JP7624646B2 - Polycyclic aromatic compounds - Google Patents
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Description
本発明は、多環芳香族化合物に関する。また、本発明は、上記多環芳香族化合物由来の構造を繰り返し単位とする高分子化合物に関する。さらに本発明は、上記化合物又は上記高分子化合物を含む有機デバイス用材料、発光層用材料、発光層形成用組成物、前記化合物および高分子化合物を発光層に含む有機電界発光素子、有機電界効果トランジスタ、または、有機薄膜太陽電池、および前記有機電界発光素子を備えた表示装置および照明装置に関する。 The present invention relates to a polycyclic aromatic compound. The present invention also relates to a polymer compound having a repeating unit of a structure derived from the above polycyclic aromatic compound. The present invention further relates to a material for an organic device, a material for a light-emitting layer, a composition for forming a light-emitting layer, which contains the above compound or the above polymer compound, an organic electroluminescent element, an organic field-effect transistor, or an organic thin-film solar cell, which contains the above compound and the polymer compound in the light-emitting layer, and a display device and a lighting device which include the above organic electroluminescent element.
従来、電界発光する発光素子を用いた表示装置は、省電力化や薄型化が可能なことから、種々研究され、さらに、有機材料からなる有機電界発光素子(以下「有機EL素子」ということがある。)は、軽量化や大型化が容易なことから活発に検討されてきた。特に、光の三原色の1つである青色などの発光特性を有する有機材料の開発、および正孔、電子などの電荷輸送能を備えた有機材料の開発については、高分子化合物、低分子化合物を問わずこれまで活発に研究されてきた。 Display devices using electroluminescent light-emitting elements have been extensively studied because they can be made thin and energy-efficient. Furthermore, organic electroluminescent elements (hereinafter sometimes referred to as "organic EL elements") made from organic materials have been actively studied because they can be easily made large and lightweight. In particular, there has been active research into the development of organic materials that have the luminescence properties of blue, one of the three primary colors of light, and organic materials that have the ability to transport charges such as holes and electrons, regardless of whether they are polymeric or low molecular weight compounds.
有機EL素子は、陽極および陰極からなる一対の電極と、当該一対の電極間に配置され、有機化合物を含む一層または複数の層とからなる構造を有する。有機化合物を含む層には、発光層や、正孔、電子などの電荷を輸送または注入する電荷輸送/注入層などがあるが、これらの層に適当な種々の有機材料が開発されている。 An organic EL element has a structure consisting of a pair of electrodes consisting of an anode and a cathode, and one or more layers containing an organic compound that are disposed between the pair of electrodes. Layers containing organic compounds include a light-emitting layer and a charge transport/injection layer that transports or injects charges such as holes and electrons, and various organic materials suitable for these layers have been developed.
有機EL素子の発光機構としては、励起一重項状態からの発光を用いる蛍光発光および励起三重項状態からの発光を用いるりん光発光の主に2つがある。一般的な蛍光発光材料は、励起子利用効率が低く、およそ25%であり、三重項-三重項フュージョン(TTF:Triplet-Triplet Fusion、または、三重項-三重項消滅、TTA:Triplet-Triplet Annihilation)を用いても励起子利用効率は62.5%である。一方、りん光材料は、励起子利用効率が100%に達する場合もあるが、深い青色発光の実現が困難であり、加えて発光スペクトルの幅が広いため色純度が低いという問題がある。 There are two main emission mechanisms for organic EL elements: fluorescent emission, which uses light emitted from an excited singlet state, and phosphorescent emission, which uses light emitted from an excited triplet state. General fluorescent materials have a low exciton utilization efficiency of approximately 25%, and even when triplet-triplet fusion (TTF: Triplet-Triplet Fusion, or triplet-triplet annihilation, TTA: Triplet-Triplet Annihilation) is used, the exciton utilization efficiency is only 62.5%. On the other hand, phosphorescent materials can sometimes achieve an exciton utilization efficiency of 100%, but it is difficult to achieve deep blue emission, and in addition, the wide width of the emission spectrum results in low color purity.
有機EL素子に用いられる化合物として、例えば特許文献1、又は、非特許文献1~4に記載の化合物等が知られている。 Compounds that can be used in organic EL elements include, for example, the compounds described in Patent Document 1 or Non-Patent Documents 1 to 4.
そこで、九州大学安達千波矢教授によりドナー-アクセプター型(D-A型)熱活性型遅延蛍光(TADF: Thermally Assisting Delayed Fluorescence))機構が提案された(非特許文献1参照)。D-A型TADF化合物は、ドナー構造とアクセプター構造が直接またはπまたはσ結合を介して結合した構造を有しており、熱エネルギーを吸収して、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差を起こし、その励起一重項状態から放射失活して蛍光(遅延蛍光)を放射しうる化合物である。こうしたTADF化合物を利用することで、三重項励起子のエネルギーも蛍光発光に有効利用することができるため、発光の励起子利用効率は100%に達するようになった。D-A型TADF化合物の特徴として、その構造に起因して色純度が低い幅広な発光スペクトルを与えるが、逆項間交差の速度が極めて速い。 Professor Adachi Chihaya of Kyushu University proposed a donor-acceptor type (DA type) thermally activated delayed fluorescence (TADF) mechanism (see Non-Patent Document 1). DA type TADF compounds have a structure in which a donor structure and an acceptor structure are bonded directly or via a π or σ bond, and are compounds that absorb thermal energy, undergo reverse intersystem crossing from an excited triplet state to an excited singlet state, and radiatively deactivate from the excited singlet state to emit fluorescence (delayed fluorescence). By using such TADF compounds, the energy of triplet excitons can also be effectively used for fluorescent emission, so that the exciton utilization efficiency for emission has reached 100%. A characteristic of DA type TADF compounds is that they give a wide emission spectrum with low color purity due to their structure, but the speed of reverse intersystem crossing is extremely fast.
また、関西学院大学畠山教授により多重共鳴効果を利用したTADF活性な化合物の分子設計が提案されている(非特許文献3、および、特許文献1)。多重共鳴効果を利用した分子設計では、ホウ素(電子求引性)と窒素(電子供与性)を互いにo位に結合させる。それにより、それぞれが形成するHOMOおよびLUMOが強め合い、原子上に局在することで、HOMOおよびLUMOの分離とTADF性が得られている。形成される堅牢な平面構造により、吸収および発光のピークのストークスシフトが小さい、色純度の高い発光スペクトルが得られる。一方、逆項間交差の速度はD-A型TADF化合物に劣る。 Professor Hatakeyama of Kwansei Gakuin University has also proposed molecular design of TADF-active compounds that utilize the multiple resonance effect (Non-Patent Document 3 and Patent Document 1). In molecular design that utilizes the multiple resonance effect, boron (electron-withdrawing) and nitrogen (electron-donating) are bonded to each other at the o-position. As a result, the HOMO and LUMO formed by each are strengthened and localized on the atom, resulting in separation of the HOMO and LUMO and TADF properties. The robust planar structure formed results in an emission spectrum with small Stokes shifts of the absorption and emission peaks and high color purity. On the other hand, the speed of reverse intersystem crossing is inferior to that of D-A type TADF compounds.
D-A型TADF化合物において、色純度の高い発光スペクトルは、構造変化および回転の制限されたD-A構造を利用することで実現できる(非特許文献2)。同様の発想で、ホウ素原子を有するアクセプター構造を利用した発光半値幅の狭い化合物が提案されており(特許文献1、非特許文献3および4)、発光半値幅の改善が行われた。一方で、同様のドナー構造を用いても、狭い発光半値幅、速い逆項間交差速度および青色発光が得られるわけではない(非特許文献4)。
上記のように、狭い発光半値幅、高いTADF活性、青色発光の全ての実現は難しく、これらの実現のための部分構造の最適化に改善の余地があった。
In the DA-TADF compound, an emission spectrum with high color purity can be realized by utilizing a DA structure with restricted structural change and rotation (Non-Patent Document 2). Based on a similar idea, compounds with narrow emission half-widths using an acceptor structure with a boron atom have been proposed (Patent Document 1, Non-Patent Documents 3 and 4), and the emission half-widths have been improved. On the other hand, even if a similar donor structure is used, a narrow emission half-width, a fast reverse intersystem crossing rate, and blue emission cannot be obtained (Non-Patent Document 4).
As described above, it is difficult to achieve all of a narrow emission half-width, high TADF activity, and blue emission, and there is room for improvement in optimizing the partial structure to achieve these.
本発明は、有機EL素子等の有機デバイスに用いられる材料として、新規な化合物を提供することを課題とする。 The objective of the present invention is to provide a novel compound as a material for use in organic devices such as organic EL elements.
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、ドナー構造およびアクセプター構造の新規な組み合わせを見出した。本発明は、このような知見に基づいて提案されたものであり、具体例としては、以下の構成を有する。 The inventors conducted extensive research to solve the above problems and discovered a novel combination of donor and acceptor structures. The present invention was proposed based on these findings, and specific examples of the present invention have the following configurations:
[1]下記式(1)で表される多環芳香族化合物。
(式(1)中、
A環、B環、C環およびD環は、それぞれ独立して、アリール環またはヘテロアリール環であり、これらの環における少なくとも1つの水素は置換されていてもよく、
Z1およびZ2は、それぞれ独立して-CH=または-N=であり、-CH=における水素は置換されていてもよく、
X1~X4は、それぞれ独立して>Oまたは>N-R1Xであり、ただし全てが>Oになることはなく、R1Xはアリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルであり、
R1Xの少なくとも1つは式(A-1)、(A-2)、(A-3)または(A-4)で表される置換基であり、式(A-1)、(A-2)、(A-3)および(A-4)における波線部は結合位置を示し、
式(A-1)中、R21~R28は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、アルキル、シクロアルキル、シアノ、またはハロゲンであり、R21~R28のうち隣接する2つは互いに結合して環を形成していてもよく、
式(A-2)中、Y1~Y5は、それぞれ独立して-CR1Y=または-N=であり、R1Yは、水素、アリール、ヘテロアリール、アルキル、シクロアルキル、シアノ、またはハロゲンであり、また隣接する2つのR1Yは互いに結合して環を形成していてもよく、ただし、Y1~Y5がすべて―CR1Y=のときは、少なくとも1つのR1Yはフッ素、シアノ、-BR2、-CO-R、-SO2-R、ピリジル、ピペリジルまたはピラジニルであるか、またはいずれか2つの隣接するR1Yが互いに結合して含窒素ヘテロ芳香環を形成しており、前記―BR2、-CO-R、および-SO2-RのRはアリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルであり、
式(A-3)中、W1は>O、>S、>PR1Wまたは炭素をスピロ原子とする環であり、R1WおよびR31~R38は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、アルキル、シクロアルキル、シアノ、またはハロゲンであり、またR31~R38のうち隣接する2つは互いに結合して環を形成していてもよく、
式(A-4)中、W2は>O、>Sまたは>N-R2Wであり、またY11~Y13は、それぞれ独立して-CR11Y=または-N=であり、R2WおよびR11Yは、それぞれ独立に、水素、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルであり、また隣接するR2WおよびR11Yまたは2つのR11Yは互いに結合して環を形成していてもよく、
式(1)で表される化合物におけるアリール環およびヘテロアリール環からなる群より選択される少なくとも1つは、少なくとも1つのシクロアルカンで縮合されていてもよく、当該シクロアルカンにおける少なくとも1つの水素は置換されていてもよく、当該シクロアルカンにおける少なくとも1つの-CH2-は-O-で置換されていてもよく、
式(1)で表される化合物における少なくとも1つの水素はハロゲンまたは重水素で置換されていてもよい。)
(In formula (1),
ring A, ring B, ring C and ring D are each independently an aryl ring or a heteroaryl ring, and at least one hydrogen atom in these rings may be substituted;
Z 1 and Z 2 each independently represent -CH= or -N=, and hydrogen in -CH= may be substituted;
X 1 to X 4 are each independently >O or >N—R 1X , provided that they are not all >O, and R 1X is aryl, heteroaryl, alkyl, or cycloalkyl;
At least one of R 1X is a substituent represented by formula (A-1), (A-2), (A-3) or (A-4), and the wavy lines in formula (A-1), (A-2), (A-3) and (A-4) indicate the bonding position.
In formula (A-1), R 21 to R 28 each independently represent a hydrogen atom, an aryl group, a heteroaryl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, a cyano group, or a halogen atom, and adjacent two of R 21 to R 28 may be bonded to each other to form a ring;
In formula (A-2), Y 1 to Y 5 are each independently -CR 1Y = or -N =, R 1Y is hydrogen, aryl, heteroaryl, alkyl, cycloalkyl, cyano, or halogen, and adjacent two R 1Y may be bonded to each other to form a ring, with the proviso that when all of Y 1 to Y 5 are -CR 1Y =, at least one R 1Y is fluorine, cyano, -BR 2 , -CO-R, -SO 2 -R, pyridyl, piperidyl, or pyrazinyl, or any two adjacent R 1Y are bonded to each other to form a nitrogen-containing heteroaromatic ring, and R in said -BR 2 , -CO-R, and -SO 2 -R is aryl, heteroaryl, alkyl, or cycloalkyl,
In formula (A-3), W 1 is >O, >S, >PR 1W or a ring having a carbon as a spiro atom, R 1W and R 31 to R 38 each independently represent hydrogen, aryl, heteroaryl, alkyl, cycloalkyl, cyano, or halogen, and any two adjacent groups among R 31 to R 38 may be bonded to each other to form a ring;
In formula (A-4), W2 is >O, >S or >N- R2W , Y11 to Y13 are each independently -CR11Y = or -N=, R2W and R11Y are each independently hydrogen, aryl, heteroaryl, alkyl or cycloalkyl, adjacent R2W and R11Y or two R11Ys may be bonded to each other to form a ring,
At least one selected from the group consisting of aryl rings and heteroaryl rings in the compound represented by formula (1) may be condensed with at least one cycloalkane, at least one hydrogen in the cycloalkane may be substituted, and at least one -CH 2 - in the cycloalkane may be substituted with -O-;
At least one hydrogen atom in the compound represented by formula (1) may be substituted with a halogen atom or a deuterium atom.
[2]下記式(2)で表される[1]に記載の多環芳香族化合物。
(式(2)中、R1~R14は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシまたはジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)であり、これらにおける少なくとも1つの水素はアリール、ヘテロアリールまたはアルキルで置換されていてもよく、またR3~R14のうち隣接する2つが互いに結合して環を形成していてもよく、
X1~X4は、それぞれ独立して>Oまたは>N-R1Xであり、ただし全てが>Oになることはなく、R1Xは炭素数6~20のアリール、炭素数2~15のヘテロアリール、炭素数1~20のアルキルまたは炭素数3~8のシクロアルキルであり、R1Xの少なくとも1つは式(A-1)、(A-2)、(A-3)または(A-4)で表される置換基であり、
式(A-1)中、R21~R28は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、アルキル、シクロアルキル、シアノ、またはハロゲンであり、またR21~R28のうち隣接する2つは互いに結合して環を形成していてもよく、
式(A-2)中、Y1~Y5は、それぞれ独立して-CR1Y=または-N=であり、ただしY1~Y5の少なくとも1つは-N=であり、R1Yは、水素、アリール、ヘテロアリール、アルキル、シクロアルキル、シアノ、またはハロゲンであり、また隣接する2つのR1Yは互いに結合して環を形成していてもよく、
式(A-3)中、W1は>O、>Sまたは炭素をスピロ原子とする環であり、R31~R38は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、アルキル、シクロアルキル、シアノ、またはハロゲンであり、またR31~R38のうち隣接する2つは互いに結合して環を形成していてもよく、
式(A-4)中、W2は>O、>Sまたは>N-R2Wであり、またY11~Y13は、それぞれ独立して-CR11Y=または-N=であり、R2WおよびR11Yは、それぞれ独立に、水素、アリール、ヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルであり、また隣接するR2WおよびR11Yまたは2つのR11Yは互いに結合してアリール環またはヘテロアリール環を形成していてもよく、
式(2)で表される化合物におけるアリール環およびヘテロアリール環からなる群より選択される少なくとも1つは、少なくとも1つのシクロアルカンで縮合されていてもよく、当該シクロアルカンにおける少なくとも1つの水素は置換されていてもよく、当該シクロアルカンにおける少なくとも1つの-CH2-は-O-で置換されていてもよく、
式(2)で表される化合物における少なくとも1つの水素がハロゲンまたは重水素で置換されていてもよい。)
(In formula (2), R 1 to R 14 are each independently hydrogen, aryl, heteroaryl, diarylamino, diheteroarylamino, arylheteroarylamino, alkyl, cycloalkyl, alkoxy, aryloxy, or diarylboryl (two aryls may be bonded via a single bond or a linking group), in which at least one hydrogen may be substituted with an aryl, heteroaryl, or alkyl, and two adjacent groups among R 3 to R 14 may be bonded to each other to form a ring;
X 1 to X 4 are each independently >O or >N-R 1X , provided that all of them are not >O, R 1X is an aryl having 6 to 20 carbon atoms, a heteroaryl having 2 to 15 carbon atoms, an alkyl having 1 to 20 carbon atoms, or a cycloalkyl having 3 to 8 carbon atoms, and at least one of R 1X is a substituent represented by formula (A-1), (A-2), (A-3) or (A-4),
In formula (A-1), R 21 to R 28 each independently represent a hydrogen atom, an aryl group, a heteroaryl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, a cyano group, or a halogen atom, and adjacent two of R 21 to R 28 may be bonded to each other to form a ring;
In formula (A-2), Y 1 to Y 5 are each independently -CR 1Y = or -N=, provided that at least one of Y 1 to Y 5 is -N=, R 1Y is hydrogen, aryl, heteroaryl, alkyl, cycloalkyl, cyano, or halogen, and two adjacent R 1Ys may be bonded to each other to form a ring;
In formula (A-3), W 1 is >O, >S or a ring having a carbon as a spiro atom; R 31 to R 38 each independently represent hydrogen, aryl, heteroaryl, alkyl, cycloalkyl, cyano, or halogen; and adjacent two of R 31 to R 38 may be bonded to each other to form a ring;
In formula (A-4), W2 is >O, >S or >N- R2W , Y11 to Y13 are each independently -CR11Y = or -N=, R2W and R11Y are each independently hydrogen, aryl, heteroaryl, alkyl or cycloalkyl, adjacent R2W and R11Y or two R11Ys may be bonded to each other to form an aryl ring or a heteroaryl ring,
At least one selected from the group consisting of aryl rings and heteroaryl rings in the compound represented by formula (2) may be condensed with at least one cycloalkane, at least one hydrogen in the cycloalkane may be substituted, and at least one -CH 2 - in the cycloalkane may be substituted with -O-;
At least one hydrogen atom in the compound represented by formula (2) may be substituted with a halogen atom or a deuterium atom.
[3]R1~R14は、それぞれ独立して、水素、炭素数6~30のアリール、炭素数2~30のヘテロアリール、ジアリールアミノ(ただしアリールは炭素数6~12のアリール)、炭素数1~12のアルキル、炭素数3~20のシクロアルキル、または炭素数6~12のアリールオキシであり、これらにおける少なくとも1つの水素は、炭素数6~12のアリールまたは炭素数1~8のアルキルで置換されていてもよく、
X1~X4は、それぞれ独立して>Oまたは>N-R1Xであり、ただし全てが>Oになることはなく、R1Xは、炭素数6~12のアリールまたは炭素数1~8のアルキルであり、R1Xの少なくとも1つは式(A-1)、(A-2)、(A-3)または(A-4)で表される置換基であり、
式(A-1)中、R21~R28は、それぞれ独立して、水素、炭素数6~30のアリール、炭素数2~30のヘテロアリール、炭素数1~12のアルキル、炭素数3~20のシクロアルキル、シアノ、またはハロゲンであり、
式(A-2)中、R1Yは、水素、炭素数6~30のアリール、炭素数2~30のヘテロアリール、炭素数1~12のアルキル、炭素数3~20のシクロアルキル、シアノ、またはハロゲンであり、また隣接する2つのR1Yは互いに結合して炭素数6~10の芳香環またはヘテロ芳香環を形成していてもよく、
式(A-3)中、W1は>O、>Sまたは炭素をスピロ原子とするフルオレン環であり、R31~R38は、それぞれ独立して炭素数6~30のアリール、炭素数2~30のヘテロアリール、炭素数1~12のアルキル、炭素数3~20のシクロアルキル、シアノ、またはハロゲンであり、
式(A-4)中、W2は>O、>Sまたは>N-R2Wであり、またY11~Y13は、それぞれ独立して-CR11Y=または-N=であり、R2WおよびR11Yは、それぞれ独立に、水素、炭素数6~30のアリール、炭素数2~30のヘテロアリール、炭素数1~12のアルキル、または炭素数3~20のシクロアルキルであり、また隣接するR2WおよびR11Yまたは2つのR11Yは互いに結合してベンゼン環またはピリジン環を形成していてもよく、
式(2)で表される化合物における少なくとも1つの水素がハロゲンまたは重水素で置換されていてもよい、
[2]に記載の多環芳香族化合物。
[4]X1~X4のうち1つまたは2つが、R1Xが式(A-1)、(A-2)、(A-3)または(A-4)で表される置換基である>N-R1Xである、[2]または[3]に記載の多環芳香族化合物。
[5]R1Xが以下に示す構造のいずれかであり、以下構造中、任意の水素はそれぞれ独立して炭素数1~8のアルキル、重水素またはフッ素で置換されていてもよく、以下構造において波線部は結合位置を示す、[2]~[4]のいずれかに記載の多環芳香族化合物。
[3] R 1 to R 14 are each independently a hydrogen atom, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, a heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms, a diarylamino group (wherein the aryl group has 6 to 12 carbon atoms), an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, or an aryloxy group having 6 to 12 carbon atoms, in which at least one hydrogen atom may be substituted by an aryl group having 6 to 12 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms;
X 1 to X 4 are each independently >O or >N-R 1X , provided that all of them are not >O, R 1X is an aryl having 6 to 12 carbon atoms or an alkyl having 1 to 8 carbon atoms, and at least one of R 1X is a substituent represented by formula (A-1), (A-2), (A-3) or (A-4);
In formula (A-1), R 21 to R 28 each independently represent a hydrogen atom, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, a heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, a cyano group, or a halogen atom;
In formula (A-2), R 1Y represents hydrogen, an aryl having 6 to 30 carbon atoms, a heteroaryl having 2 to 30 carbon atoms, an alkyl having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl having 3 to 20 carbon atoms, cyano, or halogen; two adjacent R 1Ys may be bonded to each other to form an aromatic ring or heteroaromatic ring having 6 to 10 carbon atoms;
In formula (A-3), W 1 is >O, >S, or a fluorene ring having a carbon atom as a spiro atom; R 31 to R 38 each independently represent an aryl having 6 to 30 carbon atoms, a heteroaryl having 2 to 30 carbon atoms, an alkyl having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl having 3 to 20 carbon atoms, cyano, or halogen;
In formula (A-4), W2 is >O, >S or >N- R2W , Y11 to Y13 are each independently -CR11Y = or -N=, R2W and R11Y are each independently hydrogen, an aryl having 6 to 30 carbon atoms, a heteroaryl having 2 to 30 carbon atoms, an alkyl having 1 to 12 carbon atoms or a cycloalkyl having 3 to 20 carbon atoms, adjacent R2W and R11Y or two R11Ys may be bonded to each other to form a benzene ring or a pyridine ring,
At least one hydrogen atom in the compound represented by formula (2) may be substituted with a halogen atom or a deuterium atom.
The polycyclic aromatic compound according to [2].
[4] The polycyclic aromatic compound according to [2] or [3], wherein one or two of X 1 to X 4 are >N-R 1X, in which R 1X is a substituent represented by formula (A-1 ) , (A-2), (A-3) or (A-4).
[5] The polycyclic aromatic compound according to any one of [2] to [4], wherein R 1X is any one of the structures shown below, in which any hydrogen atom may be independently substituted with an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, deuterium, or fluorine, and in which the wavy line portion indicates a bonding position.
[6]X1およびX2がいずれもN-Phであり、かつ、X3およびX4がそれぞれ独立にN-R1Xであるか、または、
X1およびX2がそれぞれ独立にN-R1Xであり、かつ、X3およびX4がいずれもN-Phであり、
Phはフェニルであり、
複数のR1Xの構造および結合位置は互いに同一である、[5]に記載の多環芳香族化合物。
[7]前記ハロゲンはいずれもフッ素である、[1]~[6]のいずれかに記載の多環芳香族化合物。
[8][1]~[6]のいずれかに記載の多環芳香族化合物またはその多量体における、少なくとも1つの水素が、塩素、臭素、またはヨウ素により置換されている多環芳香族化合物。
[9][1]~[7]のいずれかに記載の多環芳香族化合物またはその多量体の、少なくとも1つの水素が、式(B)で表される置換基により置換されている多環芳香族化合物。
[6] X 1 and X 2 are both N-Ph, and X 3 and X 4 are each independently N-R 1X , or
X1 and X2 are each independently N- R1X , and X3 and X4 are both N-Ph;
Ph is phenyl;
The polycyclic aromatic compound according to [5], wherein the structures and binding positions of the multiple R 1X's are the same as each other.
[7] The polycyclic aromatic compound according to any one of [1] to [6], wherein each of the halogens is fluorine.
[8] A polycyclic aromatic compound or a multimer thereof according to any one of [1] to [6], in which at least one hydrogen atom is substituted with a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom.
[9] A polycyclic aromatic compound in which at least one hydrogen atom of the polycyclic aromatic compound or a multimer thereof according to any one of [1] to [7] is substituted with a substituent represented by formula (B):
(式(B)中、R40およびR41は、それぞれ独立にアルキルであるか、互いに結合してアルキレンとなっており、R40およびR41の合計炭素数は2~10であり、波線部は結合部位である。
[10][1]~[9]のいずれかに記載の多環芳香族化合物由来の構造を繰り返し単位として含む高分子化合物。
[11]無置換または置換基を有してもよいトリアリールアミン、無置換または置換基を有してもよいフルオレン、無置換または置換基を有してもよいアントラセン、無置換または置換基を有してもよいテトラセン、無置換または置換基を有してもよいトリアジン、無置換または置換基を有してもよいカルバゾール、無置換または置換基を有してもよいテトラフェニルシラン、無置換または置換基を有してもよいスピロフルオレン、無置換または置換基を有してもよいトリフェニルホスフィン、無置換または置換基を有してもよいジベンゾチオフェン、および、無置換または置換基を有してもよいジベンゾフランよりなる群から選ばれた少なくとも1種由来の構造を繰り返し単位として含む、[10]に記載の高分子化合物。
[12][1]~[9]のいずれかに記載の多環芳香族化合物、または、[10]もしくは[11]に記載の高分子化合物を含有する、有機デバイス用材料。
[13]有機電界発光素子用材料、有機電界効果トランジスタ用材料または有機薄膜太陽電池用材料である、[12]に記載の有機デバイス用材料。
[14][1]~[9]のいずれかに記載の多環芳香族化合物または[10]もしくは[11]に記載の高分子化合物を含有する、有機電界発光素子用の発光層用材料。
[15][1]~[9]のいずれかに記載の多環芳香族化合物、または、[10]もしくは[11]に記載の高分子化合物を含む、有機電界発光素子、有機電界効果トランジスタ、または、有機薄膜太陽電池。
[16]陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置された発光層を備え、前記発光層が[14]に記載の発光層用材料を含有する、有機電界発光素子。
[17]前記発光層が、下記式(H1)~(H5)で表される化合物を少なくとも1つ含有する、または、下記(H1)~(H5)における少なくとも1つ由来の構造を繰り返し単位とする高分子化合物を少なくとも1つ含有する、[16]に記載の有機電界発光素子。
In formula (B), R 40 and R 41 are each independently an alkyl group or are bonded to each other to form an alkylene group, the total number of carbon atoms in R 40 and R 41 is 2 to 10, and the wavy line portion is a bonding site.
[10] A polymer compound comprising a structure derived from the polycyclic aromatic compound according to any one of [1] to [9] as a repeating unit.
[11] The polymer compound according to [10], which contains, as a repeating unit, at least one structure derived from a compound selected from the group consisting of unsubstituted or optionally substituted triarylamine, unsubstituted or optionally substituted fluorene, unsubstituted or optionally substituted anthracene, unsubstituted or optionally substituted tetracene, unsubstituted or optionally substituted triazine, unsubstituted or optionally substituted carbazole, unsubstituted or optionally substituted tetraphenylsilane, unsubstituted or optionally substituted spirofluorene, unsubstituted or optionally substituted triphenylphosphine, unsubstituted or optionally substituted dibenzothiophene, and unsubstituted or optionally substituted dibenzofuran.
[12] A material for an organic device, comprising the polycyclic aromatic compound according to any one of [1] to [9], or the polymer compound according to [10] or [11].
[13] The material for an organic device according to [12], which is a material for an organic electroluminescent element, a material for an organic field effect transistor, or a material for an organic thin-film solar cell.
[14] A material for a light-emitting layer of an organic electroluminescent element, comprising the polycyclic aromatic compound according to any one of [1] to [9] or the polymer compound according to [10] or [11].
[15] An organic electroluminescent element, an organic field effect transistor, or an organic thin-film solar cell, comprising the polycyclic aromatic compound according to any one of [1] to [9], or the polymer compound according to [10] or [11].
[16] An organic electroluminescent device comprising a pair of electrodes consisting of an anode and a cathode, and a light-emitting layer disposed between the pair of electrodes, the light-emitting layer containing the material for a light-emitting layer according to [14].
[17] The organic electroluminescent device according to [16], wherein the light-emitting layer contains at least one compound represented by the following formulas (H1) to (H5), or contains at least one polymer compound having a repeating unit derived from at least one of the following structures (H1) to (H5).
(式(H1)中、L1は炭素数6~24のアリーレンであり、Zは、C-H、C-R’またはNであり、
式(H2)中、L2およびL3は、それぞれ独立して、炭素数6~30のアリールまたは炭素数2~30のヘテロアリールであり、
上記各式で表される化合物における少なくとも1つの水素は、炭素数1~6のアルキル、シアノ、ハロゲンまたは重水素で置換されていてもよく、
式(H3)において、Jは、>O、>S、>N-R’、>C(-R’)2または>Si(-R’)2であり、
Yは、単結合、>O、>S、>C(-R’)2または>Si(-R’)2であり、
Zは、C-H、C-R’またはNであり、
式(H4)において、Zは、C-H、C-R’またはNであり、
前記、C-R’、>N-R’、>C(-R’)2または>Si(-R’)2におけるR’は、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルであり、
式(H5)において、
R101~R111は、それぞれ独立して、水素、または、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールへテロアリールアミノもしくはアルキルである置換基であり、これらの置換基における少なくとも1つの水素はさらにアリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノまたはアルキルで置換されていてもよく、
R101~R111のうちの隣接する基同士が結合して、それらが結合するベンゼン環と共にアリール環またはヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素は、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノまたはアルキルで置換されていてもよく、これらにおける少なくとも1つの水素はさらにアリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノまたはアルキルで置換されていてもよく、
式(H5)で表される化合物における少なくとも1つの水素は、それぞれ独立して、ハロゲンまたは重水素で置換されてもよい。)
[18]前記発光層が、下記式(AD1)、(AD2)および(AD3)のいずれかで表される化合物を少なくとも一つ含有する、[16]または[17]に記載の有機電界発光素子。
In formula (H1), L 1 is an arylene having 6 to 24 carbon atoms, Z is C—H, C—R′, or N,
In formula (H2), L 2 and L 3 each independently represent an aryl having 6 to 30 carbon atoms or a heteroaryl having 2 to 30 carbon atoms;
At least one hydrogen atom in the compound represented by each of the above formulas may be substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cyano group, a halogen atom, or a deuterium atom;
In formula (H3), J is >O, >S, >N-R', >C(-R') 2 or >Si(-R') 2 ;
Y is a single bond, >O, >S, >C(-R') 2 or >Si(-R') 2 ;
Z is C-H, C-R' or N;
In formula (H4), Z is C—H, C—R′ or N;
R' in the C-R', >N-R', >C(-R') 2 or >Si(-R') 2 is aryl, heteroaryl, alkyl or cycloalkyl;
In formula (H5),
R 101 to R 111 are each independently a hydrogen atom or an aryl, heteroaryl, diarylamino, diheteroarylamino, arylheteroarylamino or alkyl group, at least one hydrogen atom in these substituents may be further substituted with an aryl, heteroaryl, diarylamino or alkyl group;
Adjacent groups among R 101 to R 111 may be bonded to each other to form an aryl ring or a heteroaryl ring together with the benzene ring to which they are bonded, and at least one hydrogen atom in the formed ring may be substituted with an aryl, a heteroaryl, a diarylamino, a diheteroarylamino, an arylheteroarylamino or an alkyl, and at least one hydrogen atom in these rings may be further substituted with an aryl, a heteroaryl, a diarylamino or an alkyl;
At least one hydrogen atom in the compound represented by formula (H5) may be independently replaced with a halogen atom or a deuterium atom.
[18] The organic electroluminescent device according to [16] or [17], wherein the light-emitting layer contains at least one compound represented by any one of the following formulae (AD1), (AD2) and (AD3):
(式(AD1)、(AD2)および(AD3)中、
Mは、それぞれ独立して、単結合、-O-、>N-Arおよび>CAr2の少なくとも一つであり、
Jは、それぞれ独立して、炭素数6~18のアリーレンであり、前記アリーレンは、フェニル、炭素数1~6のアルキルおよび炭素数3~12のシクロアルキルで置換されてもよく、
Qは、それぞれ独立して、=C(-H)-または=N-であり、
Arは、それぞれ独立して、水素、炭素数6~18のアリール、炭素数6~18のヘテロアリール、炭素数1~6のアルキルおよび炭素数3~12のシクロアルキルであり、前記アリールおよびヘテロアリールにおける少なくとも1つの水素は、フェニル、炭素数1~6のアルキルおよび炭素数3~12のシクロアルキルで置換されてもよく、
mは、1または2であり、
nは、2~(6-m)の整数であり、
上記各式で表される化合物における少なくとも1つの水素は、ハロゲンまたは重水素で置換されていてもよい。)
[19][1]~[9]のいずれかに記載の多環芳香族化合物、または、[10]もしくは[11]に記載の高分子化合物の少なくとも1つと、溶媒とを含む、発光層形成用組成物。
[20]前記溶媒として、沸点が150℃以上である有機溶剤を含む、[19]に記載の発光層形成用組成物。
[21]前記溶媒が、前記多環芳香族化合物又は前記高分子化合物の少なくとも1つに対する良溶媒と貧溶媒とを含む混合溶媒であり、良溶媒の沸点が貧溶媒の沸点よりも低い、[19]または[20]に記載の発光層形成用組成物。
[22]式(H1)~(H5)で表される化合物を少なくとも1つ含有する、または、式(H1)~(H5)で表される構造の少なくとも1つ由来の構造を繰り返し単位とする高分子化合物を少なくとも1つ含有する、[19]~[21]のいずれかに記載の発光層形成用組成物。
(In the formulae (AD1), (AD2) and (AD3),
Each M is independently at least one of a single bond, —O—, >N—Ar, and >CAR;
J's are each independently an arylene having 6 to 18 carbon atoms, and the arylene is optionally substituted with phenyl, alkyl having 1 to 6 carbon atoms, and cycloalkyl having 3 to 12 carbon atoms;
Each Q is independently ═C(—H)— or ═N—;
Ar's each independently represent a hydrogen atom, an aryl having 6 to 18 carbon atoms, a heteroaryl having 6 to 18 carbon atoms, an alkyl having 1 to 6 carbon atoms, or a cycloalkyl having 3 to 12 carbon atoms, and at least one hydrogen atom in the aryl and heteroaryl may be substituted with a phenyl, an alkyl having 1 to 6 carbon atoms, or a cycloalkyl having 3 to 12 carbon atoms;
m is 1 or 2;
n is an integer from 2 to (6-m);
At least one hydrogen atom in the compounds represented by the above formulas may be substituted with a halogen or deuterium.
[19] A composition for forming a light-emitting layer, comprising at least one of the polycyclic aromatic compound according to any one of [1] to [9], or the polymer compound according to [10] or [11], and a solvent.
[20] The composition for forming a light-emitting layer according to [19], wherein the solvent contains an organic solvent having a boiling point of 150° C. or higher.
[21] The composition for forming an emission layer according to [19] or [20], wherein the solvent is a mixed solvent containing a good solvent and a poor solvent for at least one of the polycyclic aromatic compound or the polymer compound, and the boiling point of the good solvent is lower than the boiling point of the poor solvent.
[22] The composition for forming a light-emitting layer according to any one of [19] to [21], which contains at least one compound represented by formulae (H1) to (H5), or contains at least one polymer compound having a repeating unit derived from at least one of the structures represented by formulae (H1) to (H5).
(式(H1)中、L1は炭素数6~24のアリーレンであり、Zは、C-H、C-R’またはNであり、
式(H2)中、L2およびL3は、それぞれ独立して、炭素数6~30のアリールまたは炭素数2~30のヘテロアリールであり、
上記各式で表される化合物における少なくとも1つの水素は、炭素数1~6のアルキル、シアノ、ハロゲンまたは重水素で置換されていてもよく、
式(H3)において、Jは、>O、>S、>N-R’、>C(-R’)2または>Si(-R’)2であり、
Yは、単結合、>O、>S、>C(-R’)2または>Si(-R’)2であり、
Zは、C-H、C-R’またはNであり、
式(H4)において、Zは、C-H、C-R’またはNであり、
前記、C-R’、>N-R’、>C(-R’)2または>Si(-R’)2におけるR’は、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルであり、
式(H5)において、
R101~R111は、それぞれ独立して、水素、または、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールへテロアリールアミノもしくはアルキルである置換基であり、これらの置換基における少なくとも1つの水素はさらにアリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノまたはアルキルで置換されていてもよく、
R101~R111のうちの隣接する基同士が結合してそれらが結合するベンゼン環と共にアリール環またはヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素は、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノまたはアルキルで置換されていてもよく、これらにおける少なくとも1つの水素はさらにアリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノまたはアルキルで置換されていてもよく、
式(H5)で表される化合物における少なくとも1つの水素は、それぞれ独立して、ハロゲンまたは重水素で置換されてもよい。)
[23]陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置された発光層を備え、前記発光層が[19]~[22]のいずれかに記載の発光層形成用組成物から形成された発光層である、有機電界発光素子。
[24]前記陰極と前記発光層との間に配置される電子輸送層および電子注入層よりなる群から選ばれた少なくとも1つの層を有し、該電子輸送層および電子注入層の少なくとも1つは、ボラン誘導体、ピリジン誘導体、フルオランテン誘導体、BO系誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾフルオレン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、ピリミジン誘導体、アリールニトリル誘導体、トリアジン誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、フェナントロリン誘導体およびキノリノール系金属錯体からなる群から選択される少なくとも1つを含有する、[16]~[18]および[23]のいずれかに記載の有機電界発光素子。
[25]前記電子輸送層および電子注入層の少なくとも1つが、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体および希土類金属の有機錯体よりなる群から選択される少なくとも1つをさらに含有する、[24]に記載の有機電界発光素子。
[26][16]~[18]および[23]~[25]のいずれかに記載の有機電界発光素子を備えた表示装置。
[27][16]~[18]および[23]~[25]のいずれかに記載の有機電界発光素子を備えた照明装置。
In formula (H1), L 1 is an arylene having 6 to 24 carbon atoms, Z is C—H, C—R′, or N,
In formula (H2), L 2 and L 3 each independently represent an aryl having 6 to 30 carbon atoms or a heteroaryl having 2 to 30 carbon atoms;
At least one hydrogen atom in the compound represented by each of the above formulas may be substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cyano group, a halogen atom, or a deuterium atom;
In formula (H3), J is >O, >S, >N-R', >C(-R') 2 or >Si(-R') 2 ;
Y is a single bond, >O, >S, >C(-R') 2 or >Si(-R') 2 ;
Z is C-H, C-R' or N;
In formula (H4), Z is C—H, C—R′ or N;
R' in the C-R', >N-R', >C(-R') 2 or >Si(-R') 2 is aryl, heteroaryl, alkyl or cycloalkyl;
In formula (H5),
R 101 to R 111 are each independently a hydrogen atom or an aryl, heteroaryl, diarylamino, diheteroarylamino, arylheteroarylamino or alkyl group, at least one hydrogen atom in these substituents may be further substituted with an aryl, heteroaryl, diarylamino or alkyl group;
adjacent groups among R 101 to R 111 may be bonded to each other to form an aryl ring or a heteroaryl ring together with the benzene ring to which they are bonded, and at least one hydrogen atom in the formed ring may be substituted with an aryl, a heteroaryl, a diarylamino, a diheteroarylamino, an arylheteroarylamino or an alkyl, and at least one hydrogen atom in these rings may be further substituted with an aryl, a heteroaryl, a diarylamino or an alkyl;
At least one hydrogen atom in the compound represented by formula (H5) may be independently replaced with a halogen atom or a deuterium atom.
[23] An organic electroluminescent element comprising a pair of electrodes consisting of an anode and a cathode, and a light-emitting layer disposed between the pair of electrodes, the light-emitting layer being formed from the composition for forming a light-emitting layer according to any one of [19] to [22].
[24] The organic electroluminescence device according to any one of [16] to [18] and [23], further comprising at least one layer selected from the group consisting of an electron transport layer and an electron injection layer disposed between the cathode and the light-emitting layer, wherein at least one of the electron transport layer and the electron injection layer contains at least one selected from the group consisting of borane derivatives, pyridine derivatives, fluoranthene derivatives, BO-based derivatives, anthracene derivatives, benzofluorene derivatives, phosphine oxide derivatives, pyrimidine derivatives, arylnitrile derivatives, triazine derivatives, benzimidazole derivatives, phenanthroline derivatives, and quinolinol-based metal complexes.
[25] The organic electroluminescent device according to [24], wherein at least one of the electron transport layer and the electron injection layer further contains at least one selected from the group consisting of an alkali metal, an alkaline earth metal, a rare earth metal, an alkali metal oxide, an alkali metal halide, an alkaline earth metal oxide, an alkaline earth metal halide, a rare earth metal oxide, a rare earth metal halide, an alkali metal organic complex, an alkaline earth metal organic complex, and a rare earth metal organic complex.
[26] A display device comprising the organic electroluminescent device according to any one of [16] to [18] and [23] to [25].
[27] A lighting device comprising the organic electroluminescent element according to any one of [16] to [18] and [23] to [25].
本発明により、新規の多環芳香族化合物が提供される。本発明は、また、上記多環芳香族化合物由来の構造を繰り返し単位とする新規高分子化合物を提供する。本発明の多環芳香族化合物および高分子化合物は有機電界発光素子、有機電界効果トランジスタ、または、有機薄膜太陽電池などの有機デバイスの製造に用いることができる有機デバイス用材料として有用である。 The present invention provides a novel polycyclic aromatic compound. The present invention also provides a novel polymer compound having a repeating unit of a structure derived from the above polycyclic aromatic compound. The polycyclic aromatic compound and polymer compound of the present invention are useful as organic device materials that can be used in the manufacture of organic devices such as organic electroluminescent elements, organic field effect transistors, or organic thin-film solar cells.
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。
本明細書において、好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は「~」前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において構造式の説明における「水素」は「水素原子(H)」を意味する。
本明細書において、高分子化合物を説明する場合における特定の化合物由来の構造とは、当該化合物の構造の大部分を含み、かつ、高分子化合物の繰り返し単位となり得る構造である。例えば、当該化合物のいずれか1つの水素が重合性基に置換した構造を有するモノマーを重合して得られる高分子化合物における当該モノマー由来の構造単位や、その化合物のいずれか2つ以上の水素がそれぞれ独立に反応性基に置換した反応性化合物が異なる反応性基同士で結合して高分子化合物を形成した場合の当該反応性化合物由来の構造単位などが挙げられる。
本明細書において、好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
The present invention will be described in detail below. The following description of the components may be based on representative embodiments or specific examples, but the present invention is not limited to such embodiments.
As used herein, combinations of preferred aspects are more preferred aspects.
In this specification, a numerical range expressed using "to" means a range that includes the numerical values before and after "to" as the lower and upper limits.
In this specification, "hydrogen" in the explanation of structural formulae means "hydrogen atom (H)".
In the present specification, a structure derived from a specific compound in describing a polymer compound refers to a structure that includes most of the structure of the compound and can be a repeating unit of the polymer compound. For example, a structural unit derived from the monomer in a polymer compound obtained by polymerizing a monomer having a structure in which any one hydrogen of the compound is substituted with a polymerizable group, or a structural unit derived from the reactive compound in the case where a polymer compound is formed by bonding different reactive groups to each other in a reactive compound in which any two or more hydrogens of the compound are independently substituted with reactive groups, can be mentioned.
As used herein, combinations of preferred aspects are more preferred aspects.
本明細書において「熱活性型遅延蛍光体」(TADF化合物)とは、熱エネルギーを吸収して励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差を起こし、その励起一重項状態から放射失活して遅延蛍光を放射しうる化合物のことを意味する。ここで、「熱活性型遅延蛍光体」には、励起三重項状態から励起一重項状態への励起過程で高次三重項を経るものも含む。高次三重項を経て蛍光を放射する発光機構はFvHT(Fluorescence via Higher Triplet)機構と称されており、これについては、例えば、Durham大学 Monkmanらによる論文(NATURE COMMUNICATIONS,7:13680,DOI: 10.1038/ncomms13680)、産業技術総合研究所 細貝らによる論文(Hosokai et al., Sci. Adv. 2017;3: e1603282)、京都大学 佐藤らによる論文(Scientific Reports,7:4820, DOI:10.1038/s41598-017-05007-7)および、同じく京都大学 佐藤らによる学会発表(日本化学会第98春季年会、発表番号:2I4-15、DABNAを発光分子として用いた有機ELにおける高効率発光の機構、京都大学大学院工学研究科)などに記載されている。本発明では、対象化合物を含むサンプルについて、300Kで蛍光寿命を測定したとき、遅い蛍光成分が観測されたことをもって該対象化合物が「熱活性型遅延蛍光体」であると判定することとする。ここで、「遅い蛍光成分」とは、蛍光寿命が0.1μ秒以上であるもののことを言う。これに対して、基底一重項状態からの直接遷移により生じた励起一重項状態から放射される蛍光は、通常、蛍光寿命が0.1μ秒以下(例えば、10n秒)である。以下の説明では、寿命が0.1μ秒以下の蛍光を「速い蛍光成分」と言う。本発明で用いる「熱活性型遅延蛍光体」が放射する蛍光は、遅い蛍光成分とともに速い蛍光成分を含んでいてもよい。 In this specification, the term "thermally activated delayed fluorescent substance" (TADF compound) refers to a compound that can absorb thermal energy, undergo reverse intersystem crossing from an excited triplet state to an excited singlet state, and then radiatively deactivate from the excited singlet state to emit delayed fluorescence. Here, the term "thermally activated delayed fluorescent substance" also includes those that undergo a higher-order triplet state during the excitation process from the excited triplet state to the excited singlet state. The light emission mechanism that emits fluorescence via higher triplet is called the FvHT (Fluorescence via Higher Triplet) mechanism, and is described in, for example, a paper by Monkman et al. of Durham University (NATURE COMMUNICATIONS, 7:13680, DOI: 10.1038/ncomms13680), a paper by Hosokai et al. of the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (Hosokai et al., Sci. Adv. 2017;3: e1603282), a paper by Sato et al. of Kyoto University (Scientific Reports, 7:4820, DOI:10.1038/s41598-017-05007-7), and a conference presentation by Sato et al. of Kyoto University (98th Annual Meeting of the Chemical Society of Japan, presentation number: 2I4-15, Mechanism of highly efficient light emission in organic electroluminescence using DABNA as an emitting molecule, Graduate School of Engineering, Kyoto University). In the present invention, when a sample containing a target compound is measured for its fluorescence lifetime at 300K, if a slow fluorescent component is observed, the target compound is determined to be a "thermally activated delayed fluorescent substance." Here, "slow fluorescent component" refers to a fluorescent component with a fluorescence lifetime of 0.1 μs or more. In contrast, the fluorescence emitted from an excited singlet state generated by direct transition from the ground singlet state usually has a fluorescence lifetime of 0.1 μs or less (e.g., 10 ns). In the following explanation, fluorescence with a lifetime of 0.1 μs or less is referred to as a "fast fluorescent component." The fluorescence emitted by the "thermally activated delayed fluorescent substance" used in the present invention may contain a fast fluorescent component as well as a slow fluorescent component.
蛍光寿命の測定は、例えば蛍光寿命測定装置(浜松ホトニクス社製、C11367-01)を用いて行うことができる。
本明細書において、特に明記しない限り、「ES1」は、77Kにおける蛍光スペクトルの短波長側の変曲点を通る接線とベースラインとの交点より求められる励起一重項エネルギー準位を示し、「ET1」は、77Kにおける燐光スペクトルの短波長側の変曲点を通る接線とベースラインとの交点より求められる励起三重項エネルギー準位を示し、「ΔEST」はそれらのエネルギー差、すなわち、ES1-ET1で算出される値を意味する。ΔESTは0.20eV以下であり、0.15eV以下であることが好ましく、0.10eV以下であることがより好ましい。
「蛍光体」とは、励起一重項状態から放射失活して蛍光を放射しうる化合物のことを意味する。蛍光体は、300Kで蛍光寿命を測定したとき、速い蛍光成分のみが観測される、通常の蛍光体であってもよいし、速い蛍光成分と遅い蛍光成分の両方が観測される遅延蛍光体であってもよい。蛍光体は、蛍光スペクトルのピーク短波長側の肩より求められる励起一重項エネルギー準位が、第1成分としてのホスト化合物、および、第2成分としての熱活性型遅延蛍光体よりも低いことが好ましい。
The fluorescence lifetime can be measured, for example, using a fluorescence lifetime measuring device (manufactured by Hamamatsu Photonics KK, C11367-01).
In this specification, unless otherwise specified, "E S1 " denotes the excited singlet energy level obtained from the intersection of a tangent passing through an inflection point on the short wavelength side of a fluorescence spectrum at 77K and a baseline, "E T1 " denotes the excited triplet energy level obtained from the intersection of a tangent passing through an inflection point on the short wavelength side of a phosphorescence spectrum at 77K and a baseline, and "ΔE ST " means the energy difference therebetween, i.e., the value calculated as E S1 -E T1 . ΔE ST is 0.20 eV or less, preferably 0.15 eV or less, and more preferably 0.10 eV or less.
The term "phosphor" refers to a compound that can radiatively deactivate from an excited singlet state to emit fluorescence. The phosphor may be a normal phosphor in which only a fast fluorescent component is observed when the fluorescence lifetime is measured at 300K, or a delayed fluorescent material in which both a fast fluorescent component and a delayed fluorescent component are observed. The phosphor preferably has an excited singlet energy level determined from the shoulder on the short wavelength side of the peak of the fluorescence spectrum lower than that of the host compound as the first component and the thermally activated delayed fluorescent material as the second component.
本明細書において、「エミッター」は、有機EL素子において、発光層中に含まれ、最終的に素子外へ取り出される光を発する化合物を示し、複数の化合物であっても、発光波長が異なっていてもかまわない。特に、後述する「TAF素子」(TADF Assisting Fluorescence素子)に用いられるエミッターを「エミッティングドーパント」と呼ぶ。本発明の化合物は、エミッターとして用いることができ、特にTAF素子中では、エミッティングドーパントまたは「アシスティングドーパント」として機能させることができる。「熱活性型遅延蛍光体」は、蛍光体の発光をアシストするアシスティングドーパントとして機能させることができる。特に、TAF素子中において、アシスティングドーパントは、ホストより受け取った電子および正孔を、アシスティングドーパント上で再結合に引き続き励起三重項状態から励起一重項状態へ逆項間交差させ、エミッティングドーパントへエネルギーを受け渡す。以下の説明では、熱活性型遅延蛍光体をアシスティングドーパントとして用いる有機電界発光素子を、「TAF素子」ということがある。TAF素子では、熱活性型遅延蛍光体での逆項間交差により励起三重項エネルギーが励起一重項エネルギーに変換されるため、蛍光体に励起一重項エネルギーを効率よく供給して発光をアシストすることができる。これにより、高い発光効率が得られる。 In this specification, the term "emitter" refers to a compound that is contained in the light-emitting layer in an organic EL element and emits light that is finally extracted outside the element, and may be a plurality of compounds, or may have different emission wavelengths. In particular, the emitter used in the "TAF element" (TADF Assisting Fluorescence element) described later is called the "emitting dopant". The compound of the present invention can be used as an emitter, and in particular, in the TAF element, it can function as an emitting dopant or an "assisting dopant". The "thermally activated delayed phosphor" can function as an assisting dopant that assists the emission of the phosphor. In particular, in the TAF element, the assisting dopant performs reverse intersystem crossing of the electrons and holes received from the host from the excited triplet state to the excited singlet state following recombination on the assisting dopant, and transfers energy to the emitting dopant. In the following description, an organic electroluminescent element using a thermally activated delayed phosphor as an assisting dopant may be referred to as a "TAF element". In TAF elements, triplet excited energy is converted to singlet excited energy by reverse intersystem crossing in the thermally activated delayed phosphor, so that singlet excited energy can be efficiently supplied to the phosphor to assist in light emission. This results in high light emission efficiency.
本発明で用いるホスト、アシスティングドーパントおよびエミッティングドーパントは、そのエネルギー準位が下記式(a)~(d)の少なくともいずれかを満たすことが好ましく、全ての条件を満たすことがより好ましい。
|Ip(H)|≧|Ip(AD)| ・・・式(a)
式(a)において、Ip(H)は、ホスト化合物のイオン化ポテンシャルを表し、Ip(AD)は、アシスティングドーパントのイオン化ポテンシャルを表す。
|Ea(H)|≦|Ea(AD)| ・・・式(b)
式(b)において、Ea(H)は、ホスト化合物の電子親和力を表し、Ea(AD)は、アシスティングドーパントの電子親和力を表す。
|Eg(H)|≧|Eg(AD)|≧|Eg(ED)| ・・・式(c)
式(c)において、Eg(H)は、ホストのイオン化ポテンシャルと電子親和力のエネルギー差を表し、Eg(AD)は、アシスティングドーパントのイオン化ポテンシャルと電子親和力のエネルギー差を表し、Eg(ED)は、エミッティングドーパントのイオン化ポテンシャルと電子親和力のエネルギー差を表す。
ET1(H)≧ET1(AD)≧ET1(ED) ・・・式(d)
式(d)において、ET1(H)は、ホスト化合物の励起三重項準位のエネルギーを表し、ET1(AD)は、アシスティングドーパントの励起三重項準位のエネルギーを表し、ET1(ED)は、エミッティングドーパントの励起三重項準位のエネルギーを表す。
The host, assisting dopant and emitting dopant used in the present invention preferably have energy levels that satisfy at least one of the following formulae (a) to (d), and more preferably satisfy all of the conditions.
|Ip(H)|≧|Ip(AD)| ...Formula (a)
In formula (a), Ip(H) represents the ionization potential of the host compound, and Ip(AD) represents the ionization potential of the assisting dopant.
|Ea(H)|≦|Ea(AD)| ...Formula (b)
In formula (b), Ea(H) represents the electron affinity of the host compound, and Ea(AD) represents the electron affinity of the assisting dopant.
|Eg(H)|≧|Eg(AD)|≧|Eg(ED)| ...Formula (c)
In formula (c), Eg(H) represents the energy difference between the ionization potential and the electron affinity of the host, Eg(AD) represents the energy difference between the ionization potential and the electron affinity of the assisting dopant, and Eg(ED) represents the energy difference between the ionization potential and the electron affinity of the emitting dopant.
E T1 (H)≧E T1 (AD)≧E T1 (ED) ...Formula (d)
In formula (d), E T1 (H) represents the energy of the excited triplet level of the host compound, E T1 (AD) represents the energy of the excited triplet level of the assisting dopant, and E T1 (ED) represents the energy of the excited triplet level of the emitting dopant.
一方、エミッティングドーパントは、その蛍光スペクトルの440~590nmの範囲に、半値全幅FWHMが80nm以下である発光ピークを有するものであることが好ましい。青色発光素子の用途には450~475nmがより好ましく、455~465nmがさらに好ましい。緑色発光素子の用途には490~590nmがより好ましく、510~550nmがさらに好ましい。発光ピークの半値全幅FWHMが35nm以下であることは、発光の色純度が高いことを意味している。したがって、こうした蛍光体を用いることにより、色味が良好な有機発光素子を実現することができる。 On the other hand, it is preferable that the emitting dopant has an emission peak in the range of 440 to 590 nm in its fluorescence spectrum, with a full width at half maximum FWHM of 80 nm or less. For use as a blue light-emitting device, 450 to 475 nm is more preferable, and 455 to 465 nm is even more preferable. For use as a green light-emitting device, 490 to 590 nm is more preferable, and 510 to 550 nm is even more preferable. An emission peak with a full width at half maximum FWHM of 35 nm or less means that the color purity of the emitted light is high. Therefore, by using such a phosphor, an organic light-emitting device with good color can be realized.
