WO2023163533A1 - 광전자 소자용 유기 분자 - Google Patents

광전자 소자용 유기 분자 Download PDF

Info

Publication number
WO2023163533A1
WO2023163533A1 PCT/KR2023/002624 KR2023002624W WO2023163533A1 WO 2023163533 A1 WO2023163533 A1 WO 2023163533A1 KR 2023002624 W KR2023002624 W KR 2023002624W WO 2023163533 A1 WO2023163533 A1 WO 2023163533A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
group
groups
organic
substituent
heteroaryl
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/002624
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
댄즈마이클
Original Assignee
삼성디스플레이주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성디스플레이주식회사 filed Critical 삼성디스플레이주식회사
Publication of WO2023163533A1 publication Critical patent/WO2023163533A1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C07D209/80—[b, c]- or [b, d]-condensed
    • C07D209/82—Carbazoles; Hydrogenated carbazoles
    • C07D209/86—Carbazoles; Hydrogenated carbazoles with only hydrogen atoms, hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals, directly attached to carbon atoms of the ring system
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C07D209/80—[b, c]- or [b, d]-condensed
    • C07D209/82—Carbazoles; Hydrogenated carbazoles
    • C07D209/88—Carbazoles; Hydrogenated carbazoles with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to carbon atoms of the ring system
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D265/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one nitrogen atom and one oxygen atom as the only ring hetero atoms
    • C07D265/28—1,4-Oxazines; Hydrogenated 1,4-oxazines
    • C07D265/34—1,4-Oxazines; Hydrogenated 1,4-oxazines condensed with carbocyclic rings
    • C07D265/38—[b, e]-condensed with two six-membered rings
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Definitions

