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JP7668037B2 - 多環化合物およびこれを含む有機発光素子 - Google Patents

多環化合物およびこれを含む有機発光素子 Download PDF

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Description

本明細書は、多環化合物およびこれを含む有機発光素子に関する。
本明細書は、2018年12月27日付で韓国特許庁に提出された韓国特許出願第10-2018-0170110号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本明細書に組み込まれる。
電界発光素子は自発光型表示素子の一種であって、視野角が広く、コントラストに優れているだけでなく、応答速度が速いという利点がある。
有機発光素子は、2つの電極の間に有機薄膜を配置させた構造を有している。このような構造の有機発光素子に電圧が印加されると、2つの電極から注入された電子と正孔が有機薄膜で結合して対をなした後、消滅しながら光を発する。前記有機薄膜は、必要に応じて単層または多層から構成される。
有機薄膜の材料は、必要に応じて発光機能を有することができる。例えば、有機薄膜材料としては、それ自体が単独で発光層を構成できる化合物が使用されてもよく、またはホスト-ドーパント系発光層のホストまたはドーパントの役割を果たす化合物が使用されてもよい。その他にも、有機薄膜の材料として、正孔注入、正孔輸送、電子ブロック、正孔ブロック、電子輸送、電子注入などの役割を果たす化合物が使用されてもよい。
有機発光素子の性能、寿命または効率を向上させるために、有機薄膜の材料の開発が求められ続けている。
本明細書は、多環化合物およびこれを含む有機発光素子を提供しようとする。
本明細書の一実施態様において、下記化学式1で表される多環化合物を提供する。
Figure 0007668037000001

前記化学式1において、
Xは、O;S;またはNR21であり、
およびLは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、直接結合;または置換もしくは非置換のアリーレン基であり、
Arは、置換もしくは非置換のアリール基;置換もしくは非置換のヘテロアリール基;または置換もしくは非置換のアミン基であり、
N-Hetは、置換もしくは非置換であり、Nを1個以上含む単環もしくは多環のヘテロアリール基であり、前記Lが直接結合の場合、N-Hetは、置換もしくは非置換であり、Nを1個以上含む3環以下のヘテロアリール基であり、
~Rは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン基;シアノ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルケニル基;置換もしくは非置換のアルキニル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のヘテロシクロアルキル基;置換もしくは非置換のアリール基;置換もしくは非置換のヘテロアリール基;置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基;および置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する2以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の脂肪族炭化水素環、置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、置換もしくは非置換の脂肪族ヘテロ環、または置換もしくは非置換の芳香族ヘテロ環を形成し、
21は、フェニル基;またはナフチル基であり、
mおよびnは、それぞれ1~5の整数であり、
r1は、1~4の整数であり、
r2は、0~2の整数であり、
r3は、1~4の整数であり、
r2が2であり、m、n、r1およびr3が2以上の整数の場合、括弧内の置換基は、互いに同一または異なる。
また、本出願の一実施態様によれば、第1電極と、前記第1電極に対向して備えられた第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に備えられた1層以上の有機物層とを含む有機発光素子であって、前記有機物層のうちの1層以上は、前記化学式1で表される多環化合物を1種以上含む有機発光素子を提供する。
本明細書に記載の化合物は、有機発光素子の有機物層材料として使用することができる。前記化合物は、有機発光素子において正孔注入材料、正孔輸送材料、発光材料、電子輸送材料、電子注入材料などの役割を果たすことができる。特に、前記化合物は、有機発光素子の発光層材料として使用できる。例えば、前記化合物は、単独で発光材料として使用されてもよく、発光層のホスト材料として使用されてもよい。
特に、化学式1は、Nを含有する電子を受ける置換基と電子を与える置換基との間に、ナフトベンゾフラン、ナフトベンゾチオフェン、またはベンゾカルバゾール構造を導入して、ホストの用途に合った適切なバンドギャップ(2.7~3.3eV)を有し、コンジュゲーションの拡張と分子構造の平面性の拡大によるTエネルギーの減少が誘導された構造である。このように減少したTエネルギーの値は、測定結果、2.18~2.48eVの間と確認され、一般的に使用しているレッドドーパントのTエネルギー(2.0~2.10eV)、ホスト隣接層(電子阻止層、正孔輸送層)のTエネルギー(2.5~2.7eV)の間にありドーパントへの効率的なエネルギー伝達が可能である。また、分子構造の平面性の増加は分子間の重畳度を増加させるため、電子の流入および伝達に容易で、駆動電圧を低くするのに大事である。
具体的には、前記化学式1で表される多環化合物を有機物層に用いる場合、素子の駆動電圧を低くし、光効率を向上させ、素子の寿命特性を向上させることができる。
本明細書の一実施態様に係る有機発光素子の積層構造を例示的に示す図である。 本明細書の一実施態様に係る有機発光素子の積層構造を例示的に示す図である。 本明細書の一実施態様に係る有機発光素子の積層構造を例示的に示す図である。
以下、本明細書についてさらに詳しく説明する。
本明細書において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。
本明細書において、Tエネルギーとは、三重項状態(Triple state)のエネルギー準位値を意味する。
本明細書において、構造式の*は、結合する位置を意味する。
前記「置換」という用語は、化合物の炭素原子に結合した水素原子が他の置換基に変わることを意味し、置換される位置は水素原子の置換される位置、すなわち置換基が置換可能な位置であれば限定せず、2以上置換される場合、2以上の置換基は、互いに同一でも異なっていてもよい。
本明細書において、前記ハロゲンは、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素であってもよい。
本明細書において、前記アルキル基は、炭素数1~60の直鎖もしくは分枝鎖を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。前記アルキル基の炭素数は1~60、具体的には1~40、さらに具体的には1~20であってもよい。具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、n-プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、sec-ブチル基、1-メチル-ブチル基、1-エチル-ブチル基、ペンチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、ヘキシル基、n-ヘキシル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、4-メチル-2-ペンチル基、3,3-ジメチルブチル基、2-エチルブチル基、ヘプチル基、n-ヘプチル基、1-メチルヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロヘキシルメチル基、オクチル基、n-オクチル基、tert-オクチル基、1-メチルヘプチル基、2-エチルヘキシル基、2-プロピルペンチル基、n-ノニル基、2,2-ジメチルヘプチル基、1-エチル-プロピル基、1,1-ジメチル-プロピル基、イソヘキシル基、2-メチルペンチル基、4-メチルヘキシル基、5-メチルヘキシル基などがあるが、これらのみに限定されるものではない。
本明細書において、前記アルケニル基は、炭素数2~60の直鎖もしくは分枝鎖を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。前記アルケニル基の炭素数は2~60、具体的には2~40、さらに具体的には2~20であってもよい。具体例としては、ビニル基、1-プロペニル基、イソプロペニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、1-ペンテニル基、2-ペンテニル基、3-ペンテニル基、3-メチル-1-ブテニル基、1,3-ブタジエニル基、アリル基、1-フェニルビニル-1-イル基、2-フェニルビニル-1-イル基、2,2-ジフェニルビニル-1-イル基、2-フェニル-2-(ナフチル-1-イル)ビニル-1-イル基、2,2-ビス(ジフェニル-1-イル)ビニル-1-イル基、スチルベニル基、スチレニル基などがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、前記アルキニル基は、炭素数2~60の直鎖もしくは分枝鎖を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。前記アルキニル基の炭素数は2~60、具体的には2~40、さらに具体的には2~20であってもよい。
本明細書において、アルコキシ基は、直鎖、分枝鎖もしくは環鎖であってもよい。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、炭素数1~20のものが好ましい。具体的には、メトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、イソプロポキシ、n-ブトキシ、イソブトキシ、tert-ブトキシ、sec-ブトキシ、n-ペンチルオキシ、ネオペンチルオキシ、イソペンチルオキシ、n-ヘキシルオキシ、3,3-ジメチルブチルオキシ、2-エチルブチルオキシ、n-オクチルオキシ、n-ノニルオキシ、n-デシルオキシ、ベンジルオキシ、p-メチルベンジルオキシなどになってもよいが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、前記シクロアルキル基は、炭素数3~60の単環もしくは多環を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。ここで、多環とは、シクロアルキル基が他の環基と直接連結または縮合された基を意味する。ここで、他の環基とは、シクロアルキル基であってもよいが、他の種類の環基、例えば、ヘテロシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などであってもよい。前記シクロアルキル基の炭素数は3~60、具体的には3~40、さらに具体的には5~20であってもよい。具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、3-メチルシクロペンチル基、2,3-ジメチルシクロペンチル基、シクロヘキシル基、3-メチルシクロヘキシル基、4-メチルシクロヘキシル基、2,3-ジメチルシクロヘキシル基、3,4,5-トリメチルシクロヘキシル基、4-tert-ブチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基などがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、前記ヘテロシクロアルキル基は、ヘテロ原子として、O、S、Se、N、またはSiを含み、炭素数2~60の単環もしくは多環を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。ここで、多環とは、ヘテロシクロアルキル基が他の環基と直接連結または縮合された基を意味する。ここで、他の環基とは、ヘテロシクロアルキル基であってもよいが、他の種類の環基、例えば、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などであってもよい。前記ヘテロシクロアルキル基の炭素数は2~60、具体的には2~40、さらに具体的には3~20であってもよい。
本明細書において、前記アリール基は、炭素数6~60の単環もしくは多環を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。ここで、多環とは、アリール基が他の環基と直接連結または縮合された基を意味する。ここで、他の環基とは、アリール基であってもよいが、他の種類の環基、例えば、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、ヘテロアリール基などであってもよい。前記アリール基は、スピロ基を含む。前記アリール基の炭素数は6~60、具体的には6~40、さらに具体的には6~25であってもよい。前記アリール基の具体例としては、フェニル基、ビフェニル基、トリフェニル基、ナフチル基、アントリル基、クリセニル基、フェナントレニル基、ペリレニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、フェナレニル基、ピレニル基、テトラセニル基、ペンタセニル基、フルオレニル基、インデニル基、アセナフチレニル基、ベンゾフルオレニル基、スピロビフルオレニル基、2,3-ジヒドロ-1H-インデニル基、これらの縮合環基などが挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。
本明細書において、前記フルオレニル基は置換されていてもよいし、隣接した置換基が互いに結合して環を形成してもよい。
前記フルオレニル基が置換される場合、
Figure 0007668037000002