本明細書において、イオン化ポテンシャル(Ip)は光電子収量分光(Photoelectron Yield Spectroscopy)によるイオン化ポテンシャル(Ip)を意味し、エネルギーギャップ(Eg)は紫外可視吸光分光により求められたスペクトルの最も長波長側の吸収ピークの接線とベースラインとの交点より求められた光学バンドギャップを意味し、電子親和力(Ea)はIpからEgを減ずることで求められる電子親和力を意味する。 In this specification, ionization potential (Ip) means the ionization potential (Ip) determined by photoelectron yield spectroscopy, energy gap (Eg) means the optical band gap determined from the intersection of the tangent of the absorption peak on the longest wavelength side of the spectrum determined by ultraviolet-visible absorption spectroscopy and the baseline, and electron affinity (Ea) means the electron affinity determined by subtracting Eg from Ip.
本明細書中では、各エネルギー準位を測定するための測定サンプルとして、対象化合物がホスト化合物またはアシスティングドーパントである場合には、ガラス基板上に形成した対象化合物の単独膜(Neat膜、厚さ:50nm)を使用し、対象化合物がエミッティングドーパントである場合には、ガラス基板上に形成した、対象化合物を分散させた不活性ポリマー膜(例えば、ポリメチルメタクリレート膜。他に、ポリスチレン、サイトップ、ゼオネックスなどを用いてよい。厚さ:10μm、対象化合物の濃度:1質量%)を使用する。対象化合物を分散させたポリメチルメタクリレート膜の膜厚については、吸収スペクトル、蛍光スペクトルおよび燐光スペクトルの測定に十分な強度が得られる膜厚であればよく、強度が弱い場合には厚く、強度が強い場合には薄くすればよい。励起光には、吸収スペクトルにおいて得られた吸収ピークの波長を使用し、蛍光スペクトルまたは燐光スペクトルに出現した発光ピークのうち、青色の発光の場合は400~500nmの範囲に、緑色の発光の場合は480~600nmの範囲に、赤色の場合は580~700nmの範囲にそれぞれ出現した発光ピークから得たデータを用いて各エネルギー準位を求めることとする。また、吸収ピークと発光ピークが近く、発光ピーク中に励起光が混合する場合には、より短波長側の吸収ピークや吸収肩を用いてもよい。
[1]蛍光スペクトルのピーク短波長側の接線とベースラインとの交点より求められる励起一重項エネルギー準位ES1
対象化合物を含む測定サンプルに、77Kで励起光を照射して蛍光スペクトルを観測する。その蛍光スペクトルに現れた発光ピークに対して、その短波長側の変曲点を通る接線をひき、その接線とベースラインとの交点の波長(BSh)[nm]から、下記式を用いて励起一重項エネルギー準位ES1を算出する。
ES1[eV]=1240/BSh
[2]燐光スペクトルのピーク短波長側の接線とベースラインとの交点より求められる励起三重項エネルギー準位ET1
対象化合物を含む測定サンプルに、77Kで励起光を照射して燐光スペクトルを観測する。その燐光スペクトルに現れた発光ピークに対して、その短波長側の変曲点を通る接線をひき、その接線とベースラインとの交点の波長(CSh)[nm]から、下記式を用いて励起三重項エネルギー準位ET1を算出する。
ET1[eV]=1240/CSh
In this specification, as a measurement sample for measuring each energy level, when the target compound is a host compound or an assisting dopant, a single film (neat film, thickness: 50 nm) of the target compound formed on a glass substrate is used, and when the target compound is an emitting dopant, an inactive polymer film (e.g., a polymethyl methacrylate film. Other examples include polystyrene, Cytop, and Zeonex. Thickness: 10 μm, concentration of target compound: 1 mass%) formed on a glass substrate in which the target compound is dispersed is used. The thickness of the polymethyl methacrylate film in which the target compound is dispersed may be a thickness that provides sufficient strength for measuring the absorption spectrum, fluorescence spectrum, and phosphorescence spectrum, and may be thick when the strength is weak, and thin when the strength is strong. For the excitation light, the wavelength of the absorption peak obtained in the absorption spectrum is used, and each energy level is determined using data obtained from emission peaks that appear in the range of 400 to 500 nm for blue emission, 480 to 600 nm for green emission, and 580 to 700 nm for red emission among the emission peaks that appear in the fluorescence spectrum or phosphorescence spectrum. In addition, when the absorption peak and the emission peak are close to each other and the excitation light is mixed into the emission peak, the absorption peak or absorption shoulder on the shorter wavelength side may be used.
[1] The excited singlet energy level E S1 obtained from the intersection of the tangent line on the short wavelength side of the peak of the fluorescence spectrum and the baseline
A measurement sample containing the target compound is irradiated with excitation light at 77 K to observe the fluorescence spectrum. A tangent line passing through the inflection point on the short wavelength side of the emission peak appearing in the fluorescence spectrum is drawn, and the excited singlet energy level E S1 is calculated from the wavelength (B Sh ) [nm] at the intersection point between the tangent line and the baseline using the following formula.
E S1 [eV]=1240/B Sh
[2] The excited triplet energy level E T1 obtained from the intersection point between the tangent line on the short wavelength side of the peak of the phosphorescence spectrum and the baseline
A measurement sample containing the target compound is irradiated with excitation light at 77 K to observe the phosphorescence spectrum. A tangent line passing through the inflection point on the short wavelength side of the emission peak appearing in the phosphorescence spectrum is drawn, and the excited triplet energy level E T1 is calculated from the wavelength (C Sh ) [nm] at the intersection point between the tangent line and the baseline using the following formula.
E T1 [eV]=1240/C Sh
ここで、D-A(ドナー-アクセプター)型TADF材料とMRE(Multi Resonance Effect、多重共鳴)型化合物では、分子の堅牢性により蛍光およびリン光スペクトルの発光幅が異なるために、極大発光波長が同じでもD-A型TADF化合物の方がMRE型化合物分子より分子の持つエネルギーに幅があると考えられる。TAF素子では各成分間でのエネルギー授受を正確に見積もり、構成を設計する必要があるために、励起一重項エネルギー準位および励起三重項エネルギー準位をスペクトルの短波長側より見積もる。 Here, because the emission widths of the fluorescence and phosphorescence spectra differ between DA (donor-acceptor) type TADF materials and MRE (Multi Resonance Effect) type compounds due to the robustness of the molecules, it is believed that even if the maximum emission wavelengths are the same, DA type TADF compounds have a wider range of molecular energy than MRE type compound molecules. In TAF elements, it is necessary to accurately estimate the energy transfer between each component and design the configuration, so the excited singlet energy level and excited triplet energy level are estimated from the short wavelength side of the spectrum.
本明細書において、逆項間交差速度は、励起三重項から励起一重項への逆項間交差の速度を示す。熱活性型遅延蛍光体の逆項間交差速度は、過渡蛍光分光測定により、Nat. Commun. 2015, 6, 8476.またはOrganic Electronics 2013, 14, 2721-2726に記載の方法を用いて算出することができ、具体的には、熱活性型遅延蛍光体の逆項間交差速度は105s-1以上であり、好ましくは、106s-1以上である。 In this specification, the reverse intersystem crossing rate refers to the rate of reverse intersystem crossing from excited triplet to excited singlet. The reverse intersystem crossing rate of the thermally activated delayed fluorescent substance can be calculated by transient fluorescence spectroscopy using the method described in Nat. Commun. 2015, 6, 8476. or Organic Electronics 2013, 14, 2721-2726. Specifically, the reverse intersystem crossing rate of the thermally activated delayed fluorescent substance is 10 5 s -1 or more, preferably 10 6 s -1 or more.
本明細書において、発光速度は、TADF過程を経ないで励起一重項から基底状態へ蛍光発光を経て遷移する速度を示す。熱活性型遅延蛍光体の発光速度は、逆項間交差速度と同様にNat. Commun. 2015, 6, 8476.またはOrganic Electronics 2013, 14, 2721-2726に記載の方法を用いて算出することができ、具体的には、熱活性型遅延蛍光体の発光速度は107s-1以上であり、好ましくは、108s-1以上である。 In this specification, the emission rate refers to the rate of transition from an excited singlet state to a ground state via fluorescence emission without going through a TADF process. The emission rate of the thermally activated delayed fluorescent substance can be calculated using the method described in Nat. Commun. 2015, 6, 8476. or Organic Electronics 2013, 14, 2721-2726, similarly to the reverse intersystem crossing rate. Specifically, the emission rate of the thermally activated delayed fluorescent substance is 10 7 s -1 or more, preferably 10 8 s -1 or more.
本明細書において、「部分的(な)」/「局在(した)」/「電荷移動遷移(した)」などの接頭語を有する、HOMO/LUMO、エネルギーギャップ、(最低)励起一重項エネルギー、および(最低/高次)励起三重項エネルギーなどの用語を用いて、本発明の化合物について説明する。これらの一部は、本発明の化合物を測定することで光学的または電気化学的に求められる値ではなく、分子軌道計算により求められる値であり、実測との相関はある(または、実測との相関があると推測できる)が、数値は一致しないことがある。分子構造の設計のしやすさおよび検証のしやすさのために、ドナー構造とアクセプター構造に分解して、計算、実測、説明を行う。したがって、アクセプターまたはドナーの部分構造について説明する場合は、アクセプター構造のみ、または、ドナー構造のみについて考えればよい。 In this specification, the compounds of the present invention are described using terms such as HOMO/LUMO, energy gap, (lowest) excited singlet energy, and (lowest/highest) excited triplet energy, each of which has a prefix such as "partial", "localized", or "charge transfer transition". Some of these values are not values that can be obtained optically or electrochemically by measuring the compounds of the present invention, but values that can be obtained by molecular orbital calculations, and although there is a correlation with actual measurements (or it can be assumed that there is a correlation with actual measurements), the numerical values may not match. For ease of designing and verifying the molecular structure, the structures are decomposed into donor and acceptor structures, and calculations, measurements, and explanations are performed. Therefore, when explaining the partial structure of the acceptor or donor, only the acceptor structure or only the donor structure should be considered.
<<多環芳香族化合物>>
本発明の多環芳香族化合物は式(1)で表される構造をとることにより、狭い発光半値幅と高いTADF性を両立した化合物である。
本発明の多環芳香族化合物は、ドナー構造(D)およびアクセプター構造(A)を有し、ヘテロ元素を少なくとも中心に有する堅牢な環状構造または多重共鳴効果を利用した構造を有する化合物であり、多重共鳴効果型遅延蛍光体である。ドナー構造(D)とアクセプター構造(A)の適切な選択により高次の励起三重項エネルギー準位と励起一重項エネルギー準位とを近づけることにより高いTADF性が得られる。より具体的には、高い発光効率、早い遅延蛍光寿命、青色発光および短い発光半値幅を有する化合物とすることができる。本発明の多環芳香族化合物は、例えば有機EL素子中で、エミッターまたはアシスティングドーパントとして発光層に含まれ、高い外部量子効率と長い寿命を実現しうると推測される。
<<Polycyclic aromatic compound>>
The polycyclic aromatic compound of the present invention has a structure represented by formula (1) and thus has both a narrow emission half-width and a high TADF property.
The polycyclic aromatic compound of the present invention is a compound having a donor structure (D) and an acceptor structure (A), and having a robust cyclic structure having a heteroatom at least at the center or a structure utilizing a multiple resonance effect, It is a multiple resonance effect type delayed fluorescent material. By appropriately selecting the donor structure (D) and the acceptor structure (A), the high-order excited triplet energy level and the excited singlet energy level are brought closer to each other, resulting in high TADF properties. More specifically, the compound can have high luminous efficiency, a short delayed fluorescence lifetime, blue light emission, and a short emission half-width. It is speculated that when contained in the light-emitting layer as an emitter or assisting dopant, it can realize high external quantum efficiency and long lifetime.
本発明の多環芳香族化合物は、式(1)で表される構造をとることにより、ドナー構造内でのLE性の遷移を用いた極めて狭い発光半値幅と高いTADF性を両立している。なお、「LE性の遷移」は分子内で同一の部分構造上に存在するHOMO-LUMOの間での局所的なエネルギー遷移を表す。LE状態(局所励起状態)はLE性の遷移となるS0―S1遷移を示すときのS1を意味する。一般的に、「LE性の遷移」により得られる発光は半値幅の狭い発光ピークを一つ以上有するまたはそれらが重なったスペクトルであり、明確な振動ピークが見られることが多い。一方、CT状態(電荷移動状態)はCT性の遷移となるS0―S1遷移のときのS1を意味する。「CT性の遷移」は分子内で異なる部分構造上に空間的に離れて存在するHOMO-LUMOの間でのエネルギー遷移を表す。一般的に、「CT性の遷移」により得られる発光は半値幅の広い発光ピークを有するスペクトルであり、明確な振動ピークは見られない。 The polycyclic aromatic compound of the present invention has a structure represented by formula (1), and thus achieves both an extremely narrow emission half-width and high TADF properties using LE transitions in the donor structure. The term "LE transitions" refers to local energy transitions between HOMO-LUMOs that exist on the same partial structure in a molecule. The LE state (locally excited state) refers to S1 when the S0-S1 transition, which is an LE transition, is observed. In general, the emission obtained by the "LE transition" is a spectrum having one or more emission peaks with a narrow half-width or overlapping them, and a clear vibration peak is often observed. On the other hand, the CT state (charge transfer state) refers to S1 when the S0-S1 transition, which is a CT transition, is observed. The "CT transitions" refer to energy transitions between HOMO-LUMOs that exist spatially separated on different partial structures in a molecule. In general, the emission obtained by the "CT transitions" is a spectrum having a wide emission peak with a half-width, and no clear vibration peak is observed.
本発明においては高次の励起三重項エネルギー(ETn)の制御が重要である。つまり、LUMO+n(部分構造A)準位をLUMO(主骨格)準位に近づけることでS1とTnを近接させ、TADFによる励起三重項から励起一重項へのアップコンバージョンを速めることができる。より具体的には、ひとつめは、T1(CT)→Tn(LE)→S1(CT)のアップコンバージョンを早めること、もうひとつは、T1(LE)→Tn(CT)→S1(LE)のアップコンバージョンを早めることである。具体的には、ES1-ET1が0.20eV以下、|ES1-ET2|(あるいは|ES1-ET3|)が0.20eV以下が好ましく、ES1-ET1が0.15eV以下、|ES1-ET2|(あるいは|ES1-ET3|)が0.10eV以下がより好ましい。ES1-ET1が0.1eV以下、|ES1-ET2|(あるいは|ES1-ET3|)が0.05eV以下がさらに好ましい。
特に、S1とT1のエネルギー準位差(ES1-ET1)が0.1eV以下で、かつS1とT2のエネルギー準位差(|ES1-ET2|)またはS1とT3のエネルギー準位差(|ES1-ET3|)が0.05eV以下であり、さらにS1が局所励起状態であることが好ましい。
In the present invention, it is important to control the high-order excited triplet energy (E Tn ). In other words, by bringing the LUMO+n (partial structure A) level closer to the LUMO (main skeleton) level, S1 and Tn are brought closer together, and the upconversion from excited triplet to excited singlet by TADF can be accelerated. More specifically, the first is to accelerate the upconversion of T1 (CT) → Tn (LE) → S1 (CT), and the other is to accelerate the upconversion of T1 (LE) → Tn (CT) → S1 (LE). Specifically, E S1 -E T1 is preferably 0.20 eV or less, |E S1 -E T2 | (or |E S1 -E T3 |) is preferably 0.20 eV or less, E S1 -E T1 is more preferably 0.15 eV or less, |E S1 -E T2 | (or |E S1 -E T3 |) is more preferably 0.10 eV or less, and E S1 -E T1 is even more preferably 0.1 eV or less, |E S1 -E T2 | (or |E S1 -E T3 |) is even more preferably 0.05 eV or less.
In particular, it is preferable that the energy level difference between S1 and T1 (E S1 -E T1 ) is 0.1 eV or less, and the energy level difference between S1 and T2 (|E S1 -E T2 |) or the energy level difference between S1 and T3 (|E S1 -E T3 |) is 0.05 eV or less, and further that S1 is in a locally excited state.
本発明の多環芳香族化合物は、式(1)で表される。
式(1)中、
A環、B環、C環およびD環は、それぞれ独立して、アリール環またはヘテロアリール環であり、これらの環における少なくとも1つの水素は置換されていてもよい。
Z1およびZ2は、それぞれ独立して-CH=または-N=であり-CH=における水素は置換されていてもよい。
X1~X4は、それぞれ独立して>Oまたは>N-R1Xであり、ただし全てが>Oになることはなく、R1Xはアリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルであり、R1Xの少なくとも1つは式(A-1)、(A-2)、(A-3)または(A-4)で表される置換基である。
式(A-1)中、R21~R28は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、アルキル、シクロアルキル、シアノ、またはハロゲンであり、R21~R28のうち隣接する2つは互いに結合して環を形成していてもよい。
式(A-2)中、Y1~Y5は、それぞれ独立して-CR1Y=または-N=であり、R1Yは、水素、アリール、ヘテロアリール、アルキル、シクロアルキル、シアノ、またはハロゲンであり、また隣接する2つのR1Yは互いに結合して環を形成していてもよく、ただし、Y1~Y5がすべて-CR1Y=のときは、少なくとも1つのR1Yはフッ素、シアノ、-BR2、-CO-R、-SO2-R、ピリジル、ピペリジルまたはピラジニルであるか、またはいずれか2つの隣接するR1Yが互いに結合して含窒素ヘテロ芳香環を形成しており、前記-BR2、-CO-R、および-SO2-RのRはアリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルである。
式(A-3)中、W1は>O、>S、>PR1Wまたは炭素をスピロ原子とする環であり、R1WおよびR31~R38は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、アルキル、シクロアルキル、シアノ、またはハロゲンであり、またR31~R38のうち隣接する2つは互いに結合して環を形成していてもよい。
式(A-4)中、W2は>O、>Sまたは>N-R2Wであり、またY11~Y13は、それぞれ独立して-CR11Y=または-N=であり、R2WおよびR11Yは、それぞれ独立に、水素、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルであり、また隣接するR2WおよびR11Yまたは2つのR11Yは互いに結合して環を形成していてもよい。
式(A-1)、(A-2)、(A-3)および(A-4)における波線部は結合位置を示す。
式(1)で表される化合物における少なくとも1つの水素はハロゲンまたは重水素で置換されていてもよい。
In formula (1),
Ring A, ring B, ring C and ring D are each independently an aryl ring or a heteroaryl ring, and at least one hydrogen atom in these rings may be substituted.
Z1 and Z2 each independently represent -CH= or -N=, and the hydrogen in -CH= may be substituted.
X 1 to X 4 are each independently >O or >N-R 1X , provided that all of them are not >O, R 1X is aryl, heteroaryl, alkyl or cycloalkyl, and at least one of R 1X is a substituent represented by formula (A-1), (A-2), (A-3) or (A-4).
In formula (A-1), R 21 to R 28 each independently represent hydrogen, aryl, heteroaryl, alkyl, cycloalkyl, cyano, or halogen, and adjacent two of R 21 to R 28 may be bonded to each other to form a ring.
In formula (A-2), Y 1 to Y 5 are each independently -CR 1Y = or -N =, R 1Y is hydrogen, aryl, heteroaryl, alkyl, cycloalkyl, cyano, or halogen, and adjacent two R 1Y may be bonded to each other to form a ring, with the proviso that when all of Y 1 to Y 5 are -CR 1Y =, at least one R 1Y is fluorine, cyano, -BR 2 , -CO-R, -SO 2 -R, pyridyl, piperidyl, or pyrazinyl, or any two adjacent R 1Y are bonded to each other to form a nitrogen-containing heteroaromatic ring, and R in -BR 2 , -CO-R, and -SO 2 -R is aryl, heteroaryl, alkyl, or cycloalkyl.
In formula (A-3), W 1 is >O, >S, >PR 1W or a ring having a carbon as a spiro atom, R 1W and R 31 to R 38 each independently represent hydrogen, aryl, heteroaryl, alkyl, cycloalkyl, cyano, or halogen, and adjacent two of R 31 to R 38 may be bonded to each other to form a ring.
In formula (A-4), W2 is >O, >S or >N- R2W , Y11 to Y13 are each independently -CR11Y = or -N=, R2W and R11Y are each independently hydrogen, aryl, heteroaryl, alkyl or cycloalkyl, and adjacent R2W and R11Y or two R11Ys may be bonded to each other to form a ring.
The wavy lines in formulae (A-1), (A-2), (A-3) and (A-4) indicate the bonding positions.
At least one hydrogen atom in the compound represented by formula (1) may be substituted with a halogen or deuterium.
本発明の多環芳香族化合物は、式(1)で表される構造のうち、式(A-1)、(A-2)、(A-3)または(A-4)で表される置換基としてアクセプター構造(A)を、式(A-1)、(A-2)、(A-3)または(A-4)で表される置換基以外の部分としてドナー構造(D)をそれぞれ有する。
九州大学安達らにより、一連の論文(Nature 2012, 492, 234-238、Science Advances,2017:3,e1603282、Science Advances 2018:4, eaao6910)で、高いTADF性を有する熱活性型遅延蛍光性化合物に必要な特徴が明らかにされている。これらの論文で述べられている特徴、つまり、ドナー上に局在するHOMO、アクセプター上に局在するLUMOに加えて、小さなΔESTおよび局在した遷移を介したスピン反転過程を有する特徴を本発明の多環芳香族化合物も有すると考えられる。
The polycyclic aromatic compound of the present invention has, in the structure represented by formula (1), an acceptor structure (A) as a substituent represented by formula (A-1), (A-2), (A-3) or (A-4), and a donor structure (D) as a portion other than the substituent represented by formula (A-1), (A-2), (A-3) or (A-4).
Adachi et al. of Kyushu University have clarified the characteristics required for a thermally activated delayed fluorescent compound having high TADF properties in a series of papers (Nature 2012, 492, 234-238, Science Advances, 2017:3, e1603282, Science Advances 2018:4, eaao6910). In addition to the characteristics described in these papers, that is, the HOMO localized on the donor and the LUMO localized on the acceptor, it is believed that the polycyclic aromatic compound of the present invention also has the characteristics of having a small ΔE ST and a spin inversion process via a localized transition.
式(1)において、A環、B環、C環およびD環は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよいアリール環または置換基を有していてもよいヘテロアリール環である。式(1)において、A環、B環、C環およびD環は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよいアリール環であることが好ましい。A環、B環、C環およびD環は、いずれも置換基を有していてもよいベンゼン環であることが好ましい。 In formula (1), ring A, ring B, ring C, and ring D are each independently an aryl ring which may have a substituent or a heteroaryl ring which may have a substituent. In formula (1), ring A, ring B, ring C, and ring D are each preferably independently an aryl ring which may have a substituent. Ring A, ring B, ring C, and ring D are each preferably a benzene ring which may have a substituent.
「アリール環」としては、例えば、炭素数6~30のアリール環があげられ、炭素数6~16のアリール環が好ましく、炭素数6~12のアリール環がより好ましく、炭素数6~10のアリール環が特に好ましい。具体的な「アリール環」としては、単環系であるベンゼン環、二環系であるビフェニル環、縮合二環系であるナフタレン環、三環系であるテルフェニル環(m-テルフェニル、o-テルフェニル、p-テルフェニル)、縮合三環系である、アセナフチレン環、フルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環、縮合四環系であるトリフェニレン環、ピレン環、ナフタセン環、縮合五環系であるペリレン環、ペンタセン環などが挙げられる。 Examples of "aryl rings" include aryl rings having 6 to 30 carbon atoms, preferably aryl rings having 6 to 16 carbon atoms, more preferably aryl rings having 6 to 12 carbon atoms, and particularly preferably aryl rings having 6 to 10 carbon atoms. Specific examples of "aryl rings" include a monocyclic benzene ring, a bicyclic ...
「ヘテロアリール環」としては、例えば、炭素数2~30のヘテロアリール環があげられ、炭素数2~25のヘテロアリール環が好ましく、炭素数2~20のヘテロアリール環がより好ましく、炭素数2~15のヘテロアリール環がさらに好ましく、炭素数2~10のヘテロアリール環が特に好ましい。また、「ヘテロアリール環」としては、例えば環構成原子として炭素以外に酸素、硫黄および窒素から選ばれるヘテロ原子を1ないし5個含有する複素環などが挙げられる。「ヘテロアリール環」はセレン原子を含むものであってもよい。 Examples of "heteroaryl rings" include heteroaryl rings having 2 to 30 carbon atoms, preferably heteroaryl rings having 2 to 25 carbon atoms, more preferably heteroaryl rings having 2 to 20 carbon atoms, even more preferably heteroaryl rings having 2 to 15 carbon atoms, and particularly preferably heteroaryl rings having 2 to 10 carbon atoms. Examples of "heteroaryl rings" include heterocycles containing, in addition to carbon, 1 to 5 heteroatoms selected from oxygen, sulfur, and nitrogen as ring-constituting atoms. The "heteroaryl ring" may contain a selenium atom.
具体的な「ヘテロアリール環」としては、例えば、ピロール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環、ピラゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環、トリアジン環、インドール環、イソインドール環、1H-インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、1H-ベンゾトリアゾール環、キノリン環、イソキノリン環、シンノリン環、キナゾリン環、キノキサリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、プリン環、プテリジン環、カルバゾール環、アクリジン環、フェノキサチイン環、フェノキサジン環、フェノチアジン環、フェナジン環、インドリジン環、フラン環、ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、フラザン環、チアントレン環などが挙げられる。 Specific examples of the "heteroaryl ring" include a pyrrole ring, an oxazole ring, an isoxazole ring, a thiazole ring, an isothiazole ring, an imidazole ring, an oxadiazole ring, a thiadiazole ring, a triazole ring, a tetrazole ring, a pyrazole ring, a pyridine ring, a pyrimidine ring, a pyridazine ring, a pyrazine ring, a triazine ring, an indole ring, an isoindole ring, a 1H-indazole ring, a benzimidazole ring, a benzoxazole ring, a benzothiazole ring, a 1H-benzo Examples of such rings include a triazole ring, a quinoline ring, an isoquinoline ring, a cinnoline ring, a quinazoline ring, a quinoxaline ring, a phthalazine ring, a naphthyridine ring, a purine ring, a pteridine ring, a carbazole ring, an acridine ring, a phenoxathiin ring, a phenoxazine ring, a phenothiazine ring, a phenazine ring, an indolizine ring, a furan ring, a benzofuran ring, an isobenzofuran ring, a dibenzofuran ring, a thiophene ring, a benzothiophene ring, a dibenzothiophene ring, a furazan ring, and a thianthrene ring.
A環、B環、C環およびD環における上記「アリール環」または「ヘテロアリール環」における少なくとも1つの水素は、置換基に置換されていてもよい。この置換基の例としては、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシまたはジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)(以上、第1置換基)があげられ、前記アリール、前記ヘテロアリール、および前記ジアリールアミノにおける少なくとも1つの水素はアリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキル(以上、第2置換基)で置換されていてもよい。 At least one hydrogen atom in the above "aryl ring" or "heteroaryl ring" in ring A, ring B, ring C, and ring D may be substituted with a substituent. Examples of the substituent include aryl, heteroaryl, diarylamino, diheteroarylamino, arylheteroarylamino, alkyl, cycloalkyl, alkoxy, aryloxy, or diarylboryl (two aryls may be bonded via a single bond or a linking group) (above, first substituent), and at least one hydrogen atom in the aryl, heteroaryl, and diarylamino may be substituted with aryl, heteroaryl, alkyl, or cycloalkyl (above, second substituent).
「アリール」(第1置換基)としては、例えば、炭素数6~30のアリールが挙げられ、炭素数6~24のアリールが好ましく、炭素数6~20のアリールがより好ましく、炭素数6~16のアリールがさらに好ましく、炭素数6~12のアリールが特に好ましく、炭素数6~10のアリールが最も好ましい。 Examples of "aryl" (first substituent) include aryls having 6 to 30 carbon atoms, preferably aryls having 6 to 24 carbon atoms, more preferably aryls having 6 to 20 carbon atoms, even more preferably aryls having 6 to 16 carbon atoms, particularly preferably aryls having 6 to 12 carbon atoms, and most preferably aryls having 6 to 10 carbon atoms.
具体的なアリールとしては、例えば、単環系アリールであるフェニル、二環系アリールである(2-,3-,4-)ビフェニリル、縮合二環系アリールである(1-,2-)ナフチル、三環系アリールであるテルフェニリル(m-テルフェニル-2’-イル、m-テルフェニル-4’-イル、m-テルフェニル-5’-イル、o-テルフェニル-3’-イル、o-テルフェニル-4’-イル、p-テルフェニル-2’-イル、m-テルフェニル-2-イル、m-テルフェニル-3-イル、m-テルフェニル-4-イル、o-テルフェニル-2-イル、o-テルフェニル-3-イル、o-テルフェニル-4-イル、p-テルフェニル-2-イル、p-テルフェニル-3-イル、p-テルフェニル-4-イル)、縮合三環系アリールである、アセナフチレン-(1-,3-,4-,5-)イル、フルオレン-(1-,2-,3-,4-,9-)イル、フェナレン-(1-,2-)イル、(1-,2-,3-,4-,9-)フェナントリル、四環系アリールであるクアテルフェニリル(5’-フェニル-m-テルフェニル-2-イル、5’-フェニル-m-テルフェニル-3-イル、5’-フェニル-m-テルフェニル-4-イル、m-クアテルフェニリル)、縮合四環系アリールであるトリフェニレン-(1-,2-)イル、ピレン-(1-,2-,4-)イル、ナフタセン-(1-,2-,5-)イル、縮合五環系アリールであるペリレン-(1-,2-,3-)イル、ペンタセン-(1-,2-,5-,6-)イルなどが挙げられる。 Specific examples of aryl include monocyclic aryl phenyl, bicyclic aryl (2-, 3-, 4-) biphenylyl, condensed bicyclic aryl (1-, 2-) naphthyl, tricyclic aryl terphenylyl (m-terphenyl-2'-yl, m-terphenyl-4'-yl, m-terphenyl-5'-yl, o-terphenyl-3'-yl, o-terphenyl-4'-yl, p-terphenyl-2'-yl, m-terphenyl-2-yl, m-terphenyl-3-yl, m-terphenyl-4-yl, o-terphenyl-2-yl, o-terphenyl-3-yl, o-terphenyl-4-yl, p-terphenyl-2-yl, p-terphenyl-3-yl, p-terphenyl-4-yl), condensed tricyclic aryl, Examples of the aryl include acenaphthylene-(1-,3-,4-,5-)yl, fluorene-(1-,2-,3-,4-,9-)yl, phenalene-(1-,2-)yl, (1-,2-,3-,4-,9-)phenanthryl, tetracyclic aryl quaterphenylyl (5'-phenyl-m-terphenyl-2-yl, 5'-phenyl-m-terphenyl-3-yl, 5'-phenyl-m-terphenyl-4-yl, m-quaterphenylyl), condensed tetracyclic aryl triphenylene-(1-,2-)yl, pyrene-(1-,2-,4-)yl, naphthacene-(1-,2-,5-)yl, condensed pentacyclic aryl perylene-(1-,2-,3-)yl, pentacene-(1-,2-,5-,6-)yl, etc.
第1置換基としての「アリール」の上記説明は、第1置換基としての、ジアリールアミノにおける「アリール」、アリールヘテロアリールアミノにおける「アリール」、アリールオキシにおける「アリール」、ジアリールボリルにおける「アリール」、第2置換基としての、「アリール」に対しても同じく引用することができる。 The above explanation of "aryl" as the first substituent can also be applied to "aryl" in diarylamino, "aryl" in arylheteroarylamino, "aryl" in aryloxy, "aryl" in diarylboryl, and "aryl" as the second substituent as the first substituent.
「ヘテロアリール」(第1置換基)としては、例えば、炭素数2~30のヘテロアリールが挙げられ、炭素数2~25のヘテロアリールが好ましく、炭素数2~20のヘテロアリールがより好ましく、炭素数2~15のヘテロアリールがさらに好ましく、炭素数2~10のヘテロアリールが特に好ましい。また、ヘテロアリールとしては、例えば環構成原子として炭素以外に酸素、硫黄および窒素から選ばれるヘテロ原子を1ないし5個含有する複素環などが挙げられる。 Examples of "heteroaryl" (first substituent) include heteroaryls having 2 to 30 carbon atoms, preferably heteroaryls having 2 to 25 carbon atoms, more preferably heteroaryls having 2 to 20 carbon atoms, even more preferably heteroaryls having 2 to 15 carbon atoms, and particularly preferably heteroaryls having 2 to 10 carbon atoms. Examples of heteroaryls include heterocycles containing, in addition to carbon, 1 to 5 heteroatoms selected from oxygen, sulfur, and nitrogen as ring-constituting atoms.
具体的なヘテロアリールとしては、例えば、フリル、チエニル、ピロリル、オキサゾリル、イソオキサゾリル、チアゾリル、イソチアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、オキサジアゾリル、フラザニル、チアジアゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピリジル、ピリミジニル、ピリダジニル、ピラジニル、トリアジニル、ベンゾフラニル、イソベンゾフラニル、ジベンゾフラニル、ベンゾ[b]チエニル、ジベンゾチエニル、インドリル、イソインドリル、1H-インダゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、1H-ベンゾトリアゾリル、キノリル、イソキノリル、シンノリル、キナゾリル、キノキサリニル、フタラジニル、ナフチリジニル、プリニル、プテリジニル、カルバゾリル、アクリジニル、フェノキサジニル、フェノチアジニル、フェナジニル、フェノキサチイニル、チアントレニル、インドリジニルなどが挙げられる。 Specific examples of heteroaryl include furyl, thienyl, pyrrolyl, oxazolyl, isoxazolyl, thiazolyl, isothiazolyl, imidazolyl, pyrazolyl, oxadiazolyl, furazanyl, thiadiazolyl, triazolyl, tetrazolyl, pyridyl, pyrimidinyl, pyridazinyl, pyrazinyl, triazinyl, benzofuranyl, isobenzofuranyl, dibenzofuranyl, benzo[b]thienyl, dibenzothienyl, indoaryl, and aryl. These include isoindolyl, 1H-indazolyl, benzimidazolyl, benzoxazolyl, benzothiazolyl, 1H-benzotriazolyl, quinolyl, isoquinolyl, cinnolyl, quinazolyl, quinoxalinyl, phthalazinyl, naphthyridinyl, purinyl, pteridinyl, carbazolyl, acridinyl, phenoxazinyl, phenothiazinyl, phenazinyl, phenoxathiinyl, thianthrenyl, and indolizinyl.
第1置換基としての「ヘテロアリール」の上記説明は、第1置換基としての、ジヘテロアリールアミノにおける「ヘテロアリール」、アリールヘテロアリールアミノにおける「ヘテロアリール」に対しても同じく引用することができる。また、第1置換基としての「ヘテロアリール」の上記説明は、第2置換基としての「ヘテロアリール」に対しても同じく引用することができる。また、第2置換基としての「ヘテロアリール」には、当該ヘテロアリールにおける少なくとも1つの水素がフェニルなどのアリール(具体例は上述した基)やメチルなどのアルキル(具体例は後述する基)で置換された基も第2置換基としてのヘテロアリールに含まれる。その一例としては、第2置換基がカルバゾリル基の場合には、9位における少なくとも1つの水素がフェニルなどのアリールやメチルなどのアルキルで置換されたカルバゾリル基も第2置換基としてのヘテロアリールに含まれる。 The above explanation of the "heteroaryl" as the first substituent can also be cited for the "heteroaryl" in diheteroarylamino and the "heteroaryl" in arylheteroarylamino as the first substituent. The above explanation of the "heteroaryl" as the first substituent can also be cited for the "heteroaryl" as the second substituent. In addition, the "heteroaryl" as the second substituent includes a group in which at least one hydrogen atom in the heteroaryl is substituted with an aryl such as phenyl (specific examples are the groups mentioned above) or an alkyl such as methyl (specific examples are the groups mentioned below). As an example, when the second substituent is a carbazolyl group, a carbazolyl group in which at least one hydrogen atom at the 9-position is substituted with an aryl such as phenyl or an alkyl such as methyl is also included in the heteroaryl as the second substituent.
「アルキル」(第1置換基)としては、直鎖および分枝鎖のいずれでもよく、例えば、炭素数1~24のアルキル(炭素数3~24の分枝鎖アルキル)が挙げられ、炭素数1~18のアルキル(炭素数3~18の分枝鎖アルキル)が好ましく、炭素数1~12のアルキル(炭素数3~12の分枝鎖アルキル)がより好ましく、炭素数1~6のアルキル(炭素数3~6の分枝鎖アルキル)がさらに好ましく、炭素数1~4のアルキル(炭素数3~4の分枝鎖アルキル)が特に好ましく、メチルが最も好ましい。 The "alkyl" (first substituent) may be either linear or branched, and examples thereof include alkyl having 1 to 24 carbon atoms (branched chain alkyl having 3 to 24 carbon atoms), preferably alkyl having 1 to 18 carbon atoms (branched chain alkyl having 3 to 18 carbon atoms), more preferably alkyl having 1 to 12 carbon atoms (branched chain alkyl having 3 to 12 carbon atoms), even more preferably alkyl having 1 to 6 carbon atoms (branched chain alkyl having 3 to 6 carbon atoms), particularly preferably alkyl having 1 to 4 carbon atoms (branched chain alkyl having 3 to 4 carbon atoms), and most preferably methyl.
具体的なアルキルとしては、例えば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、s-ブチル、t-ブチル、n-ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、t-ペンチル、n-ヘキシル、1-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、n-ヘプチル、1-メチルヘキシル、n-オクチル、t-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、2,6-ジメチル-4-ヘプチル、3,5,5-トリメチルヘキシル、n-デシル、n-ウンデシル、1-メチルデシル、n-ドデシル、n-トリデシル、1-ヘキシルヘプチル、n-テトラデシル、n-ペンタデシル、n-ヘキサデシル、n-ヘプタデシル、n-オクタデシル、n-エイコシルなどが挙げられる。 Specific examples of alkyl include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, s-butyl, t-butyl, n-pentyl, isopentyl, neopentyl, t-pentyl, n-hexyl, 1-methylpentyl, 4-methyl-2-pentyl, 3,3-dimethylbutyl, 2-ethylbutyl, n-heptyl, 1-methylhexyl, n-octyl, t-octyl, 1-methylheptyl, Examples include 2-ethylhexyl, 2-propylpentyl, n-nonyl, 2,2-dimethylheptyl, 2,6-dimethyl-4-heptyl, 3,5,5-trimethylhexyl, n-decyl, n-undecyl, 1-methyldecyl, n-dodecyl, n-tridecyl, 1-hexylheptyl, n-tetradecyl, n-pentadecyl, n-hexadecyl, n-heptadecyl, n-octadecyl, and n-eicosyl.
第1置換基としての「アルキル」の上記説明は、第2置換基としての「アルキル」に対しても同じく引用することができる。第1置換基に対して第2置換基であるアルキルが置換する位置は特に限定されないが、第1置換基の環(式(2)におけるa環、b環、c環およびd環)への結合位置(1位)を基準にして、2位または3位が好ましく、2位がより好ましい。 The above explanation of "alkyl" as the first substituent can also be applied to "alkyl" as the second substituent. The position at which the alkyl, which is the second substituent, substitutes the first substituent is not particularly limited, but the second or third position is preferred, and the second position is more preferred, based on the bonding position (1st position) of the first substituent to the ring (ring a, ring b, ring c, and ring d in formula (2)).
「シクロアルキル」(第1置換基)としては、1つの環からなるシクロアルキル、複数の環からなるシクロアルキル、環内で共役しない二重結合を含むシクロアルキルおよび環外に分岐を含むシクロアルキルのいずれでもよく、例えば、炭素数3~20のシクロアルキルが挙げられ、炭素数3~12のシクロアルキルが好ましく、炭素数5~10のシクロアルキルがより好ましく、炭素数6~10のシクロアルキルがさらに好ましい。 The "cycloalkyl" (first substituent) may be any of cycloalkyl consisting of one ring, cycloalkyl consisting of multiple rings, cycloalkyl containing a double bond that is not conjugated within the ring, and cycloalkyl containing a branch outside the ring. For example, cycloalkyl having 3 to 20 carbon atoms is included, cycloalkyl having 3 to 12 carbon atoms is preferred, cycloalkyl having 5 to 10 carbon atoms is more preferred, and cycloalkyl having 6 to 10 carbon atoms is even more preferred.
具体的なシクロアルキルとしては、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、ビシクロ[2.2.1]ヘプチル、ビシクロ[2.2.2]オクチル、デカヒドロナフチル、アダマンチルなどが挙げられる。 Specific examples of cycloalkyl include cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, bicyclo[2.2.1]heptyl, bicyclo[2.2.2]octyl, decahydronaphthyl, and adamantyl.
第1置換基としての「シクロアルキル」の上記説明は、第2置換基としての「シクロアルキル」に対しても同じく引用することができる。 The above explanation of "cycloalkyl" as the first substituent can also be applied to "cycloalkyl" as the second substituent.
「アルコキシ」(第1置換基)としては、例えば、炭素数1~24のアルコキシ(炭素数3~24の分岐鎖のアルコキシ)が挙げられ、炭素数1~18のアルコキシ(炭素数3~18の分岐鎖のアルコキシ)が好ましく、炭素数1~12のアルコキシ(炭素数3~12の分岐鎖のアルコキシ)がより好ましく、炭素数1~6のアルコキシ(炭素数3~6の分岐鎖のアルコキシ)がさらに好ましく、炭素数1~4のアルコキシ(炭素数3~4の分岐鎖のアルコキシ)が特に好ましい。 Examples of "alkoxy" (first substituent) include alkoxy having 1 to 24 carbon atoms (branched chain alkoxy having 3 to 24 carbon atoms), preferably alkoxy having 1 to 18 carbon atoms (branched chain alkoxy having 3 to 18 carbon atoms), more preferably alkoxy having 1 to 12 carbon atoms (branched chain alkoxy having 3 to 12 carbon atoms), even more preferably alkoxy having 1 to 6 carbon atoms (branched chain alkoxy having 3 to 6 carbon atoms), and particularly preferably alkoxy having 1 to 4 carbon atoms (branched chain alkoxy having 3 to 4 carbon atoms).
具体的なアルコキシとしては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、s-ブトキシ、t-ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシなどが挙げられる。 Specific examples of alkoxy include methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, s-butoxy, t-butoxy, pentyloxy, hexyloxy, heptyloxy, and octyloxy.
第1の置換基(第2の置換基で置換されているものを含む)は好ましくは以下の構造式で表される基であり、より好ましくは、メチル、ターシャリ-アルキル(t-ブチル、t-アミル、t-オクチルなど)、フェニル、o-トリル、p-トリル、2,4-キシリル、2,5-キシリル、2,6-キシリル、2,4,6-メシチル、ジフェニルアミノ、ジ-p-トリルアミノ、ビス(p-(t-ブチル)フェニル)アミノ、カルバゾリル、3,6-ジメチルカルバゾリル、3,6-ジ-t-ブチルカルバゾリルおよびフェノキシであり、さらに好ましくは、メチル、t-ブチル、t-アミル、t-オクチル、フェニル、o-トリル、2,6-キシリル、2,4,6-メシチル、ジフェニルアミノ、ジ-p-トリルアミノ、およびビス(p-(t-ブチル)フェニル)アミノ、カルバゾリル、3,6-ジメチルカルバゾリルおよび3,6-ジ-t-ブチルカルバゾリルである。合成の容易さの観点からは、立体障害が大きい方が選択的な合成のために好ましく、具体的には、t-ブチル、t-アミル、t-オクチル、o-トリル、p-トリル、2,4-キシリル、2,5-キシリル、2,6-キシリル、2,4,6-メシチル、ジ-p-トリルアミノ、ビス(p-(t-ブチル)フェニル)アミノ、3,6-ジメチルカルバゾリルおよび3,6-ジ-t-ブチルカルバゾリルが好ましい。 The first substituent (including those substituted with the second substituent) is preferably a group represented by the following structural formula, and more preferably methyl, tertiary alkyl (t-butyl, t-amyl, t-octyl, etc.), phenyl, o-tolyl, p-tolyl, 2,4-xylyl, 2,5-xylyl, 2,6-xylyl, 2,4,6-mesityl, diphenylamino, di-p-tolylamino, bis(p-(t-butyl)phenyl)amino, carbazolyl , 3,6-dimethylcarbazolyl, 3,6-di-t-butylcarbazolyl, and phenoxy, and more preferably methyl, t-butyl, t-amyl, t-octyl, phenyl, o-tolyl, 2,6-xylyl, 2,4,6-mesityl, diphenylamino, di-p-tolylamino, and bis(p-(t-butyl)phenyl)amino, carbazolyl, 3,6-dimethylcarbazolyl, and 3,6-di-t-butylcarbazolyl. From the viewpoint of ease of synthesis, a larger steric hindrance is preferred for selective synthesis, and specifically, t-butyl, t-amyl, t-octyl, o-tolyl, p-tolyl, 2,4-xylyl, 2,5-xylyl, 2,6-xylyl, 2,4,6-mesityl, di-p-tolylamino, bis(p-(t-butyl)phenyl)amino, 3,6-dimethylcarbazolyl, and 3,6-di-t-butylcarbazolyl are preferred.
下記構造式において、「Me」はメチル、「tBu」はt-ブチル、「tAm」はt-アミル、「tOct」はt-オクチル、*は結合位置を表す。 In the structural formula below, "Me" is methyl, "tBu" is t-butyl, "tAm" is t-amyl, "tOct" is t-octyl, and * indicates the bond position.
式(1)において、Z1およびZ2は、それぞれ独立して―CH=または-N=であり、合成の容易さおよび化合物の安定性の観点からは、-CH=が好ましい。化合物の広いエネルギーギャップの観点からは、-N=が好ましい。
上記―CH=における水素は置換されていてもよく、置換基としては、上述の第1置換基が挙げられる。また、上記第1置換基における少なくとも1つの水素は、上述の第2置換基により置換されていてもよい。
In formula (1), Z1 and Z2 are each independently -CH= or -N=, and -CH= is preferred from the viewpoint of ease of synthesis and stability of the compound, and -N= is preferred from the viewpoint of a wide energy gap of the compound.
The hydrogen atom in the -CH= may be substituted, and examples of the substituent include the first substituent described above. In addition, at least one hydrogen atom in the first substituent may be substituted with the second substituent described above.
X1~X4は、それぞれ独立して、>Oまたは>N-R1Xであり、ただし全てが>Oになることはない。X1~X4の少なくとも1つが>N-R1Xであり、これにより狭い発光半値幅が得られやすい。X1~X4のすべてが>N-R1Xであることがより好ましい。また、広いエネルギーギャップの観点からは、X1~X4の少なくとも1つが>Oであることが好ましい。 X 1 to X 4 are each independently >O or >N-R 1X , provided that not all of them are >O. At least one of X 1 to X 4 is >N-R 1X , which makes it easier to obtain a narrow emission half width. It is more preferable that all of X 1 to X 4 are >N-R 1X . In addition, from the viewpoint of a wide energy gap, it is preferable that at least one of X 1 to X 4 is >O.
R1Xはアリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルであり、R1Xの少なくとも1つは式(A-1)、(A-2)、(A-3)または(A-4)で表される置換基である。アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルについては、上記の第1置換基におけるそれぞれの説明を引用することができる。式(A-1)、(A-2)、(A-3)および(A-4)における波線部は結合位置を示す。式(A-1)、(A-2)、(A-3)または(A-4)で表される置換基の数は、1~4であり、1~2であることが好ましい。R1Xの少なくとも1つが式(A-1)、(A-2)、(A-3)または(A-4)で表される置換基であることにより、良好なTADF性を得ることができる。R1Xの少なくとも1つは式(A-1)、(A-2)、または(A-3)で表される置換基であることが好ましい。 R 1X is aryl, heteroaryl, alkyl or cycloalkyl, and at least one of R 1X is a substituent represented by formula (A-1), (A-2), (A-3) or (A-4). For aryl, heteroaryl, alkyl or cycloalkyl, the respective explanations in the above first substituent can be cited. The wavy lines in formulas (A-1), (A-2), (A-3) and (A-4) indicate the bonding positions. The number of the substituents represented by formula (A-1), (A-2), (A-3) or (A-4) is 1 to 4, preferably 1 to 2. By at least one of R 1X being a substituent represented by formula (A-1), (A-2), (A-3) or (A-4), good TADF properties can be obtained. At least one of R 1X is preferably a substituent represented by formula (A-1), (A-2), or (A-3).
式(1)で表される多環芳香族化合物は、式(2)で表される多環芳香族化合物であることが好ましい。
式(2)中、R1~R14は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシまたはジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)であり、これらにおける少なくとも1つの水素はアリール、ヘテロアリールまたはアルキルで置換されていてもよく、またR3~R14のうち隣接する2つが互いに結合して環を形成していてもよい。
X1~X4は、それぞれ独立して>Oまたは>N-R1Xであり、ただし全てが>Oになることはなく、R1Xは炭素数6~20のアリール、炭素数2~15のヘテロアリール、炭素数1~20のアルキルまたは炭素数3~8のシクロアルキルであり、R1Xの少なくとも1つは式(A-1)、(A-2)または(A-3)で表される置換基である。
式(2)の式(A-1)中、R21~R28は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、アルキル、シクロアルキル、シアノ、またはハロゲンであり、またR21~R28のうち隣接する2つは互いに結合して環を形成していてもよい。
式(2)の式(A-2)中、Y1~Y5は、それぞれ独立して-CR1Y=または-N=であり、ただしY1~Y5の少なくとも1つは-N=であり、R1Yは、水素、アリール、ヘテロアリール、アルキル、シクロアルキル、シアノ、またはハロゲンであり、また隣接する2つのR1Yは互いに結合して環を形成していてもよい。
式(2)の式(A-3)中、W1は>O、>Sまたは炭素をスピロ原子とする環であり、R31~R38は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、アルキル、シクロアルキル、シアノ、またはハロゲンであり、またR31~R38のうち隣接する2つは互いに結合して環を形成していてもよい。
式(2)の式(A-4)中、W2は>O、>Sまたは>N-R2Wであり、またY11~Y13は、それぞれ独立して―CR11Y=または-N=であり、R2WおよびR11Yは、それぞれ独立に、水素、アリール、ヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルであり、また隣接するR2WおよびR11Yまたは2つのR11Yは互いに結合してアリール環またはヘテロアリール環を形成していてもよい。
式(2)で表される化合物における少なくとも1つの水素がハロゲンまたは重水素で置換されていてもよい。
In formula (2), R 1 to R 14 are each independently hydrogen, aryl, heteroaryl, diarylamino, diheteroarylamino, arylheteroarylamino, alkyl, cycloalkyl, alkoxy, aryloxy, or diarylboryl (two aryls may be bonded via a single bond or a linking group), in which at least one hydrogen may be substituted with an aryl, heteroaryl, or alkyl, and two adjacent groups among R 3 to R 14 may be bonded to each other to form a ring.
X 1 to X 4 are each independently >O or >N-R 1X , provided that all of them are not >O, R 1X is an aryl having 6 to 20 carbon atoms, a heteroaryl having 2 to 15 carbon atoms, an alkyl having 1 to 20 carbon atoms, or a cycloalkyl having 3 to 8 carbon atoms, and at least one of R 1X is a substituent represented by formula (A-1), (A-2), or (A-3).
In formula (A-1) of formula (2), R 21 to R 28 each independently represent hydrogen, aryl, heteroaryl, alkyl, cycloalkyl, cyano, or halogen, and adjacent two of R 21 to R 28 may be bonded to each other to form a ring.
In formula (A-2) of formula (2), Y 1 to Y 5 are each independently -CR 1Y = or -N=, provided that at least one of Y 1 to Y 5 is -N=, R 1Y is hydrogen, aryl, heteroaryl, alkyl, cycloalkyl, cyano, or halogen, and two adjacent R 1Ys may be bonded to each other to form a ring.
In formula (A-3) of formula (2), W 1 is >O, >S or a ring having a carbon as a spiro atom, and R 31 to R 38 are each independently hydrogen, aryl, heteroaryl, alkyl, cycloalkyl, cyano, or halogen, and any two adjacent groups among R 31 to R 38 may be bonded to each other to form a ring.
In formula (A-4) of formula (2), W2 is >O, >S or >N- R2W , Y11 to Y13 are each independently -CR11Y = or -N=, R2W and R11Y are each independently hydrogen, aryl, heteroaryl, alkyl or cycloalkyl, and adjacent R2W and R11Y or two R11Y may be bonded to each other to form an aryl ring or a heteroaryl ring.
At least one hydrogen atom in the compound represented by formula (2) may be substituted with a halogen atom or deuterium.
式(2)中、R1~R14は、それぞれ独立して、水素、または、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシもしくはジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)である置換基であり、具体的には、前記「第1置換基」の記載に準ずる。また、前記「第1置換基」において、隣り合う置換基は互いに結合し環構造を形成してもよい。また、「第1置換基」おける少なくとも1つの水素はアリール、ヘテロアリール、またはアルキルで置換されていてもよく、「第1置換基」に結合する置換基は前記「第2置換基」の記載に準ずる。 In formula (2), R 1 to R 14 are each independently hydrogen or a substituent which is an aryl, heteroaryl, diarylamino, diheteroarylamino, arylheteroarylamino, alkyl, cycloalkyl, alkoxy, aryloxy or diarylboryl (two aryls may be bonded via a single bond or a linking group), and specifically, are as described in the "first substituent" above. In addition, in the "first substituent", adjacent substituents may be bonded to each other to form a ring structure. In addition, at least one hydrogen atom in the "first substituent" may be substituted with an aryl, heteroaryl, or alkyl, and the substituent bonded to the "first substituent" is as described in the "second substituent" above.
R1は水素であることが好ましい。R2は水素であることが好ましい。式(2)中、R1、R2はいずれも水素であることが好ましい。R3は水素であることが好ましい。R9は水素であることが好ましい。式(2)中、R3、R9はいずれも水素であることが好ましい。R5は水素であることが好ましい。R11は水素であることが好ましい。式(2)中、R5、R11はいずれも水素であることが好ましい。R6は水素であることが好ましい。R12は水素であることが好ましい。式(2)中、R6、R12はいずれも水素であることが好ましい。R8は水素であることが好ましい。R14は水素であることが好ましい。式(2)中、R8、R14はいずれも水素であることが好ましい。
式(2)中、R1、R2、R3、R9、R5、R11、R6、R12、R8、R14はいずれも水素であることが好ましい。
また、R1~R14のうち、R4、R10以外がいずれも水素であること、またはR7、R13以外がいずれも水素であることが好ましく、R4、R10以外がいずれも水素であることがより好ましい。R4、R10はジアリールアミン、アルキル、またはシクロアルキルであることが好ましい。
R1~R14がいずれも水素であることも好ましい。
R 1 is preferably hydrogen. R 2 is preferably hydrogen. In formula (2), R 1 and R 2 are preferably both hydrogen. R 3 is preferably hydrogen. R 9 is preferably hydrogen. In formula (2), R 3 and R 9 are preferably both hydrogen. R 5 is preferably hydrogen. R 11 is preferably hydrogen. In formula (2), R 5 and R 11 are preferably both hydrogen. R 6 is preferably hydrogen. R 12 is preferably hydrogen. In formula (2), R 6 and R 12 are preferably both hydrogen. R 8 is preferably hydrogen. R 14 is preferably hydrogen. In formula (2), R 8 and R 14 are preferably both hydrogen.
In formula (2), it is preferable that R 1 , R 2 , R 3 , R 9 , R 5 , R 11 , R 6 , R 12 , R 8 and R 14 are all hydrogen.
In addition, among R 1 to R 14 , it is preferable that all except R 4 and R 10 are hydrogen, or all except R 7 and R 13 are hydrogen, and it is more preferable that all except R 4 and R 10 are hydrogen. It is preferable that R 4 and R 10 are diarylamine, alkyl, or cycloalkyl.
It is also preferred that R 1 to R 14 are all hydrogen.
式(2)において、R3~R11のうちの隣接する基同士は結合してa環、b環、c環またはd環と共にアリール環またはヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素は、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシまたはジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)(以上、第1置換基)で置換されていてもよく、これらにおける少なくとも1つの水素はアリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキル(以上、第2置換基)で置換されていてもよい。R3~R11のうちの隣接する基同士としては、R3およびR4、R6およびR7、R7およびR8、R9およびR10、R10およびR11、R12およびR13、ならびに、R13およびR14の組み合わせが挙げられる。 In formula (2), adjacent groups among R 3 to R 11 may be bonded to each other to form an aryl ring or a heteroaryl ring together with the a ring, the b ring, the c ring, or the d ring, and at least one hydrogen atom in the formed ring may be substituted with an aryl, a heteroaryl, a diarylamino, an alkyl, a cycloalkyl, an alkoxy, an aryloxy, or a diarylboryl (two aryls may be bonded via a single bond or a linking group) (above, first substituents), and at least one hydrogen atom in these may be substituted with an aryl, a heteroaryl, an alkyl, or a cycloalkyl (above, second substituents). Examples of adjacent groups among R 3 to R 11 include combinations of R 3 and R 4 , R 6 and R 7 , R 7 and R 8 , R 9 and R 10 , R 10 and R 11 , R 12 and R 13 , and R 13 and R 14 .
