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JP7547001B2 - 新規な化合物およびこれを利用した有機発光素子 - Google Patents
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JP7547001B2 - 新規な化合物およびこれを利用した有機発光素子 - Google Patents

新規な化合物およびこれを利用した有機発光素子 Download PDF

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Description

[関連出願の相互参照]
本出願は、2020年7月24日付の韓国特許出願第10-2020-0092539号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は、新規な化合物およびこれを含む有機発光素子に関する。
一般的に、有機発光現象とは、有機物質を利用して電気エネルギーを光エネルギーに変換させる現象をいう。有機発光現象を利用する有機発光素子は、広い視野角、優れたコントラスト、速い応答時間を有し、輝度、駆動電圧および応答速度特性に優れて多くの研究が進められている。
有機発光素子は、一般的に正極と負極および前記正極と負極との間に有機物層を含む構造を有する。前記有機物層は、有機発光素子の効率と安全性を高めるために、それぞれ異なる物質から構成された多層の構造からなる場合が多く、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などからなる。このような有機発光素子の構造において、2つの電極の間に電圧をかけると、正極からは正孔が、負極からは電子が有機物層に注入され、注入された正孔と電子が接した時、エキシトン(exciton)が形成され、このエキシトンが再び基底状態に落ちる時、光が出るようになる。
このような有機発光素子に使用される有機物に対して新たな材料の開発が要求され続けている。
一方、最近では工程費用の節減のために既存の蒸着工程の代わりに溶液工程、特にインクジェット工程を利用した有機発光素子が開発されている。草創期にはすべての有機発光素子層を溶液工程でコーティングして有機発光素子を開発しようとしたが、現在の技術では限界があり、HIL、HTL、EMLのみを溶液工程で行い、その後の工程は、既存の蒸着工程を活用するハイブリッド(hybrid)工程が研究中である。
そこで本発明では、有機発光素子に用いられ、かつ溶液工程に使用可能な新規な有機発光素子の素材を提供する。
韓国特許公開第10-2000-0051826号
本発明は、新規な化合物およびこれを含む有機発光素子を提供することである。
本発明は、下記化学式1で表される化合物を提供する:
Figure 0007547001000001
前記化学式1中、
Dは重水素を意味し、
Qは非置換であるか、または重水素で置換されたナフチレンであり、
ArおよびArはそれぞれ独立して、置換または非置換の炭素数6~60のアリールであり、
~Lはそれぞれ独立して、置換または非置換の炭素数6~60のアリーレンであり、
n1~n4はそれぞれ独立して、0~2の整数であり、
aおよびbはそれぞれ独立して、0~8の整数であり、
但し、a+bは1以上であり、
n1~n4がそれぞれ2の場合、角括弧「[]」内の構造は互いに同一または異なる。
また、本発明は、第1電極と、前記第1電極に対向して備えられた第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に備えられた発光層と、を含む有機発光素子であって、前記発光層は、前記化学式1で表される化合物を含む、有機発光素子を提供する。
上述した化学式1で表される化合物は、有機発光素子の有機物層の材料として用いられ、また、溶液工程に使用可能であり、有機発光素子の効率および寿命特性を向上させることができる。
基板1、正極2、発光層3、および負極4からなる有機発光素子の例を示す図である。 基板1、正極2、正孔注入層5、正孔輸送層6、発光層3、電子注入および輸送層7および負極4からなる有機発光素子の例を示す図である。
以下、本発明の理解を助けるためにより詳しく説明する。
(用語の定義)
本明細書において、
Figure 0007547001000002
は、他の置換基に連結される結合を意味し、Dは重水素を意味する。
本明細書において、「置換または非置換の」という用語は、重水素;ハロゲン基;シアノ基;ニトロ基;ヒドロキシ基;カルボニル基;エステル基;イミド基;アミノ基;ホスフィンオキシド基;アルコキシ基;アリールオキシ基;アルキルチオキシ基;アリールチオキシ基;アルキルスルホキシ基;アリールスルホキシ基;シリル基;ホウ素基;アルキル基;シクロアルキル基;アルケニル基;アリール基;アラルキル基;アラルケニル基;アルキルアリール基;アルキルアミン基;アラルキルアミン基;ヘテロアリールアミン基;アリールアミン基;アリールホスフィン基;またはN、OおよびS原子のうちの1個以上を含むヘテロアリールからなる群より選択される1個以上の置換基で置換されているか、または非置換であるか、前記例示された置換基のうちの2以上の置換基が連結された置換基で置換されているか、または非置換であることを意味する。例えば、「2以上の置換基が連結された置換基」は、ビフェニル基であってもよい。すなわち、ビフェニル基は、アリール基であってもよく、2個のフェニル基が連結された置換基と解釈されてもよい。
本明細書において、カルボニル基の炭素数は特に限定されないが、炭素数1~40であることが好ましい。具体的には、下記のような構造の置換基であってもよいが、これらに限定されるものではない。
Figure 0007547001000003
本明細書において、エステル基は、エステル基の酸素が炭素数1~25の直鎖、分枝鎖もしくは環鎖アルキル基、または炭素数6~25のアリール基で置換されていてもよい。具体的には、下記構造式の置換基であってもよいが、これらに限定されるものではない。
Figure 0007547001000004
本明細書において、イミド基の炭素数は特に限定されないが、炭素数1~25であることが好ましい。具体的には、下記のような構造の置換基であってもよいが、これらに限定されるものではない。
Figure 0007547001000005
本明細書において、シリル基は、具体的には、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、t-ブチルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジフェニルシリル基、フェニルシリル基などがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、ホウ素基は、具体的には、トリメチルホウ素基、トリエチルホウ素基、t-ブチルジメチルホウ素基、トリフェニルホウ素基、フェニルホウ素基などがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、ハロゲン基の例としては、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素がある。
本明細書において、前記アルキル基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、1~40であることが好ましい。一実施形態によれば、前記アルキル基の炭素数は1~20である。さらに一つの実施形態によれば、前記アルキル基の炭素数は1~10である。さらに一つの実施形態によれば、前記アルキル基の炭素数は1~6である。アルキル基の具体的な例としては、メチル、エチル、プロピル、n-プロピル、イソプロピル、ブチル、n-ブチル、イソブチル、tert-ブチル、sec-ブチル、1-メチル-ブチル、1-エチル-ブチル、ペンチル、n-ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert-ペンチル、ヘキシル、n-ヘキシル、1-メチルペンチル、2-メチルペンチル、4-メチル-2-ペンチル、3,3-ジメチルブチル、2-エチルブチル、ヘプチル、n-ヘプチル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、オクチル、n-オクチル、tert-オクチル、1-メチルヘプチル、2-エチルヘキシル、2-プロピルペンチル、n-ノニル、2,2-ジメチルヘプチル、1-エチル-プロピル、1,1-ジメチル-プロピル、イソヘキシル、1-メチルヘキシル、2-メチルヘキシル、3-メチルヘキシル、4-メチルヘキシル、5-メチルヘキシルなどがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、前記アルケニル基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、2~40であることが好ましい。一実施形態によれば、前記アルケニル基の炭素数は2~20である。さらに一つの実施形態によれば、前記アルケニル基の炭素数は2~10である。さらに一つの実施形態によれば、前記アルケニル基の炭素数は2~6である。具体的な例としては、ビニル、1-プロペニル、イソプロペニル、1-ブテニル、2-ブテニル、3-ブテニル、1-ペンテニル、2-ペンテニル、3-ペンテニル、3-メチル-1-ブテニル、1,3-ブタジエニル、アリル、1-フェニルビニル-1-イル、2-フェニルビニル-1-イル、2,2-ジフェニルビニル-1-イル、2-フェニル-2-(ナフチル-1-イル)ビニル-1-イル、2,2-ビス(ジフェニル-1-イル)ビニル-1-イル、スチルベニル基、スチレニル基などがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、シクロアルキル基は特に限定されないが、炭素数3~60であることが好ましく、一実施形態によれば、前記シクロアルキル基の炭素数は3~30である。さらに一つの実施形態によれば、前記シクロアルキル基の炭素数は3~20である。さらに一つの実施形態によれば、前記シクロアルキル基の炭素数は3~6である。具体的には、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、3-メチルシクロペンチル、2,3-ジメチルシクロペンチル、シクロヘキシル、3-メチルシクロヘキシル、4-メチルシクロヘキシル、2,3-ジメチルシクロヘキシル、3,4,5-トリメチルシクロヘキシル、4-tert-ブチルシクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチルなどがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、アリール基は特に限定されないが、炭素数6~60であることが好ましく、単環式アリール基または多環式アリール基であってもよい。一実施形態によれば、前記アリール基の炭素数は6~30である。一実施形態によれば、前記アリール基の炭素数は6~20である。前記単環式アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基などであってもよいが、これらに限定されるものではない。前記多環式アリール基としては、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基、ペリレニル基、クリセニル基、フルオレニル基、ベンゾフルオレニル基などであってもよいが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、フルオレニル基は置換されていてもよく、置換基2個が互いに結合してスピロ構造を形成してもよい。前記フルオレニル基が置換される場合、
Figure 0007547001000006
などであってもよい。但し、これらに限定されるものではない。また、ベンゾフルオレニル基も前記フルオレニル基と同様に置換されるか、または2個が互いに結合してスピロ構造を形成してもよい。
本明細書において、ヘテロアリールは、異種元素としてO、N、SiおよびSのうちの1個以上を含むヘテロアリールであって、炭素数は特に限定されないが、炭素数2~60であることが好ましい。ヘテロアリールの例としては、キサンテン(xanthene)、チオキサンテン(thioxanthen)、チオフェン基、フラニル基、ピロール基、イミダゾール基、チアゾール基、オキサゾール基、オキサジアゾール基、トリアゾール基、ピリジル基、ビピリジル基、ピリミジル基、トリアジニル基、アクリジニル基、ピリダジニル基、ピラジニル基、キノリニル基、キナゾリニル基、キノキサリニル基、フタラジニル基、ピリドピリミジニル基、ピリドピラジニル基、ピラジノピラジニル基、イソキノリル基、インドール基、カルバゾール基、ベンゾオキサゾール基、ベンゾイミダゾール基、ベンゾチアゾール基、ベンゾカルバゾール基、ベンゾチオフェン基、ジベンゾチオフェン基、ベンゾフラニル基、フェナントロリン基(phenanthroline)、イソオキサゾリル基、チアジアゾリル基、フェノチアジニル基、およびジベンゾフラニル基などがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、アラルキル基、アラルケニル基、アルキルアリール基、アリールアミン基、アリールシリル基中のアリール基は、上述したアリール基に関する説明が適用可能である。本明細書において、アラルキル基、アルキルアリール基、アルキルアミン基中のアルキル基は、上述したアルキル基に関する説明が適用可能である。本明細書において、ヘテロアリールアミン基中のヘテロアリールは、上述したヘテロアリールに関する説明が適用可能である。本明細書において、アラルケニル基中のアルケニル基は、上述したアルケニル基に関する説明が適用可能である。本明細書において、アリーレンは、2価の基であることを除けば、上述したアリール基に関する説明が適用可能である。本明細書において、ヘテロアリーレンは、2価の基であることを除けば、上述したヘテロアリールに関する説明が適用可能である。