などになってもよいが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、前記ヘテロアリール基は、ヘテロ原子として、S、O、Se、N、またはSiを含み、炭素数2~60の単環もしくは多環を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。ここで、前記多環とは、ヘテロアリール基が他の環基と直接連結または縮合された基を意味する。ここで、他の環基とは、ヘテロアリール基であってもよいが、他の種類の環基、例えば、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基などであってもよい。前記ヘテロアリール基の炭素数は2~60、具体的には2~40、さらに具体的には3~25であってもよい。前記ヘテロアリール基の具体例としては、ピリジル基、ピロリル基、ピリミジル基、ピリダジニル基、フラニル基、チオフェン基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、オキサゾリル基、イソキサゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、トリアゾリル基、フラザニル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、ジチアゾリル基、テトラゾリル基、ピラニル基、チオピラニル基、ジアジニル基、オキサジニル基、チアジニル基、ジオキシニル基、トリアジニル基、テトラジニル基、キノリル基、イソキノリル基、キナゾリニル基、イソキナゾリニル基、キノゾリリル基、ナフチリジル基、アクリジニル基、フェナントリジニル基、イミダゾピリジニル基、ジアザナフタレニル基、トリアザインデン基、インドリル基、インドリジニル基、ベンゾチアゾリル基、ベンズオキサゾリル基、ベンズイミダゾリル基、ベンゾチオフェン基、ベンゾフラン基、ジベンゾチオフェン基、ジベンゾフラン基、カルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、フェナジニル基、ジベンゾシロール基、スピロビ(ジベンゾシロール)、ジヒドロフェナジニル基、フェノキサジニル基、フェナントリジル基、イミダゾピリジニル基、チエニル基、インドロ[2,3-a]カルバゾリル基、インドロ[2,3-b]カルバゾリル基、インドリニル基、10,11-ジヒドロ-ジベンゾ[b,f]アゼピン基、9,10-ジヒドロアクリジニル基、フェナントラジニル基、フェノチアチアジニル基、フタラジニル基、ナフチリジニル基、フェナントロリニル基、ベンゾ[c][1,2,5]チアジアゾリル基、2,3-ジヒドロベンゾ[b]チオフェン、2,3-ジヒドロベンゾフラン、5,10-ジヒドロジベンゾ[b,e][1,4]アザシリニル、ピラゾロ[1,5-c]キナゾリニル基、ピリド[1,2-b]インダゾリル基、ピリド[1,2-a]イミダゾ[1,2-e]インドリニル基、5,11-ジヒドロインデノ[1,2-b]カルバゾリル基などが挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。
本明細書において、ホスフィンオキシド基は、具体的には、アリール基で置換されていてもよいし、前記アリール基は、前述した例示が適用可能である。例えば、ホスフィンオキシド基は、ジフェニルホスフィンオキシド基、ジナフチルホスフィンオキシドなどがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、前記アミン基は、モノアルキルアミン基;モノアリールアミン基;モノヘテロアリールアミン基;-NH;ジアルキルアミン基;ジアリールアミン基;ジヘテロアリールアミン基;アルキルアリールアミン基;アルキルヘテロアリールアミン基;およびアリールヘテロアリールアミン基からなる群より選択されてもよいし、炭素数は特に限定されないが、1~30のものが好ましい。前記アミン基の具体例としては、メチルアミン基、ジメチルアミン基、エチルアミン基、ジエチルアミン基、フェニルアミン基、ナフチルアミン基、ビフェニルアミン基、ジビフェニルアミン基、アントラセニルアミン基、9-メチル-アントラセニルアミン基、ジフェニルアミン基、フェニルナフチルアミン基、ジトリルアミン基、フェニルトリルアミン基、トリフェニルアミン基、ビフェニルナフチルアミン基、フェニルビフェニルアミン基、ビフェニルフルオレニルアミン基、フェニルトリフェニレニルアミン基、ビフェニルトリフェニレニルアミン基などがあるが、これらのみに限定されるものではない。
本明細書において、「隣接した」基は、当該置換基が置換された原子と直接連結された原子に置換された置換基、当該置換基と立体構造的に最も近く位置した置換基、または当該置換基が置換された原子に置換された他の置換基を意味することができる。例えば、ベンゼン環におけるオルト(ortho)位に置換された2個の置換基、および脂肪族環における同一炭素に置換された2個の置換基は、互いに「隣接した」基と解釈される。
隣接した基が形成可能な脂肪族炭化水素環、芳香族炭化水素環、脂肪族ヘテロ環もしくは芳香族ヘテロ環は、1価の基でないことを除けば、前述したシクロアルキル基、アリール基、ヘテロシクロアルキル基、およびヘテロアリール基に例示された構造が適用可能である。
本明細書において、「置換もしくは非置換」とは、C1~C60の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル;C2~C60の直鎖もしくは分枝鎖のアルケニル;C2~C60の直鎖もしくは分枝鎖のアルキニル;C3~C60の単環もしくは多環のシクロアルキル;C2~C60の単環もしくは多環のヘテロシクロアルキル;C6~C60の単環もしくは多環のアリール;C2~C60の単環もしくは多環のヘテロアリール;-SiRR’R”;-P(=O)RR’;C1~C20のアルキルアミン;C6~C60の単環もしくは多環のアリールアミン;およびC2~C60の単環もしくは多環のヘテロアリールアミンからなる群より選択された1以上の置換基で置換もしくは非置換であるか、前記例示された置換基の中から選択された2以上の置換基が連結された置換基で置換もしくは非置換であることを意味する。R、R’およびR”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;シアノ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1で表される多環化合物を提供する。
特に、化学式1は、Nを含有する電子を受ける置換基と電子を与える置換基との間に、ナフトベンゾフラン、ナフトベンゾチオフェン、またはベンゾカルバゾール構造を導入して、ホストの用途に合った適切なバンドギャップ(2.7~3.3eV)を有し、コンジュゲーションの拡張と分子構造の平面性の拡大によるTエネルギーの減少が誘導された構造である。このように減少したTエネルギーの値は、測定結果、2.18~2.48eVの間と確認され、一般的に使用している赤色ドーパントのTエネルギー(2.0~2.10eV)、ホスト隣接層(電子阻止層、正孔輸送層)のTエネルギー(2.5~2.7eV)の間にありドーパントへの効率的なエネルギー伝達が可能である。また、分子構造の平面性の増加は分子間の重畳度を増加させるため、電子の流入および伝達に容易で、駆動電圧を低くするのに大事である。
本明細書の一実施態様において、LおよびLは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、直接結合;または置換もしくは非置換のアリーレン基である。
他の実施態様において、LおよびLは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、直接結合;または置換もしくは非置換のC6~C60のアリーレン基であってもよい。
さらに他の実施態様において、LおよびLは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、直接結合;または置換もしくは非置換のC6~C40のアリーレン基であってもよい。
さらに他の実施態様において、LおよびLは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、直接結合;または置換もしくは非置換のC6~C20のアリーレン基であってもよい。
さらに他の実施態様において、LおよびLは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、直接結合;またはC6~C20のアリーレン基であってもよい。
さらに他の実施態様において、LおよびLは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、直接結合;フェニレン基;ビフェニレン基;またはナフチレン基であってもよい。
本明細書の一実施態様において、Arは、置換もしくは非置換のアリール基;置換もしくは非置換のヘテロアリール基;または置換もしくは非置換のアミン基である。
他の実施態様において、Arは、置換もしくは非置換のC6~C60のアリール基;置換もしくは非置換のC2~C60のヘテロアリール基;または置換もしくは非置換のC1~C30のアミン基であってもよい。
さらに他の実施態様において、Arは、置換もしくは非置換のC6~C60のアリール基;置換もしくは非置換のC2~C60のヘテロアリール基;またはアリール基で置換もしくは非置換のC1~C30のアミン基であってもよい。
さらに他の実施態様において、Arは、置換もしくは非置換のC6~C40のアリール基;置換もしくは非置換のC2~C40のヘテロアリール基;または置換もしくは非置換のC1~C30のアリールアミン基であってもよい。
本明細書の一実施態様において、Arは、下記構造式の中から選択されてもよい。
Figure 0007668037000003
前記構造式において、
~Yは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、直接結合;O;S;またはNR22であり、
は、NまたはCR31であり、
~R15、R18およびR31は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン基;シアノ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルケニル基;置換もしくは非置換のアルキニル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のヘテロシクロアルキル基;置換もしくは非置換のアリール基;置換もしくは非置換のヘテロアリール基;置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基;および置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択され、
、R16およびR17は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン基;シアノ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルケニル基;置換もしくは非置換のアルキニル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のヘテロシクロアルキル基;置換もしくは非置換のアリール基;置換もしくは非置換のヘテロアリール基;置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基;および置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、隣接する基と互いに結合して置換もしくは非置換の脂肪族炭化水素環、置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、置換もしくは非置換の脂肪族ヘテロ環、または置換もしくは非置換の芳香族ヘテロ環を形成し、
22は、置換もしくは非置換のアリール基であり、
r4、r6およびr7は、それぞれ1~10の整数であり、
r5は、1~7の整数であり、
r8、r13、r15およびr18は、それぞれ1~4の整数であり、
r9~r12、r14およびr17は、それぞれ1~6の整数であり、
r16は、1~5の整数であり、
r4~r18が2以上の整数の場合、括弧内の置換基は、互いに同一または異なる。
本明細書の一実施態様において、YおよびYのうちのいずれか1つは、直接結合であり、残りは、O;S;またはNR22であってもよい。
本明細書の一実施態様において、YおよびYのうちのいずれか1つは、直接結合であり、残りは、O;S;またはNR22であってもよい。
本明細書の一実施態様において、YおよびYのうちのいずれか1つは、直接結合であり、残りは、O;S;またはNR22であってもよい。
本明細書の一実施態様において、R~R15およびR18は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;および置換もしくは非置換のアリール基からなる群より選択されてもよい。
他の実施態様において、R~R15およびR18は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;および置換もしくは非置換のC6~C40のアリール基からなる群より選択されてもよい。
さらに他の実施態様において、R~R15およびR18は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;および置換もしくは非置換のC6~C20のアリール基からなる群より選択されてもよい。
さらに他の実施態様において、R~R15およびR18は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;置換もしくは非置換のフェニル基;置換もしくは非置換のビフェニル基;および置換もしくは非置換のナフチル基からなる群より選択されてもよい。
さらに他の実施態様において、R~R15およびR18は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;フェニル基;ビフェニル基;およびナフチル基からなる群より選択されてもよい。
本明細書の一実施態様において、RおよびR~Rは、水素;またはフェニル基であってもよい。
本明細書の一実施態様において、R、R10~R15およびR18は、水素であってもよい。
本明細書の一実施態様において、R、R16およびR17は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;置換もしくは非置換のアリール基;および置換もしくは非置換のヘテロアリール基からなる群より選択されるか、隣接する基と互いに結合して置換もしくは非置換の脂肪族炭化水素環、置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、置換もしくは非置換の脂肪族ヘテロ環、または置換もしくは非置換の芳香族ヘテロ環を形成してもよい。
本明細書の一実施態様において、R、R16およびR17は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;置換もしくは非置換のアリール基;および置換もしくは非置換のヘテロアリール基からなる群より選択されてもよい。
