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JP2021014455A - 有機電気素子用化合物、これを用いた有機電気素子及びその電子装置 - Google Patents

有機電気素子用化合物、これを用いた有機電気素子及びその電子装置 Download PDF

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Abstract

【課題】有機電気素子の駆動電圧を下げ、発光効率と寿命を向上させること。【解決手段】本発明は、式1で表される化合物、第1電極、第2電極及び前記第1電極と前記第2電極との間に形成された有機物層を含む有機電気素子、及び前記有機電気素子を含む電子装置を提供し、上記有機物層に式1で表示される化合物を含む。【選択図】図4

Description

本発明は有機電気素子用化合物、これを用いた有機電気素子及びその電子装置に関する。
一般に、有機発光現象とは、有機物質を用いて電気エネルギーを光エネルギーに変換させる現象をいう。有機発光現象を利用する有機電子素子は通常、正極と負極及びこの間に有機物層を含む構造を有する。ここで、有機物層は、有機電子素子の効率と安定性を高めるために、それぞれ他の物質で構成された多層の構造からなる場合が多く、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層などからなり得る。
有機電子発光素子において最も問題視されているのは寿命と効率であり、ディスプレイが大面積化され、このような効率や寿命の問題は必ず解決しなければならない状況である。
効率と寿命、駆動電圧などは互いに関連性があり、効率が増加すれば、相対的に駆動電圧が低下し、駆動電圧が低下しながら、駆動時に発生するジュール熱(Joule heating)による有機物質の結晶化が少なくなり、結果として寿命が長くなる傾向を示す。
しかしながら、前記有機物層を単純に改善するとして効率を最大化させることはできない。なぜなら、各有機物層間のエネルギー準位(energy level)及びT値、物質の固有特性(移動度、界面特性など)などが最適の組み合わせとなったとき、長寿命と高効率を同時に達成できるためである。
また、最近有機電子発光素子において正孔輸送層における発光問題を解決するためには、必ず正孔輸送層と発光層との間に発光補助層が存在すべきであり、それぞれの発光層(R、G、B)による異なる発光補助層の開発が必要な時点である。
一般的に、電子輸送層から発光層に電子(electron)が伝達され、正孔(hole)が正孔輸送層から発光層に伝達され、再組換(recombination)によりエキシトン(exciton)が生成される。しかしながら、正孔輸送層に用いられる物質の場合、低いHOMO値を有すべきであるため、大方低いT1値を有し、これによる発光層で生成されたエキシトン(exciton)が正孔輸送層に移って、正孔輸送層の界面で発光し、結果的に発光層内の電荷不均衡(charge unbalance)を齎すことになる。
正孔輸送層の界面において発光される場合、有機電子素子の色純度及び効率が低下され、寿命が短くなる問題が発生するようになる。従い、高いT1値を有し、正孔輸送層HOMOエネルギー準位と発光層のHOMOエネルギー準位との間のHOMO準位を有する発光補助層の開発が切実に要求される。
本発明は、素子の駆動電圧を下げ、素子の発光効率及び寿命、特に寿命を向上させることができる化合物、これを用いた有機電気素子及びその電子装置を提供することを目的とする。
一側面において、本発明は下記式1で表される化合物と下記式2で表される化合物を含む有機電気素子及び電子装置を提供する。

他の側面において、本発明は前記式で表される化合物を用いた有機電気素子及び電子装置を提供する。
本発明の一実施例に係る化合物を使用することにより、素子の駆動電圧を下げることができ、素子の発光効率と寿命を向上させることができ、特に、寿命を大幅に向上させることができる。
図1は、本発明に係る有機電気発光素子の例示図を示す。 図2は、本発明に係る有機電気発光素子の例示図を示す。 図3は、本発明に係る有機電気発光素子の例示図を示す。 図4は、本発明の一側面による化学式を示す。
本発明に用いられた用語「フルオレニル基」、「フルオレニレン基」又は「フルオレントリイル基(fluorenetriyl group)」は、他の説明がない限り、下記構造においてR、R’及びR”がすべて水素である1価又、2価又は3価の作用基を意味し、「置換されたフルオレニル基」、「置換されたフルオレニレン基」又は「置換されたフルオレントリイル基」は置換基R、R’、R”のうち、少なくとも1つが水素以外の置換基であることを意味し、RとR’が互いに結合され、これらが結合された炭素と共にスピロ化合物を形成した場合を含む。本明細書では、価数と関係なく、フルオレニル基、フルオレニレン基、フルオレントリイル基をすべてフルオレン基と命名することもできる。
本発明に用いられた用語「スピロ化合物」は「スピロ連結(spiro−union)」を有し、スピロ連結は2つの環が専ら1つの原子を共有することで行われる連結を意味する。このとき、2つの環に共有された原子を「スピロ原子」と称し、1つの化合物に入っているスピロ原子の数により、これらをそれぞれ「モノスピロー」、「ジスピロー」、「トリスピロー」化合物と称する。
本発明に用いられた用語「ヘテロ環基」は「ヘテロアリール基」又は「ヘテロアリーレン基」のような芳香族環のみならず、非芳香族環も含み、他の説明がない限り、それぞれ1つ以上のヘテロ原子を含む炭素数2から60の環を意味するが、ここに制限されるものではない。本明細書に用いられた用語「ヘテロ原子」は他の説明がない限り、N、O、S、P又はSiを示し、ヘテロ環基はヘテロ原子を含む単環系、環集合体、縮合多環系、スピロ化合物等を意味する。また、「ヘテロ環基」は、下記化合物のように、環を形成する炭素の代わりにSO、P=Oなどのヘテロ原子団を含む化合物を含んでいてもよい。
本発明で使用される用語「脂肪族基」は、芳香族炭化水素を除く環状炭化水素を意味し、単環系、環集合体、縮合多環系、スピロ化合物等を含み、他の説明がない限り、炭素数3〜60の環を意味するか、ここで制限されるものではない。例えば、芳香族環であるベンゼンと非芳香環であるシクロヘキサンが融合した場合にも、脂肪族に該当する。
本明細書において、各記号及びその置換基の例として示されるアリール基、アリーレン基、ヘテロ環基などに該当する「基の名称」は、「価数を反映させた基の名称」で表すこともあり、「母体化合物の名称」で表すこともある。例えば、アリール基の一種である「フェナントレン」の場合、1価の「基」は「フェナントリル」、2価の基は「フェナントリレン」などのように価数を区分して基の名称を記載することもあるし、価数と関係なく母体化合物の名称である「フェナントレン」のように記載することもある。同様に、ピリミジンの場合にも、価数と関係なく「ピリミジン」と記載することもあるし、1価の場合には「ピリミジニル」、2価の場合には「ピリミジニレン」などのように該当価数の「基の名称」で記載することもある。
また、本明細書では、化合物の名称や置換基の名称を記載するにあたり、位置を表す数字やアルファベットなどは省略する場合もある。例えば、ピリド[4、3-d]ピリミジンをピリドピリミジンと記載することもあり、ベンゾフロ[2、3-d]ピリミジンをベンゾフロピリミジンと記載することもあり、9、9-ジメチル-9H-フルオレンをジメチルフルオレンと記載することもある。したがって、ベンゾ[g]キノキサリンやベンゾ[f]キノキサリンはすべてベンゾキノキサリンと記載されうる。
また、明示的な説明がない限り、本明細書において下記式と同様の構造が記載される場合、当該構造には下記式の説明に記載された置換基の定義が同様に適用される。
ここで、aが0であるとき、置換基Rは不在であり、即ち、ベンゼン環を形成する全炭素原子に水素原子が結合していることを意味する。このように、本明細書においては、化学式や化合物を、炭素原子に結合した水素原子を省略して記載する場合がある。また、aが1であるとき、1つの置換基Rがベンゼン環を形成する炭素原子のうちいずれか1つに結合する。aが2又は3であるとき、それぞれの置換基Rが結合するベンゼン環炭素の位置の組み合わせは特に限定されないが、例えば下記化学式に示すようにベンゼン環の炭素原子に結合していてもよい。また、aが4から6の整数であるとき、同様に、それぞれの置換基Rが結合するベンゼン環炭素の位置の組み合わせは特に限定されず、それぞれの置換基Rはベンゼン環の任意の炭素原子に結合することができる。また、aが2以上の整数である場合、Rは互いに同じであってもよく、異なっていてもよい。
また、本明細書の他の記載がない限り、縮合環を表示するとき、「数字−縮合環」で、数字は縮合れる環の数を示す。例えば、アントラセン(anthracene)、フェナントレン(phenanthrene)、ベンゾキナゾリン(benzoquinazoline)などのように3つの環が互いに縮合した形は、3−縮合環で表記していてもよい。
また、本明細書の他の記載がない限り、5員環(five−membered ring)、6員環(six−membered ring)などのように「数原子」の形式で環を表現した場合には、「数字−原子」で数字は環を形成する元素の数を示す。例えば、チオフェンやフランなどは5員環に該当し、ベンゼンやピリジンは6員環に該当する。
また、本発明に他の説明がない限り、隣接する基同士が互いに結合して形成された環は、C-C60の芳香族環基、フルオレニル基、O、N、S、Si及びPからなる群より選択された少なくとも1つのヘテロ原子を含むC-C60のヘテロ環基、及びC−C60の脂肪族環の組み合わせからなる群より選択してもよい。
このとき、本明細書の他の記載がない限り、「隣接した基同士」とは、下記の式を例に挙げて説明すると、RとR同士、RとR同士、RとR同士、RとR同士だけでなく、一つの炭素を共有するRとR同士含まれ、RとR同士、RとR同士またはRとR同士などのように隣接していない環を構成する元素(炭素や窒素など)に結合された置換基も含まれることができる。つまり、隣接する炭素や窒素などの環を構成する元素の置換基がある場合には、これらが隣接する基になることができますが、隣接位置の環の構成元素にいくつかの置換基も結合されていない場合には、その次の環の構成元素に結合されている置換基と隣接する基になることができ、また、同じ環構成炭素に結合されている置換基同士隣接した基とすることができる。
下記の式でRとRのように同じ炭素に結合されている置換基が互いに結合して環を形成する場合には、スピロの部分(spiro moiety)が含まれている化合物が形成されることができる。
また、本明細書で「隣接した基同士互いに結合して環を形成してもよい」という表現は、「隣接する基同士が結合して選択的に環を形成する」というのと同じ意味で使用され、少なくとも一対の隣り一期同士結合して環を形成する場合を意味する。
以下、本発明の化合物が含まれている有機電気素子の積層構造について、図1〜図3を参照して説明する。
各図面の構成要素に参照符号を付すにおいて、同一の構成要素に対しては、たとえ他の図面上に表示されても、可能な限り同一の符号を有するようにしていることに留意すべきである。また、本発明を説明するにおいて、関連する公知の構成又は機能に関する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にするおそれがあると判断される場合には、その詳細な説明は省略する。
