cd/A)
실시예 37 Cpd 19 4.59 12.8
실시예 38 Cpd 24 4.65 12.0
실시예 39 Cpd 43 4.92 10.4
실시예 40 Cpd 48 4.87 9.4
실시예 41 Cpd 67 4.90 9.8
실시예 42 Cpd 72 4.77 11.5
실시예 43 Cpd 91 4.72 10.2
실시예 44 Cpd 96 4.80 11.0
실시예 45 Cpd 115 4.59 12.8
실시예 46 Cpd 120 4.65 12.0
실시예 47 Cpd 139 4.92 10.4
실시예 48 Cpd 144 4.87 9.4
실시예 49 Cpd 163 4.90 9.8
실시예 50 Cpd 168 4.82 11.5
실시예 51 Cpd 187 4.72 10.2
실시예 52 Cpd 192 4.77 10.8
실시예 53 Cpd 211 4.80 10.4
실시예 54 Cpd 216 4.54 12.1
실시예 45 Cpd 235 4.65 12.0
실시예 46 Cpd 240 4.92 10.4
실시예 47 Cpd 259 4.87 9.4
실시예 48 Cpd 264 4.90 9.8
실시예 49 Cpd 283 4.77 11.5
실시예 50 Cpd 288 4.87 9.4
비교예 2 CBP 5.25 8.2
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물을 적색 유기 전계 발광 소자의 발광층의 재료로 사용하였을 경우(실시예 37~50) 종래 CBP를 발광층의 재료로 사용한 적색 유기 전계 발광 소자(비교예 2)와 비교해 볼 때 효율 및 구동전압 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 발명의 범주에 속하는 것은 당연하다.
본 발명은 유기 전계 발광 소자용 재료로서 사용될 수 있는 신규 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.

Claims (12)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2017006856-appb-I000042
    상기 화학식 1에서,
    R1과 R2, R2와 R3, R3와 R4, R5와 R6, R6과 R7 및 R7과 R8 중 적어도 하나는 하기 화학식 2 내지 4 중 어느 하나로 표시되는 고리와 축합되어 축합 고리를 형성하며;
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2017006856-appb-I000043
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2017006856-appb-I000044
    [화학식 4]
    Figure PCTKR2017006856-appb-I000045
    상기 화학식 1 내지 4에서,
    점선은 축합이 이루어지는 부분이며;
    X1 내지 X3는 각각 독립적으로 O, S, N(Ar1), C(Ar2)(Ar3) 및 Si(Ar4)(Ar5)로 구성된 군으로부터 선택되나, X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N(Ar1)이고;
    Y1 내지 Y6은 각각 독립적으로 N 또는 C(R9)이며;
    Ar1 내지 Ar5는 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, C1~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 선택되거나, 인접한 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고;
    상기 화학식 2 내지 4로 표시되는 고리와 축합 고리를 형성하지 않는 R1 내지 R8와, R9는 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 선택되고, 상기 R9가 복수 개인 경우 복수 개의 R9는 서로 동일하거나 상이하며;
    상기 Ar1 내지 Ar5 및 R1 내지 R9의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬옥시기, 아릴옥시기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 아릴포스파닐기, 모노 또는 디아릴포스피닐기 및 아릴아민기는 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 상이하다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화합물은 하기 화학식 A-1 내지 A-9 중 어느 하나로 표시되는 화합물:
    Figure PCTKR2017006856-appb-I000046
    상기 화학식 A-1 내지 A-9에서,
    X1 내지 X3, R1 내지 R6, R8 및 Y1 내지 Y6 각각은 제1항에서 정의된 바와 같다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 R1 내지 R9 및 Ar1 내지 Ar5 중 적어도 하나는 하기 화학식 5로 표시되는 치환기이고, 상기 R1 내지 R9 및 Ar1 내지 Ar5는 서로 동일하거나 상이한 화합물:
    [화학식 5]
    Figure PCTKR2017006856-appb-I000047
    상기 화학식 5에서,
    *는 결합되는 부분을 의미하고;
    L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일결합, C6~C18의 아릴렌기 및 핵원자수 5 내지 18개의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되며;
    R10은 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 선택되거나, 인접하는 기와 결합하여 축합 고리를 형성하며;
    상기 L1 및 L2의 아릴렌기 및 헤테로아릴렌기와, 상기 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 상이하다.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 Ar1 및 R9 중 적어도 하나는 상기 화학식 5로 표시되는 치환기인 화합물.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 L1 및 L2는 각각 독립적으로 단일결합이거나 하기 화학식 B-1 내지 B-6 중 어느 하나로 표시되는 링커인 화합물:
    Figure PCTKR2017006856-appb-I000048
    상기 화학식 B-1 내지 B-6에서,
    *는 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
    X4 및 X5은 각각 독립적으로 O, S, N(Ar6) 또는 C(Ar7)(Ar8)이며;
    X6는 N 또는 C(Ar9)이며;
    p는 0 내지 4의 정수이며;
    R11은 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 선택되거나, 인접하는 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고, 상기 R11이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
    Ar6 내지 Ar9는 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 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고;
    상기 R11 및 Ar6 내지 Ar9의 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.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 R10은 수소, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되는 화합물.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 R10은 하기 화학식 C-1 내지 C-7 중 어느 하나로 표시되는 치환기인 화합물:
    Figure PCTKR2017006856-appb-I000049
    상기 화학식 C-1 내지 C-7에서,
    *는 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
    Z1 내지 Z5는 각각 독립적으로 N 또는 C(R16)이며;
    T1 및 T2는 각각 독립적으로 단일결합, C(R17)(R18), N(R19), O 및 S로 이루어진 군에서 선택되나, T1 및 T2 모두가 단일결합은 아니며;
    q 및 r은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이며;
    R12 및 R13은 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 R12 및 R13 각각이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
    R14 내지 R19는 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 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있고, 상기 R16 내지 R19 각각이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
    상기 R12 내지 R19의 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.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 R14 및 R15는 각각 독립적으로 수소, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60개의 헤테로아릴기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되는 화합물.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 R10은 하기 화학식 D-1 내지 D-24 중 어느 하나로 표시되는 치환기인 화합물:
    Figure PCTKR2017006856-appb-I000050
    상기 화학식 D-1 내지 D-24에서,
    *은 결합이 이루어지는 부분을 의미하고;
    t는 0 내지 5의 정수이며,
    u는 0 내지 4의 정수이며;
    v는 0 내지 3의 정수이며;
    w는 0 내지 2의 정수이며;
    q 및 r은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이며;
    R16 내지 R19는 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 기와 결합하여 축합 고리를 형성할 수 있으며;
    R12, R13 및 R20은 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 R12, R13 및 R20 각각이 복수 개인 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며;
    상기 R12, R13 및 R16 내지 R20의 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.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 화합물은 아래의 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물:
    Figure PCTKR2017006856-appb-I000051
    Figure PCTKR2017006856-appb-I000052
    Figure PCTKR2017006856-appb-I000053
    Figure PCTKR2017006856-appb-I000054
    Figure PCTKR2017006856-appb-I000055
    Figure PCTKR2017006856-appb-I000056
    Figure PCTKR2017006856-appb-I000057
    Figure PCTKR2017006856-appb-I000058
    Figure PCTKR2017006856-appb-I000059
    Figure PCTKR2017006856-appb-I000060
    Figure PCTKR2017006856-appb-I000061
  11. (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.
  12. 제11항에 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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