式(2)は、以下の式(4-B2X4-0000)で表される部分構造を含むことが好ましい。
Xは、それぞれ独立して、OまたはNであり、狭い発光半値幅の観点からは、Xは少なくとも1つがNであり、3つがNであることが好ましく、すべてがNであることがより好ましい。また、広いエネルギーギャップの観点からは、Xは少なくとも1つがOであることが好ましい。
上記部分構造への式(A-1)、(A-2)、(A-3)または(A-4)で表される置換基の置換位置としては以下R’で表される位置が挙げられる。
The substitution position of the substituent represented by formula (A-1), (A-2), (A-3) or (A-4) on the above partial structure may be the position represented by R' below.
また、式(2)で表される化合物における式(A-1)、(A-2)、(A-3)または(A-4)で表される置換基の置換位置としては、合成的観点から、構造全体が対称構造となる位置が望ましい。 In addition, from a synthetic viewpoint, it is preferable that the substitution position of the substituent represented by formula (A-1), (A-2), (A-3) or (A-4) in the compound represented by formula (2) be a position that makes the entire structure symmetrical.
<式(A-1)、(A-2)、(A-3)または(A-4)で表される置換基:アクセプター構造(A)>
式(A-1)におけるR21~R28は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、ジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)、シアノおよびハロゲンからなる群より選択されるいずれかであり、具体的には、前記「第1置換基」の記載に準ずる。R21~R28は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、アルキル、シクロアルキル、シアノ、またはハロゲンであることが好ましく、R21~R28はいずれも水素であることが好ましい。合成の観点から分子量が小さい方が好ましいからである。
また、「第1置換基」おける少なくとも1つの水素はアリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルで置換されていてもよく、「第1置換基」に結合する置換基は前記「第2置換基」の記載に準ずる。式(A-1)における波線部は結合位置を示す。
また、R21~R28のうち隣接する2つは互いに結合し環構造を形成していてもよい。環は炭素数2~5のアルキレンで連結されて形成されたものであることが好ましい。R21~R28のうちの隣接する基同士としては、R21およびR22、R22およびR23、R23およびR24、R24およびR25、R25およびR26、R26およびR27、R27およびR28、ならびに、R28およびR21の組み合わせが挙げられる。
In formula (A-1), R 21 to R 28 are each independently any one selected from the group consisting of hydrogen, aryl, heteroaryl, diarylamino, diheteroarylamino, arylheteroarylamino, alkyl, cycloalkyl, alkoxy, aryloxy, diarylboryl (two aryls may be bonded via a single bond or a linking group), cyano, and halogen, and are specifically similar to the description of the "first substituent" above. R 21 to R 28 are each independently preferably hydrogen, aryl, heteroaryl, alkyl, cycloalkyl, cyano, or halogen, and R 21 to R 28 are all preferably hydrogen. This is because a smaller molecular weight is preferable from the viewpoint of synthesis.
In addition, at least one hydrogen atom in the "first substituent" may be substituted with an aryl, heteroaryl, alkyl, or cycloalkyl, and the substituent bonded to the "first substituent" is similar to the description of the "second substituent" above. The wavy line in formula (A-1) indicates the bonding position.
In addition, two adjacent groups among R 21 to R 28 may be bonded to each other to form a ring structure. The ring is preferably formed by linking with an alkylene having 2 to 5 carbon atoms. Examples of adjacent groups among R 21 to R 28 include combinations of R 21 and R 22 , R 22 and R 23 , R 23 and R 24 , R 24 and R 25 , R 25 and R 26 , R 26 and R 27 , R 27 and R 28 , and R 28 and R 21 .
物性の観点からは式(A-1)で表される置換基からなる部分構造のLUMOが主骨格(4-B2X4-0000)のLUMOと近いことが好ましく、XがすべてNのとき(4-B2N4-0000の場合)、R21~R28は水素が好ましい。
式(A-1)で表される置換基の好ましい例としては以下が挙げられる。下記構造中、任意の水素はそれぞれ独立して炭素数1~8のアルキル、重水素またはフッ素で置換されていてもよく、これらのうち、フッ素で置換されていることが好ましい。置換数は特に限定されないが、0~2であることが好ましく、0~1であることがより好ましく、0であることがさらに好ましい。
From the viewpoint of physical properties, it is preferable that the LUMO of the partial structure consisting of the substituents represented by formula (A-1) is close to the LUMO of the main skeleton (4-B2X4-0000), and when all of X are N (4-B2N4-0000), R 21 to R 28 are preferably hydrogen.
Preferred examples of the substituent represented by formula (A-1) include the following. In the following structure, any hydrogen may be independently substituted with alkyl having 1 to 8 carbon atoms, deuterium or fluorine, and among these, it is preferable that it is substituted with fluorine. The number of substitutions is not particularly limited, but is preferably 0 to 2, more preferably 0 to 1, and even more preferably 0.
式(A-2)におけるY1~Y5は、それぞれ独立して-CR1Y=または-N=である。R1Yは、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、ジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)、シアノおよびハロゲンからなる群より選択されるいずれかであり、具体的には、前記「第1置換基」の記載に準ずる。R1Yは、水素、アリール、ヘテロアリール、アルキル、シクロアルキル、シアノ、またはハロゲンであることが好ましい。
ただし、Y1~Y5がすべて-CR1Y=のときは、少なくとも1つのR1Yはフッ素、シアノ、-BR2、-CO-R、-SO2-R、ピリジル、ピペリジニルまたはピラジニルであるか、隣接するR1Y=で互いに結合して含窒素ヘテロ芳香環を形成している。含窒素ヘテロ芳香環としてはピロール環、イミダゾール環、ピリジン環、ピラジン環、イソキサゾール環などが挙げられる。前記-BR2、-CO-R、および-SO2-RのRはアリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルであり、具体的には、前記「第1置換基」の記載に準ずる。
また、隣接する2つのR1Yは互いに結合して環を形成していてもよく、このとき例えば-BR2、-CO-Rおよび-SO2-RのR、-CR1Y中のC、もしくは前記ピリジル、ピペリジニルおよびピラジニル上のうち隣接する置換基が連結して環を形成していればよい。
(A-2)における波線部は結合位置を示す。
In formula (A-2), Y 1 to Y 5 are each independently -CR 1Y = or -N =. Each R 1Y is independently any one selected from the group consisting of hydrogen, aryl, heteroaryl, diarylamino, diheteroarylamino, arylheteroarylamino, alkyl, cycloalkyl, alkoxy, aryloxy, diarylboryl (two aryls may be bonded via a single bond or a linking group), cyano, and halogen, and specifically, is similar to the description of the "first substituent" above. R 1Y is preferably hydrogen, aryl, heteroaryl, alkyl, cycloalkyl, cyano, or halogen.
However, when all of Y 1 to Y 5 are -CR 1Y =, at least one R 1Y is fluorine, cyano, -BR 2 , -CO-R, -SO 2 -R, pyridyl, piperidinyl or pyrazinyl, or adjacent R 1Y = are bonded to each other to form a nitrogen-containing heteroaromatic ring. Examples of the nitrogen-containing heteroaromatic ring include a pyrrole ring, an imidazole ring, a pyridine ring, a pyrazine ring and an isoxazole ring. R in the -BR 2 , -CO-R and -SO 2 -R is aryl, heteroaryl, alkyl or cycloalkyl, and specifically corresponds to the description of the "first substituent" above.
In addition, two adjacent R 1Ys may be bonded to each other to form a ring. In this case, for example, R in -BR 2 , -CO-R or -SO 2 -R, C in -CR 1Y , or adjacent substituents on the pyridyl, piperidinyl or pyrazinyl may be bonded to form a ring.
The wavy lines in (A-2) indicate the bond positions.
物性の観点からは式(A-2)で表される置換基からなる部分構造のLUMOが主骨格(4-B2X4-0000)のLUMOと近いことが好ましく、XがすべてNのとき(4-B2N4-0000の場合)、下記の構造が好ましい。
式(A-2)で表される置換基の好ましい例としては以下が挙げられる。下記構造中、任意の水素はそれぞれ独立して炭素数1~8のアルキル、重水素またはフッ素で置換されていてもよく、フッ素で置換されていることが好ましい。置換数は特に限定されないが、0~1であることが好ましく、0であることがより好ましい。
From the viewpoint of physical properties, it is preferable that the LUMO of the partial structure composed of the substituent represented by formula (A-2) is close to the LUMO of the main skeleton (4-B2X4-0000), and when all Xs are N (4-B2N4-0000), the following structure is preferable.
Preferred examples of the substituent represented by formula (A-2) include the following. In the following structure, any hydrogen may be independently substituted with alkyl having 1 to 8 carbon atoms, deuterium or fluorine, and is preferably substituted with fluorine. The number of substitutions is not particularly limited, but is preferably 0 to 1, and more preferably 0.
式(A-3)中、W1は>O、>S、>PR1Wまたは炭素をスピロ原子とする環であり、R1WおよびR31~R38は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、アルキル、シクロアルキル、シアノ、またはハロゲンであり、具体的には、前記「第1置換基」の記載に準ずる。また、R31~R38のうち隣接する2つは互いに結合して環構造を形成していてもよい。R31~R38のうちの隣接する基同士としては、R31およびR32、R32およびR33、R33およびR34、R34およびR35、R35およびR36、R36およびR37、ならびに、R37およびR38、R28の組み合わせが挙げられる。
炭素をスピロ原子とする環は多環が好ましく、多環式炭化水素環がより好ましく、フルオレン環がさらに好ましい。
(A-3)における波線部は結合位置を示す。
In formula (A-3), W 1 is >O, >S, >PR 1W or a ring with a carbon as a spiro atom, and R 1W and R 31 to R 38 are each independently hydrogen, aryl, heteroaryl, alkyl, cycloalkyl, cyano, or halogen, specifically as described in the "first substituent" above. In addition, adjacent two of R 31 to R 38 may be bonded to each other to form a ring structure. Examples of adjacent groups among R 31 to R 38 include combinations of R 31 and R 32 , R 32 and R 33 , R 33 and R 34 , R 34 and R 35 , R 35 and R 36 , R 36 and R 37 , and combinations of R 37 , R 38 , and R 28 .
The ring having a carbon as a spiro atom is preferably a polycyclic ring, more preferably a polycyclic hydrocarbon ring, and further preferably a fluorene ring.
The wavy lines in (A-3) indicate the bond positions.
物性の観点からは式(A-3)で表される置換基からなる部分構造のLUMOが主骨格(4-B2X4-0000)のLUMOと近いことが好ましく、XがすべてNのとき(4-B2N4-0000の場合)、下記の構造が好ましい。
式(A-3)で表される置換基の好ましい例としては以下が挙げられる。下記構造中、任意の水素はそれぞれ独立して炭素数1~8のアルキル、重水素またはフッ素で置換されていてもよく、フッ素で置換されていることが好ましい。置換数は特に限定されないが、0~2であることが好ましく、0~1であることがより好ましく、0であることがさらに好ましい。
From the viewpoint of physical properties, it is preferable that the LUMO of the partial structure composed of the substituent represented by formula (A-3) is close to the LUMO of the main skeleton (4-B2X4-0000), and when all Xs are N (4-B2N4-0000), the following structure is preferable.
Preferred examples of the substituent represented by formula (A-3) include the following. In the following structure, any hydrogen may be independently substituted with alkyl having 1 to 8 carbon atoms, deuterium or fluorine, and is preferably substituted with fluorine. The number of substitutions is not particularly limited, but is preferably 0 to 2, more preferably 0 to 1, and even more preferably 0.
式(A-4)中、W2は>O、>Sまたは>N-R2Wであり、またY11~Y13は、それぞれ独立して-CR11Y=または-N=であり、R2WおよびR11Yは、それぞれ独立に、水素、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルであり、具体的には、前記「第1置換基」の記載に準ずる。また、隣接するR2WおよびR11Yまたは2つのR11Yは互いに結合し環構造を形成してもよい。環構造はアリール環またはヘテロアリール環であることが好ましく、ベンゼン環またはピリジン環を含むことがより好ましい。また、Y11~Y13のうち、Y12およびY13がいずれも-CR11Y=であり、これら2つのR11Yが互いに結合し環構造を形成していることが好ましい。 In formula (A-4), W 2 is >O, >S or >N-R 2W , and Y 11 to Y 13 are each independently -CR 11Y = or -N =, and R 2W and R 11Y are each independently hydrogen, aryl, heteroaryl, alkyl or cycloalkyl, specifically as described in the "first substituent" above. Adjacent R 2W and R 11Y or two R 11Y may be bonded to each other to form a ring structure. The ring structure is preferably an aryl ring or a heteroaryl ring, and more preferably contains a benzene ring or a pyridine ring. Among Y 11 to Y 13 , it is preferable that Y 12 and Y 13 are both -CR 11Y =, and these two R 11Y are bonded to each other to form a ring structure.
(A-4)における波線部は結合位置を示す。
式(A-4)で表される置換基の好ましい例としては以下が挙げられる。下記構造中、任意の水素はそれぞれ独立して炭素数1~8のアルキル、重水素またはフッ素で置換されていてもよく、フッ素で置換されていることが好ましい。置換数は特に限定されないが、0~2であることが好ましく、0~1であることがより好ましく、0であることがさらに好ましい。
The wavy lines in (A-4) indicate the bond positions.
Preferred examples of the substituent represented by formula (A-4) include the following. In the following structure, any hydrogen may be independently substituted with alkyl having 1 to 8 carbon atoms, deuterium or fluorine, and is preferably substituted with fluorine. The number of substitutions is not particularly limited, but is preferably 0 to 2, more preferably 0 to 1, and even more preferably 0.
式(A-1)、(A-2)、(A-3)または(A-4)で表される置換基の例としては、以下が挙げられる。下記構造中、任意の水素はそれぞれ独立して炭素数1~8のアルキル、重水素またはフッ素で置換されていてもよく、フッ素で置換されていることが好ましい。置換数は特に限定されないが、0~2であることが好ましく、0~1であることがより好ましく、0であることがさらに好ましい。 Examples of the substituents represented by formula (A-1), (A-2), (A-3) or (A-4) include the following. In the structures below, any hydrogen may be independently substituted with an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, deuterium or fluorine, and is preferably substituted with fluorine. The number of substitutions is not particularly limited, but is preferably 0 to 2, more preferably 0 to 1, and even more preferably 0.
上記のうち、好ましい構造としては以下が挙げられる。
<式(A-1)、(A-2)、(A-3)または(A-4)で表される置換基以外の置換基>
式(2)で表される多環芳香族化合物における式(A-1)、(A-2)、(A-3)または(A-4)で表される置換基以外の置換基は、ドナー構造(D)のエネルギーの調整に重要な役割を担う。合成的観点から、構造全体が対称構造となる位置に式(A-1)、(A-2)、(A-3)または(A-4)で表される置換基以外の置換基を有することも好ましく、このとき置換数は2個または4個が好ましい。式(2)で表される化合物における式(A-1)、(A-2)、(A-3)または(A-4)で表される置換基以外の置換基の数は0または2個であることが好ましく、0個であることがより好ましい。
式(A-1)、(A-2)、(A-3)または(A-4)で表される置換基以外の置換基は、前述の第1置換基が好ましい。より具体的には、ドナー構造(D)のLUMOを調節し、アクセプター構造(A)のLUMOと近づけることができればよく、式(A-1)、(A-2)、(A-3)または(A-4)で表される置換基以外の置換基の部分的なエネルギーギャップの観点から、無置換または置換基を有してもよいフェニル、無置換または置換基を有してもよいピリジル、無置換または置換基を有してもよいジフェニルアミノ、無置換または置換基を有してもよい炭素数1~12のアルキル、無置換または置換基を有してもよい炭素数3~12のシクロアルキルが好ましく、フェニル、トリル、キシリル、メシチル、ピリジル、メチルピリジル、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、シクロペンチルおよびシクロヘキシルがより好ましい。合成の容易さの観点から、フェニル、トリル、キシリル、メシチル、メチル、ブチル、シクロヘキシルが好ましい。
<Substituents other than those represented by formula (A-1), (A-2), (A-3) or (A-4)>
Substituents other than those represented by formula (A-1), (A-2), (A-3) or (A-4) in the polycyclic aromatic compound represented by formula (2) play an important role in adjusting the energy of the donor structure (D). From a synthetic viewpoint, it is also preferable to have a substituent other than those represented by formula (A-1), (A-2), (A-3) or (A-4) at a position where the entire structure is symmetrical, and in this case, the number of substitutions is preferably 2 or 4. The number of substituents other than those represented by formula (A-1), (A-2), (A-3) or (A-4) in the compound represented by formula (2) is preferably 0 or 2, more preferably 0.
Substituents other than the substituents represented by formula (A-1), (A-2), (A-3) or (A-4) are preferably the first substituents described above. More specifically, it is sufficient to adjust the LUMO of the donor structure (D) and bring it closer to the LUMO of the acceptor structure (A), and from the viewpoint of the partial energy gap of the substituents other than the substituents represented by formula (A-1), (A-2), (A-3) or (A-4), unsubstituted or substituted phenyl, unsubstituted or substituted pyridyl, unsubstituted or substituted diphenylamino, unsubstituted or substituted alkyl having 1 to 12 carbon atoms, unsubstituted or substituted cycloalkyl having 3 to 12 carbon atoms are preferred, and phenyl, tolyl, xylyl, mesityl, pyridyl, methylpyridyl, methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, cyclopentyl and cyclohexyl are more preferred. From the viewpoint of ease of synthesis, phenyl, tolyl, xylyl, mesityl, methyl, butyl, cyclohexyl are preferred.
<アクセプター構造(A)および部分構造(D)を有する多環芳香族化合物が有する特性>
本発明の多環芳香族化合物は、アクセプター構造(A)として、式(A-1)、(A-2)、(A-3)または(A-4)で表される置換基とドナー構造(D)とを有する化合物であって、アクセプター構造(A)と部分構造(D)の部分的なHOMOおよびLUMOである、それぞれ、HOMO(A)、LUMO(A)、HOMO(D)およびLUMO(D)は、LUMO(A)はLUMO(D)より浅く、LUMO(D)に近接していることが好ましい。また、高いTADF活性のために、高次の励起三重項エネルギー(ETn)が最低励起一重項エネルギー(ES1)と近いことが好ましい。実際の化合物における、高次の励起三重項エネルギーの実測はほとんど困難であり、実際には、分子軌道計算による値を用いるか、またはモデル化合物を用いる必要がある。ES1-ET1が0.20eV以下,|ES1-ET2|(あるいは|ES1-ET3|)が0.20eV以下が好ましく、ES1-ET1が0.15eV以下、|ES1-ET2|(あるいは|ES1-ET3|)が0.10eV以下がより好ましい。ES1-ET1が0.1eV以下、|ES1-ET2|(あるいは|ES1-ET3|)が0.05eV以下がさらに好ましい。
<Characteristics of polycyclic aromatic compounds having acceptor structure (A) and partial structure (D)>
The polycyclic aromatic compound of the present invention is a compound having a substituent represented by formula (A-1), (A-2), (A-3) or (A-4) as an acceptor structure (A) and a donor structure (D), and the partial HOMO and LUMO of the acceptor structure (A) and the partial structure (D), respectively, are HOMO (A), LUMO (A), HOMO (D) and LUMO (D), and it is preferable that LUMO (A) is shallower than LUMO (D) and close to LUMO (D). In addition, for high TADF activity, it is preferable that the high-order excited triplet energy (E Tn ) is close to the lowest excited singlet energy (E S1 ). It is almost difficult to actually measure the high-order excited triplet energy in an actual compound, and in reality, it is necessary to use a value obtained by molecular orbital calculation or to use a model compound. It is preferable that E S1 -E T1 is 0.20 eV or less, |E S1 -E T2 | (or |E S1 -E T3 |) is 0.20 eV or less, more preferably that E S1 -E T1 is 0.15 eV or less, |E S1 -E T2 | (or |E S1 -E T3 |) is 0.10 eV or less. It is even more preferable that E S1 -E T1 is 0.1 eV or less, |E S1 -E T2 | (or |E S1 -E T3 |) is 0.05 eV or less.
<その他>
式(1)または(2)で表される多環芳香族化合物におけるアリール環およびヘテロアリール環からなる群より選択される少なくとも1つは、少なくとも1つのシクロアルカンで縮合されていてもよく、当該シクロアルカンにおける少なくとも1つの水素は置換されていてもよく、当該シクロアルカンにおける少なくとも1つの-CH2-は-O-で置換されていてもよい。
<Other>
At least one selected from the group consisting of aryl rings and heteroaryl rings in the polycyclic aromatic compound represented by formula (1) or (2) may be condensed with at least one cycloalkane, at least one hydrogen in the cycloalkane may be substituted, and at least one -CH 2 - in the cycloalkane may be substituted with -O-.
「シクロアルカン」としては、炭素数3~24のシクロアルカン、炭素数3~20のシクロアルカン、炭素数3~16のシクロアルカン、炭素数3~14のシクロアルカン、炭素数5~10のシクロアルカン、炭素数5~8のシクロアルカン、炭素数5~6のシクロアルカン、炭素数5のシクロアルカンなどがあげられる。 Examples of "cycloalkanes" include cycloalkanes with 3 to 24 carbon atoms, cycloalkanes with 3 to 20 carbon atoms, cycloalkanes with 3 to 16 carbon atoms, cycloalkanes with 3 to 14 carbon atoms, cycloalkanes with 5 to 10 carbon atoms, cycloalkanes with 5 to 8 carbon atoms, cycloalkanes with 5 to 6 carbon atoms, and cycloalkanes with 5 carbon atoms.
具体的なシクロアルカンとしては、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン、シクロデカン、ノルボルネン、ビシクロ[1.0.1]ブタン、ビシクロ[1.1.1]ペンタン、ビシクロ[2.0.1]ペンタン、ビシクロ[1.2.1]ヘキサン、ビシクロ[3.0.1]ヘキサン、ビシクロ[2.1.2]ヘプタン、ビシクロ[2.2.2]オクタン、アダマンタン、ジアマンタン、デカヒドロナフタレンおよびデカヒドロアズレン、ならびに、これらの炭素数1~5のアルキル(特にメチル)置換体、ハロゲン(特にフッ素)置換体および重水素置換体などがあげられる。 Specific examples of cycloalkanes include cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, cyclononane, cyclodecane, norbornene, bicyclo[1.0.1]butane, bicyclo[1.1.1]pentane, bicyclo[2.0.1]pentane, bicyclo[1.2.1]hexane, bicyclo[3.0.1]hexane, bicyclo[2.1.2]heptane, bicyclo[2.2.2]octane, adamantane, diamantane, decahydronaphthalene, and decahydroazulene, as well as alkyl (especially methyl) substituted, halogen (especially fluorine) substituted, and deuterium substituted derivatives of these having 1 to 5 carbon atoms.
これらの中でも、例えば下記構造式に示すような、シクロアルカンのα位の炭素(アリール環またはヘテロアリール環に縮合するシクロアルキルにおいて、縮合部位の炭素に隣接する位置の炭素)における少なくとも1つの水素が置換された構造が好ましく、α位の炭素における2つの水素が置換された構造がより好ましく、2つのα位の炭素における合計4つの水素が置換された構造がさらに好ましい。この置換基としては、炭素数1~5のアルキル(特にメチル)置換体、ハロゲン(特にフッ素)置換体および重水素置換体などがあげられる。 Among these, for example, as shown in the structural formula below, a structure in which at least one hydrogen atom is substituted on the α-position carbon of a cycloalkane (in a cycloalkyl fused to an aryl ring or heteroaryl ring, the carbon atom adjacent to the fused carbon) is preferred, a structure in which two hydrogen atoms are substituted on the α-position carbon is more preferred, and a structure in which a total of four hydrogen atoms are substituted on the two α-position carbons is even more preferred. Examples of such a substituent include an alkyl (particularly methyl) substituent having 1 to 5 carbon atoms, a halogen (particularly fluorine) substituent, and a deuterium substituent.
また、式(1)で表される多環芳香族化合物の、少なくとも1つの水素が、塩素、臭素、またはヨウ素により置換された化合物も、本発明の多環芳香族化合物として好適に用いられる。
さらに、式(1)で表される多環芳香族化合物の、少なくとも1つの水素が、下記部分構造(B)により置換された化合物も、本発明の別の態様の化合物として好適に用いられる。
Furthermore, a compound in which at least one hydrogen of the polycyclic aromatic compound represented by formula (1) is substituted with the following partial structure (B) is also preferably used as a compound according to another embodiment of the present invention.
以下に本発明の多環芳香族化合物の例を列挙するが、本発明は、これらの具体例により限定されるものではない。なお、以下の例においてMeはメチルを示す。 The following are examples of the polycyclic aromatic compound of the present invention, but the present invention is not limited to these specific examples. In the following examples, Me represents methyl.
<多環芳香族化合物の製造方法>
本発明の多環芳香族化合物は、基本的には、それぞれの環構造同士で結合させることで中間体を製造し(第1反応)、その後に、それぞれの環構造をホウ素原子で結合させることで最終生成物を製造することができる(第2反応)。第1反応では、例えば、求核置換反応、ウルマン反応といった一般的なエーテル化反応や、ブッフバルト-ハートウィッグ反応といった一般的なアミノ化反応などが利用できる。また、第2反応では、タンデムヘテロフリーデルクラフツ反応(連続的な芳香族求電子置換反応、以下同様)が利用できる。なお、以下の各スキームにおける構造式中の符号は、式(1)または式(2)のそれらと同じ定義である。
<Method of producing polycyclic aromatic compound>
The polycyclic aromatic compound of the present invention can basically produce an intermediate by bonding each ring structure to each other (first reaction), and then produce a final product by bonding each ring structure with a boron atom (second reaction). In the first reaction, for example, a general etherification reaction such as a nucleophilic substitution reaction or an Ullmann reaction, or a general amination reaction such as the Buchwald-Hartwig reaction can be used. In addition, in the second reaction, a tandem hetero Friedel-Crafts reaction (successive aromatic electrophilic substitution reactions, the same applies below) can be used. The symbols in the structural formulas in each of the following schemes have the same definition as those in formula (1) or formula (2).
第2反応は、下記スキーム(1)に示すように、それぞれの環構造を結合するホウ素原子を導入する反応である。まず、X1とX3との間およびX2とX4との間の水素原子をn-ブチルリチウム、sec-ブチルリチウムまたはt-ブチルリチウムなどでオルトメタル化する。次いで、三塩化ホウ素や三臭化ホウ素などを加え、リチウム-ホウ素の金属交換を行った後、N,N-ジイソプロピルエチルアミンなどのブレンステッド塩基を加えることで、タンデムボラフリーデルクラフツ反応させ、目的物を得ることができる。第2反応においては反応を促進させるために三塩化アルミニウムなどのルイス酸を加えてもよい。 The second reaction is a reaction for introducing boron atoms that bond each ring structure, as shown in the following scheme (1). First, the hydrogen atoms between X1 and X3 and between X2 and X4 are orthometalated with n-butyllithium, sec-butyllithium, t-butyllithium, or the like. Next, boron trichloride, boron tribromide, or the like is added to carry out lithium-boron metal exchange, and then a tandem boron-Friedel-Crafts reaction is carried out by adding a Bronsted base such as N,N-diisopropylethylamine to obtain the target product. In the second reaction, a Lewis acid such as aluminum trichloride may be added to promote the reaction.
スキーム(1)においては、オルトメタル化により所望の位置へリチウムを導入したが、下記スキーム(2)のようにリチウムを導入したい位置に予めハロゲン原子(Hal)を導入し、ハロゲン-メタル交換によっても所望の位置へリチウムを導入することができる。この方法によれば、置換基の影響でオルトメタル化ができないようなケースでも目的物を合成することができ有用である。 In scheme (1), lithium was introduced to the desired position by ortho-metallation, but as in scheme (2) below, a halogen atom (Hal) can be introduced in advance to the desired position and lithium can be introduced to the desired position by halogen-metal exchange. This method is useful because it allows the synthesis of the target compound even in cases where ortho-metallation is not possible due to the influence of substituents.
上述の合成法を適宜選択し、使用する原料も適宜選択することで、所望の位置に置換基を有し、Yがホウ素、X1、X2、X3およびX4が、それぞれ独立して、>Oまたは>N-Rである多環芳香族化合物を合成することができる。 By appropriately selecting the above-mentioned synthesis method and the raw materials to be used, it is possible to synthesize a polycyclic aromatic compound having substituents at desired positions, in which Y is boron, and X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are each independently >O or >N-R.
なお、中間体における例えばアミノ基の回転によりタンデムボラフリーデルクラフツ反応が起こる箇所が異なる場合があるため、副生物が生成する可能性もある。このような場合には、クロマトグラフィーや再結晶等により、これらの混合物から目的の多環芳香族化合物を単離することができる。 Note that the tandem boron-Friedel-Crafts reaction may occur at different locations due to, for example, the rotation of the amino group in the intermediate, which may result in the production of by-products. In such cases, the desired polycyclic aromatic compound can be isolated from the mixture by chromatography, recrystallization, etc.
上記スキームで使用するオルトメタル化試薬としては、例えば、メチルリチウム、n-ブチルリチウム、sec-ブチルリチウム、t-ブチルリチウムなどのアルキルリチウム、リチウムジイソプロピルアミド、リチウムテトラメチルピペリジド、リチウムヘキサメチルジシラジド、カリウムヘキサメチルジシラジドなどの有機アルカリ化合物が挙げられる。 Orthometalation reagents used in the above scheme include, for example, alkyllithiums such as methyllithium, n-butyllithium, sec-butyllithium, and t-butyllithium, and organic alkali compounds such as lithium diisopropylamide, lithium tetramethylpiperidide, lithium hexamethyldisilazide, and potassium hexamethyldisilazide.
上記スキームで使用するメタル-Y(ホウ素)の金属交換試薬としては、ホウ素の三フッ化物、三塩化物、三臭化物、三ヨウ化物などのホウ素ハロゲン化物、CIPN(NEt2)2などのYのアミノ化ハロゲン化物、Yのアルコキシ化物、Yのアリールオキシ化物などが挙げられる。 The metal exchange reagent for metal-Y (boron) used in the above scheme includes boron halides such as boron trifluoride, trichloride, tribromide, and triiodide, amino halides of Y such as CIPN(NEt 2 ) 2 , alkoxyl compounds of Y, and aryloxyl compounds of Y.
上記スキームで使用するブレンステッド塩基としては、N,N-ジイソプロピルエチルアミン、トリエチルアミン、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン、N,N-ジメチルアニリン、N,N-ジメチルトルイジン、2,6-ルチジン、テトラフェニルホウ酸ナトリウム、テトラフェニルホウ酸カリウム、トリフェニルボラン、テトラフェニルシラン、Ar4BNa、Ar4BK、Ar3B、Ar4Si(なお、Arはフェニルなどのアリール)などが挙げられる。 Examples of Bronsted bases used in the above scheme include N,N-diisopropylethylamine, triethylamine, 2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 1,2,2,6,6-pentamethylpiperidine, N,N-dimethylaniline, N,N-dimethyltoluidine, 2,6-lutidine, sodium tetraphenylborate, potassium tetraphenylborate, triphenylborane, tetraphenylsilane, Ar 4 BNa, Ar 4 BK, Ar 3 B, and Ar 4 Si (wherein Ar is an aryl such as phenyl).
上記スキームで使用するルイス酸としては、AlCl3、AlBr3、AlF3、BF3・OEt2、BCl3、BBr3、GaCl3、GaBr3、InCl3、InBr3、In(OTf)3、SnCl4、SnBr4、AgOTf、ScCl3、Sc(OTf)3、ZnCl2、ZnBr2、Zn(OTf)2、MgCl2、MgBr2、Mg(OTf)2、LiOTf、NaOTf、KOTf、Me3SiOTf、Cu(OTf)2、CuCl2、YCl3、Y(OTf)3、TiCl4、TiBr4、ZrCl4、ZrBr4、FeCl3、FeBr3、CoCl3、CoBr3などが挙げられる。 Lewis acids used in the above scheme include AlCl3 , AlBr3, AlF3 , BF3.OEt2 , BCl3 , BBr3 , GaCl3 , GaBr3 , InCl3 , InBr3 , In(OTf) 3 , SnCl4, SnBr4 , AgOTf, ScCl3 , Sc(OTf) 3 , ZnCl2 , ZnBr2 , Zn(OTf) 2 , MgCl2 , MgBr2 , Mg(OTf) 2 , LiOTf , NaOTf , KOTf, Me3SiOTf, Cu(OTf) 2 , CuCl2 , YCl3 , Y( OTf ) 3 , TiCl4 , TiBr4 , ZrCl4 , ZrBr4 , FeCl3 , FeBr3 , CoCl3 , CoBr3 , etc.
上記スキームでは、タンデムヘテロフリーデルクラフツ反応の促進のためにブレンステッド塩基またはルイス酸を使用してもよい。ただし、ホウ素の三フッ化物、三塩化物、三臭化物、三ヨウ化物などのホウ素ハロゲン化物を用いた場合は、芳香族求電子置換反応の進行とともに、フッ化水素、塩化水素、臭化水素、ヨウ化水素といった酸が生成するため、酸を捕捉するブレンステッド塩基の使用が効果的である。一方、ホウ素のアミノ化ハロゲン化物、ホウ素のアルコキシ化物を用いた場合は、芳香族求電子置換反応の進行とともに、アミン、アルコールが生成するために、多くの場合、ブレンステッド塩基を使用する必要はないが、アミノ基やアルコキシ基の脱離能が低いために、その脱離を促進するルイス酸の使用が効果的である。 In the above scheme, a Brönsted base or Lewis acid may be used to promote the tandem hetero Friedel-Crafts reaction. However, when using boron halides such as boron trifluoride, trichloride, tribromide, and triiodide, acids such as hydrogen fluoride, hydrogen chloride, hydrogen bromide, and hydrogen iodide are generated as the aromatic electrophilic substitution reaction proceeds, so it is effective to use a Brönsted base to capture the acid. On the other hand, when using boron amino halides and boron alkoxylates, amines and alcohols are generated as the aromatic electrophilic substitution reaction proceeds, so it is not necessary to use a Brönsted base in many cases, but since the amino and alkoxy groups have low elimination ability, it is effective to use a Lewis acid to promote their elimination.
また、式(1)または(2)で表される多環芳香族化合物には、少なくとも一部の水素原子がシアノ、ハロゲンまたは重水素で置換されている化合物も含まれるが、このような化合物などは所望の箇所がシアノ化、ハロゲン化、重水素化された原料を用いることで、上記と同様に合成することができる。 The polycyclic aromatic compounds represented by formula (1) or (2) also include compounds in which at least some of the hydrogen atoms are replaced by cyano, halogen, or deuterium, and such compounds can be synthesized in the same manner as above by using raw materials in which the desired sites are cyanated, halogenated, or deuterium.
<<多環芳香族化合物由来の構造を繰り返し単位とする高分子化合物>>
本発明の多環芳香族化合物由来の構造を繰り返し単位として有する高分子化合物は、上記の本発明の多環芳香族化合物と同様の特性を有し、さらに、高分子としての性質を有する。したがって、例えば後述の有機デバイスの材料として用いられる際、塗布により層を形成することに適している。
<<Polymer compounds with repeating units derived from polycyclic aromatic compounds>>
The polymer compound having a repeating unit derived from the polycyclic aromatic compound of the present invention has the same properties as the polycyclic aromatic compound of the present invention, and further has polymer properties, and is therefore suitable for forming a layer by coating when used as a material for an organic device, which will be described later.
本発明の上記高分子化合物は、無置換または置換基を有してもよいトリアリールアミン、無置換または置換基を有してもよいフルオレン、無置換または置換基を有してもよいアントラセン、無置換または置換基を有してもよいテトラセン、無置換または置換基を有してもよいトリアジン、無置換または置換基を有してもよいカルバゾール、無置換または置換基を有してもよいテトラフェニルシラン、無置換または置換基を有してもよいスピロフルオレン、無置換または置換基を有してもよいトリフェニルホスフィン、無置換または置換基を有してもよいジベンゾチオフェン、および、無置換または置換基を有してもよいジベンゾフランよりなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物由来の構造を繰返し単位に含むことが好ましい。この繰り返し単位は式(1)で表される構造を含む繰り返し単位であっても、式(1)で表される構造を含む繰り返し単位とは別の繰り返し単位であってもよい。
本発明の多環芳香族化合物由来の構造を繰り返し単位とする高分子化合物は、公知の方法によりハロゲン化アリール誘導体とアリールボロン酸誘導体を出発原料として、またはハロゲン化アリールボロン酸誘導体とハロゲン化アリール誘導体とアリールボロン酸誘導体を出発物質として、鈴木・宮浦カップリング、熊田・玉尾・コリューカップリング、根岸カップリング、ハロゲン化反応、またはホウ酸化反応を適宜組み合わせて合成することができる。
The above-mentioned polymer compound of the present invention preferably contains a repeating unit derived from at least one compound selected from the group consisting of unsubstituted or substituted triarylamine, unsubstituted or substituted fluorene, unsubstituted or substituted anthracene, unsubstituted or substituted tetracene, unsubstituted or substituted triazine, unsubstituted or substituted carbazole, unsubstituted or substituted tetraphenylsilane, unsubstituted or substituted spirofluorene, unsubstituted or substituted triphenylphosphine, unsubstituted or substituted dibenzothiophene, and unsubstituted or substituted dibenzofuran. This repeating unit may be a repeating unit containing the structure represented by formula (1), or may be a repeating unit different from the repeating unit containing the structure represented by formula (1).
The polymer compound of the present invention having a repeating unit derived from a polycyclic aromatic compound can be synthesized by a known method using an aryl halide derivative and an arylboronic acid derivative as starting materials, or using an aryl halide derivative, an aryl halide derivative and an arylboronic acid derivative as starting materials, in an appropriate combination of Suzuki-Miyaura coupling, Kumada-Tamao-Corleau coupling, Negishi coupling, halogenation reaction, or boration reaction.
鈴木-宮浦カップリングにおけるハロゲン化物とボロン酸誘導体は、その反応性官能基は適宜入れ替わってもよく、熊田・玉尾・コリューカップリングや根岸カップリングにおいても同様にそれらの反応に関わる官能基は入れ替わっていてもよい。またGrignard試薬に変換する場合には金属マグネシウムとイソプロピルグリニア試薬は適宜入れ替えてもよい。ボロン酸エステルはそのまま使用してもよく、あるいは酸で加水分解してボロン酸として使用してもよい。ボロン酸エステルとして用いる場合には、そのエステル部分のアルキルは例示した以外のアルキルも用いることができる。 In the Suzuki-Miyaura coupling, the reactive functional groups of the halide and boronic acid derivative may be appropriately interchanged, and in the Kumada-Tamao-Corleau coupling and Negishi coupling, the functional groups involved in these reactions may be similarly interchanged. When converting to a Grignard reagent, the metallic magnesium and isopropyl Grignard reagent may be appropriately interchanged. The boronic acid ester may be used as is, or may be hydrolyzed with an acid to be used as a boronic acid. When used as a boronic acid ester, the alkyl of the ester portion may be an alkyl other than those exemplified.
反応で用いられるパラジウム触媒の具体例としては、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0):Pd(PPh3)4、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド:PdCl2(PPh3)2、酢酸パラジウム(II):Pd(OAc)2、トリス(ジベンジリデンアセトン)二パラジウム(0):Pd2(dba)3、トリス(ジベンジリデンアセトン)二パラジウム(0)クロロホルム錯体:Pd2(dba)3・CHCl3、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0):Pd(dba)2、ビス(トリt-ブチルホスフィノ)パラジウム(0):Pd(t-Bu3P)2、[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(II):Pd(dppf)Cl2、[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(II)ジクロロメタン錯体(1:1):Pd(dppf)Cl2・CH2Cl2、PdCl2{P(t-Bu)2-(p-NMe2-Ph)}2:(A-taPhos)2PdCl2、パラジウム ビス(ジベンジリデン)、[1,3-ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ニッケル(II)ジクロリド、PdCl2[P(t-Bu)2-(p-NMe2-Ph)]2:(A-taPhos)2PdCl2(Pd-132:商標;ジョンソン・マッセイ社製)が挙げられる。 Specific examples of palladium catalysts used in the reaction include tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0): Pd(PPh 3 ) 4 , bis(triphenylphosphine)palladium(II) dichloride: PdCl 2 (PPh 3 ) 2 , palladium(II) acetate: Pd(OAc) 2 , tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0): Pd 2 (dba) 3 , tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0) chloroform complex: Pd 2 (dba) 3.CHCl 3 , bis(dibenzylideneacetone)palladium(0): Pd(dba) 2 , and bis(tri-t-butylphosphino)palladium(0): Pd(t-Bu 3 P) 2 . , [1,1'-bis(diphenylphosphino)ferrocene]dichloropalladium(II): Pd(dppf)Cl 2 , [1,1'-bis(diphenylphosphino)ferrocene]dichloropalladium(II) dichloromethane complex (1:1): Pd(dppf)Cl 2 ·CH 2 Cl 2 , PdCl 2 {P(t-Bu) 2 -(p-NMe 2 -Ph)} 2 : (A- ta Phos) 2 PdCl 2 , palladium bis(dibenzylidene), [1,3-bis(diphenylphosphino)propane]nickel(II) dichloride, PdCl 2 [P(t-Bu) 2 -(p-NMe 2 -Ph)] 2 : (A- ta Phos) 2 PdCl 2 (Pd-132: trademark; manufactured by Johnson Matthey).
また、反応を促進させるため、場合によりこれらのパラジウム化合物にホスフィン化合物を加えてもよい。そのホスフィン化合物の具体例としては、トリ(t-ブチル)ホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、1-(N,N-ジメチルアミノメチル)-2-(ジt-ブチルホスフィノ)フェロセン、1-(N,N-ジブチルアミノメチル)-2-(ジt-ブチルホスフィノ)フェロセン、1-(メトキシメチル)-2-(ジt-ブチルホスフィノ)フェロセン、1,1’-ビス(ジt-ブチルホスフィノ)フェロセン、2,2’-ビス(ジt-ブチルホスフィノ)-1,1’-ビナフチル、2-メトキシ-2’-(ジt-ブチルホスフィノ)-1,1’-ビナフチル、または2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,6’-ジメトキシビフェニルが挙げられる。 In order to promote the reaction, a phosphine compound may be added to the palladium compound in some cases. Specific examples of the phosphine compound include tri(t-butyl)phosphine, tricyclohexylphosphine, 1-(N,N-dimethylaminomethyl)-2-(di-t-butylphosphino)ferrocene, 1-(N,N-dibutylaminomethyl)-2-(di-t-butylphosphino)ferrocene, 1-(methoxymethyl)-2-(di-t-butylphosphino)ferrocene, 1,1'-bis(di-t-butylphosphino)ferrocene, 2,2'-bis(di-t-butylphosphino)-1,1'-binaphthyl, 2-methoxy-2'-(di-t-butylphosphino)-1,1'-binaphthyl, and 2-dicyclohexylphosphino-2',6'-dimethoxybiphenyl.
反応で用いられる塩基の具体例としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、ナトリウムエトキシド、ナトリウムt-ブトキシド、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、リン酸三カリウム、またはフッ化カリウムが挙げられる。 Specific examples of bases used in the reaction include sodium carbonate, potassium carbonate, cesium carbonate, sodium bicarbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, barium hydroxide, sodium ethoxide, sodium t-butoxide, sodium acetate, potassium acetate, tripotassium phosphate, or potassium fluoride.
また、反応で用いられる溶媒の具体例としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、1,2,4-トリメチルベンゼン、アニソール、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、N,N-ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、t-ブチルメチルエーテル、1,4-ジオキサン、メタノール、エタノール、t-ブチルアルコール、シクロペンチルメチルエーテルまたはイソプロピルアルコール、ジメトキシエタン、2-(2-メトキシエトキシ)エタン、2-(2-エトキシエトキシ)エタン等が挙げられる。これらの溶媒は適宜選択でき、単独で用いてもよく、混合溶媒として用いてもよい。 Specific examples of solvents used in the reaction include benzene, toluene, xylene, 1,2,4-trimethylbenzene, anisole, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, N,N-dimethylformamide, tetrahydrofuran, diethyl ether, t-butyl methyl ether, 1,4-dioxane, methanol, ethanol, t-butyl alcohol, cyclopentyl methyl ether or isopropyl alcohol, dimethoxyethane, 2-(2-methoxyethoxy)ethane, 2-(2-ethoxyethoxy)ethane, etc. These solvents can be selected appropriately and may be used alone or as a mixed solvent.
また、塩基は水溶液として加え2相系で反応させてもよい。2相系で反応させる場合は、必要に応じて、第4級アンモニウム塩等の相間移動触媒を加えてもよい。 The base may also be added as an aqueous solution and the reaction may be carried out in a two-phase system. If the reaction is carried out in a two-phase system, a phase transfer catalyst such as a quaternary ammonium salt may be added as necessary.
本発明の多環芳香族化合物由来の構造を繰り返し単位とする高分子化合物を製造する際、一段階で製造してもよいし、多段階を経て製造してもよい。また、原料を反応容器に全て入れてから反応を開始する一括重合法により行ってもよいし、原料を反応容器に滴下し加える滴下重合法により行ってもよいし、生成物が反応の進行に伴い沈殿する沈殿重合法により行ってもよく、これらを適宜組み合わせて合成することができる。例えば、本発明の多環芳香族化合物由来の構造を繰り返し単位とする高分子化合物を一段階で合成する際、モノマーユニット(MU)に重合性基が結合したモノマーおよびエンドキャップユニット(EC)に重合性基が結合したモノマーを反応容器に加えた状態で反応を行うことで目的物を得る。また、本発明の多環芳香族化合物由来の構造を繰り返し単位とする高分子化合物を多段階で合成する際、モノマーユニット(MU)に重合性基が結合したモノマーを目的の分子量まで重合した後、エンドキャップユニット(EC)に重合性基が結合したモノマーを加えて反応させることで目的物を得る。 When producing a polymer compound having a repeating unit derived from a polycyclic aromatic compound of the present invention, the compound may be produced in one step or in multiple steps. The compound may be produced by a batch polymerization method in which all raw materials are placed in a reaction vessel and then the reaction is started, a dropwise polymerization method in which raw materials are added dropwise to a reaction vessel, or a precipitation polymerization method in which the product precipitates as the reaction proceeds. These methods can be combined appropriately to synthesize the compound. For example, when synthesizing a polymer compound having a repeating unit derived from a polycyclic aromatic compound of the present invention in one step, the target product is obtained by adding a monomer having a polymerizable group bonded to a monomer unit (MU) and a monomer having a polymerizable group bonded to an end cap unit (EC) to a reaction vessel and then reacting the monomer. When synthesizing a polymer compound having a repeating unit derived from a polycyclic aromatic compound of the present invention in multiple steps, the target product is obtained by polymerizing a monomer having a polymerizable group bonded to a monomer unit (MU) to a target molecular weight, and then adding a monomer having a polymerizable group bonded to an end cap unit (EC) and reacting the monomer.
また、モノマー重合性基を選べばポリマーの一次構造を制御することができる。例えば、合成スキーム(20)の1)~3)に示すように、ランダムな一次構造を有する高分子化合物(合成スキーム(20)の1)、規則的な一次構造を有する高分子化合物(合成スキーム(20)の2および3)などを合成することが可能であり、目的物に応じて適宜組み合わせて用いることができる。 In addition, the primary structure of the polymer can be controlled by selecting the monomer polymerizable group. For example, as shown in 1) to 3) of the synthesis scheme (20), it is possible to synthesize a polymer compound having a random primary structure (synthetic scheme (20) 1), a polymer compound having a regular primary structure (synthetic scheme (20) 2 and 3), etc., and these can be used in appropriate combinations depending on the intended purpose.
式(1)で表される化合物由来の構造を繰り返し単位として含む高分子化合物は、例えば、式(1)におけるR1~R11に重合性基を導入したモノマーを用いて高分子化合物を製造すればよい。重合性基が導入されるR1~R11としての置換基は、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、またはジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)(以上、第1置換基)であり、前記アリール、前記ヘテロアリール、および前記ジアリールアミノにおける少なくとも1つの水素はアリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキル(以上、第2置換基)で置換されていてもよい。式(1)で表される構造を含む繰り返し単位を有する高分子化合物は、式(1)で表される構造を含むモノマーに加えて、さらに、コモノマーを使用して製造されていてもよい。より具体的には、高分子化合物の製造において用いてもよいコモノマーは、下記いずれかに重合性基が導入されたものであればよい:無置換または置換してもよいベンゼン、無置換または置換してもよいトリアジン、無置換または置換基を有してもよいアントラセン、無置換または置換してもよいトリアリールアミン、無置換または置換してもよいカルバゾール、無置換または置換基を有してもよいスピロフルオレン、無置換または置換してもよいジベンゾフラン、無置換または置換してもよいジベンゾチオフェン、無置換または置換してもよいテトラアリールシラン、無置換または置換してもよいトリアリールホスフィン、無置換または置換してもよいフェノキサジン、無置換または置換してもよいフェノチアジン、無置換または置換してもよいアクリダン、無置換または置換してもよいアルキルおよび無置換または置換してもよいシクロアルキルが挙げられ、無置換または置換基を有してもよいトリアリールアミン、無置換または置換基を有してもよいフルオレン、無置換または置換基を有してもよいアントラセン、無置換または置換基を有してもよいテトラセン、無置換または置換基を有してもよいトリアジン、無置換または置換基を有してもよいカルバゾール、無置換または置換基を有してもよいテトラフェニルシラン、無置換または置換基を有してもよいスピロフルオレン、無置換または置換基を有してもよいトリフェニルホスフィン、無置換または置換基を有してもよいジベンゾチオフェン、および、無置換または置換基を有してもよいジベンゾフランが好ましい。別の観点から、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、トリアリールアミン、トリフェニルトリアジンまたはカルバゾールも好ましい。また、前記、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、トリアリールアミン、トリフェニルトリアジンまたはカルバゾールにおいて、炭素数1~24のアルキルまたは炭素数3~16のシクロアルキルを有する方がより好ましい。 A polymer compound containing a structure derived from the compound represented by formula (1) as a repeating unit may be produced by using, for example, a monomer in which a polymerizable group has been introduced into R 1 to R 11 in formula (1). The substituents as R 1 to R 11 into which a polymerizable group has been introduced are aryl, heteroaryl, diarylamino, alkyl, cycloalkyl, alkoxy, aryloxy, or diarylboryl (two aryls may be bonded via a single bond or a linking group) (above, first substituents), and at least one hydrogen atom in the aryl, heteroaryl, and diarylamino may be substituted with an aryl, heteroaryl, alkyl, or cycloalkyl (above, second substituents). A polymer compound having a repeating unit containing a structure represented by formula (1) may be produced by using a comonomer in addition to the monomer containing the structure represented by formula (1). More specifically, the comonomer that may be used in the production of the polymer compound may be any of the following into which a polymerizable group has been introduced: unsubstituted or optionally substituted benzene, unsubstituted or optionally substituted triazine, unsubstituted or optionally substituted anthracene, unsubstituted or optionally substituted triarylamine, unsubstituted or optionally substituted carbazole, unsubstituted or optionally substituted spirofluorene, unsubstituted or optionally substituted dibenzofuran, unsubstituted or optionally substituted dibenzothiophene, unsubstituted or optionally substituted tetraarylsilane, unsubstituted or optionally substituted triarylphosphine, unsubstituted or optionally substituted phenoxazine, unsubstituted or optionally substituted phenothiazine, unsubstituted or optionally substituted Examples of the acridan include an acridan which may be unsubstituted or substituted, an alkyl which may be unsubstituted or substituted, and a cycloalkyl which may be unsubstituted or substituted. Among these, a triarylamine which may be unsubstituted or substituted, a fluorene which may be unsubstituted or substituted, an anthracene which may be unsubstituted or substituted, a tetracene which may be unsubstituted or substituted, a triazine which may be unsubstituted or substituted, a carbazole which may be unsubstituted or substituted, a tetraphenylsilane which may be unsubstituted or substituted, a spirofluorene which may be unsubstituted or substituted, a triphenylphosphine which may be unsubstituted or substituted, a dibenzothiophene which may be unsubstituted or substituted, and a dibenzofuran which may be unsubstituted or substituted are preferred. From another viewpoint, benzene, biphenyl, terphenyl, triarylamine, triphenyltriazine, or carbazole are also preferred. In addition, it is more preferred that the benzene, biphenyl, terphenyl, triarylamine, triphenyltriazine, or carbazole has an alkyl having 1 to 24 carbon atoms or a cycloalkyl having 3 to 16 carbon atoms.
<<有機デバイス用材料>>
本発明の多環芳香族化合物および本発明の多環芳香族化合物由来の構造を繰り返し単位とする高分子化合物はそれぞれ有機デバイス用材料として用いることができる。なお、以下において、本発明の多環芳香族化合物および本発明の多環芳香族化合物由来の構造を繰り返し単位とする高分子化合物からなる群より選択されるいずれかの化合物を本発明の化合物ということがある。
本発明の化合物は、特定の構造を有するドナー(D)とアクセプター(A)を有する多重共鳴効果型熱活性型遅延蛍光体であり、高い発光効率、早い遅延蛍光寿命、青色発光および短い発光半値幅を有し、有機デバイス用材料として有用である。
有機デバイスとしては、有機電界発光素子、有機電界効果トランジスタ、又は、有機薄膜太陽電池などが挙げられる。本発明の化合物は有機電界発光素子において発光層の形成に用いることができ、有機電界効果トランジスタまたは有機薄膜太陽電池において活性層の形成に用いることができる。
本発明の化合物は、特に、有機電界発光素子の発光層に用いられることが好ましい。
<<Materials for organic devices>>
The polycyclic aromatic compound of the present invention and the polymer compound having a repeating unit derived from the polycyclic aromatic compound of the present invention can each be used as a material for an organic device. In the following, any compound selected from the group consisting of the polycyclic aromatic compound of the present invention and the polymer compound having a repeating unit derived from the polycyclic aromatic compound of the present invention may be referred to as the compound of the present invention.
The compound of the present invention is a multiple resonance effect type thermally activated delayed fluorescent material having a donor (D) and an acceptor (A) having a specific structure, and has high luminous efficiency, a short delayed fluorescence lifetime, blue luminescence and a short emission half width, and is useful as a material for organic devices.
The organic device may be an organic electroluminescent device, an organic field effect transistor, an organic thin-film solar cell, etc. The compound of the present invention may be used to form a light-emitting layer in an organic electroluminescent device, and may be used to form an active layer in an organic field effect transistor or an organic thin-film solar cell.
The compound of the present invention is particularly preferably used in the light-emitting layer of an organic electroluminescent device.
<<有機電界発光素子>>
有機電界発光素子は陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置されている発光層を有する。有機電界発光素子は、発光層の他に、1以上の有機層を有していてもよい。有機層としては、例えば、電子輸送層、正孔輸送層、電子注入層および正孔注入層等を挙げることができ、さらに、その他の有機層を有していてもよい。
図1に、これらの有機層を備えた有機電界発光素子の層構成の一例を示す。図1において、101は基板、102は陽極、103は正孔注入層、104は正孔輸送層、105は発光層、106は電子輸送層、107は電子注入層、108は陰極をそれぞれ示す。
<<Organic electroluminescent device>>
The organic electroluminescent device has a pair of electrodes consisting of an anode and a cathode, and a light-emitting layer disposed between the pair of electrodes. The organic electroluminescent device may have one or more organic layers in addition to the light-emitting layer. Examples of the organic layers include an electron transport layer, a hole transport layer, an electron injection layer, and a hole injection layer, and may further have other organic layers.
An example of the layer structure of an organic electroluminescent device having these organic layers is shown in Figure 1. In Figure 1, 101 denotes a substrate, 102 denotes an anode, 103 denotes a hole injection layer, 104 denotes a hole transport layer, 105 denotes a light emitting layer, 106 denotes an electron transport layer, 107 denotes an electron injection layer, and 108 denotes a cathode.
1.有機電界発光素子における発光層
発光層105は、電界を与えられた電極間において、陽極102から注入された正孔と、陰極108から注入された電子とを再結合させることにより発光するものである。発光層105を形成する材料としては、正孔と電子との再結合によって励起されて発光する化合物(発光性化合物)であればよく、安定な薄膜形状を形成することができ、かつ、固体状態で強い発光(蛍光)効率を示す化合物が好ましい。発光層は単一層でも複数層からなってもどちらでもよく、それぞれ発光層用材料(ホスト材料、ドーパント材料)により形成される。ホスト材料とドーパント材料は、それぞれ一種類であっても、複数の組み合わせであっても、いずれでもよい。ドーパント材料はホスト材料の全体に含まれていても、部分的に含まれていても、いずれであってもよい。ドーピング方法としては、ホスト材料との共蒸着法によって形成することができるが、ホスト材料と予め混合してから同時に蒸着してもよい。また、後述するように、発光層は、ホスト材料とドーパント材料とを含む発光層形成用組成物を用いた湿式成膜法により形成することもできる。
1. Light-emitting layer in organic electroluminescent element The light-emitting layer 105 emits light by recombining holes injected from the anode 102 and electrons injected from the cathode 108 between electrodes to which an electric field is applied. The material for forming the light-emitting layer 105 may be a compound (light-emitting compound) that is excited by the recombination of holes and electrons to emit light, and is preferably a compound that can form a stable thin film shape and shows strong light-emitting (fluorescence) efficiency in a solid state. The light-emitting layer may be a single layer or multiple layers, each of which is formed from a material for the light-emitting layer (host material, dopant material). The host material and the dopant material may each be one type or a combination of multiple types. The dopant material may be contained in the entire host material or may be contained partially in the host material. As a doping method, the light-emitting layer may be formed by a co-evaporation method with the host material, but it may also be mixed with the host material in advance and then simultaneously evaporated. In addition, as described later, the light-emitting layer may also be formed by a wet film formation method using a light-emitting layer forming composition containing the host material and the dopant material.