本発明の構成要素を説明するにおいて、第1、第2、A、B、(a)、(b)などの用語を用いることができる。このような用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものに過ぎず、その用語により該当構成要素の本質や順番又は順序などが限定されるわけではない。ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」又は「接続」されると記載された場合、その構成要素は、その他の構成要素に直接的に連結又は接続していてもよいが、各構成要素の間に他の構成要素が「連結」、「結合」又は「接続」されることもある理解されるべきである。
また、層、膜、領域、板などの構成要素が他の構成要素「の上(うえ)に」又は「上(じょう)に」あるとする場合、これは他の構成要素の「真上に」ある場合のみならず、その中間に他の構成要素がある場合も含みうると理解されるべきである。反対に、ある構成要素が他の部分の「真上に」あるとする場合には、中間に他の部分がないことを意味すると理解されるべきである。
図1〜図3は、本発明の一実施例に係る有機電気素子に対する例示図である。
図1を参照すれば、本発明の一実施例に係る有機電気素子100は、基板(図示せず)上に形成された第1電極110、第2電極170及び第1電極110と第2電極170との間に形成された有機物層を含んでいる。
前記第1電極110はアノード(正極)であり、第2電極170はカソード(負極)であり得、インバート型の場合には、第1電極がカソードであり、第2電極がアノードであり得る。
前記有機物層は、正孔注入層120、正孔輸送層130、発光層140、電子輸送層150及び電子注入層160を含んでいてもよい。具体的には、第1電極110上に、正孔注入層120、正孔輸送層130、発光層140、電子輸送層150、と、電子注入層160を順次形成してもよい。
好ましくは、前記第1電極110または第2電極170の両面のうち有機物層と接していない一面に光効率改善層180が形成され、発光効率の改善層180が形成される場合、有機電気素子の光効率を向上させることができる。
例えば、第2電極170上に光効率改善層180が形成されていてもよい。このとき、前面発光(topemission)有機発光素子の場合には、発光効率改善層180が形成されること、第2電極170でのSPPs(surface plasmonpolaritons)による光学エネルギー損失を減らすことができ、背面発光(bottom emission)有機発光素子の場合には、発光効率改善層180が、第2電極170の緩衝の役割を実行することができる。
一方、正孔輸送層130と発光層140との間にバッファ層210や発光補助層220がさらに形成されていてもよい。
これに対して、図2を参照して説明する。図2を参照すると、本発明の他の実施形態に係る有機電気素子200は、第1電極110上に順次形成された正孔注入層120、正孔輸送層130、バッファ層210、発光補助層220、発光層140、電子輸送層150、電子注入層160、第2電極170を含んでいてもよく、第2電極170上に光効率改善層180が形成されていてもよい。
図2に図示されていないが、発光層140と電子輸送層150との間に電子輸送補助層がさらに形成されていてもよい。
また、本発明の他の実施例によれば、有機物層は正孔輸送層、発光層、及び電子輸送層を含むスタック(stack)が複数個形成された形態であることもある。これに対して、図3を参照して説明する。
図3を参照すると、本発明の他の実施形態に係る有機電気素子300は、第1電極110と第2電極170との間に多層からなる有機物層のスタック(ST1、ST2)が二つのセット以上形成されることがあり、有機物層のスタックの間に電荷生成層(CGL)が形成されることもある。
具体的には、本発明に一実施形態に係る有機電気素子は、第1電極110、第1スタック(ST1)、電荷生成層(CGL:Charge Generation Layer)、第2スタック(ST2)、第2電極170と光効率改善層180を含んでいてもよい。
第1スタック(ST1)は、第1電極110上に形成された有機物層であって、これは、第1正孔注入層320、第1正孔輸送層330、第1発光層340と、第1電子輸送層350を含んでいてもよく、第2のスタック(ST2)は、第2正孔注入層420、第2正孔輸送層430、第2発光層440及び第2電子輸送層450を含んでいてもよい。このように、第1のスタックと第2のスタックは、同じ積層構造を有する有機物層であることもあるが、相異なる積層構造の有機物層であってもよい。
第1スタック(ST1)と第2のスタック(ST2)との間には、電荷生成層(CGL)が形成されていてもよい。電荷生成層(CGL)は、第1電荷生成層360と第2電荷生成層361を含んでいてもよい。これらの電荷生成層(CGL)は、第1発光層340と第2発光層440との間に形成され、それぞれの発光層から発生する電流効率を増加させ、電荷をスムーズに分配する役割をする。
第1発光層340には、青色ホストに青色蛍光ドーパントを含む発光材料を含むことがあり、第2発光層440には、緑のホストにグリーニシュイエロー(greenish yellow)ドーパントと赤色ドーパントが一緒にドープされた材料が含まれていてもよいが、本発明の実施形態に係る第1発光層340及び第2発光層440の材料が、これに限定されるものではない。
図3において、nは1〜5の整数ができ、nが2である場合には、第2スタック(ST2)上に電荷生成層(CGL)と第3スタックがさらにより積層することができる。
図3のように多層のスタック構造方式により発光層が複数個形成される場合には、それぞれの発光層から発光された光の混合効果により白色光が発光される有機電気発光素子を製造することができるだけでなく、様々な色の光を発光する有機電気発光素子を製造することもできる。
本発明の式1で表示される化合物と式2によって表される化合物の混合物を、または式1に含まれる式3で表示される化合物は、正孔注入層120、320、420、正孔輸送層130、330、430、バッファ層210、発光補助層220、電子輸送層150、350、450、電子注入層160、発光層140、340、440、または光効率改善層180の材料として使用してもよいが、好ましくは発光補助層220、発光層140、340、440、または光効率改善層180の材料として使用され、最も好ましくは、発光層140、340、440のホストとして使用される。
同一のコアであっても、ある位置に、ある置換基を結合させるかによってバンドギャップ(band gap)、電気的特性、界面特性などが異なることがあるため、コアの選択及びこれに結合されたサブ(sub)−置換体の組み合わせも非常に重要であり、特に各有機物層間のエネルギー準位(energy level)及びT1値、物質の固有特性(移動度、界面特性など)などが最適の組み合わせとなったとき、長寿命と高効率を同時に達成することができる。
したがって、本発明では、式1と式2で表される化合物の混合物を、または式1に含まれる式3で表示される化合物を発光層140、340、440、および/または発光補助層220の材料として使用することにより、各有機物層間のエネルギー準位(energy level)及びT1値、物質の固有特性(移動度、界面特性などを最適化して、有機電気素子の寿命と効率を同時に向上させることができる。
本発明の一実施例に係る有機電気発光素子は、多様な蒸着法(deposition)を用いて製造することができる。PVDやCVDなどの蒸着方法を用いて製造してもよいが、例えば、基板上に金属又は伝導性を有する金属酸化物又はこれらの合金を蒸着させて正極110を形成し、その上に正孔注入層120、正孔輸送層130、発光層140、電子輸送層150及び電子注入層160を含む有機物層を形成した後、その上に負極170として使用できる物質を蒸着させることによって製造してもよい。また、正孔輸送層130と発光層140の間に発光補助層220が、発光層140と電子輸送層150の間に電子輸送補助層が追加で更に形成されることもあり、上述したように、スタック(stack)構造で形成されていてもよい。
また、有機物層は多様な高分子素材を用いて蒸着法ではない溶液工程又はソルベントプロセス(solvent process)、例えば、スピンコーティング工程、ノズルプリンティング工程、インクジェットプリンティング工程、スロットコーティング工程、ディップコーティング工程、ロールツーロール工程、ドクターブレーディング工程、スクリーンプリンティング工程、又は熱転写法などの方法によってより少ない数の層で製造することができる。本発明に係る有機物層は、多様な方法で形成することができるので、その形成方法によって本発明の権利範囲が制限されるものではない。
本発明の一実施例に係る有機電気素子は、用いられる材料によって前面発光型、後面発光型又は両面発光型であり得る。
また、本発明の一実施例に係る有機電気素子は、有機電気発光素子、有機太陽電池、有機感光体、有機トランジスタ、単色照明用素子、及び量子ドット(quantum dot)ディスプレイ用素子からなる群より選択されてもよい。
本発明の他の実施例は、前述した本発明の有機電気素子を含むディスプレイ装置と、このディスプレイ装置を制御する制御部を含む電子装置を含んでいてもよい。このとき、電子装置は現在又は将来の有無線通信端末であり得、携帯電話などの移動通信端末、PDA、電子辞書、PMP、リモコン、ナビゲーション、ゲーム機、各種テレビ、各種コンピュータなど、あらゆる電子装置を含む。
以下、本発明の一側面による化合物について説明する。
本発明の一側面によるによる化合物は下記式1で表される。
前記式1において、各記号は下記と同様に定義することができる。
x、yはそれぞれ0〜2の整数であり、好ましくカニは、x、yはそれぞれ0〜1の整数であり、x+yは1以上の整数である。xとyが2である場合には、複数のLそれぞれ、Lそれぞれ、Arそれぞれ、Arそれぞれ、Arそれぞれ、Arそれぞれは、互いに同じであっても異なっていてもよい。
Ar〜Arは、それぞれ独立に、C−C60のアリール基、フルオレニル基、O、N、S、Si及びPから選ばれる少なくとも1種のヘテロ原子を含むC−C60のヘテロ環基、C−C60の脂肪族環基、−L'−N(R)(R)、下記式A−1、並びに下記式A−2からなる群より選択され、Ar〜Arの少なくとも一つは、下記の式A−1又は式A−2である。
はO又はSであり、XはN(R')、O又はSである。
Ar1〜Arのうち少なくとも一方がアリール基である場合は、該アリール基は、好ましくは、C-C30のアリール基であり、更に好ましくは、C-C18のアリール基であり、例えば、フェニル、ビフェニル、ナフチル、ターフェニル等であってもよい。
Ar1〜Arのうち少なくとも一方が前記式A-1またはA-2で表示される場合を除き、ヘテロ環基である場合には、該ヘテロ環基は、好ましくは、C-C30のヘテロ環基であり、更に好ましくは、C-C16のヘテロ環基であり、例えば、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ナフトエベンゾチオフェン、ナフトエベンゾフラン等であってもよい。