本明細書の一実施態様において、R、R16およびR17は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;置換もしくは非置換のC6~C60のアリール基;および置換もしくは非置換のC2~C60のヘテロアリール基からなる群より選択されてもよい。
本明細書の一実施態様において、R、R16およびR17は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;置換もしくは非置換のC6~C40のアリール基;および置換もしくは非置換のC2~C40のヘテロアリール基からなる群より選択されてもよい。
本明細書の一実施態様において、R、R16およびR17は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;置換もしくは非置換のフェニル基;置換もしくは非置換のビフェニル基;置換もしくは非置換のナフチル基;置換もしくは非置換のフルオレニル基;置換もしくは非置換のカルバゾール基;置換もしくは非置換のベンゾカルバゾール基;置換もしくは非置換のジベンゾフラン基;および置換もしくは非置換のジベンゾチオフェン基からなる群より選択されてもよい。
もう一つの実施態様において、R、R16およびR17は、隣接する基と互いに結合して置換もしくは非置換の脂肪族炭化水素環、置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、置換もしくは非置換の脂肪族ヘテロ環、または置換もしくは非置換の芳香族ヘテロ環を形成してもよい。
本明細書の一実施態様において、R、R16およびR17は、それぞれ互いに結合して下記の構造の環を形成してもよい。
Figure 0007668037000004
本明細書の一実施態様において、R31は、水素であってもよい。
本明細書の一実施態様において、N-Hetは、置換もしくは非置換であり、Nを1個以上含む単環もしくは多環のヘテロアリール基であり、前記Lが直接結合の場合、N-Hetは、置換もしくは非置換であり、Nを1個以上含む3環以下のヘテロアリール基である。
本明細書の一実施態様において、N-Hetは、下記構造式の中から選択されてもよい。
Figure 0007668037000005
前記構造式において、
~Y10は、互いに同一または異なり、それぞれ直接結合;O;S;またはNR23であり、
およびZは、それぞれNまたはCR32であり、
101~R104およびR32は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン基;シアノ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルケニル基;置換もしくは非置換のアルキニル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のヘテロシクロアルキル基;置換もしくは非置換のアリール基;置換もしくは非置換のヘテロアリール基;置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基;および置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する2以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の脂肪族炭化水素環、置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、置換もしくは非置換の脂肪族ヘテロ環、または置換もしくは非置換の芳香族ヘテロ環を形成し、
23は、置換もしくは非置換のアリール基であり、
r101は、1または2であり、
r102~r104は、それぞれ1~5の整数であり、
r101が2であり、r102~r104が2以上の整数の場合、括弧内の置換基は、互いに同一または異なる。
本明細書の一実施態様において、YおよびYのうちのいずれか1つは、直接結合であり、残りは、O;S;またはNR23であってもよい。
本明細書の一実施態様において、YおよびY10のうちのいずれか1つは、直接結合であり、残りは、O;S;またはNR23であってもよい。
本明細書の一実施態様において、ZおよびZは、それぞれNまたはCR32であり、少なくとも1つは、Nであってもよい。
他の実施態様において、ZおよびZは、Nであってもよい。
本明細書の一実施態様において、R101~R104は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン基;シアノ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルケニル基;置換もしくは非置換のアルキニル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のヘテロシクロアルキル基;置換もしくは非置換のアリール基;置換もしくは非置換のヘテロアリール基;置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基;および置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する2以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の脂肪族炭化水素環、置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、置換もしくは非置換の脂肪族ヘテロ環、または置換もしくは非置換の芳香族ヘテロ環を形成してもよい。
他の実施態様において、R101~R104は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;置換もしくは非置換のアリール基;および置換もしくは非置換のヘテロアリール基からなる群より選択されるか、互いに隣接する2以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の脂肪族炭化水素環、置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、置換もしくは非置換の脂肪族ヘテロ環、または置換もしくは非置換の芳香族ヘテロ環を形成してもよい。
さらに他の実施態様において、R101~R104は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;置換もしくは非置換のC6~C60のアリール基;および置換もしくは非置換のC2~C60のヘテロアリール基からなる群より選択されるか、互いに隣接する2以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の脂肪族炭化水素環、置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、置換もしくは非置換の脂肪族ヘテロ環、または置換もしくは非置換の芳香族ヘテロ環を形成してもよい。
さらに他の実施態様において、R101~R104は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;置換もしくは非置換のC6~C40のアリール基;および置換もしくは非置換のC2~C40のヘテロアリール基からなる群より選択されるか、互いに隣接する2以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の脂肪族炭化水素環、置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、置換もしくは非置換の脂肪族ヘテロ環、または置換もしくは非置換の芳香族ヘテロ環を形成してもよい。
さらに他の実施態様において、R101~R104は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;置換もしくは非置換のC6~C20のアリール基;および置換もしくは非置換のC2~C20のヘテロアリール基からなる群より選択されるか、互いに隣接する2以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の脂肪族炭化水素環、置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、置換もしくは非置換の脂肪族ヘテロ環、または置換もしくは非置換の芳香族ヘテロ環を形成してもよい。
さらに他の実施態様において、R101~R104は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;置換もしくは非置換のC6~C60のアリール基;および置換もしくは非置換のC6~C60のヘテロアリール基からなる群より選択されるか、互いに隣接する2以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の脂肪族炭化水素環、置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、置換もしくは非置換の脂肪族ヘテロ環、または置換もしくは非置換の芳香族ヘテロ環を形成してもよい。
さらに他の実施態様において、R101~R104は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;置換もしくは非置換のC6~C40のアリール基;および置換もしくは非置換のC6~C40のヘテロアリール基からなる群より選択されるか、互いに隣接する2以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の脂肪族炭化水素環、置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、置換もしくは非置換の脂肪族ヘテロ環、または置換もしくは非置換の芳香族ヘテロ環を形成してもよい。
さらに他の実施態様において、R101~R104は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;置換もしくは非置換のC6~C20のアリール基;および置換もしくは非置換のC6~C20のヘテロアリール基からなる群より選択されるか、互いに隣接する2以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の脂肪族炭化水素環、置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、置換もしくは非置換の脂肪族ヘテロ環、または置換もしくは非置換の芳香族ヘテロ環を形成してもよい。
さらに他の実施態様において、R101~R104は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;置換もしくは非置換のフェニル基;置換もしくは非置換のビフェニル基;置換もしくは非置換のターフェニル基;置換もしくは非置換のナフチル基;置換もしくは非置換のジベンゾフラン基;置換もしくは非置換のジベンゾチオフェン基;置換もしくは非置換のカルバゾール基;置換もしくは非置換のベンゾカルバゾール基;および置換もしくは非置換のフルオレン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する2以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の脂肪族炭化水素環、置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、置換もしくは非置換の脂肪族ヘテロ環、または置換もしくは非置換の芳香族ヘテロ環を形成してもよい。
さらに他の実施態様において、R101~R104は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;アリール基またはヘテロアリール基で置換もしくは非置換のフェニル基;ビフェニル基;アリール基で置換もしくは非置換のナフチル基;ジベンゾフラン基;ジベンゾチオフェン基;アリール基で置換もしくは非置換のカルバゾール基;ベンゾカルバゾール基;ジメチルフルオレン基;ジフェニルフルオレン基;および9,9’-スピロビ[フルオレン]からなる群より選択されるか、互いに隣接する2以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の脂肪族炭化水素環、置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、置換もしくは非置換の脂肪族ヘテロ環、または置換もしくは非置換の芳香族ヘテロ環を形成してもよい。
本明細書の一実施態様において、R101~R104は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;アリール基またはヘテロアリール基で置換もしくは非置換のフェニル基;ビフェニル基;アリール基で置換もしくは非置換のナフチル基;ジベンゾフラン基;ジベンゾチオフェン基;アリール基で置換もしくは非置換のカルバゾール基;ベンゾカルバゾール基;ジメチルフルオレン基;ジフェニルフルオレン基;および9,9’-スピロビ[フルオレン]からなる群より選択されてもよい。
本明細書の一実施態様において、置換基が置換もしくは非置換のカルバゾール基;または置換もしくは非置換のベンゾカルバゾール基の場合、結合位置は、ピロール環のNであるか、ベンゼン環のCであってもよい。
本明細書の一実施態様において、R32は、水素であってもよい。
本明細書の一実施態様において、R~Rは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン基;シアノ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルケニル基;置換もしくは非置換のアルキニル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のヘテロシクロアルキル基;置換もしくは非置換のアリール基;置換もしくは非置換のヘテロアリール基;置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基;および置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する2以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の脂肪族炭化水素環、置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、置換もしくは非置換の脂肪族ヘテロ環、または置換もしくは非置換の芳香族ヘテロ環を形成してもよい。
本明細書の一実施態様において、R~Rは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;または置換もしくは非置換のアリール基である。
本明細書の一実施態様において、R~Rは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;置換もしくは非置換のフェニル基;置換もしくは非置換のビフェニル基;または置換もしくは非置換のナフチル基である。
他の実施態様において、R~Rは、水素;フェニル基;ビフェニル基;またはナフチル基である。
本明細書の一実施態様において、R21は、フェニル基;またはナフチル基である。
本明細書の一実施態様において、R21は、フェニル基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1は、下記化学式2または3で表されることを特徴とする多環化合物を提供する。
Figure 0007668037000006

