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KR101706659B1 - 신규한 유기발광화합물 및 이를 이용한 유기발광소자 - Google Patents

신규한 유기발광화합물 및 이를 이용한 유기발광소자 Download PDF

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KR101706659B1
KR101706659B1 KR1020140061619A KR20140061619A KR101706659B1 KR 101706659 B1 KR101706659 B1 KR 101706659B1 KR 1020140061619 A KR1020140061619 A KR 1020140061619A KR 20140061619 A KR20140061619 A KR 20140061619A KR 101706659 B1 KR101706659 B1 KR 101706659B1
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(주)아이티켐
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Abstract

본 발명은 유기발광화합물 및 이를 이용한 유기발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단일항 에너지 준위와 삼중항 에너지 준위 차이가 적어 인광 및 지연형광을 나타내며 발광효율이 높은 하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 화합물 및 이용한 유기발광소자에 관한 것이다.
Figure 112014048268793-pat00063

여기서, X1 내지 X5은 서로 동일하거나, 다를 수있으며 N 또는 CH이고,
R1 내지 R4는 서로 동일하거나, 다를 수 있으며 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C6~C40의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C5~C40의 헤테로아릴기이다.

Description

신규한 유기발광화합물 및 이를 이용한 유기발광소자{Noble Organic Light-Emitting Compound and Organic Light-Emitting Device Using the Same}
본 발명은 유기발광화합물 및 이를 이용한 유기발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단일항 에너지 준위와 삼중항 에너지 준위 차이가 적어 인광 및 지연형광을 나타내며 발광효율이 높은 유기발광화합물 및 상기 화합물을 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층 또는 전자주입층에 적용한 유기발광소자에 관한 것이다.
최근 표시장치는 휴대용 전자통신장비의 발전과 대면적화로 인하여 전력효율이 높고 공간점유가 적은 평면표시소자의 비중이 점차 증가하고 있다. LCD(liquid crystal display)는 현재 가장 많이 쓰이고 있는 방식으로, 액정에 전압을 가해 백라이트로부터의 빛을 컬러필터로 통과시켜 삼원색을 얻음으로써 화면을 표시하게 된다. 이에 반해, 유기발광소자(OLED, Organic Light Emitting Diodes)는 자체발광 소자로써 시야각 및 대조비 등이 우수하고, 경량 및 박형이 가능하며 휘는 성질의 기판에도 사용할 수 있어, 투명, 플렉서블 디스플레이를 구현할 수 있어 차세대 표시소자로서 주목받고 있다. 또한 유기발광소자를 이용한 조명기기의 시제품도 출시되는 등 활용범위가 점차 넓어지면서 많은 연구가 진행되고 있다.
유기발광소자는 양극과 음극 사이에 유기발광화합물을 함유하는 유기발광층을 적층한 구조로, 각 전극으로부터 주입된 전자 및 정공이 유기발광화합물의 여기자를 생성시켜 이 여기자가 기저상태로 되돌아올 때에 방사되는 광을 이용하는 소자이다. 상기 유기발광층은 발광층만으로도 구성될 수 있으나, 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층으로 세분화하여 적층함으로써 전자 및 정공의 흐름을 원활하게 하여 발광층에서 여기자 형성을 쉽게하고 발광효율을 더욱 높일 수 있다. 최근에는 두 개의 발광층 사이에 ICL(interface control layer)를 도핑하여 직렬구조를 형성하는 것에 의해 발광효율을 높이는 소자의 제작기술이 발전하고 있으나, 발광에 사용하는 화합물의 발광특성의 개선에도 역시 많은 연구가 이루어지고 있다.
유기발광층은 호스트물질과 발광특성을 나타내는 도펀트 물질로 크게 나눌 수 있고, 발광 기작에 따라 형광물질과 인광물질로 구별된다. 화합물 내 전자의 여기 상태는 일중항 대 삼중항의 비율이 1 : 3으로 삼중항 상태가 3배 정도 더 생성된다. 따라서, 형광물질은 유기발광층에서 형성되는 여기자 중 25%가량의 단일항만이 빛을 만드는 반면 75%가량의 삼중항은 열로 소실되어 형광의 내부양자효율이 25%에 그치게 된다. 반면 삼중항 상태에서 기저상태로 떨어지는 인광의 내부양자효율은 75%이며, 일중항 상태에서 삼중항 상태로 계간전이가 일어날 경우 내부양자효율의 이론적 한계치는 100%에 달하게 되어 최근에는 인광 물질의 활용이 증가하는 추세이다.