本明細書において、用語「重水素化されたまたは重水素で置換された」とは、各化学式で少なくとも1つの利用可能な水素が重水素で置換されることを意味する。具体的には、各化学式または置換基の定義で重水素で置換されるとは、分子内水素が結合する位置のうちの少なくとも1つ以上が重水素で置換されることを意味する。
また、本明細書において、用語「重水素置換率」とは、各化学式に存在できる水素の総個数に対して置換された重水素の個数の百分率を意味する。
(化合物)
本発明は、前記化学式1で表される化合物を提供する。
前記化学式1で表される化合物は、2個の9,10-アントラセニレンがナフチレンリンカーQで連結された構造を有する化合物であって、前記2個の9,10-アントラセニレンの水素のうちの少なくとも1つは重水素で置換されることを特徴とする。このとき、C-D結合の結合エネルギー(bond energy)がC-H結合の結合エネルギーより大きいため、前記化合物は重水素で置換されない化合物に比べて、分子内のより強い結合エネルギーを有することになり、これによって物質安定性が高くなる。したがって、前記化学式1で表される化合物は重水素で置換されていない構造を有する化合物に比べて、有機発光素子の効率および安全性を高めることができる。
特に、特定構造を有する化合物が重水素置換による分子内結合エネルギーの増加および物質安定性の向上効果を示すためには、化合物の重水素置換率が高いほど、具体的には、重水素置換率が80%以上であることが好ましい。このとき、2個の9,10-アントラセニレンがナフチレンリンカーで連結された構造を有する化合物が80%以上の重水素置換率を示すためには、アントラセニレン部分内の少なくとも1つの水素が重水素で置換されていなければならないので、2個の9,10-アントラセニレンがナフチレンリンカーで連結された構造を有する化合物の重水素置換による素子特性の向上効果を示すためには、2個のアントラセニレンの水素のうちの少なくとも1つが重水素で置換された前記化学式1のような構造を有することが必要である。
したがって、このようなC-D結合がアントラセニレンに存在する前記化学式1で表される化合物を有機発光素子の発光層内ホスト物質として使用する場合、アントラセニレンにはC-D結合が存在せず、他の構造にのみC-D結合が存在する化合物を発光層内ホスト物質として使用する場合に比べて、有機発光素子の効率および寿命が顕著に向上する。
また、前記化学式1で表される化合物は溶液工程に使用される有機溶媒、例えば、シクロヘキサノンなどの有機溶媒に対する溶解度が高いので、高沸点溶媒を使用するインクジェット塗布法などの大面積の溶液工程への使用が好適である。
一方、前記化学式1でのQの左側のアントラセニレンの重水素置換個数を意味するaは0、1、2、3、4、5、6、7または8である。また、前記化学式1でのQの右側のアントラセニレンの重水素置換個数を意味するbは0、1、2、3、4、5、6、7または8である。
また、前記化学式1での2個のアントラセニレンの水素のうちの少なくとも1つは重水素であるので、a+bは1~16の整数である。より具体的には、a+bは2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15または16である。このとき、a+bが16である化合物、つまり、9,10-アントラセニレンの利用可能な1~8位の炭素と結合された水素が全て重水素で置換された化合物は分子内よりも多くのC-D結合を有することになり、これによって物質安定性がより高くなる。したがって、前記化学式1中、a+bが16である化合物を採用した有機発光素子は効率および寿命特性がさらに向上する。
また、前記化学式1中、Qは非置換であるか、または1~6個の重水素で置換されたナフチレンである。
具体的には、Qは
Figure 0007547001000007
である。ここで、Dは重水素であり、cは0~6の整数である。
より具体的には、Qは下記化学式2a~2jで表される2価の置換基のうちのいずれか1つであり得る:
Figure 0007547001000008
前記化学式2a~2j中、
cは0~6の整数である。
つまり、前記化学式2a~2j中、重水素置換個数を意味するcは0、1、2、3、4、5または6である。
また、前記化学式1中、ArおよびArはそれぞれ独立して、非置換であるか、1個以上の重水素で置換された炭素数6~20のアリールであり得る。
具体的には、ArおよびArはそれぞれ独立して、非置換であるか、または1~5個の重水素で置換されたフェニル;または非置換であるか、または1~7個の重水素で置換されたナフチルであり得る。
このとき、ArおよびArのうちの少なくとも1つは非置換であるか、または1~7個の重水素で置換された1-ナフチルであるか;または
ArおよびArのうちの少なくとも1つは非置換であるか、または1~7個の重水素で置換された2-ナフチルであり得る。
例えば、ArおよびArがそれぞれ独立して非置換であるか、または1~7個の重水素で置換された1-ナフチルであるか;
ArおよびArがそれぞれ独立して非置換であるか、または1~7個の重水素で置換された2-ナフチルであるか;
ArおよびArのうちの1つは非置換であるか、または1~7個の重水素で置換された1-ナフチルであり、残りの1つは非置換であるか、または1~7個の重水素で置換された2-ナフチルであるか;
ArおよびArのうちの1つは非置換であるか、または1~5個の重水素で置換されたフェニルであり、残りの1つは非置換であるか、または1~7個の重水素で置換された1-ナフチルであるか;または
ArおよびArのうちの1つは非置換であるか、または1~5個の重水素で置換されたフェニルであり、残りの1つは非置換であるか、または1~7個の重水素で置換された2-ナフチルであり得る。
このとき、ArおよびArは互いに同一であってもよい。または、ArおよびArは異なっていてもよい。
また、前記化学式1中、L~Lはそれぞれ独立して非置換であるか、または1個以上の重水素で置換された炭素数6~20のアリーレンであり得る。
具体的には、L~Lはそれぞれ独立して非置換であるか、または1個以上の重水素で置換されたフェニレン;非置換であるか、または1個以上の重水素で置換されたビフェニルジイル;または非置換であるか、または1個以上の重水素で置換されたナフチレンであり得る。
より具体的には、LおよびLはそれぞれ独立して非置換であるか、または1~4個の重水素で置換されたフェニレン;または非置換であるか、または1~6個の重水素で置換されたナフチレンであり得る。
このとき、Lの個数を意味するn1は0、1または2であり、n1が2である場合、2個のLは互いに同一であっても異なっていてもよい。
また、Lの個数を意味するn2は0、1または2であり、n2が2である場合、2個のLは互いに同一であっても異なっていてもよい。
したがって、n1+n2は0、1、2、3または4であり得る。
例えば、LおよびLはそれぞれ独立して非置換であるか、または1~4個の重水素で置換された1,2-フェニレン;非置換であるか、または1~4個の重水素で置換された1,3-フェニレン;非置換であるか、または1~4個の重水素で置換された1,4-フェニレン;非置換であるか、または1~6個の重水素で置換された1,2-ナフチレン;非置換であるか、または1~6個の重水素で置換された1,3-ナフチレン;非置換であるか、または1~6個の重水素で置換された1,4-ナフチレン;非置換であるか、または1~6個の重水素で置換された1,5-ナフチレン;非置換であるか、または1~6個の重水素で置換された1,6-ナフチレン;非置換であるか、または1~6個の重水素で置換された1,7-ナフチレン;非置換であるか、または1~6個の重水素で置換された1,8-ナフチレン;非置換であるか、または1~6個の重水素で置換された2,3-ナフチレン;非置換であるか、または1~6個の重水素で置換された2,6-ナフチレン;または非置換であるか、または1~6個の重水素で置換された2,7-ナフチレンであり得る。
より具体的には、LおよびLはそれぞれ独立して非置換であるか、または1~4個の重水素で置換されたフェニレンであり得る。
このとき、Lの個数を意味するn3は0、1または2であり、n3が2である場合、2個のLは互いに同一であっても異なっていてもよい。
また、Lの個数を意味するn4は0、1または2であり、n4が2である場合、2個のLは互いに同一であっても異なっていてもよい。
したがって、n3+n4は0、1、2、3または4であり得る。
例えば、LおよびLはそれぞれ独立して非置換であるか、または1~4個の重水素で置換された1,2-フェニレン;非置換であるか、または1~4個の重水素で置換された1,3-フェニレン;または非置換であるか、または1~4個の重水素で置換された1,4-フェニレンであり得る。
または、n1+n2は0、1、2または3であり、n3+n4は0、1または2であり得る。
好ましくは、n1+n2+n3+n4は0、1、2、3または4である。
一方、前記化合物の重水素置換率は50%~100%であり得る。具体的には、前記化合物の重水素置換率は60%以上、70%以上、80%以上、85%以上、88%以上、90%以上、91%以上、92%以上、93%以上、または94%以上であり、かつ100%以下であり得る。このような化合物の重水素置換率は、化学式中の存在できる水素の総個数に対して置換された重水素の個数で計算され、このとき、置換された重水素の個数はMALDI-TOF MS(Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometer)分析により求められる。
より具体的には、前記化学式1で表される化合物はa+bが16である化合物であるか;または重水素置換率が80%~100%である化合物であり得る。
また、前記化合物は、下記化学式1-1で表される:
Figure 0007547001000009
前記化学式1-1中、
Qは、下記化学式2a~2jで表される2価の置換基のうちのいずれか1つであり、
Figure 0007547001000010
前記化学式2a~2j中、
cは0~6の整数であり、
ArおよびArはそれぞれ独立して、フェニルまたはナフチルであり、
およびLはそれぞれ独立して、フェニレンまたはナフチレンであり、
およびLはそれぞれ独立して、フェニレンであり、
dおよびeはそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
fおよびgはそれぞれ独立して、0~6の整数であり、
hおよびiはそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
a、bおよびn1~n4は、前記化学式1で定義した通りである。
前記化学式1-1中、ArおよびArのうちの1つは
Figure 0007547001000011
であり、残りの1つは
Figure 0007547001000012
であるか;
ArおよびArのうちの1つは
Figure 0007547001000013
であり、残りの1つは
Figure 0007547001000014
であるか;
ArおよびArはいずれも
Figure 0007547001000015
であるか;または
ArおよびArはいずれも
Figure 0007547001000016
であり得る。
または、LおよびLはそれぞれ独立して、下記で構成される群より選択されるいずれか1つであり得る。
Figure 0007547001000017
例えば、LおよびLはそれぞれ独立して、下記で構成される群より選択されるいずれか1つであり得る。
Figure 0007547001000018
また、LおよびLはそれぞれ独立して、
Figure 0007547001000019
であり得る。
また、前記化学式1-1中、L~Lはそれぞれ独立して、
Figure 0007547001000020
であり、
n1~n4はそれぞれ独立して、0または1であり、
n1+n2+n3+n4は0であるか;
n1+n2+n3+n4は1であるか;
n1+n2+n3+n4は2であるか;
n1+n2+n3+n4は3であるか;または
n1+n2+n3+n4は4であり得る。
または、前記化学式1-1中、Lはフェニレン、またはナフチレンであり、
~Lはそれぞれ独立して、
Figure 0007547001000021
であり、
n1は0、1または2であり、
n2~n4はそれぞれ独立して、0または1であり、
n1+n2+n3+n4は0であるか;
n1+n2+n3+n4は1であるか;
n1+n2+n3+n4は2であるか;
n1+n2+n3+n4は3であるか;
n1+n2+n3+n4は4であるか;または
n1+n2+n3+n4は5であり得る。
また、前記化合物は、下記化学式1-1Aまたは1-1Bで表される:
Figure 0007547001000022
前記化学式1-1A中、
Qは、下記化学式2a~2jで表される2価の置換基のうちのいずれか1つであり、
Figure 0007547001000023
前記化学式2a~2j中、
cは0~6の整数であり、