  • the present invention relates to purely organic molecules free of metal centers of formula A (dyes) and their use as emitters in organic light emitting diodes (OLEDs) and other optoelectronic components.
  • OLED Organic Light Emitting Diodes
  • These devices are generally implemented as a layered structure mainly composed of organic materials.
  • a simplified structure is illustratively shown in FIG. 1 .
  • a key element of these devices is a light emitting layer in which molecules that emit light are usually incorporated in a matrix.
  • the energy contained in the exciton can be emitted in the form of light by the corresponding emitter, which is called electroluminescence.
  • An overview of the features of OLEDs can be found in eg Top. Curr. Chem., 2004, 241, 1, H. Yersin, and "Highly Efficient OLEDs with Phosphorescent Materials", H Yersin; Wiley-VCH, Weinheim, Germany, 2008.
  • transition metal complexes in which metals from the third cycle of transition metals are selected are usually used. These are mainly very expensive precious metals such as iridium, platinum or gold. (See also in this regard: Top. Curr. Chem., 2004, 241, 1, by H. Yersin, and Phys. Rev. B 1999, 60, 14422, M. A. Baldo, D. F. O'Brien, M. E. Thompson, By S. R. Forrest)
  • the organic molecule according to the present invention is substituted with a central basic unit in the form of a ⁇ -system (pi system), that is, a functional group (donor) having a property of donating electrons, and a functional group having a property of attracting electrons (acceptor; acceptor) substituted aromatics (eg heteroaromatics or aromatics).
  • a central basic unit in the form of a ⁇ -system (pi system)
  • a functional group (donor) having a property of donating electrons eg heteroaromatics or aromatics
  • acceptor acceptor substituted aromatics
  • Both groups are located on neighboring atoms of the central base unit, ie orthogonal to each other.
  • the orthogonal positions of these groups (donor and acceptor) require them to rotate with respect to each other and thus to be orthogonal to each other, thus separating them electronically. This separation can be understood, for example, by quantum mechanical calculations of HOMO and LUMO. Therefore, these two boundary orbitals must
  • the present invention provides organic molecules consisting of or having the structure of formula A, which can be used in optoelectronic devices.
  • Het a conjugated organic group selected from the group consisting of unsubstituted and substituted aromatic, heteroaromatic and conjugated double bonds anchored by cis-trans isomerization;
  • A a chemically bonded acceptor group with electron accepting properties, where A and D are bonded to immediate neighboring atoms of a conjugated organic group (Het)Ar.
  • the organic molecule has an E between the lowest excited singlet (S 1 ) of less than 5000 cm -1 , less than 3000 cm -1 or less than 2000 cm -1 and the triplet (T1 ) state below it. (S 1 -T 1 )-values.
  • the organic molecule has a luminescence lifetime of at most 50 ⁇ s, at most 30 ⁇ s or at most 20 ⁇ s.
  • the organic molecule has both the E(S 1 -T 1 ) values presented herein and the luminescence lifetimes presented herein.
  • donors are aromatics and heteroaromatics that already exhibit electron-donating properties on their own and/or are substituted with electron-donating groups, and other donors directly linked to the central pi-system (aromatic or heteroaromatic).
  • the donor can be:
  • acceptors are aromatics and heteroaromatics which already exhibit electron-accepting properties on their own and/or are substituted with electron-accepting groups, and other acceptors directly linked to the central pi system (aromatic or heteroaromatic).
  • Receptors can be:
  • the organic molecule may optionally have at least one soluble group, for example at least one alkyl group. This soluble group increases the solubility of organic molecules in a given solvent.
  • the substituent for increasing solubility is selected from the group consisting of:
  • the organic molecule has a phenyl ring as the central pi system (Formula B).
  • At least one of the two substituents (i.e., donor and/or acceptor) of the central base unit comprises a heteroatom X, via which heteroatom the substituent is attached to the central base unit (pi system).
  • Heteroatom X is independently selected from the group consisting of N, S, P, O and Se.
  • the two substituents are connected via a central base unit (pi connected to the system).
  • NRR 1 donor (corresponding to formula A or D in formula B),
  • R, R 1 are independently of each other
  • alkyl group (including branched or cyclic type), a heteroalkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an alkenyl group, and an alkynyl group;
  • alkyl group including branched or cyclic
  • Alkyl groups including branched or cyclic groups substituted with substituents such as heteroalkyl groups, aryl groups, and heteroaryl groups, heteroalkyl groups, aryl groups, heteroaryl groups, alkenyl groups, and
  • donor and acceptor groups such as amines, alcohol and ether groups, carbonyl groups, carboxylates and their esters, nitrile groups, and CF 3 groups;
  • the radicals R and R 1 may optionally be formed as a condensed ring system.
  • Z is selected from the group consisting of S and P;
  • n 1 or 2 to which an additional radical R is bonded;
  • radicals are independently of each other,
  • alkyl group (including branched or cyclic type), a heteroalkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an alkenyl group, and an alkynyl group;
  • donor and acceptor groups such as amines, alcohol and ether groups, carbonyl groups, carboxylates and their esters, nitrile and CF 3 groups;
  • the radical R may also optionally be formed as a condensed ring system.
  • receptors SO 2 R, SO 2 (OR), S(O)R, P(O)RR', P(O)(OR)(OR'), P(O)R(OR'), SeO 2 R and Se(O)R.
  • NArAr 1 is a donor (corresponding to Formula A or D in Formula B);
  • Ar, Ar 1 are independently of each other aryl, heteroaryl, optionally to which further radicals R are bonded;
  • radicals are independently of each other,
  • alkyl group (including branched or cyclic type), a heteroalkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an alkenyl group, and an alkynyl group;
  • donor and acceptor groups such as amines, alcohol and ether groups, carbonyl groups, carboxylates and their esters, nitrile and CF 3 groups;
  • the radical R may also optionally be formed as a condensed ring system.
  • Ar and Ar 1 may also be condensed with each other or linked to each other via unit E (eg carbazole, phenoxazine),
  • unit E eg carbazole, phenoxazine
  • Alkyl group (including branched or cyclic type) terminated by O, heteroalkyl group, aryl group , Heteroaryl group, alkenyl group, phenyl group; or
  • alkyl group (including branched or cyclic type), a heteroalkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an alkenyl group, and an alkynyl group;
  • a substituent such as a halogen, heavy hydrogen, an alkyl group (including branched or cyclic type), a heteroalkyl group, an aryl group, a heteroaryl group (including branched or cyclic type), a heteroalkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, and alkenyl group;
  • donor and acceptor groups such as amines, alcohol and ether groups, carbonyl groups, carboxylates and their esters, nitrile and CF 3 groups;
  • the radical R may also optionally be formed as a condensed ring system.
  • SO 2 Ar 2 is an acceptor (corresponding to A in Formula A or Formula B);
  • Ar 2 is an aryl to which an additional radical R is optionally bonded, or a heteroaryl
  • radicals are independently of each other,
  • Alkyl groups (branched or cyclic), heteroalkyl groups, aryl groups, heteroaryl groups, alkenyl groups, alkynyl groups;
  • a substituent such as a halogen, heavy hydrogen, an alkyl group (including branched or cyclic type), a heteroalkyl group, an aryl group, a heteroaryl group (including branched or cyclic type), a heteroalkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, and alkenyl group;
  • donor and acceptor groups such as amines, alcohol and ether groups, carbonyl groups, carboxylates and their esters, nitrile and CF 3 groups;
  • the radical R may also optionally be formed as a condensed ring system.
  • Ar can also be condensed with other aryl and heteroaryl groups to form larger aromatic systems (eg phenyl, naphthyl, anthracenyl, tolyl, etc.).
  • aryl and heteroaryl groups eg phenyl, naphthyl, anthracenyl, tolyl, etc.
  • R 1 -R 18 are each independently of each other;
  • alkyl group (including branched or cyclic type), a heteroalkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an alkenyl group, and an alkynyl group;
  • a substituent such as a halogen, heavy hydrogen, an alkyl group (including branched or cyclic type), a heteroalkyl group, an aryl group, a heteroaryl group (including branched or cyclic type), a heteroalkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, and alkenyl group;
  • donor and acceptor groups optionally further substituted and/or condensed, such as amines, alcohol and ether groups, carbonyl groups, carboxylates and their esters, nitrile groups, and CF 3 groups;
  • the radicals R 1 -R 18 may also optionally be formed as condensed ring systems.
  • the present invention relates to a method for preparing the organic molecules described above.
  • the method comprises substituting at least one of the three groups, i.e., (Het)Ar, A and/or D (of formula A or B) with at least one substituent to increase solubility, wherein the substituent is selected from the group consisting of:
  • the present invention relates to the use of an organic molecule of the type described herein as an emitter or absorber in an optoelectronic device, the optoelectronic device being preferably selected from the group consisting of:
  • OLED Organic Light Emitting Device
  • the proportion of organic molecules in the emitter or absorber is between 1% and 99%. In one embodiment of the present invention, the percentage of organic molecules in the emitter or absorber may be 100%.
  • the proportion of organic molecules as emitters in an optical light emitting device is between 5% and 80%.
  • the present invention relates to optoelectronic devices comprising organic molecules of the type described herein.
  • the device may be particularly selected from the group consisting of organic light emitting devices, organic diodes, organic solar cells, organic transistors, organic light emitting diodes, light emitting electrochemical cells, organic field effect transistors and organic lasers.
  • the present invention relates to methods of making optoelectronic devices using organic molecules of the type described herein.
  • Part of this method may be the step of applying the organic molecules according to the present invention to a carrier, the application optionally being carried out wet chemically, by colloidal suspension or by sublimation.
  • the present invention relates to a method for changing the light emitting and/or absorption properties of an electronic device, comprising introducing an organic molecule according to the present invention into a matrix material for conducting electrons or holes in an optoelectronic device. It's about how to include.
  • the present invention relates to the use of organic molecules of the type described herein, in particular in optoelectronic devices, for converting UV radiation or blue light into visible light, in particular green, yellow or red light (so-called down-conversion). ) for optoelectronic devices.
  • FIG. 1 schematically shows an example of an OLED structure (the device includes at least one anode, cathode, and light emitting layer).
  • the device includes at least one anode, cathode, and light emitting layer.
  • the given thicknesses of the layers are exemplary only.
  • Figure 4 shows the emission spectrum of 1 dissolved in toluol (arbitrary units, a.u.) versus wavelength length (nm).
  • Diarylsulfide 1A (purity 90%, 6.81 g, 30 mmol) was dissolved in 150 mL of glacial acetic acid and treated with 15 mL of H 2 O 2 (30% in water). The mixture was stirred at 100 °C for 2 h and then left overnight at room temperature. The reaction solution was added to 800 mL of water, upon which the product precipitated out as a white solid. The solid was filtered and washed with water. Dried overnight at 50° C. in vacuo. 5.8 g of diarylsulfone 1B was obtained as a white solid.
  • Diarylsulfide 2A (purity 95%, 5.31 g, 22 mmol) was dissolved in 150 mL of CH 2 Cl 2 .
  • Meta-chloroperbenzoic acid (mCPBA) (70%, 16.3 g, 66 mmol) was added over about 10 minutes under ice-cooling. The mixture was then stirred at room temperature for 16 hours.
  • the reaction solution was washed with 100 mL semi-concentrated Na 2 CO 3 solution followed by 50 mL saturated NaCl solution and dried over MgSO 4 .
  • the solvent was removed under reduced pressure on a rotary evaporator and the residue was filtered with a small amount of silica gel (eluent: CH 2 Cl 2 ).
  • the solvent was removed again under reduced pressure on a rotary evaporator.
  • 5.2 g of diarylsulfone 2B was obtained as a pale yellow solid.
  • Carbazole (2.51 g, 15 mmol) was dissolved in 50 mL of dry DMF and NaH (60% in mineral oil, 1.20 g, 30 mmol) was added. After stirring for 15 minutes, diarylsulfone 2B dissolved in 50 mL of DMF was added and stirred at 100° C. for 2 hours. The reaction solution was poured into 800 mL of ice. After standing overnight, the solid was filtered and washed with water. The solid was purified by column chromatography (eluent: CH 2 Cl 2 ). 3.14 g of product 2 was obtained as a white solid.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Nitrogen And Oxygen As The Only Ring Hetero Atoms (AREA)

Abstract

본 발명은 (금속 중심이 없는) 순수 유기 분자 및 이를 광전자 소자에서 에미터 또는 흡수체로 사용하는 용도에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 상기 순수 유기 분자는 아래 화학식 A의 구조를 포함한다. 여기서 (Het)Ar = 비치환 및 치환된 방향족, 헤테로방향족 및 시스-트랜스 이성질체화로 고정된 공액 이중 결합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 공액 유기 그룹이고, D = 전자 공여 특성을 가지는, 화학적으로 결합된 공여체 그룹 및 A = 전자 수용 특성을 가지는, 화학적으로 결합된 수용체 그룹이고, A 및 D 는 (Het)Ar의 이웃하는 원자에 결합된다.