그러나 청색 인광 물질은 상용화되고 있는 적색 및 녹색 인광물질 및 청색 형광물질에 비해 수명이 낮아 상용화가 지연되고 있다. 수명이 낮은 청색 인광 물질에 대한 대안으로 지연형광발광에 관한 연구가 진행되고 있다. 지연형광은 단일항의 여기자를 삼중항으로 전이하여 빛을 생성하는 인광물질의 발광 기작과는 반대로 상중항의 여기자가 단일항으로 전이하여 청색형광이 발광되는 것이다.
인광물질 및 지연형광물질을 보조하는 호스트는 HOMO와 LUMO의 밴드갭이 넓고, 삼중항 상태의 에너지가 높아 삼중항 에너지 준위와 단일항 에너지 준위의 차가 비교적 적어야 한다. 전류효율과 발광효율이 우수한 인광물질이 각광을 받고 있으나 전자 수송능력과 홀 수송능력, 열적, 전기적으로 안전한 호스트 물질과 정공이 여기자를 형성할 때까지 유지시키고 전자 수송능력이 뛰어난 전자수송물질에 대한 개발이 시급하다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 열안정성이 우수하고, 발광효율 및 발광수명이 개선된 신규한 유기발광화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 신규 화합물을 이용한 유기발광소자를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 화합물.
Figure 112014048268793-pat00001
여기서, X1 내지 X5은 서로 동일하거나, 다를 수있으며 N 또는 CH이고,
R1 내지 R4는 서로 동일하거나, 다를 수 있으며 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C6~C40의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C5~C40의 헤테로아릴기이다.
또한 본 발명은 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기발광소자에 있어서, 상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나의 층에 제1항의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자를 제공한다.
이상과 같이 본 발명의 화합물은 청색광에 해당하는 발광파장을 갖는 유기발광물질로서, 유기발광소자에 적용하여 소자의 구동전압을 낮추고 광효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 구현예에 따른 유기발광소자의 단면을 나타내는 구조도.
이하 첨부된 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 이러한 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 또한 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.
실시예 1 : 합성예
본 발명의 화합물의 구조에 따라 대표물질을 예로들어 합성방법을 상세히 기술한다. 하기 실시예에서는 대표적인 전구체에 대한 합성방법만을 기술하였으나, 화학식 1의 구조를 갖는 다른 유도체에 대해서도 당업자라면 하기 기술되는 방법을 근간으로 각 화합물의 구조에 해당하는 전구체를 사용하여 동일한 방법에 따라 용이하게 합성할 수 있을 것이다. 또한, 하기 본 발명의 화합물이 하기 나열된 구체적인 화학물에 한정되지 않음은 당연하다. 하기에서 반응 시약은 Aldrich-Sigma, TCI, alfa에서 구입하여 사용하였으며, 상기 제조사에서 판매하지 않는 시약은 제조/판매원을 확인하여 Shijiazhuang Sdyano Fine Chemical Co., Ltd., Beijing Green Guardee Technology CO,.LTD 등의 회사에서 구입하여 사용하였다. 합성된 화합물의 구조와 NMR과 Mass spectroscopy에 의한 분석 결과를 각각 표 1과 표 2에 기재하였다.
합성예 1 : 화합물 1의 합성
1) 9-(6-브로모피리딘-3-일)-9H-카바졸의 합성
Figure 112014048268793-pat00002
250ml 플라스크에 2-브로모-5-아이오도피리딘(10g, 35.23mmol), 카바졸(5.60g, 33.46mmol), 요오드화구리(0.67g, 3.52mmol) trans-1,2-시클로디아민(0.8g, 7.04mmol), 포타슘포스페이트(14.95g, 70.45mmol)를 넣고 100ml의 1,4-디옥산에 녹인 후 14시간동안 환류교반한 뒤 냉각하여 반응을 종료하였다. 반응용매를 감압증류하고 컬럼정제(n-hexane:ethylacetate=1:8)하여 흰색고체화합물 9-(6-브로모피리딘-3-일)-9H-카바졸 5.44g(수율 50%)을 얻었다.
2) 화합물 1의 합성
Figure 112014048268793-pat00003
위의 반응에서 제조한 9-(6-브로모피리딘-3-일)-9H-카바졸(5g, 15.47mmol)과 5H-피리도[3,2-b]인돌(2.86g, 17.02mmol)을 사용하여 반응식 1과 동일한 방법으로 반응을 진행하고 디클로로메탄과 n-헥산으로 재결정하여 흰색고체의 목적화합물 [화합물 1]을 5.2g(82%)를 얻었다.