本発明の化合物は、有機電界発光素子の発光層の形成材料として好ましく用いることができる。本発明の化合物を発光層におけるエミッターまたはアシスティングドーパントとして用いて有機電界発光素子を製造することができる。 The compound of the present invention can be preferably used as a material for forming the light-emitting layer of an organic electroluminescent device. The compound of the present invention can be used as an emitter or assisting dopant in the light-emitting layer to manufacture an organic electroluminescent device.
本発明の化合物を含む発光層は、ホスト化合物を含んでもよい。ここで、ホスト化合物は、1種類であっても2種類以上であってもよい。
また、発光層は単一層でも複数層からなってもどちらでもよい。また、ホスト化合物、熱活性型遅延蛍光体および後述するその他成分は、同一の層内に含まれていてもよく、複数層に少なくとも1成分ずつ含まれていてもよい。発光層が含むホスト化合物および熱活性型遅延蛍光体は、それぞれ一種類であっても、複数の組み合わせであっても、いずれでもよい。アシスティングドーパントおよびエミッティングドーパントは、マトリックスとしてのホスト化合物中に、全体的に含まれていてもよいし、部分的に含まれていてもよい。発光層は蒸着法によって成膜されてもよく、有機溶媒に溶解して調製した塗料を塗布する、湿式成膜法等により形成してもよい。
The light-emitting layer containing the compound of the present invention may contain a host compound. Here, the host compound may be one type or two or more types.
The light-emitting layer may be a single layer or a plurality of layers. The host compound, the thermally activated delayed phosphor, and other components described later may be contained in the same layer, or at least one component may be contained in each of the plurality of layers. The host compound and the thermally activated delayed phosphor contained in the light-emitting layer may be one type or a combination of a plurality of types. The assisting dopant and the emitting dopant may be entirely or partially contained in the host compound as a matrix. The light-emitting layer may be formed by a deposition method, or may be formed by a wet film-forming method in which a paint prepared by dissolving in an organic solvent is applied.
1-1.ホスト化合物
本発明の化合物を含む発光層は、ホスト化合物を含んでいてもよい。ホスト化合物としては、公知のものを用いることができ、例えばカルバゾール環およびフラン環の少なくとも一方を有する化合物を挙げることができ、中でも、フラニルおよびカルバゾリルの少なくとも一方と、アリーレンおよびヘテロアリーレンの少なくとも一方とが結合した化合物を用いることが好ましい。具体例として、mCPやmCBPなどが挙げられる。
1-1. Host Compound The light-emitting layer containing the compound of the present invention may contain a host compound. Known host compounds can be used, for example, compounds having at least one of a carbazole ring and a furan ring, and among them, it is preferable to use a compound in which at least one of furanyl and carbazolyl is bonded to at least one of arylene and heteroarylene. Specific examples include mCP and mCBP.
ホスト化合物には、例えば、下記式(H1)、(H2)、(H3)、(H4)および(H5)のいずれかで表される化合物を用いることができる。
これらの化合物は、下記式(H1)、(H2)、(H3)、(H4)および、(H5)で表される構造よりなる群から選ばれた少なくとも1種の構造を繰返し単位とする高分子化合物であってもよい
本発明の有機電界発光素子は、下記式(H1)~(H5)で表される化合物を少なくとも1つ含有する、または、下記(H1)~(H5)における少なくとも1つの構造を繰り返し単位とする高分子化合物を少なくとも1つ含有することが好ましい。
The host compound may be, for example, a compound represented by any one of the following formulae (H1), (H2), (H3), (H4) and (H5).
These compounds may be polymer compounds having at least one structure selected from the group consisting of structures represented by the following formulae (H1), (H2), (H3), (H4), and (H5) as a repeating unit. The organic electroluminescent device of the present invention preferably contains at least one compound represented by the following formulae (H1) to (H5), or contains at least one polymer compound having at least one structure in the following formulae (H1) to (H5) as a repeating unit.
式(H1)中、L1は炭素数6~24のアリーレンであり、Zは、C-H、C-R’またはNであり、式(H2)中、L2およびL3は、それぞれ独立して、炭素数6~30のアリールまたは炭素数2~30のヘテロアリールであり、上記各式で表される化合物における少なくとも1つの水素は、炭素数1~6のアルキル、シアノ、ハロゲンまたは重水素で置換されていてもよく、式(H3)において、Jは、>O、>S、>N-R’、>C(-R’)2または>Si(-R’)2であり、Yは、単結合、>O,>S,>C(-R’)2または>Si(-R’)2であり、Zは、C-H、C-R’またはNであり、式(H4)において、Zは、C-H、C-R’またはNであり、前記、C-R’、>N-R’、>C(-R’)2または>Si(-R’)2におけるR’は、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルであり、式(H5)において、R101~R111は、それぞれ独立して、水素、または、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールへテロアリールアミノもしくはアルキルである置換基であり、これらの置換基における少なくとも1つの水素はさらにアリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノまたはアルキルで置換されていてもよく、R101~R111のうちの隣接する基同士が結合してそれらが結合するベンゼン環と共にアリール環またはヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素は、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノまたはアルキルで置換されていてもよく、これらにおける少なくとも1つの水素はさらにアリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノまたはアルキルで置換されていてもよく、式(H5)で表される化合物における少なくとも1つの水素は、それぞれ独立して、ハロゲンまたは重水素で置換されてもよい。
式(H5)のR101~R111としては、上述の第1置換基および第1置換基を置換する第2置換基の記載を引用できる。
In formula (H1), L 1 is an arylene having 6 to 24 carbon atoms, Z is C-H, C-R' or N, in formula (H2), L 2 and L 3 are each independently an aryl having 6 to 30 carbon atoms or a heteroaryl having 2 to 30 carbon atoms, at least one hydrogen atom in the compound represented by each of the above formulae may be substituted with an alkyl having 1 to 6 carbon atoms, cyano, halogen or deuterium, in formula (H3), J is >O, >S, >N-R', >C(-R') 2 or >Si(-R') 2 , Y is a single bond, >O, >S, >C(-R') 2 or >Si(-R') 2 , Z is C-H, C-R' or N, in formula (H4), Z is C-H, C-R' or N, and the C-R', >N-R', >C(-R') R' in 2 is aryl, heteroaryl, alkyl or cycloalkyl, and in formula (H5), R 101 to R 111 are each independently hydrogen or a substituent which is aryl, heteroaryl, diarylamino, diheteroarylamino, arylheteroarylamino or alkyl, at least one hydrogen atom in these substituents may be further substituted with aryl, heteroaryl, diarylamino or alkyl, adjacent groups among R 101 to R 111 may be bonded to each other to form an aryl ring or heteroaryl ring together with the benzene ring to which they are bonded, and at least one hydrogen atom in the formed ring may be substituted with aryl, heteroaryl, diarylamino, diheteroarylamino, arylheteroarylamino or alkyl, at least one hydrogen atom in these may be further substituted with aryl, heteroaryl, diarylamino or alkyl, and at least one hydrogen atom in the compound represented by formula (H5) may each be independently substituted with halogen or deuterium.
As for R 101 to R 111 in formula (H5), the above description of the first substituent and the second substituent substituting the first substituent can be cited.
また、ホスト化合物としては、下記式(H-1)、(H-2)および(H-3)のいずれかで表される化合物も用いることができる。
式(H-1)、(H-2)および(H-3)中、L1は炭素数6~24のアリーレン、炭素数2~24のヘテロアリーレン、炭素数6~24のヘテロアリーレンアリーレンおよび炭素数6~24のアリーレンヘテロアリーレンアリーレンであり、炭素数6~16のアリーレンが好ましく、炭素数6~12のアリーレンがより好ましく、炭素数6~10のアリーレンが特に好ましく、具体的には、ベンゼン環、ビフェニル環、テルフェニル環およびフルオレン環などの二価の基が挙げられる。ヘテロアリーレンとしては、炭素数2~24のヘテロアリーレンが好ましく、炭素数2~20のヘテロアリーレンがより好ましく、炭素数2~15のヘテロアリーレンがさらに好ましく、炭素数2~10のヘテロアリーレンが特に好ましく、具体的には、ピロール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環、ピラゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環、トリアジン環、インドール環、イソインドール環、1H-インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、1H-ベンゾトリアゾール環、キノリン環、イソキノリン環、シンノリン環、キナゾリン環、キノキサリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、プリン環、プテリジン環、カルバゾール環、アクリジン環、フェノキサチイン環、フェノキサジン環、フェノチアジン環、フェナジン環、インドリジン環、フラン環、ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、フラザン環、オキサジアゾール環およびチアントレン環などの二価の基が挙げられる。
上記各式で表される化合物における少なくとも1つの水素は、炭素数1~6のアルキル、シアノ、ハロゲンまたは重水素で置換されていてもよい。
In formulae (H-1), (H-2) and (H-3), L 1 is an arylene having 6 to 24 carbon atoms, a heteroarylene having 2 to 24 carbon atoms, a heteroarylenearylene having 6 to 24 carbon atoms and an aryleneheteroarylenearylene having 6 to 24 carbon atoms, preferably an arylene having 6 to 16 carbon atoms, more preferably an arylene having 6 to 12 carbon atoms, particularly preferably an arylene having 6 to 10 carbon atoms, and specific examples thereof include divalent groups such as a benzene ring, a biphenyl ring, a terphenyl ring and a fluorene ring. The heteroarylene is preferably a heteroarylene having 2 to 24 carbon atoms, more preferably a heteroarylene having 2 to 20 carbon atoms, still more preferably a heteroarylene having 2 to 15 carbon atoms, and particularly preferably a heteroarylene having 2 to 10 carbon atoms. Specific examples thereof include a pyrrole ring, an oxazole ring, an isoxazole ring, a thiazole ring, an isothiazole ring, an imidazole ring, an oxadiazole ring, a thiadiazole ring, a triazole ring, a tetrazole ring, a pyrazole ring, a pyridine ring, a pyrimidine ring, a pyridazine ring, a pyrazine ring, a triazine ring, an indole ring, an isoindole ring, a 1H-indazole ring, a benzene ring, a phenyl ... and divalent groups such as a benzoimidazole ring, a benzoxazole ring, a benzothiazole ring, a 1H-benzotriazole ring, a quinoline ring, an isoquinoline ring, a cinnoline ring, a quinazoline ring, a quinoxaline ring, a phthalazine ring, a naphthyridine ring, a purine ring, a pteridine ring, a carbazole ring, an acridine ring, a phenoxathiin ring, a phenoxazine ring, a phenothiazine ring, a phenazine ring, an indolizine ring, a furan ring, a benzofuran ring, an isobenzofuran ring, a dibenzofuran ring, a thiophene ring, a benzothiophene ring, a dibenzothiophene ring, a furazan ring, an oxadiazole ring, and a thianthrene ring.
At least one hydrogen atom in the compounds represented by the above formulas may be substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, cyano, halogen or deuterium.
ホスト化合物としては、好ましくは以下に列挙したいずれかの構造式で表される化合物である。なお、以下に列挙した構造式においては、少なくとも1つの水素が、ハロゲン、シアノ、炭素数1~4のアルキル(例えばメチルやt-ブチル)、フェニルまたはナフチルなどで置換されていてもよい。 The host compound is preferably a compound represented by any of the structural formulas listed below. In the structural formulas listed below, at least one hydrogen may be substituted with a halogen, cyano, an alkyl having 1 to 4 carbon atoms (e.g., methyl or t-butyl), phenyl, naphthyl, or the like.
1-2.TAF素子における蛍光体(エミッティングドーパント)
本発明の化合物をアシスティングドーパントとして用いる場合、発光層の付加成分としてエミッティングドーパントを用いてもよい。付加成分は、発光スペクトルの狭半値幅化、色味の改善または長寿命化の目的に用いられる。
1-2. Phosphors (emitting dopants) in TAF elements
When the compound of the present invention is used as an assisting dopant, an emitting dopant may be used as an additional component in the light-emitting layer for the purpose of narrowing the half-width of the emission spectrum, improving the color tone, or extending the life.
エミッティングドーパントとしては、特に限定されるものではなく、既知の化合物を用いることができ、所望の発光色に応じて様々な材料の中から選択することができる。具体的には、例えば、フェナンスレン、アントラセン、ピレン、テトラセン、ペンタセン、ペリレン、ナフトピレン、ジベンゾピレン、ルブレンおよびクリセンなどの縮合環誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン誘導体、チオフェン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体(特開平1-245087号公報)、ビススチリルアリーレン誘導体(特開平2-247278号公報)、ジアザインダセン誘導体、フラン誘導体、ベンゾフラン誘導体、フェニルイソベンゾフラン、ジメシチルイソベンゾフラン、ジ(2-メチルフェニル)イソベンゾフラン、ジ(2-トリフルオロメチルフェニル)イソベンゾフラン、フェニルイソベンゾフランなどのイソベンゾフラン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、7-ジアルキルアミノクマリン誘導体、7-ピペリジノクマリン誘導体、7-ヒドロキシクマリン誘導体、7-メトキシクマリン誘導体、7-アセトキシクマリン誘導体、3-ベンゾチアゾリルクマリン誘導体、3-ベンゾイミダゾリルクマリン誘導体、3-ベンゾオキサゾリルクマリン誘導体などのクマリン誘導体、ジシアノメチレンピラン誘導体、ジシアノメチレンチオピラン誘導体、ポリメチン誘導体、シアニン誘導体、オキソベンゾアンスラセン誘導体、キサンテン誘導体、ローダミン誘導体、フルオレセイン誘導体、ピリリウム誘導体、カルボスチリル誘導体、アクリジン誘導体、オキサジン誘導体、フェニレンオキサイド誘導体、キナクリドン誘導体、キナゾリン誘導体、ピロロピリジン誘導体、フロピリジン誘導体、1,2,5-チアジアゾロピレン誘導体、ピロメテン誘導体、ペリノン誘導体、ピロロピロール誘導体、スクアリリウム誘導体、ビオラントロン誘導体、フェナジン誘導体、アクリドン誘導体、デアザフラビン誘導体、フルオレン誘導体およびベンゾフルオレン誘導体などが挙げられる。 The emitting dopant is not particularly limited, and known compounds can be used, and can be selected from various materials depending on the desired emission color. Specifically, for example, condensed ring derivatives such as phenanthrene, anthracene, pyrene, tetracene, pentacene, perylene, naphthopyrene, dibenzopyrene, rubrene, and chrysene, benzoxazole derivatives, benzothiazole derivatives, benzimidazole derivatives, benzotriazole derivatives, oxazole derivatives, oxadiazole derivatives, thiazole derivatives, imidazole derivatives, thiadiazole derivatives, triazole derivatives, pyrazoline derivatives, stilbene derivatives, thiophene derivatives, tetraphenylbutadiene derivatives, and tetraphenylbutadiene derivatives are available. conductors, cyclopentadiene derivatives, bisstyryl derivatives such as bisstyrylanthracene derivatives and distyrylbenzene derivatives (JP Patent Publication No. 245087/1999), bisstyrylarylene derivatives (JP Patent Publication No. 247278/1990), diazaindacene derivatives, furan derivatives, benzofuran derivatives, isobenzofuran derivatives such as phenylisobenzofuran, dimesitylisobenzofuran, di(2-methylphenyl)isobenzofuran, di(2-trifluoromethylphenyl)isobenzofuran, and phenylisobenzofuran, Coumarin derivatives such as dibenzofuran derivatives, 7-dialkylaminocoumarin derivatives, 7-piperidinocoumarin derivatives, 7-hydroxycoumarin derivatives, 7-methoxycoumarin derivatives, 7-acetoxycoumarin derivatives, 3-benzothiazolylcoumarin derivatives, 3-benzimidazolylcoumarin derivatives, and 3-benzoxazolylcoumarin derivatives, dicyanomethylenepyran derivatives, dicyanomethylenethiopyran derivatives, polymethine derivatives, cyanine derivatives, oxobenzoanthracene derivatives, xanthene derivatives, and rhodamine derivatives These include fluorescein derivatives, pyrylium derivatives, carbostyril derivatives, acridine derivatives, oxazine derivatives, phenylene oxide derivatives, quinacridone derivatives, quinazoline derivatives, pyrrolopyridine derivatives, furopyridine derivatives, 1,2,5-thiadiazolopyrene derivatives, pyrromethene derivatives, perinone derivatives, pyrrolopyrrole derivatives, squarylium derivatives, violanthrone derivatives, phenazine derivatives, acridone derivatives, deazaflavin derivatives, fluorene derivatives, and benzofluorene derivatives.
発色光ごとに例示すると、青~青緑色ドーパント材料としては、ナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、ピレン、トリフェニレン、ペリレン、フルオレン、インデン、クリセンなどの芳香族炭化水素化合物やその誘導体、フラン、ピロール、チオフェン、シロール、9-シラフルオレン、9,9’-スピロビシラフルオレン、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、インドール、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、イミダゾピリジン、フェナントロリン、ピラジン、ナフチリジン、キノキサリン、ピロロピリジン、チオキサンテンなどの芳香族複素環化合物やその誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、アルダジン誘導体、クマリン誘導体、イミダゾール、チアゾール、チアジアゾール、カルバゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾールなどのアゾール誘導体およびその金属錯体およびN,N’-ジフェニル-N,N’-ジ(3-メチルフェニル)-4,4’-ジフェニル-1,1’-ジアミンに代表される芳香族アミン誘導体などが挙げられる。 As examples of dopant materials for each color of light emitted, blue to blue-green dopant materials include aromatic hydrocarbon compounds such as naphthalene, anthracene, phenanthrene, pyrene, triphenylene, perylene, fluorene, indene, and chrysene, and their derivatives, as well as furan, pyrrole, thiophene, silole, 9-silafluorene, 9,9'-spirobisilafluorene, benzothiophene, benzofuran, indole, dibenzothiophene, dibenzofuran, imidazopyridine, phenanthroline, pyrazine, naphthyridine, quinoxaline, pyrrolopyridine, and pyrrolopyridine. Examples include aromatic heterocyclic compounds and derivatives thereof such as lysine and thioxanthene, distyrylbenzene derivatives, tetraphenylbutadiene derivatives, stilbene derivatives, aldazine derivatives, coumarin derivatives, azole derivatives such as imidazole, thiazole, thiadiazole, carbazole, oxazole, oxadiazole, and triazole, and metal complexes thereof, and aromatic amine derivatives such as N,N'-diphenyl-N,N'-di(3-methylphenyl)-4,4'-diphenyl-1,1'-diamine.
また、緑~黄色ドーパント材料としては、クマリン誘導体、フタルイミド誘導体、ナフタルイミド誘導体、ペリノン誘導体、ピロロピロール誘導体、シクロペンタジエン誘導体、アクリドン誘導体、キナクリドン誘導体およびルブレンなどのナフタセン誘導体などがあげられ、さらに上記青~青緑色ドーパント材料として例示した化合物に、アリール、ヘテロアリール、アリールビニル、アミノ、シアノなど長波長化を可能とする置換基を導入した化合物も好適な例として挙げられる。 In addition, examples of green to yellow dopant materials include coumarin derivatives, phthalimide derivatives, naphthalimide derivatives, perinone derivatives, pyrrolopyrrole derivatives, cyclopentadiene derivatives, acridone derivatives, quinacridone derivatives, and naphthacene derivatives such as rubrene. Further, suitable examples include compounds in which a substituent that enables longer wavelengths, such as aryl, heteroaryl, arylvinyl, amino, or cyano, has been introduced into the compounds exemplified as the blue to blue-green dopant materials above.
さらに、橙~赤色ドーパント材料としては、ビス(ジイソプロピルフェニル)ペリレンテトラカルボン酸イミドなどのナフタルイミド誘導体、ペリノン誘導体、アセチルアセトンやベンゾイルアセトンとフェナントロリンなどを配位子とするEu錯体などの希土類錯体、4-(ジシアノメチレン)-2-メチル-6-(p-ジメチルアミノスチリル)-4H-ピランやその類縁体、マグネシウムフタロシアニン、アルミニウムクロロフタロシアニンなどの金属フタロシアニン誘導体、ローダミン化合物、デアザフラビン誘導体、クマリン誘導体、キナクリドン誘導体、フェノキサジン誘導体、オキサジン誘導体、キナゾリン誘導体、ピロロピリジン誘導体、スクアリリウム誘導体、ビオラントロン誘導体、フェナジン誘導体、フェノキサゾン誘導体およびチアジアゾロピレン誘導体などがあげられ、さらに上記青~青緑色および緑~黄色ドーパント材料として例示した化合物に、アリール、ヘテロアリール、アリールビニル、アミノ、シアノなど長波長化を可能とする置換基を導入した化合物も好適な例として挙げられる。 Further, examples of orange to red dopant materials include naphthalimide derivatives such as bis(diisopropylphenyl)perylenetetracarboxylic acid imide, perinone derivatives, rare earth complexes such as Eu complexes with ligands such as acetylacetone, benzoylacetone and phenanthroline, 4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran and its analogues, metal phthalocyanine derivatives such as magnesium phthalocyanine and aluminum chlorophthalocyanine, rhodamine compounds, deazaflavin derivatives, coumarin derivatives, quinacridone derivatives, phenoxazine derivatives, oxazine derivatives, quinazoline derivatives, pyrrolopyridine derivatives, squarylium derivatives, violanthrone derivatives, phenazine derivatives, phenoxazone derivatives and thiadiazolopyrene derivatives. Further, compounds in which a substituent that enables longer wavelengths, such as aryl, heteroaryl, arylvinyl, amino and cyano, is introduced into the compounds exemplified as the above blue to blue-green and green to yellow dopant materials, are also suitable examples.
その他、付加成分としては、化学工業2004年6月号13頁、および、それにあげられた参考文献などに記載された化合物などの中から適宜選択して用いることができる。 Additional components may be appropriately selected from the compounds described in Chemical Industry, June 2004, page 13 and the references cited therein.
スチルベン構造を有するアミンは、例えば、下記式で表される。
スチルベン構造を有するアミンは、下記式で表されるジアミノスチルベンがより好ましい。
炭素数6~30のアリールの具体例は、ベンゼン、ナフタレン、アセナフチレン、フルオレン、フェナレン、フェナントレン、アントラセン、フルオランテン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、ナフタセン、ペリレン、スチルベン、ジスチリルベンゼン、ジスチリルビフェニル、ジスチリルフルオレンなどが挙げられる。 Specific examples of aryls having 6 to 30 carbon atoms include benzene, naphthalene, acenaphthylene, fluorene, phenalene, phenanthrene, anthracene, fluoranthene, triphenylene, pyrene, chrysene, naphthacene, perylene, stilbene, distyrylbenzene, distyrylbiphenyl, and distyrylfluorene.
スチルベン構造を有するアミンの具体例は、N,N,N’,N’-テトラ(4-ビフェニリル)-4,4’-ジアミノスチルベン、N,N,N’,N’-テトラ(1-ナフチル)-4,4’-ジアミノスチルベン、N,N,N’,N’-テトラ(2-ナフチル)-4,4’-ジアミノスチルベン、N,N’-ジ(2-ナフチル)-N,N’-ジフェニル-4,4’-ジアミノスチルベン、N,N’-ジ(9-フェナントリル)-N,N’-ジフェニル-4,4’-ジアミノスチルベン、4,4’-ビス[4”-ビス(ジフェニルアミノ)スチリル]-ビフェニル、1,4-ビス[4’-ビス(ジフェニルアミノ)スチリル]-ベンゼン、2,7-ビス[4’-ビス(ジフェニルアミノ)スチリル]-9,9-ジメチルフルオレン、4,4’-ビス(9-エチル-3-カルバゾビニレン)-ビフェニル、4,4’-ビス(9-フェニル-3-カルバゾビニレン)-ビフェニルなどが挙げられる。
また、特開2003-347056号公報、および特開2001-307884号公報などに記載されたスチルベン構造を有するアミンを用いてもよい。
Specific examples of the amine having a stilbene structure include N,N,N',N'-tetra(4-biphenylyl)-4,4'-diaminostilbene, N,N,N',N'-tetra(1-naphthyl)-4,4'-diaminostilbene, N,N,N',N'-tetra(2-naphthyl)-4,4'-diaminostilbene, N,N'-di(2-naphthyl)-N,N'-diphenyl-4,4'-diaminostilbene, and N,N'-di(9-phenanthryl)-N,N'-diphenyl-4,4'-diaminostilbene. nyl-4,4'-diaminostilbene, 4,4'-bis[4"-bis(diphenylamino)styryl]-biphenyl, 1,4-bis[4'-bis(diphenylamino)styryl]-benzene, 2,7-bis[4'-bis(diphenylamino)styryl]-9,9-dimethylfluorene, 4,4'-bis(9-ethyl-3-carbazovinylene)-biphenyl, 4,4'-bis(9-phenyl-3-carbazovinylene)-biphenyl, and the like.
Furthermore, amines having a stilbene structure, such as those described in JP-A Nos. 2003-347056 and 2001-307884, may also be used.
ペリレン誘導体としては、例えば、3,10-ビス(2,6-ジメチルフェニル)ペリレン、3,10-ビス(2,4,6-トリメチルフェニル)ペリレン、3,10-ジフェニルペリレン、3,4-ジフェニルペリレン、2,5,8,11-テトラ-t-ブチルペリレン、3,4,9,10-テトラフェニルペリレン、3-(1’-ピレニル)-8,11-ジ(t-ブチル)ペリレン、3-(9’-アントリル)-8,11-ジ(t-ブチル)ペリレン、3,3’-ビス(8,11-ジ(t-ブチル)ペリレニル)などが挙げられる。
また、特開平11-97178号公報、特開2000-133457号公報、特開2000-26324号公報、特開2001-267079号公報、特開2001-267078号公報、特開2001-267076号公報、特開2000-34234号公報、特開2001-267075号公報、および特開2001-217077号公報などに記載されたペリレン誘導体を用いてもよい。
Examples of perylene derivatives include 3,10-bis(2,6-dimethylphenyl)perylene, 3,10-bis(2,4,6-trimethylphenyl)perylene, 3,10-diphenylperylene, 3,4-diphenylperylene, 2,5,8,11-tetra-t-butylperylene, 3,4,9,10-tetraphenylperylene, 3-(1'-pyrenyl)-8,11-di(t-butyl)perylene, 3-(9'-anthryl)-8,11-di(t-butyl)perylene, and 3,3'-bis(8,11-di(t-butyl)perylenyl).
Also usable are perylene derivatives described in JP-A-11-97178, JP-A-2000-133457, JP-A-2000-26324, JP-A-2001-267079, JP-A-2001-267078, JP-A-2001-267076, JP-A-2000-34234, JP-A-2001-267075, and JP-A-2001-217077.
また、本発明の第3成分として用いられる化合物として、ホウ素原子を含む化合物が挙げられ、例えば、ボラン誘導体、ジオキサボラナフトアントラセン(DOBNA)誘導体およびその多量体、ジアザボラナフトアントラセン(DABNA)誘導体およびその多量体、オキサアザボラナフトアントラセン(OABNA)誘導体およびその多量体、オキサボラナフトアントラセン(OBNA)誘導体およびその多量体、アザボラナフトアントラセン(ABNA)誘導体およびその多量体、トリオキサボラジベンゾピレン誘導体およびその多量体、ジオキサアザボラベンゾピレン誘導体およびその多量体、オキサジアザボラベンゾピレン誘導体およびその多量体などが挙げられる。 Compounds used as the third component of the present invention include compounds containing boron atoms, such as borane derivatives, dioxaboranaphthoanthracene (DOBNA) derivatives and multimers thereof, diazaboranaphthoanthracene (DABNA) derivatives and multimers thereof, oxazaboranaphthoanthracene (OABNA) derivatives and multimers thereof, oxaboranaphthoanthracene (OBNA) derivatives and multimers thereof, azaboranaphthoanthracene (ABNA) derivatives and multimers thereof, trioxaboradibenzopyrene derivatives and multimers thereof, dioxaazaborabenzopyrene derivatives and multimers thereof, oxadiazaborabenzopyrene derivatives and multimers thereof, etc.
ボラン誘導体としては、例えば、1,8-ジフェニル-10-(ジメシチルボリル)アントラセン、9-フェニル-10-(ジメシチルボリル)アントラセン、4-(9’-アントリル)ジメシチルボリルナフタレン、4-(10’-フェニル-9’-アントリル)ジメシチルボリルナフタレン、9-(ジメシチルボリル)アントラセン、9-(4’-ビフェニリル)-10-(ジメシチルボリル)アントラセン、9-(4’-(N-カルバゾリル)フェニル)-10-(ジメシチルボリル)アントラセンなどが挙げられる。
また、国際公開第2000/40586号などに記載されたボラン誘導体を用いてもよい。
Examples of the borane derivatives include 1,8-diphenyl-10-(dimesitylboryl)anthracene, 9-phenyl-10-(dimesitylboryl)anthracene, 4-(9'-anthryl)dimesitylborylnaphthalene, 4-(10'-phenyl-9'-anthryl)dimesitylborylnaphthalene, 9-(dimesitylboryl)anthracene, 9-(4'-biphenylyl)-10-(dimesitylboryl)anthracene, and 9-(4'-(N-carbazolyl)phenyl)-10-(dimesitylboryl)anthracene.
Furthermore, borane derivatives described in International Publication No. 2000/40586 and the like may also be used.
芳香族アミン誘導体は、例えば、下記式で表される。
特に、Ar4がアントラセン、クリセン、フルオレン、ベンゾフルオレンまたはピレンに由来する2価の基であり、Ar5およびAr6がそれぞれ独立して炭素数6~30のアリールであり、Ar4~Ar6は置換されていてもよく、そして、nは2である、芳香族アミン誘導体がより好ましい。 In particular, an aromatic amine derivative in which Ar 4 is a divalent group derived from anthracene, chrysene, fluorene, benzofluorene or pyrene, Ar 5 and Ar 6 are each independently an aryl having 6 to 30 carbon atoms, Ar 4 to Ar 6 may be substituted, and n is 2 is more preferable.
炭素数6~30のアリールの具体例は、ベンゼン、ナフタレン、アセナフチレン、フルオレンフェナレン、フェナントレン、アントラセン、フルオランテン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、ナフタセン、ペリレン、ペンタセンなどが挙げられる。 Specific examples of aryls having 6 to 30 carbon atoms include benzene, naphthalene, acenaphthylene, fluorene, phenalene, phenanthrene, anthracene, fluoranthene, triphenylene, pyrene, chrysene, naphthacene, perylene, and pentacene.
芳香族アミン誘導体としては、クリセン系としては、例えば、N,N,N’,N’-テトラフェニルクリセン-6,12-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラ(p-トリル)クリセン-6,12-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラ(m-トリル)クリセン-6,12-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラキス(4-イソプロピルフェニル)クリセン-6,12-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラ(ナフタレン-2-イル)クリセン-6,12-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ(p-トリル)クリセン-6,12-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-エチルフェニル)クリセン-6,12-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)クリセン-6,12-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-t-ブチルフェニル)クリセン-6,12-ジアミン、N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)-N,N’-ジ(p-トリル)クリセン-6,12-ジアミンなどが挙げられる。 As aromatic amine derivatives, examples of chrysene derivatives include N,N,N',N'-tetraphenylchrysene-6,12-diamine, N,N,N',N'-tetra(p-tolyl)chrysene-6,12-diamine, N,N,N',N'-tetra(m-tolyl)chrysene-6,12-diamine, N,N,N',N'-tetrakis(4-isopropylphenyl)chrysene-6,12-diamine, N,N,N',N'-tetra(naphthalene-2-yl)chrysene-6,12-diamine, N,N'-diphenyl Examples include -N,N'-di(p-tolyl)chrysene-6,12-diamine, N,N'-diphenyl-N,N'-bis(4-ethylphenyl)chrysene-6,12-diamine, N,N'-diphenyl-N,N'-bis(4-isopropylphenyl)chrysene-6,12-diamine, N,N'-diphenyl-N,N'-bis(4-t-butylphenyl)chrysene-6,12-diamine, and N,N'-bis(4-isopropylphenyl)-N,N'-di(p-tolyl)chrysene-6,12-diamine.
また、ピレン系としては、例えば、N,N,N’,N’-テトラフェニルピレン-1,6-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラ(p-トリル)ピレン-1,6-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラ(m-トリル)ピレン-1,6-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラキス(4-イソプロピルフェニル)ピレン-1,6-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラキス(3,4-ジメチルフェニル)ピレン-1,6-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ(p-トリル)ピレン-1,6-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-エチルフェニル)ピレン-1,6-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)ピレン-1,6-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-t-ブチルフェニル)ピレン-1,6-ジアミン、N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)-N,N’-ジ(p-トリル)ピレン-1,6-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラキス(3,4-ジメチルフェニル)-3,8-ジフェニルピレン-1,6-ジアミン、N,N,N,N-テトラフェニルピレン-1,8-ジアミン、N,N’-ビス(ビフェニル-4-イル)-N,N’-ジフェニルピレン-1,8-ジアミン、N1,N6-ジフェニル-N1,N6-ビス-(4-トリメチルシラニル-フェニル)-1H,8H-ピレン-1,6-ジアミンなどが挙げられる。
例えば、具体例としては式(PYR1)、(PYR2)、(PYR3)および(PYR4)などが挙げられる。
Examples of pyrene-based compounds include N,N,N',N'-tetraphenylpyrene-1,6-diamine, N,N,N',N'-tetra(p-tolyl)pyrene-1,6-diamine, N,N,N',N'-tetra(m-tolyl)pyrene-1,6-diamine, N,N,N',N'-tetrakis(4-isopropylphenyl)pyrene-1,6-diamine, N,N,N',N'-tetrakis(3,4-dimethylphenyl)pyrene-1,6-diamine, N,N'-diphenyl-N,N'-di(p-tolyl)pyrene-1,6-diamine, and N,N'-diphenyl-N,N'-bis(4-ethylphenyl)pyrene-1, 6-diamine, N,N'-diphenyl-N,N'-bis(4-isopropylphenyl)pyrene-1,6-diamine, N,N'-diphenyl-N,N'-bis(4-t-butylphenyl)pyrene-1,6-diamine, N,N'-bis(4-isopropylphenyl)-N,N'-di(p-tolyl)pyrene-1,6-diamine, N,N,N',N'-tetrakis(3,4-dimethylphenyl)-3,8-diphenylpyrene-1,6-diamine, N,N,N,N-tetraphenylpyrene-1,8-diamine, N,N'-bis(biphenyl-4-yl)-N,N'-diphenylpyrene-1,8-diamine, N 1 ,N 6 -diphenyl- N 1 ,N 6 -bis-(4-trimethylsilanyl-phenyl)-1H,8H-pyrene-1,6-diamine and the like.
For example, specific examples include formulae (PYR1), (PYR2), (PYR3) and (PYR4).
また、アントラセン系としては、例えば、N,N,N,N-テトラフェニルアントラセン-9,10-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラ(p-トリル)アントラセン-9,10-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラ(m-トリル)アントラセン-9,10-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラキス(4-イソプロピルフェニル)アントラセン-9,10-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ(p-トリル)アントラセン-9,10-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ(m-トリル)アントラセン-9,10-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-エチルフェニル)アントラセン-9,10-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)アントラセン-9,10-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-t-ブチルフェニル)アントラセン-9,10-ジアミン、N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)-N,N’-ジ(p-トリル)アントラセン-9,10-ジアミン、2,6-ジ-t-ブチル-N,N,N’,N’-テトラ(p-トリル)アントラセン-9,10-ジアミン、2,6-ジ-t-ブチル-N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)アントラセン-9,10-ジアミン、2,6-ジ-t-ブチル-N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)-N,N’-ジ(p-トリル)アントラセン-9,10-ジアミン、2,6-ジシクロヘキシル-N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)-N,N’-ジ(p-トリル)アントラセン-9,10-ジアミン、2,6-ジシクロヘキシル-N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)-N,N’-ビス(4-t-ブチルフェニル)アントラセン-9,10-ジアミン、9,10-ビス(4-ジフェニルアミノ-フェニル)アントラセン、9,10-ビス(4-ジ(1-ナフチルアミノ)フェニル)アントラセン、9,10-ビス(4-ジ(2-ナフチルアミノ)フェニル)アントラセン、10-ジ-p-トリルアミノ-9-(4-ジ-p-トリルアミノ-1-ナフチル)アントラセン、10-ジフェニルアミノ-9-(4-ジフェニルアミノ-1-ナフチル)アントラセン、10-ジフェニルアミノ-9-(6-ジフェニルアミノ-2-ナフチル)アントラセンなどが挙げられる。 Examples of anthracene-based compounds include N,N,N,N-tetraphenylanthracene-9,10-diamine, N,N,N',N'-tetra(p-tolyl)anthracene-9,10-diamine, N,N,N',N'-tetra(m-tolyl)anthracene-9,10-diamine, N,N,N',N'-tetrakis(4-isopropylphenyl)anthracene-9,10-diamine, N,N'-diphenyl-N,N'-di(p-tolyl)anthracene-9,10-diamine, N,N'-diphenyl-N,N'-di(m-tolyl)anthracene-9,10 -diamine, N,N'-diphenyl-N,N'-bis(4-ethylphenyl)anthracene-9,10-diamine, N,N'-diphenyl-N,N'-bis(4-isopropylphenyl)anthracene-9,10-diamine, N,N'-diphenyl-N,N'-bis(4-t-butylphenyl)anthracene-9,10-diamine, N,N'-bis(4-isopropylphenyl)-N,N'-di(p-tolyl)anthracene-9,10-diamine, 2,6-di-t-butyl-N,N,N',N'-tetra(p-tolyl)anthracene-9,10-diamine 2,6-di-t-butyl-N,N'-diphenyl-N,N'-bis(4-isopropylphenyl)anthracene-9,10-diamine, 2,6-di-t-butyl-N,N'-bis(4-isopropylphenyl)-N,N'-di(p-tolyl)anthracene-9,10-diamine, 2,6-dicyclohexyl-N,N'-bis(4-isopropylphenyl)-N,N'-di(p-tolyl)anthracene-9,10-diamine, 2,6-dicyclohexyl-N,N'-bis(4-isopropylphenyl)-N,N'-bis(4-t-butylphenyl)anthracene Examples include anthracene-9,10-diamine, 9,10-bis(4-diphenylamino-phenyl)anthracene, 9,10-bis(4-di(1-naphthylamino)phenyl)anthracene, 9,10-bis(4-di(2-naphthylamino)phenyl)anthracene, 10-di-p-tolylamino-9-(4-di-p-tolylamino-1-naphthyl)anthracene, 10-diphenylamino-9-(4-diphenylamino-1-naphthyl)anthracene, and 10-diphenylamino-9-(6-diphenylamino-2-naphthyl)anthracene.
また、他には、[4-(4-ジフェニルアミノ-フェニル)ナフタレン-1-イル]-ジフェニルアミン、[6-(4-ジフェニルアミノ-フェニル)ナフタレン-2-イル]-ジフェニルアミン、4,4’-ビス[4-ジフェニルアミノナフタレン-1-イル]ビフェニル、4,4’-ビス[6-ジフェニルアミノナフタレン-2-イル]ビフェニル、4,4”-ビス[4-ジフェニルアミノナフタレン-1-イル]-p-テルフェニル、4,4”-ビス[6-ジフェニルアミノナフタレン-2-イル]-p-テルフェニル、インデノカルバゾール誘導体などが挙げられる。
また、特開2006-156888号公報などに記載された芳香族アミン誘導体を用いてもよい。
Other examples include [4-(4-diphenylamino-phenyl)naphthalene-1-yl]-diphenylamine, [6-(4-diphenylamino-phenyl)naphthalene-2-yl]-diphenylamine, 4,4'-bis[4-diphenylaminonaphthalene-1-yl]biphenyl, 4,4'-bis[6-diphenylaminonaphthalene-2-yl]biphenyl, 4,4"-bis[4-diphenylaminonaphthalene-1-yl]-p-terphenyl, 4,4"-bis[6-diphenylaminonaphthalene-2-yl]-p-terphenyl, and indenocarbazole derivatives.
Furthermore, aromatic amine derivatives described in, for example, JP-A-2006-156888 may also be used.
インデノカルバゾール誘導体としては、下記式(IDC1)で表される化合物である。具体的には、下記、部分構造(IDC11)、(IDC12)および(IDC13)を有する化合物が挙げられる。下記の式(IDC1)における、式中、Zは、CRAまたはNであり、π1およびπ2は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~50の芳香族炭化水素または置換もしくは無置換の環形成炭素数5~50の芳香族複素環であり、RA,RBおよびRCは水素および任意の置換基であり、nおよびmは、それぞれ独立に1~4の整数であり、隣接する2つのRA,RBおよびRCは互いに結合して置換もしくは無置換の環構造を形成してもよい。より具体的には、式(IDC121)、(IDC131)、(IDC132)、(IDC133)および(IDC134)などが挙げられる。 The indenocarbazole derivative is a compound represented by the following formula (IDC1). Specific examples include compounds having the following partial structures (IDC11), (IDC12), and (IDC13). In the following formula (IDC1), Z is CR A or N, π1 and π2 are each independently a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon having 6 to 50 ring carbon atoms or a substituted or unsubstituted aromatic heterocycle having 5 to 50 ring carbon atoms, R A , R B, and R C are hydrogen or any substituent, n and m are each independently an integer of 1 to 4, and two adjacent R A , R B , and R C may be bonded to each other to form a substituted or unsubstituted ring structure. More specific examples include formulas (IDC121), (IDC131), (IDC132), (IDC133), and (IDC134).
クマリン誘導体としては、クマリン-6、クマリン-334などが挙げられる。
また、特開2004-43646号公報、特開2001-76876号公報、および特開平6-298758号公報などに記載されたクマリン誘導体を用いてもよい。
The coumarin derivatives include coumarin-6, coumarin-334, and the like.
Furthermore, coumarin derivatives described in JP-A-2004-43646, JP-A-2001-76876, JP-A-6-298758, and the like may also be used.
ピラン誘導体としては、下記のDCM、DCJTBなどが挙げられる。
また、本発明で用いる蛍光体は、ホウ素原子を有する化合物であることが好ましい。蛍光体として用いられるホウ素原子を有する化合物として、ジオキサボラナフトアントラセン(DOBNA)誘導体およびその多量体、ジアザボラナフトアントラセン(DABNA)誘導体およびその多量体、オキサアザボラナフトアントラセン(OABNA)誘導体およびその多量体、オキサボラナフトアントラセン(OBNA)誘導体およびその多量体、アザボラナフトアントラセン(ABNA)誘導体およびその多量体などが挙げられる。 The phosphor used in the present invention is preferably a compound having a boron atom. Examples of compounds having a boron atom that can be used as phosphors include dioxaboranaphthoanthracene (DOBNA) derivatives and multimers thereof, diazaboranaphthoanthracene (DABNA) derivatives and multimers thereof, oxazaboranaphthoanthracene (OABNA) derivatives and multimers thereof, oxaboranaphthoanthracene (OBNA) derivatives and multimers thereof, and azaboranaphthoanthracene (ABNA) derivatives and multimers thereof.
エミッティングドーパントとしては、下記式(ED1)、(ED1’)および(ED2)で表される化合物を少なくとも1つ含むことも好ましい。
(式(ED1)中、
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R9、R10およびR11は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシまたはジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)であり、これらはさらにアリール、ヘテロアリールまたはアルキルで置換されていてもよく、また、R1~R3、R4~R6およびR9~R11のうちの隣接する基同士が結合してa環、b環またはc環と共にアリール環またはヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環はアリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシまたはジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)で置換されていてもよく、これらはさらにアリール、ヘテロアリールまたはアルキルで置換されていてもよく、
Xは、>Oまたは>N-Rであり、前記>N-RのRおよびR13はアリール、ヘテロアリールまたはアルキルであり、これらはアリール、ヘテロアリールまたはアルキルで置換されていてもよく、
ただし、Xがアミノ基のときにR2がアミノ基になることはなく、
そして、
式(ED1)で表される化合物および構造における少なくとも1つの水素はシアノ、ハロゲンまたは重水素で置換されていてもよい。)
(In formula (ED1),
R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 9 , R 10 and R 11 are each independently hydrogen, aryl, heteroaryl, diarylamino, alkyl, cycloalkyl, alkoxy, aryloxy or diarylboryl (two aryls may be bonded via a single bond or a linking group), which may be further substituted with aryl, heteroaryl or alkyl, or adjacent groups among R 1 to R 3 , R 4 to R 6 and R 9 to R 11 may be bonded to each other to form an aryl ring or heteroaryl ring together with ring a, ring b or ring c, and the formed ring may be substituted with aryl, heteroaryl, diarylamino, alkyl, cycloalkyl, alkoxy, aryloxy or diarylboryl (two aryls may be bonded via a single bond or a linking group), which may be further substituted with aryl, heteroaryl or alkyl,
X is >O or >N-R, and R and R13 of the >N-R are aryl, heteroaryl or alkyl, which may be substituted with aryl, heteroaryl or alkyl;
However, when X is an amino group, R2 cannot be an amino group.
and,
At least one hydrogen atom in the compound and structure represented by formula (ED1) may be replaced with cyano, halogen or deuterium.
(式(ED1’)中、
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13およびR14は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシまたはジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)であり、これらはさらにアリール、ヘテロアリールまたはアルキルで置換されていてもよく、また、R1~R3、R4~R7、R8~R10およびR11~R14のうちの隣接する基同士が結合してa環、b環、c環またはd環と共にアリール環またはヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環はアリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシまたはジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)で置換されていてもよく、これらはさらにアリール、ヘテロアリールまたはアルキルで置換されていてもよく、
Xは、>Oまたは>N-Rであり、前記>N-RのRはアリール、ヘテロアリールまたはアルキルであり、これらはアリール、ヘテロアリールまたはアルキルで置換されていてもよく、
Lは、単結合、>CR2、>O、>Sおよび>N-Rであり、前記>CR2および>N-RにおけるRは、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、アルキル、アルコキシ、アリールオキシまたはジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)であり、これらはさらにアリール、ヘテロアリールまたはアルキルで置換されていてもよく、
そして、
式(ED1’)で表される化合物および構造における少なくとも1つの水素はシアノ、ハロゲンまたは重水素で置換されていてもよい。)
(In formula (ED1′),
R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 and R 14 are each independently hydrogen, aryl, heteroaryl, diarylamino, alkyl, cycloalkyl, alkoxy, aryloxy or diarylboryl (two aryls may be bonded via a single bond or a linking group), which may be further substituted with aryl, heteroaryl or alkyl, and R 1 to R 3 , R 4 to R 7 , R 8 to R 10 and R 11 to R Adjacent groups among 14 may be bonded to each other to form an aryl ring or a heteroaryl ring together with the a ring, the b ring, the c ring or the d ring, and the formed ring may be substituted with an aryl, a heteroaryl, a diarylamino, an alkyl, a cycloalkyl, an alkoxy, an aryloxy or a diarylboryl (two aryls may be bonded via a single bond or a linking group), which may be further substituted with an aryl, a heteroaryl or an alkyl;
X is >O or >N-R, where R in >N-R is aryl, heteroaryl or alkyl, which may be substituted with aryl, heteroaryl or alkyl;
L is a single bond, >CR 2 , >O, >S, or >N-R, and R in >CR 2 and >N-R is each independently hydrogen, aryl, heteroaryl, diarylamino, alkyl, alkoxy, aryloxy, or diarylboryl (two aryls may be bonded via a single bond or a linking group), which may be further substituted with an aryl, heteroaryl, or alkyl;
and,
At least one hydrogen atom in the compound and structure represented by formula (ED1') may be replaced with cyano, halogen, or deuterium.
(式(ED2)中、
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13およびR14は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、ヘテロアリールオキシ、ジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)、アリールチオ、ヘテロアリールチオまたはアルキル置換シリルであり、これらにおける少なくとも1つの水素は、アリール、ヘテロアリールまたはアルキルで置換されていてもよく、また、R5~R7およびR10~R12のうちの隣接する基同士が結合してb環またはd環と共にアリール環またはヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素は、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、ヘテロアリールオキシ、ジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)、アリールチオ、ヘテロアリールチオまたはアルキル置換シリルで置換されていてもよく、これらにおける少なくとも1つの水素は、アリール、ヘテロアリールまたはアルキルで置換されていてもよく、
X1、X2、X3およびX4は、それぞれ独立して、>O、>N-Rまたは>CR2であり、前記>N-RのRおよび>CR2のRは、炭素数6~12のアリール、炭素数2~15のヘテロアリールまたは炭素数1~6のアルキルであり、また、前記>N-RのRおよび>CR2のRは、-O-、-S-、-C(-R)2-または単結合により前記a環、b環、c環およびd環の少なくとも1つと結合していてもよく、前記-C(-R)2-のRは水素または炭素数1~6のアルキルであり、
ただし、X1、X2、X3、およびX4のうち>Oであるのは2つ以下であり、
そして、
式(ED2)で表される化合物における少なくとも1つの水素はシアノ、ハロゲンまたは重水素で置換されていてもよい。)
式(ED2)におけるX1、X2、X3およびX4が、>N-Rであるとき、このRは式(1)における式(A-1)、(A-2)、(A-3)または(A-4)で表される置換基以外の置換基であることが好ましい。
(In formula (ED2),
R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 and R 14 are each independently hydrogen, aryl, heteroaryl, diarylamino, diheteroarylamino, arylheteroarylamino, alkyl, cycloalkyl, alkoxy, aryloxy, heteroaryloxy, diarylboryl (two aryls may be bonded via a single bond or a linking group), arylthio, heteroarylthio or alkyl-substituted silyl, in which at least one hydrogen may be substituted with an aryl, heteroaryl or alkyl, and R 5 to R 7 and R 10 to R Adjacent groups among 12 may be bonded to each other to form an aryl ring or a heteroaryl ring together with the b ring or the d ring, and at least one hydrogen atom in the formed ring may be substituted with an aryl, a heteroaryl, a diarylamino, a diheteroarylamino, an arylheteroarylamino, an alkyl, a cycloalkyl, an alkoxy, an aryloxy, a heteroaryloxy, a diarylboryl (two aryls may be bonded via a single bond or a linking group), an arylthio, a heteroarylthio, or an alkyl-substituted silyl, and at least one hydrogen atom in these may be substituted with an aryl, a heteroaryl, or an alkyl,
X 1 , X 2 , X 3 and X 4 each independently represent >O, >N-R or >CR 2 , R of the >N-R and R of the >CR 2 are an aryl having 6 to 12 carbon atoms, a heteroaryl having 2 to 15 carbon atoms or an alkyl having 1 to 6 carbon atoms, R of the >N-R and R of the >CR 2 may be bonded to at least one of the ring a, ring b, ring c and ring d by -O-, -S-, -C(-R) 2 - or a single bond, and R of the -C(-R) 2 - is hydrogen or an alkyl having 1 to 6 carbon atoms,
However, among X 1 , X 2 , X 3 , and X 4 , the number of those that are >O is two or less;
and,
At least one hydrogen atom in the compound represented by formula (ED2) may be substituted with cyano, halogen or deuterium.
When X 1 , X 2 , X 3 and X 4 in formula (ED2) are >N-R, this R is preferably a substituent other than the substituents represented by formula (A-1), (A-2), (A-3) or (A-4) in formula (1).
より具体的には、下記式(ED11)~(ED19)、(ED21)~(ED28)、(ED211)、(ED212)、(ED221)~(ED223)、(ED231)、(ED241)、(ED242)、(ED261)および(ED271)で表される構造を含む化合物を挙げることができる。 More specifically, examples of compounds include those having structures represented by the following formulas (ED11) to (ED19), (ED21) to (ED28), (ED211), (ED212), (ED221) to (ED223), (ED231), (ED241), (ED242), (ED261) and (ED271).
式(ED11)~(ED19)、(ED21)~(ED28)、(ED211)、(ED212)、(ED221)~(ED223)、(ED231)、(ED241)、(ED242)、(ED261)および(ED271)で表される構造における少なくとも1つの水素は、それぞれ独立して、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリールオキシまたはジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)で置換されてもよく、これらはさらにアリール、ヘテロアリールまたはアルキルで置換されていてもよい。アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、アルキル、シクロアルキル、アルコキシまたはアリールオキシの好ましい範囲と具体例については、式(1)のR1~R11における対応する記載を参照することができる。
また、付加成分となる蛍光体は、下記の部分構造群Bから選択される少なくとも1つの構造を有する化合物であることが好ましく、式(ED11)~(ED19)、(ED21)~(ED27)、(ED211)、(ED212)、(ED221)~(ED223)、(ED231)、(ED241)、(ED242)、(ED261)または(ED271)で表される構造を有し、且つ、その構造におけるベンゼン環(縮合環を構成しているベンゼン環も含む)に、部分構造群Bから選択される少なくとも1つの構造が結合した構造を有する化合物であることがより好ましい。
At least one hydrogen atom in the structures represented by formulae (ED11) to (ED19), (ED21) to (ED28), (ED211), (ED212), (ED221) to (ED223), (ED231), (ED241), (ED242), (ED261) and (ED271) may be independently replaced with an aryl, heteroaryl, diarylamino, alkyl, cycloalkyl, alkoxy, aryloxy or diarylboryl (two aryls may be bonded via a single bond or a linking group), which may be further replaced with an aryl, heteroaryl or alkyl. For the preferred ranges and specific examples of aryl, heteroaryl, diarylamino, alkyl, cycloalkyl, alkoxy or aryloxy, the corresponding descriptions in R 1 to R 11 of formula (1) can be referred to.
Furthermore, the phosphor that is the additional component is preferably a compound having at least one structure selected from the partial structure group B below, and more preferably a compound having a structure represented by formula (ED11) to (ED19), (ED21) to (ED27), (ED211), (ED212), (ED221) to (ED223), (ED231), (ED241), (ED242), (ED261) or (ED271), and having at least one structure selected from the partial structure group B bonded to a benzene ring (including a benzene ring that constitutes a condensed ring) in that structure.
部分構造群B:
1-3.アシスティングドーパント(熱活性型遅延蛍光体)
本発明の化合物をTAF素子におけるエミッティングドーパント(ED)として用いる場合に用いることができるアシスティングドーパント(熱活性型遅延蛍光体:TADF化合物)は、ドナーと呼ばれる電子供与性の置換基とアクセプターと呼ばれる電子受容性の置換基を用いて分子内のHOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)とLUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)を局在化させて、効率的な逆項間交差(reverse intersystem crossing)が起きるようにデザインされた、ドナー-アクセプター型TADF化合物(D-A型TADF化合物)であることが好ましい。
ここで、本明細書中において「電子供与性の置換基」(ドナー)とは、TADF化合物分子中でHOMO軌道が局在する置換基および部分構造のことを意味し、「電子受容性の置換基」(アクセプター)とは、TADF化合物分子中でLUMO軌道が局在する置換基および部分構造のことを意味することとする。
一般的に、ドナーやアクセプターを用いたTADF化合物は、構造に起因してスピン軌道結合(SOC: Spin Orbit Coupling)が大きく、かつ、HOMOとLUMOの交換相互作用が小さく、ΔESTが小さいために、非常に速い逆項間交差速度が得られる。一方、ドナーやアクセプターを用いたTADF化合物は、励起状態での構造緩和が大きくなり(ある分子においては、基底状態と励起状態では安定構造が異なるため、外部刺激により基底状態から励起状態への変換が起きると、その後、励起状態における安定構造へと構造が変化する)、幅広な発光スペクトルを与えるため、発光材料として使うと色純度を低下させる可能性がある。
Assisting dopant (thermally activated delayed phosphor)
An assisting dopant (thermally activated delayed fluorescent substance: TADF compound) that can be used when the compound of the present invention is used as an emitting dopant (ED) in a TAF element is preferably a donor-acceptor type TADF compound (D-A type TADF compound) designed to localize the HOMO (highest occupied molecular orbital) and LUMO (lowest unoccupied molecular orbital) in a molecule by using an electron-donating substituent called a donor and an electron-accepting substituent called an acceptor, thereby causing efficient reverse intersystem crossing.
In this specification, the term "electron-donating substituent" (donor) refers to a substituent or partial structure in which the HOMO orbital is localized in the TADF compound molecule, and the term "electron-accepting substituent" (acceptor) refers to a substituent or partial structure in which the LUMO orbital is localized in the TADF compound molecule.
In general, TADF compounds using donors or acceptors have a large spin orbit coupling (SOC) due to their structure, a small exchange interaction between HOMO and LUMO, and a small ΔE ST , so that they can obtain a very fast reverse intersystem crossing rate. On the other hand, TADF compounds using donors or acceptors have a large structural relaxation in the excited state (in some molecules, the stable structures are different between the ground state and the excited state, so when an external stimulus causes a conversion from the ground state to the excited state, the structure is subsequently changed to the stable structure in the excited state), and therefore give a wide emission spectrum, so that there is a possibility that the color purity will be reduced if they are used as a light-emitting material.