Description

광전자 소자용 유기 분자
본 발명은 화학식 A의 금속 중심이 없는 순수 유기 분자(염료) 및 OLED(유기 발광 다이오드) 및 기타 광전자 부품에서 에미터로서의 그의 용도에 관한 것이다.
최근 디스플레이 기술 분야에서 OLED (Organic Light Emitting Diodes)를 기반으로 한 기술이 자리를 잡아 이를 기반으로 한 최초의 상용 제품이 등장하고 있다. 스크린 기술 외에도 OLED는 평면 조명 기술에도 적합하다.
이러한 소자는 일반적으로 주로 유기 물질로 구성된 층 구조로 구현된다. 더 나은 이해를 위해 단순화된 구조가 예시적으로 도 1에 도시되어 있다. 이러한 소자의 핵심 요소는 발광하는 분자가 일반적으로 매트릭스에 포함되는 발광층이다. 상기 층에서 음전하 운반체(전자)와 양전하 운반체(정공)가 만나 재결합하여 소위 엑시톤(Exciton; =여기 상태)을 형성한다. 엑시톤에 포함된 에너지는 해당 에미터에 의해 빛의 형태로 방출될 수 있으며, 이것을 전계 발광이라고 한다. OLED의 기능에 대한 개요는 예를 들어 Top. Curr. Chem., 2004, 241, 1, H. Yersin 저, 및 "Highly Efficient OLEDs with Phosphorescent Materials", H Yersin 저; Wiley-VCH, 바인하임, 독일, 2008에 나와 있다.
OLED와 관련된 최초의 보고 (Tang et al. Appl. Phys. Lett. 1987, 51, 913) 이후, 위 기술은 특히 에미터 재료 분야에서 계속 지속적으로 개발되어 왔다. 순수하게 유기 분자를 기반으로 하는 최초의 재료는 스핀 통계에 기반하면 엑시톤의 최대 25%를 빛으로 변환할 수 있지만, 인광 화합물을 사용하면 이 근본적인 문제를 피할 수 있으므로 이론적으로 모든 엑시톤이 빛으로 변환될 수 있다. 그러나 상기 재료는 특히 사용되는 재료의 비용 및 안정성과 관련하여 단점이 있다.
삼중항 하베스팅에 적합한 삼중항 에미터의 경우, 전이 금속의 제3 주기로부터 금속이 선택되는 전이 금속 착화합물이 보통 사용된다. 이들은 주로 이리듐, 백금 또는 금과 같은 매우 비싼 귀금속이다. (이와 관련하여 다음도 참조하라: Top. Curr. Chem., 2004, 241, 1, H. Yersin 저, 및 Phys. Rev. B 1999, 60, 14422, M. A. Baldo, D. F. O'Brien, M. E. Thompson, S. R. Forrest 저)
놀랍게도, 화학식 A의 유기 분자(염료, 에미터 분자)를 사용하는 본 발명에 의해 전술한 문제가 상당히 개선되거나 해결될 수 있다.
본 발명에 따른 유기 분자는 π-시스템 (파이 시스템) 형태의 중심 기본 단위, 즉, 전자를 공여하는 특성을 가지는 관능기(Doner; 공여체)로 치환되고 또한 전자를 끌어당기는 특성을 가지는 관능기(Acceptor; 수용체)로 치환되는 방향족(예: 헤테로방향족 또는 방향족)을 포함한다. 두 그룹 모두 중앙 기본 단위의 이웃 원자에 위치하는데, 즉, 서로 직교 위치에 있다. 이러한 그룹(공여체 및 수용체)의 직교 위치로 인해 이들 그룹들이 서로에 대해 회전해야 하고 그에 따라 서로 직교해야 하므로, 이에 따라 이들이 전자적으로 분리된다. 이러한 분리는 예를 들어 HOMO 및 LUMO의 양자 역학적 계산으로 이해할 수 있다. 따라서 이 두 경계 오비탈은 겹치지 않거나 최소한의 겹침만 나타내야 한다. 중앙 기본 단위의 파이 시스템은 주로 HOMO 또는 LUMO의 일부일 수 있다.
이러한 그룹(공여체와 수용체)을 외에 파이 시스템(중앙 기본 단위)에는 전자적 영향을 미치는 그룹은 없다. 허용되는 추가 치환기는 예를 들어, 용해도 효과를 가지는 알킬기 또는 다른 그룹 등이 있다.　
본 발명은, 광전자 소자에 사용될 수 있는, 화학식 A의 구조로 구성되거나 상기 구조를 가지는 유기 분자를 제공한다.
Figure PCTKR2023002624-appb-img-000001
화학식 A,
화학식 A에서 각 문자는 다음을 의미한다:
(Het)Ar = 비치환 및 치환된 방향족, 헤테로방향족 및 시스-트랜스 이성질체화로 고정된 공액 이중 결합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 공액 유기 그룹,
D = 전자 공여 특성을 가지는, 화학적으로 결합된 공여체 그룹 및
A = 전자 수용 특성이 있는, 화학적으로 결합된 수용체 그룹이고, 여기서 A와 D는 공액 유기 그룹 (Het)Ar의 직접 이웃하는 원자에 결합된다.
본 발명의 일 실시예에서, 유기 분자는 5000 cm-1 미만, 3000 cm-1 미만 또는 2000 cm-1 미만의 최저 여기 단일항(S1)과 그 아래의 삼중항(T1) 상태 사이의 E(S1-T1)-값을 가진다.
본 발명의 일 실시예에서, 유기 분자는 최대 50 μs, 최대 30 μs 또는 최대 20 μs의 발광 수명을 가진다.
또다른 실시예에서, 유기 분자는 본 문서에 제시된 E(S1-T1) 값과 본 문서에 제시된 발광 수명을 모두 가진다.
공여체의 예로는 이미 자체적으로 전자 공여 특성을 나타내거나 및/또는 전자 공여 그룹으로 치환된 방향족 및 헤테로방향족, 및 중심 파이-시스템(방향족 또는 헤테로방향족)에 직접 연결된 기타 공여체가 있다.
공여체는 다음일 수 있다:
-O(-), -N(H)-알킬기, -N-(알킬기)2 -NH2, -OH, -O-알킬기, -NH(CO)-알킬기, -O(CO) -알킬기, -알킬기, -페닐기, -(CH)=C-(알킬기)2
수용체의 예는 이미 자체적으로 전자 수용 특성을 나타내거나 및/또는 전자 수용 그룹으로 치환된 방향족 및 헤테로방향족, 및 중심 파이 시스템(방향족 또는 헤테로방향족)에 직접 연결된 기타 수용체이다.
수용체는 다음일 수 있다:
-할로겐, -(CO)H, -(CO)-알킬기, -(CO)O-알킬기, -(CO)OH, -(CO)Cl, -CF3, -CN, -S(O)2OH, -NH3(+),-N(알킬기)3(+), N(O)2
유기 분자는 선택적으로 적어도 하나의 가용성 기, 예를 들어 적어도 하나의 알킬기를 가질 수 있다. 이 가용성 기는 주어진 용매에서 유기 분자의 용해도를 증가시킨다.
일 실시예에서, 용해도를 증가시키기 위한 치환기(가용성 기)는 다음으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
- 길이가 C1 내지 C30인 분지형 또는 비분지형 또는 시클릭 장쇄 알킬 사슬,
- 길이가 C1 내지 C30인 분지형 또는 비분지형 또는 시클릭 장쇄 알콕시 사슬,
- 길이가 C1 내지 C30인 분지형 또는 비분지형 또는 시클릭 장쇄 퍼플루오로알킬 사슬, 및
- 사슬 길이가 3 내지 50 반복 단위인 단쇄 폴리에테르.
본 발명의 일 실시예에서, 유기 분자는 중심 파이 시스템으로서 페닐 고리를 가진다 (화학식 B).
Figure PCTKR2023002624-appb-img-000002
화학식 B
본 발명의 또다른 실시예에서, 중심 기본 단위의 두 치환기(즉, 공여체 및/또는 수용체) 중 적어도 하나는 헤테로원자 X를 포함하고, 상기 헤테로 원자를 통해 치환기가 중심 기본 단위(파이 시스템)에 결합된다.