Figure 0007668037000007
前記化学式2および3において、
r21は、1~3の整数であり、
r21が2以上の整数の場合、括弧内の置換基は、互いに同一または異なり、
残りの置換基の定義は、前記化学式1で定義したものと同じである。
本明細書の一実施態様において、前記化学式1は、下記の化合物のうちのいずれか1つで表されてもよいが、これのみに限定されるものではない。
Figure 0007668037000008

Figure 0007668037000009

Figure 0007668037000010

Figure 0007668037000011

Figure 0007668037000012

Figure 0007668037000013

Figure 0007668037000014

Figure 0007668037000015

Figure 0007668037000016

Figure 0007668037000017

Figure 0007668037000018

Figure 0007668037000019

Figure 0007668037000020

Figure 0007668037000021

Figure 0007668037000022

Figure 0007668037000023

Figure 0007668037000024

Figure 0007668037000025

Figure 0007668037000026

Figure 0007668037000027
また、前記化学式1の構造に多様な置換基を導入することにより、導入された置換基固有の特性を有する化合物を合成することができる。例えば、有機発光素子の製造時に使用される正孔注入層物質、正孔輸送層物質、発光層物質、電子輸送層物質、および電荷生成層物質に主に使用される置換基を前記コア構造に導入することにより、各有機物層で要求する条件を満たす物質を合成することができる。
さらに、前記化学式1の構造に多様な置換基を導入することにより、エネルギーバンドギャップを微細調節可能にし、一方で、有機物間での界面における特性を向上させ、物質の用途を多様化することができる。
本明細書の一実施態様において、第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に備えられた1層以上の有機物層とを含む有機発光素子であって、前記有機物層のうちの1層以上は、前記化学式1で表される多環化合物を1種以上含む有機発光素子を提供する。
本明細書の一実施態様において、前記有機物層は、前記化学式1で表される多環化合物を2種含むことができる。
本明細書の一実施態様において、前記有機物層は、下記化学式4で表される化合物をさらに含む有機発光素子を提供する。
Figure 0007668037000028
前記化学式4において、
24は、置換もしくは非置換のアリール基であり、
41は、水素;重水素;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアミン基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であるか、互いに隣接した基は、結合して置換もしくは非置換の環を形成してもよいし、
r41は、1~8の整数であり、
r41が2以上の整数の場合、括弧内の置換基は、互いに同一または異なる。
本明細書の一実施態様において、R24は、置換もしくは非置換のC6~C30のアリール基である。
本明細書の一実施態様において、R24は、置換もしくは非置換のフェニル基;置換もしくは非置換のビフェニル基;または置換もしくは非置換のナフチル基である。
本明細書の一実施態様において、R24は、アリール基で置換もしくは非置換のフェニル基;ビフェニル基;またはアリール基で置換もしくは非置換のナフチル基である。
本明細書の一実施態様において、R24は、置換もしくは非置換のフェニル基である。
本明細書の一実施態様において、R41が互いに隣接した基と結合して形成する置換もしくは非置換の環は、置換もしくは非置換の脂肪族炭化水素環、置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、置換もしくは非置換の脂肪族ヘテロ環、または置換もしくは非置換の芳香族ヘテロ環であってもよい。
本明細書の一実施態様において、前記化学式4で表される化合物は、下記化学式4-1または化学式4-2で表される。
Figure 0007668037000029