Ar1〜Arのうち少なくとも一方がフルオレニル基である場合には、該フルオレニル基は、9,9-ジメチル-9H-フルオレン、9,9-ジフェニル-9H-フルオレン、9,9'-スピロビフルオレン等であってもよい。
〜Rは、それぞれ独立に、水素、重水素、ハロゲン、シアノ基、ニトロ基、C−C60のアリール基、フルオレニル基、O、N、S、Si及びPから選ばれる少なくとも1種のヘテロ原子を含むC−C60のヘテロ環基、C−C60の脂肪族環基、C−C30のアルキル基、C−C30のアルケニル基、C−C30のアルキニル基、C−C30のアルコキシ基、C−C30のアリールオキシル基、並びに−L’−N(R)(R)からなる群より選択され、隣接する基同士は、互いに結合して環を形成していてもよい。
ここで隣接した基同士とは、隣接するR同士、隣接するR同士、隣接するR同士、隣接するR同士、隣接するR同士、隣接するR同士、隣接するRとR'同士、隣接するRとR'同士などを意味する。
隣接するR同士が、隣接するR同士が、隣接するR同士が、隣接するR同士が、隣接するR同士が、隣接するR同士が互いに結合して形成された環は、C-C60の芳香族環基、フルオレニル基、O、N、S、Si及びPからなる群より選択された少なくとも1つのヘテロ原子を含むC-C60のヘテロ環基、又はC-C60の脂肪族環であってもよい。例えば、隣接する同士が互いに結合して芳香環を形成する場合には、好ましくはC〜C20の芳香族環、より好ましくはC〜C14の芳香族環、例えばベンゼン、ナフタレン、フェナントレンなどの芳香族環が形成されてもよい。
隣接するRとR'同士がおよび/または隣接するRとR'同士が、互いに結合して環を形成した結果、Nを含むヘテロ環、例えばインドール(indole)、カルバゾール(carbazole)、フェノチアジン(phenothiazine)、フェノキサジン(phenoxazine)、又はアクリジン(acridine)などの部分(moiety)を含む化合物が形成されてもよい。
n、p'及びr'は、それぞれ0〜3の整数であり、m、o、p、q及びrは、それぞれ0〜4の整数であり、これらのそれぞれが2以上の整数である場合には、Rそれぞれ、Rそれぞれ、Rそれぞれ、Rそれぞれ、Rそれぞれ、Rそれぞは、互いに同じであっても異なっていてもよい。
〜Rのうち少なくとも一方がアリール基である場合は、該アリール基は、好ましくは、C-C30のアリール基であり、更に好ましくは、C-C18のアリール基であり、例えば、フェニル、ビフェニル、ナフチル、ターフェニル等であってもよい。
〜Rのうち少なくとも一方がヘテロ環基である場合には、該ヘテロ環基は、好ましくは、C-C30のヘテロ環基であり、更に好ましくは、C-C18のヘテロ環基であり、例えば、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、カルバゾール、フェニルカルバゾール
等であってもよい。
〜Rのうち少なくとも一方がアルキル基である場合には、該アルキル基は、好ましくは、C-C10のアルキル基であり、例えば、メチル、t-ブチル等であってもよい。
〜Rのうち少なくとも一方がアルコキシ基である場合には、該アルコキシ基は、好ましくは、C-C20のアルコキシ基であり、更に好ましくは、C-C10のアルコキシ基であり、例えばメトキシ、t-ブトキシ等であってもよい。
〜L及びL'は、それぞれ独立に、単結合、C−C60のアリーレン基、フルオレニレン基、C−C60の脂肪族環基、並びにO、N、S、Si及びPからなる群より選ばれた少なくとも1種のヘテロ原子を含むC−C60のヘテロ環基からなる群より選択してもよい。
〜L及びL'のうち少なくとも1つがアリーレン基である場合は、該アリーレン基は、好ましくは、C-C30のアリーレン基であり、更に好ましくは、C-C18のアリーレン基であり、例えば、フェニル、ナフチル、ビフェニル、ターフェニル等であってもよい。
前記R'、R及びRは、それぞれ独立に、C−C60のアリール基、フルオレニル基、並びにO、N、S、Si及びPから選ばれる少なくとも1種のヘテロ原子を含むC−C60のヘテロ環基、C−C60の脂肪族環基からなる群より選択してもよい。
R'、R及びRのうち少なくとも一方がアリール基である場合は、該アリール基は、好ましくは、C-C30のアリール基であり、更に好ましくは、C-C18のアリール基であり、例えば、フェニル、ビフェニル、ナフチル、ターフェニル、フェナントレン等であってもよい。
R'、R及びRのうち少なくとも一方がヘテロ環基である場合には、該ヘテロ環基は、好ましくは、C-C30のヘテロ環基であり、更に好ましくは、C-C18のヘテロ環基であり、例えば、カルバゾール、フェニルカルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン等であってもよい。
R'、R及びRのうち少なくとも一方がフルオレニル基である場合には、該フルオレニル基は、9,9-ジメチル-9H-フルオレン、9,9-ジフェニル-9H-フルオレン、9,9'-スピロビフルオレン等であってもよい。
前記Ar〜Ar、R〜R、L〜L、R'、及び隣接する基同士が互いに結合して形成された環は、それぞれ、重水素、ハロゲン、無置換の又はC−C20のアルキル基若しくはC−C20のアリール基で置換されたシラン基、シロキサン基、ホウ素基、ゲルマニウム基、シアノ基、ニトロ基、C−C20のアルキルチオ基、C−C20のアルコキシ基、C−C20のアリールオキシル基、C−C20のアリールチオ基、C−C20のアルキル基、C−C20のアルケニル基、C−C20のアルキニル基、C−C20のアリール基、フルオレニル基、O、N、S、Si及びPからなる群より選ばれた少なくとも1種のヘテロ原子を含むC−C20のヘテロ環基、C−C20の脂肪族環基、C−C20のアリールアルキル基、並びにC−C20のアリールアルケニル基からなる群より選択された1種以上の置換基で更に置換されていてもよい。
例示的に、前記化学式1は、下記式2または式3で表されるものであってもよい。
前記式2及式3において、X1、L1〜L3、Ar1〜Ar6、R1、R2、n及びmは、式1におけるものと同様である。
また、例示的に、前記式1は下記式4から式19のうちのいずれか1つで表されるものであってもよい。
前記式4から式19において、X、L〜L、Ar〜Ar、R、R、n、mは、式1におけるものと同様である。
また、例示的に、前記式1は下記式20から式34のうちのいずれか1つで表されるものであってもよい。
前記式20から式34において、X、L〜L、Ar〜Ar、R、R、n、mは、 式1におけるものと同様であり、a及びbは、それぞれ0〜6の整数である。
具体的には、前記式1で表示される化合物は、下記の化合物のいずれかであることがあるが、これに限定されるものではない。
本発明の他の側面では、本発明は、陽極、陰極、及び前記陽極と陰極との間に形成された有機物層を含む有機電気素子を提供し、この時、有機物層は前記式1で表示される1種単独の化合物または2種以上の化合物を含んでいる。
本発明の別の側面では、本発明は、陽極、陰極、前記陽極と陰極との間に形成された有機物層と光効率改善層を含む有機電気素子を提供する。このとき、光効率改善層は、前記正または負の両面のうち、前記有機物層と接していない面に形成され、前記有機物層または光効率改善層は、前記式1で表示される化合物を含んでいる。
前記有機物層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光補助層、発光層、電子輸送補助層、電子輸送層、および電子注入層のうちの少なくとも一つの層を含み、好ましくは、前記化合物は、発光補助層に含まれていてもよい。
前記有機物層は、前記陽極上に順次形成された正孔輸送層、発光層、及び電子輸送層を含むスタック(stack)を複数含んでいてもよく、前記複数のスタックの間に形成された電荷生成層をさらに含んでいてもよい。
本発明の別の側面では、本発明は、前記式1で表される有機電気素子を含むディスプレイ装置と、前記ディスプレイ装置を駆動する制御部を含む電子装置を提供する。
以下、本発明に係る式1で表される化合物の合成例及び有機電気素子の製造例に対して実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明が下記実施例に限定されるものではない。
[合成例]
本発明に係る式1で表される化合物(final product)は、下記反応式1の反応経路により合成してもよいが、これに限定されるものではない。
<反応式1>(Hal、Hal、Halは、I、Br又はClである。)
I.Sub1の合成
前記反応式1のSub1は、下記反応式2−1また2−2の反応経路により合成してもよいが、これに限定されるものではない。XがSである場合には、下記反応式2−1に基づいて合成されることができ、Xが0である場合には、下記反応式2−2に基づいて合成することができる。
<反応式2−1>(Hal、Hal、Halは、I、Br又はClである。)
<反応式2−2>(Hal、Hal、Halは、I、Br又はClである。)
1.Sub1−1、Sub1−7の合成例
(1)Sub1−1−aの合成例
(3−クロロフェニル)ボロン酸(50.0g、320mmol)をTHF(1.6L)に溶かした後、(2−ブロモ−6−ヨードフェニル)(エテニル)硫酸塩(110g、320mmol)、NaOH(38.4g、959mmol)、Pd(PPh(22.2g、19.2mmol)、水(800mL)を添加し、80℃で攪拌した。反応が終了すれば、etherと水で抽出した後、有機層をMgSOで乾燥させ、濃縮した。生成された化合物をシリカゲルカラムで分離した後、再結晶して生成物88.0g(収率:84%)を得た。
(2)Sub1−1−bの合成例
Sub1−1−a(88.0g、269mmol)に酢酸(1.1L)、35%H(76.7mL)を入れて常温で攪拌する。反応が終了すれば、NaOH水溶液で中和させた後、EA(エテニルアセテート)と水で抽出した。有機層をMgSOで乾燥させ、濃縮した後、生成された有機物をシリカゲルカラムで分離した後、再結晶して生成物82.2g(収率:89%)を得た。
(3)Sub1−1、Sub1−7の合成例
Sub1−1−b(82.2g、239mmol)の余分なのトリフルオロメタンスルホン酸を入れて、常温で24時間撹拌した後、水とピリジン(8:1)をゆっくり入れて30分還流する。温度を下げてCHClと水で抽出した。有機層をMgSOで乾燥し、濃縮した後、生成された生成物をシリカゲルカラムで分離した後、再結晶して生成物Sub1−1を28.5g(収率:40%)得て、生成物Sub1−7を29.9g(収率:42%)得た。
2.Sub1−13の合成例
(1)Sub1−13−aの合成例
(4−クロロフェニル)ボロン酸(20.0g、128mmol)、THF、(4−ブロモ−2−ヨードフェニル)(エテニル)硫酸塩(43.9g、128mmol)、NaOH(15.4g、384mmol)、Pd(PPh(8.87g、7.67mmol)、水を使用して前記Sub1−1−aの合成法と同様の方法で進行させて生成物33.9g(収率:81%)を得た。
(2)Sub1−13−bの合成例
Sub1−13−a(33.9g、104mmol)、ボロン酸(414mL)、35%H(29.6mL)を使用して前記Sub1−1−bの合成法と同様の方法で進行させて生成物32.8g(収率:92%)を得た。
(3)Sub1−13の合成例