ArおよびArはそれぞれ独立して、フェニルまたはナフチルであり、
~Lはそれぞれ独立して、フェニレンであり、
dおよびeはそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
f、g、hおよびiはそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
n2~n5はそれぞれ独立して、0または1であり、
aおよびbは、前記化学式1で定義した通りであり、
Figure 0007547001000024
前記化学式1-1B中、
Qは、下記化学式2a~2jで表される2価の置換基のうちのいずれか1つであり、
Figure 0007547001000025
前記化学式2a~2j中、
cは0~6の整数であり、
ArおよびArはそれぞれ独立して、フェニルまたはナフチルであり、
L’’はナフチレンであり、
~Lはそれぞれ独立して、フェニレンであり、
dおよびeはそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
f’はそれぞれ独立して、0~6の整数であり、
f、g、hおよびiはそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
n2~n5はそれぞれ独立して、0または1であり、
aおよびbは、前記化学式1で定義した通りである。
また、前記化合物は、下記化学式1-1-1で表される:
Figure 0007547001000026
前記化学式1-1-1中、
~Lはそれぞれ独立して、フェニレンであり、
n1~n4はそれぞれ独立して、0または1であり、
dおよびeはそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
f、g、hおよびiはそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
Q、aおよびbは前記化学式1-1で定義した通りであり、
a+bが16であり、c+d+e+f+g+h+iは0であるか;
n1+n2+n3+n4は0であり、a+b+c+d+eは1~36であるか;
n1+n2+n3+n4は1であり、a+b+c+d+e+(f、g、hおよびiのうちの1つ)は1~40であるか;
n1+n2+n3+n4は2であり、a+b+c+d+e+(f、g、hおよびiのうちの2つの和)は1~44であるか;
n1+n2+n3+n4は3であり、a+b+c+d+e+(f、g、hおよびiのうちの3つの和)は1~48であるか;または
n1+n2+n3+n4は4であり、a+b+c+d+e+f+g+h+iは1~52であり得る。
より具体的には、
前記化学式1-1-1で表される化合物は、a+bが16であり、c+d+e+f+g+h+iは0であるか;または前記化合物の重水素置換率が80%~100%であり得る。
前記化合物の重水素置換率が80%~100%である場合、例えば、
n1+n2+n3+n4は0であり、a+b+c+d+eは30~36であるか;
n1+n2+n3+n4は1であり、a+b+c+d+e+(f、g、hおよびiのうちの1つ)は34~40であるか;
n1+n2+n3+n4は2であり、a+b+c+d+e+(f、g、hおよびiのうちの2つの和)は38~44であるか;
n1+n2+n3+n4は3であり、a+b+c+d+e+(f、g、hおよびiのうちの3つの和)は42~48であるか;または
n1+n2+n3+n4は4であり、a+b+c+d+e+f+g+h+iは46~52であり得る。
また、前記化合物は、下記化学式1-1-2で表される:
Figure 0007547001000027
前記化学式1-1-2中、
~Lはそれぞれ独立して、フェニレンであり、
n1~n4はそれぞれ独立して、0または1であり、
dは0~5の整数であり、
eは0~7の整数であり、
f、g、hおよびiはそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
Q、aおよびbは、前記化学式1-1で定義した通りであり、
a+bが16であり、c+d+e+f+g+h+iは0であるか;
n1+n2+n3+n4は0であり、a+b+c+d+eは1~34であるか;
n1+n2+n3+n4は1であり、a+b+c+d+e+(f、g、hおよびiのうちの1つ)は1~38であるか;
n1+n2+n3+n4は2であり、a+b+c+d+e+(f、g、hおよびiのうちの2つの和)は1~42であるか;
n1+n2+n3+n4は3であり、a+b+c+d+e+(f、g、hおよびiのうちの3つの和)は1~46であるか;または
n1+n2+n3+n4は4であり、a+b+c+d+e+f+g+h+iは1~50であり得る。
より具体的には、
前記化学式1-1-2で表される化合物は、a+bが16であり、c+d+e+f+g+h+iは0であるか;または前記化合物の重水素置換率が80%~100%であり得る。
前記化合物の重水素置換率が80%~100%である場合、例えば、
n1+n2+n3+n4は0であり、a+b+c+d+eは28~34であるか;
n1+n2+n3+n4は1であり、a+b+c+d+e+(f、g、hおよびiのうちの1つ)は32~38であるか;
n1+n2+n3+n4は2であり、a+b+c+d+e+(f、g、hおよびiのうちの2つの和)は36~42であるか;
n1+n2+n3+n4は3であり、a+b+c+d+e+(f、g、hおよびiのうちの3つの和)は40~46であるか;または
n1+n2+n3+n4は4であり、a+b+c+d+e+f+g+h+iは44~50であり得る。
また、前記化合物は、下記化学式1-1-3で表される:
Figure 0007547001000028
前記化学式1-1-3中、
~Lはそれぞれ独立して、フェニレンであり、
n1~n4はそれぞれ独立して、0または1であり、
dは0~7の整数であり、
eは0~5の整数であり、
f、g、hおよびiはそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
Q、aおよびbは、前記化学式1-1で定義した通りであり、
a+bが16であり、c+d+e+f+g+h+iは0であるか;
n1+n2+n3+n4は0であり、a+b+c+d+eは1~34であるか;
n1+n2+n3+n4は1であり、a+b+c+d+e+(f、g、hおよびiのうちの1つ)は1~38であるか;
n1+n2+n3+n4は2であり、a+b+c+d+e+(f、g、hおよびiのうちの2つの和)は1~42であるか;
n1+n2+n3+n4は3であり、a+b+c+d+e+(f、g、hおよびiのうちの3つの和)は1~46であるか;または
n1+n2+n3+n4は4であり、a+b+c+d+e+f+g+h+iは1~50であり得る。
より具体的には、
前記化学式1-1-3で表される化合物は、a+bが16であり、c+d+e+f+g+h+iは0であるか;または前記化合物の重水素置換率が80%~100%であり得る。
前記化合物の重水素置換率が80%~100%である場合、例えば、
n1+n2+n3+n4は0であり、a+b+c+d+eは28~34であるか;
n1+n2+n3+n4は1であり、a+b+c+d+e+(f、g、hおよびiのうちの1つ)は32~38であるか;
n1+n2+n3+n4は2であり、a+b+c+d+e+(f、g、hおよびiのうちの2つの和)は36~42であるか;
n1+n2+n3+n4は3であり、a+b+c+d+e+(f、g、hおよびiのうちの3つの和)は40~46であるか;または
n1+n2+n3+n4は4であり、a+b+c+d+e+f+g+h+iは44~50であり得る。
また、前記化合物は、下記化学式1-1-4で表される:
Figure 0007547001000029
前記化学式1-1-4中、
L’’はナフチレンであり、
~Lはそれぞれ独立して、フェニレンであり、
n2~n4はそれぞれ独立して、0または1であり、
dおよびeはそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
f’はそれぞれ独立して、0~6の整数であり、
f、g、hおよびiはそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
Q、aおよびbは、前記化学式1-1で定義した通りであり、
a+bが16であり、c+d+e+f+f’+g+h+iは0であるか;
n2+n3+n4は0であり、a+b+c+d+e+f+f’は1~46であるか;
n2+n3+n4は1であり、a+b+c+d+e+f+f’+(g、hおよびiのうちの1つ)は1~50であるか;
n2+n3+n4は2であり、a+b+c+d+e+f+f’+(g、hおよびiのうちの2つの和)は1~54であるか;または
n2+n3+n4は3であり、a+b+c+d+e+f+f’+g+h+iは1~58であり得る。
より具体的には、
前記化学式1-1-3で表される化合物は、a+bが16であり、c+d+e+f+f’+g+h+iは0であるか;または前記化合物の重水素置換率が80%~100%であり得る。
前記化合物の重水素置換率が80%~100%である場合、例えば、
n2+n3+n4は0であり、a+b+c+d+e+f+f’は40~46であるか;
n2+n3+n4は1であり、a+b+c+d+e+f+f’+(g、hおよびiのうちの1つ)は44~50であるか;
n2+n3+n4は2であり、a+b+c+d+e+f+f’+(g、hおよびiのうちの2つの和)は48~54であるか;または
n2+n3+n4は3であり、a+b+c+d+e+f+f’+g+h+iは52~58であり得る。
前記化学式1で表される化合物の代表的な例は、下記化学式で表される化合物で構成される群より選択されるいずれか1つである:
Figure 0007547001000030
前記化学式A1中、
a+b+c+d+e+gは1~40であり、
Figure 0007547001000031
前記化学式A2中、
a+b+c+d+e+gは1~40であり、
Figure 0007547001000032
前記化学式A3中、
a+b+c+d+eは1~36であり、
Figure 0007547001000033
前記化学式A4中、
a+b+c+d+eは1~36であり、
Figure 0007547001000034
前記化学式A5中、
a+b+c+d+e+f+gは1~44であり、
Figure 0007547001000035
前記化学式A6中、
a+b+c+d+e+f+gは1~44であり、
Figure 0007547001000036
前記化学式A7中、
a+b+c+d+e+gは1~40であり、
Figure 0007547001000037
前記化学式A8中、
a+b+c+d+e+fは1~40であり、
Figure 0007547001000038
前記化学式A9中、
a+bは1~16であり、
Figure 0007547001000039
前記化学式A10中、
a+bは1~16であり、
Figure 0007547001000040
前記化学式A11中、
a+b+c+d+e+g+hは1~44であり、
Figure 0007547001000041
前記化学式A12中、
a+b+c+d+e+f+f’+g+hは1~54であり、
Figure 0007547001000042
前記化学式A13中、
a+b+c+d+e+f+f’+g+hは1~54であり、
Figure 0007547001000043
前記化学式A14中、
a+b+c+d+e+f+f’+g+hは1~54であり、
Figure 0007547001000044
前記化学式B1中、
a+b+c+d+e+f+gは1~44であり、
Figure 0007547001000045
前記化学式B2中、
a+b+c+d+e+f+gは1~44であり、
Figure 0007547001000046
前記化学式C1中、
a+b+c+d+e+fは1~40であり、
Figure 0007547001000047
前記化学式C2中、
a+b+c+d+e+fは1~40であり、
Figure 0007547001000048
前記化学式C3中、
a+b+c+d+e+f+g+h+iは1~52であり、
Figure 0007547001000049
前記化学式C4中、
a+b+c+d+e+f+gは1~44であり、
Figure 0007547001000050
前記化学式D1中、
a+b+c+d+e+f+gは1~44であり、
Figure 0007547001000051
前記化学式D2中、
a+b+c+d+e+f+gは1~44であり、
Figure 0007547001000052
前記化学式D3中、
a+b+c+d+e+f+gは1~42であり、
Figure 0007547001000053
前記化学式D4中、
a+b+c+d+e+f+g+hは1~48であり、
Figure 0007547001000054
前記化学式E1中、
a+b+c+d+e+f+gは1~44であり、
Figure 0007547001000055
前記化学式E2中、
a+b+c+d+eは1~36であり、
Figure 0007547001000056
前記化学式F1中、
a+b+c+d+e+f+gは1~44であり、
Figure 0007547001000057
前記化学式F2中、
a+b+c+d+eは1~36であり、
Figure 0007547001000058
前記化学式G1中、
a+b+c+d+e+f+gは1~44であり、
Figure 0007547001000059
前記化学式G2中、
a+b+c+d+eは1~36であり、