합성예 2 : 화합물 2의 합성
1) 8-(9H-카바졸-9-일)-5H-피리도[3,2-b]인돌의 합성
Figure 112014048268793-pat00004
반응식 1과 동일한 방법으로 8-브로모-5H-피리도[3,2-b]인돌 (20g, 80.9mmol), 카바졸 (14.89g, 89.0mmol)을 사용하여 반응을 진행하고, 용매를 제거한 뒤 점성있는 혼합물을 에틸초산과 n-헥산 혼합액과 실리카컬럼을 사용하여 분리하였다. 분리된 잔사를 MC와 n-헥산을 사용하여 재결정하여 연노란색의 목적화합물 8-(9H-카바졸-9-일)-5H-피리도[3,2-b]인돌 4.53g(23%)을 얻었다.
2) 화합물 2의 합성
Figure 112014048268793-pat00005
250ml 반응기에 1)의 방법에 의해 제조한 8-(9H-카바졸-9-일)-5H-피리도[3,2-b]인돌(4g, 12mmol)과 9-(6-브로모피리딘-3-일)-9H-카바졸(4.07g, 12.6mmol) 및 톨루엔(80ml)를 넣고 교반하였다. 이후 팔라듐 아세테이트(0.03g, 0.1mmol), 소티움티부톡시드(2.77g, 28.8mmol), 트리터트부틸포스핀(0.05g, 0.2mmol)을 넣고 5시간 동안 환류하며 반응하였다. 반응액을 냉각한 후 포화염화나트륨 수용액으로 유기층을 세척하고 용매를 감압증류하여 제거한 뒤 에틸초산과 n-헥산(1:8)으로 실리카컬럼 정제하여 연미색의 목적화합물 [화합물 2](5.6g 81%)를 얻었다.
합성예 3 : 화합물 6의 합성
1) 8-(트리페닐렌-3-일)-5H-피리도[3,2-b]인돌의 합성
Figure 112014048268793-pat00006
250ml 반응기에 트리페닐렌-2-일-2-보론산(10g, 40.5mmol)과 8-브로모-5H-피리도[3,2-b]인돌(12.11g, 44.5mmol)을 넣고 톨루엔 100ml를 첨가하고 교반하였다. 반응액에 테트라키스포스피노드리페닐팔라듐(0.23g, 0.2mmol)과 탄산칼륨(8.39g, 60.7mmol)을 넣고 4시간동안 환류교반하고 상온으로 냉각하였다.
냉각된 반응액에 생성된 고체를 여과하여 수득하고 MC와 n-헥산으로 재결정하여 연미색의 목적화합물 8-(트리페닐렌-3-일)-5H-피리도[3,2-b]인돌(11.6g, 수율 73%)을 수득하였다.
2) 화합물 6의 합성
Figure 112014048268793-pat00007
8-(트리페닐렌-3-일)-5H-피리도[3,2-b]인돌(4g, 10.1mmol, )과 9-(6-브로모피리딘-3-일)-9H-카바졸(3.44g, 10.6mmol)을 사용하여 반응식 4와 동일한 방법에 의해 해당량의 팔라듐 아세테이트, 소티움티부톡시드 및 트리터트부틸포스핀과 반응하여 연미색의 목적화합물 [화합물 6](5.1g, 수율 79%)을 수득하였다.
합성예 4 : 화합물 9의 합성
1) 2-(3-(6-브로모피리딘-3-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸의 합성
Figure 112014048268793-pat00008
2-브로모-5-아이오도피리딘(10g, 35.2mmol)과 3-(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페닐보로산(9.96g, 31.7mmol)을 사용하여 반응식 5와 동일한 방법으로 연미색의 목적화합물 2-(3-(6-브로모피리딘-3-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸 (8.5g, 수율 63%)을 수득하였다.
2) 화합물 9의 합성
Figure 112014048268793-pat00009
반응식 4와 동일한 방법으로 8-(트리페닐렌-3-일)-5H-피리도[3,2-b]인돌(4g, 10.1mmol)과 2-(3-(6-브로모피리딘-3-닐)페닐)-1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸(4.54g, 10.6mmol)을 사용하여 연미색의 목적화합물 [화합물 9](5.2g, 수율 81%)를 수득하였다.
합성예 5 : 화합물 17의 합성
1) 9-(5H-피리도[3,2-b]인돌-8-일)-9H-피리도[2,3-b]인돌의 합성
Figure 112014048268793-pat00010
반응식 1과 동일한 방법으로 8-브로모-5H-피리도[3,2-b]인돌(20g, 80.9mmol)과 카바졸 (14.98g, 89.0mmol)을 사용하여 반응을 진행하고, 용매를 제거한 뒤 점성있는 혼합물을 에틸초산과 n-헥산 혼합액과 실리카컬럼을 사용하여 분리하였다. 분리한 잔사를 MC와 n-헥산을 사용하여 재결정하여 연노란색의 목적화합물 9-(5H-피리도[3,2-b]인돌-8-일)-9H-피리도[2,3-b]인돌을 5.9g(30%)를 얻었다.