Sub1−1−bの代わりにSub1−13−b(32.8g、95.3mmol)を使用して、上記Sub1−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物23.8g(収率:84%)を得た。
3.Sub1−35の合成例
(1)Sub1−35−cの合成例
(4−クロロフェニル)ボロン酸(20.0g、128mmol)、4−ブロモ−2−ヨードフェノール(38.2g、128mmol)、NaOH(15.3g、384mmol)、Pd(PPh(8.87g、7.67mmol)を使用して前記Sub1−1−aの合成法と同様の方法で進行させて生成物29.7g(収率:82%)を得た。
(2)Sub1−35の合成例
Sub1−35−c(29.7g、105mmol)にPd(OAc)(1.18g、5.24mmol)、3−ニトロピリジン(0.65g、5.24mmol)、BzOOt−Bu(tert−butyl peroxybenzoate)(40.7g、210mmol)、C(hexafluorobenzene)(160mL)、DMI(N、N'−dimethylimidazolidinone)(105mL)を添加し、90℃で3時間還流させる。反応が終了したら、反応物の温度を常温に冷やし、EAと水で抽出した。有機層をMgSOで乾燥させ、濃縮した後、生成された有機物をシリカゲルカラムで分離した後、再結晶して生成物19.2g(収率:65%)を得た。
4.Sub1−40の合成例
(1)Sub1−40−cの合成例
(2−クロロフェニル)ボロン酸(20.0g、128mmol)、4−ブロモ−2−ヨードフェノール(38.2g、128mmol)、NaOH(15.3g、384mmol)、Pd(PPh(8.87g、7.67mmol)を使用して前記Sub1−1−aの合成法と同様の方法で進行させて生成物29.0g(収率:80%)を得た。
(2)Sub1−40の合成例
Sub1−40−c(29.0g、102mmol)、Pd(OAc)(1.15g、5.12mmol)、3−ニトロピリジン(0.64g、5.12mmol)、BzOOt−Bu(39.7g、205mmol)、C(150mL)、DMI(100mL)を使用して前記Sub1−35の合成法と同様の方法で進行させて生成物17.9g(収率62%)を得た。
5.Sub1−46の合成例
(1)Sub1−46−aの合成例
(3−クロロナフタレン−2-イル)ボロン酸(20.0g、96.9mmol)、(5−ブロモ−2−ヨードフェニル)(エテニル)硫酸塩(33.2g、96.9mmol)、NaOH(11.6g、291mmol)、Pd(PPh(6.72g、5.81mmol)を使用して前記Sub1−1−aの合成法と同様の方法で進行させて生成物31.5g(収率:86%)を得た。
(2)Sub1−46−bの合成例
Sub1−46−a(31.5g、83.3mmol)、ボロン酸(333mL)、35%H(23.8mL)を使用して、上記Sub1−bの合成法と同様の方法で進行させて生成物28.5g(収率:87%)を得た。
(3)Sub1-46の合成例
Sub1−1−46−b(28.5g、72.5mmol)を使用して前記Sub1−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物20.9g(収率:83%)を得た。
6.Sub1−88の合成例
(1)Sub1−88−aの合成例
(1−クロロナフタレン−2-イル)ボロン酸(20.0g、96.9mmol)、(4'−ブロモ−4−ヨード−[1、1'−ビフェニル]−3-イル)(エテニル)硫酸塩(40.6g、96.9mmol)、NaOH(11.6g、291mmol)、Pd(PPh(6.72g、5.81mmol)を使用して前記Sub1−1−aの合成法と同様の方法で進行させて生成物35.6g(収率:81%)を得た。
(2)Sub1−88−bの合成例
Sub1−88−a(35.6g、78.5mmol)、ボロン酸(314mL)、35%H(22.4mL)を使用して前記Sub1−1−bの合成法と同様の方法で進行させて生成物34.3g(収率:93%)を得た。
(3)Sub1−88の合成例
Sub1−1−bの代わりにSub1−1−88−b(34.3g、73.0mmol)を使用して、前記Sub1−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物23.8g(収率:77%)を得た。
7.Sub1−90の合成例
(1)Sub1−90−aの合成例
フェニルボロン酸(20.0g、164mmol)、5−ブロモ−3−ヨード−2−(メチルチオ)フェノール(56.6g、164mmol)、NaOH(19.7g、492mmol)、Pd(PPh(11.4g、9.84mmol)を使用して前記Sub1−1−aの合成法と同様の方法で進行させて生成物41.2g(収率:85%)を得た。
(2)Sub1−90−bの合成例
Sub1−90−a(41.2g、139mmol)、ボロン酸(40mL)、35%H(560mL)を使用して前記Sub1−1−bの合成法と同様の方法で進行させて生成物40.8g(収率:94%)を得た。
(3)Sub1−90の合成例
Sub1−1−90−b(40.8g、131mmol)を使用して前記Sub1−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物28.9g(収率:79%)を得た。
8.Sub1−92の合成例
(1)Sub1−92−aの合成例
(5−ブロモ−2−クロロフェニル)ボロン酸(30.0g、128mmol)、(2−ヨードフェニル)(メチル)硫酸塩(31.9g、128mmol)、NaOH(15.3g、383mmol)、Pd(PPh(8.84g、7.65mmol)を使用して前記Sub1−1−aの合成法と同様の方法で進行させて生成物32.8g(収率:82%)を得た。
(2)Sub1−92−bの合成例
Sub1−92−a(32.8g、105mmol)、ボロン酸(30mL)、35%H(420mL)を使用して前記Sub1−1−bの合成法と同様の方法で進行させて生成物33.1g(収率:96%)を得た。
(3)Sub1−92の合成例
Sub1−1−92−b(33.1g、100mmol)を使用して前記Sub1−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物21.5g(収率:72%)を得た。
9.Sub1−96の合成例
(1)Sub1−96−aの合成例
(2−ブロモ−4−クロロフェニル)ボロン酸(30.0g、128mmol)、(2−ヨードフェニル)(メチル)硫酸塩(31.9g、128mmol)、NaOH(15.3g、383mmol)、Pd(PPh(8.84g、7.65mmol)を使用して前記Sub1−1−aの合成法と同様の方法で進行させて生成物32.4g(収率:81%)を得た。
(2)Sub1−96−bの合成例
Sub1−96−a(32.4g、103mmol)、ボロン酸(30mL)、35%H(420mL)を使用して前記Sub1−1−bの合成法と同様の方法で進行させて生成物32.0g(収率:94%)を得た。
(3)Sub1−96の合成例
Sub1−1−96−b(32.0g、97.1mmol)を使用して前記Sub1−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物22.0g(収率:76%)を得た。
10.Sub1−102の合成例
(1)Sub1−102−cの合成例
(2−クロロフェニル)ボロン酸(20.0g、164mmol)、4−ブロモ−2−ヨードフェノール(54.7g、164mmol)、NaOH(19.7g、492mmol)、Pd(PPh(11.4g、9.84mmol)を使用して前記Sub1−1−aの合成法と同様の方法で進行させて生成物40.0g(収率:86%)を得た。
(2)Sub1−102の合成例
Sub1−102−c(40.0g、141mmol)、Pd(OAc)(1.58g、7.05mmol)、3−ニトロピリジン(0.88g、7.05mmol)、BzOOt−Bu(54.8g、282mmol)、C(210mL)、DMI(140mL)を使用して前記Sub1−35の合成法と同様の方法で進行させて生成物25.0g(収率63%)を得た。
11.Sub1−106の合成例
(1)Sub1−106−cの合成例
フェニルボロン酸(20.0g、164mmol)、3−ブロモ−4−クロロ−2−ヨードフェノール(54.7g、164mmol)、NaOH(19.7g、492mmol)、Pd(PPh(11.4g、9.84mmol)を使用して前記Sub1−1−aの合成法と同様の方法で進行させて生成物38.6g(収率:83%)を得た。
(2)Sub1−106の合成例
Sub1−106−c(38.6g、136mmol)、Pd(OAc)(1.53g、6.81mmol)、3−ニトロピリジン(0.85g、6.81mmol)、BzOOt−Bu(52.9g、272mmol)、C(200mL)、DMI(140mL)を使用して前記Sub1−35の合成法と同様の方法で進行させて生成物24.9g(収率65%)を得た。
Sub1に属する化合物は、下記のような化合物であってもよいが、これに限定されるものではない。表1は、下記の化合物のFD−MS(Field Desorption−Mass Spectrometry)の値を示したものである。
[表1]
II.Sub2の合成
前記反応式1のSub2は、下記反応式3の反応経路により合成してもよいが(本出願人の韓国登録特許第10−1251451号(2013.04.05日付登録公告)に開示)、これに限定されるものではない。下記反応式3において、ZはAr、Ar又はArであり、ZはAr、Ar又はArであり、HalはBr又はClである。
<反応式3>
が式A−1又は式A−2で表示される場合、前記反応式3のZ−Halは、下記反応式4の反応経路により合成してもよいが、これに限定されるものではない。X、R〜R、o〜rは化学式A−1又は式A−2で定義されたものと同一であり、X'は−OH、−SH、−NHであり、RおよびRの一つはHalであり、HalはBr又はClである。
<反応式4>
X'が−OHであるとき(1)の合成経路より合成してもよい、X'が−SHであるとき(2)の合成経路より合成してもよい、X'が−NHのとき(3)の合成経路より合成してもよい。
1.Sub2-29の合成例
(1)Sub2−29−bの合成例
2−ヨード安息香酸(50.0g、202mmol)、チオフェノール(22.2g、202mmol)、水酸化カリウム(56.6g、1008mmol)、銅パウダー(Copper powder)(1.3g、20.2mmol)を丸底フラスコに入れ、水(1.3L)を添加した後、12時間還流させる。反応が完了すると、常温で冷やした後、沈殿が完了するまで3MHClを添加する。以後、沈殿物を水で拭いてくれて、乾燥させて生成物41.3g(収率89%)を得た。
(2)Sub2−29−cの合成例
出発物質であるSub2−29−b(41.3g、179mmol)のHSO(1.3mL)を添加した後、出発物質がすべて溶けるまで還流させる。出発物質がすべて溶けたら常温で冷やされた後、氷水を添加して沈殿させる。その後、沈殿物を水で拭いてくれて乾燥させた後、CHClで溶かす。以後、シリカゲルカラムで分離した後、再結晶して生成物25.9g(収率68%)を得た。
(3)Sub2−29−dの合成例