Figure 0007547001000060
前記化学式G3中、
a+bは1~16であり、
Figure 0007547001000061
前記化学式H1中、
a+b+c+d+e+f+gは1~44であり、
Figure 0007547001000062
前記化学式H2中、
a+b+c+d+eは1~36であり、
Figure 0007547001000063
前記化学式H3中、
a+b+c+d+e+f+f’+g+hは1~54であり、
Figure 0007547001000064
前記化学式I1中、
a+b+c+d+e+f+gは1~44であり、
Figure 0007547001000065
前記化学式I2中、
a+b+c+d+eは1~36であり、
Figure 0007547001000066
前記化学式J1中、
a+b+c+d+e+f+gは1~44であり、
Figure 0007547001000067
前記化学式J2中、
a+b+c+d+eは1~36である。
一方、前記化学式1で表される化合物は、一例として、下記反応式1のような製造方法で製造することができる。
Figure 0007547001000068
前記反応式1中、L’、L’、L’、L’、Ar’、Ar’およびQ’はそれぞれ、L、L、L、L、Ar、ArおよびQが重水素化されない置換基を意味し、他の置換基に対する定義は上述した通りである。
具体的には、前記化学式1で表される化合物は段階a~段階cにより製造することができる。
まず、前記段階aは、TfO(Trifluoromethanesulfonic anhydride)を使用して化合物1-1に鈴木カップリング反応のための反応基である-OTf(-OSCF)基を導入して化合物1-2を製造する段階である。
次に、前記段階bは、化合物1-2および1-3の鈴木カップリング反応により前記化学式1’で表される化合物を製造する段階である。このような鈴木カップリング反応は、それぞれパラジウム触媒と塩基の存在下で行うことが好ましい。また、前記鈴木カップリング反応のための前記反応基は適切に変更することができる。
次に、前記段階cは、中間体化合物1’を重水素化して化学式1で表される化合物を製造する段階であって、このとき、重水素置換反応は前記中間体化合物1’をベンゼン-D(C)溶液などの重水素化された溶媒に投入した後、TfOH(trifluoromethanesulfonic acid)と反応させて行うことができる。
また、前記化学式1で表される化合物は、一例として、下記反応式2のような製造方法で製造することもできる。
Figure 0007547001000069
前記反応式2中、各置換基に対する定義は上述した通りである。
具体的には、前記化学式1で表される化合物は段階dおよび段階eにより製造することができる。
まず、前記段階dは、TfOを使用して化合物1-4に鈴木カップリング反応のための反応基である-OTf(-OSCF)基を導入して化合物1-5を製造する段階である。
次に、前記段階eは、化合物1-5および1-6の鈴木カップリング反応により前記化学式1で表される化合物を製造する段階である。このような鈴木カップリング反応は、それぞれパラジウム触媒と塩基の存在下で行うことが好ましく、前記鈴木カップリング反応のための前記反応基は適切に変更することができる。
このような、化学式1で表される化合物の製造方法は、後述する製造例でさらに具体化される。
一方、本発明に係る化合物を含む有機物層は真空蒸着法、溶液工程などの多様な方法を用いて形成することができ、溶液工程については以下で詳しく説明する。
(コーティング組成物)
一方、本発明に係る化合物は、溶液工程で有機発光素子の有機物層、特に発光層を形成することができる。具体的には、前記化合物は発光層のホスト材料として用いられる。そのため、本発明は上述した本発明に係る化合物および溶媒を含むコーティング組成物を提供する。
前記溶媒は、本発明に係る化合物を溶解または分散させることができる溶媒であれば特に限定されず、一例として、クロロホルム、塩化メチレン、1,2-ジクロロエタン、1,1,2-トリクロロエタン、クロロベンゼン、o-ジクロロベンゼンなどの塩素系溶媒;テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル系溶媒;トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、メシチレン、1-メチルナフタレン、2-メチルナフタレンなどの芳香族炭化水素系溶媒;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、n-ペンタン、n-ヘキサン、n-ヘプタン、n-オクタン、n-ノナン、n-デカンなどの脂肪族炭化水素系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセロソルブアセテートなどのエステル系溶媒;エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジメトキシエタン、プロピレングリコール、ジエトキシメタン、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、グリセリン、1,2-ヘキサンジオールなどの多価アルコールおよびその誘導体;メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、シクロヘキサノールなどのアルコール系溶媒;ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶媒;およびN-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミドなどのアミド系溶媒;ブチルベンゾエート、メチル-2-メトキシベンゾエート、エチルベンゾエートなどのベンゾエート系溶媒;ジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジフェニルフタレートなどのフタレート系溶媒;テトラリン;3-フェノキシトルエンなどの溶媒が挙げられる。また、上述した溶媒を1種単独でまたは2種以上の溶媒を混合して使用することができる。好ましくは、前記溶媒としてシクロヘキサノンを使用することができる。
また、前記コーティング組成物は、ホスト材料に使用される化合物をさらに含むことができ、前記ホスト材料に使用される化合物に対する説明は後述する。
また、前記コーティング組成物の粘度は1cP以上が好ましい。また、前記コーティング組成物のコーティングの容易性に鑑みて前記コーティング組成物の粘度は10cP以下が好ましい。また、前記コーティング組成物内の本発明に係る化合物の濃度は0.1wt/v%以上が好ましい。また、前記コーティング組成物が最適にコーティングされるように、前記コーティング組成物内の本発明に係る化合物の濃度は20wt/v%以下が好ましい。
また、前記化学式1で表される化合物の常温/常圧での溶解度(wt%)は、溶媒シクロヘキサノンを基準にして0.1wt%以上、より具体的には0.1wt%~5wt%であり得る。したがって、前記化学式1で表される化合物および溶媒を含むコーティング組成物は溶液工程に使用することができる。
また、本発明は、上述したコーティング組成物を使用して発光層を形成する方法を提供する。具体的には、正極上に、または正極上に形成された正孔輸送層上に、上述した本発明に係る発光層を溶液工程でコーティングする段階と、前記コーティングされたコーティング組成物を熱処理する段階とを含む。
前記溶液工程は、上述した本発明に係るコーティング組成物を使用するもので、スピンコーティング、ディップコーティング、ドクターブレーディング、インクジェットプリンティング、スクリーンプリンティング、スプレー法、ロールコーティングなどを意味するが、これらにのみ限定されるものではない。
前記熱処理段階で熱処理温度は150~230℃が好ましい。また、前記熱処理時間は1分~3時間であり、より好ましくは10分~1時間である。また、前記熱処理は、アルゴン、窒素などの不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。
(有機発光素子)
また、本発明は、前記化学式1で表される化合物を含む有機発光素子を提供する。一例として、本発明は、第1電極と、前記第1電極に対向して備えられた第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に備えられた発光層とを含む有機発光素子であって、前記発光層は、前記化学式1で表される化合物を含む有機発光素子を提供する。
また、本発明に係る有機発光素子は、第1電極が正極であり、第2電極が負極である、基板上に正極、1層以上の有機物層および負極が順次積層された構造(normal type)の有機発光素子であり得る。また、本発明に係る有機発光素子は、第1電極が負極であり、第2電極が正極である、基板上に負極、1層以上の有機物層および正極が順次積層された逆方向構造(inverted type)の有機発光素子であり得る。例えば、本発明の一実施例による有機発光素子の構造は図1および図2に示されている。
図1は、基板1、正極2、発光層3、および負極4からなる有機発光素子の例を示す図である。この構造において、前記化学式1で表される化合物は、前記発光層に含まれ得る。
図2は、基板1、正極2、正孔注入層5、正孔輸送層6、発光層3、電子注入および輸送層7、および負極4からなる有機発光素子の例を示す図である。この構造において、前記化学式1で表される化合物は前記発光層に含まれ得る。
本発明に係る有機発光素子は、前記発光層が本発明に係る化合物を含み、上述した方法のように製造されることを除けば、当該技術分野で知られている材料および方法で製造することができる。
例えば、本発明に係る有機発光素子は、基板上に、正極、有機物層、および負極を順次積層させて製造することができる。この時、スパッタリング法(sputtering)や電子ビーム蒸発法(e-beam evaporation)などのPVD(physical Vapor Deposition)方法を用いて、基板上に金属または導電性を有する金属酸化物またはこれらの合金を蒸着させて正極を形成し、その上に正孔注入層、正孔輸送層、発光層、および電子輸送層を含む有機物層を形成した後、その上に負極として用いられる物質を蒸着させて製造することができる。
この方法以外にも、基板上に、負極物質から有機物層、正極物質を順に蒸着させて有機発光素子を製造することができる(WO2003/012890)。但し、製造方法はこれに限定されるものではない。
一例として、前記第1電極は正極であり、前記第2電極は負極であるか、または、前記第1電極は負極であり、前記第2電極は正極である。
前記正極物質としては、通常有機物層への正孔注入が円滑となるように仕事関数の大きい物質が好ましい。前記正極物質の具体的な例としては、バナジウム、クロム、銅、亜鉛、金などの金属、またはこれらの合金;亜鉛酸化物、インジウム酸化物、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)などの金属酸化物;ZnO:AlまたはSNO:Sbなどの金属と酸化物との組み合わせ;ポリ(3-メチルチオフェン)、ポリ[3,4-(エチレン-1,2-ジオキシ)チオフェン](PEDOT)、ポリピロールおよびポリアニリンなどの導電性高分子などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記負極物質としては、通常有機物層への電子注入が容易となるように仕事関数の小さい物質であることが好ましい。前記負極物質の具体的な例としては、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタニウム、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、アルミニウム、銀、スズおよび鉛などの金属、またはこれらの合金;LiF/AlまたはLiO/Alなどの多層構造物質などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記正孔注入層は電極から正孔を注入する層で、正孔注入物質としては、正孔を輸送する能力を有し、正極からの正孔注入効果、発光層または発光材料に対して優れた正孔注入効果を有し、発光層で生成された励起子の電子注入層または電子注入材料への移動を防止し、また、薄膜形成能力の優れた化合物が好ましい。正孔注入物質のHOMO(highest occupied molecular orbital)が正極物質の仕事関数と周辺有機物層のHOMOとの間であることが好ましい。正孔注入物質の具体的な例としては、金属ポルフィリン(porphyrin)、オリゴチオフェン、アリールアミン系の有機物、ヘキサニトリルヘキサアザトリフェニレン系の有機物、キナクリドン(quinacridone)系の有機物、ペリレン(perylene)系の有機物、アントラキノンおよびポリアニリンとポリチオフェン系の導電性高分子などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記正孔輸送層は、正孔注入層から正孔を受け取って発光層まで正孔を輸送する層で、正孔輸送物質としては、正極や正孔注入層から正孔輸送を受けて発光層に移し得る物質で、正孔に対する移動性の大きい物質が好適である。前記正孔輸送物質としては、前記化学式1で表される化合物を使用するか、またはアリールアミン系の有機物、導電性高分子、および共役部分と非共役部分が共にあるブロック共重合体などを使用することができるが、これらに限定されるものではない。