本発明の化合物をTAF素子におけるEDとして用いる場合に用いることができる熱活性型遅延蛍光体(TADF化合物)として、例えばドナーおよびアクセプターが直接またはスペーサーを介して結合している化合物を用いることができる。熱活性型遅延蛍光体に用いられるドナー性およびアクセプター性の構造としては、例えば、Chemistry of Materials, 2017, 29, 1946-1963に記載の構造を用いることができる。ドナー性の構造としては、カルバゾール、ジメチルカルバゾール、ジ-tert-ブチルカルバゾール、ジメトキシカルバゾール、テトラメチルカルバゾール、ベンゾフルオロカルバソール、ベンゾチエノカルバゾール、フェニルジヒドロインドロカルバゾール、フェニルビカルバゾール、ビカルバゾール、ターカルバゾール、ジフェニルカルバゾリルアミン、テトラフェニルカルバゾリルジアミン、フェノキサジン、ジヒドロフェナジン、フェノチアジン、ジメチルジヒドロアクリジン、ジフェニルアミン、ビス(tert-ブチル)フェニルアミン、(ジフェニルアミノ)フェニルジフェニルベンゼンジアミン、ジメチルテトラフェニルジヒドロアクリジンジアミン、テトラメチル-ジヒドローインデノアクリジンおよびジフェニルージヒドロジベンゾアザシリンなどが挙げられる。アクセプター性の構造としては、スルホニルジベンゼン、ベンゾフェノン、フェニレンビス(フェニルメタノン)、ベンゾニトリル、イソニコチノニトリル、フタロニトリル、イソフタロニトリル、パラフタロニトリル、ベンゼントリカルボニトリル、トリアゾール、オキサゾール、チアジアゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾビス(チアゾール)、ベンゾオキサゾール、ベンゾビス(オキサゾール)、キノリン、ベンゾイミダゾール、ジベンゾキノキサリン、ヘプタアザフェナレン、チオキサントンジオキシド、ジメチルアントラセノン、アントラセンジオン、シクロヘプタビピリジン、フルオレンジカルボニトリル、トリフェニルトリアジン、ピラジンジカルボニトリル、ピリミジン、フェニルピリミジン、メチルピリミジン、ピリジンジカルボニトリル、ジベンゾキノキサリンジカルボニトリル、ビス(フェニルスルホニル)ベンゼン、ジメチルチオキサンテンジオキド、チアンスレンテトラオキシドおよびトリス(ジメチルフェニル)ボランが挙げられる。特に、本発明の熱活性型遅延蛍光を有する化合物は、部分構造として、カルバゾール、フェノキサジン、アクリジン、トリアジン、ピリミジン、ピラジン、チオキサンテン、ベンゾニトリル、フタロニトリル、イソフタロニトリル、ジフェニルスルホン、トリアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾールおよびベンゾフェノンから選択される少なくとも一つを有する化合物であることが好ましい。 When the compound of the present invention is used as an ED in a TAF element, a thermally activated delayed fluorescent substance (TADF compound) that can be used may be, for example, a compound in which a donor and an acceptor are bound directly or via a spacer. As the donor and acceptor structures used in the thermally activated delayed fluorescent substance, for example, the structures described in Chemistry of Materials, 2017, 29, 1946-1963 can be used. Examples of the donor structure include carbazole, dimethylcarbazole, di-tert-butylcarbazole, dimethoxycarbazole, tetramethylcarbazole, benzofluorocarbazole, benzothienocarbazole, phenyldihydroindolocarbazole, phenylbicarbazole, bicarbazole, tercarbazole, diphenylcarbazolylamine, tetraphenylcarbazolyldiamine, phenoxazine, dihydrophenazine, phenothiazine, dimethyldihydroacridine, diphenylamine, bis(tert-butyl)phenylamine, (diphenylamino)phenyldiphenylbenzenediamine, dimethyltetraphenyldihydroacridinediamine, tetramethyldihydroindenoacridine, and diphenyldihydrodibenzoazasiline. Acceptor structures include sulfonyldibenzene, benzophenone, phenylenebis(phenylmethanone), benzonitrile, isonicotinonitrile, phthalonitrile, isophthalonitrile, paraphthalonitrile, benzenetricarbonitrile, triazole, oxazole, thiadiazole, benzothiazole, benzobis(thiazole), benzoxazole, benzobis(oxazole), quinoline, benzimidazole, dibenzoquinoxaline, heptaazaphenalene, thioxanthone dioxide, dimethylanthracenone, anthracenedione, cycloheptabipyridine, fluorene dicarbonitrile, triphenyltriazine, pyrazinedicarbonitrile, pyrimidine, phenylpyrimidine, methylpyrimidine, pyridinedicarbonitrile, dibenzoquinoxalinedicarbonitrile, bis(phenylsulfonyl)benzene, dimethylthioxanthene dioxide, thianthrene tetraoxide, and tris(dimethylphenyl)borane. In particular, the compound having thermally activated delayed fluorescence of the present invention is preferably a compound having at least one selected from carbazole, phenoxazine, acridine, triazine, pyrimidine, pyrazine, thioxanthene, benzonitrile, phthalonitrile, isophthalonitrile, diphenylsulfone, triazole, oxadiazole, thiadiazole, and benzophenone as a partial structure.
本発明の発光層のアシスティングドーパントとして用いる化合物は、熱活性型遅延蛍光体であって、その発光スペクトルがエミッティングドーパントの吸収ピークと少なくとも一部重なる化合物であることが好ましい。以下において、本発明の発光層のアシスティングドーパントとして用いることができる化合物を例示する。ただし、本発明においてアシスティングドーパントとして用いることができる化合物は、以下の例示化合物によって限定的に解釈されることはなく、下記式において、Meはメチルを表し、tBuはt-ブチルを表し、Phはフェニルを表し、波線は結合位置を表す。 The compound used as the assisting dopant in the light-emitting layer of the present invention is preferably a thermally activated delayed phosphor whose emission spectrum at least partially overlaps with the absorption peak of the emitting dopant. Below, examples of compounds that can be used as the assisting dopant in the light-emitting layer of the present invention are given. However, the compounds that can be used as the assisting dopant in the present invention are not limited to the following example compounds, and in the following formula, Me represents methyl, tBu represents t-butyl, Ph represents phenyl, and the wavy line represents the bond position.
さらに、熱活性型遅延蛍光体として、下記式(AD1)、(AD2)および(AD3)のいずれかで表される化合物も用いることができる。 Furthermore, a compound represented by any one of the following formulae (AD1), (AD2) and (AD3) can also be used as a thermally activated delayed phosphor.
式(AD1)、(AD2)および(AD3)中、
Mは、それぞれ独立して、単結合、-O-、>N-Arまたは>CAr2であり、形成する部分構造のHOMOの深さおよび励起一重項エネルギー準位および励起三重項エネルギー準位の高さの観点から、好ましくは、単結合、-O-または>N-Arである。Jはドナー性の部分構造とアクセプター性の部分構造を分けるスペーサー構造であり、それぞれ独立して、炭素数6~18のアリーレンであり、ドナー性の部分構造とアクセプター性の部分構造から染み出す共役の大きさの観点から、炭素数6~12のアリーレンが好ましい。より具体的には、フェニレン、メチルフェニレンおよびジメチルフェニレンが挙げられる。Qは、それぞれ独立して、=C(-H)-または=N-であり、形成する部分構造のLUMOの浅さおよび励起一重項エネルギー準位および励起三重項エネルギー準位の高さの観点から、好ましくは、=N-である。Arは、それぞれ独立して、水素、炭素数6~24のアリール、炭素数2~24のヘテロアリール、炭素数1~12のアルキルまたは炭素数3~18のシクロアルキルであり、形成する部分構造のHOMOの深さおよび励起一重項エネルギー準位および励起三重項エネルギー準位の高さの観点から、好ましくは、水素、炭素数6~12のアリール、炭素数2~14のヘテロアリール、炭素数1~4のアルキルまたは炭素数6~10のシクロアルキルであり、より好ましくは、水素、フェニル、トリル、キシリル、メシチル、ビフェニル、ピリジル、ビピリジル、トリアジル、カルバゾリル、ジメチルカルバゾリル、ジーtert-ブチルカルバゾリル、ベンゾイミダゾールまたはフェニルベンゾイミダゾールであり、さらに好ましくは、水素、フェニルまたはカルバゾリルである。mは、1または2である。nは、2~(6-m)の整数であり、立体障害の観点から、好ましくは、4~(6-m)の整数である。さらに、上記各式で表される化合物における少なくとも1つの水素は、ハロゲンまたは重水素で置換されていてもよい。
In formulae (AD1), (AD2) and (AD3),
M is each independently a single bond, -O-, >N-Ar or > CAR2 , and is preferably a single bond, -O- or >N-Ar from the viewpoint of the depth of the HOMO of the partial structure to be formed and the height of the excited singlet energy level and the excited triplet energy level. J is a spacer structure separating the donor partial structure and the acceptor partial structure, and is each independently an arylene having 6 to 18 carbon atoms, and is preferably an arylene having 6 to 12 carbon atoms from the viewpoint of the magnitude of the conjugation exuded from the donor partial structure and the acceptor partial structure. More specifically, phenylene, methylphenylene and dimethylphenylene are included. Q is each independently =C(-H)- or =N-, and is preferably =N- from the viewpoint of the shallowness of the LUMO of the partial structure to be formed and the height of the excited singlet energy level and the excited triplet energy level. Ar are each independently hydrogen, an aryl having 6 to 24 carbon atoms, a heteroaryl having 2 to 24 carbon atoms, an alkyl having 1 to 12 carbon atoms, or a cycloalkyl having 3 to 18 carbon atoms, and from the viewpoint of the HOMO depth and the height of the excited singlet energy level and the excited triplet energy level of the partial structure to be formed, preferably hydrogen, an aryl having 6 to 12 carbon atoms, a heteroaryl having 2 to 14 carbon atoms, an alkyl having 1 to 4 carbon atoms, or a cycloalkyl having 6 to 10 carbon atoms, more preferably hydrogen, phenyl, tolyl, xylyl, mesityl, biphenyl, pyridyl, bipyridyl, triazyl, carbazolyl, dimethylcarbazolyl, di-tert-butylcarbazolyl, benzimidazole, or phenylbenzimidazole, and even more preferably hydrogen, phenyl, or carbazolyl. m is 1 or 2. n is an integer of 2 to (6-m), and from the viewpoint of steric hindrance, preferably an integer of 4 to (6-m). Furthermore, at least one hydrogen atom in the compounds represented by the above formulas may be substituted with a halogen or deuterium.
本発明の発光層の第2成分として用いる化合物は、より具体的に言えば、4CzBN、4CzBN-Ph、5CzBN、3Cz2DPhCzBN、4CzIPN、2PXZーTAZ、Cz-TRZ3、BDPCC-TPTA、MA-TA、PA-TA、FA-TA、PXZ-TRZ、DMAC-TRZ、BCzT、DCzTrz、DDCzTRz、spiroAC-TRZ、Ac-HPM、Ac-PPM、Ac-MPM、TCzTrz、TmCzTrzおよびDCzmCzTrzであることが好ましい。 More specifically, the compounds used as the second component of the light-emitting layer of the present invention are preferably 4CzBN, 4CzBN-Ph, 5CzBN, 3Cz2DPhCzBN, 4CzIPN, 2PXZ-TAZ, Cz-TRZ3, BDPCC-TPTA, MA-TA, PA-TA, FA-TA, PXZ-TRZ, DMAC-TRZ, BCzT, DCzTrz, DDCzTRz, spiroAC-TRZ, Ac-HPM, Ac-PPM, Ac-MPM, TCzTrz, TmCzTrz and DCzmCzTrz.
2.有機電界発光素子における電子注入層、電子輸送層
電子注入層107は、陰極108から移動してくる電子を、効率よく発光層105内または電子輸送層106内に注入する役割を果たす。電子輸送層106は、陰極108から注入された電子または陰極108から電子注入層107を介して注入された電子を、効率よく発光層105に輸送する役割を果たす。電子輸送層106および電子注入層107は、それぞれ、電子輸送・注入材料の一種または二種以上を積層、混合することにより形成される。電子輸送層106および電子注入層107は、電子輸送・注入材料と高分子結着剤との混合物により形成してもよい。
2. Electron Injection Layer and Electron Transport Layer in Organic Electroluminescent Device The electron injection layer 107 plays a role of efficiently injecting electrons moving from the cathode 108 into the light emitting layer 105 or the electron transport layer 106. The electron transport layer 106 plays a role of efficiently transporting electrons injected from the cathode 108 or electrons injected from the cathode 108 via the electron injection layer 107 to the light emitting layer 105. The electron transport layer 106 and the electron injection layer 107 are each formed by laminating and mixing one or more types of electron transport/injection materials. The electron transport layer 106 and the electron injection layer 107 may be formed from a mixture of an electron transport/injection material and a polymer binder.
電子注入・輸送層とは、陰極から電子が注入され、さらに電子を輸送することをつかさどる層であり、電子注入効率が高く、注入された電子を効率よく輸送することが望ましい。そのためには電子親和力が大きく、しかも電子移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質であることが好ましい。しかしながら、正孔と電子の輸送バランスを考えた場合に、陽極からの正孔が再結合せずに陰極側へ流れるのを効率よく阻止できる役割を主に果たす場合には、電子輸送能力がそれ程高くなくても、発光効率を向上させる効果は電子輸送能力が高い材料と同等に有する。したがって、本実施形態における電子注入・輸送層は、正孔の移動を効率よく阻止できる層の機能も含まれてもよい。 The electron injection/transport layer is a layer that is responsible for injecting electrons from the cathode and transporting the electrons. It is desirable for the electron injection layer to have a high electron injection efficiency and efficiently transport the injected electrons. For this purpose, it is preferable for the material to have a large electron affinity, a large electron mobility, and excellent stability, and to be a material that is unlikely to generate impurities that become traps during manufacture and use. However, when considering the balance between the transport of holes and electrons, if the material mainly plays a role in efficiently preventing holes from the anode from flowing to the cathode without recombining, even if the electron transport ability is not that high, it has the effect of improving the luminous efficiency equivalent to a material with a high electron transport ability. Therefore, the electron injection/transport layer in this embodiment may also include the function of a layer that can efficiently block the movement of holes.
電子輸送層106または電子注入層107を形成する材料(電子輸送材料)としては、光導電材料において電子伝達化合物として従来から慣用されている化合物、有機EL素子の電子注入層および電子輸送層に使用されている公知の化合物の中から任意に選択して用いることができる。 The material (electron transport material) forming the electron transport layer 106 or the electron injection layer 107 can be arbitrarily selected from compounds conventionally used as electron transfer compounds in photoconductive materials and known compounds used in the electron injection layer and electron transport layer of organic EL elements.
電子輸送層または電子注入層に用いられる材料としては、炭素、水素、酸素、硫黄、ケイ素およびリンの中から選ばれる一種以上の原子で構成される芳香族環もしくは複素芳香族環からなる化合物、ピロール誘導体およびその縮合環誘導体および電子受容性窒素を有する金属錯体の中から選ばれる少なくとも一種を含有することが好ましい。具体的には、ナフタレン、アントラセンなどの縮合環系芳香族環誘導体、4,4’-ビス(ジフェニルエテニル)ビフェニルに代表されるスチリル系芳香族環誘導体、ペリノン誘導体、クマリン誘導体、ナフタルイミド誘導体、アントラキノンやジフェノキノンなどのキノン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、アリールニトリル誘導体およびインドール誘導体などが挙げられる。電子受容性窒素を有する金属錯体としては、例えば、ヒドロキシフェニルオキサゾール錯体などのヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体、フラボノール金属錯体およびベンゾキノリン金属錯体などが挙げられる。これらの材料は単独でも用いられるが、異なる材料と混合して使用しても構わない。 Materials used in the electron transport layer or electron injection layer preferably contain at least one selected from compounds consisting of aromatic rings or heteroaromatic rings composed of one or more atoms selected from carbon, hydrogen, oxygen, sulfur, silicon, and phosphorus, pyrrole derivatives and their condensed ring derivatives, and metal complexes having electron-accepting nitrogen. Specific examples include condensed ring aromatic ring derivatives such as naphthalene and anthracene, styryl aromatic ring derivatives such as 4,4'-bis(diphenylethenyl)biphenyl, perinone derivatives, coumarin derivatives, naphthalimide derivatives, quinone derivatives such as anthraquinone and diphenoquinone, phosphine oxide derivatives, arylnitrile derivatives, and indole derivatives. Metal complexes having electron-accepting nitrogen include, for example, hydroxyazole complexes such as hydroxyphenyloxazole complexes, azomethine complexes, tropolone metal complexes, flavonol metal complexes, and benzoquinoline metal complexes. These materials can be used alone or in combination with different materials.
また、他の電子伝達化合物の具体例として、ボラン誘導体、ピリジン誘導体、ナフタレン誘導体、フルオランテン誘導体、BO系誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾフルオレン誘導体、フェナントロリン誘導体、ペリノン誘導体、クマリン誘導体、ナフタルイミド誘導体、アントラキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ペリレン誘導体、オキサジアゾール誘導体(1,3-ビス[(4-t-ブチルフェニル)1,3,4-オキサジアゾリル]フェニレンなど)、チオフェン誘導体、トリアゾール誘導体(N-ナフチル-2,5-ジフェニル-1,3,4-トリアゾールなど)、チアジアゾール誘導体、オキシン誘導体の金属錯体、キノリノール系金属錯体、キノキサリン誘導体、キノキサリン誘導体のポリマー、ベンザゾール類化合物、ガリウム錯体、ピラゾール誘導体、パーフルオロ化フェニレン誘導体、トリアジン誘導体、ピラジン誘導体、ベンゾキノリン誘導体(2,2’-ビス(ベンゾ[h]キノリン-2-イル)-9,9’-スピロビフルオレンなど)、イミダゾピリジン誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体(トリス(N-フェニルベンゾイミダゾール-2-イル)ベンゼンなど)、ベンゾオキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、キノリン誘導体、テルピリジンなどのオリゴピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、テルピリジン誘導体(1,3-ビス(4’-(2,2’:6’2”-テルピリジニル))ベンゼンなど)、ナフチリジン誘導体(ビス(1-ナフチル)-4-(1,8-ナフチリジン-2-イル)フェニルホスフィンオキサイドなど)、アルダジン誘導体、ピリミジン誘導体、アリールニトリル誘導体、インドール誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、ビススチリル誘導体、シロール誘導体およびアゾリン誘導体などが挙げられる。 Specific examples of other electron transfer compounds include borane derivatives, pyridine derivatives, naphthalene derivatives, fluoranthene derivatives, BO derivatives, anthracene derivatives, benzofluorene derivatives, phenanthroline derivatives, perinone derivatives, coumarin derivatives, naphthalimide derivatives, anthraquinone derivatives, diphenoquinone derivatives, diphenylquinone derivatives, perylene derivatives, oxadiazole derivatives (such as 1,3-bis[(4-t-butylphenyl)1,3,4-oxadiazolyl]phenylene), thiophene derivatives, triazole derivatives (such as N-naphthyl-2,5-diphenyl-1,3,4-triazole), thiadiazole derivatives, metal complexes of oxine derivatives, quinolinol metal complexes, quinoxaline derivatives, polymers of quinoxaline derivatives, benzazole compounds, gallium complexes, pyrazole derivatives, perfluorinated phenylene derivatives, triazine derivatives, Examples of such derivatives include pyrazine derivatives, benzoquinoline derivatives (such as 2,2'-bis(benzo[h]quinolin-2-yl)-9,9'-spirobifluorene), imidazopyridine derivatives, benzimidazole derivatives (such as tris(N-phenylbenzimidazol-2-yl)benzene), benzoxazole derivatives, thiazole derivatives, benzothiazole derivatives, quinoline derivatives, oligopyridine derivatives such as terpyridine, bipyridine derivatives, terpyridine derivatives (such as 1,3-bis(4'-(2,2':6'2"-terpyridinyl))benzene), naphthyridine derivatives (such as bis(1-naphthyl)-4-(1,8-naphthyridin-2-yl)phenylphosphine oxide), aldazine derivatives, pyrimidine derivatives, arylnitrile derivatives, indole derivatives, phosphine oxide derivatives, bisstyryl derivatives, silole derivatives, and azoline derivatives.
また、電子受容性窒素を有する金属錯体を用いることもでき、例えば、キノリノール系金属錯体やヒドロキシフェニルオキサゾール錯体などのヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体、フラボノール金属錯体およびベンゾキノリン金属錯体などが挙げられる。 Metal complexes having an electron-accepting nitrogen can also be used, such as quinolinol metal complexes, hydroxyazole complexes such as hydroxyphenyloxazole complexes, azomethine complexes, tropolone metal complexes, flavonol metal complexes, and benzoquinoline metal complexes.
上述した材料は単独でも用いられるが、異なる材料と混合して使用しても構わない。 The above materials can be used alone or in combination with other materials.
上述した材料の中でも、ボラン誘導体、ピリジン誘導体、フルオランテン誘導体、BO系誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾフルオレン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、ピリミジン誘導体、アリールニトリル誘導体、トリアジン誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、およびキノリノール系金属錯体が好ましい。 Among the above-mentioned materials, borane derivatives, pyridine derivatives, fluoranthene derivatives, BO-based derivatives, anthracene derivatives, benzofluorene derivatives, phosphine oxide derivatives, pyrimidine derivatives, arylnitrile derivatives, triazine derivatives, benzimidazole derivatives, phenanthroline derivatives, and quinolinol-based metal complexes are preferred.
<ボラン誘導体>
ボラン誘導体は、例えば下記式(ETM-1)で表される化合物であり、詳細には特開2007-27587号公報に開示されている。
<Borane derivatives>
The borane derivative is, for example, a compound represented by the following formula (ETM-1), and is disclosed in detail in JP-A-2007-27587.
式(ETM-1)中、R11およびR12は、それぞれ独立して、水素、アルキル、置換されていてもよいアリール、置換されているシリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシアノの少なくとも一つであり、R13~R16は、それぞれ独立して、置換されていてもよいアルキル、または置換されていてもよいアリールであり、Xは、置換されていてもよいアリーレンであり、Yは、置換されていてもよい炭素数16以下のアリール、置換されているボリル、または置換されていてもよいカルバゾリルであり、そして、nはそれぞれ独立して0~3の整数である。また、「置換されていてもよい」または「置換されている」場合の置換基としては、アリール、ヘテロアリールまたはアルキルなどが挙げられる。 In formula (ETM-1), R 11 and R 12 each independently represent at least one of hydrogen, alkyl, optionally substituted aryl, substituted silyl, optionally substituted nitrogen-containing heterocycle, or cyano, R 13 to R 16 each independently represent optionally substituted alkyl or optionally substituted aryl, X represents optionally substituted arylene, Y represents optionally substituted aryl having 16 or less carbon atoms, substituted boryl, or optionally substituted carbazolyl, and n each independently represents an integer of 0 to 3. In addition, examples of the substituent in the case of "optionally substituted" or "substituted" include aryl, heteroaryl, alkyl, and the like.
式(ETM-1)で表される化合物の中でも、下記式(ETM-1-1)で表される化合物や下記式(ETM-1-2)で表される化合物が好ましい。 Among the compounds represented by formula (ETM-1), compounds represented by the following formula (ETM-1-1) and compounds represented by the following formula (ETM-1-2) are preferred.
式(ETM-1-1)中、R11およびR12は、それぞれ独立して、水素、アルキル、置換されていてもよいアリール、置換されているシリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシアノの少なくとも一つであり、R13~R16は、それぞれ独立して、置換されていてもよいアルキル、または置換されていてもよいアリールであり、R21およびR22は、それぞれ独立して、水素、アルキル、置換されていてもよいアリール、置換されているシリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシアノの少なくとも一つであり、X1は、置換されていてもよい炭素数20以下のアリーレンであり、nはそれぞれ独立して0~3の整数であり、そして、mはそれぞれ独立して0~4の整数である。また、「置換されていてもよい」または「置換されている」場合の置換基としては、アリール、ヘテロアリールまたはアルキルなどが挙げられる。 In formula (ETM-1-1), R 11 and R 12 are each independently at least one of hydrogen, alkyl, optionally substituted aryl, substituted silyl, optionally substituted nitrogen-containing heterocycle, or cyano, R 13 to R 16 are each independently at least one of optionally substituted alkyl or optionally substituted aryl, R 21 and R 22 are each independently at least one of hydrogen, alkyl, optionally substituted aryl, substituted silyl, optionally substituted nitrogen-containing heterocycle, or cyano, X 1 is an optionally substituted arylene having 20 or less carbon atoms, n is each independently an integer of 0 to 3, and m is each independently an integer of 0 to 4. In addition, examples of the substituent in the case of "optionally substituted" or "substituted" include aryl, heteroaryl, and alkyl.
式(ETM-1-2)中、R11およびR12は、それぞれ独立して、水素、アルキル、置換されていてもよいアリール、置換されているシリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシアノの少なくとも一つであり、R13~R16は、それぞれ独立して、置換されていてもよいアルキル、または置換されていてもよいアリールであり、X1は、置換されていてもよい炭素数20以下のアリーレンであり、そして、nはそれぞれ独立して0~3の整数である。また、「置換されていてもよい」または「置換されている」場合の置換基としては、アリール、ヘテロアリールまたはアルキルなどが挙げられる。 In formula (ETM-1-2), R 11 and R 12 each independently represent at least one of hydrogen, alkyl, optionally substituted aryl, substituted silyl, optionally substituted nitrogen-containing heterocycle, or cyano, R 13 to R 16 each independently represent an optionally substituted alkyl or an optionally substituted aryl, X 1 represents an optionally substituted arylene having 20 or less carbon atoms, and each n represents independently an integer of 0 to 3. In addition, examples of the substituent in the case of "optionally substituted" or "substituted" include aryl, heteroaryl, and alkyl.
X1の具体的な例としては、下記式(X-1)~式(X-9)で表される2価の基が挙げられる。
このボラン誘導体の具体例としては、例えば以下のものが挙げられる。
このボラン誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。 This borane derivative can be produced using known raw materials and known synthesis methods.
<ピリジン誘導体>
ピリジン誘導体は、例えば下記式(ETM-2)で表される化合物であり、好ましくは式(ETM-2-1)または式(ETM-2-2)で表される化合物である。
<Pyridine derivatives>
The pyridine derivative is, for example, a compound represented by the following formula (ETM-2), and is preferably a compound represented by formula (ETM-2-1) or (ETM-2-2).
φは、n価のアリール環(好ましくはn価のベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環またはトリフェニレン環)であり、nは1~4の整数である。 φ is an n-valent aryl ring (preferably an n-valent benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, fluorene ring, benzofluorene ring, phenalene ring, phenanthrene ring, or triphenylene ring), and n is an integer from 1 to 4.
式(ETM-2-1)において、R11~R18は、それぞれ独立して、水素、アルキル(好ましくは炭素数1~24のアルキル)、シクロアルキル(好ましくは炭素数3~12のシクロアルキル)またはアリール(好ましくは炭素数6~30のアリール)である。 In formula (ETM-2-1), R 11 to R 18 are each independently hydrogen, alkyl (preferably alkyl having 1 to 24 carbon atoms), cycloalkyl (preferably cycloalkyl having 3 to 12 carbon atoms) or aryl (preferably aryl having 6 to 30 carbon atoms).
式(ETM-2-2)において、R11およびR12は、それぞれ独立して、水素、アルキル(好ましくは炭素数1~24のアルキル)、シクロアルキル(好ましくは炭素数3~12のシクロアルキル)またはアリール(好ましくは炭素数6~30のアリール)であり、R11およびR12は結合して環を形成していてもよい。 In formula (ETM-2-2), R 11 and R 12 each independently represent hydrogen, alkyl (preferably alkyl having 1 to 24 carbon atoms), cycloalkyl (preferably cycloalkyl having 3 to 12 carbon atoms) or aryl (preferably aryl having 6 to 30 carbon atoms), and R 11 and R 12 may be bonded to form a ring.
各式において、「ピリジン系置換基」は、下記式(Py-1)~式(Py-15)のいずれか(式中の*は、結合位置を表す。)であり、ピリジン系置換基はそれぞれ独立して炭素数1~4のアルキルで置換されていてもよい。また、ピリジン系置換基はフェニレン基やナフチレン基を介して各式におけるφ、アントラセン環またはフルオレン環に結合していてもよい。 In each formula, the "pyridine-based substituent" is any one of the following formulae (Py-1) to (Py-15) (in the formulae, * indicates a bonding position), and each pyridine-based substituent may be independently substituted with an alkyl having 1 to 4 carbon atoms. In addition, the pyridine-based substituent may be bonded to the φ, anthracene ring, or fluorene ring in each formula via a phenylene group or naphthylene group.
ピリジン系置換基は、式(Py-1)~式(Py-15)のいずれかであるが、これらの中でも、下記式(Py-21)~式(Py-44)のいずれか(式中の*は、結合位置を表す。)であることが好ましい。
各ピリジン誘導体における少なくとも1つの水素が重水素で置換されていてもよく、また、式(ETM-2-1)および式(ETM-2-2)における2つの「ピリジン系置換基」のうちの一方はアリールで置き換えられていてもよい。 At least one hydrogen in each pyridine derivative may be replaced with deuterium, and one of the two "pyridine-based substituents" in formula (ETM-2-1) and formula (ETM-2-2) may be replaced with an aryl.
R11~R18における「アルキル」としては、直鎖および分枝鎖のいずれでもよく、例えば、炭素数1~24の直鎖アルキル又は炭素数3~24の分枝鎖アルキルが挙げられる。好ましい「アルキル」は、炭素数1~18のアルキル(炭素数3~18の分枝鎖アルキル)である。より好ましい「アルキル」は、炭素数1~12のアルキル(炭素数3~12の分枝鎖アルキル)である。さらに好ましい「アルキル」は、炭素数1~6のアルキル(炭素数3~6の分枝鎖アルキル)である。特に好ましい「アルキル」は、炭素数1~4のアルキル(炭素数3~4の分枝鎖アルキル)である。 The "alkyl" in R 11 to R 18 may be either linear or branched, and examples thereof include linear alkyl having 1 to 24 carbon atoms or branched alkyl having 3 to 24 carbon atoms. A preferred "alkyl" is an alkyl having 1 to 18 carbon atoms (branched alkyl having 3 to 18 carbon atoms). A more preferred "alkyl" is an alkyl having 1 to 12 carbon atoms (branched alkyl having 3 to 12 carbon atoms). An even more preferred "alkyl" is an alkyl having 1 to 6 carbon atoms (branched alkyl having 3 to 6 carbon atoms). An especially preferred "alkyl" is an alkyl having 1 to 4 carbon atoms (branched alkyl having 3 to 4 carbon atoms).
具体的な「アルキル」としては、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、s-ブチル、t-ブチル、n-ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、t-ペンチル、n-ヘキシル、1-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、n-ヘプチル、1-メチルヘキシル、n-オクチル、t-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、2,6-ジメチル-4-ヘプチル、3,5,5-トリメチルヘキシル、n-デシル、n-ウンデシル、1-メチルデシル、n-ドデシル、n-トリデシル、1-ヘキシルヘプチル、n-テトラデシル、n-ペンタデシル、n-ヘキサデシル、n-ヘプタデシル、n-オクタデシル、n-エイコシルなどが挙げられる。 Specific examples of "alkyl" include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, s-butyl, t-butyl, n-pentyl, isopentyl, neopentyl, t-pentyl, n-hexyl, 1-methylpentyl, 4-methyl-2-pentyl, 3,3-dimethylbutyl, 2-ethylbutyl, n-heptyl, 1-methylhexyl, n-octyl, t-octyl, 1-methylheptyl, 2 -Ethylhexyl, 2-propylpentyl, n-nonyl, 2,2-dimethylheptyl, 2,6-dimethyl-4-heptyl, 3,5,5-trimethylhexyl, n-decyl, n-undecyl, 1-methyldecyl, n-dodecyl, n-tridecyl, 1-hexylheptyl, n-tetradecyl, n-pentadecyl, n-hexadecyl, n-heptadecyl, n-octadecyl, n-eicosyl, etc.
ピリジン系置換基に置換する炭素数1~4のアルキルとしては、上記アルキルの説明を引用することができる。 The above description of alkyl can be used for the alkyl having 1 to 4 carbon atoms that substitutes the pyridine-based substituent.
R11~R18における「シクロアルキル」としては、例えば、炭素数3~12のシクロアルキルが挙げられる。好ましい「シクロアルキル」は、炭素数3~10のシクロアルキルである。より好ましい「シクロアルキル」は、炭素数3~8のシクロアルキルである。さらに好ましい「シクロアルキル」は、炭素数3~6のシクロアルキルである。
具体的な「シクロアルキル」としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、メチルシクロペンチル、シクロヘプチル、メチルシクロヘキシル、シクロオクチル又はジメチルシクロヘキシルなどが挙げられる。
The "cycloalkyl" in R 11 to R 18 includes, for example, cycloalkyl having 3 to 12 carbon atoms. A preferred "cycloalkyl" is cycloalkyl having 3 to 10 carbon atoms. A more preferred "cycloalkyl" is cycloalkyl having 3 to 8 carbon atoms. An even more preferred "cycloalkyl" is cycloalkyl having 3 to 6 carbon atoms.
Specific examples of "cycloalkyl" include cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, methylcyclopentyl, cycloheptyl, methylcyclohexyl, cyclooctyl, and dimethylcyclohexyl.
R11~R18における「アリール」としては、好ましいアリールは炭素数6~30のアリールであり、より好ましいアリールは炭素数6~18のアリールであり、さらに好ましくは炭素数6~14のアリールであり、特に好ましくは炭素数6~12のアリールである。 As the "aryl" in R 11 to R 18 , the preferred aryl is an aryl having 6 to 30 carbon atoms, the more preferred aryl is an aryl having 6 to 18 carbon atoms, the further more preferred aryl is an aryl having 6 to 14 carbon atoms, and the most preferred aryl is an aryl having 6 to 12 carbon atoms.
具体的な「炭素数6~30のアリール」としては、単環系アリールであるフェニル、縮合二環系アリールである(1-,2-)ナフチル、縮合三環系アリールである、アセナフチレン-(1-,3-,4-,5-)イル、フルオレン-(1-,2-,3-,4-,9-)イル、フェナレン-(1-,2-)イル、(1-,2-,3-,4-,9-)フェナントリル、縮合四環系アリールであるトリフェニレン-(1-,2-)イル、ピレン-(1-,2-,4-)イル、ナフタセン-(1-,2-,5-)イル、縮合五環系アリールであるペリレン-(1-,2-,3-)イル、ペンタセン-(1-,2-,5-,6-)イルなどが挙げられる。 Specific examples of "aryls having 6 to 30 carbon atoms" include monocyclic aryls such as phenyl, fused bicyclic aryls such as (1-, 2-)naphthyl, fused tricyclic aryls such as acenaphthylene-(1-, 3-, 4-, 5-)yl, fluorene-(1-, 2-, 3-, 4-, 9-)yl, phenalene-(1-, 2-)yl, and (1-, 2-, 3-, 4-, 9-)phenanthryl, fused tetracyclic aryls such as triphenylene-(1-, 2-)yl, pyrene-(1-, 2-, 4-)yl, and naphthacene-(1-, 2-, 5-)yl, and fused pentacyclic aryls such as perylene-(1-, 2-, 3-)yl and pentacene-(1-, 2-, 5-, 6-)yl.
好ましい「炭素数6~30のアリール」は、フェニル、ナフチル、フェナントリル、クリセニルまたはトリフェニレニルなどが挙げられ、さらに好ましくはフェニル、1-ナフチル、2-ナフチルまたはフェナントリルが挙げられ、特に好ましくはフェニル、1-ナフチルまたは2-ナフチルが挙げられる。 Preferred "aryl having 6 to 30 carbon atoms" include phenyl, naphthyl, phenanthryl, chrysenyl, and triphenylenyl, more preferably phenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, and phenanthryl, and particularly preferably phenyl, 1-naphthyl, and 2-naphthyl.
式(ETM-2-2)におけるR11およびR12は結合して環を形成していてもよく、この結果、フルオレン骨格の5員環には、シクロブタン、シクロペンタン、シクロペンテン、シクロペンタジエン、シクロヘキサン、フルオレンまたはインデンなどがスピロ結合していてもよい。 In formula (ETM-2-2), R 11 and R 12 may be bonded to form a ring, and as a result, cyclobutane, cyclopentane, cyclopentene, cyclopentadiene, cyclohexane, fluorene, indene, or the like may be spiro-bonded to the five-membered ring of the fluorene skeleton.
このピリジン誘導体の具体例としては、例えば以下のものが挙げられる。
このピリジン誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。 This pyridine derivative can be produced using known raw materials and known synthesis methods.
<フルオランテン誘導体>
フルオランテン誘導体は、例えば下記式(ETM-3)で表される化合物であり、詳細には国際公開第2010/134352号に開示されている。
The fluoranthene derivative is, for example, a compound represented by the following formula (ETM-3), and is disclosed in detail in WO 2010/134352.
式(ETM-3)中、X12~X21は水素、ハロゲン、直鎖、分岐もしくは環状のアルキル、直鎖、分岐もしくは環状のアルコキシ、置換もしくは無置換のアリール、または置換もしくは無置換のヘテロアリールを表す。ここで、置換されている場合の置換基としては、アリール、ヘテロアリールまたはアルキルなどが挙げられる。 In formula (ETM-3), X 12 to X 21 each represent hydrogen, halogen, linear, branched or cyclic alkyl, linear, branched or cyclic alkoxy, substituted or unsubstituted aryl, or substituted or unsubstituted heteroaryl, where the substituent in the case of substitution is aryl, heteroaryl, alkyl, etc.
このフルオランテン誘導体の具体例としては、例えば以下のものが挙げられる。
<BO系誘導体>
BO系誘導体は、例えば下記式(ETM-4)で表される多環芳香族化合物、または下記式(ETM-4)で表される構造を複数有する多環芳香族化合物の多量体である。
The BO derivative is, for example, a polycyclic aromatic compound represented by the following formula (ETM-4) or a polymer of a polycyclic aromatic compound having a plurality of structures represented by the following formula (ETM-4).
R1~R11は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、アルキル、アルコキシ、アリールオキシまたはジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)であり、これらにおける少なくとも1つの水素はアリール、ヘテロアリールまたはアルキルで置換されていてもよい。 R 1 to R 11 are each independently hydrogen, aryl, heteroaryl, diarylamino, diheteroarylamino, arylheteroarylamino, alkyl, alkoxy, aryloxy, or diarylboryl (two aryls may be bonded via a single bond or a linking group), in which at least one hydrogen may be substituted with an aryl, heteroaryl, or alkyl.
また、R1~R11のうちの隣接する基同士が結合してa環、b環またはc環と共にアリール環またはヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素はアリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、アルキル、アルコキシ、アリールオキシまたはジアリールボリル(2つのアリールは単結合または連結基を介して結合していてもよい)で置換されていてもよく、これらにおける少なくとも1つの水素はアリール、ヘテロアリールまたはアルキルで置換されていてもよい。 Adjacent groups among R 1 to R 11 may be bonded to each other to form an aryl ring or a heteroaryl ring together with the ring a, ring b, or ring c, and at least one hydrogen atom in the formed ring may be substituted with an aryl, heteroaryl, diarylamino, diheteroarylamino, arylheteroarylamino, alkyl, alkoxy, aryloxy, or diarylboryl (two aryls may be bonded via a single bond or a linking group), and at least one hydrogen atom in these may be substituted with an aryl, heteroaryl, or alkyl.
また、式(ETM-4)で表される化合物または構造における少なくとも1つの水素がハロゲンまたは重水素で置換されていてもよい。 In addition, at least one hydrogen atom in the compound or structure represented by formula (ETM-4) may be replaced with a halogen or deuterium.
式(ETM-4)における置換基や環形成の形態、また式(ETM-4)の構造が複数合わさってできる多量体の説明については、式(1)や式(2)で表される多環芳香族化合物やその多量体の説明を引用することができる。 For an explanation of the substituents and ring formation form in formula (ETM-4), as well as the multimer formed by combining multiple structures of formula (ETM-4), the explanations of the polycyclic aromatic compounds and their multimers represented by formula (1) and formula (2) may be cited.
このBO系誘導体の具体例としては、例えば以下のものが挙げられる。
このBO系誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。 This BO derivative can be produced using known raw materials and known synthesis methods.
<アントラセン誘導体>
アントラセン誘導体の一つは、例えば下記式(ETM-5-1)で表される化合物である。
One example of the anthracene derivative is a compound represented by the following formula (ETM-5-1).
Arは、それぞれ独立して、2価のベンゼンまたはナフタレンであり、R1~R4は、それぞれ独立して、水素、炭素数1~6のアルキル、炭素数3から6のシクロアルキルまたは炭素数6~20のアリールである。 Each Ar is independently a divalent benzene or naphthalene, and each of R 1 to R 4 is independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms.
Arは、それぞれ独立して、2価のベンゼンまたはナフタレンから適宜選択することができ、2つのArが異なっていても同じであってもよいが、アントラセン誘導体の合成の容易さの観点からは同じであることが好ましい。Arはピリジンと結合して、「Arおよびピリジンからなる部位」を形成しており、この部位は例えば下記式(Py-1)~式(Py-12)のいずれかで表される基としてアントラセンに結合している。 Each Ar can be independently selected from divalent benzene or naphthalene, and the two Ars may be different or the same, but are preferably the same from the viewpoint of ease of synthesis of the anthracene derivative. Ar bonds with pyridine to form a "moiety consisting of Ar and pyridine", and this moiety is bonded to anthracene as a group represented by any one of the following formulas (Py-1) to (Py-12).
これらの基の中でも、式(Py-1)~式(Py-9)のいずれかで表される基が好ましく、式(Py-1)~式(Py-6)のいずれかで表される基がより好ましい。アントラセンに結合する2つの「Arおよびピリジンからなる部位」は、その構造が同じであっても異なっていてもよいが、アントラセン誘導体の合成の容易さの観点からは同じ構造であることが好ましい。ただし、素子特性の観点からは、2つの「Arおよびピリジンからなる部位」の構造が同じであっても異なっていても好ましい。 Among these groups, a group represented by any one of formulas (Py-1) to (Py-9) is preferred, and a group represented by any one of formulas (Py-1) to (Py-6) is more preferred. The two "moieties consisting of Ar and pyridine" bonded to anthracene may have the same or different structures, but from the viewpoint of ease of synthesis of anthracene derivatives, it is preferable that they have the same structure. However, from the viewpoint of element characteristics, it is preferable that the structures of the two "moieties consisting of Ar and pyridine" be the same or different.
R1~R4における炭素数1~6のアルキルについては直鎖および分枝鎖のいずれでもよい。すなわち、炭素数1~6の直鎖アルキルまたは炭素数3~6の分枝鎖アルキルである。より好ましくは、炭素数1~4のアルキル(炭素数3~4の分枝鎖アルキル)である。具体例としては、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、s-ブチル、t-ブチル、n-ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、t-ペンチル、n-ヘキシル、1-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、または2-エチルブチルなどが挙げられ、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、s-ブチル、またはt-ブチルが好ましく、メチル、エチル、またはt-ブチルがより好ましい。 The alkyl having 1 to 6 carbon atoms in R 1 to R 4 may be either a straight chain or a branched chain. That is, it is a straight chain alkyl having 1 to 6 carbon atoms or a branched chain alkyl having 3 to 6 carbon atoms. It is more preferably an alkyl having 1 to 4 carbon atoms (branched chain alkyl having 3 to 4 carbon atoms). Specific examples include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, s-butyl, t-butyl, n-pentyl, isopentyl, neopentyl, t-pentyl, n-hexyl, 1-methylpentyl, 4-methyl-2-pentyl, 3,3-dimethylbutyl, and 2-ethylbutyl, and methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, s-butyl, or t-butyl is preferred, and methyl, ethyl, or t-butyl is more preferred.
R1~R4における炭素数3~6のシクロアルキルの具体例としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、メチルシクロペンチル、シクロヘプチル、メチルシクロヘキシル、シクロオクチルまたはジメチルシクロヘキシルなどが挙げられる。 Specific examples of the cycloalkyl having 3 to 6 carbon atoms for R 1 to R 4 include cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, methylcyclopentyl, cycloheptyl, methylcyclohexyl, cyclooctyl, and dimethylcyclohexyl.
R1~R4における炭素数6~20のアリールについては、炭素数6~16のアリールが好ましく、炭素数6~12のアリールがより好ましく、炭素数6~10のアリールが特に好ましい。 The aryl having 6 to 20 carbon atoms for R 1 to R 4 is preferably an aryl having 6 to 16 carbon atoms, more preferably an aryl having 6 to 12 carbon atoms, and particularly preferably an aryl having 6 to 10 carbon atoms.
「炭素数6~20のアリール」の具体例としては、単環系アリールであるフェニル、(o-,m-,p-)トリル、(2,3-,2,4-,2,5-,2,6-,3,4-,3,5-)キシリル、メシチル(2,4,6-トリメチルフェニル)、(o-,m-,p-)クメニル、二環系アリールである(2-,3-,4-)ビフェニリル、縮合二環系アリールである(1-,2-)ナフチル、三環系アリールであるテルフェニリル(m-テルフェニル-2’-イル、m-テルフェニル-4’-イル、m-テルフェニル-5’-イル、o-テルフェニル-3’-イル、o-テルフェニル-4’-イル、p-テルフェニル-2’-イル、m-テルフェニル-2-イル、m-テルフェニル-3-イル、m-テルフェニル-4-イル、o-テルフェニル-2-イル、o-テルフェニル-3-イル、o-テルフェニル-4-イル、p-テルフェニル-2-イル、p-テルフェニル-3-イル、p-テルフェニル-4-イル)、縮合三環系アリールである、アントラセン-(1-,2-,9-)イル、アセナフチレン-(1-,3-,4-,5-)イル、フルオレン-(1-,2-,3-,4-,9-)イル、フェナレン-(1-,2-)イル、(1-,2-,3-,4-,9-)フェナントリル、縮合四環系アリールであるトリフェニレン-(1-,2-)イル、ピレン-(1-,2-,4-)イル、テトラセン-(1-,2-,5-)イル、縮合五環系アリールであるペリレン-(1-,2-,3-)イルなどが挙げられる。 Specific examples of "aryl having 6 to 20 carbon atoms" include monocyclic aryls such as phenyl, (o-, m-, p-) tolyl, (2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6-, 3,4-, 3,5-) xylyl, mesityl (2,4,6-trimethylphenyl), (o-, m-, p-) cumenyl, bicyclic aryls such as (2-, 3-, 4-) biphenylyl, condensed bicyclic aryls such as (1-, 2-) naphthyl, tricyclic aryls such as terphenylyl (m-terphenyl-2'-yl, m-terphenyl-4'-yl, m-terphenyl-5'-yl, o-terphenyl-3'-yl, o-terphenyl-4'-yl, p-terphenyl-2'-yl, m-terphenyl-2-yl, m-terphenyl-3 ... terphenyl-4-yl, o-terphenyl-2-yl, o-terphenyl-3-yl, o-terphenyl-4-yl, p-terphenyl-2-yl, p-terphenyl-3-yl, p-terphenyl-4-yl), fused tricyclic aryls anthracene-(1-,2-,9-)yl, acenaphthylene-(1-,3-,4-,5-)yl, fluorene-(1-,2-,3-,4-,9-)yl, phenalene-(1-,2-)yl, (1-,2-,3-,4-,9-)phenanthryl, fused tetracyclic aryls triphenylene-(1-,2-)yl, pyrene-(1-,2-,4-)yl, tetracene-(1-,2-,5-)yl, fused pentacyclic aryls perylene-(1-,2-,3-)yl, etc.
好ましい「炭素数6~20のアリール」は、フェニル、ビフェニリル、テルフェニリルまたはナフチルであり、より好ましくは、フェニル、ビフェニリル、1-ナフチル、2-ナフチルまたはm-テルフェニル-5’-イルであり、さらに好ましくは、フェニル、ビフェニリル、1-ナフチルまたは2-ナフチルであり、最も好ましくはフェニルである。 Preferred "aryl having 6 to 20 carbon atoms" is phenyl, biphenylyl, terphenylyl, or naphthyl, more preferably phenyl, biphenylyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, or m-terphenyl-5'-yl, even more preferably phenyl, biphenylyl, 1-naphthyl, or 2-naphthyl, and most preferably phenyl.
アントラセン誘導体の一つは、例えば下記式(ETM-5-2)で表される化合物である。
Ar1は、それぞれ独立して、単結合、2価のベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フルオレン、またはフェナレンである。 Each Ar 1 is independently a single bond, or a divalent benzene, naphthalene, anthracene, fluorene, or phenalene.
Ar2は、それぞれ独立して、炭素数6~20のアリールであり、式(ETM-5-1)における「炭素数6~20のアリール」と同じ説明を引用することができる。炭素数6~16のアリールが好ましく、炭素数6~12のアリールがより好ましく、炭素数6~10のアリールが特に好ましい。具体例としては、フェニル、ビフェニリル、ナフチル、テルフェニリル、アントラセニル、アセナフチレニル、フルオレニル、フェナレニル、フェナントリル、トリフェニレニル、ピレニル、テトラセニル、ペリレニルなどが挙げられる。 Each Ar 2 is independently an aryl having 6 to 20 carbon atoms, and the same explanation as for "aryl having 6 to 20 carbon atoms" in formula (ETM-5-1) can be cited. An aryl having 6 to 16 carbon atoms is preferable, an aryl having 6 to 12 carbon atoms is more preferable, and an aryl having 6 to 10 carbon atoms is particularly preferable. Specific examples include phenyl, biphenylyl, naphthyl, terphenylyl, anthracenyl, acenaphthylenyl, fluorenyl, phenalenyl, phenanthryl, triphenylenyl, pyrenyl, tetracenyl, perylenyl, etc.
R1~R4は、それぞれ独立して、水素、炭素数1~6のアルキル、炭素数3から6のシクロアルキルまたは炭素数6~20のアリールであり、式(ETM-5-1)におけるものと同じ説明を引用することができる。 R 1 to R 4 each independently represent hydrogen, alkyl having 1 to 6 carbon atoms, cycloalkyl having 3 to 6 carbon atoms, or aryl having 6 to 20 carbon atoms, and the same explanation as in formula (ETM-5-1) can be cited.
これらのアントラセン誘導体の具体例としては、例えば以下のものが挙げられる。
これらのアントラセン誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。 These anthracene derivatives can be produced using known raw materials and known synthesis methods.
<ベンゾフルオレン誘導体>
ベンゾフルオレン誘導体は、例えば下記式(ETM-6)で表される化合物である。
The benzofluorene derivative is, for example, a compound represented by the following formula (ETM-6).
Ar1は、それぞれ独立して、炭素数6~20のアリールであり、式(ETM-5-1)における「炭素数6~20のアリール」と同じ説明を引用することができる。炭素数6~16のアリールが好ましく、炭素数6~12のアリールがより好ましく、炭素数6~10のアリールが特に好ましい。具体例としては、フェニル、ビフェニリル、ナフチル、テルフェニリル、アントラセニル、アセナフチレニル、フルオレニル、フェナレニル、フェナントリル、トリフェニレニル、ピレニル、テトラセニル、ペリレニルなどが挙げられる。 Each Ar 1 is independently an aryl having 6 to 20 carbon atoms, and the same explanation as for "aryl having 6 to 20 carbon atoms" in formula (ETM-5-1) can be cited. An aryl having 6 to 16 carbon atoms is preferable, an aryl having 6 to 12 carbon atoms is more preferable, and an aryl having 6 to 10 carbon atoms is particularly preferable. Specific examples include phenyl, biphenylyl, naphthyl, terphenylyl, anthracenyl, acenaphthylenyl, fluorenyl, phenalenyl, phenanthryl, triphenylenyl, pyrenyl, tetracenyl, perylenyl, etc.
Ar2は、それぞれ独立して、水素、アルキル(好ましくは炭素数1~24のアルキル)、シクロアルキル(好ましくは炭素数3~12のシクロアルキル)またはアリール(好ましくは炭素数6~30のアリール)であり、2つのAr2は結合して環を形成していてもよい。 Each Ar 2 is independently hydrogen, an alkyl (preferably an alkyl having 1 to 24 carbon atoms), a cycloalkyl (preferably a cycloalkyl having 3 to 12 carbon atoms) or an aryl (preferably an aryl having 6 to 30 carbon atoms), and two Ar 2 may be bonded to form a ring.
Ar2における「アルキル」としては、直鎖および分枝鎖のいずれでもよく、例えば、炭素数1~24の直鎖アルキル又は炭素数3~24の分枝鎖アルキルが挙げられる。好ましい「アルキル」は、炭素数1~18のアルキル(炭素数3~18の分枝鎖アルキル)である。より好ましい「アルキル」は、炭素数1~12のアルキル(炭素数3~12の分枝鎖アルキル)である。さらに好ましい「アルキル」は、炭素数1~6のアルキル(炭素数3~6の分枝鎖アルキル)である。特に好ましい「アルキル」は、炭素数1~4のアルキル(炭素数3~4の分枝鎖アルキル)である。具体的な「アルキル」としては、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、s-ブチル、t-ブチル、n-ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、t-ペンチル、n-ヘキシル、1-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、n-ヘプチル、1-メチルヘキシルなどが挙げられる。 The "alkyl" in Ar2 may be either linear or branched, and examples thereof include linear alkyl having 1 to 24 carbon atoms or branched alkyl having 3 to 24 carbon atoms. A preferred "alkyl" is an alkyl having 1 to 18 carbon atoms (branched alkyl having 3 to 18 carbon atoms). A more preferred "alkyl" is an alkyl having 1 to 12 carbon atoms (branched alkyl having 3 to 12 carbon atoms). An even more preferred "alkyl" is an alkyl having 1 to 6 carbon atoms (branched alkyl having 3 to 6 carbon atoms). An especially preferred "alkyl" is an alkyl having 1 to 4 carbon atoms (branched alkyl having 3 to 4 carbon atoms). Specific examples of "alkyl" include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, s-butyl, t-butyl, n-pentyl, isopentyl, neopentyl, t-pentyl, n-hexyl, 1-methylpentyl, 4-methyl-2-pentyl, 3,3-dimethylbutyl, 2-ethylbutyl, n-heptyl, 1-methylhexyl, and the like.
Ar2における「シクロアルキル」としては、例えば、炭素数3~12のシクロアルキルが挙げられる。好ましい「シクロアルキル」は、炭素数3~10のシクロアルキルである。より好ましい「シクロアルキル」は、炭素数3~8のシクロアルキルである。さらに好ましい「シクロアルキル」は、炭素数3~6のシクロアルキルである。具体的な「シクロアルキル」としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、メチルシクロペンチル、シクロヘプチル、メチルシクロヘキシル、シクロオクチル又はジメチルシクロヘキシルなどが挙げられる。 The "cycloalkyl" in Ar2 includes, for example, cycloalkyl having 3 to 12 carbon atoms. A preferred "cycloalkyl" is cycloalkyl having 3 to 10 carbon atoms. A more preferred "cycloalkyl" is cycloalkyl having 3 to 8 carbon atoms. An even more preferred "cycloalkyl" is cycloalkyl having 3 to 6 carbon atoms. Specific examples of "cycloalkyl" include cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, methylcyclopentyl, cycloheptyl, methylcyclohexyl, cyclooctyl, and dimethylcyclohexyl.
Ar2における「アリール」としては、好ましいアリールは炭素数6~30のアリールであり、より好ましいアリールは炭素数6~18のアリールであり、さらに好ましくは炭素数6~14のアリールであり、特に好ましくは炭素数6~12のアリールである。 As the "aryl" in Ar2 , a preferable aryl is an aryl having 6 to 30 carbon atoms, a more preferable aryl is an aryl having 6 to 18 carbon atoms, an even more preferable aryl is an aryl having 6 to 14 carbon atoms, and an especially preferable aryl is an aryl having 6 to 12 carbon atoms.
具体的な「炭素数6~30のアリール」としては、フェニル、ナフチル、アセナフチレニル、フルオレニル、フェナレニル、フェナントリル、トリフェニレニル、ピレニル、ナフタセニル、ペリレニル、ペンタセニルなどが挙げられる。 Specific examples of "aryl having 6 to 30 carbon atoms" include phenyl, naphthyl, acenaphthylenyl, fluorenyl, phenalenyl, phenanthryl, triphenylenyl, pyrenyl, naphthacenyl, perylenyl, pentacenyl, etc.
2つのAr2は結合して環を形成していてもよく、この結果、フルオレン骨格の5員環には、シクロブタン、シクロペンタン、シクロペンテン、シクロペンタジエン、シクロヘキサン、フルオレンまたはインデンなどがスピロ結合していてもよい。 Two Ar2 may be bonded to form a ring, and as a result, cyclobutane, cyclopentane, cyclopentene, cyclopentadiene, cyclohexane, fluorene, indene, or the like may be spiro-bonded to the five-membered ring of the fluorene skeleton.