2−ブロモ−4'−クロロ−1、1'−ビフェニル(32.6g、122mmol)を窒素雰囲気下でTHF(270mL)で溶かした後、−78℃に冷却する。以後、n−BuLi(49mL)をゆっくりと滴下して混合物を30分間撹拌する。続いてSub2−29−c(25.9g、122mmol)をTHF(140mL)に溶かした後、ゆっくりと滴下する。−78℃で1時間攪拌した後、常温まで徐々に上げる。反応が完了したら、エテニルアセテートと水抽出した後、有機層をMgSOで乾燥し濃縮する。以後、濃縮物をシリカゲルカラムで分離した後、再結晶して生成物40.1g(収率82%)を得た。
(4)Sub2−29−eの合成例
Sub2−29−d(40.1g、100mmol)と酢酸(250mL)と濃塩酸(40mL)を丸底フラスコに入れた後、窒素雰囲気下、60〜80℃で3時間撹拌する。反応が完了したら、CHClと水抽出した後、有機層をMgSOで乾燥し濃縮する。以後、濃縮物をシリカゲルカラムで分離した後、再結晶して生成物31.8g(収率83%)を得た。
(5)Sub2−29の合成例
Sub2−29−e(31.8g、83.0mmol)をトルエン(420mL)に溶かした後、アニリン(7.7g、83.0mmol)、Pd(dba)(2.28g、2.49mmol)、P(t−Bu)(1.01g、4.98mmol)、NaOt−Bu(16.0g、166mmol)を添加し、90℃で攪拌した。反応が完了したら、CHClと水抽出した後、有機層をMgSOで乾燥し濃縮する。以後、濃縮物をシリカゲルカラムで分離した後、再結晶して生成物28.5g(収率78%)を得た。
2.Sub2−39の合成例
(1)Sub2−39−bの合成例
3−クロロ−2−ヨード安息香酸(20.0g、70.8mmol)、3−(ジベンゾ[b、d]フラン−3-イル)ベンゼンチオール(19.6g、70.8mmol)、KOH(19.9g、354mmol)、銅パウダー(0.45g、7.08mmol)を使用して、前記Sub2−29−bの合成法と同様の方法で進行させて生成物25.6g(収率84%)を得た。
(2)Sub2−39−cの合成例
Sub2−39−b(25.6g、59.4mmol)、HSO(420mL)を使用して、前記Sub2−29−cの合成法と同様の方法で進行させて生成物14.7g(収率60%)を得た。
(3)Sub2−39−dの合成例
(2−ブロモ−1、1'−ビフェニル(8.3g、35.6mmol)、n−BuLi(14mL)、Sub2−39−c(14.7g、35.6mmol)を使用して、前記Sub2−29−dの合成法と同様の方法で進行させて生成物16.4g(収率81%)を得た。
(4)Sub2−39−eの合成例
Sub2−39−d(16.4g、28.8mmol)と酢酸(72mL)と濃塩酸(12mL)を使用して、前記Sub2−29−eの合成法と同様の方法で進行させて生成物12.0g(収率76%)を得た。
(5)Sub2−39の合成例
Sub2−39−e(12.0g、21.9mmol)、アニリン(2.0g、21.9mmol)、Pd(dba)(0.60g、0.66mmol)、P(t−Bu)(0.27g、1.31mmol)、NaOt−Bu(4.2g、43.7mmol)を使用して、前記Sub2−29の合成法と同様の方法で進行させて生成物9.4g(収率71%)を得た。
3.Sub2−46の合成例
(1)Sub2−46−bの合成例
2−ヨード安息香酸(50.0g、202mmol)、フェノール (37.9g、403mmol)、1、8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(1、8−diazabicyclo[5.4.0]undec−7−ene(DBU))(90.4g、605mmol)、ピリジン(3.2mL)、銅パウダー(1.7g、26.2mmol)、CuI(1.7g、9.07mmol)を丸底フラスコに入れ、DMF(1.6L)を添加した後、3時間還流させる。反応が完了すると、常温で冷やした後、沈殿が完了するまで3MHClを添加する。以後、沈殿物を水で拭いてくれて、乾燥させて生成物41.8g(収率86%)を得た。
(2)Sub2−46−cの合成例
Sub2−46−b(41.8g、195mmol)、HSO(14L)を使用して、前記Sub2−29−cの合成法と同様の方法で進行させて生成物26.4g(収率69%)を得た。
(3)Sub2−46−dの合成例
2−ブロモ−2'−クロロ−1、1'−ビフェニル(36.0g、135mmol)、n−BuLi(54mL)、Sub2−46−c(26.4g、135mmol)を使用して、前記Sub2−29−dの合成法と同様の方法で進行させて生成物45.1g(収率87%)を得た。
(4)Sub2−46−eの合成例
Sub2−46−d(45.1g、117mmol)と酢酸(290mL)と濃塩酸((50mL)を使用して、前記Sub2−29−eの合成法と同様の方法で進行させて生成物40.4g(収率94%)を得た。
(5)Sub2−46の合成例
Sub2−46−e(40.4g、110mmol)、アニリン(10.3g、110mmol)、Pd(dba)(3.03g、3.30mmol)、P(t−Bu)(1.34g、6.61mmol)、NaOt−Bu(21.2g、220mmol)を使用して、前記Sub2−29の合成法と同様の方法で進行させて生成物35.0g(収率75%)を得た。
4.Sub2−47の合成例
(1)Sub2−47−bの合成例
5−クロロ−2−ヨード安息香酸(50.0g、177mmol)、フェノール(33.3g、354mmol)、DBU(79.4g、531mmol)、ピリジン(2.9mL)、銅パウダー(1.5g、23.0mmol)、CuI(1.5g、7.97mmol)を使用して、前記Sub2−46−bの合成法と同様の方法で進行させて生成物38.3g(収率87%)を得た。
(2)Sub2−47−cの合成例
Sub2−47−b(38.3g、154mmol)、HSO(1.1L)を使用して、前記Sub2−29−cの合成法と同様の方法で進行させて生成物23.1g(収率65%)を得た。
(3)Sub2−47−dの合成例
2−ブロモ−1、1'−ビフェニル(23.3g、100mmol)、n−BuLi(40mL)、Sub2−47−c(23.1g、100mmol)を使用して、前記Sub2−29−dの合成法と同様の方法で進行させて生成物32.8g(収率85%)を得た。
(4)Sub2−47−eの合成例
Sub2−47−d(32.8g、85.1mmol)と酢酸(210mL)と濃塩酸(35mL)を使用して、前記Sub2−29−eの合成法と同様の方法で進行させて生成物28.4g(収率91%)を得た。
(5)Sub2−47の合成例
Sub2−47−e(28.4g、77.4mmol)、アニリン(7.2g、77.4mmol)、Pd(dba)(2.13g、2.32mmol)、P(t−Bu)(0.94g、4.65mmol)、NaOt−Bu(14.9g、155mmol)を使用して、前記Sub2−29の合成法と同様の方法で進行させて生成物23.9g(収率73%)を得た。
5.Sub2−75の合成例
(1)Sub2−75−aの合成例
2−ヨード安息香酸(20.0g、80.6mmol)、4−クロロアニリン(20.6g、161mmol)、Cu(OAc)(1.0g)、ナトリウム アセテート(7.9g、96.8mmol)を丸底フラスコに入れ、水(540mL)を添加した後、5時間還流させる。反応が終了すれば、常温まで冷ました後、3MHClを沈殿が完了するまで添加する。その後、沈殿物を水で拭いてくれて、乾燥させて生成物16.4g(収率82%)を得た。
(2)Sub2−75−bの合成例
Sub2−75−a(16.4g、66.2mmol)をトルエン(330mL)に溶かした後、1−ブロモナフタレン(13.7g、66.2mmol)、Pd(dba)(1.82g、1.99mmol)、P(t−Bu)(0.80g、3.97mmol)、NaOt−Bu(12.7g、132mmol)を添加し、60℃で攪拌した。反応が完了したら、CHClと水抽出した後、有機層をMgSOで乾燥させ、濃縮した後、生成された化合物をシリカゲルカラムで分離した後、再結晶して生成物18.3g(収率74%)を得た。
(3)Sub2−75−cの合成例
Sub2−75−b(18.3g、49.0mmol)、HSO(350mL)を使用して、前記Sub2−29−cの合成法と同様の方法で進行させて生成物11.8g(収率68%)を得た。
(4)Sub2−75−dの合成例
2−ブロモ−2'−クロロ−1、1'−ビフェニル(7.7g、33.2mmol)、n−BuLi(13mL)、Sub2−75−c(11.8g、33.2mmol)を使用して、前記Sub2−29−dの合成法と同様の方法で進行させて生成物13.9g(収率82%)を得た。
(5)Sub2−75−eの合成例
Sub2−75−d(13.9g、27.2mmol)と酢酸((68mL)と濃塩酸(11mL)を使用して、前記Sub2−29−eの合成法と同様の方法で進行させて生成物12.3g(収率92%)を得た。
(6)Sub2−75の合成例
Sub2−75−e(12.3g、25.0mmol)、アニリン(2.3g、25.0mmol)、Pd(dba)(0.69g、0.75mmol)、P(t−Bu)(0.30g、1.50mmol)、NaOt−Bu(4.8g、50.0mmol)を使用して、前記Sub2−29の合成法と同様の方法で進行させて生成物10.7g(収率78%)を得た。
6.Sub2−81の合成例
(1)Sub2−81−fの合成例
2−ブロモ−N−(4−クロロフェニル)−N−フェニルナフタレン−1−アミン(20.0g、48.9mmol)を窒素雰囲気下でTHF(100mL)で溶かした後、−78℃に冷却する。以後、n−BuLi(20mL)をゆっくりと滴下して混合物を30分間撹拌する。続いて9H−フルオレン−9−オン(9H−fluoren−9−one)(8.8g、48.9mmol)をTHF(60mL)に溶かした後、ゆっくりと滴下する。−78℃で1時間攪拌した後、常温まで徐々に上げる。反応が完了したら、エテニルアセテートと水抽出した後、有機層をMgSOで乾燥し濃縮した後、生成された化合物をシリカゲルカラムで分離した後、再結晶して生成物21.2g(収率85%)を得た。
(2)Sub2−81−eの合成例
Sub2−81−f(21.2g、41.6mmol)と酢酸(100mL)と濃塩酸(20mL)を使用して、前記Sub2−29−eの合成法と同様の方法で進行させて生成物9.8g(収率48%)を得た。
(3)Sub2−81の合成例
Sub2−81−e(9.8g、19.9mmol)、[1、1'−ビフェニル]−4−アミン(3.4g、19.9mmol)、Pd(dba)(0.55g、0.60mmol)、P(t−Bu)(0.24g、1.20mmol)、NaOt−Bu(3.8g、39.8mmol)を使用して、前記Sub2−29の合成法と同様の方法で進行させて生成物9.5g(収率76%)を得た。
7.Sub2−83の合成例
(1)Sub2−83−fの合成例
9−(2−ブロモ−4−クロロフェニル)−9H−カルバゾール(20.0g、56.1mmol)、n−BuLi(22mL)、9H−フルオレン−9−オン(9H−fluoren−9−one)(10.1g、56.1mmol)を使用して、前記Sub2−81−fの合成法と同様の方法で進行させて生成物22.3g(収率81%)を得た。
(2)Sub2−83−eの合成例