一方、前記有機発光素子には前記正孔輸送層と発光層との間に電子抑制層を備えていてもよい。前記電子抑制層は前記正孔輸送層上に形成され、好ましくは発光層に接して備えられ、正孔移動度を調節し、電子の過剰な移動を防止して正孔-電子間の結合確率を高めることによって有機発光素子の効率を改善する役割を果たす層を意味する。前記電子抑制層は電子阻止物質を含み、このような電子阻止物質の例としては、前記化学式1で表される化合物を使用するか、またはアリールアミン系の有機物などを使用することができるが、これらに限定されるものではない。
前記発光層は、ホスト材料およびドーパント材料を含むことができる。ドーパント材料としては、上述した化学式1で表される化合物を使用することができる。また、ホスト材料としては、上述した化学式1で表される化合物と一緒に縮合芳香族環誘導体またはヘテロ環含有化合物などを使用することができる。具体的には、縮合芳香族環誘導体としては、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、ナフタレン誘導体、ペンタセン誘導体、フェナントレン化合物、フルオランテン化合物などがあり、ヘテロ環含有化合物としては、カルバゾール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ラダー型フラン化合物、ピリミジン誘導体などがあるが、これらに限定されない。
また、ドーパント材料としては、芳香族アミン誘導体、スチリルアミン化合物、ホウ素錯体、フルオランテン化合物、金属錯体などがある。具体的には、芳香族アミン誘導体としては、置換または非置換のアリールアミノ基を有する縮合芳香族環誘導体であって、アリールアミノ基を有するピレン、アントラセン、クリセン、ペリフランテンなどがあり、スチリルアミン化合物としては、置換または非置換のアリールアミンに少なくとも1個のアリールビニル基が置換されている化合物で、アリール基、シリル基、アルキル基、シクロアルキル基、およびアリールアミノ基からなる群より1または2以上選択される置換基が置換または非置換される。具体的には、スチリルアミン、スチリルジアミン、スチリルトリアミン、スチリルテトラアミンなどがあるが、これらに限定されない。また、金属錯体としては、イリジウム錯体、白金錯体などがあるが、これらに限定されない。
一方、前記有機発光素子には前記発光層と電子輸送層との間に正孔阻止層を備えていてもよい。前記正孔阻止層は発光層上に形成され、好ましくは発光層に接して備えられ、電子移動度を調節し、正孔の過剰な移動を防止して正孔-電子間の結合確率を高めることによって有機発光素子の効率を改善する役割を果たす層を意味する。前記正孔阻止層は正孔阻止物質を含み、このような正孔阻止物質の例としては、トリアジンを含むアジン類誘導体;トリアゾール誘導体;オキサジアゾール誘導体;フェナントロリン誘導体;ホスフィンオキシド誘導体などの電子吸引基が導入された化合物を使用することができるが、これらに限定されるものではない。
前記電子注入および輸送層は電極から電子を注入し、受け取った電子を発光層まで輸送する電子輸送層および電子注入層の役割を同時に行う層で、前記発光層または前記正孔阻止層上に形成される。このような電子注入および輸送物質としては、負極から電子注入をよく受けて発光層に移し得る物質であって、電子に対する移動性の大きい物質が好適である。具体的な電子注入および輸送物質の例としては、8-ヒドロキシキノリンのAl錯体;Alqを含む錯体;有機ラジカル化合物;ヒドロキシフラボン-金属錯体;トリアジン誘導体などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。または、フルオレノン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、チオピランジオキシド、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、ペリレンテトラカルボン酸、フルオレニリデンメタン、アントロンなどとそれらの誘導体、金属錯体化合物、および含窒素5員環誘導体などと一緒に使用することもできるが、これらに限定されない。
前記電子注入および輸送層は、電子注入層および電子輸送層のような別の層で形成されていてもよい。このような場合、電子輸送層は前記発光層または前記正孔阻止層上に形成され、前記電子輸送層に含まれる電子輸送物質としては、上述した電子注入および輸送物質を使用することができる。また、電子注入層は前記電子輸送層上に形成され、前記電子注入層に含まれる電子注入物質としては、LiF、NaCl、CsF、LiO、BaO、フルオレノン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、チオピランジオキシド、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、ペリレンテトラカルボン酸、フルオレニリデンメタン、アントロンなどとそれらの誘導体、金属錯体化合物、および含窒素5員環誘導体などを使用することができる。
前記金属錯体化合物としては、8-ヒドロキシキノリナトリチウム、ビス(8-ヒドロキシキノリナト)亜鉛、ビス(8-ヒドロキシキノリナト)銅、ビス(8-ヒドロキシキノリナト)マンガン、トリス(8-ヒドロキシキノリナト)アルミニウム、トリス(2-メチル-8-ヒドロキシキノリナト)アルミニウム、トリス(8-ヒドロキシキノリナト)ガリウム、ビス(10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム、ビス(10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)亜鉛、ビス(2-メチル-8-キノリナト)クロロガリウム、ビス(2-メチル-8-キノリナト)(o-クレゾラート)ガリウム、ビス(2-メチル-8-キノリナト)(1-ナフトラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリナト)(2-ナフトラート)ガリウムなどがあるが、これらに限定されない。
上述した材料以外にも、前記発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および電子注入層には量子ドットなどの無機化合物または高分子化合物をさらに含み得る。
前記量子ドットは、例えば、コロイド量子ドット、合金量子ドット、コアシェル量子ドット、またはコア量子ドットであり得る。第2族および第16族に属する元素、第13族および第15族に属する元素、第13族および第17族に属する元素、第11族および第17族に属する元素、または第14族および第15族に属する元素を含む量子ドットであり得、カドミウム(Cd)、セレン(Se)、亜鉛(Zn)、硫黄(S)、リン(P)、インジウム(In)、テルル(Te)、鉛(Pb)、ガリウム(Ga)、砒素(As)などの元素を含む量子ドットを使用することができる。
本発明に係る有機発光素子は、背面発光(bottom emission)素子、前面発光(top emission)素子、または両面発光素子であり得、特に、相対的に高い発光効率が求められる背面発光素子であり得る。
また、本発明に係る化合物は、有機発光素子以外にも、有機太陽電池または有機トランジスターに含まれ得る。
以下、前記化学式1で表される化合物およびこれを含む有機発光素子の製造を実施例により具体的に説明する。しかし、下記の実施例は本発明を例示したものに過ぎず、本発明の範囲がこれらによって限定されるものではない。
[製造例]
製造例1:化合物A1の製造
段階1-1)化合物1-cの製造
Figure 0007547001000070
化合物1-a(10.0g、1.0eq.)および化合物1-b(1.03eq.)を丸底フラスコに入れ、無水PhMeに溶解した。水に溶解したCCO(5eq.)を注入した。バス(Bath)温度90℃下でPd(PPh(10mol%)を滴下し、2日間攪拌した。反応後、反応物を常温に冷却し、EtOAcに十分に希釈した後、EtOAc/ブライン(brine)で洗浄して有機層を分離した。MgSOで水を除去し、セライト-フロリジル-シリカ パッドを通過させた。通過した溶液を減圧下で濃縮させた後、カラムクロマトグラフィー(Column Chromatography)で精製して化合物1-c(収率93%)を製造した。
m/z[M+H]=447.2
段階1-2)化合物1-dの製造
Figure 0007547001000071
化合物1-c(15g、1.0eq.)を丸底フラスコに入れ、無水CHClに溶解した。その後、ピリジン(2.0eq.)を常温で滴下した後、バス(Bath)温度を0℃に下げて10分間攪拌した。その後、無水CHClに溶解したTfO(1.2eq.)を滴下ロートを用いてゆっくり混合物に滴下し、バス(Bath)温度を徐々に0℃から常温に上げた後、一晩攪拌した。反応後、反応物をCHClに十分に希釈した後、CHCl/ブラインで洗浄して有機層を分離した。MgSOで水を除去し、セライト-フロリジル-シリカ パッドを通過させた。通過した溶液を減圧下で濃縮させた後、カラムクロマトグラフィー(Column Chromatography)で精製して化合物1-d(収率98%)を製造した。
m/z[M+H]=579.1
段階1-3)化合物A1’の製造
Figure 0007547001000072
化合物1-d(3g、1.0eq.)および化合物1-e(1.03eq.)を丸底フラスコに入れ、PhMeに溶解した。水に溶解したCCO(5eq.)を注入した。バス(Bath)温度90℃下でPd(PPh(10mol%)を滴下し、2日間攪拌した。反応後、反応物を常温に冷却し、EtOAcに十分に希釈した後、EtOAc/ブラインで洗浄して有機層を分離した。MgSOで水を除去し、セライト-フロリジル-シリカ パッドを通過させた。通過した溶液を減圧下で濃縮させた後、カラムクロマトグラフィー(Column Chromatography)で精製して化合物A1’(収率91%)を製造した。
m/z[M+H]=809.3
段階1-4)化合物A1の製造
Figure 0007547001000073
窒素雰囲気下で化合物A1’(2.0g、1.0eq.)を丸底フラスコに入れ、ベンゼン-D(150eq.)に溶解した。TfOH(2.0eq.)を反応物にゆっくり滴下し、25℃で2時間攪拌した。反応物にDOを滴下して反応を終了させ、リン酸三カリウム(30wt%水溶液、2.4eq.)を滴下して水層のpHを9-10に合わせた。CHCl/DI waterで洗浄して有機層を分離した。MgSOで水を除去し、セライト-フロリジル-シリカ パッドを通過させた。通過した溶液を減圧下で濃縮させた後、カラムクロマトグラフィー(Column Chromatography)で精製して化合物A1(a+b+c+d+e+g=36-40、収率96%)を製造した。
m/z[M+H]=849.3
製造例2:化合物A2の製造
段階2-1)化合物A2’の製造
Figure 0007547001000074
化合物1-eの代わりに化合物2-aを使用したことを除いては、前記化合物A1’と同様にして化合物A2’(収率92%)を製造した。
m/z[M+H]=809.3
段階2-2)化合物A2の製造
Figure 0007547001000075
化合物A1’の代わりに化合物A2’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物A2(a+b+c+d+e+g=36-40、収率88%)を製造した。
m/z[M+H]=849.3
製造例3:化合物A3の製造
段階3-1)化合物3-aの製造
Figure 0007547001000076
化合物1-a(20g、1.0eq.)を丸底フラスコに入れ、無水CHClに溶解した。その後、ピリジン(2.0eq.)を常温で滴下した後、バス(Bath)温度を0℃に下げて10分間攪拌した。その後、無水CHClに溶解したTfO(1.2eq.)を滴下ロートを用いてゆっくり混合物に滴下し、バス(Bath)温度を徐々に0℃から常温に上げた後、一晩攪拌した。反応後、反応物をCHClに十分に希釈した後、CHCl/ブラインで洗浄して有機層を分離した。MgSOで水を除去し、セライト-フロリジル-シリカ パッドを通過させた。通過した溶液を減圧下で濃縮させた後、カラムクロマトグラフィー(Column Chromatography)で精製して化合物3-a(収率99%)を製造した。
m/z[M+H]=354.9
段階3-2)化合物A3’の製造
Figure 0007547001000077
化合物3-a(1g、1.0eq.)および化合物1-b(2.1eq.)を丸底フラスコに入れ、PhMe(トルエン)に溶解した。水に溶解したCCO(10eq.)を注入した。バス(Bath)温度90℃下でPd(PPh(20mol%)を滴下し、3日間攪拌した。反応後、反応物を常温に冷却し、EtOAcに十分に希釈した後、EtOAc/ブラインで洗浄して有機層を分離した。MgSOで水を除去し、セライト-フロリジル-シリカ パッドを通過させた。通過した溶液を減圧下で濃縮させた後、カラムクロマトグラフィー(Column Chromatography)で精製して化合物A3’(収率86%)を製造した。
m/z[M+H]=733.3
段階3-3)化合物A3の製造
Figure 0007547001000078
化合物A1’の代わりに化合物A3’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物A3(a+b+c+d+e=34-36、収率92%)を製造した。