Figure 0007668037000030
前記化学式4-1および4-2において、
24は、前記化学式4の定義と同じであり、
およびZは、それぞれ独立して、直接結合;NR27;またはCR2829であり、
25は、置換もしくは非置換のアリール基であり、
26~R29は、それぞれ独立して、水素;重水素;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基である。
本明細書の一実施態様において、R25は、置換もしくは非置換のフェニル基;または置換もしくは非置換のビフェニル基である。
本明細書の一実施態様において、R27は、置換もしくは非置換のフェニル基;置換もしくは非置換のビフェニル基;または置換もしくは非置換のナフチル基である。
本明細書の一実施態様において、R27は、アリール基で置換もしくは非置換のフェニル基;ビフェニル基;またはアリール基で置換もしくは非置換のナフチル基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式4は、下記の化合物のうちのいずれか1つで表される。
Figure 0007668037000031
本明細書の一実施態様において、前記有機物層は、下記化学式5で表される化合物をさらに含む有機発光素子を提供する。
Figure 0007668037000032
前記化学式5において、
42~R44は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基である。
本明細書の一実施態様において、R42~R44は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のC6~C30のアリール基;または置換もしくは非置換のC2~C30のヘテロアリール基である。
本明細書の一実施態様において、前記化学式5は、下記の化合物のうちのいずれか1つで表される。
Figure 0007668037000033
本明細書の一実施態様において、前記第1電極は、陽極であってもよく、前記第2電極は、陰極であってもよい。
本明細書のもう一つの実施態様において、前記第1電極は、陰極であってもよく、前記第2電極は、陽極であってもよい。
本明細書の一実施態様において、前記有機発光素子は、青色有機発光素子であってもよいし、前記化学式1による多環化合物は、前記青色有機発光素子の材料として使用できる。例えば、前記化学式1による多環化合物は、青色有機発光素子の赤色発光層のホスト物質に含まれる。
本明細書のもう一つの実施態様において、前記有機発光素子は、緑色有機発光素子であってもよいし、前記化学式1による多環化合物は、前記緑色有機発光素子の材料として使用できる。例えば、前記化学式1による多環化合物は、緑色有機発光素子の赤色発光層のホスト物質に含まれる。
本明細書のもう一つの実施態様において、前記有機発光素子は、赤色有機発光素子であってもよいし、前記化学式1による多環化合物は、前記赤色有機発光素子の材料として使用できる。例えば、前記化学式1による多環化合物は、赤色有機発光素子の赤色発光層のホスト物質に含まれる。
前記化学式1で表される多環化合物に関する具体的な内容は、前述したものと同じである。
本明細書の有機発光素子は、前述した多環化合物を用いて1層以上の有機物層を形成することを除けば、通常の有機発光素子の製造方法および材料により製造できる。
前記多環化合物は、有機発光素子の製造時、真空蒸着法のみならず、溶液塗布法によって有機物層に形成される。ここで、溶液塗布法とは、スピンコーティング、ディップコーティング、インクジェットプリンティング、スクリーンプリンティング、スプレー法、ロールコーティングなどを意味するが、これらのみに限定されるものではない。
本明細書の有機発光素子の有機物層は、単層構造からなってもよいが、2層以上の有機物層が積層された多層構造からなってもよい。例えば、本発明の有機発光素子は、有機物層として、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などを含む構造を有することができる。しかし、有機発光素子の構造はこれに限定されず、より少数の有機物層を含むことができる。
本明細書の有機発光素子において、前記有機物層は、発光層を含み、前記発光層は、前記多環化合物を含むことができる。
他の有機発光素子において、前記有機物層は、発光層を含み、前記発光層は、ホストを含み、前記ホストは、前記多環化合物を1種以上含むことができる。例えば、前記ホストは、前記多環化合物を2種含むことができる。
前記多環化合物を2種組み合わせてホストを構成する場合、1つのホストを用いる時より良い効率と寿命を示す。1つの素子において、それぞれのホストは、相対的に電子移動がより速いか、ホール移動がより速い物理的性質を有している。このような特徴は、1種のホストを用いて発光層中の電荷のバランスを調節しにくい問題になる。しかし、2つのホストを混合することにより、このような単一ホストの相対的性質を補完することができ、素子の駆動、寿命と効率を効果的に改善することができる。そのため、2種のホストを用いる場合、比率の変化に応じて寿命と効率、駆動結果値が異なり、それぞれ異なるホストをどのように組み合わせるかが最も重要な課題である。
さらに他の有機発光素子において、前記有機物層は、発光層を含み、前記発光層は、ホストを含み、前記ホストは、前記多環化合物を2種含み、2種の化合物を1:5~5:1、1:3~3:1の重量比で含むことができる。
さらに他の有機発光素子において、前記有機物層は、発光層を含み、前記発光層は、ホストを含み、前記ホストは、前記多環化合物1種と前記化学式4または5の化合物1種とを含むことができる。
さらに他の有機発光素子において、前記有機物層は、発光層を含み、前記発光層は、ホストを含み、前記ホストは、前記多環化合物1種と前記化学式4または5の化合物1種とを1:5~5:1、1:3~3:1の重量比で含むことができる。
本発明の有機発光素子は、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、電子阻止層、および正孔阻止層からなる群より選択される1層または2層以上をさらに含むことができる。
図1~3に本明細書の一実施態様に係る有機発光素子の電極と有機物層の積層順序を例示した。しかし、これらの図面によって本出願の範囲が限定されることを意図したわけではなく、当技術分野にて知られている有機発光素子の構造が本出願にも適用可能である。
図1によれば、基板100上に、陽極200、有機物層300、および陰極400が順次に積層された有機発光素子が示される。しかし、このような構造のみに限定されるものではなく、図2のように、基板上に、陰極、有機物層、および陽極が順次に積層された有機発光素子が実現されてもよい。
図3は、有機物層が多層の場合を例示したものである。図3による有機発光素子は、正孔注入層301、正孔輸送層302、発光層303、正孔阻止層304、電子輸送層305、および電子注入層306を含む。しかし、このような積層構造によって本出願の範囲が限定されるものではなく、必要に応じて、発光層を除いた残りの層は省略されてもよく、必要な他の機能層がさらに追加されてもよい。
前記化学式1で表される多環化合物を含む有機物層は、必要に応じて、他の物質を追加的に含んでもよい。
本明細書の一実施態様に係る有機発光素子において、前記化学式1で表される多環化合物以外の材料を下記に例示するが、これらは例示のためのものに過ぎず、本出願の範囲を限定するためのものではなく、当技術分野にて公知の材料に代替可能である。
陽極材料としては、比較的仕事関数の大きい材料を用いることができ、透明導電性酸化物、金属、または導電性高分子などを使用することができる。前記陽極材料の具体例としては、バナジウム、クロム、銅、亜鉛、金のような金属、またはこれらの合金;亜鉛酸化物、インジウム酸化物、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)のような金属酸化物;ZnO:AlまたはSnO:Sbのような金属と酸化物との組み合わせ;ポリ(3-メチルチオフェン)、ポリ[3,4-(エチレン-1,2-ジオキシ)チオフェン](PEDOT)、ポリピロールおよびポリアニリンのような導電性高分子などがあるが、これらのみに限定されるものではない。
陰極材料としては、比較的仕事関数の低い材料を用いることができ、金属、金属酸化物、または導電性高分子などを使用することができる。前記陰極材料の具体例としては、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタン、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、アルミニウム、銀、スズおよび鉛のような金属、またはこれらの合金;LiF/AlまたはLiO/Alのような多層構造の物質などがあるが、これらのみに限定されるものではない。
正孔注入材料としては、公知の正孔注入材料を用いることもできるが、例えば、米国特許第4,356,429号に開示された銅フタロシアニンなどのフタロシアニン化合物、または文献[Advanced Material,6,p.677(1994)]に記載されているスターバースト型アミン誘導体類、例えば、トリス(4-カルバゾイル-9-イルフェニル)アミン(TCTA)、4,4’,4”-トリ[フェニル(m-トリル)アミノ]トリフェニルアミン(m-MTDATA)、1,3,5-トリス[4-(3-メチルフェニルフェニルアミノ)フェニル]ベンゼン(m-MTDAPB)、溶解性のある導電性高分子であるポリアニリン/ドデシルベンゼンスルホン酸(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid)、またはポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(4-スチレンスルホネート)(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate))、ポリアニリン/カンファースルホン酸(Polyaniline/Camphor sulfonic acid)、またはポリアニリン/ポリ(4-スチレンスルホネート)(Polyaniline/Poly(4-styrenesulfonate))などを使用することができる。
正孔輸送材料としては、ピラゾリン誘導体、アリールアミン系誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体などが使用可能であり、低分子または高分子材料が使用されてもよい。
電子輸送材料としては、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンおよびその誘導体、ベンゾキノンおよびその誘導体、ナフトキノンおよびその誘導体、アントラキノンおよびその誘導体、テトラシアノアントラキノジメタンおよびその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレンおよびその誘導体、ジフェノキノン誘導体、8-ヒドロキシキノリンおよびその誘導体の金属錯体などが使用可能であり、低分子物質のみならず高分子物質が使用されてもよい。
電子注入材料としては、例えば、LiFが当業界にて代表的に使用されるが、本出願がこれに限定されるものではない。
発光材料としては、赤色、緑色、または青色発光材料が使用可能であり、必要な場合、2以上の発光材料を混合して使用することができる。この時、2以上の発光材料を個別的な供給源として蒸着して使用するか、予備混合して1つの供給源として蒸着して使用することができる。また、発光材料として蛍光材料を使用してもよいが、燐光材料として使用してもよい。発光材料としては、単独として陽極と陰極からそれぞれ注入された正孔と電子を結合して発光させる材料が使用されてもよいが、ホスト材料とドーパント材料が共に発光に関与する材料が使用されてもよい。
発光材料のホストを混合して使用する場合には、同一系のホストを混合して使用してもよく、異なる系のホストを混合して使用してもよい。例えば、nタイプのホスト材料またはpタイプのホスト材料のうちいずれか2種類以上の材料を選択して発光層のホスト材料として使用することができる。
本明細書の一実施態様に係る有機発光素子は、使用される材料によって、前面発光型、後面発光型、または両面発光型であってもよい。
本明細書の一実施態様に係る多環化合物は、有機太陽電池、有機感光体、有機トランジスタなどをはじめとする有機電子素子においても、有機発光素子に適用されるのと類似の原理で作用することができる。
以下、実施例を通じて本明細書をさらに詳細に説明するが、これらは本出願を例示するためのものに過ぎず、本出願の範囲を限定するためのものではない。
下記の製造例で使用された化合物A1~A7の構造は、下記の通りである。
下記の製造例で使用された化合物B1~B42の構造は、下記の通りである。
Figure 0007668037000035
下記の製造例で使用された化合物E1~E19の構造は、下記の通りである。
Figure 0007668037000036
前記化合物のうちE10~E15を除いた化合物は商業的に利用可能な試薬を用い、化合物E10~E15は次のように合成した。
化合物Eの合成
<化合物E10~E13>
Figure 0007668037000037