Sub2−83−f(22.3g、45.4mmol)と酢酸(110mL)と濃塩酸(20mL)を使用して、前記Sub2−29−eの合成法と同様の方法で進行させて生成物17.8g(収率89%)を得た。
(3)Sub2−83の合成例
Sub2−83−e(17.8g、40.5mmol)、アニリン(3.8g、40.5mmol)、Pd(dba)(1.11g、1.21mmol)、P(t−Bu)(0.49g、2.43mmol)、NaOt−Bu(7.8g、80.9mmol)を使用して、前記Sub2−29の合成法と同様の方法で進行させて生成物14.3g(収率71%)を得た。
Sub2に属する化合物は、下記のような化合物であってもよいが、これに限定されるものではない。表2は、下記の化合物のFD−MS(Field Desorption−Mass Spectrometry)の値を示したものである。
[表2]
III.最終化合物の合成例
1.P−1の合成例
(1)Inter−1の合成例
Sub1−1(2.00g、6.72mmol)をトルエン(35mL)で溶かした後、Sub2−1(1.14g、6.72mmol)、Pd(dba)(0.18g、0.20mmol)、P(t−Bu)(0.08g、0.40mmol)、NaOt−Bu(1.29g、13.4mmol)を添加し、60℃で攪拌した。反応が完了したら、CHClと水抽出した後、有機層をMgSOで乾燥し濃縮した後、生成された化合物をシリカゲルカラムで分離した後、再結晶して生成物1.95g(収率75%)を得た。
(2)P−1の合成例
Inter−1(1.95g、5.04mmol)をトルエン(25mL)で溶かした後、Sub2−29(2.22g、5.04mmol)、Pd(dba)(0.14g、0.15mmol)、P(t−Bu)(0.06g、0.30mmol)、NaOt−Bu(0.97g、10.1mmol)を添加し、攪拌した。反応が完了したら、CHClと水抽出した後、有機層をMgSOで乾燥し濃縮した後、生成された化合物をシリカゲルカラムで分離した後、再結晶して生成物2.86g(収率72%)を得た。
2.P−45の合成例
(1)Inter−45の合成例
Sub1−13(2.00g、6.72mmol)、Sub2−1(1.14g、6.72mmol)、Pd(dba)(0.18g、0.20mmol)、P(t−Bu)(0.08g、0.40mmol)、NaOt−Bu(1.29g、13.4mmol)を使用して、前記Inter−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物1.87g(収率72%)を得た。
(2)P−45の合成例
Inter−45(1.87g、4.84mmol)、Sub2−29(2.05g、4.84mmol)、Pd(dba)(0.13g、0.15mmol)、P(t−Bu)(0.06g、0.29mmol)、NaOt−Bu(0.93g、9.68mmol)を使用して、前記P−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物2.62g(収率70%)を得た。
3.P−50の合成例
(1)Inter−50の合成例
Sub1−15(2.00g、6.72mmol)、Sub2−1(1.14g、6.72mmol)、Pd(dba)(0.18g、0.20mmol)、P(t−Bu)(0.08g、0.40mmol)、NaOt−Bu(1.29g、13.4mmol)を使用して、前記Inter−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物1.82g(収率70%)を得た。
(2)P−50の合成例
Inter−50(1.82g、4.70mmol)、Sub2−44(1.99g、4.70mmol)、Pd(dba)(0.13g、0.14mmol)、P(t−Bu)(0.06g、0.28mmol)、NaOt−Bu(0.90g、9.41mmol)を使用して、前記P−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物2.84g(収率78%)を得た。
4.P−64の合成例
(1)Inter−64の合成例
Sub1−16(2.00g、6.72mmol)、Sub2−1(1.14g、6.72mmol)、Pd(dba)(0.18g、0.20mmol)、P(t−Bu)(0.08g、0.40mmol)、NaOt−Bu(1.29g、13.4mmol)を使用して、前記Inter−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物2.00g(収率77%)を得た。
(2)P−64の合成例
Inter−64(2.00g、5.17mmol)、Sub2−83(2.57g、5.17mmol)、Pd(dba)(0.14g、0.16mmol)、P(t−Bu)(0.06g、0.31mmol)、NaOt−Bu(0.99g、10.4mmol)を使用して、前記P−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物3.15g(収率72%)を得た。
5.P−83の合成例
(1)Inter−83の合成例
Sub1−23(2.00g、6.68mmol)、Sub2−4(2.15g、6.68mmol)、Pd(dba)(0.18g、0.20mmol)、P(t−Bu)(0.08g、0.40mmol)、NaOt−Bu(1.28g、13.4mmol)を使用して、前記Inter−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物2.63g(収率73%)を得た。
(2)P−83の合成例
Inter−83(2.63g、4.87mmol)、Sub2−75(2.67g、4.87mmol)、Pd(dba)(0.13g、0.15mmol)、P(t−Bu)(0.06g、0.29mmol)、NaOt−Bu(0.94g、9.75mmol)を使用して、前記P−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物3.49g(収率68%)を得た。
6.P−112の合成例
Sub1−32(2.00g、7.10mmol)をトルエン(40mL)で溶かした後、Sub2−45(6.02g、14.21mmol)、Pd(dba)(0.20g、0.21mmol)、P(t−Bu)(0.09g、0.43mmol)、NaOt−Bu(1.37g、14.2mmol)を添加し、攪拌した。反応が完了したら、CHClと水抽出した後、有機層をMgSOで乾燥し濃縮した後、生成された化合物をシリカゲルカラムで分離した後、再結晶して生成物5.53g(収率77%)を得た。
7.P−117の合成例
(1)Inter−117の合成例
Sub1−35(2.00g、7.10mmol)、Sub2−1(1.20g、7.10mmol)、Pd(dba)(0.20g、0.21mmol)、P(t−Bu)(0.09g、0.43mmol)、NaOt−Bu(1.37g、14.2mmol)を使用して、前記Inter−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物2.00g(収率76%)を得た。
(2)P−117の合成例
Inter−117(2.00g、5.40mmol)、Sub2−29(2.37g、5.40mmol)、Pd(dba)(0.15g、0.16mmol)、P(t−Bu)(0.07g、0.32mmol)、NaOt−Bu(1.04g、10.8mmol)を使用して、前記P−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物3.09g(収率74%)を得た。
8.P−132の合成例
(1)Inter−132の合成例
Sub1−37(2.00g、7.10mmol)、Sub2−42(3.36g、7.10mmol)、Pd(dba)(0.20g、0.21mmol)、P(t−Bu)(0.09g、0.43mmol)、NaOt−Bu(1.37g、14.2mmol)を使用して、前記Inter−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物3.40g(収率71%)を得た。
(2)P−132の合成例
Inter−132(3.40g、5.04mmol)、Sub2−1(0.85g、5.04mmol)、Pd(dba)(0.14g、0.15mmol)、P(t−Bu)(0.06g、0.30mmol)、NaOt−Bu(0.97g、10.1mmol)を使用して、前記P−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物3.22g(収率79%)を得た。
9.P−136の合成例
(1)Inter−136の合成例
Sub1−39(2.00g、7.10mmol)、Sub2−87(3.76g、7.10mmol)、Pd(dba)(0.20g、0.21mmol)、P(t−Bu)(0.09g、0.43mmol)、NaOt−Bu(1.37g、14.2mmol)を使用して、前記Inter−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物3.89g(収率75%)を得た。
(2)P−136の合成例
Inter−136(3.89g、5.33mmol)、Sub2−13(0.96g、5.33mmol)、Pd(dba)(0.15g、0.16mmol)、P(t−Bu)(0.06g、0.32mmol)、NaOt−Bu(1.02g、10.7mmol)を使用して、前記P−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物3.62g(収率78%)を得た。
10.P−145の合成例
(1)Inter−145の合成例
Sub1−40(2.00g、7.10mmol)、Sub2−33(3.12g、7.10mmol)、Pd(dba)(0.20g、0.21mmol)、P(t−Bu)(0.09g、0.43mmol)、NaOt−Bu(1.37g、14.2mmol)を使用して、前記Inter−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物3.55g(収率78%)を得た。
(2)P−145の合成例
Inter−145(3.55g、5.54mmol)、Sub2−1(0.94g、5.54mmol)、Pd(dba)(0.15g、0.17mmol)、P(t−Bu)(0.07g、0.33mmol)、NaOt−Bu(1.07g、11.1mmol)を使用して、前記P−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物2.87g(収率67%)を得た。
11.P−162の合成例
(1)Inter−162の合成例
Sub1−52(2.00g、5.75mmol)、Sub2−1(0.97g、5.75mmol)、Pd(dba)(0.16g、0.17mmol)、P(t−Bu)(0.07g、0.35mmol)、NaOt−Bu(1.11g、11.5mmol)を使用して、前記Inter−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物1.83g(収率73%)を得た。
(2)P−162の合成例