m/z[M+H]=769.3
製造例4:化合物A4の製造
段階4-1)化合物A4’の製造
Figure 0007547001000079
化合物1-bの代わりに化合物4-aを使用したことを除いては、前記化合物A3’と同様にして化合物A4’を製造した。
m/z[M+H]=733.3
段階4-2)化合物A4の製造
Figure 0007547001000080
化合物A1’の代わりに化合物A4’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物A4(a+b+c+d+e=34-36、収率91%)を製造した。
m/z[M+H]=769.3
製造例5:化合物A5の製造
段階5-1)化合物A5’の製造
Figure 0007547001000081
化合物1-bの代わりに化合物1-eを使用したことを除いては、前記化合物A3’と同様にして化合物A5’を製造した。
m/z[M+H]=885.3
段階5-2)化合物A5の製造
Figure 0007547001000082
化合物A1’の代わりに化合物A5’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物A5(a+b+c+d+e+f+g=40-44、収率90%)を製造した。
m/z[M+H]=929.3
製造例6:化合物A6の製造
段階6-1)化合物A6’の製造
Figure 0007547001000083
化合物1-bの代わりに化合物2-aを使用したことを除いては、化合物A3’と同様にして化合物A6’を製造した。
m/z[M+H]=885.3
段階6-2)化合物A6の製造
Figure 0007547001000084
化合物A1’の代わりに化合物A6’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物A6(a+b+c+d+e+f+g=40-44、収率90%)を製造した。
m/z[M+H]=929.3
製造例7:化合物A7の製造
段階7-1)化合物7-aの製造
Figure 0007547001000085
化合物1-bの代わりに化合物4-aを使用したことを除いては、前記化合物1-cと同様にして化合物7-a(収率92%)を製造した。
m/z[M+H]=447.2
段階7-2)化合物7-bの製造
Figure 0007547001000086
化合物1-cの代わりに化合物7-aを使用したことを除いては、前記化合物1-dと同様にして化合物7-b(収率99%)を製造した。
m/z[M+H]=579.1
段階7-3)化合物A7’の製造
Figure 0007547001000087
化合物1-dの代わりに化合物7-bを使用したことを除いては、化合物A1’と同様にして化合物A7’(収率84%)を製造した。
m/z[M+H]=809.3
段階7-4)化合物A7の製造
Figure 0007547001000088
化合物A1’の代わりに化合物A7’を使用したことを除いては、化合物A1’と同様にして化合物A7(a+b+c+d+e+g=36-40、収率97%)を製造した。
m/z[M+H]=849.3
製造例8:化合物A8の製造
段階8-1)化合物8-aの製造
Figure 0007547001000089
化合物1-bの代わりに化合物1-eを使用したことを除いては、前記化合物1-cと同様にして化合物8-a(収率89%)を製造した。
m/z[M+H]=523.2
段階8-2)化合物8-bの製造
Figure 0007547001000090
化合物1-cの代わりに化合物8-aを使用したことを除いては、前記化合物1-dと同様にして化合物8-b(収率99%)を製造した。
m/z[M+H]=655.2
段階8-3)化合物A8’の製造
Figure 0007547001000091
化合物8-b(3g、1.0eq.)および化合物1-b(1.03eq.)を丸底フラスコに入れ、PhMeに溶解した。水に溶解したCCO(5eq.)を注入した。バス(Bath)温度90℃下でPd(PPh(10mol%)を滴下し、2日間攪拌した。反応後、反応物を常温に冷却し、EtOAcに十分に希釈した後、EtOAc/brineで洗浄して有機層を分離した。MgSOで水を除去し、セライト-フロリジル-シリカ パッドを通過させた。通過した溶液を減圧下で濃縮させた後、カラムクロマトグラフィー(Column Chromatography)で精製して化合物A8’(収率92%)を製造した。
m/z[M+H]=809.3
段階8-4)化合物A8の製造
Figure 0007547001000092
化合物A1’の代わりに化合物A8’を使用したことを除いては、前記化合物A1’と同様にして化合物A8(a+b+c+d+e+f=36-40、収率93%)を製造した。
m/z[M+H]=849.3
製造例9:化合物B1の製造
段階9-1)化合物B1’の製造
Figure 0007547001000093
化合物9-a(1g、1.0eq.)および化合物1-e(2.1eq.)を丸底フラスコに入れ、PhMeに溶解した。水に溶解したCCO(10eq.)を注入した。バス(Bath)温度90℃下でPd(PPh(20mol%)を滴下し、3日間攪拌した。反応後、反応物を常温に冷却し、EtOAcに十分に希釈した後、EtOAc/brineで洗浄して有機層を分離した。MgSOで水を除去し、セライト-フロリジル-シリカ パッドを通過させた。通過した溶液を減圧下で濃縮させた後、カラムクロマトグラフィー(Column Chromatography)で精製して化合物B1’(収率86%)を製造した。
m/z[M+H]=885.3
段階9-2)化合物B1の製造
Figure 0007547001000094
化合物A1’の代わりに化合物B1’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物B1(a+b+c+d+e+f+g=40-44、収率90%)を製造した。
m/z[M+H]=929.4
製造例10:化合物B2の製造
段階10-1)化合物10-aの製造
Figure 0007547001000095
化合物9-a(1g、1.0eq.)および化合物1-e(1.03eq.)を丸底フラスコに入れ、PhMeに溶解した。水に溶解したCCO(5eq.)を注入した。バス(Bath)温度90℃下でPd(PPh(10mol%)を滴下し、一晩攪拌した。反応後、反応物を常温に冷却し、EtOAcに十分に希釈した後、EtOAc/ブラインで洗浄して有機層を分離した。MgSOで水を除去し、セライト-フロリジル-シリカ パッドを通過させた。通過した溶液を減圧下で濃縮させた後、カラムクロマトグラフィー(Column Chromatography)で精製して化合物10-a(収率83%)を製造した。
m/z[M+H]=585.1
段階10-2)化合物B2’製造
Figure 0007547001000096
化合物10-a(1g、1.0eq.)および化合物2-a(1.03eq.)を丸底フラスコに入れ、PhMeに溶解した。水に溶解したCCO(5eq.)を注入した。バス(Bath)温度90℃下でPd(PPh(10mol%)を滴下し、一晩攪拌した。反応後、反応物を常温に冷却し、EtOAcに十分に希釈した後、EtOAc/ブラインで洗浄して有機層を分離した。MgSOで水を除去し、セライト-フロリジル-シリカ パッドを通過させた。通過した溶液を減圧下で濃縮させた後、カラムクロマトグラフィー(Column Chromatography)で精製して化合物B2’(収率85%)を製造した。
m/z[M+H]=585.1
段階10-2)化合物B2の製造
Figure 0007547001000097
化合物A1’の代わりに化合物B2’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物B2(a+b+c+d+e+f+g=40-44、収率87%)を製造した。
m/z[M+H]=929.4
製造例11:化合物C1の製造
段階11-1)化合物11-bの製造
Figure 0007547001000098
化合物11-a(10.0g、1.0eq.)および化合物4-a(1.03eq.)を丸底フラスコに入れ、無水PhMeに溶解した。水に溶解したCCO(5eq.)を注入した。バス(Bath)温度90℃下でPd(PPh(10mol%)を滴下し、2日間攪拌した。反応後、反応物を常温に冷却し、EtOAcに十分に希釈した後、EtOAc/ブラインで洗浄して有機層を分離した。MgSOで水を除去し、セライト-フロリジル-シリカ パッドを通過させた。通過した溶液を減圧下で濃縮させた後、カラムクロマトグラフィー(Column Chromatography)で精製して化合物11-b(収率97%)を製造した。
m/z[M+H]=447.2
段階11-2)化合物11-cの製造
Figure 0007547001000099
化合物1-cの代わりに化合物11-bを使用したことを除いては、前記化合物1-dと同様にして化合物11-c(収率99%)を製造した。
m/z[M+H]=579.1
段階11-3)化合物C1’の製造
Figure 0007547001000100
化合物1-dの代わりに化合物11-cを使用したことを除いては、前記化合物A1’と同様にして化合物C1’(収率92%)を製造した。
m/z[M+H]=809.3
段階11-4)化合物C1の製造
Figure 0007547001000101
化合物A1’の代わりに化合物C1’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物C1(a+b+c+d+e+f=36-40、収率92%)を製造した。
m/z[M+H]=849.3
製造例12:化合物C2の製造
段階12-1)化合物C2’の製造
Figure 0007547001000102
化合物1-eの代わりに化合物2-aを使用したことを除いては、前記化合物C1’と同様にして化合物C2’(収率96%)を製造した。
m/z[M+H]=809.3
段階12-2)化合物C2の製造
Figure 0007547001000103
化合物A1’の代わりに化合物C2’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物C2(a+b+c+d+e+f=36-40、収率88%)を製造した。
m/z[M+H]=849.3
製造例13:化合物C3の製造
段階13-1)化合物C3’の製造
Figure 0007547001000104
化合物13-a(10.0g、1.0eq.)および化合物13-b(2.4eq.)を丸底フラスコに入れ、無水PhMeに溶解した。水に溶解したCCO(10eq.)を注入した。バス(Bath)温度90℃下でPd(PPh(20mol%)を滴下し、2日間攪拌した。反応後、反応物を常温に冷却し、EtOAcに十分に希釈した後、EtOAc/ブラインで洗浄して有機層を分離した。MgSOで水を除去し、セライト-フロリジル-シリカ パッドを通過させた。通過した溶液を減圧下で濃縮させた後、カラムクロマトグラフィー(Column Chromatography)で精製して化合物C3’(収率83%)を製造した。
m/z[M+H]=1037.4
段階13-2)化合物C3の製造
Figure 0007547001000105
化合物A1’の代わりに化合物C3’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物C3(a+b+c+d+e+f+g+h+i=48-52、収率93%)を製造した。
m/z[M+H]=1089.2
製造例14:化合物C4の製造
段階14-1)化合物C4’の製造
Figure 0007547001000106
化合物13-bの代わりに化合物2-aを使用したことを除いては、前記化合物C3’と同様にして化合物C4’を製造した。
m/z[M+H]=885.3
段階14-2)化合物C4の製造
Figure 0007547001000107
化合物A1’の代わりに化合物C4’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物C4(a+b+c+d+e+f+g=40-44、収率92%)を製造した。
m/z[M+H]=929.3
製造例15:化合物D1の製造
段階15-1)化合物D1’の製造
Figure 0007547001000108
化合物15-a(10.0g、1.0eq.)および化合物1-e(2.4eq.)を丸底フラスコに入れ、無水PhMeに溶解した。水に溶解したCCO(10eq.)を注入した。バス(Bath)温度90℃下でPd(PPh(20mol%)を滴下し、2日間攪拌した。反応後、反応物を常温に冷却し、EtOAcに十分に希釈した後、EtOAc/ブラインで洗浄して有機層を分離した。MgSOで水を除去し、セライト-フロリジル-シリカ パッドを通過させた。通過した溶液を減圧下で濃縮させた後、カラムクロマトグラフィー(Column Chromatography)で精製して化合物D1’(収率83%)を製造した。
m/z[M+H]=885.3
段階15-2)化合物D1の製造
Figure 0007547001000109
化合物A1’の代わりに化合物D1’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物D1(a+b+c+d+e+f+g=40-44、収率93%)を製造した。
m/z[M+H]=929.3
製造例16:化合物D2の製造
段階16-1)化合物16-aの製造