2) 2-(3-(6-브로모피리딘-3-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸의 합성
Figure 112014048268793-pat00011
반응식 5와 동일한 방법으로 2-브로모-5-아이오도피리딘(10g, 35.2mmol)과 펜안스렌-9-일-9-보론산(7.04g, 31.7mmol)을 사용하여 연미색의 목적화합물 2-(3-(6-브로모피리딘-3-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸 (5.9g, 수율 59%)을 수득하였다.
3) 화합물 17의 합성
Figure 112014048268793-pat00012
반응식 4와 동일한 방법으로 9-(5H-피리도[3,2-b]인돌-8-일)-9H-피리도[2,3-b]인돌(5g, 15.0mmol)과 2-브로모-5-(펜안스렌-9-일)피리딘 (5.25g, 15.7mmol)을 사용하여 연미색의 목적화합물 [화합물 17](6.5g, 수율 74%)을 수득하였다.
합성예 6 : 화합물 31의 합성
1) 2-클로로-6-(2-니트로페닐)피리딘의 합성
Figure 112014048268793-pat00013
반응식 5와 동일한 방법으로 2-니트로페닐보론산(20g, 135.1mmol)과 2,6-디크로로피리딘 (20.3g, 121.6mmol)을 연미색의 목적화합물 2-클로로-6-(2-니트로페닐)피리딘 (24.0g, 수율 59%)을 수득하였다.
2) 2-클로로-5H-피리도[3,2-b]인돌의 합성
Figure 112014048268793-pat00014
질소분위기에서 500ml반응기에 2-클로로-6-(2-니트로페닐)피리딘(20g, 85.2mmol) 과 트리페닐포스핀(27.95g, 106.5mmol), 1.2-디클로로벤젠 200ml을 넣은후 16시간동안 교반하였다. 1.2-디클로로벤젠을 제거하여 반응을 종료하고 디클로로메탄으로 용해시킨 후 포화소금수용액으로 유기층을 세척한 뒤 무수황산마그네슘으로 유기층을 건조하였다. 수득한 유기층을 감압증류하여 용매를 제거한 뒤 디클로로메탄과 n-헥산혼합액으로 컬럼크로마토그래피 정제하여 목적화합물 2-클로로-5H-피리도[3,2-b]인돌(7.8g, 36%)를 수득하였다.
3) 5-(6-브로모피리딘-3-일)-2-클로로-5H-피리도[3,2-b]인돌의 합성
Figure 112014048268793-pat00015
반응식 1과 동일한 방법으로 2-클로로-5H-피리도[3,2-b]인돌 (5g, 24.7mmol)과 2-브로모-5-아이오도피리딘 (7.71g, 27.1mmol)을 사용하여 연노란색의 목적화합물 5-(6-브로모피리딘-3-일)-2-클로로-5H-피리도[3,2-b]인돌 을 5.8g(65%)를 얻었다.
4) 8-브로모-5-(6-브로모피리딘-3-일)-2-클로로-5H-피리도[3,2-b]인돌의 합성
Figure 112014048268793-pat00016
250ml 반응기에 5-(6-브로모피리딘-3-일)-2-클로로-5H-피리도[3,2-b]인돌(5g, 13.9mmol)을 넣고 디클로로메탄 50ml을 사용하여 용해시켰다. 혼합액에 N-브로모숙신이미드(2.61g, 14.6mmol)를 첨가하고 4시간 동안 상온교반한 후 증류수 100ml를 첨가하여 반응을 종료시켰다. 물층을 제거한 뒤 포화소금용액으로 유기층을 세척하고 무수황산마그네슘을 사용하여 건조한 후 회전식증발기를 사용하여 용매를 제거하였다. 농축된 잔사를 에틸초산과 n-헥산혼합액(에틸초산:n-헥산=1:16)을 사용하여 실리카컬럼정제하여 목적화합물 8-브로모-5-(6-브로모피리딘-3-일)-2-클로로-5H-피리도[3,2-b]인돌 (5.1g, 수율 80%)를 수득하였다.
5) 화합물 31의 합성
Figure 112014048268793-pat00017
반응식 4와 동일한 방법으로 8-브로모-5-(6-브로모피리딘-3-일)-2-클로로-5H-피리도[3,2-b]인돌](5g, 11.4mmol)과 카바졸(6.69g 40.0mmol)을 사용하여 연미색의 목적화합물 [화합물 31] (5.92g, 수율 70%)를 수득하였다.