Inter−162(1.83g、4.20mmol)、Sub2−45(1.78g、4.20mmol)、Pd(dba)(0.12g、0.13mmol)、P(t−Bu)(0.05g、0.25mmol)、NaOt−Bu(0.81g、8.40mmol)を使用して、前記P−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物2.63g(収率76%)を得た。
12.P−175の合成例
(1)Inter−175の合成例
Sub1−65(2.00g、5.24mmol)、Sub2−1(0.89g、5.24mmol)、Pd(dba)(0.14g、0.16mmol)、P(t−Bu)(0.06g、0.31mmol)、NaOt−Bu(1.01g、10.5mmol)を使用して、前記Inter−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物1.77g(収率72%)を得た。
(2)P−175の合成例
Inter−175(1.77g、3.77mmol)、Sub2−83(1.87g、3.77mmol)、Pd(dba)(0.10g、0.11mmol)、P(t−Bu)(0.05g、0.23mmol)、NaOt−Bu(0.73g、7.55mmol)を使用して、前記P−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物2.49g(収率71%)を得た。
13.P−195の合成例
(1)Inter−195の合成例
Sub1−85(2.00g、5.59mmol)、Sub2−44(2.37g、5.59mmol)、Pd(dba)(0.15g、0.17mmol)、P(t−Bu)(0.07g、0.34mmol)、NaOt−Bu(1.07g、11.2mmol)を使用して、前記Inter−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物3.17g(収率81%)を得た。
(2)P−195の合成例
Inter−195(3.17g、4.53mmol)、Sub2−1(0.77g、4.53mmol)、Pd(dba)(0.12g、0.14mmol)、P(t−Bu)(0.05g、0.27mmol)、NaOt−Bu(0.87g、9.06mmol)を使用して、前記P−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物2.45g(収率65%)を得た。
14.P−204の合成例
(1)Inter−204−aの合成例
Sub1−90(2.00g、7.16mmol)、Sub2−5(2.30g、7.16mmol)、Pd(dba)(0.20g、0.21mmol)、P(t−Bu)(0.09g、0.43mmol)、NaOt−Bu(1.38g、14.3mmol)を使用して、前記Inter−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物3.05g(収率82%)を得た。
(2)Inter−204−bの合成例
Inter−204−a(3.05g、5.87mmol)の余分なのトリフルオロメタンスルホン酸を入れて、常温で24時間撹拌した後、水とピリジン(8:1)をゆっくり入れて30分還流する。温度を下げてCHClと水で抽出した。有機層をMgSOで乾燥し、濃縮した後、生成された生成物をシリカゲルカラムで分離した後、再結晶して生成物Sub1−128.5g(収率:40%)と生成物1.89g(収率:73%)を得た。
(3)P−204の合成例
Inter−204−b(1.89g、4.29mmol)、Sub2−33(2.80g、4.29mmol)、Pd(dba)(0.12g、0.13mmol)、P(t−Bu)(0.05g、0.26mmol)、NaOt−Bu(0.82g、8.58mmol)を使用して、前記P−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物2.91g(収率72%)を得た。
15.P−208の合成例
(1)Inter−208の合成例
Sub1−92(2.00g、6.72mmol)、Sub2−1(1.14g、6.72mmol)、Pd(dba)(0.18g、0.20mmol)、P(t−Bu)(0.08g、0.40mmol)、NaOt−Bu(1.29g、13.4mmol)を使用して、前記Inter−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物1.84g(収率71%)を得た。
(2)P−208の合成例
Inter−208(1.84g、4.77mmol)、Sub2−32(2.10g、4.77mmol)、Pd(dba)(0.13g、0.14mmol)、P(t−Bu)(0.06g、0.29mmol)、NaOt−Bu(0.92g、9.54mmol)を使用して、前記P−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物3.09g(収率82%)を得た。
16.P−216の合成例
(1)Inter−216の合成例
Sub1−96(2.00g、6.72mmol)、Sub2−47(2.85g、6.72mmol)、Pd(dba)(0.18g、0.20mmol)、P(t−Bu)(0.08g、0.40mmol)、NaOt−Bu(1.29g、13.4mmol)を使用して、前記Inter−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物3.36g(収率78%)を得た。
(2)P−216の合成例
Inter−216(3.36g、5.24mmol)、Sub2−1(0.89g、5.24mmol)、Pd(dba)(0.14g、0.16mmol)、P(t−Bu)(0.06g、0.31mmol)、NaOt−Bu(1.01g、10.5mmol)を使用して、前記P−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物3.08g(収率76%)を得た。
17.P−243の合成例
(1)Inter−243の合成例
Sub1−106(2.00g、7.10mmol)、Sub2−1(1.20g、7.10mmol)、Pd(dba)(0.20g、0.21mmol)、P(t−Bu)(0.09g、0.43mmol)、NaOt−Bu(1.37g、14.2mmol)を使用して、前記Inter−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物1.92g(収率73%)を得た。
(2)P−243の合成例
Inter−243(1.92g、5.19mmol)、Sub2−34(2.28g、5.19mmol)、Pd(dba)(0.14g、0.16mmol)、P(t−Bu)(0.06g、0.31mmol)、NaOt−Bu(1.00g、10.4mmol)を使用して、前記P−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物1.72g(収率43%)を得た。
18.P−250の合成例
(1)Inter−250−aの合成例
Sub1−102(2.00g、7.10mmol)、Sub2−1(1.20g、7.10mmol)、Pd(dba)(0.20g、0.21mmol)、P(t−Bu)(0.09g、0.43mmol)、NaOt−Bu(1.37g、14.2mmol)を使用して、前記Inter−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物2.02g(収率77%)を得た。
(2)Inter−250−bの合成例
Inter−250−a(2.02g、5.47mmol)をTHF(27mL)で溶かした後(4−ヒドロキシルフェニル)ボロン酸(0.75g、5.47mmol)、NaOH(0.66g、16.4mmol)、Pd(PPh(0.38g、0.33mmol)、水(14mL)を添加し、80℃で攪拌した。反応が完了したら、CHClと水抽出した後、有機層をMgSOで乾燥し濃縮した。以後、濃縮物をシリカゲルカラムで分離した後、再結晶して生成物1.92g(収率:82%)を得た。
(3)Inter−250−cの合成例
Inter−250−b(1.92g、4.49mmol)を使用して、前記Inter−204−bの合成法と同様の方法で進行させて生成物1.83g(収率:73%)を得た。
(4)P−250の合成例
Inter−250−c(1.83g、3.27mmol)、Sub2−47(1.39g、3.27mmol)、Pd(dba)(0.09g、0.10mmol)、P(t−Bu)(0.04g、0.20mmol)、NaOt−Bu(0.63g、6.55mmol)を使用して、前記P−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物2.05g(収率75%)を得た。
19.P−254の合成例
(1)Inter−254−aの合成例
Sub1−96(2.0g、6.72mmol)、(4−ヒドロキシルフェニル)ボロン酸(0.93g、6.72mmol)、NaOH(0.81g、20.2mmol)、Pd(PPh(0.47g、0.40mmol)を使用して、前記Inter−250−bの合成法と同様の方法で進行させて生成物1.75g(収率:84%)を得た。
(2)Inter−254−bの合成例
Inter−254−a(1.75g、5.65mmol)、Sub2−47(2.39g、5.65mmol)、Pd(dba)(0.16g、0.17mmol)、P(t−Bu)(0.07g、0.34mmol)、NaOt−Bu(1.09g、11.3mmol)を使用して、前記Inter−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物2.84g(収率72%)を得た。
(3)Inter−254−cの合成例
Inter−254−b(2.84g、4.06mmol)を使用して、前記Inter−204−bの合成法と同様の方法で進行させて生成物2.56g(収率:76%)を得た。
(4)P−254の合成例
Inter−254−c(2.56g、3.09mmol)、Sub2−1(0.52g、3.09mmol)、Pd(dba)(0.08g、0.09mmol)、P(t−Bu)(0.04g、0.19mmol)、NaOt−Bu(0.59g、6.18mmol)を使用して、前記P−1の合成法と同様の方法で進行させて生成物1.89g(収率72%)を得た。
前記のような合成例により合成された本発明の化合物P−1〜P−266のFD−MS値は、下記表3の通りである。
[表3]
有機電気素子の製造評価
[実施例1]赤色有機発光素子(発光補助層)
ガラス基板に形成されたITO層(正極)上に4、4'、4"−トリス[2-ナフチル(フェニル)アミノ]トリフェニルアミン(以下、「2−TNATA」と略す)膜を真空蒸着して、60nmの厚さの正孔注入層を形成した後、N、N'−ビス(1−ナフタレン)−N、N'−ビス−フェニル−(1、1'−ビフェニル)−4、4'−ダイアミン(以下、「NPB」と略す)膜60nmの厚さで真空蒸着して正孔輸送層を形成した。
次に、前記正孔輸送層上に、本発明の化合物P−1を20nmの厚さで真空蒸着して発光補助層を形成した後、前記発光補助層上に4、4’−N、N’−ダイカーバゾレ−ビフェニル(以下、「CBP」と略す)をホスト物質として、ビス−(1−フェニルイソキノリル)イリジウム(III)アセチルアセトナート(以下、「(piq)Ir(acac)」と略す)をドーパントとして使用して95:5の重量比になるようにドーパントをドーピングして、30nmの厚さで真空蒸着して発光層を形成した。