헤테로원자 X는 N, S, P, O 및 Se로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된다.
본 발명의 또다른 실시예에서, 두 치환기(즉, 공여체 및 수용체)는 N, S, P, O 및 Se 를 포함하는 군으로부터 선택된 헤테로원자 X(각각 서로 독립적임)를 통해 중앙 기본 단위(파이 시스템)에 결합된다.
본 발명의 또다른 실시예에서 상기 유기 분자는 화학식 C의 구조를 가진다:
Figure PCTKR2023002624-appb-img-000003
화학식 C
이때,
NRR1= 공여체이고 (화학식 A 또는 화학식 B의 D에 해당),
R, R1은 서로 독립적으로,
수소; 할로겐; 및 직접 결합을 통해, 또는 산소-(-OR), 질소-(-NR2), 규소 원자-(-SiR3)를 통해 또는 황 원자(-SR)를 통해 결합되는 치환기; 로 이루어진 군으로부터 선택되고,
상기 치환기는,
알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알케닐기, 알키닐기;
할로겐, 중수소, 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함); 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등의 치환기로 치환된 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 알케닐기, 및
아민, 알코올기 및 에테르기, 카르보닐기, 카복실레이트 및 이들의 에스테르, 니트릴기, 및 CF3 기 등의 기타 일반적으로 공지된 공여체 그룹 및 수용체 그룹;
으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
상기 라디칼 R 및 R1 은 선택적으로 축합환 시스템으로 형성될 수도 있다.
"산화된" 헤테로원자 Z(=O)n은 수용체(화학식 A 또는 화학식 B의 A에 해당)이고,
Z는 S 및 P로 이루어진 군으로부터 선택되며,
n은 1 또는 2이고, 여기에 추가적인 라디칼 R 이 결합되며,
상기 라디칼은 서로 독립적으로,
수소; 할로겐; 및 직접 결합을 통해, 또는 산소-(-OR), 질소-(-NR2), 규소 원자-(-SiR3)를 통해 또는 황 원자(-SR)를 통해 결합되는 치환기; 로 이루어진 군으로부터 선택되고,
상기 치환기는,
알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알케닐기, 알키닐기;
할로겐, 중수소, 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등의 치환기를 가지는 치환된 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 및 알케닐기; 및
아민, 알코올기 및 에테르기, 카르보닐기, 카복실레이트 및 이들의 에스테르, 니트릴 및 CF3 기 등의 기타 일반적으로 공지된 공여체 그룹 및 수용체 그룹;
으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
상기 라디칼 R은 또한 선택적으로 축합환 시스템으로 형성될 수도 있다.
이러한 수용체의 예는 SO2R, SO2(OR), S(O)R, P(O)RR', P(O)(OR)(OR'), P(O)R(OR'), SeO2R 및 Se(O)R이다.
본 발명의 또다른 실시예에서 상기 유기 분자는 화학식 D의 구조를 가진다:
Figure PCTKR2023002624-appb-img-000004
화학식 D
이때,
NArAr1은 공여체(화학식 A 또는 화학식 B의 D에 해당)이고,
여기서 Ar, Ar1은 선택적으로 추가적인 라디칼 R이 결합되는 아릴, 헤테로아릴(서로 독립적임)이고,
상기 라디칼은 서로 독립적으로,
수소; 할로겐; 및 직접 결합을 통해, 또는 산소-(-OR), 질소-(-NR2), 규소 원자-(-SiR3)를 통해 또는 황 원자(-SR)를 통해 결합되는 치환기;로 이루어진 군으로부터 선택되고,
상기 치환기는,
알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알케닐기, 알키닐기;
할로겐, 중수소, 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등의 치환기를 가지는 치환된 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 알케닐기; 및
아민, 알코올기 및 에테르기, 카르보닐기, 카복실레이트 및 이들의 에스테르, 니트릴 및 CF3 기 등의 기타 일반적으로 공지된 공여체 그룹 및 수용체 그룹;
으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
상기 라디칼 R은 또한 선택적으로 축합환 시스템으로 형성될 수도 있다.
Ar 및 Ar1은 또한 서로 축합되거나 단위 E를 통해 서로 연결될 수 있고 (예: 카르바졸, 페녹사진),
E는 직접 결합을 통해, 또는
치환 또는 비치환된 알킬렌기, 알케닐렌기, 알키닐렌기, 아릴렌기 또는 이들의 조합;
-O-, -NR-, -SiR2- -S-, -S(O)-, -S(O)2-, O에 의해 끊어진 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알케닐기, 페닐기; 또는
치환된 페닐 단위인 유기 연결기;이고,
여기서 각각의 R은 서로 독립적으로,
수소; 할로겐; 및 직접 결합을 통해, 또는 산소-(-OR), 질소-(-NR2), 규소 원자-(-SiR3)를 통해 또는 황 원자(-SR)를 통해 결합되는 치환기; 로 이루어진 군으로부터 선택되고,
상기 치환기는,
알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알케닐기, 알키닐기;
할로겐, 중수소, 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등의 치환기를 가지는 치환된 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 및 알케닐기;
아민, 알코올기 및 에테르기, 카르보닐기, 카복실레이트 및 이들의 에스테르, 니트릴 및 CF3 기 등의 기타 일반적으로 공지된 공여체 그룹 및 수용체 그룹;
으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
상기 라디칼 R은 또한 선택적으로 축합환 시스템으로 형성될 수도 있다.
SO2Ar2는 수용체(화학식 A 또는 화학식 B에서 A에 해당)이고,
여기서 Ar2 은 추가적인 라디칼 R이 선택적으로 결합되는 아릴, 또는 헤테로아릴이고,
상기 라디칼은 서로 독립적으로,
수소; 할로겐; 직접 결합을 통해, 또는 산소-(-OR), 질소-(-NR2), 규소 원자-(-SiR3)를 통해 또는 황 원자(-SR)를 통해 결합되는 치환기; 로 이루어진 군으로부터 선택되고,
상기 치환기는,
알킬기(분지형 또는 고리형), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알케닐기, 알키닐기;
할로겐, 중수소, 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등의 치환기를 가지는 치환된 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 및 알케닐기;