2,4-ジクロロ-6-フェニル-1,3,5-トリアジン(2,4-dichloro-6-phenyl-1,3,5-triazine)15g(66.4mmol)、ジベンゾ[b,d]フラン-3-イルボロン酸(dibenzo[b,d]furan-3-ylboronic acid)16.9g(79.6mmol)、Pd(PPh 3.8g(3.32mmol)、およびKCO 18.3g(132.8mmol)を500mLの丸底フラスコに入れて、窒素雰囲気にした後、THF200mLおよびHO40mLを入れて、80℃で5時間撹拌させた。反応が終結した後、反応温度を室温に下げ、水で洗い、メチレンクロライドで抽出した。抽出した有機溶媒をMgSOで乾燥させた後、濃縮した。シリカゲルカラムおよび再結晶して、白色固体化合物E10 6.3g(9.8mmol、収率69%)を得た。
下記表1の出発物質を用いて、前記合成方法と類似の方法で化合物E11~E13を合成した。
<化合物E14およびE15>
Figure 0007668037000039

2,4-ジクロロキナゾリン(2,4-dichloroquinazoline)15g(50.2mmol)およびKOBu5.6g(50.2mmol)を250mLの丸底フラスコに入れて、窒素雰囲気にした後、CHCl 150mLを入れて、0℃で30分間撹拌させた後、化合物B4 10.9g(50.2mmol)をゆっくり滴加した。1時間後に反応が終結した後、メタノール50mLを入れて反応を終結させた後、水で洗った後、メチレンクロライドで抽出した。抽出した有機溶媒をMgSOで乾燥させた後、濃縮した。シリカゲルカラムおよび再結晶して、白色固体化合物E14 17g(45mmol、収率69%)を得た。
出発物質として2,4-ジクロロ-6-(ナフタレン-2-イル)-1,3,5-トリアジン(2,4-dichloro-6-(naphthalen-2-yl)-1,3,5-triazine)とB1を用いて、前記と類似の方法で白固体化合物E15 7g(収率80%)を得た。
[製造例1]化合物Fの製造
化合物Cの合成
<合成例1-1>
Figure 0007668037000041

化合物A1 20g(79.1mmol)、化合物B1 15.8g(94.92mmol)、Pddba 3.6g(3.95mmol)、P(t-Bu) 3.2g(15.8mmol)、およびNaOH6.3g(158mmol)を500mLの丸底フラスコに入れて、窒素雰囲気にした後、キシレン300mLを入れて、160℃で12時間撹拌させた。反応が終結した後、反応温度を室温に下げ、水で洗い、メチレンクロライドで抽出した。抽出した有機溶媒をMgSOで乾燥させた後、濃縮した。シリカゲルカラムおよび再結晶して、化合物C1 26.7g(70mmol、収率89%)を得た。
前記合成例1-1において、化合物A1およびB1の代わりに下記表2の化合物AおよびBを用いて、前記合成方法と同様の方法で化合物C2~C27を合成した。
Figure 0007668037000042

Figure 0007668037000043
<合成例1-2>
Figure 0007668037000044

化合物A1 20g(79.1mmol)、化合物B18 15.8g(94.92mmol)、Pd(PPh 4.5g(3.95mmol)、およびKCO 21.8g(158mmol)を500mLの丸底フラスコに入れて、窒素雰囲気にした後、ジオキサン250mLおよびHO50mLを入れて、120℃で4時間撹拌させた。反応が終結した後、反応温度を室温に下げ、水で洗い、メチレンクロライドで抽出した。抽出した有機溶媒をMgSOで乾燥させた後、濃縮した。シリカゲルカラムおよび再結晶して、化合物C28 33g(72mmol、収率91%)を得た。
前記合成例1-2において、化合物A1の代わりに下記表3の化合物Aを用いて、前記合成方法と同様の方法で化合物C29~C31を合成した。
化合物Dの合成
Figure 0007668037000046

化合物C1 26g(67.8mmol)を250mLの丸底フラスコに入れて、窒素雰囲気にした後、THF250mLを入れて、反応容器の内部温度を-78℃に補正した。2.5M(in Hexane)n-BuLi29.8mLをゆっくり滴加した後、2時間撹拌させた後、B(OMe) 9.8mL(101.7mmol)を室温でゆっくり滴加した。2時間後に反応が終結した後、エタノール20mLを用いて反応を完壁に終結させた後、水で洗い、メチレンクロライドで抽出した。抽出した有機溶媒をMgSOで乾燥させた後、濃縮させた後、シリカゲルカラムを用いて白色固体化合物D1 23.8g(55.6mmol、収率82%)を得た。
前記合成方法において、C1の代わりに下記表4の化合物Cを用いて、前記合成方法と同様の方法で化合物D2~D31を合成した。
Figure 0007668037000047

Figure 0007668037000048
化合物Fの合成
Figure 0007668037000049

化合物D2 5g(10.5mmol)、化合物E5 3.7g(12.6mmol)、Pd(PPh 0.6g(0.53mmol)、およびKCO 2.9g(21mmol)を250mLの丸底フラスコに入れて、窒素雰囲気にした後、ジオキサン80mLおよびHO20mLを入れて、120℃で3時間撹拌させた。反応が終結した後、反応温度を室温に下げ、水で洗い、メチレンクロライドで抽出した。抽出した有機溶媒をMgSOで乾燥させた後、濃縮した。シリカゲルカラムおよび再結晶して、黄色固体化合物F5 6.1g(8.8mmol、収率84%)を得た。
前記合成方法において、化合物D2およびE5の代わりに下記表5の化合物DおよびEを用いて、前記合成方法と同様の方法で下記表5の化合物Fを合成した。
[製造例2]化合物Fの製造
化合物Gの合成
化合物A1 25g(98.9mmol)を1Lの丸底フラスコに入れて、窒素雰囲気にした後、CHCl 300mLを入れて、0℃で30分間撹拌した。内部温度が0℃に補正された後、Br 5.35mL(104mmol)をゆっくり滴加した。反応が終結した後、析出した固体をメタノール150mLで洗った後、濾過した。濾過した白色固体を再結晶して、白色固体化合物G1 30.2g(90.9mmol、収率92%)を得た。
化合物Hの合成
化合物G1 30.2g(90.9mmol)、4,4,4’,4’,5,5,5’,5’-オクタメチル-2,2’-ビ(1,3,2-ジオキサボロラン)(4,4,4’,4’,5,5,5’,5’-octamethyl-2,2’-bi(1,3,2-dioxaborolane))27.7g(109mmol)、PdCl(dppf)3.3g(4.5mmol)、およびKOAc17.8g(182mmol)を500mLの丸底フラスコに入れて、窒素雰囲気にした後、ジオキサン250mLを入れて、120℃で6時間撹拌させた。反応が終結した後、反応温度を室温に下げ、水で洗い、メチレンクロライドで抽出した。抽出した有機溶媒をMgSOで乾燥させた後、濃縮した。シリカゲルカラムおよび再結晶して、白色固体化合物H1 30.2g(80mmol、収率88%)を得た。
化合物Iの合成
化合物H1 5g(13.2mmol)、化合物E1 3.5g(13.2mmol)、Pd(PPh 0.7g(0.66mmol)、およびKCO 3.7g(26.4mmol)を250mLの丸底フラスコに入れて、窒素雰囲気にした後、ジオキサン80mLおよびHO20mLを入れて、120℃で3時間撹拌させた。反応が終結した後、反応温度を室温に下げ、水で洗い、メチレンクロライドで抽出した。抽出した有機溶媒をMgSOで乾燥させた後、濃縮した。シリカゲルカラムおよび再結晶して、黄色固体化合物I1 5.8g(12.1mmol、92%)を得た。
化合物Fの合成(1)
Figure 0007668037000052

化合物I1 5g(10.4mmol)、化合物B1 2.3g(13.5mmol)、Pddba 0.47g(0.52mmol)、P(t-Bu) 0.8g(4.16mmol)、およびNaOH0.8g(20.8mmol)を100mLの丸底フラスコに入れて、窒素雰囲気にした後、キシレン50mLを入れて、160℃で8時間撹拌させた。反応が終結した後、反応温度を室温に下げ、水で洗い、メチレンクロライドで抽出した。抽出した有機溶媒をMgSOで乾燥させた後、濃縮した。シリカゲルカラムおよび再結晶して、化合物F37 5g(8.2mmol、収率79%)を得た。
前記化合物G、H、IおよびFの合成方法において、化合物A1、G1、H1、E1、I1およびB1の代わりに下記表6の化合物A、G、H、E、IおよびBを用いて、前記と同様の方法で下記表6の化合物Fを合成した。
Figure 0007668037000053