Figure 0007547001000110
化合物15-a(10.0g、1.0eq.)および化合物1-e(1.03eq.)を丸底フラスコに入れ、無水PhMeに溶解した。水に溶解したCCO(5eq.)を注入した。バス(Bath)温度90℃下でPd(PPh(10mol%)を滴下し、一晩攪拌した。反応後、反応物を常温に冷却し、EtOAcに十分に希釈した後、EtOAc/ブラインで洗浄して有機層を分離した。MgSOで水を除去し、セライト-フロリジル-シリカ パッドを通過させた。通過した溶液を減圧下で濃縮させた後、カラムクロマトグラフィー(Column Chromatography)で精製して化合物16-a(収率91%)を製造した。
m/z[M+H]=585.1
段階16-2)化合物D2’の製造
Figure 0007547001000111
化合物16-a(10.0g、1.0eq.)および化合物2-a(1.03eq.)を丸底フラスコに入れ、無水PhMeに溶解した。水に溶解したCCO(5eq.)を注入した。バス(Bath)温度90℃下でPd(PPh(10mol%)を滴下し、一晩攪拌した。反応後、反応物を常温に冷却し、EtOAcに十分に希釈した後、EtOAc/ブラインで洗浄して有機層を分離した。MgSOで水を除去し、セライト-フロリジル-シリカ パッドを通過させた。通過した溶液を減圧下で濃縮させた後、カラムクロマトグラフィー(Column Chromatography)で精製して化合物D2’(収率87%)を製造した。
m/z[M+H]=885.3
段階16-3)化合物D2の製造
Figure 0007547001000112
化合物A1’の代わりに化合物D2’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物D2(a+b+c+d+e+f+g=40-44、収率95%)を製造した。
m/z[M+H]=929.3
製造例17:化合物D3の製造
段階17-1)化合物D3’の製造
Figure 0007547001000113
化合物16-a(10.0g、1.0eq.)および化合物17-a(1.03eq.)を丸底フラスコに入れ、無水PhMeに溶解した。水に溶解したCCO(5eq.)を注入した。バス(Bath)温度90℃下でPd(PPh(10mol%)を滴下し、一晩攪拌した。反応後、反応物を常温に冷却し、EtOAcに十分に希釈した後、EtOAc/ブラインで洗浄して有機層を分離した。MgSOで水を除去し、セライト-フロリジル-シリカ パッドを通過させた。通過した溶液を減圧下で濃縮させた後、カラムクロマトグラフィー(Column Chromatography)で精製して化合物D3’(収率91%)を製造した。
m/z[M+H]=835.3
段階17-2)化合物D3の製造
Figure 0007547001000114
化合物A1’の代わりに化合物D3’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物D3(a+b+c+d+e+f+g=38-42、収率93%)を製造した。
m/z[M+H]=877.3
製造例18:化合物D4の製造
段階18-1)化合物D4’の製造
Figure 0007547001000115
化合物16-a(10.0g、1.0eq.)および化合物13-b(1.03eq.)を丸底フラスコに入れ、無水PhMeに溶解した。水に溶解したCCO(5eq.)を注入した。バス(Bath)温度90℃下でPd(PPh(10mol%)を滴下し、一晩攪拌した。反応後、反応物を常温に冷却し、EtOAcに十分に希釈した後、EtOAc/ブラインで洗浄して有機層を分離した。MgSOで水を除去し、セライト-フロリジル-シリカ パッドを通過させた。通過した溶液を減圧下で濃縮させた後、カラムクロマトグラフィー(Column Chromatography)で精製して化合物D4’(収率85%)を製造した。
m/z[M+H]=961.4
段階18-2)化合物D4の製造
Figure 0007547001000116
化合物A1’の代わりに化合物D4’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物D4(a+b+c+d+e+f+g+h=44-48、収率94%)を製造した。
m/z[M+H]=1009.4
製造例19:化合物E1の製造
段階19-1)化合物E1’の製造
Figure 0007547001000117
化合物19-a(10.0g、1.0eq.)および化合物1-e(2.4eq.)を丸底フラスコに入れ、無水PhMeに溶解した。水に溶解したCCO(10eq.)を注入した。バス(Bath)温度90℃下でPd(PPh(20mol%)を滴下し、2日間攪拌した。反応後、反応物を常温に冷却し、EtOAcに十分に希釈した後、EtOAc/ブラインで洗浄して有機層を分離した。MgSOで水を除去し、セライト-フロリジル-シリカ パッドを通過させた。通過した溶液を減圧下で濃縮させた後、カラムクロマトグラフィー(Column Chromatography)で精製して化合物E1’(収率88%)を製造した。
m/z[M+H]=885.3
段階19-2)化合物E1の製造
Figure 0007547001000118
化合物A1’の代わりに化合物E1’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物E1(a+b+c+d+e+f+g=40-44、収率93%)を製造した。
m/z[M+H]=929.3
製造例20:化合物E2の製造
段階20-1)化合物E2’の製造
Figure 0007547001000119
化合物1-eの代わりに化合物4-aを使用したことを除いては、前記化合物E1’と同様にして化合物E2’(収率83%)を製造した。
m/z[M+H]=733.3
段階20-2)化合物E2の製造
Figure 0007547001000120
化合物A1’の代わりに化合物E2’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物E2(a+b+c+d+e=34-36、収率93%)を製造した。
m/z[M+H]=769.3
製造例21:化合物F1の製造
段階21-1)化合物F1’の製造
Figure 0007547001000121
化合物19-aの代わりに化合物21-aを使用したことを除いては、前記化合物E1’と同様にして化合物F1’(収率90%)を製造した。
m/z[M+H]=885.3
段階21-2)化合物F1の製造
Figure 0007547001000122
化合物A1’の代わりに化合物F1’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物F1(a+b+c+d+e+f+g=40-44、収率93%)を製造した。
m/z[M+H]=929.3
製造例22:化合物F2の製造
段階22-1)化合物F2’の製造
Figure 0007547001000123
化合物1-eの代わりに化合物4-aを使用したことを除いては、前記化合物F1’と同様にして化合物F2’(収率87%)を製造した。
m/z[M+H]=733.3
段階22-2)化合物F2の製造
Figure 0007547001000124
化合物A1’の代わりに化合物F2’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物F2(a+b+c+d+e=34-36、収率93%)を製造した。
m/z[M+H]+=769.3
製造例23:化合物G1の製造
段階23-1)化合物G1’の製造
Figure 0007547001000125
化合物19-aの代わりに化合物23-aを使用したことを除いては、前記化合物E1’と同様にして化合物G1’(収率87%)を製造した。
m/z[M+H]=885.3
段階23-2)化合物G1の製造
Figure 0007547001000126
化合物A1’の代わりに化合物G1’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物G1(a+b+c+d+e+f+g=40-44、収率95%)を製造した。
m/z[M+H]=929.3
製造例24:化合物G2の製造
段階24-1)化合物G2’の製造
Figure 0007547001000127
化合物1-eの代わりに化合物4-aを使用したことを除いては、前記化合物G1’と同様にして化合物G2’(収率91%)を製造した。
m/z[M+H]=733.3
段階24-2)化合物G2の製造
Figure 0007547001000128
化合物A1’の代わりに化合物G2’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物G2(a+b+c+d+e=34-36、収率93%)を製造した。
m/z[M+H]=769.3
製造例25:化合物H1の製造
段階25-1)化合物H1’の製造
Figure 0007547001000129
化合物19-aの代わりに化合物25-aを使用したことを除いては、前記化合物E1’と同様にして化合物H1’ (収率86%)を製造した。
m/z[M+H]=885.3
段階25-2)化合物H1の製造
Figure 0007547001000130
化合物A1’の代わりに化合物H1’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物H1(a+b+c+d+e+f+g=40-44、収率90%)を製造した。
m/z[M+H]=929.3
製造例26:化合物H2の製造
段階26-1)化合物H2’の製造
Figure 0007547001000131
化合物1-eの代わりに化合物4-aを使用したことを除いては、前記化合物H1’と同様にして化合物H2’(収率86%)を製造した。
m/z[M+H]=733.3
段階26-2)化合物H2の製造
Figure 0007547001000132
化合物A1’の代わりに化合物H2’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物H2(a+b+c+d+e=34-36、収率93%)を製造した。
m/z[M+H]=769.3
製造例27:化合物I1の製造
段階27-1)化合物I1’の製造
Figure 0007547001000133
化合物19-aの代わりに化合物27-aを使用したことを除いては、前記化合物E1’と同様にして化合物I1’(収率89%)を製造した。
m/z[M+H]=885.3
段階27-2)化合物I1の製造
Figure 0007547001000134
化合物A1’の代わりに化合物I1’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物I1(a+b+c+d+e+f+g=40-44、収率92%)を製造した。
m/z[M+H]=929.3
製造例28:化合物I2の製造
段階28-1)化合物I2’製造
Figure 0007547001000135
化合物1-eの代わりに化合物4-aを使用したことを除いては、前記化合物I1’と同様にして化合物I2’(収率91%)を製造した。
m/z[M+H]=733.3
段階28-2)化合物I2の製造
Figure 0007547001000136
化合物A1’の代わりに化合物I2’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物I2(a+b+c+d+e=34-36、収率91%)を製造した。
m/z[M+H]=769.3
製造例29:化合物J1の製造
段階29-1)化合物J1’の製造
Figure 0007547001000137
化合物19-aの代わりに化合物29-aを使用したことを除いては、前記化合物E1’と同様にして化合物J1’(収率91%)を製造した。
m/z[M+H]=885.3
段階29-2)化合物J1の製造
Figure 0007547001000138
化合物A1’の代わりに化合物J1’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物J1(a+b+c+d+e+f+g=40-44、収率96%)を製造した。
m/z[M+H]=929.3
製造例30:化合物J2の製造
段階30-1)化合物J2’の製造
Figure 0007547001000139
化合物1-eの代わりに化合物4-aを使用したことを除いては、前記化合物J1’と同様にして化合物J2’(収率91%)を製造した。
m/z[M+H]=733.3
段階30-2)化合物J2の製造
Figure 0007547001000140
化合物A1’の代わりに化合物J2’を使用したことを除いては、前記化合物A1と同様にして化合物J2(a+b+c+d+e=34-36、収率93%)を製造した。
m/z[M+H]=769.3
製造例31:化合物A9の製造
段階31-1)化合物31-bの製造
Figure 0007547001000141
窒素雰囲気下で化合物31-a(20.0g、1.0eq.)を丸底フラスコに入れ、ベンゼン-D(150eq.)に溶解した。TfOH(2.0eq.)を反応物にゆっくり滴下し、25℃で2時間攪拌した。反応物にDOを滴下して反応を終了させ、リン酸三カリウム(30wt%水溶液、2.4eq.)を滴下して水層のpHを9-10に合わせた。CHCl/脱イオン水で洗浄して有機層を分離した。MgSOで水を除去し、セライト-フロリジル-シリカ パッドを通過させた。通過した溶液を減圧下で濃縮させた後、カラムクロマトグラフィー(Column Chromatography)で精製して化合物31-b(収率91%)を製造した。