아민, 알코올기 및 에테르기, 카르보닐기, 카복실레이트 및 이들의 에스테르, 니트릴 및 CF3기 등의 기타 일반적으로 공지된 공여체 그룹 및 수용체 그룹;
으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
상기 라디칼 R은 또한 선택적으로 축합환 시스템으로 형성될 수도 있다.
Ar은 또한 다른 아릴기 및 헤테로아릴기에 축합되어 더 큰 방향족 시스템(예: 페닐, 나프틸, 안트라세닐, 톨릴 등)을 형성할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에서 상기 유기 분자는 화학식 E의 구조를 가진다:
Figure PCTKR2023002624-appb-img-000005
화학식 E
이때,
R1-R18 은 각각 서로 독립적으로,
수소; 할로겐; 직접 결합을 통해, 또는 산소-(-OR), 질소-(-NR2), 규소 원자-(-SiR3) 또는 황(-SR) 원자를 통해 결합된 치환기(여기서 라디칼 R은 화학식 D에서 R에 대해 주어진 정의에 해당함); 로 이루어진 군으로부터 선택되고,
상기 치환기는,
알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알케닐기, 알키닐기;
할로겐, 중수소, 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등의 치환기를 가지는 치환된 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 및 알케닐기;
선택적으로 더 치환 및/또는 축합되는, 예컨대 아민, 알코올기 및 에테르기, 카르보닐기, 카르복실레이트 및 이들의 에스테르, 니트릴기, 및 CF3 기 등의 기타 일반적으로 공지된 공여체 그룹 및 수용체 그룹;
으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
상기 라디칼 R1-R18은 또한 선택적으로 축합환 시스템으로 형성될 수도 있다.
또다른 측면에 따르면 본 발명은 상술한 유기 분자의 제조 방법에 관한 것이다. 일 실시예에서 상기 방법은 3개의 그룹, 즉, (화학식 A 또는 B의) (Het)Ar, A 및/또는 D 중 적어도 하나를 적어도 하나의 치환기로 치환하여 용해도를 증가시키는 단계를 포함하며, 이때 상기 치환기는 다음으로 구성된 군으로부터 선택된다:
- 길이가 C1 내지 C30인 장쇄, 분지형 또는 비분지형 또는 고리형 알킬 사슬,
- 길이가 C1 내지 C30인 장쇄, 분지형 또는 비분지형 또는 고리형 알콕시 사슬,
- 길이가 C1 내지 C30인 분지형 또는 비분지형 또는 고리형 퍼플루오로알킬 사슬, 및
- 사슬 길이가 3 내지 50 반복 단위인 단쇄 폴리에테르.
또다른 측면에서, 본 발명은 광전자 소자에서 에미터 또는 흡수체로서의 본 명세서에 기재된 유형의 유기 분자의 용도에 관한 것이며, 광전자 소자는 다음으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다:
- 유기발광소자(OLED),
- 발광 전기화학 전지,
- OLED 센서, 특히 외부와 완전히 차단되지 않은 기체 및 증기 센서,
- 유기 태양전지,
- 유기 전계 효과 트랜지스터,
- 유기 레이저 및
- 하향 변환 소자(down-conversion element).
에미터 또는 흡수체에서 유기 분자의 비율은 1 % 내지 99 % 이다. 본 발명의 일 실시예에서, 에미터 또는 흡수체에서 유기 분자의 비율은 100 %일 수 있다.
일 실시예에서, 광학 발광소자, 특히 OLED에서 에미터로서의 유기 분자의 비율은 5 % 내지 80 %이다.
또다른 측면에서, 본 발명은 본 명세서에 기술된 유형의 유기 분자를 포함하는 광전자 소자에 관한 것이다. 상기 소자는 특히 유기 발광소자, 유기 다이오드, 유기 태양 전지, 유기 트랜지스터, 유기 발광 다이오드, 발광 전기 화학 전지, 유기 전계 효과 트랜지스터 및 유기 레이저로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
또다른 측면에서, 본 발명은 본 명세서에 기재된 유형의 유기 분자를 사용하여 광전자 소자를 제조하는 방법에 관한 것이다.
이러한 방법의 일부는 본 발명에 따른 유기 분자를 캐리어에 적용하는 단계일 수 있으며, 적용은 선택적으로 습식 화학적으로, 콜로이드 현탁액에 의해 또는 승화에 의해 수행된다.
또다른 측면에서, 본 발명은 전자 소자의 발광 및/또는 흡수 특성을 변화시키는 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 유기 분자를, 광전자 소자에서 전자 또는 정공을 전도하기 위한 매트릭스 물질에 도입하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
또다른 측면에서, 본 발명은 특히 광전자 소자에서의 본 명세서에 기술된 유형의 유기 분자의 용도에 관한 것으로서, UV 방사선 또는 청색광을 가시광선, 특히 녹색, 황색 또는 적색광으로 변환하기 위한 (이른바 하향 변환) 광전자 소자에 관한 것이다.
도면은 다음과 같다:
도 1은 OLED 구조의 예시를 개략적으로 도시한다 (상기 장치는 적어도 하나의 애노드, 캐소드, 및 발광층을 포함한다). 층들의 주어진 두께는 단지 예시에 불과하다.)
도 2는 유기 분자 1의 HOMO/LUMO 이미지이다.
도 3은 유기 분자 2의 HOMO/LUMO 이미지이다.
도 4는 톨루올에 용해된 1의 발광 스펙트럼을 나타낸다(파장 길이(nm) 대비 임의 단위의 강도(arbitrary units, a.u.)).
예시
Figure PCTKR2023002624-appb-img-000006
Figure PCTKR2023002624-appb-img-000007
Figure PCTKR2023002624-appb-img-000008
Figure PCTKR2023002624-appb-img-000009
Figure PCTKR2023002624-appb-img-000010
Figure PCTKR2023002624-appb-img-000011
Figure PCTKR2023002624-appb-img-000012
Figure PCTKR2023002624-appb-img-000013
Figure PCTKR2023002624-appb-img-000014
Figure PCTKR2023002624-appb-img-000015
합성 방법
1 의 합성
Figure PCTKR2023002624-appb-img-000016
요오드화구리(I) (479 mg, 2.5 mmol) 및 탄산칼륨(13.8 g, 100 mmol)을 환류 응축기가 있는 100 mL 2구 플라스크에 넣고 5분 동안 배기시켰다. 질소 분위기 하에서, 50 mL의 2-프로판올, 1-플루오로-2-요오도벤젠(12.2 g, 55 mmol), 티오페놀(5.1 mL, 50 mmol) 및 에틸렌 글리콜(5.6 mL, 100 mmol)을 첨가하였다. 혼합물을 90℃에서 1일 동안 교반하였다. 반응 용액을 여과시키고 잔류물을 물 100 mL 및 EtOAc 100 mL로 세척하였다. 상 분리 후, 수성 상을 EtOAC 100 mL로 다시 추출하였다. 합친 유기 상을 NaCl 포화용액으로 세척하고 MgSO4로 건조시켰다. 용매를 회전식 증발기에서 감압 하에 제거하고 잔류물을 소량의 실리카겔(용리액: CH2Cl2)을 통해 여과시켰다. 회전식 증발기에서 감압 하에 용매를 다시 제거하였다. 약 10 %의 1-플루오로-2-요오도벤젠을 함유하지만 추가 정제 없이 추가로 반응할 수 있는 무색 오일로서 9.8g의 디아릴 설파이드 1A를 얻었다.