Figure 0007668037000054

Figure 0007668037000055
化合物Jの合成
化合物G1 20g(60mmol)、化合物B1 13g(78mmol)、Pddba 2.7g(3.0mmol)、P(t-Bu) 2.4g(12mmol)、およびNaOH4.8g(120mmol)を500mLの丸底フラスコに入れて、窒素雰囲気にした後、キシレン150mLを入れて、160℃で8時間撹拌させた。反応が終結した後、反応温度を室温に下げ、水で洗い、メチレンクロライドで抽出した。抽出した有機溶媒をMgSOで乾燥させた後、濃縮した。シリカゲルカラムおよび再結晶して、化合物J1 14.2g(34.2mmol、収率57%)を得た。
化合物Kの合成
化合物J1 14.2g(34.2mmol)、4,4,4’,4’,5,5,5’,5’-オクタメチル-2,2’-ビ(1,3,2-ジオキサボロラン)(4,4,4’,4’,5,5,5’,5’-octamethyl-2,2’-bi(1,3,2-dioxaborolane))11.3g(44.5mmol)、PdCl(dppf)1.3g(1.7mmol)、およびKOAc6.7g(68.4mmol)を250mLの丸底フラスコに入れて、窒素雰囲気にした後、ジオキサン150mLを入れて、120℃で6時間撹拌させた。反応が終結した後、反応温度を室温に下げ、水で洗い、メチレンクロライドで抽出した。抽出した有機溶媒をMgSOで乾燥させた後、濃縮した。シリカゲルカラムおよび再結晶して、白色固体化合物K1 15.5g(30.4mmol、収率89%)を得た。
化合物Fの合成(2)
Figure 0007668037000056

前記化合物JおよびKの合成方法において、化合物G1およびB1の代わりに下記表7の化合物GおよびBを用いて、前記と同様の方法で下記表の化合物JおよびKを合成し、前記製造例1の化合物Fの合成方法において、化合物D1およびE5の代わりに下記表7の化合物KおよびEを用いて、前記と同様の方法で下記表7の化合物Fを合成した。
Figure 0007668037000057

Figure 0007668037000058
[製造例3]化合物Fの製造
化合物Lの合成
化合物G7 26g(79.1mmol)、CuI15g(79.1mmol)、ヨード-ベンゼン(iodo-benzene)24g(118.6mmol)、(1R,2S)-シクロヘキサン-1,2-ジアミン((1R,2S)-cyclohexane-1,2-diamine)9g(79.1mmol)、およびKPO 33.5g(158mmol)を500mLの丸底フラスコに入れて、窒素雰囲気にした後、トルエン300mLを入れて、120℃で8時間撹拌させた。反応が終結した後、反応温度を室温に下げ、水で洗い、メチレンクロライドで抽出した。抽出した有機溶媒をMgSOで乾燥させた後、濃縮した。シリカゲルカラムおよび再結晶して、化合物L1 29.7g(73.5mmol、収率93%)化合物を得た。
化合物Mの合成
化合物L1 29.7g(73.5mmol)、4,4,4’,4’,5,5,5’,5’-オクタメチル-2,2’-ビ(1,3,2-ジオキサボロラン)(4,4,4’,4’,5,5,5’,5’-octamethyl-2,2’-bi(1,3,2-dioxaborolane))24g(95.5mmol)、PdCl(dppf)3.7g(7.3mmol)、およびKOAc14.4g(147mmol)を500mLの丸底フラスコに入れて、窒素雰囲気にした後、ジオキサン250mLを入れて、120℃で6時間撹拌させた。反応が終結した後、反応温度を室温に下げ、水で洗い、メチレンクロライドで抽出した。抽出した有機溶媒をMgSOで乾燥させた後、濃縮した。シリカゲルカラムおよび再結晶して、白色固体化合物M1 27g(60mmol、収率82%)を得た。
化合物Nの合成
化合物M1 5.3g(11.7mmol)、化合物E7 4.2g(14.04mmol)、Pd(PPh 0.7g(0.59mmol)、およびKCO 3.2g(23.4mmol)を250mLの丸底フラスコに入れて、窒素雰囲気にした後、ジオキサン80mLおよびHO20mLを入れて、120℃で3時間撹拌させた。反応が終結した後、反応温度を室温に下げ、水で洗い、メチレンクロライドで抽出した。抽出した有機溶媒をMgSOで乾燥させた後、濃縮した。シリカゲルカラムおよび再結晶して、黄色固体化合物N1 6.3g(9.8mmol、収率84%)を得た。
化合物Fの合成
前記化合物Nの合成方法において、化合物E7の代わりに下記表8の化合物Eまたは化合物Bを用いて、前記と同様の方法で下記表8の化合物Nを合成し、前記製造例2の化合物Fの合成方法(1)において、化合物B1の代わりに下記表8の化合物Bまたは化合物Eを用いて、前記と同様の方法で下記表8の化合物Fを合成した。
[製造例4]化合物Fの製造
化合物Oの合成
化合物A1 52g(135.6mmol)を1Lの丸底フラスコに入れて、窒素雰囲気にした後、THF400mLを入れて、反応容器の内部温度を-78℃に補正した。2.5M(in Hexane)n-BuLi59.6mlをゆっくり滴加した後、60℃2時間撹拌させた後、B(OMe) 19.7mL(203.4mmol)を室温でゆっくり滴加した。2時間後に反応が終結した後、エタノール60mLを用いて反応を完壁に終結させた後、水で洗い、メチレンクロライドで抽出した。抽出した有機溶媒をMgSOで乾燥させた後、濃縮させた後、シリカゲルカラムを用いて白色固体化合物O1 18.4g(62.4mmol、収率46%)を得た。
化合物Pの合成
化合物O1 5g(13.5mmol)、1-(4-ブロモフェニル)ナフタレン(1-(4-bromophenyl)naphthalene)4.6g(16.2mmol)、Pd(PPh 0.8g(0.67mmol)、およびKCO 3.7g(27mmol)を250mLの丸底フラスコに入れて、窒素雰囲気にした後、ジオキサン80mLおよびHO20mLを入れて、120℃で12時間撹拌させた。反応が終結した後、反応温度を室温に下げ、水で洗い、メチレンクロライドで抽出した。抽出した有機溶媒をMgSOで乾燥させた後、濃縮した。シリカゲルカラムおよび再結晶して、白色固体化合物P1 2.9g(6.5mmol、収率48%)を得た。
化合物P-1の合成
化合物P1 2.9g(6.4mmol)、化合物4,4,4’,4’,5,5,5’,5’-オクタメチル-2,2’-ビ(1,3,2-ジオキサボロラン)(4,4,4’,4’,5,5,5’,5’-octamethyl-2,2’-bi(1,3,2-dioxaborolane))2.5g(9.8mmol)、Pd(dba) 0.3g(0.3mmol)、XPhos(2,4’,6’-ジイソプロピル-1,1’-ビフェニル-2-イルジシクロヘキシルホスフィン)(1.2g、2.6mmol)、およびKOAc1.3g(13mmol)を100mLの丸底フラスコに入れて、窒素雰囲気にした後、ジオキサン50mLを入れて、110℃で3時間撹拌させた。反応が終結した後、反応温度を室温に下げ、水で洗い、メチレンクロライドで抽出した。抽出した有機溶媒をMgSOで乾燥させた後、濃縮した。シリカゲルカラムおよび再結晶して、白色固体化合物P1-1 3.0g(5.54mmol、収率85%)を得た。
化合物Fの合成
化合物P1-1 3.0g(5.54mmol)、化合物E19 1.8g(6.6mmol)、Pd(PPh 0.3g(0.27mmol)、およびKCO 1.5g(11mmol)を100mLの丸底フラスコに入れて、窒素雰囲気にした後、ジオキサン40mLおよびHO10mLを入れて、120℃で4時間撹拌させた。反応が終結した後、反応温度を室温に下げ、水で洗い、メチレンクロライドで抽出した。抽出した有機溶媒をMgSOで乾燥させた後、濃縮した。シリカゲルカラムおよび再結晶して、黄色固体化合物F79 3.1g(4.7mmol、収率85%)を得た。
前記化合物O、PおよびFの合成方法において、化合物A1、O1、1-(4-ブロモフェニル)ナフタレン、P1、P1-1およびE19の代わりに下記表9の化合物A、O、SM1、PおよびEを用いて、前記と同様の方法で下記表9の化合物Fを合成した。
前記製造例1~4に記載の化合物以外の化合物も、前記製造例1~4に記載の化合物と同様の方法で化合物を製造し、その合成確認結果を下記表10および11に示した。
Figure 0007668037000063