m/z[M+H]=342.9
段階31-2)化合物31-dの製造
Figure 0007547001000142
化合物31-b(20.0g、1.0eq.)および化合物31-c(1.03eq.)を丸底フラスコに入れ、無水PhMeに溶解した。水に溶解したCCO(5eq.)を注入した。バス(Bath)温度90℃下でPd(PPh(10mol%)を滴下し、4時間攪拌した。反応後、反応物を常温に冷却し、EtOAcに十分に希釈した後、EtOAc/ブラインで洗浄して有機層を分離した。MgSOで水を除去し、セライト-フロリジル-シリカ パッドを通過させた。通過した溶液を減圧下で濃縮させた後、カラムクロマトグラフィー(Column Chromatography)で精製して化合物31-d(収率91%)を製造した。
m/z[M+H]=391.1
段階31-3)化合物31-fの製造
Figure 0007547001000143
化合物31-d(15.0g、1.0eq.)および化合物31-e(1.03eq.)を丸底フラスコに入れ、無水PhMeに溶解した。水に溶解したCCO(5eq.)を注入した。バス(Bath)温度90℃下でPd(PPh(10mol%)を滴下し、4時間攪拌した。反応後、反応物を常温に冷却し、EtOAcに十分に希釈した後、EtOAc/ブラインで洗浄して有機層を分離した。MgSOで水を除去し、セライト-フロリジル-シリカ パッドを通過させた。通過した溶液を減圧下で濃縮させた後、カラムクロマトグラフィー(Column Chromatography)で精製して化合物31-f(収率85%)を製造した。
m/z[M+H]=515.3
段階31-4)化合物A9の製造
Figure 0007547001000144
化合物3-a(2.0g、1.0eq.)および化合物31-f(2.4eq.)を丸底フラスコに入れ、無水PhMeに溶解した。水に溶解したCCO(10eq.)を注入した。バス(Bath)温度90℃下でPd(PPh(20mol%)を滴下し、2日間攪拌した。反応後、反応物を常温に冷却し、EtOAcに十分に希釈した後、EtOAc/ブラインで洗浄して有機層を分離した。MgSOで水を除去し、セライト-フロリジル-シリカ パッドを通過させた。通過した溶液を減圧下で濃縮させた後、カラムクロマトグラフィー(Column Chromatography)で精製して化合物A9(収率84%)を製造した。
m/z[M+H]=901.4
製造例32:化合物A10の製造
段階32-1)化合物A10の製造
Figure 0007547001000145
化合物3-aの代わりに化合物29-aを使用したことを除いては、前記化合物A9と同様にして化合物A10(収率91%)を製造した。
m/z[M+H]=901.4
製造例33:化合物G3の製造
段階33-1)化合物G3の製造
Figure 0007547001000146
化合物3-aの代わりに化合物23-aを使用したことを除いては、前記化合物A9と同様にして化合物G3(収率87%)を製造した。
実験例1:重水素置換率確認
前記製造例1~30で製造した化合物に対して、化合物内の置換された重水素の個数をMALDI-TOF MS(Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometer)分析によって求めた後、化学式中の存在できる水素の総個数に対して置換された重水素の個数の百分率で重水素置換率を計算し、これを下記表1に示す。
Figure 0007547001000147
実施例1
ITO(indium tin oxide)が500Åの厚さに薄膜コーティングされたガラス基板を、洗剤を溶かした蒸留水に入れて超音波洗浄した。このとき、洗剤としてはフィッシャー社(Fischer Co.)製品を使用し、蒸留水としてはミリポア社(Millipore Co.)製品のフィルタ(Filter)で2次ろ過した蒸留水を使用した。ITOを30分間洗浄した後、蒸留水で2回繰り返し超音波洗浄を10分間進行した。蒸留水洗浄が終わった後、イソプロピルアルコール、アセトンの溶剤で超音波洗浄をし、乾燥させた後、前記基板を5分間洗浄した後、グローブボックスに基板を輸送させた。
Figure 0007547001000148
前記ITO透明電極上に、前記化合物p-ドーパント(p-dopant)および化合物HIL(2:8の重量比)の20wt/v%シクロヘキサノンに溶かしたコーティング組成物をスピンコーティング(4000rpm)して200℃で30分間熱処理(硬化)して400Åの厚さに正孔注入層を形成した。
Figure 0007547001000149
前記正孔注入層上に前記化合物HTL(Mn:27,900;Mw:35,600;Agilent 1200 seriesを用いてPCスタンダード(Standard)を用いたGPCで測定)の6wt/v%トルエンに溶かしたコーティング組成物をスピンコーティング(4000rpm)して200℃で30分間熱処理して200Åの厚さの正孔輸送層を形成した。
Figure 0007547001000150
前記正孔輸送層上に上記で製造した発光層のホスト化合物A1と発光層のドーパントの前記化合物ドーパント(Dopant)(98:2の重量比)の2wt/v%シクロヘキサノンに溶かしたコーティング組成物をスピンコーティング(4000rpm)して180℃で30分間熱処理して400Åの厚さに発光層を形成した。
Figure 0007547001000151
真空蒸着装置に移送した後、前記発光層上に前記化合物ETLを350Åの厚さに真空蒸着して電子注入および輸送層を形成した。前記電子注入および輸送層上に順次、10Åの厚さにLiFと1000Åの厚さにアルミニウムを蒸着してカソードを形成した。
上記の過程で有機物の蒸着速度は0.4~0.7Å/secを維持し、LiFは0.3Å/sec、アルミニウムは2Å/secの蒸着速度を維持し、蒸着時の真空度は2×10-7~5×10-8torrを維持した。
実施例2~実施例33
発光層のホストとして化合物A1の代わりに下記表1に記載された化合物を使用したことを除いて、前記実施例1と同様の方法で有機発光素子を製造した。このとき、実施例で使用された化合物に対して整理すれば、以下の通りである。
Figure 0007547001000152
Figure 0007547001000153
Figure 0007547001000154
Figure 0007547001000155
Figure 0007547001000156
Figure 0007547001000157
前記化合物中、重水素置換の個数を意味するa、b、c、d、e、f、g、hおよびiに対する説明は上述した通りである。
比較例1~比較例8
発光層のホストとして化合物A1の代わりに下記表1に記載された化合物を使用したことを除いて、前記実施例1と同様の方法で有機発光素子を製造した。このとき、比較例で使用された化合物は以下の通りである。
Figure 0007547001000158
実験例2:有機発光素子の特性評価
前記実施例および比較例で製造した有機発光素子に電流を印加したとき、10mA/cmの電流密度での駆動電圧、外部量子効率(external quantum efficiency、EQE)および寿命を測定した結果を下記表2に示す。このとき、外部量子効率(EQE)は、「(放出された光子数)/(注入された電荷運搬体数)×100」から求め、T90は、初期輝度(500nit)が90%に低下するまでの時間を意味する。
Figure 0007547001000159
Figure 0007547001000160
上記表2に示すように、発光層のホスト物質として前記化学式1で表される化合物を使用した実施例の有機発光素子は、比較例の有機発光素子に比べて、高い効率および顕著に長い寿命を示した。
具体的には、前記化学式1で表される化合物を発光層のホストとして使用した実施例の有機発光素子は、比較化合物X1~X7をそれぞれ発光層のホストとして使用した比較例1~7の有機発光素子に比べて、効率および寿命が向上した。これは、前記化学式1で表される化合物での2個のアントラセン構造が重水素で置換されることによって、物質安定性が向上したためであると考えられる。また、比較化合物X8を発光層のホストとして使用した比較例8の有機発光素子は、有機溶媒に対する溶解度の改善のために比較化合物X8に導入されたアルキル基によって効率および寿命が顕著に低下することを確認することができた。
したがって、有機発光素子のホスト物質として前記化学式1で表される化合物を採用した場合、有機発光素子の発光効率および/または寿命特性を向上させることができることが分かった。
1 基板
2 正極
3 発光層
4 負極
5 正孔注入層
6 正孔輸送層
7 電子注入および輸送層

Claims (13)

  1. 下記化学式1で表される化合物:
    前記化学式1中、
    Dは重水素を意味し、
    Qは非置換であるか、または重水素で置換されたナフチレンであり、
    ArおよびArはそれぞれ独立して、置換または非置換の炭素数6~60のアリールであり、
    ~Lはそれぞれ独立して、置換または非置換の炭素数6~60のアリーレンであり、
    n1~n4はそれぞれ独立して、0~2の整数であり、
    aおよびbはそれぞれ独立して、0~8の整数であり、
    但し、a+bは16であるか、又は化合物の重水素置換率が80%~100%であり、且つ
    上記の「置換または非置換」は、非置換であるか、あるいは、重水素;ハロゲン基;炭素数1~10のアルキル基;及び、炭素数6~20のアリール基からなる群から選択される1個以上の置換基で置換されているか、または、前記置換基のうちの2以上の置換基が連結されてなる置換基で置換されていることを意味する。
  2. Qは、下記化学式2a~2jで表される2価の置換基のうちのいずれか1つである、請求項1に記載の化合物:
    前記化学式2a~2j中、
    cは0~6の整数である。
  3. ArおよびArはそれぞれ独立して非置換であるか、または1~5個の重水素で置換されたフェニル;または非置換であるか、または1~7個の重水素で置換されたナフチルである、請求項1に記載の化合物。
  4. ArおよびArのうちの少なくとも1つは非置換であるか、または1~7個の重水素で置換された1-ナフチルであるか;または
    ArおよびArのうちの少なくとも1つは非置換であるか、または1~7個の重水素で置換された2-ナフチルである、請求項1に記載の化合物。
  5. およびLはそれぞれ独立して非置換であるか、または1~4個の重水素で置換されたフェニレン;または非置換であるか、または1~6個の重水素で置換されたナフチレンである、請求項1に記載の化合物。
  6. およびLはそれぞれ独立して非置換であるか、または1~4個の重水素で置換されたフェニレンである、請求項1に記載の化合物。
  7. n1+n2は0、1、2または3であり、
    n3+n4は0、1または2である、請求項1に記載の化合物。
  8. 前記化合物は下記化学式1-1で表される、請求項1に記載の化合物:
    前記化学式1-1中、
    Qは、下記化学式2a~2jで表される2価の置換基のうちのいずれか1つであり、
    前記化学式2a~2j中、
    cは0~6の整数であり、
    ArおよびArはそれぞれ独立して、フェニルまたはナフチルであり、
    およびLはそれぞれ独立して、フェニレンまたはナフチレンであり、
    およびLはそれぞれ独立して、フェニレンであり、
    dおよびeはそれぞれ独立して、0~7の整数であり、
    fおよびgはそれぞれ独立して、0~6の整数であり、
    hおよびiはそれぞれ独立して、0~4の整数であり、
    a、bおよびn1~n4は請求項1で定義した通りである。
  9. ArおよびArのうちの1つは
    であり、残りの1つは
    であるか;
    ArおよびArのうちの1つは
    であり、残りの1つは
    であるか;
    ArおよびArはいずれも
    であるか;または
    ArおよびArはいずれも
    である、請求項8に記載の化合物。
  10. およびLはそれぞれ独立して、下記で構成される群より選択されるいずれか1つである、請求項8に記載の化合物:
  11. およびLはそれぞれ独立して、
    である、請求項8に記載の化合物。
  12. 前記化合物は、下記化学式で表される化合物で構成される群より選択されるいずれか1つである、請求項1に記載の化合物:
    前記化学式A9中、
    a+bは16であり、
    前記化学式A10中、
    a+bは16であり、
    前記化学式G3中、
    a+bは16であり、
    但し、上記各化学式中、記号a~iは各記号に対応するそれぞれの芳香族環が有する重水素(D)基の数を表し、化学式A1~A8、A11~A14、B1、B2、C1~C4、D1~D4、E1、E2、F1、F2、G1、G2、H1~H3、I1、I2、J1、及びJ2で表される各化合物のそれぞれの重水素化率は、80%~100%であることを条件とする。
  13. 第1電極と、前記第1電極に対向して備えられた第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に備えられた発光層とを含む有機発光素子であって、前記発光層は、請求項1~12のいずれか一項に記載の化合物を含む、有機発光素子。
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