1H-NMR (500 MHz, CDCl3): δ = 7.41-7.37 (m, 2H), 7.37-7.32 (m, 2H), 7.32-7.27 (m, 3H), 7.16-7.08 (m, 2H).
Figure PCTKR2023002624-appb-img-000017
디아릴설파이드 1A (순도 90 %, 6.81 g, 30 mmol)를 빙초산 150 mL에 용해하고 H2O2(물 중 30 %) 15 mL로 처리했다. 혼합물을 100℃에서 2시간 동안 교반한 다음 실온에서 밤새 방치하였다. 반응 용액을 물 800 mL에 첨가하였으며, 이때 생성물이 백색 고체로서 침전된다. 상기 고체를 여과하고 물로 세척하였다. 진공에서 50℃에서 밤새 건조시켰다. 5.8 g의 디아릴설폰 1B를 백색 고체로 얻었다.
1H-NMR (500 MHz, CDCl3) δ = 8.11 (td, J = 7.5, 1.8 Hz, 1H), 8.05 - 7.98 (m, 2H), 7.65 - 7.55 (m, 2H), 7.53 (t, J = 7.8 Hz, 2H), 7.32 (t, J = 7.7 Hz, 1H), 7.14 - 7.07 (m, 1H).
Figure PCTKR2023002624-appb-img-000018
3,6-디메톡시카바졸(696 mg, 3 mmol)을 10 mL의 건조 디메틸포름아미드(DMF)에 용해시키고 NaH(미네랄 오일 중 60 %, 240 mg, 6mmol)를 첨가하였다. 30분 동안 교반한 후, 10 mL의 DMF에 용해된 디아릴설폰 1B를 첨가하고 100℃에서 2시간 동안 교반하였다. 상기 반응 용액을 얼음물 200 mL에 부었다. 밤새 방치한 후, 고체를 여과하고 약간의 물로 세척하였다. 상기 고체를 컬럼 크로마토그래피(용리액: CH2Cl2/시클로헥산)로 정제하였다. 350 mg의 생성물 1을 얻었으며, 이는 EtOH에서 재결정화하여 의해 더 정제될 수 있다.
1H-NMR (500 MHz, CDCl3) δ = 8.61 (dd, J = 7.8, 1.8 Hz, 1H), 7.74 (dtd, J = 18.7, 7.5, 1.6 Hz, 2H), 7.44 (d, J = 2.5 Hz, 2H), 7.13 (ddt, J = 5.5, 4.0, 2.2 Hz, 2H), 7.11 - 7.07 (m, 2H), 6.88 (t, J = 7.9 Hz, 2H), 6.76 (dd, J = 8.8, 2.5 Hz, 2H), 6.41 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 3.92 (s, 6H).
13C-NMR (125 MHz, CDCl3) δ = 154.3, 142.7, 139.4, 138.2, 137.1, 135.3, 132.8, 132.8, 130.0, 129.7, 128.4, 127.9, 123.9, 115.0, 111.6, 102.7, 56.3.
2 의 합성
Figure PCTKR2023002624-appb-img-000019
4-요오도벤조니트릴(11.5 g, 500 mmol), 요오드화구리(I)(957 mg, 5 mmol) 및 탄산칼륨(13.8 g, 100 mmol)을 환류 응축기가 있는 250 mL 2구 플라스크에 넣고 5분 동안 배기시켰다. 질소 분위기 하에서, 100 mL의 2-프로판올(iPrOH), 1-플루오로-2-티오벤젠(6.41g, 50 mmol) 및 에틸렌 글리콜(5.6 mL, 100 mmol)을 첨가하였다. 혼합물을 90℃에서 1일 동안 교반하였다. 반응 용액을 여과시키고 잔류물을 EtOAc 300 mL로 세척하였다. 회전식 증발기에서 감압 하에 용매를 제거하고 잔류물을 EtOAc 100 mL 및 물 100 mL에 녹였다. 유기 상을 다시 100 mL 물로 한번 더, 이어서 50 mL NaCl 포화 용액으로 세척하고 MgSO4로 건조시켰다. 용매를 회전식 증발기에서 감압 하에 제거하고 잔류물을 소량의 실리카겔(용리액: CH2Cl2)에 의해 여과시켰다. 상기 용매를 회전식 증발기에서 감압 하에 다시 제거하였다. 10.5 g의 디아릴 설파이드 2A를 백색 고체로서 얻었고, 이는 약 5 %의 4-요오도벤조니트릴을 함유하지만 추가 정제 없이 추가로 변환될 수 있다.
1H-NMR (500 MHz, CDCl3): δ = 7.57 - 7.43 (m, 4H), 7.25 - 7.19 (m, 2H), 7.19 - 7.15 (m, 2H).
Figure PCTKR2023002624-appb-img-000020
디아릴설파이드 2A(순도 95%, 5.31 g, 22 mmol)를 150 mL의 CH2Cl2에 용해시켰다. 메타-클로로과벤조산(mCPBA) (70 %, 16.3 g, 66 mmol)을 빙냉 하에 약 10분에 걸쳐 첨가하였다. 이어서 혼합물을 실온에서 16시간 동안 교반하였다. 반응 용액을 100 mL 반농축 Na2CO3 용액으로 세척한 다음 50 mL NaCl 포화 용액으로 세척하고 MgSO4로 건조시켰다. 용매를 회전식 증발기에서 감압 하에 제거하고 잔류물을 소량의 실리카겔(용리액: CH2Cl2)에 의해 여과시켰다. 상기 용매를 회전식 증발기에서 감압 하에 다시 제거하였다. 미황색의 고체로서 5.2 g의 디아릴설폰 2B를 얻었다.
1H-NMR (500 MHz, CDCl3): δ = 8.17 - 8.08 (m, 3H), 7.85 - 7.81 (m, 2H), 7.64 (tdd, J = 7.4, 4.9, 1.8 Hz, 1H), 7.37 (t, J = 7.7 Hz, 1H), 7.18 - 7.10 (m, 1H).
Figure PCTKR2023002624-appb-img-000021
카바졸(2.51 g, 15 mmol)을 50 mL의 건조 DMF에 용해시키고 NaH (미네랄 오일 중 60 %, 1.20 g, 30 mmol)를 첨가하였다. 15분 동안 교반한 후, 50 mL의 DMF에 용해된 디아릴설폰 2B를 첨가하고 100℃에서 2시간 동안 교반하였다. 반응 용액을 얼음 800 mL에 부었다. 밤새 방치한 후, 고체를 여과하고 물로 세척하였다. 상기 고체를 컬럼 크로마토그래피(용리액: CH2Cl2)로 정제하였다. 생성물 2의 3.14g을 백색 고체로 얻었다.
1H-NMR (500 MHz, CDCl3): δ = 8.66 - 8.61 (m, 1H), 8.03 (d, J = 7.7 Hz, 2H), 7.89 - 7.80 (m, 2H), 7.30 - 7.23 (m, 5H), 7.19 (ddd, J = 8.2, 7.1, 1.2 Hz, 2H), 7.11 - 7.01 (m, 4H), 6.53 (d, J = 8.0 Hz, 2H).
13C-NMR (125 MHz, CDCl3) δ = 142.8, 141.9, 141.8, 136.1, 136.0, 133.0, 132.0, 130.3, 130.2, 128.1, 126.1, 123.3, 120.8, 120.1, 117.1, 116.2, 110.4.