Figure 0007668037000064

Figure 0007668037000065

Figure 0007668037000066

Figure 0007668037000067

Figure 0007668037000068


Figure 0007668037000069


Figure 0007668037000070
Figure 0007668037000071

Figure 0007668037000072

Figure 0007668037000073

Figure 0007668037000074

Figure 0007668037000075

Figure 0007668037000076

Figure 0007668037000077

Figure 0007668037000078

Figure 0007668037000079

Figure 0007668037000080

Figure 0007668037000081

Figure 0007668037000082

Figure 0007668037000083
[実験例]<実験例1>
1)有機発光素子の作製
1,500Åの厚さにITO(Indium Tin Oxide)が薄膜コーティングされたガラス基板を蒸留水超音波洗浄した。蒸留水洗浄が終わると、アセトン、メタノール、およびイソプロピルアルコールなどの溶剤で超音波洗浄をし乾燥させた後、UV洗浄機でUVを用いて5分間UVO処理した。以後、基板をプラズマ洗浄機(PT)に搬送させた後、真空状態でITOの仕事関数および残膜除去のためにプラズマ処理をして、有機蒸着用熱装着装置に搬送した。
前記ITO透明電極(陽極)上に、共通層である正孔注入層として下記の2-TNATA(4,4’,4’’-Tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine)、および正孔輸送層として下記のNPB(N,N’-Di(1-naphthyl)-N,N’-diphenyl-(1,1’-biphenyl)-4,4’-diamine)を形成させた。
Figure 0007668037000084
その上に発光層を次のように熱真空蒸着させた。発光層は、赤色ホストとして下記表12に記載の化合物単一または2種を1つの供給源で蒸着し、赤色燐光ドーパントとして下記の(piq)(Ir)(acac)を用いて、ホストに(piq)(Ir)(acac)を3%ドーピングして500Å蒸着した。以後、正孔阻止層として下記のBCPを60Å蒸着し、その上に電子輸送層としてAlqを200Å蒸着した。以後、正孔阻止層としてBCPを60Å蒸着し、その上に電子輸送層としてAlqを200Å蒸着した。最後に、電子輸送層上にリチウムフルオライド(lithium fluoride:LiF)を10Åの厚さに蒸着して電子注入層を形成した後、電子注入層上にアルミニウム(Al)陰極を1,200Åの厚さに蒸着して陰極を形成することにより、有機電界発光素子を製造した。
Figure 0007668037000085
一方、OLED素子の作製に必要なすべての有機化合物は、材料ごとにそれぞれ10-8~10-6torr下で真空昇華精製して、OLED(Organic Light Emitting Device)の作製に使用した。
2)有機電界発光素子の駆動電圧および発光効率
前記のように作製された有機電界発光素子に対して、マックサイエンス社のM7000で電界発光(EL)特性を測定し、その測定結果をもって、マックサイエンス社製の寿命測定装置(M6000)により、基準輝度が6,000cd/mの時の、T90を測定した。本発明の有機電界発光素子の特性は、下記表12の通りである。
Figure 0007668037000086

Figure 0007668037000087

Figure 0007668037000088

Figure 0007668037000089

Figure 0007668037000090
Figure 0007668037000091
前記表12から分かるように、前記化学式1で表される化合物を有機発光素子の発光層として用いる場合、そうでない場合に比べて、寿命、効率および駆動電圧の特性において優れた効果を示すことを確認することができた。
100:基板
200:陽極
300:有機物層
301:正孔注入層
302:正孔輸送層
303:発光層
304:正孔阻止層
305:電子輸送層
306:電子注入層
400:陰極

Claims (14)

  1. 下記化学式2または3で表される多環化合物:
    Figure 0007668037000092

    Figure 0007668037000093

    前記化学式2または3において、
    Xは、Oであり、
    およびL直接結合あり、
    Arは置換もしくは非置換のヘテロアリール基あり、
    N-Hetは、下記構造式から選択され
    Figure 0007668037000094

    前記構造式において、
    ~Y 10 は、互いに同一または異なり、それぞれ直接結合;O;S;またはNR 23 であり、
    およびZ は、それぞれNまたはCR 32 であり、少なくとも一つはNであり、
    101 ~R 104 およびR 32 は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン基;シアノ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルケニル基;置換もしくは非置換のアルキニル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のヘテロシクロアルキル基;置換もしくは非置換のアリール基;置換もしくは非置換のヘテロアリール基;置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基;および置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する2以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の脂肪族炭化水素環、置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、置換もしくは非置換の脂肪族ヘテロ環、または置換もしくは非置換の芳香族ヘテロ環を形成し、
    23 は、置換もしくは非置換のアリール基であり、
    r101は、1または2であり、
    r102~r104は、それぞれ1~5の整数であり、
    r101が2であり、r102~r104が2以上の整数の場合、括弧内の置換基は、互いに同一または異なり、
    ~Rは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン基;シアノ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルケニル基;置換もしくは非置換のアルキニル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のヘテロシクロアルキル基;置換もしくは非置換のアリール基;置換もしくは非置換のヘテロアリール基;置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基;および置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する2以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の脂肪族炭化水素環、置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、置換もしくは非置換の脂肪族ヘテロ環、または置換もしくは非置換の芳香族ヘテロ環を形成し
    mおよびnは、それぞれ1~5の整数であり、
    r21は、1~3の整数であり、
    r3は、1~4の整数であり、
    m、n、r21およびr3が2以上の整数の場合、括弧内の置換基は、互いに同一または異なる
  2. 前記Arは、下記構造式から選択される、請求項1に記載の多環化合物:

    前記構造式において、
    ~Yは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、直接結合;O;S;またはNR22であり、
    は、NまたはCR31であり、
    ~R15、R18およびR31は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン基;シアノ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルケニル基;置換もしくは非置換のアルキニル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のヘテロシクロアルキル基;置換もしくは非置換のアリール基;置換もしくは非置換のヘテロアリール基;置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基;および置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択され、
    17 水素;重水素;ハロゲン基;シアノ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルケニル基;置換もしくは非置換のアルキニル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のヘテロシクロアルキル基;置換もしくは非置換のアリール基;置換もしくは非置換のヘテロアリール基;置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基;および置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、隣接する基と互いに結合して置換もしくは非置換の脂肪族炭化水素環、置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、置換もしくは非置換の脂肪族ヘテロ環、または置換もしくは非置換の芳香族ヘテロ環を形成し、
    22は、置換もしくは非置換のアリール基であり
    r6およびr7は、それぞれ1~10の整数であり、
    r5は、1~7の整数であり、
    r8、r13、r15およびr18は、それぞれ1~4の整数であり、
    r9~r12、r14およびr17は、それぞれ1~6の整数であり
    r5~r15、r17およびr18が2以上の整数の場合、括弧内の置換基は、互いに同一または異なる。
  3. ~Rは、それぞれ独立して、水素;フェニル基;ビフェニル基;またはナフチル基である、請求項1に記載の多環化合物。
  4. 前記化学式1は、下記の化合物のうちのいずれか1つで表される、請求項1に記載の多環化合物:







  5. 第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に備えられた1層以上の有機物層とを含む有機発光素子であって、
    前記有機物層のうちの1層以上は、請求項1~のいずれか1項に記載の多環化合物を1種以上含む有機発光素子。
  6. 前記有機物層は、前記多環化合物を2種含む、請求項に記載の有機発光素子。
  7. 前記有機物層は、下記化学式4で表される化合物をさらに含む、請求項に記載の有機発光素子:
    Figure 0007668037000104

    前記化学式4において、
    24は、置換もしくは非置換のアリール基であり、
    41は、水素;重水素;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアミン基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であるか、互いに隣接した基は、結合して置換もしくは非置換の環を形成してもよいし、
    r41は、1~8の整数であり、
    r41が2以上の整数の場合、括弧内の置換基は、互いに同一または異なる。
  8. 前記化学式4は、下記化学式4-1または化学式4-2で表される、請求項に記載の有機発光素子:
    Figure 0007668037000105

    Figure 0007668037000106

    前記化学式4-1および4-2において、
    24は、前記化学式4の定義と同じであり、
    およびZは、それぞれ独立して、直接結合;NR27;またはCR2829であり、
    25は、置換もしくは非置換のアリール基であり、
    26~R29は、それぞれ独立して、水素;重水素;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基である。
  9. 前記化学式4は、下記の化合物のうちのいずれか1つで表される、請求項に記載の有機発光素子:
    Figure 0007668037000107
  10. 前記有機物層は、下記化学式5で表される化合物をさらに含む、請求項に記載の有機発光素子:
    Figure 0007668037000108

    前記化学式5において、
    42~R44は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基である。
  11. 前記化学式5は、下記の化合物のうちの1つで表される、請求項10に記載の有機発光素子:
    Figure 0007668037000109
  12. 前記有機物層は、発光層を含み、
    前記発光層は、前記多環化合物を1種以上含む、請求項に記載の有機発光素子。
  13. 前記発光層は、ホストを含み、
    前記ホストは、前記多環化合物を1種以上含む、請求項12に記載の有機発光素子。
  14. 前記有機発光素子は、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、電子阻止層、および正孔阻止層からなる群より選択される1層または2層以上をさらに含む、請求項に記載の有機発光素子。
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