このベンゾフルオレン誘導体の具体例としては、例えば以下のものが挙げられる。
このベンゾフルオレン誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。 This benzofluorene derivative can be produced using known raw materials and known synthesis methods.
<ホスフィンオキサイド誘導体>
ホスフィンオキサイド誘導体は、例えば下記式(ETM-7-1)で表される化合物である。詳細は国際公開第2013/079217号および国際公開第2013/079678号にも記載されている。
The phosphine oxide derivative is, for example, a compound represented by the following formula (ETM-7-1). Details are also described in WO 2013/079217 and WO 2013/079678.
R5は、置換または無置換の、炭素数1~20のアルキル、炭素数6~20のアリールまたは炭素数5~20のヘテロアリールであり、
R6は、CN、置換または無置換の、炭素数1~20のアルキル、炭素数1~20のヘテロアルキル、炭素数6~20のアリール、炭素数5~20のヘテロアリール、炭素数1~20のアルコキシまたは炭素数6~20のアリールオキシであり、
R7およびR8は、それぞれ独立して、置換または無置換の、炭素数6~20のアリールまたは炭素数5~20のヘテロアリールであり、
R9は酸素または硫黄であり、
jは0または1であり、kは0または1であり、rは0~4の整数であり、qは1~3の整数である。
ここで、置換されている場合の置換基としては、アリール、ヘテロアリールまたはアルキルなどが挙げられる。
R5 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or a heteroaryl group having 5 to 20 carbon atoms;
R 6 is CN, a substituted or unsubstituted alkyl having 1 to 20 carbon atoms, a heteroalkyl having 1 to 20 carbon atoms, an aryl having 6 to 20 carbon atoms, a heteroaryl having 5 to 20 carbon atoms, an alkoxy having 1 to 20 carbon atoms, or an aryloxy having 6 to 20 carbon atoms;
R 7 and R 8 are each independently a substituted or unsubstituted aryl having 6 to 20 carbon atoms or a heteroaryl having 5 to 20 carbon atoms;
R9 is oxygen or sulfur;
j is 0 or 1, k is 0 or 1, r is an integer of 0 to 4, and q is an integer of 1 to 3.
When substituted, the substituent may be an aryl, heteroaryl, or alkyl.
ホスフィンオキサイド誘導体は、例えば下記式(ETM-7-2)で表される化合物でもよい。
R1~R3は、同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル、シクロアルキル、アラルキル、アルケニル、シクロアルケニル、アルキニル、アルコキシ、アルキルチオ、アリールエーテル、アリールチオエーテル、アリール、複素環基、ハロゲン、シアノ、アルデヒド、カルボニル、カルボキシル、アミノ、ニトロ、シリル、および隣接置換基との間に形成される縮合環の中から選ばれる。 R 1 to R 3 may be the same or different and are selected from hydrogen, alkyl, cycloalkyl, aralkyl, alkenyl, cycloalkenyl, alkynyl, alkoxy, alkylthio, aryl ether, aryl thioether, aryl, heterocyclic group, halogen, cyano, aldehyde, carbonyl, carboxyl, amino, nitro, silyl, and a fused ring formed between adjacent substituents.
Ar1は、同じでも異なっていてもよく、アリーレンまたはヘテロアリーレンである。Ar2は、同じでも異なっていてもよく、アリールまたはヘテロアリールである。ただし、Ar1およびAr2のうち少なくとも一方は置換基を有しているか、または隣接置換基との間に縮合環を形成している。nは0~3の整数であり、nが0のとき不飽和構造部分は存在せず、nが3のときR1は存在しない。 Ar 1 may be the same or different and is arylene or heteroarylene. Ar 2 may be the same or different and is aryl or heteroaryl. However, at least one of Ar 1 and Ar 2 has a substituent or forms a condensed ring with the adjacent substituent. n is an integer of 0 to 3, when n is 0, there is no unsaturated structural portion, and when n is 3, R 1 does not exist.
これらの置換基の内、アルキルとは、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチルなどの飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。置換されている場合の置換基には特に制限は無く、例えば、アルキル、アリール、複素環基等を挙げることができ、この点は、以下の記載にも共通する。また、アルキルの炭素数は特に限定されないが、入手の容易性やコストの点から、通常、1~20の範囲である。 Among these substituents, alkyl refers to saturated aliphatic hydrocarbon groups such as methyl, ethyl, propyl, and butyl, which may be unsubstituted or substituted. If substituted, there is no particular limit to the substituent, and examples include alkyl, aryl, and heterocyclic groups, which is also the case in the following descriptions. In addition, the number of carbon atoms in the alkyl is not particularly limited, but is usually in the range of 1 to 20 from the standpoint of ease of availability and cost.
また、シクロアルキルとは、例えば、シクロプロピル、シクロヘキシル、ノルボルニル、アダマンチルなどの飽和脂環式炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。アルキル部分の炭素数は特に限定されないが、通常、3~20の範囲である。 Cycloalkyl refers to a saturated alicyclic hydrocarbon group, such as cyclopropyl, cyclohexyl, norbornyl, or adamantyl, which may be unsubstituted or substituted. The number of carbon atoms in the alkyl portion is not particularly limited, but is usually in the range of 3 to 20.
また、アラルキルとは、例えば、ベンジル、フェニルエチルなどの脂肪族炭化水素を介した芳香族炭化水素基を示し、脂肪族炭化水素と芳香族炭化水素はいずれも無置換でも置換されていてもかまわない。脂肪族部分の炭素数は特に限定されないが、通常、1~20の範囲である。 Also, aralkyl refers to an aromatic hydrocarbon group via an aliphatic hydrocarbon such as benzyl or phenylethyl, and both the aliphatic and aromatic hydrocarbons may be unsubstituted or substituted. The number of carbon atoms in the aliphatic portion is not particularly limited, but is usually in the range of 1 to 20.
また、アルケニルとは、例えば、ビニル、アリル、ブタジエニルなどの二重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。アルケニルの炭素数は特に限定されないが、通常、2~20の範囲である。 Alkenyl refers to an unsaturated aliphatic hydrocarbon group containing a double bond, such as vinyl, allyl, or butadienyl, which may be unsubstituted or substituted. The number of carbon atoms in an alkenyl is not particularly limited, but is usually in the range of 2 to 20.
また、シクロアルケニルとは、例えば、シクロペンテニル、シクロペンタジエニル、シクロヘキセンなどの二重結合を含む不飽和脂環式炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。 Cycloalkenyl refers to an unsaturated alicyclic hydrocarbon group containing a double bond, such as cyclopentenyl, cyclopentadienyl, or cyclohexene, which may be unsubstituted or substituted.
また、アルキニルとは、例えば、アセチレニルなどの三重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。アルキニルの炭素数は特に限定されないが、通常、2~20の範囲である。 Alkynyl refers to an unsaturated aliphatic hydrocarbon group containing a triple bond, such as acetylenyl, which may be unsubstituted or substituted. The number of carbon atoms in alkynyl is not particularly limited, but is usually in the range of 2 to 20.
また、アルコキシとは、例えば、メトキシなどのエーテル結合を介した脂肪族炭化水素基を示し、脂肪族炭化水素基は無置換でも置換されていてもかまわない。アルコキシの炭素数は特に限定されないが、通常、1~20の範囲である。 Alkoxy refers to an aliphatic hydrocarbon group, such as methoxy, that is bonded via an ether bond, and the aliphatic hydrocarbon group may be unsubstituted or substituted. The number of carbon atoms in the alkoxy is not particularly limited, but is usually in the range of 1 to 20.
また、アルキルチオとは、アルコキシのエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。 Alkylthio is an alkoxy group in which the oxygen atom in the ether bond has been replaced with a sulfur atom.
また、アリールエーテル基とは、例えば、フェノキシなどのエーテル結合を介した芳香族炭化水素基を示し、芳香族炭化水素基は無置換でも置換されていてもかまわない。アリールエーテル基の炭素数は特に限定されないが、通常、6~40の範囲である。 The aryl ether group refers to an aromatic hydrocarbon group, such as phenoxy, that is bonded via an ether bond, and the aromatic hydrocarbon group may be unsubstituted or substituted. The number of carbon atoms in the aryl ether group is not particularly limited, but is usually in the range of 6 to 40.
また、アリールチオエーテル基とは、アリールエーテル基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。 An aryl thioether group is an aryl ether group in which the oxygen atom of the ether bond is replaced with a sulfur atom.
また、アリールとは、例えば、フェニル、ナフチル、ビフェニリル、フェナントリル、テルフェニル、ピレニルなどの芳香族炭化水素基を示す。アリールは、無置換でも置換されていてもかまわない。アリールの炭素数は特に限定されないが、通常、6~40の範囲である。 Also, aryl refers to an aromatic hydrocarbon group such as phenyl, naphthyl, biphenylyl, phenanthryl, terphenyl, or pyrenyl. Aryl may be unsubstituted or substituted. The number of carbon atoms in aryl is not particularly limited, but is usually in the range of 6 to 40.
また、複素環基とは、例えば、フラニル、チエニル、オキサゾリル、ピリジル、キノリニル、カルバゾリルなどの炭素以外の原子を有する環状構造基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。複素環基の炭素数は特に限定されないが、通常、2~30の範囲である。 Heterocyclic groups refer to cyclic structural groups having atoms other than carbon, such as furanyl, thienyl, oxazolyl, pyridyl, quinolinyl, and carbazolyl, which may be unsubstituted or substituted. The number of carbon atoms in the heterocyclic group is not particularly limited, but is usually in the range of 2 to 30.
ハロゲンとは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素を示す。 Halogen refers to fluorine, chlorine, bromine, and iodine.
アルデヒド、カルボニル、アミノには、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、複素環などで置換されたものも含むことができる。 Aldehydes, carbonyls, and aminos can also include those substituted with aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, heterocycles, etc.
また、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、複素環は無置換でも置換されていてもかまわない。 In addition, the aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, and heterocycles may be unsubstituted or substituted.
シリルとは、例えば、トリメチルシリルなどのケイ素化合物基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。シリルの炭素数は特に限定されないが、通常、3~20の範囲である。また、ケイ素数は、通常、1~6である。 Silyl refers to a silicon compound group such as trimethylsilyl, which may be unsubstituted or substituted. The number of carbon atoms in silyl is not particularly limited, but is usually in the range of 3 to 20. The number of silicon atoms is usually 1 to 6.
隣接置換基との間に形成される縮合環とは、例えば、Ar1とR2、Ar1とR3、Ar2とR2、Ar2とR3、R2とR3、Ar1とAr2等の間で共役または非共役の縮合環を形成するものである。ここで、nが1の場合、2つのR1同士で共役または非共役の縮合環を形成してもよい。これら縮合環は、環内構造に窒素、酸素、硫黄原子を含んでいてもよいし、さらに別の環と縮合してもよい。 The fused ring formed between adjacent substituents is, for example, a conjugated or non-conjugated fused ring formed between Ar 1 and R 2 , Ar 1 and R 3 , Ar 2 and R 2 , Ar 2 and R 3 , R 2 and R 3 , Ar 1 and Ar 2 , etc. Here, when n is 1, two R 1s may form a conjugated or non-conjugated fused ring. These fused rings may contain a nitrogen, oxygen, or sulfur atom in the ring structure, or may be fused with another ring.
このホスフィンオキサイド誘導体の具体例としては、例えば以下のものが挙げられる。
このホスフィンオキサイド誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。 This phosphine oxide derivative can be produced using known raw materials and known synthesis methods.
<ピリミジン誘導体>
ピリミジン誘導体は、例えば下記式(ETM-8)で表される化合物であり、好ましくは下記式(ETM-8-1)で表される化合物である。詳細は国際公開第2011/021689号にも記載されている。
<Pyrimidine derivatives>
The pyrimidine derivative is, for example, a compound represented by the following formula (ETM-8), preferably a compound represented by the following formula (ETM-8-1). Details are also described in WO 2011/021689.
Arは、それぞれ独立して、置換されていてもよいアリール、または置換されていてもよいヘテロアリールである。nは1~4の整数であり、好ましくは1~3の整数であり、より好ましくは2または3である。 Each Ar is independently an optionally substituted aryl or an optionally substituted heteroaryl. n is an integer from 1 to 4, preferably an integer from 1 to 3, and more preferably 2 or 3.
「置換されていてもよいアリール」の「アリール」としては、例えば、炭素数6~30のアリールが挙げられ、好ましくは炭素数6~24のアリール、より好ましくは炭素数6~20のアリール、さらに好ましくは炭素数6~12のアリールである。 The "aryl" in "optionally substituted aryl" includes, for example, aryl having 6 to 30 carbon atoms, preferably aryl having 6 to 24 carbon atoms, more preferably aryl having 6 to 20 carbon atoms, and even more preferably aryl having 6 to 12 carbon atoms.
具体的な「アリール」としては、単環系アリールであるフェニル、二環系アリールである(2-,3-,4-)ビフェニリル、縮合二環系アリールである(1-,2-)ナフチル、三環系アリールであるテルフェニリル(m-テルフェニル-2’-イル、m-テルフェニル-4’-イル、m-テルフェニル-5’-イル、o-テルフェニル-3’-イル、o-テルフェニル-4’-イル、p-テルフェニル-2’-イル、m-テルフェニル-2-イル、m-テルフェニル-3-イル、m-テルフェニル-4-イル、o-テルフェニル-2-イル、o-テルフェニル-3-イル、o-テルフェニル-4-イル、p-テルフェニル-2-イル、p-テルフェニル-3-イル、p-テルフェニル-4-イル)、縮合三環系アリールである、アセナフチレン-(1-,3-,4-,5-)イル、フルオレン-(1-,2-,3-,4-,9-)イル、フェナレン-(1-,2-)イル、(1-,2-,3-,4-,9-)フェナントリル、四環系アリールであるクアテルフェニリル(5’-フェニル-m-テルフェニル-2-イル、5’-フェニル-m-テルフェニル-3-イル、5’-フェニル-m-テルフェニル-4-イル、m-クアテルフェニリル)、縮合四環系アリールであるトリフェニレン-(1-,2-)イル、ピレン-(1-,2-,4-)イル、ナフタセン-(1-,2-,5-)イル、縮合五環系アリールであるペリレン-(1-,2-,3-)イル、ペンタセン-(1-,2-,5-,6-)イルなどが挙げられる Specific examples of "aryl" include monocyclic aryl phenyl, bicyclic aryl (2-, 3-, 4-) biphenylyl, condensed bicyclic aryl (1-, 2-) naphthyl, tricyclic aryl terphenylyl (m-terphenyl-2'-yl, m-terphenyl-4'-yl, m-terphenyl-5'-yl, o-terphenyl-3'-yl, o-terphenyl-4'-yl, p-terphenyl-2'-yl, m-terphenyl-2-yl, m-terphenyl-3-yl, m-terphenyl-4-yl, o-terphenyl-2-yl, o-terphenyl-3-yl, o-terphenyl-4-yl, p-terphenyl-2-yl, p-terphenyl-3-yl, p-terphenyl-4-yl), condensed tricyclic aryl Examples of the aryl include acenaphthylene-(1-,3-,4-,5-)yl, fluorene-(1-,2-,3-,4-,9-)yl, phenalene-(1-,2-)yl, (1-,2-,3-,4-,9-)phenanthryl, tetracyclic aryl quaterphenylyl (5'-phenyl-m-terphenyl-2-yl, 5'-phenyl-m-terphenyl-3-yl, 5'-phenyl-m-terphenyl-4-yl, m-quaterphenylyl), condensed tetracyclic aryl triphenylene-(1-,2-)yl, pyrene-(1-,2-,4-)yl, naphthacene-(1-,2-,5-)yl, condensed pentacyclic aryl perylene-(1-,2-,3-)yl, pentacene-(1-,2-,5-,6-)yl, etc.
「置換されていてもよいヘテロアリール」の「ヘテロアリール」としては、例えば、炭素数2~30のヘテロアリールが挙げられ、炭素数2~25のヘテロアリールが好ましく、炭素数2~20のヘテロアリールがより好ましく、炭素数2~15のヘテロアリールがさらに好ましく、炭素数2~10のヘテロアリールが特に好ましい。また、ヘテロアリールとしては、例えば環構成原子として炭素以外に酸素、硫黄および窒素から選ばれるヘテロ原子を1ないし5個含有する複素環などが挙げられる。 The "heteroaryl" in "optionally substituted heteroaryl" includes, for example, heteroaryl having 2 to 30 carbon atoms, preferably heteroaryl having 2 to 25 carbon atoms, more preferably heteroaryl having 2 to 20 carbon atoms, still more preferably heteroaryl having 2 to 15 carbon atoms, and particularly preferably heteroaryl having 2 to 10 carbon atoms. In addition, examples of heteroaryl include heterocycles containing, in addition to carbon, 1 to 5 heteroatoms selected from oxygen, sulfur, and nitrogen as ring-constituting atoms.
具体的なヘテロアリールとしては、例えば、フリル、チエニル、ピロリル、オキサゾリル、イソオキサゾリル、チアゾリル、イソチアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、オキサジアゾリル、フラザニル、チアジアゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピリジル、ピリミジニル、ピリダジニル、ピラジニル、トリアジニル、ベンゾフラニル、イソベンゾフラニル、ベンゾ[b]チエニル、インドリル、イソインドリル、1H-インダゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、1H-ベンゾトリアゾリル、キノリル、イソキノリル、シンノリル、キナゾリル、キノキサリニル、フタラジニル、ナフチリジニル、プリニル、プテリジニル、カルバゾリル、アクリジニル、フェノキサジニル、フェノチアジニル、フェナジニル、フェノキサチイニル、チアントレニル、インドリジニルなどが挙げられる。 Specific examples of heteroaryl include furyl, thienyl, pyrrolyl, oxazolyl, isoxazolyl, thiazolyl, isothiazolyl, imidazolyl, pyrazolyl, oxadiazolyl, furazanyl, thiadiazolyl, triazolyl, tetrazolyl, pyridyl, pyrimidinyl, pyridazinyl, pyrazinyl, triazinyl, benzofuranyl, isobenzofuranyl, benzo[b]thienyl, indolyl, isoindolyl, 1H-indazolyl, benzimidazolyl, benzoxazolyl, benzothiazolyl, 1H-benzotriazolyl, quinolyl, isoquinolyl, cinnolyl, quinazolyl, quinoxalinyl, phthalazinyl, naphthyridinyl, purinyl, pteridinyl, carbazolyl, acridinyl, phenoxazinyl, phenothiazinyl, phenazinyl, phenoxathiinyl, thianthrenyl, and indolizinyl.
また、上記アリールおよびヘテロアリールは置換されていてもよく、それぞれ例えば上記アリールやヘテロアリールで置換されていてもよい。 The above aryl and heteroaryl may be substituted, for example, by the above aryl or heteroaryl, respectively.
このピリミジン誘導体の具体例としては、例えば以下のものが挙げられる。
このピリミジン誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。 This pyrimidine derivative can be produced using known raw materials and known synthesis methods.
<アリールニトリル誘導体>
アリールニトリル誘導体は、例えば下記式(ETM-9)で表される化合物、またはそれが単結合などで複数結合した多量体である。詳細は米国出願公開第2014/0197386号明細書に記載されている。
<Aryl nitrile derivatives>
The arylnitrile derivative is, for example, a compound represented by the following formula (ETM-9), or a multimer in which a plurality of such compounds are bonded together via single bonds, etc. Details are described in the specification of U.S. Patent Application Publication No. 2014/0197386.
Arniは、速い電子輸送性の観点からは炭素数が多いことが好ましく、高いT1の観点からは炭素数が少ないことが好ましい。Arniは、具体的には、発光層に隣接する層に用いるには高いT1であることが好ましく、炭素数6~20のアリールであり、好ましくは炭素数6~14のアリール、より好ましくは炭素数6~10のアリールである。また、ニトリルの置換個数nは、高いT1の観点からは多いことが好ましく、高いS1の観点からは少ないことが好ましい。ニトリルの置換個数nは、具体的には、1~4の整数であり、好ましくは1~3の整数であり、より好ましくは1~2の整数であり、さらに好ましくは1である。 From the viewpoint of fast electron transportability, Ar ni preferably has a large number of carbon atoms, and from the viewpoint of high T1, Ar ni preferably has a small number of carbon atoms. Specifically, Ar ni preferably has a high T1 when used in a layer adjacent to the light-emitting layer, and is an aryl having 6 to 20 carbon atoms, preferably an aryl having 6 to 14 carbon atoms, and more preferably an aryl having 6 to 10 carbon atoms. Furthermore, the number of substitutions n of the nitrile is preferably large from the viewpoint of high T1, and is preferably small from the viewpoint of high S1. Specifically, the number of substitutions n of the nitrile is an integer of 1 to 4, preferably an integer of 1 to 3, more preferably an integer of 1 to 2, and even more preferably 1.
Arは、それぞれ独立して、置換されていてもよいアリール、または置換されていてもよいヘテロアリールである。高いS1および高いT1の観点からドナー性のヘテロアリールであることが好ましく、電子輸送層として用いるためドナー性のヘテロアリールは少ないことが好ましい。電荷輸送性の観点からは炭素数の多いアリールまたはヘテロアリールが好ましく、置換基を多く有することが好ましい。Arの置換個数mは、具体的には、1~4の整数であり、好ましくは1~3の整数であり、より好ましくは1~2である。 Each Ar is independently an aryl which may be substituted, or a heteroaryl which may be substituted. From the viewpoint of high S1 and high T1, it is preferable that the heteroaryl has donor properties, and since it is used as an electron transport layer, it is preferable that there are few heteroaryl donors. From the viewpoint of charge transport, it is preferable that the aryl or heteroaryl has a large number of carbon atoms, and it is preferable that it has many substituents. Specifically, the number of substitutions m of Ar is an integer of 1 to 4, preferably an integer of 1 to 3, and more preferably 1 to 2.
「置換されていてもよいアリール」の「アリール」としては、例えば、炭素数6~30のアリールがあげられ、好ましくは炭素数6~24のアリール、より好ましくは炭素数6~20のアリール、さらに好ましくは炭素数6~12のアリールである。 The "aryl" in "optionally substituted aryl" includes, for example, aryl having 6 to 30 carbon atoms, preferably aryl having 6 to 24 carbon atoms, more preferably aryl having 6 to 20 carbon atoms, and even more preferably aryl having 6 to 12 carbon atoms.
具体的な「アリール」としては、単環系アリールであるフェニル、二環系アリールである(2-,3-,4-)ビフェニリル、縮合二環系アリールである(1-,2-)ナフチル、三環系アリールであるテルフェニリル(m-テルフェニル-2’-イル、m-テルフェニル-4’-イル、m-テルフェニル-5’-イル、o-テルフェニル-3’-イル、o-テルフェニル-4’-イル、p-テルフェニル-2’-イル、m-テルフェニル-2-イル、m-テルフェニル-3-イル、m-テルフェニル-4-イル、o-テルフェニル-2-イル、o-テルフェニル-3-イル、o-テルフェニル-4-イル、p-テルフェニル-2-イル、p-テルフェニル-3-イル、p-テルフェニル-4-イル)、縮合三環系アリールである、アセナフチレン-(1-,3-,4-,5-)イル、フルオレン-(1-,2-,3-,4-,9-)イル、フェナレン-(1-,2-)イル、(1-,2-,3-,4-,9-)フェナントリル、四環系アリールであるクアテルフェニリル(5’-フェニル-m-テルフェニル-2-イル、5’-フェニル-m-テルフェニル-3-イル、5’-フェニル-m-テルフェニル-4-イル、m-クアテルフェニリル)、縮合四環系アリールであるトリフェニレン-(1-,2-)イル、ピレン-(1-,2-,4-)イル、ナフタセン-(1-,2-,5-)イル、縮合五環系アリールであるペリレン-(1-,2-,3-)イル、ペンタセン-(1-,2-,5-,6-)イルなどがあげられる。 Specific examples of "aryl" include monocyclic aryl phenyl, bicyclic aryl (2-, 3-, 4-) biphenylyl, condensed bicyclic aryl (1-, 2-) naphthyl, tricyclic aryl terphenylyl (m-terphenyl-2'-yl, m-terphenyl-4'-yl, m-terphenyl-5'-yl, o-terphenyl-3'-yl, o-terphenyl-4'-yl, p-terphenyl-2'-yl, m-terphenyl-2-yl, m-terphenyl-3-yl, m-terphenyl-4-yl, o-terphenyl-2-yl, o-terphenyl-3-yl, o-terphenyl-4-yl, p-terphenyl-2-yl, p-terphenyl-3-yl, p-terphenyl-4-yl), condensed tricyclic aryl Examples of aryl include acenaphthylene-(1-,3-,4-,5-)yl, fluorene-(1-,2-,3-,4-,9-)yl, phenalene-(1-,2-)yl, (1-,2-,3-,4-,9-)phenanthryl, tetracyclic aryl quaterphenylyl (5'-phenyl-m-terphenyl-2-yl, 5'-phenyl-m-terphenyl-3-yl, 5'-phenyl-m-terphenyl-4-yl, m-quaterphenylyl), condensed tetracyclic aryl triphenylene-(1-,2-)yl, pyrene-(1-,2-,4-)yl, naphthacene-(1-,2-,5-)yl, condensed pentacyclic aryl perylene-(1-,2-,3-)yl, pentacene-(1-,2-,5-,6-)yl, etc.
「置換されていてもよいヘテロアリール」の「ヘテロアリール」としては、例えば、炭素数2~30のヘテロアリールがあげられ、炭素数2~25のヘテロアリールが好ましく、炭素数2~20のヘテロアリールがより好ましく、炭素数2~15のヘテロアリールがさらに好ましく、炭素数2~10のヘテロアリールが特に好ましい。また、ヘテロアリールとしては、例えば環構成原子として炭素以外に酸素、硫黄および窒素から選ばれるヘテロ原子を1ないし5個含有する複素環などがあげられる。 The "heteroaryl" in "optionally substituted heteroaryl" includes, for example, heteroaryl having 2 to 30 carbon atoms, preferably heteroaryl having 2 to 25 carbon atoms, more preferably heteroaryl having 2 to 20 carbon atoms, even more preferably heteroaryl having 2 to 15 carbon atoms, and particularly preferably heteroaryl having 2 to 10 carbon atoms. In addition, examples of heteroaryl include heterocycles containing, in addition to carbon, 1 to 5 heteroatoms selected from oxygen, sulfur, and nitrogen as ring-constituting atoms.
具体的なヘテロアリールとしては、例えば、フリル、チエニル、ピロリル、オキサゾリル、イソオキサゾリル、チアゾリル、イソチアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、オキサジアゾリル、フラザニル、チアジアゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピリジル、ピリミジニル、ピリダジニル、ピラジニル、トリアジニル、ベンゾフラニル、イソベンゾフラニル、ベンゾ[b]チエニル、インドリル、イソインドリル、1H-インダゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、1H-ベンゾトリアゾリル、キノリル、イソキノリル、シンノリル、キナゾリル、キノキサリニル、フタラジニル、ナフチリジニル、プリニル、プテリジニル、カルバゾリル、アクリジニル、フェノキサジニル、フェノチアジニル、フェナジニル、フェノキサチイニル、チアントレニル、インドリジニルなどがあげられる。 Specific examples of heteroaryl include furyl, thienyl, pyrrolyl, oxazolyl, isoxazolyl, thiazolyl, isothiazolyl, imidazolyl, pyrazolyl, oxadiazolyl, furazanyl, thiadiazolyl, triazolyl, tetrazolyl, pyridyl, pyrimidinyl, pyridazinyl, pyrazinyl, triazinyl, benzofuranyl, isobenzofuranyl, benzo[b]thienyl, indolyl, isoindolyl, 1H-indazolyl, benzimidazolyl, benzoxazolyl, benzothiazolyl, 1H-benzotriazolyl, quinolyl, isoquinolyl, cinnolyl, quinazolyl, quinoxalinyl, phthalazinyl, naphthyridinyl, purinyl, pteridinyl, carbazolyl, acridinyl, phenoxazinyl, phenothiazinyl, phenazinyl, phenoxathiinyl, thianthrenyl, and indolizinyl.
また、上記アリールおよびヘテロアリールは置換されていてもよく、それぞれ例えば上記アリールやヘテロアリールで置換されていてもよい。 The above aryl and heteroaryl may be substituted, for example, by the above aryl or heteroaryl, respectively.
アリールニトリル誘導体は、式(ETM-9)で表される化合物が単結合などで複数結合した多量体であってもよい。この場合、単結合以外に、アリール環(好ましくは多価のベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環またはトリフェニレン環)で結合されていてもよい。 The arylnitrile derivative may be a polymer in which a plurality of compounds represented by formula (ETM-9) are bonded together by single bonds or the like. In this case, in addition to single bonds, the compounds may be bonded together by aryl rings (preferably polyvalent benzene rings, naphthalene rings, anthracene rings, fluorene rings, benzofluorene rings, phenalene rings, phenanthrene rings, or triphenylene rings).
このアリールニトリル誘導体の具体例としては、例えば以下の化合物があげられる。
このアリールニトリル誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。 This arylnitrile derivative can be produced using known raw materials and known synthesis methods.
<トリアジン誘導体>
トリアジン誘導体は、例えば下記式(ETM-10)で表される化合物であり、好ましくは下記式(ETM-10-1)で表される化合物である。詳細は米国公開公報2011/0156013号公報に記載されている。
<Triazine derivatives>
The triazine derivative is, for example, a compound represented by the following formula (ETM-10), preferably a compound represented by the following formula (ETM-10-1), the details of which are described in U.S. Patent Publication No. 2011/0156013.
Arは、それぞれ独立して、置換されていてもよいアリール、または置換されていてもよいヘテロアリールである。nは1~3の整数であり、好ましくは2または3である。 Each Ar is independently an optionally substituted aryl or an optionally substituted heteroaryl. n is an integer from 1 to 3, preferably 2 or 3.
「置換されていてもよいアリール」の「アリール」としては、例えば、炭素数6~30のアリールが挙げられ、好ましくは炭素数6~24のアリール、より好ましくは炭素数6~20のアリール、さらに好ましくは炭素数6~12のアリールである。 The "aryl" in "optionally substituted aryl" includes, for example, aryl having 6 to 30 carbon atoms, preferably aryl having 6 to 24 carbon atoms, more preferably aryl having 6 to 20 carbon atoms, and even more preferably aryl having 6 to 12 carbon atoms.
具体的な「アリール」としては、単環系アリールであるフェニル、二環系アリールである(2-,3-,4-)ビフェニリル、縮合二環系アリールである(1-,2-)ナフチル、三環系アリールであるテルフェニリル(m-テルフェニル-2’-イル、m-テルフェニル-4’-イル、m-テルフェニル-5’-イル、o-テルフェニル-3’-イル、o-テルフェニル-4’-イル、p-テルフェニル-2’-イル、m-テルフェニル-2-イル、m-テルフェニル-3-イル、m-テルフェニル-4-イル、o-テルフェニル-2-イル、o-テルフェニル-3-イル、o-テルフェニル-4-イル、p-テルフェニル-2-イル、p-テルフェニル-3-イル、p-テルフェニル-4-イル)、縮合三環系アリールである、アセナフチレン-(1-,3-,4-,5-)イル、フルオレン-(1-,2-,3-,4-,9-)イル、フェナレン-(1-,2-)イル、(1-,2-,3-,4-,9-)フェナントリル、四環系アリールであるクアテルフェニリル(5’-フェニル-m-テルフェニル-2-イル、5’-フェニル-m-テルフェニル-3-イル、5’-フェニル-m-テルフェニル-4-イル、m-クアテルフェニリル)、縮合四環系アリールであるトリフェニレン-(1-,2-)イル、ピレン-(1-,2-,4-)イル、ナフタセン-(1-,2-,5-)イル、縮合五環系アリールであるペリレン-(1-,2-,3-)イル、ペンタセン-(1-,2-,5-,6-)イルなどが挙げられる Specific examples of "aryl" include monocyclic aryl phenyl, bicyclic aryl (2-, 3-, 4-) biphenylyl, condensed bicyclic aryl (1-, 2-) naphthyl, tricyclic aryl terphenylyl (m-terphenyl-2'-yl, m-terphenyl-4'-yl, m-terphenyl-5'-yl, o-terphenyl-3'-yl, o-terphenyl-4'-yl, p-terphenyl-2'-yl, m-terphenyl-2-yl, m-terphenyl-3-yl, m-terphenyl-4-yl, o-terphenyl-2-yl, o-terphenyl-3-yl, o-terphenyl-4-yl, p-terphenyl-2-yl, p-terphenyl-3-yl, p-terphenyl-4-yl), condensed tricyclic aryl Examples of the aryl include acenaphthylene-(1-,3-,4-,5-)yl, fluorene-(1-,2-,3-,4-,9-)yl, phenalene-(1-,2-)yl, (1-,2-,3-,4-,9-)phenanthryl, tetracyclic aryl quaterphenylyl (5'-phenyl-m-terphenyl-2-yl, 5'-phenyl-m-terphenyl-3-yl, 5'-phenyl-m-terphenyl-4-yl, m-quaterphenylyl), condensed tetracyclic aryl triphenylene-(1-,2-)yl, pyrene-(1-,2-,4-)yl, naphthacene-(1-,2-,5-)yl, condensed pentacyclic aryl perylene-(1-,2-,3-)yl, pentacene-(1-,2-,5-,6-)yl, etc.
「置換されていてもよいヘテロアリール」の「ヘテロアリール」としては、例えば、炭素数2~30のヘテロアリールが挙げられ、炭素数2~25のヘテロアリールが好ましく、炭素数2~20のヘテロアリールがより好ましく、炭素数2~15のヘテロアリールがさらに好ましく、炭素数2~10のヘテロアリールが特に好ましい。また、ヘテロアリールとしては、例えば環構成原子として炭素以外に酸素、硫黄および窒素から選ばれるヘテロ原子を1ないし5個含有する複素環などが挙げられる。 The "heteroaryl" in "optionally substituted heteroaryl" includes, for example, heteroaryl having 2 to 30 carbon atoms, preferably heteroaryl having 2 to 25 carbon atoms, more preferably heteroaryl having 2 to 20 carbon atoms, still more preferably heteroaryl having 2 to 15 carbon atoms, and particularly preferably heteroaryl having 2 to 10 carbon atoms. In addition, examples of heteroaryl include heterocycles containing, in addition to carbon, 1 to 5 heteroatoms selected from oxygen, sulfur, and nitrogen as ring-constituting atoms.
具体的なヘテロアリールとしては、例えば、フリル、チエニル、ピロリル、オキサゾリル、イソオキサゾリル、チアゾリル、イソチアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、オキサジアゾリル、フラザニル、チアジアゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピリジル、ピリミジニル、ピリダジニル、ピラジニル、トリアジニル、ベンゾフラニル、イソベンゾフラニル、ベンゾ[b]チエニル、インドリル、イソインドリル、1H-インダゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、1H-ベンゾトリアゾリル、キノリル、イソキノリル、シンノリル、キナゾリル、キノキサリニル、フタラジニル、ナフチリジニル、プリニル、プテリジニル、カルバゾリル、アクリジニル、フェノキサジニル、フェノチアジニル、フェナジニル、フェノキサチイニル、チアントレニル、インドリジニルなどが挙げられる。 Specific examples of heteroaryl include furyl, thienyl, pyrrolyl, oxazolyl, isoxazolyl, thiazolyl, isothiazolyl, imidazolyl, pyrazolyl, oxadiazolyl, furazanyl, thiadiazolyl, triazolyl, tetrazolyl, pyridyl, pyrimidinyl, pyridazinyl, pyrazinyl, triazinyl, benzofuranyl, isobenzofuranyl, benzo[b]thienyl, indolyl, isoindolyl, 1H-indazolyl, benzimidazolyl, benzoxazolyl, benzothiazolyl, 1H-benzotriazolyl, quinolyl, isoquinolyl, cinnolyl, quinazolyl, quinoxalinyl, phthalazinyl, naphthyridinyl, purinyl, pteridinyl, carbazolyl, acridinyl, phenoxazinyl, phenothiazinyl, phenazinyl, phenoxathiinyl, thianthrenyl, and indolizinyl.
また、上記アリールおよびヘテロアリールは置換されていてもよく、それぞれ例えば上記アリールやヘテロアリールで置換されていてもよい。 The above aryl and heteroaryl may be substituted, for example, by the above aryl or heteroaryl, respectively.
トリアジン誘導体の具体例としては、例えば以下のものが挙げられる。
このトリアジン誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。 This triazine derivative can be produced using known raw materials and known synthesis methods.
<ベンゾイミダゾール誘導体>
ベンゾイミダゾール誘導体は、例えば下記式(ETM-11)で表される化合物である。
The benzimidazole derivative is, for example, a compound represented by the following formula (ETM-11).
φは、n価のアリール環(好ましくはn価のベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環またはトリフェニレン環)であり、nは1~4の整数であり、「ベンゾイミダゾール系置換基」は、式(ETM-2)、式(ETM-2-1)および式(ETM-2-2)における「ピリジン系置換基」の中のピリジル基がベンゾイミダゾリルに置き換わったものであり、ベンゾイミダゾール誘導体における少なくとも1つの水素は重水素で置換されていてもよい。 φ is an n-valent aryl ring (preferably an n-valent benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, fluorene ring, benzofluorene ring, phenalene ring, phenanthrene ring, or triphenylene ring), n is an integer from 1 to 4, and the "benzoimidazole-based substituent" is a "pyridine-based substituent" in formulas (ETM-2), (ETM-2-1), and (ETM-2-2) in which the pyridyl group is replaced with benzoimidazolyl, and at least one hydrogen in the benzimidazole derivative may be replaced with deuterium.
上記ベンゾイミダゾリルにおけるR11は、水素、炭素数1~24のアルキル、炭素数3~12のシクロアルキルまたは炭素数6~30のアリールであり、式(ETM-2-1)および式(ETM-2-2)におけるR11の説明を引用することができる。 R 11 in the benzimidazolyl is hydrogen, alkyl having 1 to 24 carbon atoms, cycloalkyl having 3 to 12 carbon atoms, or aryl having 6 to 30 carbon atoms, and the explanation of R 11 in formulae (ETM-2-1) and (ETM-2-2) can be cited.
φは、さらに、アントラセン環またはフルオレン環であることが好ましく、この場合の構造は式(ETM-2-1)または式(ETM-2-2)のものを引用することができ、各式中のR11~R18は式(ETM-2-1)または式(ETM-2-2)で説明したものを引用することができる。また、式(ETM-2-1)または式(ETM-2-2)では2つのピリジン系置換基が結合した形態で説明されているが、これらをベンゾイミダゾール系置換基に置き換えるときには、両方のピリジン系置換基をベンゾイミダゾール系置換基で置き換えてもよいし(すなわちn=2)、いずれか1つのピリジン系置換基をベンゾイミダゾール系置換基で置き換えて他方のピリジン系置換基をR11~R18で置き換えてもよい(すなわちn=1)。さらに、例えば式(ETM-2-1)におけるR11~R18の少なくとも1つをベンゾイミダゾール系置換基で置き換えて「ピリジン系置換基」をR11~R18で置き換えてもよい。 It is further preferred that φ is an anthracene ring or a fluorene ring, and in this case, the structure of formula (ETM-2-1) or formula (ETM-2-2) can be cited, and R 11 to R 18 in each formula can be cited from those described in formula (ETM-2-1) or formula (ETM-2-2). In addition, in formula (ETM-2-1) or formula (ETM-2-2), two pyridine-based substituents are described in a form in which they are bonded, but when these are replaced with benzimidazole-based substituents, both pyridine-based substituents may be replaced with benzimidazole-based substituents (i.e., n=2), or any one of the pyridine-based substituents may be replaced with a benzimidazole-based substituent and the other pyridine-based substituent may be replaced with R 11 to R 18 (i.e., n=1). Furthermore, for example, at least one of R 11 to R 18 in formula (ETM-2-1) may be replaced with a benzimidazole-based substituent, and the “pyridine-based substituent” may be replaced with R 11 to R 18 .
ベンゾイミダゾール誘導体の具体例としては、例えば1-フェニル-2-(4-(10-フェニルアントラセン-9-イル)フェニル)-1H-ベンゾ[d]イミダゾール、2-(4-(10-(ナフタレン-2-イル)アントラセン-9-イル)フェニル)-1-フェニル-1H-ベンゾ[d]イミダゾール、2-(3-(10-(ナフタレン-2-イル)アントラセン-9-イル)フェニル)-1-フェニル-1H-ベンゾ[d]イミダゾール、5-(10-(ナフタレン-2-イル)アントラセン-9-イル)-1,2-ジフェニル-1H-ベンゾ[d]イミダゾール、1-(4-(10-(ナフタレン-2-イル)アントラセン-9-イル)フェニル)-2-フェニル-1H-ベンゾ[d]イミダゾール、2-(4-(9,10-ジ(ナフタレン-2-イル)アントラセン-2-イル)フェニル)-1-フェニル-1H-ベンゾ[d]イミダゾール、1-(4-(9,10-ジ(ナフタレン-2-イル)アントラセン-2-イル)フェニル)-2-フェニル-1H-ベンゾ[d]イミダゾール、5-(9,10-ジ(ナフタレン-2-イル)アントラセン-2-イル)-1,2-ジフェニル-1H-ベンゾ[d]イミダゾールなどが挙げられる。 Specific examples of benzimidazole derivatives include 1-phenyl-2-(4-(10-phenylanthracen-9-yl)phenyl)-1H-benzo[d]imidazole, 2-(4-(10-(naphthalen-2-yl)anthracen-9-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo[d]imidazole, 2-(3-(10-(naphthalen-2-yl)anthracen-9-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo[d]imidazole, 5-(10-(naphthalen-2-yl)anthracen-9-yl)-1,2-diphenyl-1H-benzo[d]imidazole, 1 -(4-(10-(naphthalene-2-yl)anthracen-9-yl)phenyl)-2-phenyl-1H-benzo[d]imidazole, 2-(4-(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracen-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo[d]imidazole, 1-(4-(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracen-2-yl)phenyl)-2-phenyl-1H-benzo[d]imidazole, 5-(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracen-2-yl)-1,2-diphenyl-1H-benzo[d]imidazole, etc.
ベンゾイミダゾール誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。 Benzimidazole derivatives can be produced using known raw materials and known synthesis methods.
<フェナントロリン誘導体>
フェナントロリン誘導体は、例えば下記式(ETM-12)または式(ETM-12-1)で表される化合物である。詳細は国際公開第2006/021982号に記載されている。
<Phenanthroline derivatives>
The phenanthroline derivative is, for example, a compound represented by the following formula (ETM-12) or formula (ETM-12-1), the details of which are described in WO 2006/021982.
φは、n価のアリール環(好ましくはn価のベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環またはトリフェニレン環)であり、nは1~4の整数である。 φ is an n-valent aryl ring (preferably an n-valent benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, fluorene ring, benzofluorene ring, phenalene ring, phenanthrene ring, or triphenylene ring), and n is an integer from 1 to 4.
各式のR11~R18は、それぞれ独立して、水素、アルキル(好ましくは炭素数1~24のアルキル)、シクロアルキル(好ましくは炭素数3~12のシクロアルキル)またはアリール(好ましくは炭素数6~30のアリール)である。また、式(ETM-12-1)においてはR11~R18のいずれかがアリール環であるφと結合する。 R 11 to R 18 in each formula are each independently hydrogen, alkyl (preferably alkyl having 1 to 24 carbon atoms), cycloalkyl (preferably cycloalkyl having 3 to 12 carbon atoms) or aryl (preferably aryl having 6 to 30 carbon atoms). In addition, in formula (ETM-12-1), any of R 11 to R 18 is bonded to φ which is an aryl ring.
各フェナントロリン誘導体における少なくとも1つの水素が重水素で置換されていてもよい。 At least one hydrogen in each phenanthroline derivative may be replaced with deuterium.
R11~R18におけるアルキル、シクロアルキルおよびアリールとしては、式(ETM-2)におけるR11~R18の説明を引用することができる。また、φは上記したもののほかに、例えば、以下の構造式のものが挙げられる。なお、下記構造式中のRは、それぞれ独立して、水素、メチル、エチル、イソプロピル、シクロヘキシル、フェニル、1-ナフチル、2-ナフチル、ビフェニリルまたはテルフェニリルであり、*は、結合位置を表す。 The alkyl, cycloalkyl and aryl in R 11 to R 18 can be explained with reference to the explanation of R 11 to R 18 in formula (ETM-2). In addition to the above, φ can be, for example, the following structural formula: In the structural formula, each R is independently hydrogen, methyl, ethyl, isopropyl, cyclohexyl, phenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, biphenylyl or terphenylyl, and * indicates a bonding position.
このフェナントロリン誘導体の具体例としては、例えば4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン、2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン、9,10-ジ(1,10-フェナントロリン-2-イル)アントラセン、2,6-ジ(1,10-フェナントロリン-5-イル)ピリジン、1,3,5-トリ(1,10-フェナントロリン-5-イル)ベンゼン、9,9’-ジフルオロ-ビ(1,10-フェナントロリン-5-イル)、バソクプロインや1,3-ビス(2-フェニル-1,10-フェナントロリン-9-イル)ベンゼンなどが挙げられる。 Specific examples of this phenanthroline derivative include 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline, 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline, 9,10-di(1,10-phenanthroline-2-yl)anthracene, 2,6-di(1,10-phenanthroline-5-yl)pyridine, 1,3,5-tri(1,10-phenanthroline-5-yl)benzene, 9,9'-difluoro-bi(1,10-phenanthroline-5-yl), bathocuproine, and 1,3-bis(2-phenyl-1,10-phenanthroline-9-yl)benzene.
このフェナントロリン誘導体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。 This phenanthroline derivative can be produced using known raw materials and known synthesis methods.
<キノリノール系金属錯体>
キノリノール系金属錯体は、例えば下記式(ETM-13)で表される化合物である。
The quinolinol metal complex is, for example, a compound represented by the following formula (ETM-13).
式中、R1~R6は、それぞれ独立して、水素、フッ素、アルキル、アラルキル、アルケニル、シアノ、アルコキシまたはアリールであり、MはLi、Al、Ga、BeまたはZnであり、nは1~3の整数である。 In the formula, R 1 to R 6 are each independently hydrogen, fluorine, alkyl, aralkyl, alkenyl, cyano, alkoxy or aryl; M is Li, Al, Ga, Be or Zn; and n is an integer of 1 to 3.
キノリノール系金属錯体の具体例としては、8-キノリノールリチウム、トリス(8-キノリノラート)アルミニウム、トリス(4-メチル-8-キノリノラート)アルミニウム、トリス(5-メチル-8-キノリノラート)アルミニウム、トリス(3,4-ジメチル-8-キノリノラート)アルミニウム、トリス(4,5-ジメチル-8-キノリノラート)アルミニウム、トリス(4,6-ジメチル-8-キノリノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラート)(フェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラート)(2-メチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラート)(3-メチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラート)(4-メチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラート)(2-フェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラート)(3-フェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラート)(4-フェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラート)(2,3-ジメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラート)(2,6-ジメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラート)(3,4-ジメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラート)(3,5-ジメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラート)(3,5-ジ-t-ブチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラート)(2,6-ジフェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラート)(2,4,6-トリフェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラート)(2,4,6-トリメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラート)(2,4,5,6-テトラメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラート)(1-ナフトラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラート)(2-ナフトラート)アルミニウム、ビス(2,4-ジメチル-8-キノリノラート)(2-フェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2,4-ジメチル-8-キノリノラート)(3-フェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2,4-ジメチル-8-キノリノラート)(4-フェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2,4-ジメチル-8-キノリノラート)(3,5-ジメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2,4-ジメチル-8-キノリノラート)(3,5-ジ-t-ブチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラート)アルミニウム-μ-オキソ-ビス(2-メチル-8-キノリノラート)アルミニウム、ビス(2,4-ジメチル-8-キノリノラート)アルミニウム-μ-オキソ-ビス(2,4-ジメチル-8-キノリノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-4-エチル-8-キノリノラート)アルミニウム-μ-オキソ-ビス(2-メチル-4-エチル-8-キノリノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-4-メトキシ-8-キノリノラート)アルミニウム-μ-オキソ-ビス(2-メチル-4-メトキシ-8-キノリノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-5-シアノ-8-キノリノラート)アルミニウム-μ-オキソ-ビス(2-メチル-5-シアノ-8-キノリノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-5-トリフルオロメチル-8-キノリノラート)アルミニウム-μ-オキソ-ビス(2-メチル-5-トリフルオロメチル-8-キノリノラート)アルミニウム、ビス(10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリン)ベリリウムなどが挙げられる。 Specific examples of quinolinol-based metal complexes include 8-quinolinol lithium, tris(8-quinolinolato)aluminum, tris(4-methyl-8-quinolinolato)aluminum, tris(5-methyl-8-quinolinolato)aluminum, tris(3,4-dimethyl-8-quinolinolato)aluminum, tris(4,5-dimethyl-8-quinolinolato)aluminum, tris(4,6-dimethyl-8-quinolinolato)aluminum, and bis( 2-methyl-8-quinolinolate)(phenolate)aluminum, bis(2-methyl-8-quinolinolate)(2-methylphenolate)aluminum, bis(2-methyl-8-quinolinolate)(3-methylphenolate)aluminum, bis(2-methyl-8-quinolinolate)(4-methylphenolate)aluminum, bis(2-methyl-8-quinolinolate)(2-phenylphenolate)aluminum, bis(2-methyl-8-quinolinolate)(phenolate)aluminum linolinate)(3-phenylphenolate)aluminum, bis(2-methyl-8-quinolinate)(4-phenylphenolate)aluminum, bis(2-methyl-8-quinolinate)(2,3-dimethylphenolate)aluminum, bis(2-methyl-8-quinolinate)(2,6-dimethylphenolate)aluminum, bis(2-methyl-8-quinolinate)(3,4-dimethylphenolate)aluminum, bis(2-methyl bis(2-methyl-8-quinolinolate)(3,5-dimethylphenolate)aluminum, bis(2-methyl-8-quinolinolate)(3,5-di-t-butylphenolate)aluminum, bis(2-methyl-8-quinolinolate)(2,6-diphenylphenolate)aluminum, bis(2-methyl-8-quinolinolate)(2,4,6-triphenylphenolate)aluminum, bis(2-methyl-8-quinolinolate)(2,4,6-trimethylphenolate)aluminum bis(2-methyl-8-quinolinolate)(2,4,5,6-tetramethylphenolate)aluminum, bis(2-methyl-8-quinolinolate)(1-naphtholate)aluminum, bis(2-methyl-8-quinolinolate)(2-naphtholate)aluminum, bis(2,4-dimethyl-8-quinolinolate)(2-phenylphenolate)aluminum, bis(2,4-dimethyl-8-quinolinolate)(3-phenylphenolate)aluminum phenylphenolate)aluminum, bis(2,4-dimethyl-8-quinolinolate)(4-phenylphenolate)aluminum, bis(2,4-dimethyl-8-quinolinolate)(3,5-dimethylphenolate)aluminum, bis(2,4-dimethyl-8-quinolinolate)(3,5-di-t-butylphenolate)aluminum, bis(2-methyl-8-quinolinolate)aluminum-μ-oxo-bis(2-methyl-8-quinolinolate) ) aluminum, bis(2,4-dimethyl-8-quinolinolato)aluminum-μ-oxo-bis(2,4-dimethyl-8-quinolinolato)aluminum, bis(2-methyl-4-ethyl-8-quinolinolato)aluminum-μ-oxo-bis(2-methyl-4-ethyl-8-quinolinolato)aluminum, bis(2-methyl-4-methoxy-8-quinolinolato)aluminum-μ-oxo-bis(2-methyl-4-methoxy-8-quinolinolato)aluminum linolinate) aluminum, bis(2-methyl-5-cyano-8-quinolinate) aluminum-μ-oxo-bis(2-methyl-5-cyano-8-quinolinate) aluminum, bis(2-methyl-5-trifluoromethyl-8-quinolinate) aluminum-μ-oxo-bis(2-methyl-5-trifluoromethyl-8-quinolinate) aluminum, bis(10-hydroxybenzo[h]quinoline) beryllium, etc.
このキノリノール系金属錯体は公知の原料と公知の合成方法を用いて製造することができる。 This quinolinol metal complex can be produced using known raw materials and known synthesis methods.
<還元性物質>
電子輸送層および電子注入層の少なくとも1つは、電子輸送層または電子注入層を形成する材料を還元できる物質を含んでいてもよい。この還元性物質は、一定の還元性を有するものであれば、様々なものが用いられ、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体および希土類金属の有機錯体よりなる群から選択される少なくとも1つを好適に使用することができる。
<Reducing Substance>
At least one of the electron transport layer and the electron injection layer may contain a substance capable of reducing the material forming the electron transport layer or the electron injection layer. As the reducing substance, various substances may be used as long as they have a certain degree of reducing ability, and for example, at least one selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, rare earth metals, oxides of alkali metals, halides of alkali metals, oxides of alkaline earth metals, halides of alkaline earth metals, oxides of rare earth metals, halides of rare earth metals, organic complexes of alkali metals, organic complexes of alkaline earth metals, and organic complexes of rare earth metals may be preferably used.
好ましい還元性物質としては、Na(仕事関数2.36eV)、K(同2.28eV)、Rb(同2.16eV)またはCs(同1.95eV)などのアルカリ金属や、Ca(同2.9eV)、Sr(同2.0~2.5eV)またはBa(同2.52eV)などのアルカリ土類金属が挙げられ、仕事関数が2.9eV以下のものが特に好ましい。これらのうち、より好ましい還元性物質は、K、RbまたはCsのアルカリ金属であり、さらに好ましくはRbまたはCsであり、最も好ましいのはCsである。これらのアルカリ金属は、特に還元能力が高く、電子輸送層または電子注入層を形成する材料への比較的少量の添加により、有機EL素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。また、仕事関数が2.9eV以下の還元性物質として、これら2種以上のアルカリ金属の組み合わせも好ましく、特に、Csを含んだ組み合わせ、例えば、CsとNa、CsとK、CsとRb、またはCsとNaとKとの組み合わせが好ましい。Csを含むことにより、還元能力を効率的に発揮することができ、電子輸送層または電子注入層を形成する材料への添加により、有機EL素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。 Preferred reducing substances include alkali metals such as Na (work function 2.36 eV), K (2.28 eV), Rb (2.16 eV), or Cs (1.95 eV), and alkaline earth metals such as Ca (2.9 eV), Sr (2.0-2.5 eV), or Ba (2.52 eV), with those with a work function of 2.9 eV or less being particularly preferred. Of these, more preferred reducing substances are the alkali metals K, Rb, or Cs, more preferably Rb or Cs, and most preferably Cs. These alkali metals have particularly high reducing ability, and by adding a relatively small amount to the material forming the electron transport layer or electron injection layer, the luminance of the organic EL element can be improved and the lifespan can be extended. In addition, as a reducing substance having a work function of 2.9 eV or less, a combination of two or more of these alkali metals is also preferred, and in particular, a combination containing Cs, such as a combination of Cs and Na, Cs and K, Cs and Rb, or Cs, Na and K, is preferred. By containing Cs, the reducing ability can be efficiently exerted, and by adding it to the material forming the electron transport layer or electron injection layer, the luminance of the organic EL element can be improved and the life can be extended.
3.有機電界発光素子における陰極
陰極108は、電子注入層107および電子輸送層106を介して、発光層105に電子を注入する役割を果たす。
3. Cathode in Organic Electroluminescent Device The cathode 108 plays a role in injecting electrons into the light-emitting layer 105 via the electron injection layer 107 and the electron transport layer 106 .
陰極108を形成する材料としては、電子を有機層に効率よく注入できる物質であれば特に限定されないが、陽極102を形成する材料と同様の物質を用いることができる。なかでも、スズ、インジウム、カルシウム、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロム、金、白金、鉄、亜鉛、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウムおよびマグネシウムなどの金属またはそれらの合金(マグネシウム-銀合金、マグネシウム-インジウム合金、フッ化リチウム/アルミニウムなどのアルミニウム-リチウム合金など)などが好ましい。電子注入効率を上げて素子特性を向上させるためには、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウム、マグネシウムまたはこれら低仕事関数金属を含む合金が有効である。しかしながら、これらの低仕事関数金属は一般に大気中で不安定であることが多い。この点を改善するために、例えば、有機層に微量のリチウム、セシウムやマグネシウムをドーピングして、安定性の高い電極を使用する方法が知られている。その他のドーパントとしては、フッ化リチウム、フッ化セシウム、酸化リチウムおよび酸化セシウムのような無機塩も使用することができる。ただし、これらに限定されない。 The material for forming the cathode 108 is not particularly limited as long as it can efficiently inject electrons into the organic layer, but the same material as the material for forming the anode 102 can be used. Among them, metals such as tin, indium, calcium, aluminum, silver, copper, nickel, chromium, gold, platinum, iron, zinc, lithium, sodium, potassium, cesium, and magnesium, or alloys thereof (magnesium-silver alloy, magnesium-indium alloy, aluminum-lithium alloy such as lithium fluoride/aluminum, etc.), etc. are preferred. In order to increase the electron injection efficiency and improve the device characteristics, lithium, sodium, potassium, cesium, calcium, magnesium, or alloys containing these low work function metals are effective. However, these low work function metals are generally unstable in air. To improve this point, for example, a method is known in which a trace amount of lithium, cesium, or magnesium is doped into the organic layer to use a highly stable electrode. Other dopants that can be used include inorganic salts such as lithium fluoride, cesium fluoride, lithium oxide, and cesium oxide. However, they are not limited to these.