Claims (21)

  1. 화학식 A의 구조를 가지는 유기 분자:
    Figure PCTKR2023002624-appb-img-000022
    화학식 A,
    여기서
    (Het)Ar = 비치환 및 치환된 방향족, 헤테로방향족, 및 시스-트랜스 이성질체화로 고정된 공액 이중 결합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 공액 유기 그룹이고,
    D = 전자 공여 특성을 가지는, 화학적으로 결합된 공여체 그룹이고,
    A = 전자 수용 특성을 가지는, 화학적으로 결합된 수용체 그룹이고,
    A 및 D는 공액 유기 그룹 (Het)Ar의 직접 이웃하는 원자에 결합된다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유기 분자는
    - 최저 여기 단일항(S1)과 그 아래에 있는 삼중항(T1) 상태 사이의 △E(S1-T1) 값이 5000 cm-1 미만이고 및/또는
    - 발광 수명이 50 μs 이하인, 유기 분자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, (Het)Ar, A 및/또는 D는 유기 용매에서 유기 분자의 용해도를 증가시키는 적어도 하나의 치환기를 가지는, 유기분자로서, 여기서 용해도를 증가시키는 상기 치환기는 바람직하게는 다음으로 구성된 군으로부터 선택된다:
    - 길이가 C1 내지 C30인 분지형 또는 비분지형 또는 시클릭 장쇄 알킬 사슬,
    - 길이가 C1 내지 C30인 분지형 또는 비분지형 또는 시클릭 장쇄 알콕시 사슬,
    - 길이가 C1 내지 C30인 분지형 또는 비분지형 또는 시클릭 장쇄 퍼플루오로알킬 사슬, 및
    - 사슬 길이가 3 내지 50 반복 단위인 단쇄 폴리에테르.
  4. 제1항 내지 제3항에 있어서, (Het)Ar 은 페닐인, 유기 분자.
  5. 제1항 내지 제4항에 있어서, 두 치환기 A 및/또는 D 중 적어도 하나는 헤테로원자 X를 가지고, 상기 헤테로 원자 X를 통해 치환기가 (Het)Ar에 공유 결합되는, 유기 분자.
  6. 제5항에 있어서, 상기 헤테로원자 X가 N, S, P, O 및 Se로 이루어진 군으로부터 선택되는, 유기 분자.
  7. 제1항 내지 제6항에 있어서, 화학식 C의 구조를 가지는 유기 분자:
    Figure PCTKR2023002624-appb-img-000023
    화학식 C
    여기서
    NRR1= 공여체이고,
    R R1은 서로 독립적으로,
    수소; 할로겐; 직접 결합을 통해, 또는 산소-(-OR), 질소-(-NR2), 규소 원자-(-SiR3)를 통해 또는 황 원자(-SR)를 통해 결합되는 치환기; 로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    상기 치환기는,
    알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알케닐기, 알키닐기;
    할로겐, 중수소, 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함); 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등의 치환기를 가지는 치환된 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 알케닐기; 및
    아민, 알코올기 및 에테르기, 카르보닐기, 카복실레이트 및 이들의 에스테르, 니트릴기, 및 CF3 기 등의 기타 일반적으로 공지된 공여체 그룹 및 수용체 그룹;
    으로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    라디칼 R 및 R1 은 선택적으로 축합환 시스템으로 형성되고,
    헤테로원자 Z(=O)n은 수용체(화학식 A 또는 화학식 B의 A에 해당)이고,
    Z는 S 및 P로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    n은 1 또는 2이고, 여기에 추가적인 라디칼 R 이 결합되며,
    상기 라디칼은 서로 독립적으로,
    수소; 할로겐; 직접 결합을 통해, 또는 산소-(-OR), 질소-(-NR2), 규소 원자-(-SiR3)를 통해 또는 황 원자(-SR)를 통해 결합되는 치환기;로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    상기 치환기는,
    알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알케닐기, 알키닐기;
    할로겐, 중수소, 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등의 치환기를 가지는 치환된 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 알케닐기; 및
    아민, 알코올기 및 에테르기, 카르보닐기, 카복실레이트 및 이들의 에스테르, 니트릴 및 CF3 기 등의 기타 일반적으로 공지된 공여체 그룹 및 수용체 그룹;
    으로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    상기 라디칼 R은 또한 선택적으로 축합환 시스템으로 형성된다.
  8. 제1항 내지 제7항에 있어서, 화학식 D의 구조를 가지는 유기 분자:
    Figure PCTKR2023002624-appb-img-000024
    화학식 D
    여기서
    NArAr1은 공여체(화학식 A 또는 화학식 B의 D에 해당)이고,
    여기서 Ar, Ar1은 선택적으로 추가적인 라디칼 R이 결합되는 아릴, 헤테로아릴(서로 독립적임)이고,
    상기 라디칼 R은
    수소; 할로겐; 직접 결합을 통해, 또는 산소-(-OR), 질소-(-NR2), 규소 원자-(-SiR3)를 통해 또는 황 원자(-SR)를 통해 결합되는 치환기;로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    상기 치환기는,
    알킬기(분지형 또는 고리형), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알케닐기, 알키닐기;
    할로겐, 중수소, 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등의 치환기를 가지는 치환된 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 및 알케닐기; 및
    아민, 알코올기 및 에테르기, 카르보닐기, 카복실레이트 및 이들의 에스테르, 니트릴 및 CF3 기 등의 기타 일반적으로 공지된 공여체 그룹 및 수용체 그룹;
    으로 이루어진 군으로부터 서로 독립적으로 선택되고,
    라디칼 R 은 선택적으로 축합환 시스템으로 형성되고;
    Ar 및 Ar1은 또한 서로 축합되거나 단위 E를 통해 서로 연결될 수 있고(예: 카르바졸, 페녹사진),
    E는 직접 결합;
    치환 또는 비치환된 알킬렌기, 알케닐렌기, 알키닐렌기, 아릴렌기 또는 이들의 조합;
    -O-, -NR-, -SiR2- -S-, -S(O)-, -S(O)2-, O에 의해 끊어진 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알케닐기, 페닐기; 또는
    치환된 페닐 단위인 유기 연결기이고,
    여기서 각각의 R은 서로 독립적으로,
    수소; 할로겐; 직접 결합을 통해, 또는 산소-(-OR), 질소-(-NR2), 규소 원자-(-SiR3)를 통해 또는 황 원자(-SR)를 통해 결합되는 치환기;로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    상기 치환기는,
    알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알케닐기, 알키닐기;
    할로겐, 중수소, 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등의 치환기를 가지는 치환된 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 및 알케닐기; 및
    아민, 알코올기 및 에테르기, 카르보닐기, 카복실레이트 및 이들의 에스테르, 니트릴기 및 CF3 기 등의 기타 일반적으로 공지된 공여체 그룹 및 수용체 그룹;
    으로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    상기 라디칼 R은 선택적으로 축합환 시스템으로 형성되고;
    SO2Ar2는 수용체(화학식 A 또는 화학식 B에서 A에 해당)이고,
    여기서 Ar2 은 추가적인 라디칼 R이 선택적으로 결합되는 아릴, 또는 헤테로아릴이고,
    상기 라디칼은 서로 독립적으로,
    수소; 할로겐; 직접 결합을 통해, 또는 산소-(-OR), 질소-(-NR2), 규소 원자-(-SiR3)를 통해 또는 황 원자(-SR)를 통해 결합되는 치환기;로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    상기 치환기는,
    알킬기(분지형 또는 고리형), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알케닐기, 알키닐기;
    할로겐, 중수소, 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등의 치환기를 가지는 치환된 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 및 알케닐기; 및
    아민, 알코올기 및 에테르기, 카르보닐기, 카복실레이트 및 이들의 에스테르, 니트릴 및 CF3기 등의 기타 일반적으로 공지된 공여체 그룹 및 수용체 그룹;
    으로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    상기 라디칼 R은 선택적으로 축합환 시스템으로 형성되고;
    Ar은 선택적으로 다른 아릴기 및 헤테로아릴기에 축합되어 더 큰 방향족 시스템을 형성한다.
  9. 제1항 내지 제7항에 있어서, 화학식 E의 구조를 가지는 유기 분자:
    Figure PCTKR2023002624-appb-img-000025
    화학식 E
    여기서
    R1-R18은 각각 서로 독립적으로,
    수소; 할로겐; 및 직접 결합을 통해, 또는 산소-(-OR), 질소-(-NR2), 규소 원자-(-SiR3) 또는 황(-SR) 원자를 통해 결합된 치환기(여기서 라디칼 R은 화학식 D에서 R에 대해 주어진 정의에 해당함);로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    상기 치환기는,
    알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알케닐기, 알키닐기;
    할로겐, 중수소, 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등의 치환기를 가지는 치환된 알킬기(분지형 또는 고리형도 포함), 헤테로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 및 알케닐기; 및
    선택적으로 더 치환 및/또는 축합되는, 예컨대 아민, 알코올기 및 에테르기, 카르보닐기, 카르복실레이트 및 이들의 에스테르, 니트릴기, 및 CF3 기 등의 기타 일반적으로 공지된 공여체 그룹 및 수용체 그룹;
    으로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    상기 라디칼 R1-R18은 선택적으로 축합환 시스템으로 형성된다.
  10. 제1항 내지 제9항에 따른 유기 분자를 제조하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 3개의 그룹 (Het)Ar, A 및/또는 D 중 적어도 하나를 적어도 하나의 치환기로 치환하여 용해도를 증가시키는 단계를 더 포함하는 방법으로서, 상기 치환기는 다음으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
    - 길이가 C1 내지 C30인 장쇄, 분지형 또는 비분지형 또는 고리형 알킬 사슬,
    - 길이가 C1 내지 C30인 장쇄, 분지형 또는 비분지형 또는 고리형 알콕시 사슬,
    - 길이가 C1 내지 C30인 분지형 또는 비분지형 또는 고리형 퍼플루오로알킬 사슬 및
    - 사슬 길이가 3 내지 50 반복 단위인 단쇄 폴리에테르.
  12. 제1항 내지 제9항에 따른 유기 분자를 광전자 소자에서 에미터 또는 흡수체로 사용하는 용도.
  13. 제12항에 있어서, 상기 광전자 소자는 다음의 군으로부터 선택되는, 용도:
    - 유기발광소자(OLED),
    - 발광 전기화학 전지,
    - OLED 센서, 특히 외부와 완전히 차단되지 않은 기체 및 증기 센서,
    - 유기 태양전지,
    - 유기 전계 효과 트랜지스터,
    - 유기 레이저 및
    - 하향 변환 소자.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 에미터 또는 흡수체에서 상기 유기 분자의 비율은 1 % 내지 99 % 또는 100%인 것을 특징으로 하는, 용도.
  15. 제12항 내지 제14항에 있어서, 광학 발광소자, 특히 OLED에서 에미터로서의 유기 분자의 비율이 5% 내지 80%인 것을 특징으로 하는 용도.
  16. 제1항 내지 제9항에 따른 유기 분자를 포함하는 광전자 소자.
  17. 제16항에 있어서, 유기 발광소자, 유기 다이오드, 유기태양전지, 유기 트랜지스터, 유기 발광 다이오드, 발광전기화학전지, 유기전계효과 트랜지스터 및 유기 레이저로 이루어진 군으로부터 선택되는 소자로 형성된 광전자 소자.
  18. 제1항 내지 제9항에 따른 유기 분자가 사용되는 광전자 소자의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 제1항 내지 제9항에 따른 유기 분자를 캐리어에 적용하는 것을 특징으로 하고, 상기 적용은 선택적으로 습식 화학적으로, 콜로이드 현탁액에 의해 또는 승화에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제1항 내지 제9항에 따른 유기 분자를 광전자 소자에서 전자 또는 정공을 전도하기 위한 매트릭스 재료에 도입하는 단계를 특징으로 하는 전자 소자의 발광 및/또는 흡수 특성을 변경하는 방법.
  21. 특히 광전자 소자에서, UV 방사선 또는 청색광을 가시광선, 특히 녹색, 황색 또는 적색광으로 변환(하향 변환)하기 위한, 제 1 항 내지 제 9 항에 따른 유기 분자의 용도.
PCT/KR2023/002624 2022-02-23 2023-02-23 광전자 소자용 유기 분자 WO2023163533A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22158231.5 2022-02-23
EP22158231 2022-02-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023163533A1 true WO2023163533A1 (ko) 2023-08-31