次に、前記発光層上に(1、1’−ビスフェニル)−4−オレート)ビス(2−メチル−8−キノリナト)アルミニウム(以下「BAlq」と略す)を10nmの厚さで真空蒸着して正孔阻止層を形成し、前記正孔阻止層上にトリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム(以下「Alq」と略す)を40nmの厚さで真空蒸着して電子輸送層を形成した。その後、LiFを0.2nmの厚さで蒸着して電子注入層を形成し、次いでAlを150nmの厚さで蒸着して負極を形成することで、有機電子発光素子を製造した。
[実施例2]〜[実施例44]
発光補助層の物質として本発明の化合物P−1の代わりに、下記表4に記載された本発明の化合物を用いた点を除いては、前記実施例1と同様の方法で有機電子発光素子を製造した。
[比較例1]
発光補助層を形成しない点を除いては、前記実施形態1と同様の方法で有機電子発光素子を製造した。
[比較例2]及び[比較例3]
発光補助層の物質として比較化合物A又は比較化合物Bを用いた点を除いては、前記実施形態1と同様の方法で有機電子発光素子を製造した。
本発明の実施例1〜実施例44よび比較例1〜比較例3により製造された有機電気発光素子に順バイアス直流電圧を加えてフォトリサーチ(photo research)社のPR−650で電気発光(EL)特性を測定し、2500cd/m2の基準輝度でマックサイエンス社寿命測定装置によってT95寿命を測定し、その測定結果は、下記表4のとおりである。
前記表4の結果から分かるように、本発明の有機電気発光素子用材料を発光補助層の材料として使用してレッド有機電気発光素子を製作した場合には、発光補助層を形成しないか(比較例1)、または比較化合物Aまたは比較化合物Bを使用した場合(比較例2、3)より有機電気発光素子の寿命を向上させることができる。
発光補助層を使用していない比較例1より比較化合物Aまたは比較化合物Bを使用した比較例2や比較例3の結果が優れており、本発明の化合物の実施例1〜実施例44は、寿命で著しく優れた結果を示した。
下記表5は、本発明の化合物P−45、比較化合物A、比較化合物B、NPBの物性値を示したものである。
比較化合物Aと本発明の化合物を比較すると、アミノ基とアミノ基との間のコネクタが比較化合物Aは、カルバゾール(carbazole)であるが、本発明の化合物は、ジベンゾフラン(dibenzo furan)、ジベンゾチオフェン(dibenzo thiophene)が導入されている構造である。
表5から分かるように、カルバゾールがコネクタとして導入された場合(比較化合物A)、ジベンゾフランやジベンゾチオフェンが導入された本発明の化合物よりもHOMO値が高く、実施例1で正孔輸送層の材料として使用したNPBよりも高いHOMO値を有する。
したがって、比較化合物Aの場合、本発明の化合物に比べて、ホストにホール(hole)がよく移動せず、ホールが停滞して発光層内での電荷バランスが合わず、効率と寿命が、本発明の化合物に比べて著しく低下しているものである。
比較化合物Bと本発明の化合物を比較すると、アミノ基の置換基として比較化合物Bは、ジベンゾフランが導入された構造であるが、本発明の化合物は、スピロ[フルオレン−9、9'−クサンテン]、スピロ[フルオレン−9、9'−チオクサンテン]、スピロ[アクリジン−9、9'−フルオレン]などが置換基で導入された構造である。
表5から分かるように、本発明の化合物は、ジベンゾフランが置換された比較化合物Bよりも高いLUMO値を持つので、ホストから正孔輸送層に移動する電子をより効果的に遮断することができるようになる。したがって、正孔輸送層または発光補助層の損傷(damage)を最小化することができ、これにより、寿命が著しく向上していると思われる。
発光補助層の場合には、正孔輸送層と発光層(ホスト)との相互関係を把握する必要がので、類似のコアを使用しても、本発明の化合物が使用された発光補助層で示す特徴を類推することは、通常の技術者にも非常に難しいだろう。
併せて、前述した素子作製の評価結果では、本発明の化合物を発光補助層のみ適用した素子特性を説明したが、本発明の化合物を正孔輸送層に適用したり、正孔輸送層と発光補助層の両方に適用して使用されてもよい。
上の説明は、本発明を例示的に説明したものに過ぎず、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で多様な変形が可能である。従って、本明細書に開示された実施形態は、本発明を限定するためのものではなく、説明するためのものであり、このような実施形態によって本発明の思想と範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、下記の請求範囲によって解釈されるべきであり、それと同等な範囲内にあるあらゆる技術は、本発明の権利範囲に含むものとして解釈されるべきである。
100、200、300:有機電気素子
110:第1電極
120:正孔注入層
130:正孔輸送層
140:発光層
150:電子輸送層
160:電子注入層
170:第2電極
180:光効率改善層
210:バッファ層
220:発光補助層
320:第1正孔注入層
330:第1正孔輸送層
340:第1発光層
350:第1電子輸送層
360:第1電荷生成層
361:第2電荷生成層
420:第2正孔注入層
430:第2正孔注入層
440:第2発光層
450:第2電子輸送層
CGL:電荷生成層
ST1:第1スタック
ST2:第2スタック

Claims (14)

  1. 下記式1で表される化合物:

    前記式1中、
    Ar〜Arは、それぞれ独立に、C−C60のアリール基、フルオレニル基、O、N、S、Si及びPから選ばれる少なくとも1種のヘテロ原子を含むC−C60のヘテロ環基、C−C60の脂肪族環基、−L'−N(R)(R)、下記式A−1、並びに下記式A−2からなる群より選択され、Ar〜Arの少なくとも一つは、下記の式A−1又は式A−2であり、

    はO又はSであり、
    はN(R')、O又はSであり、
    〜Rは、それぞれ独立に、水素、重水素、ハロゲン、シアノ基、ニトロ基、C−C60のアリール基、フルオレニル基、O、N、S、Si及びPから選ばれる少なくとも1種のヘテロ原子を含むC−C60のヘテロ環基、C−C60の脂肪族環基、C−C30のアルキル基、C−C30のアルケニル基、C−C30のアルキニル基、C−C30のアルコキシ基、C−C30のアリールオキシル基、並びに−L’−N(R)(R)からなる群より選択され、隣接する基同士は、互いに結合して環を形成していてもよく、
    n、p'及びr'は、それぞれ0〜3の整数であり、m、o、p、q及びrは、それぞれ0〜4の整数であり、これらのそれぞれが2以上の整数である場合には、Rそれぞれ、Rそれぞれ、Rそれぞれ、Rそれぞれ、Rそれぞれ、Rそれぞれは、互いに同じであっても異なっていてもよく、
    x、yは0〜2の整数であり、x+yは1以上の整数であり、
    〜L及びL'は、それぞれ独立に、単結合、C−C60のアリーレン基、フルオレニレン基、C−C60の脂肪族環基、並びにO、N、S、Si及びPからなる群より選ばれた少なくとも1種のヘテロ原子を含むC−C60のヘテロ環基からなる群より選択され、
    前記R'、R及びRは、それぞれ独立に、C−C60のアリール基、フルオレニル基、並びにO、N、S、Si及びPから選ばれる少なくとも1種のヘテロ原子を含むC−C60のヘテロ環基、C−C60の脂肪族環基からなる群より選択され、
    前記Ar〜Ar、R〜R、L〜L、R'、及び隣接する基同士が互いに結合して形成された環は、それぞれ、重水素、ハロゲン、無置換の又はC−C20のアルキル基若しくはC−C20のアリール基で置換されたシラン基、シロキサン基、ホウ素基、ゲルマニウム基、シアノ基、ニトロ基、C−C20のアルキルチオ基、C−C20のアルコキシ基、C−C20のアリールオキシル基、C−C20のアリールチオ基、C−C20のアルキル基、C−C20のアルケニル基、C−C20のアルキニル基、C−C20のアリール基、フルオレニル基、O、N、S、Si及びPからなる群より選ばれた少なくとも1種のヘテロ原子を含むC−C20のヘテロ環基、C−C20の脂肪族環基、C−C20のアリールアルキル基、並びにC−C20のアリールアルケニル基からなる群より選択された1種以上の置換基で更に置換されていてもよい。
  2. 前記式1は下記式2又は式3で表される、請求項1に記載の化合物:

    前記式2及び式3において、X、L〜L、Ar〜Ar、R、R、n、mは、請求項1におけるものと同様である。
  3. 前記式1は下記式4から式19のうちのいずれか1つで表される、請求項1に記載の化合物:






    前記式4から式19において、X、L〜L、Ar〜Ar、R、R、n、mは、請求項1におけるものと同様である。
  4. 前記式1は下記式20から式34のうちのいずれか1つで表される、請求項1に記載の化合物:





    前記式20から式34において、X、L〜L、Ar〜Ar、R、R、n、mは、請求項1におけるものと同様であり、a及びbは、それぞれ0〜6の整数である。
  5. 前記L〜Lのうち少なくとも1つが単結合である、請求項1に記載の化合物。
  6. 前記式1で表される化合物は下記化合物のうちの1つである、請求項1に記載の化合物:











  7. 陽極、陰極、及び前記陽極と陰極との間に形成された有機物層を含む有機電気素子において、前記有機物層は請求項1に記載の式1で示される単独の化合物または2以上の化合物を化合物を含有することを特徴とする有機電気素子。
  8. 陽極、陰極、前記陽極と陰極との間に形成された有機物層、及び光効率改善層を含む有機電気素子において、前記光効率改善層は、前記陽極又は陰極の両面のうち前記有機物層と接していない一面に形成され、前記有機物層又は光効率改善層は請求項1に記載の式1で示される化合物を含むことを特徴とする有機電気素子。
  9. 前記有機物層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光補助層、発光層、電子輸送補助層、電子輸送層及び電子注入層のうちの少なくとも一つを含む、請求項7又は請求項8に記載の有機電気素子。
  10. 前記化合物は上記発光補助層に含まれる、請求項9に記載の有機電気素子。
  11. 前記有機物層は、前記陽極上に順次形成された正孔輸送層、発光層、及び電子輸送層を含むスタック(stack)を複数含む、請求項7又は請求項8に記載の有機電気素子。
  12. 前記有機物層は、前記複数のスタック(stack)の間に形成された電荷生成層をさらに含む、請求項11に記載の有機電気素子。
  13. 請求項7又は請求項8に記載の有機電気素子を含むディスプレイ装置;及び前記ディスプレイ装置を駆動する制御部を含む電子装置。
  14. 前記有機電気素子は、有機電気発光素子、有機太陽電池、有機感光体、有機トランジスタ、単色白色照明用素子、及び量子ドット(quantum dot)ディスプレイ用素子からなる群より選択される、請求項13に記載の電子装置。
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