さらに、電極保護のために白金、金、銀、銅、鉄、スズ、アルミニウムおよびインジウムなどの金属、またはこれら金属を用いた合金、そしてシリカ、チタニアおよび窒化ケイ素などの無機物、ポリビニルアルコール、塩化ビニル、炭化水素系高分子化合物などを積層することが、好ましい例として挙げられる。これらの電極の作製法も、抵抗加熱、電子ビーム蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングおよびコーティングなど、導通を取ることができれば特に制限されない。 Furthermore, preferred examples include laminating metals such as platinum, gold, silver, copper, iron, tin, aluminum, and indium, or alloys using these metals, as well as inorganic materials such as silica, titania, and silicon nitride, polyvinyl alcohol, vinyl chloride, and hydrocarbon polymer compounds, in order to protect the electrodes. There are no particular limitations on the method of producing these electrodes, and they can be produced by resistance heating, electron beam deposition, sputtering, ion plating, coating, or the like, as long as electrical conductivity can be obtained.
4.有機電界発光素子における正孔注入層、正孔輸送層
正孔注入層103は、陽極102から移動してくる正孔を、効率よく発光層105内または正孔輸送層104内に注入する役割を果たすものである。正孔輸送層104は、陽極102から注入された正孔または陽極102から正孔注入層103を介して注入された正孔を、効率よく発光層105に輸送する役割を果たすものである。正孔注入層103および正孔輸送層104は、それぞれ、正孔注入・輸送材料の一種または二種以上を積層、混合するか、正孔注入・輸送材料と高分子結着剤の混合物により形成される。また、正孔注入・輸送材料に塩化鉄(III)のような無機塩を添加して層を形成してもよい。
4. Hole injection layer and hole transport layer in organic electroluminescence device The hole injection layer 103 plays a role of efficiently injecting holes moving from the anode 102 into the light emitting layer 105 or the hole transport layer 104. The hole transport layer 104 plays a role of efficiently transporting holes injected from the anode 102 or holes injected from the anode 102 through the hole injection layer 103 to the light emitting layer 105. The hole injection layer 103 and the hole transport layer 104 are each formed by laminating and mixing one or more types of hole injection/transport materials, or by a mixture of a hole injection/transport material and a polymer binder. Alternatively, a layer may be formed by adding an inorganic salt such as iron (III) chloride to the hole injection/transport material.
正孔注入・輸送性物質としては電界を与えられた電極間において正極からの正孔を効率よく注入・輸送することが必要で、正孔注入効率が高く、注入された正孔を効率よく輸送することが望ましい。そのためにはイオン化ポテンシャルが小さく、しかも正孔移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質であることが好ましい。 The hole injection/transport material must be able to efficiently inject and transport holes from the positive electrode between electrodes to which an electric field is applied, and it is desirable for the hole injection efficiency to be high and for the injected holes to be efficiently transported. For this purpose, it is preferable for the material to have a small ionization potential, a large hole mobility, and excellent stability, and to be unlikely to generate impurities that act as traps during manufacture and use.
正孔注入層103および正孔輸送層104を形成する材料としては、光導電材料において、正孔の電荷輸送材料として従来から慣用されている化合物、p型半導体、有機電界発光素子の正孔注入層および正孔輸送層に使用されている公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。それらの具体例は、カルバゾール誘導体(N-フェニルカルバゾール、ポリビニルカルバゾールなど)、ビス(N-アリールカルバゾール)またはビス(N-アルキルカルバゾール)などのビスカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体(芳香族第3級アミノを主鎖あるいは側鎖に持つポリマー、1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)シクロヘキサン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ(3-メチルフェニル)-4,4’-ジアミノビフェニル、N,N’-ジフェニル-N,N’-ジナフチル-4,4’-ジアミノビフェニル、N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ(3-メチルフェニル)-4,4’-ジフェニル-1,1’-ジアミン、N,N’-ジナフチル-N,N’-ジフェニル-4,4’-ジフェニル-1,1’-ジアミン、N4,N4’-ジフェニル-N4,N4’-ビス(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)-[1,1’-ビフェニル]-4,4’-ジアミン、N4,N4,N4’,N4’-テトラ[1,1’-ビフェニル]-4-イル)-[1,1’-ビフェニル]-4,4’-ジアミン、4,4’,4”-トリス(3-メチルフェニル(フェニル)アミノ)トリフェニルアミンなどのトリフェニルアミン誘導体、スターバーストアミン誘導体など)、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体(無金属、銅フタロシアニンなど)、ピラゾリン誘導体、ヒドラゾン系化合物、ベンゾフラン誘導体やチオフェン誘導体、オキサジアゾール誘導体、キノキサリン誘導体(例えば、1,4,5,8,9,12-ヘキサアザトリフェニレン-2,3,6,7,10,11-ヘキサカルボニトリルなど)、ポルフィリン誘導体などの複素環化合物、ポリシランなどである。ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリビニルカルバゾールおよびポリシランなどが好ましいが、発光素子の作製に必要な薄膜を形成し、陽極から正孔が注入できて、さらに正孔を輸送できる化合物であれば特に限定されるものではない。 As the materials for forming the hole injection layer 103 and the hole transport layer 104, any one can be selected from compounds conventionally used as charge transport materials for holes in photoconductive materials, p-type semiconductors, and known materials used in hole injection layers and hole transport layers of organic electroluminescent devices. Specific examples thereof include carbazole derivatives (N-phenylcarbazole, polyvinylcarbazole, etc.), biscarbazole derivatives such as bis(N-arylcarbazole) or bis(N-alkylcarbazole), triarylamine derivatives (polymers having an aromatic tertiary amino in the main chain or side chain, 1,1-bis(4-di-p-tolylaminophenyl)cyclohexane, N,N'-diphenyl-N,N'-di(3-methylphenyl)-4,4'-diaminobiphenyl, N,N'-diphenyl-N,N'-dinaphthyl-4,4'-diaminobiphenyl, N,N'-diphenyl-N,N'-di(3-methylphenyl)-4,4'-diphenyl-1,1'-diamine, N,N'-dinaphthyl-N,N'-diphenyl-4,4'-diphenyl-1,1'-diamine, N 4 ,N 4 ' -diphenyl-N 4 ,N 4 ' -Bis(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamine, N 4 ,N 4 ,N 4 ',N 4 ' -tetra[1,1'-biphenyl]-4-yl)-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamine, triphenylamine derivatives such as 4,4',4"-tris(3-methylphenyl(phenyl)amino)triphenylamine, starburst amine derivatives, etc.), stilbene derivatives, phthalocyanine derivatives (metal-free, copper phthalocyanine, etc.), pyrazoline derivatives, hydrazone compounds, benzofuran derivatives, thiophene derivatives, oxadiazole derivatives, quinoxaline derivatives ( For example, 1,4,5,8,9,12-hexaazatriphenylene-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile, heterocyclic compounds such as porphyrin derivatives, polysilanes, etc. As for polymers, polycarbonates and styrene derivatives having the above-mentioned monomers in their side chains, polyvinylcarbazole, polysilanes, etc. are preferred, but there are no particular limitations on the type of compound as long as it is a compound that can form a thin film required for fabricating a light-emitting device, can inject holes from the anode, and can transport holes.
また、有機半導体の導電性は、そのドーピングにより、強い影響を受けることも知られている。このような有機半導体マトリックス物質は、電子供与性の良好な化合物、または、電子受容性の良好な化合物から構成されている。電子供与物質のドーピングのために、テトラシアノキノンジメタン(TCNQ)または2,3,5,6-テトラフルオロテトラシアノ-1,4-ベンゾキノンジメタン(F4TCNQ)などの強い電子受容体が知られている(例えば、文献「M.Pfeiffer,A.Beyer,T.Fritz,K.Leo,Appl.Phys.Lett.,73(22),3202-3204(1998)」および文献「J.Blochwitz,M.Pfeiffer,T.Fritz,K.Leo,Appl.Phys.Lett.,73(6),729-731(1998)」を参照)。これらは、電子供与型ベース物質(正孔輸送物質)における電子移動プロセスによって、いわゆる正孔を生成する。正孔の数および移動度によって、ベース物質の伝導性が、かなり大きく変化する。正孔輸送特性を有するマトリックス物質としては、例えばベンジジン誘導体(TPDなど)またはスターバーストアミン誘導体(TDATAなど)、あるいは、特定の金属フタロシアニン(特に、亜鉛フタロシアニンZnPcなど)が知られている(特開2005-167175号公報)。 It is also known that the electrical conductivity of organic semiconductors is strongly influenced by their doping. Such organic semiconductor matrix substances consist of compounds with good electron donating or accepting properties. For doping with electron donating substances, strong electron acceptors such as tetracyanoquinone dimethane (TCNQ) or 2,3,5,6-tetrafluorotetracyano-1,4-benzoquinone dimethane (F4TCNQ) are known (see, for example, the literature "M. Pfeiffer, A. Beyer, T. Fritz, K. Leo, Appl. Phys. Lett., 73(22), 3202-3204 (1998)" and the literature "J. Blochwitz, M. Pfeiffer, T. Fritz, K. Leo, Appl. Phys. Lett., 73(6), 729-731 (1998)"). These generate so-called holes by an electron transfer process in an electron-donating base material (hole-transporting material). The conductivity of the base material varies considerably depending on the number and mobility of the holes. Matrix materials with hole-transporting properties are known, for example, as benzidine derivatives (such as TPD) or starburst amine derivatives (such as TDATA), or as certain metal phthalocyanines (especially zinc phthalocyanine ZnPc) (JP 2005-167175 A).
5.有機電界発光素子における陽極
陽極102は、発光層105へ正孔を注入する役割を果たすものである。なお、陽極102と発光層105との間に正孔注入層103および/または正孔輸送層104が設けられている場合には、これらを介して発光層105へ正孔を注入することになる。
5. Anode in Organic Electroluminescent Device The anode 102 plays a role in injecting holes into the light-emitting layer 105. When the hole injection layer 103 and/or the hole transport layer 104 are provided between the anode 102 and the light-emitting layer 105, holes are injected into the light-emitting layer 105 via these layers.
陽極102を形成する材料としては、無機化合物および有機化合物が挙げられる。無機化合物としては、例えば、金属(アルミニウム、金、銀、ニッケル、パラジウム、クロムなど)、金属酸化物(インジウムの酸化物、スズの酸化物、インジウム-スズ酸化物(ITO)、インジウム-亜鉛酸化物(IZO)など)、ハロゲン化金属(ヨウ化銅など)、硫化銅、カーボンブラック、ITOガラスやネサガラスなどが挙げられる。有機化合物としては、例えば、ポリ(3-メチルチオフェン)などのポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリンなどの導電性ポリマーなどが挙げられる。その他、有機電界発光素子の陽極として用いられている物質の中から適宜選択して用いることができる。 Materials for forming the anode 102 include inorganic and organic compounds. Examples of inorganic compounds include metals (aluminum, gold, silver, nickel, palladium, chromium, etc.), metal oxides (indium oxide, tin oxide, indium-tin oxide (ITO), indium-zinc oxide (IZO), etc.), metal halides (copper iodide, etc.), copper sulfide, carbon black, ITO glass, and Nesa glass. Examples of organic compounds include polythiophenes such as poly(3-methylthiophene), polypyrrole, polyaniline, and other conductive polymers. In addition, materials that are used as anodes in organic electroluminescent elements can be appropriately selected and used.
透明電極の抵抗は、発光素子の発光に十分な電流が供給できればよいので限定されないが、発光素子の消費電力の観点からは低抵抗であることが望ましい。例えば、300Ω/□以下のITO基板であれば素子電極として機能するが、現在では10Ω/□程度の基板の供給も可能になっていることから、例えば100~5Ω/□、好ましくは50~5Ω/□の低抵抗品を使用することが特に望ましい。ITOの厚みは抵抗値に合わせて任意に選ぶ事ができるが、通常50~300nmの間で用いられることが多い。 The resistance of the transparent electrode is not limited as long as it can supply sufficient current to light the light-emitting element, but a low resistance is desirable from the viewpoint of the power consumption of the light-emitting element. For example, an ITO substrate of 300 Ω/□ or less will function as an element electrode, but since it is now possible to supply substrates of around 10 Ω/□, it is particularly desirable to use a low resistance product of, for example, 100 to 5 Ω/□, preferably 50 to 5 Ω/□. The thickness of the ITO can be selected arbitrarily according to the resistance value, but it is usually used in the range of 50 to 300 nm.
6.有機電界発光素子における基板
基板101は、有機電界発光素子100の支持体となるものであり、通常、石英、ガラス、金属、プラスチックなどが用いられる。基板101は、目的に応じて板状、フィルム状、またはシート状に形成され、例えば、ガラス板、金属板、金属箔、プラスチックフィルム、プラスチックシートなどが用いられる。なかでも、ガラス板、および、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスルホンなどの透明な合成樹脂製の板が好ましい。ガラス基板であれば、ソーダライムガラスや無アルカリガラスなどが用いられ、また、厚みも機械的強度を保つのに十分な厚みがあればよいので、例えば、0.2mm以上あればよい。厚さの上限値としては、例えば、2mm以下、好ましくは1mm以下である。ガラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラスの方が好ましいが、SiO2などのバリアコートを施したソーダライムガラスも市販されているのでこれを使用することができる。また、基板101には、ガスバリア性を高めるために、少なくとも片面に緻密なシリコン酸化膜などのガスバリア膜を設けてもよく、特にガスバリア性が低い合成樹脂製の板、フィルムまたはシートを基板101として用いる場合にはガスバリア膜を設けるのが好ましい。
6. Substrate in organic electroluminescent element The substrate 101 is a support for the organic electroluminescent element 100, and is usually made of quartz, glass, metal, plastic, etc. The substrate 101 is formed into a plate, film, or sheet shape depending on the purpose, and for example, a glass plate, a metal plate, a metal foil, a plastic film, a plastic sheet, etc. are used. Among them, a glass plate and a plate made of a transparent synthetic resin such as polyester, polymethacrylate, polycarbonate, polysulfone, etc. are preferable. For a glass substrate, soda lime glass or alkali-free glass is used, and the thickness is sufficient to maintain mechanical strength, so that it is sufficient to be, for example, 0.2 mm or more. The upper limit of the thickness is, for example, 2 mm or less, preferably 1 mm or less. As for the material of the glass, it is better to have fewer ions eluted from the glass, so alkali-free glass is preferable, but soda lime glass with a barrier coat such as SiO 2 is also commercially available, and this can be used. In addition, in order to improve the gas barrier properties, the substrate 101 may be provided with a gas barrier film such as a dense silicon oxide film on at least one side, and it is preferable to provide a gas barrier film, especially when a synthetic resin plate, film or sheet with poor gas barrier properties is used as the substrate 101.
7.有機電界発光素子における電子阻止層
正孔注入・輸送層と発光層との間には発光層からの電子および/または励起子の拡散を防ぐ電子阻止層を設けてもよい。電子阻止層の形成には、上述の式(H1)、(H2)および(H3)のいずれかで表される化合物を用いることができる。
7. Electron Blocking Layer in Organic Electroluminescent Device An electron blocking layer for preventing diffusion of electrons and/or excitons from the light-emitting layer may be provided between the hole injection/transport layer and the light-emitting layer. The electron blocking layer may be formed using a compound represented by any one of the above formulas (H1), (H2) and (H3).
8.有機電界発光素子の作製方法
有機電界発光素子を構成する各層は、各層を構成すべき材料を蒸着法、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、印刷法、スピンコート法またはキャスト法、コーティング法などの方法で薄膜とすることにより、形成することができる。このようにして形成された各層の膜厚については特に限定はなく、材料の性質に応じて適宜設定することができるが、通常2nm~5000nmの範囲である。膜厚は通常、水晶発振式膜厚測定装置などで測定できる。蒸着法を用いて薄膜化する場合、その蒸着条件は、材料の種類、膜の目的とする結晶構造および会合構造などにより異なる。蒸着条件は一般的に、蒸着用ルツボの加熱温度+50~+400℃、真空度10-6~10-3Pa、蒸着速度0.01~50nm/秒、基板温度-150~+300℃、膜厚2nm~5μmの範囲で適宜設定することが好ましい。
8. Method for Producing Organic Electroluminescent Device Each layer constituting an organic electroluminescent device can be formed by forming the material to be each layer into a thin film by a method such as vapor deposition, resistance heating vapor deposition, electron beam vapor deposition, sputtering, molecular lamination, printing, spin coating or casting, coating, etc. The thickness of each layer thus formed is not particularly limited and can be set appropriately according to the properties of the material, but is usually in the range of 2 nm to 5000 nm. The thickness can usually be measured with a quartz crystal oscillation type film thickness measuring device, etc. When forming a thin film using a vapor deposition method, the vapor deposition conditions vary depending on the type of material, the intended crystal structure and association structure of the film, etc. The vapor deposition conditions are generally preferably set appropriately in the range of a heating temperature of the vapor deposition crucible of +50 to +400°C, a vacuum degree of 10 -6 to 10 -3 Pa, a vapor deposition rate of 0.01 to 50 nm/sec, a substrate temperature of -150 to +300°C, and a film thickness of 2 nm to 5 μm.
次に、有機電界発光素子を作製する方法の一例として、陽極/正孔注入層/正孔輸送層/ホスト化合物、熱活性型遅延蛍光体およびホウ素原子を有する化合物を含む発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極からなる有機電界発光素子の作製法について説明する。 Next, as an example of a method for producing an organic electroluminescent device, we will explain a method for producing an organic electroluminescent device consisting of an anode/hole injection layer/hole transport layer/light-emitting layer containing a host compound, a thermally activated delayed phosphor, and a compound having a boron atom/electron transport layer/electron injection layer/cathode.
8-1.蒸着法
適当な基板上に、陽極材料の薄膜を蒸着法などにより形成させて陽極を作製した後、この陽極上に正孔注入層および正孔輸送層の薄膜を形成させる。この上に、ホスト化合物、熱活性型遅延蛍光体およびホウ素原子を有する化合物を共蒸着し薄膜を形成させて発光層とし、この発光層の上に電子輸送層、電子注入層を形成させ、さらに陰極用物質からなる薄膜を蒸着法などにより形成させて陰極とすることにより、目的の有機電界発光素子が得られる。なお、上述の有機電界発光素子の作製においては、作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。
8-1. Vapor Deposition Method After forming a thin film of an anode material on a suitable substrate by vapor deposition or the like to prepare an anode, a thin film of a hole injection layer and a hole transport layer is formed on the anode. A host compound, a thermally activated delayed phosphor, and a compound having a boron atom are co-deposited on the anode to form a thin film as a light-emitting layer, an electron transport layer and an electron injection layer are formed on the light-emitting layer, and a thin film of a cathode material is further formed by vapor deposition or the like to prepare a cathode, thereby obtaining a desired organic electroluminescence element. In the preparation of the above-mentioned organic electroluminescence element, the preparation order can be reversed to prepare the cathode, electron injection layer, electron transport layer, light-emitting layer, hole transport layer, hole injection layer, and anode in that order.
8-2.湿式成膜法
発光層形成用組成物の場合は、湿式成膜法を用いることによって成膜される。
8-2. Wet Film Formation Method In the case of the composition for forming a light emitting layer, a film is formed by using a wet film formation method.
湿式成膜法は、一般的には、基板に発光層形成用組成物を塗布する塗布工程および塗布された発光層形成用組成物から溶媒を取り除く乾燥工程を経ることで塗膜を形成する。塗布工程の違いにより、スピンコーターを用いる手法をスピンコート法、スリットコーターを用いる手法をスリットコート法、版を用いる手法をグラビア、オフセット、リバースオフセット、フレキソ印刷法、インクジェットプリンタを用いる手法をインクジェット法、霧状に吹付ける手法をスプレー法と呼ぶ。乾燥工程には、風乾、加熱、減圧乾燥などの方法がある。乾燥工程は1回のみ行なってもよく、異なる方法や条件を用いて複数回行なってもよい。また、例えば、減圧下での焼成のように、異なる方法を併用してもよい。
すなわち、本発明の有機電界発光素子は、陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置され、本発明の発光層形成用組成物から形成された発光層とを有する、有機電界発光素子であることも好ましい。
In the wet film formation method, a coating film is generally formed through a coating process of coating a substrate with a composition for forming a light-emitting layer and a drying process of removing the solvent from the coated composition for forming a light-emitting layer. Depending on the difference in the coating process, a method using a spin coater is called a spin coat method, a method using a slit coater is called a slit coat method, a method using a plate is called a gravure, offset, reverse offset, or flexographic printing method, a method using an inkjet printer is called an inkjet method, and a method spraying in a mist form is called a spray method. The drying process includes air drying, heating, and drying under reduced pressure. The drying process may be performed only once, or may be performed multiple times using different methods or conditions. In addition, different methods may be used in combination, such as baking under reduced pressure.
That is, the organic electroluminescent device of the present invention is also preferably an organic electroluminescent device having a pair of electrodes consisting of an anode and a cathode, and a light-emitting layer disposed between the pair of electrodes and formed from the composition for forming a light-emitting layer of the present invention.
湿式成膜法とは溶液を用いた成膜法であり、例えば、一部の印刷法(インクジェット法)、スピンコート法またはキャスト法、コーティング法などである。湿式成膜法は真空蒸着法と異なり高価な真空蒸着装置を用いる必要が無く、大気圧下で成膜することができる。加えて、湿式成膜法は大面積化や連続生産が可能であり、製造コストの低減につながる。 A wet film formation method is a film formation method that uses a solution, and examples of this include some printing methods (inkjet methods), spin coating methods or casting methods, and coating methods. Unlike vacuum deposition methods, wet film formation methods do not require expensive vacuum deposition equipment, and can form films under atmospheric pressure. In addition, wet film formation methods allow for large area production and continuous production, which leads to reduced manufacturing costs.
一方で、真空蒸着法と比較した場合には、湿式成膜法は積層化が難しい。湿式成膜法を用いて積層膜を作製する場合、上層の組成物による下層の溶解を防ぐ必要があり、溶解性を制御した組成物、下層の架橋および直交溶媒(Orthogonal solvent、互いに溶解し合わない溶媒)などが駆使される。しかしながら、それらの技術を用いても、全ての膜の塗布に湿式成膜法を用いるのは難しい場合がある。 On the other hand, compared to the vacuum deposition method, wet deposition methods are difficult to layer. When using wet deposition methods to create layered films, it is necessary to prevent the lower layer from being dissolved by the composition of the upper layer, and therefore compositions with controlled solubility, crosslinking of the lower layer, and orthogonal solvents (solvents that are not mutually soluble) are used. However, even with these techniques, it can be difficult to use wet deposition methods to apply all films.
そこで、一般的には、幾つかの層だけを湿式成膜法を用い、残りを真空蒸着法で有機EL素子を作製するという方法が採用される。 Therefore, a common method for producing organic EL elements is to use wet deposition methods for only a few layers and vacuum deposition for the rest.
例えば、湿式成膜法を一部適用し有機EL素子を作製する手順を以下に示す。
(手順1)陽極の真空蒸着法による成膜
(手順2)正孔注入層の湿式成膜法による成膜
(手順3)正孔輸送層の湿式成膜法による成膜
(手順4)ホスト化合物、熱活性型遅延蛍光体およびホウ素原子を有する化合物を含む発光層形成用組成物の湿式成膜法による成膜
(手順5)電子輸送層の真空蒸着法による成膜
(手順6)電子注入層の真空蒸着法による成膜
(手順7)陰極の真空蒸着法による成膜
この手順を経ることで、陽極/正孔注入層/正孔輸送層/ホスト材料とドーパント材料からなる発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極からなる有機EL素子が得られる。
For example, the procedure for producing an organic EL element by partially applying a wet film formation method will be described below.
(Step 1) Formation of an anode by a vacuum deposition method (Step 2) Formation of a hole injection layer by a wet deposition method (Step 3) Formation of a hole transport layer by a wet deposition method (Step 4) Formation of an emission layer-forming composition containing a host compound, a thermally activated delayed phosphor, and a compound having a boron atom by a wet deposition method (Step 5) Formation of an electron transport layer by a vacuum deposition method (Step 6) Formation of an electron injection layer by a vacuum deposition method (Step 7) Formation of a cathode by a vacuum deposition method By going through these steps, an organic EL element consisting of an anode/hole injection layer/hole transport layer/emission layer consisting of a host material and a dopant material/electron transport layer/electron injection layer/cathode is obtained.
8-3.有機溶媒
本発明の化合物は、溶媒に溶解させ発光層形成用組成物として用いることができる。
本発明の発光層形成用組成物は、本発明の化合物を少なくとも1つと、溶媒とを含む。
また、本発明の発光層形成用組成物は式(H1)~(H5)で表される化合物を少なくとも1つ含有する、または、式(H1)~(H5)で表される構造の少なくとも1つ由来の構造を繰り返し単位とする高分子化合物を少なくとも1つ含有することが好ましい。
また、本発明の発光層形成用組成物は、発光層の付加成分として用いられるエミッティングドーパント、アシスタントドーパント等の、他の成分を更に含んでもよい。
例えば、本発明の発光層形成用組成物は、上述の式(AD1)、(AD2)および(AD3)のいずれかで表される化合物を少なくとも一つ含有することが好ましい。
本発明の発光層形成用組成物は、前記溶媒として、少なくとも1種の有機溶媒を含むことが好ましい。成膜時に有機溶媒の蒸発速度を制御することで、成膜性および塗膜の欠陥の有無、表面粗さ、平滑性を制御および改善することができる。また、インクジェット法を用いた成膜時は、インクジェットヘッドのピンホールでのメニスカス安定性を制御し、吐出性を制御・改善することができる。加えて、膜の乾燥速度および誘導体分子の配向を制御することで、該発光層形成用組成物より得られる発光層を有する有機EL素子の電気特性、発光特性、効率、および寿命を改善することができる。
8-3. Organic Solvent The compound of the present invention can be dissolved in a solvent and used as a composition for forming a light-emitting layer.
The composition for forming a light-emitting layer of the present invention contains at least one compound of the present invention and a solvent.
In addition, it is preferable that the composition for forming a light-emitting layer of the present invention contains at least one compound represented by formulas (H1) to (H5), or contains at least one polymer compound having a repeating unit derived from at least one of the structures represented by formulas (H1) to (H5).
The composition for forming a light-emitting layer of the present invention may further contain other components such as an emitting dopant, an assistant dopant, etc., which are used as additional components of the light-emitting layer.
For example, the composition for forming a light-emitting layer of the present invention preferably contains at least one compound represented by any one of the above formulas (AD1), (AD2) and (AD3).
The composition for forming a light-emitting layer of the present invention preferably contains at least one organic solvent as the solvent. By controlling the evaporation rate of the organic solvent during film formation, it is possible to control and improve the film-forming properties, the presence or absence of defects in the coating film, the surface roughness, and the smoothness. In addition, during film formation using the inkjet method, it is possible to control the meniscus stability at the pinhole of the inkjet head, and control and improve the ejection properties. In addition, by controlling the drying rate of the film and the orientation of the derivative molecules, it is possible to improve the electrical properties, light-emitting properties, efficiency, and life of an organic EL element having a light-emitting layer obtained from the composition for forming a light-emitting layer.
8-3-1.有機溶媒の物性
本発明の発光層形成用組成物は、前記溶剤として、沸点が130℃以上である有機溶剤を含むことが好ましく、140℃以上である有機溶剤を含むことがより好ましく、150℃以上である有機溶剤を含むことが更に好ましい。また、上記有機溶剤の沸点の上限は、300℃以下であることが好ましく、270℃以下であることがより好ましく、250℃以下であることが更に好ましい。沸点が130℃より高い場合、インクジェットの吐出性の観点から好ましい。また、沸点が300℃より低い場合、塗膜の欠陥、表面粗さ、残留溶媒および平滑性の観点から好ましい。溶媒は、良好なインクジェットの吐出性、製膜性、平滑性および低い残留溶媒の観点から、2種以上の有機溶媒を含む構成がより好ましい。一方で、場合によっては、運搬性などを考慮し、発光層形成用組成物中から溶媒を除去することで固形状態とした組成物であってもよい。
8-3-1. Physical properties of organic solvent The composition for forming a light-emitting layer of the present invention preferably contains an organic solvent having a boiling point of 130° C. or higher, more preferably contains an organic solvent having a boiling point of 140° C. or higher, and even more preferably contains an organic solvent having a boiling point of 150° C. or higher as the solvent. The upper limit of the boiling point of the organic solvent is preferably 300° C. or lower, more preferably 270° C. or lower, and even more preferably 250° C. or lower. If the boiling point is higher than 130° C., it is preferable from the viewpoint of inkjet dischargeability. If the boiling point is lower than 300° C., it is preferable from the viewpoint of defects, surface roughness, residual solvent, and smoothness of the coating film. From the viewpoint of good inkjet dischargeability, film-forming property, smoothness, and low residual solvent, it is more preferable that the solvent contains two or more organic solvents. On the other hand, in some cases, the composition may be in a solid state by removing the solvent from the composition for forming a light-emitting layer, taking into consideration transportability and the like.
また、前記溶媒は、本発明の化合物又は本発明の高分子化合物の少なくとも1つに対する良溶媒(GS)と貧溶媒(PS)を含む混合溶媒であり、良溶媒(GS)の沸点(BPGS)が貧溶媒(PS)の沸点(BPPS)よりも低いことが好ましい。
高沸点の貧溶媒を加えることで成膜時に低沸点の良溶媒が先に揮発し、組成物中の含有物の濃度と貧溶媒の濃度が増加し速やかな成膜が促される。これにより、欠陥が少なく、表面粗さが小さい、平滑性の高い塗膜が得られる。
良溶媒(GS)に対する本発明の化合物又は本発明の高分子化合物の少なくとも1つ化合物の溶解度(SGS、%)と、貧溶媒(PS)に対する本発明の化合物又は本発明の高分子化合物の少なくとも1つの溶解度(SPS、%)の差(SGS-SPS)は、1%以上であることが好ましく、3%以上であることがより好ましく、5%以上であることがさらに好ましい。
上記良溶媒(GS)の沸点(BPGS)と貧溶媒(PS)の沸点(BPPS)の差(BPPS-BPGS)は、10℃以上であることが好ましく、30℃以上であることがより好ましく、50℃以上であることがさらに好ましい。
In addition, the solvent is a mixed solvent containing a good solvent (GS) and a poor solvent (PS) for at least one of the compound of the present invention or the polymer compound of the present invention, and it is preferable that the boiling point (BP GS ) of the good solvent (GS) is lower than the boiling point (BP PS ) of the poor solvent (PS).
By adding a poor solvent with a high boiling point, the good solvent with a low boiling point volatilizes first during film formation, increasing the concentration of the components in the composition and the concentration of the poor solvent, promoting rapid film formation. This results in a coating film with few defects, small surface roughness, and high smoothness.
The difference (S GS -S PS ) between the solubility (S GS , %) of the compound of the present invention or at least one of the polymer compounds of the present invention in a good solvent (GS) and the solubility (S PS , %) of the compound of the present invention or at least one of the polymer compounds of the present invention in a poor solvent (PS ) is preferably 1% or more, more preferably 3% or more, and even more preferably 5% or more.
The difference (BP PS -BP GS ) between the boiling point (BP GS ) of the good solvent (GS) and the boiling point (BP PS ) of the poor solvent (PS) is preferably 10°C or more, more preferably 30°C or more, and even more preferably 50°C or more.
さらに、溶媒は式(1)、式(H1)、式(H2)、式(H3)または式(H4)で表される化合物に対する良溶媒(GS)と貧溶媒(PS)とを含み、良溶媒(GS)の沸点(BPGS)が貧溶媒(PS)の沸点(BPPS)よりも低い組み合わせが特に好ましい。
高沸点の貧溶媒を加えることで成膜時に低沸点の良溶媒が先に揮発し、組成物中の含有物の濃度と貧溶媒の濃度が増加し速やかな成膜が促される。これにより、欠陥が少なく、表面粗さが小さい、平滑性の高い塗膜が得られる。
Furthermore, the solvent includes a good solvent (GS) and a poor solvent (PS) for the compound represented by formula (1), formula (H1), formula (H2), formula (H3) or formula (H4), and a combination in which the boiling point (BP GS ) of the good solvent (GS) is lower than the boiling point (BP PS ) of the poor solvent ( PS ) is particularly preferred.
By adding a poor solvent with a high boiling point, the good solvent with a low boiling point volatilizes first during film formation, increasing the concentration of the components in the composition and the concentration of the poor solvent, promoting rapid film formation. This results in a coating film with few defects, small surface roughness, and high smoothness.
良溶媒(GS)に対する式(1)、式(H1)、式(H2)、式(H3)、式(H4)または式(H5)で表される化合物の溶解度(SGS)と、貧溶媒(PS)に対する式(1)、式(H1)、式(H2)、式(H3)、式(H4)または式(H5)で表される化合物の溶解度(SPS)の差(SGS-SPS)は、1%以上であることが好ましく、3%以上であることがより好ましく、5%以上であることがさらに好ましい。沸点の差(BPPS-BPGS)は、10℃以上であることが好ましく、30℃以上であることがより好ましく、50℃以上であることがさらに好ましい。 The difference (S GS -S PS ) between the solubility (S GS ) of the compound represented by formula (1), (H1), (H2), (H3), (H4) or (H5) in the good solvent (GS) and the solubility (S PS ) of the compound represented by formula (1), (H1), (H2), (H3), (H4) or (H5) in the poor solvent ( PS ) is preferably 1% or more, more preferably 3% or more, and even more preferably 5% or more. The difference in boiling point (BP PS -BP GS ) is preferably 10°C or more, more preferably 30°C or more, and even more preferably 50°C or more.
有機溶媒は、成膜後に、真空、減圧、加熱などの乾燥工程により塗膜より取り除かれる。加熱を行う場合、塗布製膜性改善の観点からは、第1成分のガラス転移温度(Tg)+30℃以下で行うことが好ましい。また、残留溶媒の削減の観点からは、第1成分のガラス転移点(Tg)-30℃以上で加熱することが好ましい。加熱温度が有機溶媒の沸点より低くても膜が薄いために、有機溶媒は十分に取り除かれる。また、異なる温度で複数回乾燥を行ってもよく、複数の乾燥方法を併用してもよい。 After the film is formed, the organic solvent is removed from the coating film by a drying process such as vacuum, reduced pressure, or heating. When heating is performed, from the viewpoint of improving the coating film-forming properties, it is preferable to perform the heating at a temperature of the glass transition temperature (Tg) of the first component +30°C or lower. From the viewpoint of reducing residual solvent, it is preferable to heat at a temperature of the glass transition point (Tg) of the first component -30°C or higher. Even if the heating temperature is lower than the boiling point of the organic solvent, the organic solvent is sufficiently removed because the film is thin. Also, drying may be performed multiple times at different temperatures, and multiple drying methods may be used in combination.
8-3-2.有機溶媒の具体例
発光層形成用組成物に用いられる有機溶媒としては、アルキルベンゼン系溶媒、フェニルエーテル系溶媒、アルキルエーテル系溶媒、環状ケトン系溶媒、脂肪族ケトン系溶媒、単環性ケトン系溶媒、ジエステル骨格を有する溶媒および含フッ素系溶媒などがあげられ、具体例として、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、テトラデカノール、ヘキサン-2-オール、ヘプタン-2-オール、オクタン-2-オール、デカン-2-オール、ドデカン-2-オール、シクロヘキサノール、α-テルピネオール、β-テルピネオール、γ-テルピネオール、δ-テルピネオール、テルピネオール(混合物)、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジ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フェニルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、p-キシレン、m-キシレン、o-キシレン、2,6-ルチジン、2-フルオロ-m-キシレン、3-フルオロ-o-キシレン、2-クロロベンゾ三フッ化物、クメン、トルエン、2-クロロ-6-フルオロトルエン、2-フルオロアニソール、アニソール、2,3-ジメチルピラジン、ブロモベンゼン、4-フルオロアニソール、3-フルオロアニソール、3-トリフルオロメチルアニソール、メシチレン、1,2,4-トリメチルベンゼン、t-ブチルベンゼン、2-メチルアニソール、フェネトール、ベンゾジオキソール、4-メチルアニソール、s-ブチルベンゼン、3-メチルアニソール、4-フルオロ-3-メチルアニソール、シメン、1,2,3-トリメチルベンゼン、1,2-ジクロロベンゼン、2-フルオロベンゾニトリル、4-フルオロベラトロール、2,6-ジメチルアニソール、n-ブチルベンゼン、3-フルオロベンゾニトリル、デカリン(デカヒドロナフタレン)、ネオペンチルベンゼン、2,5-ジメチルアニソール、2,4-ジメチルアニソール、ベンゾニトリル、3,5-ジメチルアニソール、ジフェニルエーテル、1-フルオロ-3,5-ジメトキシベンゼン、安息香酸メチル、イソペンチルベンゼン、3,4-ジメチルアニソール、o-トルニトリル、n-アミルベンゼン、ベラトロール、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン、安息香酸エチル、n-ヘキシルベンゼン、安息香酸プロピル、シクロヘキシルベンゼン、1-メチルナフタレン、安息香酸ブチル、2-メチルビフェニル、3-フェノキシトルエン、2,2’-ビトリル、ドデシルベンゼン、ジペンチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、トリメトキシベンゼン、トリメトキシトルエン、2,3-ジヒドロベンゾフラン、1-メチル-4-(プロポキシメチル)ベンゼン、1-メチル-4-(ブチルオキシメチル)ベンゼン、1-メチル-4-(ペンチルオキシメチル)ベンゼン、1-メチル-4-(ヘキシルオキシメチル)ベンゼン、1-メチル-4-(ヘプチルオキシメチル)ベンゼンベンジルブチルエーテル、ベンジルペンチルエーテル、ベンジルヘキシルエーテル、ベンジルヘプチルエーテル、ベンジルオクチルエーテルなどが挙げられるが、それだけに限定されない。また、溶媒は単一で用いてもよく、混合してもよい。
8-3-2. Specific examples of organic solvents Examples of organic solvents used in the composition for forming a light-emitting layer include alkylbenzene solvents, phenyl ether solvents, alkyl ether solvents, cyclic ketone solvents, aliphatic ketone solvents, monocyclic ketone solvents, solvents having a diester skeleton, and fluorine-containing solvents. Specific examples include pentanol, hexanol, heptanol, octanol, nonanol, decanol, undecanol, dodecanol, tetradecanol, hexane-2-ol, heptan-2-ol, octan-2-ol, decan-2-ol, dodecan-2-ol, cyclohexanol, α-terpineol, β-terpineol, γ-terpineol, δ-terpineol, terpineol (mixture), ethylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, ethylene glycol ethyl ... ether, diethylene glycol isopropyl methyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol butyl methyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, triethylene glycol butyl methyl ether, polyethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, p-xylene, m-xylene, o-xylene, 2,6-lutidine, 2-fluoro-m-xylene, 3-fluoro-o-xylene, 2-chlorobenzotrifluoride, cumene, toluene, 2-chloro-6-fluorotoluene, 2-fluoroanisole, anisole, 2,3-Dimethylpyrazine, Bromobenzene, 4-Fluoroanisole, 3-Fluoroanisole, 3-Trifluoromethylanisole, Mesitylene, 1,2,4-Trimethylbenzene, t-Butylbenzene, 2-Methylanisole, Phenetole, Benzodioxole, 4-Methylanisole, s-Butylbenzene, 3-Methylanisole, 4-Fluoro-3-methylanisole, Cymene, 1,2,3-Trimethylbenzene, 1,2-Dichlorobenzene, 2-Fluorobenzonitrile, 4-Fluoroveratrol, 2,6-Dimethylanisole, n-Butylbenzene, 3-Fluorobenzonitrile, Decalin (Decahydronaphthalene), Neopentylbenzene, 2,5-Dimethylanisole, 2,4-Dimethylanisole, Benzonitrile, 3,5-Dimethylanisole, Diphenyl ether, 1-Fluoro-3,5-dimethoxybenzene, Methyl benzoate, Isopentylbenzene, 3,4-Dimethylanisole , o-tolunitrile, n-amylbenzene, veratrole, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene, ethyl benzoate, n-hexylbenzene, propyl benzoate, cyclohexylbenzene, 1-methylnaphthalene, butyl benzoate, 2-methylbiphenyl, 3-phenoxytoluene, 2,2'-bitolyl, dodecylbenzene, dipentylbenzene, tetramethylbenzene, trimethoxybenzene, trimethoxytoluene, 2,3-dihydrobenzofuran, 1-methyl-4-(propoxymethyl)benzene, 1-methyl-4-(butyloxymethyl)benzene, 1-methyl-4-(pentyloxymethyl)benzene, 1-methyl-4-(hexyloxymethyl)benzene, 1-methyl-4-(heptyloxymethyl)benzene, benzyl butyl ether, benzyl pentyl ether, benzyl hexyl ether, benzyl heptyl ether, benzyl octyl ether, etc., but are not limited thereto. In addition, the solvent may be used alone or may be mixed.
9.有機電界発光素子の応用例
また、本発明は、有機電界発光素子を備えた表示装置または有機電界発光素子を備えた照明装置などにも応用することができる。
本発明の表示装置、又は、本発明の照明装置は、本発明の有機電界発光素子を備える。
有機電界発光素子を備えた表示装置または照明装置は、本実施形態にかかる有機電界発光素子と公知の駆動装置とを接続するなど公知の方法によって製造することができ、直流駆動、パルス駆動、交流駆動など公知の駆動方法を適宜用いて駆動することができる。
9. Application Examples of Organic Electroluminescent Devices The present invention can also be applied to a display device including an organic electroluminescent device or a lighting device including an organic electroluminescent device.
The display device of the present invention or the lighting device of the present invention comprises the organic electroluminescent element of the present invention.
A display device or lighting device including an organic electroluminescent element can be manufactured by a known method, for example by connecting the organic electroluminescent element according to this embodiment to a known driving device, and can be driven appropriately using a known driving method such as DC driving, pulse driving, or AC driving.
表示装置としては、例えば、カラーフラットパネルディスプレイなどのパネルディスプレイ、フレキシブルカラー有機電界発光(EL)ディスプレイなどのフレキシブルディスプレイなどが挙げられる(例えば、特開平10-335066号公報、特開2003-321546号公報、特開2004-281086号公報など参照)。また、ディスプレイの表示方式としては、例えば、マトリクスおよび/またはセグメント方式などが挙げられる。なお、マトリクス表示とセグメント表示は同じパネルの中に共存していてもよい。 Display devices include, for example, panel displays such as color flat panel displays, and flexible displays such as flexible color organic electroluminescent (EL) displays (see, for example, JP-A-10-335066, JP-A-2003-321546, JP-A-2004-281086, etc.). Display methods include, for example, matrix and/or segment methods. Note that matrix display and segment display may coexist in the same panel.
マトリクスでは、表示のための画素が格子状やモザイク状など二次元的に配置されており、画素の集合で文字や画像を表示する。画素の形状やサイズは用途によって決まる。例えば、パソコン、モニター、テレビの画像および文字表示には、通常一辺が300μm以下の四角形の画素が用いられ、また、表示パネルのような大型ディスプレイの場合は、一辺がmmオーダーの画素を用いることになる。モノクロ表示の場合は、同じ色の画素を配列すればよいが、カラー表示の場合には、赤、緑、青の画素を並べて表示させる。この場合、典型的にはデルタタイプとストライプタイプがある。そして、このマトリクスの駆動方法としては、線順次駆動方法やアクティブマトリックスのどちらでもよい。線順次駆動の方が構造が簡単であるという利点があるが、動作特性を考慮した場合、アクティブマトリックスの方が優れる場合があるので、これも用途によって使い分けることが必要である。 In a matrix, the pixels for display are arranged two-dimensionally, such as in a grid or mosaic pattern, and a collection of pixels displays characters and images. The shape and size of the pixels are determined by the application. For example, square pixels with sides of 300 μm or less are usually used to display images and characters on computers, monitors, and televisions, and pixels with sides on the order of mm are used for large displays such as display panels. For monochrome display, pixels of the same color can be arranged, but for color display, red, green, and blue pixels are displayed side by side. In this case, there are typically delta types and stripe types. The driving method for this matrix can be either line sequential driving method or active matrix. Line sequential driving has the advantage of being simpler in structure, but when considering operating characteristics, active matrix may be superior, so it is necessary to use it according to the application.
セグメント方式(タイプ)では、予め決められた情報を表示するようにパターンを形成し、決められた領域を発光させることになる。例えば、デジタル時計や温度計における時刻や温度表示、オーディオ機器や電磁調理器などの動作状態表示および自動車のパネル表示などが挙げられる。 In the segment method, a pattern is formed to display predetermined information, and a specific area is illuminated. Examples include the time and temperature displays on digital clocks and thermometers, the operating status displays on audio equipment and induction cookers, and panel displays on automobiles.
照明装置としては、例えば、室内照明などの照明装置、液晶表示装置のバックライトなどが挙げられる(例えば、特開2003-257621号公報、特開2003-277741号公報、特開2004-119211号公報など参照)。バックライトは、主に自発光しない表示装置の視認性を向上させる目的に使用され、液晶表示装置、時計、オーディオ装置、自動車パネル、表示板および標識などに使用される。特に、液晶表示装置、中でも薄型化が課題となっているパソコン用途のバックライトとしては、従来方式が蛍光灯や導光板からなっているため薄型化が困難であることを考えると、本実施形態に係る発光素子を用いたバックライトは薄型で軽量が特徴になる。 Examples of lighting devices include lighting devices for indoor lighting, backlights for liquid crystal display devices, etc. (see, for example, JP 2003-257621 A, JP 2003-277741 A, JP 2004-119211 A, etc.). Backlights are mainly used for the purpose of improving the visibility of non-self-luminous display devices, and are used in liquid crystal display devices, clocks, audio devices, automobile panels, display boards, signs, etc. In particular, for liquid crystal display devices, particularly backlights for personal computers, where thinning is an issue, it is difficult to make them thin because conventional methods are made up of fluorescent lamps and light guide plates, so the backlights using the light-emitting elements according to this embodiment are characterized by their thinness and light weight.
<<その他の有機デバイス>>
本発明の化合物は、上述した有機電界発光素子の他に、有機電界効果トランジスタまたは有機薄膜太陽電池などの作製に用いることができる。
<<Other organic devices>>
The compound of the present invention can be used for producing the organic electroluminescent device described above, as well as an organic field effect transistor or an organic thin-film solar cell.
有機電界効果トランジスタは、電圧入力によって発生させた電界により電流を制御するトランジスタのことであり、ソース電極とドレイン電極の他にゲート電極が設けられている。ゲート電極に電圧を印加すると電界が生じ、ソース電極とドレイン電極間を流れる電子(あるいはホール)の流れを任意にせき止めて電流を制御することができるトランジスタである。電界効果トランジスタは、単なるトランジスタ(バイポーラトランジスタ)に比べて小型化が容易であり、集積回路などを構成する素子としてよく用いられている。 An organic field-effect transistor is a transistor that controls current by generating an electric field through voltage input, and has a gate electrode in addition to a source electrode and a drain electrode. When a voltage is applied to the gate electrode, an electric field is generated, and the flow of electrons (or holes) between the source electrode and drain electrode can be arbitrarily blocked to control the current. Field-effect transistors are easier to miniaturize than simple transistors (bipolar transistors), and are often used as elements in integrated circuits.
有機電界効果トランジスタの構造は、通常、本発明に係る多環芳香族化合物を用いて形成される有機半導体活性層に接してソース電極およびドレイン電極が設けられており、さらに有機半導体活性層に接した絶縁層(誘電体層)を挟んでゲート電極が設けられていればよい。その素子構造としては、例えば以下の構造があげられる。
(1)基板/ゲート電極/絶縁体層/ソース電極・ドレイン電極/有機半導体活性層
(2)基板/ゲート電極/絶縁体層/有機半導体活性層/ソース電極・ドレイン電極
(3)基板/有機半導体活性層/ソース電極・ドレイン電極/絶縁体層/ゲート電極
(4)基板/ソース電極・ドレイン電極/有機半導体活性層/絶縁体層/ゲート電極
このように構成された有機電界効果トランジスタは、アクティブマトリックス駆動方式の液晶ディスプレイや有機エレクトロルミネッセンスディスプレイの画素駆動スイッチング素子などとして適用できる。
The structure of an organic field effect transistor may be such that a source electrode and a drain electrode are provided in contact with an organic semiconductor active layer formed using the polycyclic aromatic compound according to the present invention, and a gate electrode is provided sandwiching an insulating layer (dielectric layer) in contact with the organic semiconductor active layer. Examples of the element structure include the following structure.
(1) Substrate/gate electrode/insulator layer/source electrode/drain electrode/organic semiconductor active layer (2) Substrate/gate electrode/insulator layer/organic semiconductor active layer/source electrode/drain electrode (3) Substrate/organic semiconductor active layer/source electrode/drain electrode/insulator layer/gate electrode (4) Substrate/source electrode/drain electrode/organic semiconductor active layer/insulator layer/gate electrode An organic field effect transistor configured in this manner can be used as a pixel driving switching element for active matrix driving liquid crystal displays and organic electroluminescence displays.
有機薄膜太陽電池は、ガラスなどの透明基板上にITOなどの陽極、ホール輸送層、光電変換層、電子輸送層、陰極が積層された構造を有する。光電変換層は陽極側にp型半導体層を有し、陰極側にn型半導体層を有している。本発明に係る多環芳香族化合物は、その物性に応じて、ホール輸送層、p型半導体層、n型半導体層、電子輸送層の材料として用いることが可能である。本発明に係る多環芳香族化合物は、有機薄膜太陽電池においてホール輸送材料や電子輸送材料として機能しうる。有機薄膜太陽電池は、上記の他にホールブロック層、電子ブロック層、電子注入層、ホール注入層、平滑化層などを適宜備えていてもよい。有機薄膜太陽電池には、有機薄膜太陽電池に用いられる既知の材料を適宜選択して組み合わせて用いることができる。 An organic thin-film solar cell has a structure in which an anode such as ITO, a hole transport layer, a photoelectric conversion layer, an electron transport layer, and a cathode are laminated on a transparent substrate such as glass. The photoelectric conversion layer has a p-type semiconductor layer on the anode side and an n-type semiconductor layer on the cathode side. The polycyclic aromatic compound according to the present invention can be used as a material for a hole transport layer, a p-type semiconductor layer, an n-type semiconductor layer, and an electron transport layer depending on its physical properties. The polycyclic aromatic compound according to the present invention can function as a hole transport material or an electron transport material in an organic thin-film solar cell. In addition to the above, the organic thin-film solar cell may appropriately include a hole blocking layer, an electron blocking layer, an electron injection layer, a hole injection layer, a smoothing layer, and the like. For the organic thin-film solar cell, known materials used in organic thin-film solar cells can be appropriately selected and combined for use.
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されない。以下に、実施例で使用した化合物の合成例を示す。 The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Below, synthesis examples of the compounds used in the examples are shown.
合成実施例1:化合物(1-1)の合成
N1,N1’-(1,3-フェニレン)ビス(2-クロロ-N1-(ナフタレン-1-イル)-N3,N3-ジフェニルベンゼン-1,3-ジアミン)(2.75g、3.0mmol)およびt-ブチルベンゼン(400ml)の入ったフラスコに、窒素雰囲気下、氷浴で冷却しながら、1.6Mのt-ブチルリチウムペンタン溶液(7.6ml)を加えた。滴下終了後、60℃まで昇温して2時間撹拌した後、t-ブチルベンゼンより低沸点の成分を減圧留去した。-50℃まで冷却して三臭化ホウ素(1.13ml、12mmol)を加え、室温まで昇温して0.5時間撹拌した。その後、再び氷浴で冷却してN,N-ジイソプロピルエチルアミン(7.70ml、45mmol)を加えた。発熱が収まるまで室温で撹拌した後、120℃まで昇温して1.5時間加熱撹拌した。その後、60℃で減圧下、反応溶液を留去して粗生成物を得た。得られた粗生成物をアセトニトリル、メタノール、トルエンの順に洗浄し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液:トルエン)で精製後粗体をo-ジクロロベンゼンで2回再結晶を行い、その後1×10-4mmHgの減圧下、440℃にて昇華精製を行うことで、化合物(1-1)を1.12g得た。 A 1.6M t-butyllithium pentane solution (7.6ml) was added to a flask containing N 1 ,N 1 '-(1,3-phenylene)bis(2-chloro-N 1 -(naphthalene-1-yl)-N 3 ,N 3 -diphenylbenzene-1,3-diamine) (2.75g, 3.0mmol) and t-butylbenzene (400ml) under nitrogen atmosphere while cooling in an ice bath. After the dropwise addition, the temperature was raised to 60°C and stirred for 2 hours, and then components with a boiling point lower than that of t-butylbenzene were distilled off under reduced pressure. The mixture was cooled to -50°C, and boron tribromide (1.13ml, 12mmol) was added, and the mixture was heated to room temperature and stirred for 0.5 hours. Thereafter, the mixture was cooled again in an ice bath and N,N-diisopropylethylamine (7.70ml, 45mmol) was added. After stirring at room temperature until the heat generation subsided, the mixture was heated to 120° C. and stirred for 1.5 hours. The reaction solution was then distilled off under reduced pressure at 60° C. to obtain a crude product. The crude product obtained was washed with acetonitrile, methanol, and toluene in that order, and purified by silica gel column chromatography (eluent: toluene), after which the crude product was recrystallized twice from o-dichlorobenzene, and then purified by sublimation at 440° C. under reduced pressure of 1×10 −4 mmHg to obtain 1.12 g of compound (1-1).
NMRスペクトルにより得られた化合物の構造を確認した。
1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ=5.84(s,1H)、6.11-6.16(m,4H)、6.75(d,2H)、6.83(d,2H)、7.22(t,2H)、7.32-7.46(m,20H)、7.60(d,2H)、8.01(d,2H)、8.07(d,2H)、9.30(d,2H)、10.50(s,1H).
The structure of the compound obtained was confirmed by NMR spectroscopy.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 5.84 (s, 1H), 6.11-6.16 (m, 4H), 6.75 (d, 2H), 6.83 (d, 2H), 7.22 (t, 2H), 7.32 -7.46 (m, 20H), 7.60 (d, 2H), 8.01 (d, 2H), 8.07 (d, 2H), 9.30 (d, 2H), 10.50 (s, 1H).
合成実施例2:化合物(1-9)の合成
N1,N1’-(1,3-フェニレン)ビス(2-クロロ-N1-(1,2-ジヒドロアセナフチレン-5-イル)-N3,N3-ジフェニルベンゼン-1,3-ジアミン)(2.90g、3.0mmol)およびt-ブチルベンゼン(400ml)の入ったフラスコに、窒素雰囲気下、氷浴で冷却しながら、1.6Mのt-ブチルリチウムペンタン溶液(7.6ml)を加えた。滴下終了後、60℃まで昇温して2時間撹拌した後、t-ブチルベンゼンより低沸点の成分を減圧留去した。-50℃まで冷却して三臭化ホウ素(1.13ml、12mmol)を加え、室温まで昇温して0.5時間撹拌した。その後、再び氷浴で冷却してN,N-ジイソプロピルエチルアミン(7.70ml、45mmol)を加えた。発熱が収まるまで室温で撹拌した後、120℃まで昇温して1.5時間加熱撹拌した。その後、60℃で減圧下、反応溶液を留去して粗生成物を得た。得られた粗生成物をアセトニトリル、メタノール、トルエンの順に洗浄し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液:トルエン)で精製後粗体をo-ジクロロベンゼンで2回再結晶を行い、その後1×10-4mmHgの減圧下、440℃にて昇華精製を行うことで、化合物(1-9)を1.23g得た。 A 1.6M t-butyllithium pentane solution (7.6ml) was added to a flask containing N 1 ,N 1 '-(1,3-phenylene)bis(2-chloro- N 1 -(1,2-dihydroacenaphthylene-5-yl)-N 3 ,N 3 -diphenylbenzene-1,3-diamine) (2.90g, 3.0mmol) and t-butylbenzene (400ml) under nitrogen atmosphere while cooling in an ice bath. After the dropwise addition, the temperature was raised to 60°C and stirred for 2 hours, and then components with a boiling point lower than that of t-butylbenzene were distilled off under reduced pressure. The mixture was cooled to -50°C, and boron tribromide (1.13ml, 12mmol) was added, and the mixture was heated to room temperature and stirred for 0.5 hours. Thereafter, the mixture was cooled again in an ice bath and N,N-diisopropylethylamine (7.70ml, 45mmol) was added. After stirring at room temperature until the heat generation subsided, the mixture was heated to 120° C. and stirred for 1.5 hours. The reaction solution was then distilled off under reduced pressure at 60° C. to obtain a crude product. The crude product obtained was washed with acetonitrile, methanol, and toluene in that order, and purified by silica gel column chromatography (eluent: toluene), after which the crude product was recrystallized twice from o-dichlorobenzene, and then purified by sublimation at 440° C. under reduced pressure of 1×10 −4 mmHg to obtain 1.23 g of compound (1-9).