Family

ID=80448912

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2023/002624 WO2023163533A1 (ko) 2022-02-23 2023-02-23 광전자 소자용 유기 분자

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023163533A1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150016242A (ko) * 2012-04-25 2015-02-11 고쿠리쓰다이가쿠호진 규슈다이가쿠 발광 재료 및 유기 발광 소자
WO2015162026A1 (de) * 2014-04-24 2015-10-29 Cynora Gmbh Material zur markierung von gegenständen, stoffen oder stoffgemischen
CN108484592A (zh) * 2018-04-17 2018-09-04 中山大学 基于大位阻空间电荷转移的tadf材料及其合成方法与应用
KR20200057755A (ko) * 2017-11-02 2020-05-26 광동 어글레이어 압토일렉트라닉 머티어리얼즈 컴퍼니 리미티드 4,6-디페닐 설폰 디벤조퓨란의 양극성 물질을 함유하는 소자

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150016242A (ko) * 2012-04-25 2015-02-11 고쿠리쓰다이가쿠호진 규슈다이가쿠 발광 재료 및 유기 발광 소자
WO2015162026A1 (de) * 2014-04-24 2015-10-29 Cynora Gmbh Material zur markierung von gegenständen, stoffen oder stoffgemischen
KR20200057755A (ko) * 2017-11-02 2020-05-26 광동 어글레이어 압토일렉트라닉 머티어리얼즈 컴퍼니 리미티드 4,6-디페닐 설폰 디벤조퓨란의 양극성 물질을 함유하는 소자
CN108484592A (zh) * 2018-04-17 2018-09-04 中山大学 基于大位阻空间电荷转移的tadf材料及其合成方法与应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YANG ZHAN, UBBA EETHAMUKKALA, HUANG QIUYI, MAO ZHU, LI WENLANG, CHEN JUNRU, ZHAO JUAN, ZHANG YI, CHI ZHENGUO: "Enabling dynamic ultralong organic phosphorescence in molecular crystals through the synergy between intramolecular and intermolecular interactions", JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C, ROYAL SOCIETY OF CHEMISTRY, GB, vol. 8, no. 22, 11 June 2020 (2020-06-11), GB , pages 7384 - 7392, XP093088038, ISSN: 2050-7526, DOI: 10.1039/D0TC00975J *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012173370A2 (ko) 신규한 화합물 및 이를 이용한 유기 전자 소자
WO2010131855A2 (ko) 오원자 헤테로고리를 포함하는 화합물 및 이를 이용한 유기전기소자, 그 단말
WO2012091428A2 (ko) 새로운 화합물 및 이를 이용한 유기 발광 소자
WO2012138172A2 (ko) 신규 유기금속 화합물 및 이를 이용한 유기 발광 소자
WO2010147319A2 (ko) 아크리딘 유도체 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
WO2011019173A2 (ko) 오원자 헤테로 고리를 포함하는 화합물 및 이를 이용한 유기전기소자, 그 단말
WO2010005266A2 (ko) 신규한 안트라센 유도체 및 이를 이용한 유기 전자 소자
WO2010114267A2 (ko) 유기전기소자 및 그 화합물, 단말
WO2011031086A2 (ko) 신규한 헤테로고리 유도체 및 이를 이용한 유기 발광 소자
WO2011019156A1 (en) Novel organic electroluminescent compounds and organic electroluminescent device using the same
WO2011108902A2 (ko) 2개 이상의 오원자 헤테로고리를 포함하는 화합물이 2개 이상 포함하는 화합물 및 이를 이용한 유기전기소자, 그 단말
WO2010071362A2 (ko) 중수소화된 안트라센 유도체 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
WO2011021803A2 (ko) 티안트렌 구조를 가지는 화합물 및 이를 이용한 유기전기소자, 그 단말
WO2011081431A2 (ko) 유기발광 화합물 및 이를 포함한 유기 전계 발광 소자
WO2011010842A2 (en) Novel organic electroluminescent compounds and organic electroluminescent device using the same
WO2011126225A1 (en) Novel compounds for organic electronic material and organic electroluminescent device using the same
WO2010005268A2 (ko) 신규한 안트라센 유도체 및 이를 이용한 유기 전자 소자
WO2011139129A2 (ko) 방향족 아민을 포함하는 트리페닐렌계 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
WO2019143031A1 (ko) 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
WO2022103018A1 (ko) 다환 고리 화합물 및 이를 이용한 유기발광소자
WO2010058946A2 (ko) 신규한 크라이센 유도체 및 이를 이용한 유기 전기 소자
WO2010047551A2 (ko) 방향족 유도체 및 이를 포함하는 유기전기발광소자
WO2012093862A2 (ko) 페나진계 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
WO2010085087A2 (ko) 신규한 시클로알켄 유도체 및 이를 이용한 유기전자소자
WO2019098535A1 (ko) 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23760407

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1