NMRスペクトルにより得られた化合物の構造を確認した。
1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ=3.51-3.52(m,8H)、5.84(s,1H)、6.12-6.16(m,4H)、6.56(d,2H)、6.81(d,2H)、7.25-7.48(m,24H)、9.31(d,2H)、10.51(s,1H).
The structure of the compound obtained was confirmed by NMR spectroscopy.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ=3.51-3.52 (m, 8H), 5.84 (s, 1H), 6.12-6.16 (m, 4H), 6.56 (d, 2H), 6.81 (d, 2H), 7.25-7.48 (m, 24H), 9.31 (d, 2H), 10.51 (s, 1H).
合成実施例3:化合物(1-49)の合成
N1,N1’-(1,3-フェニレン)ビス(2-クロロ-N3,N3-ジフェニル-N1-(ピリミジン-5-イル)ベンゼン-1,3-ジアミン)(2.46g、3.0mmol)およびt-ブチルベンゼン(400ml)の入ったフラスコに、窒素雰囲気下、氷浴で冷却しながら、1.6Mのt-ブチルリチウムペンタン溶液(7.6ml)を加えた。滴下終了後、60℃まで昇温して2時間撹拌した後、t-ブチルベンゼンより低沸点の成分を減圧留去した。-50℃まで冷却して三臭化ホウ素(1.13ml、12mmol)を加え、室温まで昇温して0.5時間撹拌した。その後、再び氷浴で冷却してN,N-ジイソプロピルエチルアミン(7.70ml、45mmol)を加えた。発熱が収まるまで室温で撹拌した後、120℃まで昇温して1.5時間加熱撹拌した。その後、60℃で減圧下、反応溶液を留去して粗生成物を得た。得られた粗生成物をアセトニトリル、メタノール、トルエンの順に洗浄し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液:トルエン)で精製後粗体をo-ジクロロベンゼンで2回再結晶を行い、その後1×10-4mmHgの減圧下、440℃にて昇華精製を行うことで、化合物(1-49)を0.34g得た。 A flask containing N 1 ,N 1 '-(1,3-phenylene)bis(2-chloro-N 3 ,N 3 -diphenyl-N 1 -(pyrimidin-5-yl)benzene-1,3-diamine) (2.46 g, 3.0 mmol) and t-butylbenzene (400 ml) was cooled in an ice bath under a nitrogen atmosphere, and 1.6 M t-butyllithium pentane solution (7.6 ml) was added. After the dropwise addition was completed, the temperature was raised to 60°C and stirred for 2 hours, and then components with a boiling point lower than that of t-butylbenzene were distilled off under reduced pressure. The mixture was cooled to -50°C, and boron tribromide (1.13 ml, 12 mmol) was added, and the mixture was heated to room temperature and stirred for 0.5 hours. Thereafter, the mixture was cooled again in an ice bath, and N,N-diisopropylethylamine (7.70 ml, 45 mmol) was added. After stirring at room temperature until the heat generation subsided, the mixture was heated to 120° C. and stirred for 1.5 hours. The reaction solution was then distilled off under reduced pressure at 60° C. to obtain a crude product. The crude product obtained was washed with acetonitrile, methanol, and toluene in that order, and purified by silica gel column chromatography (eluent: toluene), after which the crude product was recrystallized twice from o-dichlorobenzene, and then purified by sublimation at 440° C. under reduced pressure of 1×10 −4 mmHg to obtain 0.34 g of compound (1-49).
NMRスペクトルにより得られた化合物の構造を確認した。
1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ=5.98(s,1H)、6.18(d,2H)、6.27(d,2H)、6.85(d,2H)、7.32-7.46(m,16H)、8.58(s,4H)、8.90(s,2H)、9.28(d,2H)、10.51(s,1H).
The structure of the compound obtained was confirmed by NMR spectroscopy.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 5.98 (s, 1H), 6.18 (d, 2H), 6.27 (d, 2H), 6.85 (d, 2H), 7.32-7.46 (m, 16H), 8.58 (s, 4H), 8.90 (s, 2H), 9.28 (d, 2H), 10.51 (s, 1H).
合成実施例4:化合物(1-79)の合成
N1,N1’-(1,3-フェニレン)ビス(2-クロロ-N1-(ジベンゾ[b,d]フラン-2-イル)-N3,N3,N5,N5-テトラフェニルベンゼン-1,3,5-トリアミン)(3.83g、3.0mmol)およびt-ブチルベンゼン(400ml)の入ったフラスコに、窒素雰囲気下、氷浴で冷却しながら、1.6Mのt-ブチルリチウムペンタン溶液(7.6ml)を加えた。滴下終了後、60℃まで昇温して2時間撹拌した後、t-ブチルベンゼンより低沸点の成分を減圧留去した。-50℃まで冷却して三臭化ホウ素(1.13ml、12mmol)を加え、室温まで昇温して0.5時間撹拌した。その後、再び氷浴で冷却してN,N-ジイソプロピルエチルアミン(7.70ml、45mmol)を加えた。発熱が収まるまで室温で撹拌した後、120℃まで昇温して1.5時間加熱撹拌した。その後、60℃で減圧下、反応溶液を留去して粗生成物を得た。得られた粗生成物をアセトニトリル、メタノール、トルエンの順に洗浄し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液:トルエン)で精製後粗体をo-ジクロロベンゼンで2回再結晶を行い、その後1×10-4mmHgの減圧下、440℃にて昇華精製を行うことで、化合物(1-79)を0.66g得た。 A flask containing N 1 ,N 1 '-(1,3-phenylene)bis(2-chloro-N 1 -(dibenzo[b,d]furan-2-yl)-N 3 ,N 3 ,N 5 ,N 5 -tetraphenylbenzene-1,3,5-triamine) (3.83 g, 3.0 mmol) and t-butylbenzene (400 ml) was charged with 1.6 M t-butyllithium pentane solution (7.6 ml) while cooling in an ice bath under a nitrogen atmosphere. After the dropwise addition, the mixture was heated to 60°C and stirred for 2 hours, and then components with a boiling point lower than that of t-butylbenzene were distilled off under reduced pressure. The mixture was cooled to -50°C, and boron tribromide (1.13 ml, 12 mmol) was added, and the mixture was heated to room temperature and stirred for 0.5 hours. Thereafter, the mixture was cooled again in an ice bath, and N,N-diisopropylethylamine (7.70 ml, 45 mmol) was added. After stirring at room temperature until the heat generation subsided, the mixture was heated to 120° C. and stirred for 1.5 hours. The reaction solution was then distilled off under reduced pressure at 60° C. to obtain a crude product. The crude product obtained was washed with acetonitrile, methanol, and toluene in that order, and purified by silica gel column chromatography (eluent: toluene), after which the crude product was recrystallized twice from o-dichlorobenzene, and then purified by sublimation at 440° C. under reduced pressure of 1×10 −4 mmHg to obtain 0.66 g of compound (1-79).
NMRスペクトルにより得られた化合物の構造を確認した。
1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ=5.70(s,2H)、5.77(s,2H)、5.85(s,1H)、6.59(d,2H)、6.86-6.93(m,14H)、7.11(dd,8H)、7.29-7.45(m,20H)、7.55(d,2H)、7.84(d,2H)、7.95(d,2H)、9.31(d,2H)、10.51(s,1H).
The structure of the compound obtained was confirmed by NMR spectroscopy.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 5.70 (s, 2H), 5.77 (s, 2H), 5.85 (s, 1H), 6.59 (d, 2H), 6.86-6.93 (m, 14H), 7.11 (dd, 8H) ), 7.29-7.45 (m, 20H), 7.55 (d, 2H), 7.84 (d, 2H), 7.95 (d, 2H), 9.31 (d, 2H), 10.51 (s, 1H).
合成実施例5:化合物(1-116)の合成
N1,N1’-(1,3-フェニレン)ビス(2-クロロ-N1-(ジベンゾ[b,d]チオフェン-1-イル)-5-(メチル-d)-N3-(3-(メチル-d)フェニル)-N3-フェニルベンゼン-1,3-ジアミン)(3.09g、3.0mmol)およびt-ブチルベンゼン(400ml)の入ったフラスコに、窒素雰囲気下、氷浴で冷却しながら、1.6Mのt-ブチルリチウムペンタン溶液(7.6ml)を加えた。滴下終了後、60℃まで昇温して2時間撹拌した後、t-ブチルベンゼンより低沸点の成分を減圧留去した。-50℃まで冷却して三臭化ホウ素(1.13ml、12mmol)を加え、室温まで昇温して0.5時間撹拌した。その後、再び氷浴で冷却してN,N-ジイソプロピルエチルアミン(7.70ml、45mmol)を加えた。発熱が収まるまで室温で撹拌した後、120℃まで昇温して1.5時間加熱撹拌した。その後、60℃で減圧下、反応溶液を留去して粗生成物を得た。得られた粗生成物をアセトニトリル、メタノール、トルエンの順に洗浄し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液:トルエン)で精製後粗体をo-ジクロロベンゼンで2回再結晶を行い、その後1×10-4mmHgの減圧下、440℃にて昇華精製を行うことで、化合物(1-116)を1.15g得た。 To a flask containing N 1 ,N 1 '-(1,3-phenylene)bis(2-chloro- N 1 -(dibenzo[b,d]thiophen-1-yl)-5-(methyl-d)-N 3 -(3-(methyl-d)phenyl)-N 3 -phenylbenzene-1,3-diamine) (3.09 g, 3.0 mmol) and t-butylbenzene (400 ml), 1.6 M t-butyllithium pentane solution (7.6 ml) was added under a nitrogen atmosphere while cooling in an ice bath. After completion of the dropwise addition, the temperature was raised to 60°C and the mixture was stirred for 2 hours, after which components with a boiling point lower than that of t-butylbenzene were distilled off under reduced pressure. The mixture was cooled to -50°C and boron tribromide (1.13 ml, 12 mmol) was added, and the mixture was heated to room temperature and stirred for 0.5 hours. Thereafter, the mixture was cooled again in an ice bath, and N,N-diisopropylethylamine (7.70 ml, 45 mmol) was added. After stirring at room temperature until the heat generation subsided, the temperature was raised to 120° C. and the mixture was heated and stirred for 1.5 hours. Thereafter, the reaction solution was distilled off under reduced pressure at 60° C. to obtain a crude product. The obtained crude product was washed with acetonitrile, methanol, and toluene in that order, and purified by silica gel column chromatography (eluent: toluene), after which the crude product was recrystallized twice with o-dichlorobenzene, and then purified by sublimation at 440° C. under a reduced pressure of 1×10 −4 mmHg to obtain 1.15 g of compound (1-116).
NMRスペクトルにより得られた化合物の構造を確認した。
1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ=2.11(s,6H)、2.13(s,6H)、5.86(s,1H)、6.03(s,2H)、6.06(s,2H)、6.78(s,2H)、7.05(d,2H)、7.30-7.40(m,12H)、7.47-7.54(m,8H)、7.92(d,2H)、8.45(d,2H)、9.29(d,2H)、10.52(s,1H).
The structure of the compound obtained was confirmed by NMR spectroscopy.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 2.11 (s, 6H), 2.13 (s, 6H), 5.86 (s, 1H), 6.03 (s, 2H), 6.06 (s, 2H), 6.78 (s, 2H), 7.05 (d, 2H) ), 7.30-7.40 (m, 12H), 7.47-7.54 (m, 8H), 7.92 (d, 2H), 8.45 (d, 2H), 9.29 (d, 2H), 10.52 (s, 1H).
合成実施例6:化合物(1-374)の合成
N1,N1’-(1,3-フェニレン)ビス(2-クロロ-N3,N3-ジフェニル-N1-(ピリミジン-4-イル)ベンゼン-1,3-ジアミン)(2.07g、3.0mmol)およびt-ブチルベンゼン(400ml)の入ったフラスコに、窒素雰囲気下、氷浴で冷却しながら、1.6Mのt-ブチルリチウムペンタン溶液(7.6ml)を加えた。滴下終了後、60℃まで昇温して2時間撹拌した後、t-ブチルベンゼンより低沸点の成分を減圧留去した。-50℃まで冷却して三臭化ホウ素(1.13ml、12mmol)を加え、室温まで昇温して0.5時間撹拌した。その後、再び氷浴で冷却してN,N-ジイソプロピルエチルアミン(7.70ml、45mmol)を加えた。発熱が収まるまで室温で撹拌した後、120℃まで昇温して1.5時間加熱撹拌した。その後、60℃で減圧下、反応溶液を留去して粗生成物を得た。得られた粗生成物をアセトニトリル、メタノール、トルエンの順に洗浄し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液:トルエン)で精製後粗体をo-ジクロロベンゼンで2回再結晶を行い、その後1×10-4mmHgの減圧下、440℃にて昇華精製を行うことで、化合物(1-374)を0.26g得た。 A flask containing N 1 ,N 1 '-(1,3-phenylene)bis(2-chloro-N 3 ,N 3 -diphenyl-N 1 -(pyrimidin-4-yl)benzene-1,3-diamine) (2.07 g, 3.0 mmol) and t-butylbenzene (400 ml) was cooled in an ice bath under a nitrogen atmosphere, and 1.6 M t-butyllithium pentane solution (7.6 ml) was added. After the dropwise addition, the mixture was heated to 60°C and stirred for 2 hours, and then components with a boiling point lower than that of t-butylbenzene were distilled off under reduced pressure. The mixture was cooled to -50°C, and boron tribromide (1.13 ml, 12 mmol) was added, and the mixture was heated to room temperature and stirred for 0.5 hours. The mixture was then cooled again in an ice bath, and N,N-diisopropylethylamine (7.70 ml, 45 mmol) was added. After stirring at room temperature until the heat generation subsided, the mixture was heated to 120° C. and stirred for 1.5 hours. The reaction solution was then distilled off under reduced pressure at 60° C. to obtain a crude product. The crude product obtained was washed with acetonitrile, methanol, and toluene in that order, and purified by silica gel column chromatography (eluent: toluene), after which the crude product was recrystallized twice from o-dichlorobenzene, and then purified by sublimation at 440° C. under reduced pressure of 1×10 −4 mmHg to obtain 0.26 g of compound (1-374).
NMRスペクトルにより得られた化合物の構造を確認した。
1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ=5.97(s,1H)、6.11(d,1H)、6.32-6.33(m,2H)、6.42(d,2H)、6.51(d,1H)、6.83(d,1H)、7.03(d,1H)、7.25(t,1H)、7.32(d,2H)、7.39-7.53(m,8H)、8.34(d,2H)、8.40(d,2H)、9.31(d,1H)、9.46(d,1H)、10.62(s,1H).
The structure of the compound obtained was confirmed by NMR spectroscopy.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 5.97 (s, 1H), 6.11 (d, 1H), 6.32-6.33 (m, 2H), 6.42 (d, 2H), 6.51 (d, 1H), 6.83 (d, 1H), 7.03 (d, 1H), 7.25 (t, 1H), 7.32 (d, 2H), 7.39-7.53 (m, 8H), 8.34 (d, 2H), 8.40 (d, 2H), 9.31 (d, 1H), 9.46 (d, 1H), 10.62 (s, 1H).
合成実施例7:化合物(1-734)の合成
N,N’-((1,3-フェニレンビス(オキシ))ビス(2-クロロ-3,1-フェニレン))ビス(N-フェニルピリミジン-4-アミン)(1.84g、3.0mmol)およびt-ブチルベンゼン(400ml)の入ったフラスコに、窒素雰囲気下、氷浴で冷却しながら、1.6Mのt-ブチルリチウムペンタン溶液(7.6ml)を加えた。滴下終了後、60℃まで昇温して2時間撹拌した後、t-ブチルベンゼンより低沸点の成分を減圧留去した。-50℃まで冷却して三臭化ホウ素(1.13ml、12mmol)を加え、室温まで昇温して0.5時間撹拌した。その後、再び氷浴で冷却してN,N-ジイソプロピルエチルアミン(7.70ml、45mmol)を加えた。発熱が収まるまで室温で撹拌した後、120℃まで昇温して1.5時間加熱撹拌した。その後、60℃で減圧下、反応溶液を留去して粗生成物を得た。得られた粗生成物をアセトニトリル、メタノール、トルエンの順に洗浄し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液:トルエン)で精製後粗体をo-ジクロロベンゼンで2回再結晶を行い、その後1×10-4mmHgの減圧下、440℃にて昇華精製を行うことで、化合物(1-734)を0.21g得た。 A flask containing N,N'-((1,3-phenylenebis(oxy))bis(2-chloro-3,1-phenylene))bis(N-phenylpyrimidin-4-amine) (1.84 g, 3.0 mmol) and t-butylbenzene (400 ml) was cooled in an ice bath under a nitrogen atmosphere, and 1.6 M t-butyllithium pentane solution (7.6 ml) was added. After the dropwise addition was completed, the temperature was raised to 60°C and stirred for 2 hours, and then components with a boiling point lower than that of t-butylbenzene were distilled off under reduced pressure. The mixture was cooled to -50°C, and boron tribromide (1.13 ml, 12 mmol) was added, and the mixture was heated to room temperature and stirred for 0.5 hours. Thereafter, the mixture was cooled again in an ice bath, and N,N-diisopropylethylamine (7.70 ml, 45 mmol) was added. The mixture was stirred at room temperature until the heat generation subsided, and then heated to 120°C and stirred for 1.5 hours. Thereafter, the reaction solution was distilled off under reduced pressure at 60° C. to obtain a crude product. The obtained crude product was washed with acetonitrile, methanol, and toluene in this order, and purified by silica gel column chromatography (eluent: toluene), and then the crude product was recrystallized twice from o-dichlorobenzene, and then purified by sublimation at 440° C. under a reduced pressure of 1×10 −4 mmHg to obtain 0.21 g of compound (1-734).
NMRスペクトルにより得られた化合物の構造を確認した。
1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ=6.29(s,1H)、6.44-6.45(m,4H)、6.53(d,2H)、6.82(d,2H)、7.36-7.37(m,4H)、7.44(t,2H)、8.34(s,2H)、8.41(d,2H)、9.28(d,2H)、10.74(s,1H).
The structure of the compound obtained was confirmed by NMR spectroscopy.
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ = 6.29 (s, 1H), 6.44-6.45 (m, 4H), 6.53 (d, 2H), 6.82 (d, 2H), 7.36-7.37 (m, 4H), 7.44 (t, 2H), 8.34 (s, 2H), 8.41 (d, 2H), 9.28 (d, 2H), 10.74 (s, 1H).
<基礎物性の評価方法>
サンプルの準備
評価対象の化合物の吸収特性と発光特性(蛍光と燐光)を評価する場合、評価対象の化合物を溶媒に溶解して溶媒中で評価する場合と薄膜状態で評価する場合がある。さらに、薄膜状態で評価する場合は、評価対象の化合物の有機EL素子における使用の態様に応じて、評価対象の化合物のみを薄膜化し評価する場合と評価対象の化合物を適切なマトリックス材料中に分散して薄膜化して評価する場合がある。ここでは、評価対象化合物のみを蒸着して得た薄膜を「単独膜」といい、評価対象化合物とマトリックス材料を含む塗工液を塗布、乾燥して得た薄膜を「塗膜」という。
<Evaluation method of basic physical properties>
Preparation of Samples When evaluating the absorption and emission characteristics (fluorescence and phosphorescence) of a compound to be evaluated, the compound to be evaluated may be dissolved in a solvent and evaluated in the solvent, or in a thin film state. Furthermore, when evaluating in a thin film state, depending on the manner of use of the compound to be evaluated in an organic EL device, the compound to be evaluated may be evaluated as a thin film only, or as a thin film dispersed in an appropriate matrix material. Here, a thin film obtained by vapor-depositing only the compound to be evaluated is called a "single film," and a thin film obtained by applying a coating liquid containing the compound to be evaluated and a matrix material and drying it is called a "coating film."
マトリックス材料としては、市販のPMMA(ポリメチルメタクリレート)などを用いることができる。本実施例では、PMMAと評価対象の化合物をトルエン中で溶解させた後、スピンコーティング法により石英製の透明支持基板(10mm×10mm)上に薄膜を形成してサンプルを作製する。 Commercially available PMMA (polymethyl methacrylate) can be used as the matrix material. In this example, PMMA and the compound to be evaluated are dissolved in toluene, and then a thin film is formed on a transparent quartz support substrate (10 mm x 10 mm) by spin coating to prepare a sample.
また、マトリックス材料がホスト化合物である場合の薄膜サンプルは、以下のようにして作製する。
石英製の透明支持基板(10mm×10mm×1.0mm)を市販の蒸着装置(長州産業(株)製)の基板ホルダーに固定し、ホスト化合物を入れたモリブデン製蒸着用ボート、ドーパント材料を入れたモリブデン製蒸着用ボートを装着した後、真空槽を5×10-4Paまで減圧する。次に、ホスト化合物が入った蒸着用ボートとドーパント材料が入った蒸着用ボートを同時に加熱して、ホスト化合物とドーパント材料を適切な膜厚になるように共蒸着してホスト化合物とドーパント材料の混合薄膜(サンプル)を形成した。ここで、ホスト化合物とドーパント材料の設定質量比に応じて蒸着速度を制御する。
Furthermore, a thin film sample in which the matrix material is a host compound is prepared as follows.
A transparent support substrate made of quartz (10 mm x 10 mm x 1.0 mm) was fixed to a substrate holder of a commercially available deposition apparatus (manufactured by Choshu Sangyo Co., Ltd.), a molybdenum deposition boat containing a host compound and a molybdenum deposition boat containing a dopant material were attached, and the vacuum chamber was then reduced in pressure to 5 x 10 -4 Pa. Next, the deposition boat containing the host compound and the deposition boat containing the dopant material were heated simultaneously, and the host compound and the dopant material were co-deposited to an appropriate film thickness to form a mixed thin film (sample) of the host compound and the dopant material. Here, the deposition rate was controlled according to the set mass ratio of the host compound and the dopant material.
吸収特性と発光特性の評価
サンプルの吸収スペクトルの測定は、紫外可視近赤外分光光度計((株)島津製作所、UV-2600)を用いて行う。また、サンプルの蛍光スペクトルまたは燐光スペクトルの測定は、分光蛍光光度計(日立ハイテク(株)製、F-7000)を用いて行う。
The absorption spectrum of the sample for evaluation of absorption and emission characteristics is measured using an ultraviolet-visible-near infrared spectrophotometer (UV-2600, manufactured by Shimadzu Corporation). The fluorescence spectrum or phosphorescence spectrum of the sample is measured using a spectrofluorophotometer (F-7000, manufactured by Hitachi High-Tech Corporation).
蛍光スペクトルの測定に対しては、室温で適切な励起波長で励起しフォトルミネッセンスを測定する。燐光スペクトルの測定に対しては、付属の冷却ユニットを使用して、前記サンプルを液体窒素に浸した状態(温度77K)で測定する。燐光スペクトルを観測するため、光学チョッパを使用して励起光照射から測定開始までの遅れ時間を調整した。サンプルは適切な励起波長で励起しフォトルミネッセンスを測定する。 For measuring the fluorescence spectrum, the sample is excited with an appropriate excitation wavelength at room temperature and photoluminescence is measured. For measuring the phosphorescence spectrum, the sample is immersed in liquid nitrogen (temperature 77 K) using an attached cooling unit. To observe the phosphorescence spectrum, an optical chopper was used to adjust the delay time between irradiation with excitation light and the start of measurement. The sample is excited with an appropriate excitation wavelength and photoluminescence is measured.
また、絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス(株)製、C9920-02G)を用いて蛍光量子収率(PLQY)を測定する。 The fluorescence quantum yield (PLQY) is also measured using an absolute PL quantum yield measurement device (Hamamatsu Photonics K.K., C9920-02G).
蛍光寿命(遅延蛍光)の評価
蛍光寿命測定装置(浜松ホトニクス(株)製、C11367-01)を用いて300Kで蛍光寿命を測定した。具体的には、適切な励起波長で測定される極大発光波長において蛍光寿命の早い発光成分と遅い発光成分を観測した。蛍光を発光する一般的な有機EL材料の室温における蛍光寿命測定では、熱による3重項成分の失活により、燐光に由来する3重項成分が関与する遅い発光成分が観測されることはほとんどない。評価対象の化合物において遅い発光成分が観測された場合は、励起寿命の長い3重項エネルギーが熱活性化により1重項エネルギーに移動して遅延蛍光として観測されたことを示すことになる。
Evaluation of Fluorescence Lifetime (Delayed Fluorescence) The fluorescence lifetime was measured at 300K using a fluorescence lifetime measuring device (Hamamatsu Photonics Co., Ltd., C11367-01). Specifically, light-emitting components with fast and slow fluorescence lifetimes were observed at the maximum emission wavelength measured at an appropriate excitation wavelength. In the measurement of the fluorescence lifetime of a typical organic EL material that emits fluorescence at room temperature, slow emission components involving triplet components derived from phosphorescence are rarely observed due to the deactivation of triplet components by heat. If a slow emission component is observed in the compound to be evaluated, it indicates that triplet energy with a long excitation lifetime has been transferred to singlet energy by thermal activation and observed as delayed fluorescence.
エネルギーギャップ(Eg)の算出
前述の方法で得られた吸収スペクトルの長波長末端A(nm)からEg=1240/Aで算出する。
Calculation of Energy Gap (Eg) The energy gap (Eg) is calculated from the long wavelength end A (nm) of the absorption spectrum obtained by the above-mentioned method as Eg = 1240/A.
イオン化ポテンシャル(Ip)の測定
ITO(インジウム・スズ酸化物)の蒸着された透明支持基板(28mm×26mm×0.7mm)を市販の蒸着装置(長州産業(株)製)の基板ホルダーに固定し、対象化合物を入れたモリブデン製蒸着用ボートを装着した後、真空槽を5×10-4Paまで減圧する。次に、蒸着用ボートを加熱して対象化合物を蒸発させ、対象化合物の単独膜(Neat膜)を形成する。
Measurement of ionization potential (Ip) A transparent support substrate (28 mm x 26 mm x 0.7 mm) on which ITO (indium tin oxide) has been vapor-deposited is fixed to the substrate holder of a commercially available vapor deposition device (manufactured by Choshu Sangyo Co., Ltd.), a molybdenum vapor deposition boat containing the target compound is attached, and the vacuum chamber is then reduced in pressure to 5 x 10 -4 Pa. Next, the vapor deposition boat is heated to evaporate the target compound, forming a film of the target compound alone (neat film).
得られた単独膜をサンプルとし、光電子分光計(住友重機械工業株式会社 PYS-201)を用いて対象化合物のイオン化ポテンシャルを測定する。 The obtained single film is used as a sample, and the ionization potential of the target compound is measured using a photoelectron spectrometer (Sumitomo Heavy Industries, Ltd. PYS-201).
電子親和力(Ea)の算出
前述の方法で測定したイオン化ポテンシャルと前述の方法で算出したエネルギーギャップとの差より、電子親和力を見積ることができる。
Calculation of Electron Affinity (Ea) The electron affinity can be estimated from the difference between the ionization potential measured by the above-mentioned method and the energy gap calculated by the above-mentioned method.
励起一重項エネルギー準位E(S,Sh)、励起三重項エネルギー準位E(T,Sh)の測定
ガラス基板上に形成した対象化合物の単独膜について、77Kで、吸収スペクトルの蛍光ピークが重ならない程度に長波長側のピークを励起光に蛍光スペクトルを観測し、その蛍光スペクトルのピーク短波長側の肩より励起一重項エネルギー準位E(S,Sh)を求める。
また、ガラス基板上に形成した対象化合物の単独膜に、77Kで、吸収スペクトルの蛍光ピークが重ならない程度に長波長側のピークをnm励起光に燐光スペクトルを観測し、その燐光スペクトルのピーク短波長側の肩より励起三重項エネルギー準位E(T,Sh)を求める。
Measurement of excited singlet energy level E(S,Sh) and excited triplet energy level E(T,Sh) For a single film of the target compound formed on a glass substrate, the fluorescence spectrum is observed at 77K using excitation light with a peak on the long wavelength side so that the fluorescence peaks of the absorption spectrum do not overlap, and the excited singlet energy level E(S,Sh) is obtained from the shoulder on the short wavelength side of the peak of the fluorescence spectrum.
In addition, a phosphorescence spectrum of a single film of the target compound formed on a glass substrate is observed at 77 K using nm excitation light with a peak on the long wavelength side such that the fluorescence peak of the absorption spectrum does not overlap, and the excited triplet energy level E(T,Sh) is determined from the shoulder on the short wavelength side of the peak of the phosphorescence spectrum.
<有機EL素子の評価>
以上のように、本発明の化合物は、適切なエネルギーギャップ(Eg)、高い三重項励起エネルギー(ET)および小さいΔESTを特徴として有しているため、例えば発光層および電荷輸送層への適用が期待でき、特に発光層への適用が期待できる。
<Evaluation of Organic EL Device>
As described above, the compound of the present invention is characterized by an appropriate energy gap (Eg), a high triplet excitation energy ( ET ) and a small ΔEST , and is therefore expected to be applicable to, for example, an emitting layer and a charge transport layer, and is particularly expected to be applicable to an emitting layer.
評価項目および評価方法
評価項目としては、駆動電圧(V)、発光波長(nm)、CIE色度(x,y)、外部量子効率(%)、発光スペクトルの最大波長(nm)および半値幅(nm)などがある。これらの評価項目は、適切な発光輝度時の値を用いることができる。
Evaluation items and evaluation method Evaluation items include driving voltage (V), emission wavelength (nm), CIE chromaticity (x, y), external quantum efficiency (%), maximum wavelength (nm) and half-width (nm) of emission spectrum, etc. For these evaluation items, values at appropriate emission luminance can be used.
発光素子の量子効率には、内部量子効率と外部量子効率とがあるが、内部量子効率は、発光素子の発光層に電子(または正孔)として注入される外部エネルギーが純粋に光子に変換される割合を示している。一方、外部量子効率は、この光子が発光素子の外部にまで放出された量に基づいて算出され、発光層において発生した光子は、その一部が発光素子の内部で吸収されたりあるいは反射され続けたりして、発光素子の外部に放出されないため、外部量子効率は内部量子効率よりも低くなる。 The quantum efficiency of a light-emitting element can be classified into internal quantum efficiency and external quantum efficiency. The internal quantum efficiency indicates the proportion of external energy injected as electrons (or holes) into the light-emitting layer of the light-emitting element that is converted purely into photons. On the other hand, the external quantum efficiency is calculated based on the amount of these photons that are emitted to the outside of the light-emitting element. Some of the photons generated in the light-emitting layer are absorbed or continue to be reflected inside the light-emitting element, and are not emitted to the outside of the light-emitting element, so the external quantum efficiency is lower than the internal quantum efficiency.
分光放射輝度(発光スペクトル)と外部量子効率の測定方法は次の通りである。アドバンテスト社製電圧/電流発生器R6144を用いて、電圧を印加することにより素子を発光させた。TOPCON社製分光放射輝度計SR-3ARを用いて、発光面に対して垂直方向から可視光領域の分光放射輝度を測定した。発光面が完全拡散面であると仮定して、測定した各波長成分の分光放射輝度の値を波長エネルギーで割ってπを掛けた数値が各波長におけるフォトン数である。次いで、観測した全波長領域でフォトン数を積算し、素子から放出された全フォトン数とした。印加電流値を素電荷で割った数値を素子へ注入したキャリア数として、素子から放出された全フォトン数を素子へ注入したキャリア数で割った数値が外部量子効率(EQE)である。また、発光スペクトルの半値幅(FWHM)は、極大発光波長(EL波長)を中心として、その強度が50%になる上下の波長間の幅として求められる。 The method for measuring the spectral radiance (emission spectrum) and external quantum efficiency is as follows. The element was made to emit light by applying a voltage using an Advantest voltage/current generator R6144. The spectral radiance in the visible light region was measured from the direction perpendicular to the light-emitting surface using a TOPCON spectroradiometer SR-3AR. Assuming that the light-emitting surface is a perfect diffusion surface, the measured spectral radiance value of each wavelength component was divided by the wavelength energy and multiplied by π to obtain the number of photons at each wavelength. Next, the number of photons was integrated over the entire observed wavelength range to obtain the total number of photons emitted from the element. The value obtained by dividing the applied current value by the elementary charge was determined as the number of carriers injected into the element, and the value obtained by dividing the total number of photons emitted from the element by the number of carriers injected into the element was determined as the external quantum efficiency (EQE). The half-width (FWHM) of the emission spectrum was calculated as the width between the wavelengths above and below which the intensity was 50%, centered on the maximum emission wavelength (EL wavelength).
[1]有機EL素子の作製と評価
本実施例では、Adv. Mater. 2016, 28, 2777-2781に記載された構造に準じて有機EL素子を作製した。作製した有機EL素子の層構成、ならびに作製された素子の100cd/m2における素子特性およびLT90(初期輝度100cd/m2における電流密度で連続駆動させたときの90cd/m2になるまでの時間)を表1にまとめた。
[1] Preparation and Evaluation of Organic EL Device In this example, an organic EL device was prepared according to the structure described in Adv. Mater. 2016, 28, 2777-2781. The layer structure of the prepared organic EL device, as well as the device characteristics at 100 cd/ m2 and LT90 (the time to reach 90 cd/ m2 when continuously driven at a current density with an initial luminance of 100 cd/ m2 ) are summarized in Table 1.
表1において、「NPD」はN,N’-ジフェニル-N,N’-ジナフチル-4,4’-ジアミノビフェニルであり、「TcTa」は4,4’,4”-トリス(N-カルバゾリル)トリフェニルアミンであり、「mCP」は1,3-ビス(N-カルバゾリル)ベンゼンであり、「mCBP」は3,3’-ビス(N-カルバゾリル)-1,1’-ビフェニルであり、「BPy-TP2」は2,7-ジ([2,2’-ビピリジン]-5-イル)トリフェニレン、「2CzBN」は3,4-ジカルバゾリルベンゾニトリル、(DOBNA1)は3,11-ジ-o-トリル-5,9-ジオキサ-13b-ボラナフト[3,2,1-de]アントラセンである。 In Table 1, "NPD" is N,N'-diphenyl-N,N'-dinaphthyl-4,4'-diaminobiphenyl, "TcTa" is 4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine, "mCP" is 1,3-bis(N-carbazolyl)benzene, "mCBP" is 3,3'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl, "BPy-TP2" is 2,7-di([2,2'-bipyridine]-5-yl)triphenylene, "2CzBN" is 3,4-dicarbazolylbenzonitrile, and (DOBNA1) is 3,11-di-o-tolyl-5,9-dioxa-13b-boranaphtho[3,2,1-de]anthracene.
実施例1:化合物(1-1)をドーパントとして用いた素子
厚さ50nmのITO(インジウム・スズ酸化物)からなる陽極が形成されたガラス基板(26mm×28mm×0.7mm)の上に、各薄膜を真空蒸着法にて、真空度5×10-4Paで積層した。
まず、ITO上に、NPDを膜厚40nmになるように蒸着し、その上に、TcTaを膜厚15nmになるように蒸着して2層からなる正孔注入輸送層を形成した。続いて、mCPを膜厚15nmになるように蒸着して電子阻止層を形成した。次に、ホストとしての化合物DOBNA1、ドーパントとしての化合物(1-1)を異なる蒸着源から共蒸着し、膜厚20nmの発光層を形成した。このとき、ホストおよびエミッティングドーパントの質量比は99:1とした。次に、2CzBNを膜厚10nmになるように蒸着して正孔阻止層を形成した。続いて、BPy-TP2を膜厚20nmになるように蒸着して電子輸送層を形成した。続いて、LiFを膜厚1nmになるように蒸着し、その上に、アルミニウムを膜厚100nmになるように蒸着して陰極を形成し、有機EL素子を得た。
Example 1: Element using compound (1-1) as a dopant Each thin film was laminated by vacuum deposition at a vacuum degree of 5×10 −4 Pa on a glass substrate (26 mm×28 mm×0.7 mm) on which an anode made of ITO (indium tin oxide) with a thickness of 50 nm was formed.
First, NPD was evaporated on ITO to a thickness of 40 nm, and TcTa was evaporated on the NPD to a thickness of 15 nm to form a hole injection transport layer consisting of two layers. Subsequently, mCP was evaporated to a thickness of 15 nm to form an electron blocking layer. Next, compound DOBNA1 as a host and compound (1-1) as a dopant were co-evaporated from different evaporation sources to form a light-emitting layer having a thickness of 20 nm. At this time, the mass ratio of the host and the emitting dopant was set to 99:1. Next, 2CzBN was evaporated to a thickness of 10 nm to form a hole blocking layer. Subsequently, BPy-TP2 was evaporated to a thickness of 20 nm to form an electron transport layer. Subsequently, LiF was evaporated to a thickness of 1 nm, and aluminum was evaporated on the LiF to a thickness of 100 nm to form a cathode, and an organic EL device was obtained.
実施例1~7および比較例1
化合物(1-1)を、化合物(1-9)、化合物(1-49)、化合物(1-79)、化合物(116)、化合物(1-374)および化合物(1-734)にそれぞれ変えて、実施例2~7とした。また、化合物(1-1)を化合物(ED28)に変えて比較例1とした。化合物を変更する以外は実施例1と同様の手順および構成にてEL素子を得た。
Examples 1 to 7 and Comparative Example 1
Compound (1-1) was changed to compound (1-9), compound (1-49), compound (1-79), compound (116), compound (1-374) and compound (1-734), respectively, to give Examples 2 to 7. Compound (1-1) was also changed to compound (ED28) to give Comparative Example 1. EL elements were obtained using the same procedures and configurations as in Example 1, except for changing the compound.
表1の実施例1~7および比較例1の評価結果を比較すると、特定の置換基を有する本発明の化合物は発光波長の違いを考慮しても長い寿命が得られることがわかる。 Comparing the evaluation results of Examples 1 to 7 and Comparative Example 1 in Table 1, it can be seen that the compounds of the present invention having specific substituents have a long lifetime even when differences in emission wavelengths are taken into account.
[2]TAF素子の作製
表2において、「TSPO1」はジフェニル[4-(トリフェニルシリル)フェニル]ホスフィンオキシドである。以下に化学構造を示す。 In Table 2, "TSPO1" is diphenyl[4-(triphenylsilyl)phenyl]phosphine oxide. The chemical structure is shown below.
<実施例8>
<構成A:ホスト化合物をmCBP、アシスティングドーパントを2PXZ-TAZ、エミッティングドーパントを化合物(1-1)とした素子>
スパッタリングにより200nmの厚さに製膜したITOを50nmまで研磨した、26mm×28mm×0.7mmのガラス基板((株)オプトサイエンス製)を透明支持基板とする。この透明支持基板を市販の蒸着装置(長州産業(株)製)の基板ホルダーに固定し、NPD、TcTa、mCP、mCBP、2PXZ-TAZ、化合物(1-1)、およびTSPO1をそれぞれ入れたタンタル製蒸着用ボート、LiFおよびアルミニウムをそれぞれ入れた窒化アルミニウム製蒸着用ボートを装着する。
Example 8
<Configuration A: Element in which the host compound is mCBP, the assisting dopant is 2PXZ-TAZ, and the emitting dopant is compound (1-1)>
A 26 mm × 28 mm × 0.7 mm glass substrate (manufactured by Optoscience Co., Ltd.) on which an ITO film having a thickness of 200 nm was formed by sputtering and polished to 50 nm was used as a transparent support substrate. This transparent support substrate was fixed to a substrate holder of a commercially available deposition device (manufactured by Choshu Sangyo Co., Ltd.), and a tantalum deposition boat containing NPD, TcTa, mCP, mCBP, 2PXZ-TAZ, compound (1-1), and TSPO1, and an aluminum nitride deposition boat containing LiF and aluminum were attached.
透明支持基板のITO膜の上に順次、下記各層を形成する。真空槽を5×10-4Paまで減圧し、まず、NPDを加熱して膜厚40nmになるように蒸着し、次に、TcTaを加熱して膜厚15nmになるように蒸着して2層からなる正孔注入輸送層を形成する。次に、mCPを加熱して膜厚15nmになるように蒸着して電子阻止層を形成する。次に、ホストとしてmCBP、アシスティングドーパントとして2PXZ-TAZおよびエミッティングドーパントとして化合物(1-1))を同時に加熱して膜厚20nmになるように共蒸着して発光層を形成する。ホスト、アシスティングドーパントおよびエミッティングドーパントの質量比がおよそ90対9対1になるように蒸着速度を調節する。次に、TSPO1を加熱して膜厚30nmになるように蒸着して電子輸送層を形成する。以上の各層の蒸着速度は0.01~1nm/秒とする。その後、LiFを加熱して膜厚1nmになるように0.01~0.1nm/秒の蒸着速度で蒸着し、次いで、アルミニウムを加熱して膜厚100nmになるように蒸着して陰極を形成し、有機EL素子を得られる。このとき、アルミニウムの蒸着速度は1nm~10nm/秒になるように調節する。 The following layers are sequentially formed on the ITO film of the transparent support substrate. The vacuum chamber is depressurized to 5×10 −4 Pa, and NPD is heated and evaporated to a thickness of 40 nm, and then TcTa is heated and evaporated to a thickness of 15 nm to form a two-layer hole injection transport layer. Next, mCP is heated and evaporated to a thickness of 15 nm to form an electron blocking layer. Next, mCBP as a host, 2PXZ-TAZ as an assisting dopant, and compound (1-1) as an emitting dopant are simultaneously heated and co-evaporated to a thickness of 20 nm to form a light-emitting layer. The evaporation rate is adjusted so that the mass ratio of the host, assisting dopant, and emitting dopant is approximately 90:9:1. Next, TSPO1 is heated and evaporated to a thickness of 30 nm to form an electron transport layer. The evaporation rate of each of the above layers is 0.01 to 1 nm/sec. Thereafter, LiF is heated and evaporated at a deposition rate of 0.01 to 0.1 nm/sec to a thickness of 1 nm, and then aluminum is heated and evaporated to a thickness of 100 nm to form a cathode, thereby obtaining an organic EL element. At this time, the evaporation rate of aluminum is adjusted to 1 nm to 10 nm/sec.
<実施例9>
<構成A:ホスト化合物をmCBP、アシスティングドーパントを化合物(1-1)、エミッティングドーパントを化合物(ED28)とした素子>
アシスティングドーパントを化合物(1-1)、エミッティングドーパントを化合物(ED28)に変更した以外は実施例5と同様の手順および構成にてEL素子を得られる。
<Example 9>
<Configuration A: Element in which the host compound is mCBP, the assisting dopant is compound (1-1), and the emitting dopant is compound (ED28)>
An EL element can be obtained using the same procedure and structure as in Example 5, except that the assisting dopant is changed to compound (1-1) and the emitting dopant is changed to compound (ED28).
<実施例10>
<構成A:ホスト化合物をmCBP、アシスティングドーパントを化合物(1-9)、エミッティングドーパントを化合物(ED28)とした素子>
アシスティングドーパントを化合物(1-9)、エミッティングドーパントを化合物(ED28)に変更した以外は実施例5と同様の手順および構成にてEL素子を得られる。
Example 10
<Configuration A: Element in which the host compound is mCBP, the assisting dopant is compound (1-9), and the emitting dopant is compound (ED28)>
An EL element can be obtained using the same procedure and structure as in Example 5, except that the assisting dopant is changed to compound (1-9) and the emitting dopant is changed to compound (ED28).
<実施例11>
<構成A:ホスト化合物をmCBP、アシスティングドーパントを化合物(1-49)、エミッティングドーパントを化合物(ED28)とした素子>
アシスティングドーパントを化合物(1-49)、エミッティングドーパントを化合物(ED28)に変更した以外は実施例5と同様の手順および構成にてEL素子を得られる。
Example 11
<Configuration A: Element in which the host compound is mCBP, the assisting dopant is compound (1-49), and the emitting dopant is compound (ED28)>
An EL element can be obtained using the same procedure and structure as in Example 5, except that the assisting dopant is changed to compound (1-49) and the emitting dopant is changed to compound (ED28).
100 有機電界発光素子
101 基板
102 陽極
103 正孔注入層
104 正孔輸送層
105 発光層
106 電子輸送層
107 電子注入層
108 陰極
REFERENCE SIGNS LIST 100 Organic electroluminescent element 101 Substrate 102 Anode 103 Hole injection layer 104 Hole transport layer 105 Light-emitting layer 106 Electron transport layer 107 Electron injection layer 108 Cathode
Claims (26)
A環、B環、C環およびD環は、それぞれ独立して、アリール環またはヘテロアリール環であり、これらの環における少なくとも1つの水素は置換されていてもよく、
Z1およびZ2は、それぞれ独立して-CH=または-N=であり、-CH=における水素は置換されていてもよく、
X1~X4は、それぞれ独立して>Oまたは>N-R1Xであり、ただし全てが>Oになることはなく、R1Xはアリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルであり、
R1Xの少なくとも1つは以下に示す構造のいずれかであり、以下構造中、任意の水素はそれぞれ独立して炭素数1~8のアルキル、重水素またはフッ素で置換されていてもよく、以下構造において波線部は結合位置を示し、
式(1)で表される化合物における少なくとも1つの水素はハロゲンまたは重水素で置換されていてもよい。) A polycyclic aromatic compound represented by the following formula (1):
ring A, ring B, ring C and ring D are each independently an aryl ring or a heteroaryl ring, and at least one hydrogen atom in these rings may be substituted;
Z 1 and Z 2 each independently represent -CH= or -N=, and hydrogen in -CH= may be substituted;
X 1 to X 4 are each independently >O or >N—R 1X , provided that they are not all >O, and R 1X is aryl, heteroaryl, alkyl, or cycloalkyl;
At least one of R 1X is any one of the structures shown below, in which any hydrogen atom may be independently substituted with an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, deuterium, or fluorine, and in the structures shown below, the wavy line indicates a bonding position.
At least one hydrogen atom in the compound represented by formula (1) may be substituted with a halogen atom or a deuterium atom.
X1~X4は、それぞれ独立して>Oまたは>N-R1Xであり、ただし全てが>Oになることはなく、R1Xは炭素数6~20のアリール、炭素数2~15のヘテロアリール、炭素数1~20のアルキルまたは炭素数3~8のシクロアルキルであり、R1Xの少なくとも1つは以下に示す構造のいずれかであり、以下構造中、任意の水素はそれぞれ独立して炭素数1~8のアルキル、重水素またはフッ素で置換されていてもよく、以下構造において波線部は結合位置を示し、
式(2)で表される化合物における少なくとも1つの水素がハロゲンまたは重水素で置換されていてもよい。) The polycyclic aromatic compound according to claim 1, represented by the following formula (2):
X 1 to X 4 are each independently >O or >N-R 1X , provided that not all of them are >O, R 1X is an aryl having 6 to 20 carbon atoms, a heteroaryl having 2 to 15 carbon atoms, an alkyl having 1 to 20 carbon atoms, or a cycloalkyl having 3 to 8 carbon atoms, and at least one of R 1X is any of the structures shown below, in which any hydrogen atom may be independently substituted with an alkyl having 1 to 8 carbon atoms, deuterium, or fluorine, and in which the wavy line indicates a bonding position,
At least one hydrogen atom in the compound represented by formula (2) may be substituted with a halogen atom or a deuterium atom.
X1~X4は、それぞれ独立して>Oまたは>N-R1Xであり、ただし全てが>Oになることはなく、R1Xは、炭素数6~12のアリールまたは炭素数1~8のアルキルであり、R1Xの少なくとも1つは以下に示す構造のいずれかであり、以下構造中、任意の水素はそれぞれ独立して炭素数1~8のアルキル、重水素またはフッ素で置換されていてもよく、以下構造において波線部は結合位置を示し、
請求項2に記載の多環芳香族化合物。 R 1 to R 14 are each independently a hydrogen atom, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, a heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms, a diarylamino group (wherein the aryl group has 6 to 12 carbon atoms), an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, or an aryloxy group having 6 to 12 carbon atoms, in which at least one hydrogen atom may be substituted by an aryl group having 6 to 12 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms;
X 1 to X 4 are each independently >O or >N-R 1X , provided that not all of them are >O, R 1X is an aryl having 6 to 12 carbon atoms or an alkyl having 1 to 8 carbon atoms, and at least one of R 1X has any of the structures shown below, in which any hydrogen atom may be independently substituted with an alkyl having 1 to 8 carbon atoms, deuterium or fluorine, and in which the wavy line indicates the bonding position,
The polycyclic aromatic compound according to claim 2.
X1およびX2がそれぞれ独立にN-R1Xであり、かつ、X3およびX4がいずれもN-Phであり、
Phはフェニルであり、
複数のR1Xの構造および結合位置は互いに同一である、請求項1~4のいずれか一項に記載の多環芳香族化合物。 X 1 and X 2 are both N-Ph, and X 3 and X 4 are each independently N-R 1X ; or
X1 and X2 are each independently N- R1X , and X3 and X4 are both N-Ph;
Ph is phenyl;
The polycyclic aromatic compound according to any one of claims 1 to 4 , wherein the structures and bonding positions of the multiple R 1X's are the same as each other.
式(H2)中、L2およびL3は、それぞれ独立して、炭素数6~30のアリールまたは炭素数2~30のヘテロアリールであり、
上記各式で表される化合物における少なくとも1つの水素は、炭素数1~6のアルキル、シアノ、ハロゲンまたは重水素で置換されていてもよく、
式(H3)において、Jは、>O、>S、>N-R’、>C(-R’)2または>Si(-R’)2であり、
Yは、単結合、>O、>S、>C(-R’)2または>Si(-R’)2であり、
Zは、C-H、C-R’またはNであり、
式(H4)において、Zは、C-H、C-R’またはNであり、
前記、C-R’、>N-R’、>C(-R’)2または>Si(-R’)2におけるR’は、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルであり、
式(H5)において、
R101~R111は、それぞれ独立して、水素、または、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールへテロアリールアミノもしくはアルキルである置換基であり、これらの置換基における少なくとも1つの水素はさらにアリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノまたはアルキルで置換されていてもよく、
R101~R111のうちの隣接する基同士が結合して、それらが結合するベンゼン環と共にアリール環またはヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素は、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノまたはアルキルで置換されていてもよく、これらにおける少なくとも1つの水素はさらにアリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノまたはアルキルで置換されていてもよく、
式(H5)で表される化合物における少なくとも1つの水素は、それぞれ独立して、ハロゲンまたは重水素で置換されてもよい。) The organic electroluminescent device according to claim 15, wherein the light-emitting layer contains at least one compound represented by the following formulas (H1) to (H5), or contains at least one polymer compound having a repeating unit derived from at least one of the following structures ( H1 ) to (H5).
In formula (H2), L 2 and L 3 each independently represent an aryl having 6 to 30 carbon atoms or a heteroaryl having 2 to 30 carbon atoms;
At least one hydrogen atom in the compound represented by each of the above formulas may be substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cyano group, a halogen atom, or a deuterium atom;
In formula (H3), J is >O, >S, >N-R', >C(-R') 2 or >Si(-R') 2 ;
Y is a single bond, >O, >S, >C(-R') 2 or >Si(-R') 2 ;
Z is C-H, C-R' or N;
In formula (H4), Z is C—H, C—R′ or N;
R' in the C-R', >N-R', >C(-R') 2 or >Si(-R') 2 is aryl, heteroaryl, alkyl or cycloalkyl;
In formula (H5),
R 101 to R 111 are each independently a hydrogen atom or an aryl, heteroaryl, diarylamino, diheteroarylamino, arylheteroarylamino or alkyl group, at least one hydrogen atom in these substituents may be further substituted with an aryl, heteroaryl, diarylamino or alkyl group;
Adjacent groups among R 101 to R 111 may be bonded to each other to form an aryl ring or a heteroaryl ring together with the benzene ring to which they are bonded, and at least one hydrogen atom in the formed ring may be substituted with an aryl, a heteroaryl, a diarylamino, a diheteroarylamino, an arylheteroarylamino or an alkyl, and at least one hydrogen atom in these rings may be further substituted with an aryl, a heteroaryl, a diarylamino or an alkyl;
At least one hydrogen atom in the compound represented by formula (H5) may be independently replaced with a halogen atom or a deuterium atom.
Mは、それぞれ独立して、単結合、-O-、>N-Arおよび>CAr2の少なくとも一つであり、
Jは、それぞれ独立して、炭素数6~18のアリーレンであり、前記アリーレンは、フェニル、炭素数1~6のアルキルおよび炭素数3~12のシクロアルキルで置換されてもよく、
Qは、それぞれ独立して、=C(-H)-または=N-であり、
Arは、それぞれ独立して、水素、炭素数6~18のアリール、炭素数6~18のヘテロアリール、炭素数1~6のアルキルおよび炭素数3~12のシクロアルキルであり、前記アリールおよびヘテロアリールにおける少なくとも1つの水素は、フェニル、炭素数1~6のアルキルおよび炭素数3~12のシクロアルキルで置換されてもよく、
mは、1または2であり、
nは、2~(6-m)の整数であり、
上記各式で表される化合物における少なくとも1つの水素は、ハロゲンまたは重水素で置換されていてもよい。) The organic electroluminescent device according to claim 15 or 16 , wherein the light-emitting layer contains at least one compound represented by any one of the following formulas (AD1), (AD2) and (AD3):
Each M is independently at least one of a single bond, —O—, >N—Ar, and >CAR;
J's are each independently an arylene having 6 to 18 carbon atoms, and the arylene is optionally substituted with phenyl, alkyl having 1 to 6 carbon atoms, and cycloalkyl having 3 to 12 carbon atoms;
Each Q is independently ═C(—H)— or ═N—;
Ar's each independently represent a hydrogen atom, an aryl having 6 to 18 carbon atoms, a heteroaryl having 6 to 18 carbon atoms, an alkyl having 1 to 6 carbon atoms, or a cycloalkyl having 3 to 12 carbon atoms, and at least one hydrogen atom in the aryl and heteroaryl may be substituted with a phenyl, an alkyl having 1 to 6 carbon atoms, or a cycloalkyl having 3 to 12 carbon atoms;
m is 1 or 2;
n is an integer from 2 to (6-m);
At least one hydrogen atom in the compounds represented by the above formulas may be substituted with a halogen or deuterium.
式(H2)中、L2およびL3は、それぞれ独立して、炭素数6~30のアリールまたは炭素数2~30のヘテロアリールであり、
上記各式で表される化合物における少なくとも1つの水素は、炭素数1~6のアルキル、シアノ、ハロゲンまたは重水素で置換されていてもよく、
式(H3)において、Jは、>O、>S、>N-R’、>C(-R’)2または>Si(-R’)2であり、
Yは、単結合、>O、>S、>C(-R’)2または>Si(-R’)2であり、
Zは、C-H、C-R’またはNであり、
式(H4)において、Zは、C-H、C-R’またはNであり、
前記、C-R’、>N-R’、>C(-R’)2または>Si(-R’)2におけるR’は、アリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルであり、
式(H5)において、
R101~R111は、それぞれ独立して、水素、または、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールへテロアリールアミノもしくはアルキルである置換基であり、これらの置換基における少なくとも1つの水素はさらにアリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノまたはアルキルで置換されていてもよく、
R101~R111のうちの隣接する基同士が結合してそれらが結合するベンゼン環と共にアリール環またはヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素は、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノまたはアルキルで置換されていてもよく、これらにおける少なくとも1つの水素はさらにアリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノまたはアルキルで置換されていてもよく、
式(H5)で表される化合物における少なくとも1つの水素は、それぞれ独立して、ハロゲンまたは重水素で置換されてもよい。) The composition for forming a light-emitting layer according to any one of claims 18 to 20, comprising at least one compound represented by formulas (H1) to (H5), or at least one polymer compound having a repeating unit derived from at least one of the structures represented by formulas (H1 ) to (H5).
In formula (H2), L 2 and L 3 each independently represent an aryl having 6 to 30 carbon atoms or a heteroaryl having 2 to 30 carbon atoms;
At least one hydrogen atom in the compound represented by each of the above formulas may be substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cyano group, a halogen atom, or a deuterium atom;
In formula (H3), J is >O, >S, >N-R', >C(-R') 2 or >Si(-R') 2 ;
Y is a single bond, >O, >S, >C(-R') 2 or >Si(-R') 2 ;
Z is C-H, C-R' or N;
In formula (H4), Z is C—H, C—R′ or N;
R' in the C-R', >N-R', >C(-R') 2 or >Si(-R') 2 is aryl, heteroaryl, alkyl or cycloalkyl;
In formula (H5),
R 101 to R 111 are each independently a hydrogen atom or an aryl, heteroaryl, diarylamino, diheteroarylamino, arylheteroarylamino or alkyl group, at least one hydrogen atom in these substituents may be further substituted with an aryl, heteroaryl, diarylamino or alkyl group;
adjacent groups among R 101 to R 111 may be bonded to each other to form an aryl ring or a heteroaryl ring together with the benzene ring to which they are bonded, and at least one hydrogen atom in the formed ring may be substituted with an aryl, a heteroaryl, a diarylamino, a diheteroarylamino, an arylheteroarylamino or an alkyl, and at least one hydrogen atom in these rings may be further substituted with an aryl, a heteroaryl, a diarylamino or an alkyl;
At least one hydrogen atom in the compound represented by formula (H5) may be independently replaced with a halogen atom or a deuterium atom.
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