합성예 7 : 화합물 35의 합성
1) 8-(다이벤조티오펜-1-일) 5H-피리도[3,2-b]인돌의 합성
Figure 112014048268793-pat00018
반응식 5와 동일한 방법으로 1-(다이벤조티오펜일)-보론산(10g, 40.5mmol)과 8-브로모-5H-피리도[3,2-b]인돌(12.11g, 44.5mmol)을 사용하여 연미색의 목적화합물 8-(다이벤조티오펜-1-일) 5H-피리도[3,2-b]인돌(10.6g, 수율 75%)을 수득하였다
2) 5-(6-브로모피리딘-3-일)-8-(다이벤조티오펜-1-일)5H-피리도[3,2-b]인돌의 합성
Figure 112014048268793-pat00019
반응식 1과 동일한 방법으로 8-(다이벤조티오펜-1-일) 5H-피리도[3,2-b]인돌 (10g, 28.5mmol)과 2-브로모-5-아이오도피리딘 (8.9g, 31.4mmol)을 사용하여 연노란색의 목적화합물을 5-(6-브로모피리딘-3-일)-8-(다이벤조티오펜-1-일)5H-피리도[3,2-b]인돌 6.93g(48%)를 얻었다.
3) 화합물 35의 합성
Figure 112014048268793-pat00020
반응식 5와 동일한 방법으로 5-(6-브로모피리딘-3-일)-8-(다이벤조티오펜-1-일)5H-피리도[3,2-b]인돌(10g, 19.7mmol)과 3-(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페닐보론산(6.82g, 21.7mmol)을 사용하여 목적화합물 [화합물 35](10.3g, 수율 75%)를 수득하였다.
합성예 8 : 화합물 42의 합성
1) 8-(3-(1- 페닐 -1H- 벤조[d]이미다졸 -2-일) 페닐 )-5H- 피리도[3,2-b]인돌의 합성
Figure 112014048268793-pat00021
반응식 5와 동일한 방법으로 8-브로모-5H-피리도[3,2-b]인돌(10g, 40.5mmol)과 3-(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)보론산(14.0g, 44.5mmol)을 사용하여 연미색의 목적화합물 8-(3-(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페닐)-5H-피리도[3,2-b]인돌(12.9g, 수율 73%)을 수득하였다.
2) 5-(6-브로모피리딘-3-일)-8-(3-(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페닐)-5H-피 리도[3,2-b]인돌 의 합성
Figure 112014048268793-pat00022
반응식 1과 동일한 방법으로 8-(3-(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페닐)-5H-피리도[3,2-b]인돌(10g, 22.8mmol)과 2-브로모-5-아이오도피리딘 (7.2g, 25.2mmol)을 사용하여 연노란색의 목적화합물 5-(6-브로모피리딘-3-일)-8-(3-(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페닐)-5H-피리도[3,2-b]인돌 7.2(53%)를 얻었다.
3) 화합물 42의 합성
Figure 112014048268793-pat00023
반응식 5와 동일한 방법으로 5-(6-브로모피리딘-3-일)-8-(3-(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페닐)-5H-피리도[3,2-b]인돌(10g, 16.9mmol)과 트리페닐렌-2-일-2-보론산(5.05g, 18.6mmol)을 사용하여 목적화합물 [화합물 42](8.99g, 수율 72%)를 수득하였다.
합성예 9 : 화합물 49의 합성
1) 9-(6-아이오도피리딘-2-일)-9H-카바졸의 합성
Figure 112014048268793-pat00024
반응식 1과 동일한 방법으로 카바졸(20g, 119.6mmol)과 2,6-디아이오도피리딘(43.5g, 131.6mmol)을 사용하여 연미색의 목적화합물 9-(6-아이오도피리딘-2-일)-9H-카바졸 17.7g(수율 40%)을 얻었다.
2) 화합물 49의 합성
Figure 112014048268793-pat00025
반응식 1과 동일한 방법으로 5H-피리도[3,2-b]인돌(5g, 29.7mmol)과 9-(6-아이오도피리딘-2-일)-9H-카바졸(12.1g, 32.7mmol)을 사용하여 연미색의 목적화합물 [화합물 49](9.9g, 수율 81%)를 얻었다.
합성예 10 : 화합물 50의 합성
Figure 112014048268793-pat00026
반응식 4와 동일한 방법으로 합성예 2의 1)에서 제조한 8-(9H-카바졸-9-일)-5H-피리도[3,2-b]인돌(5g, 14.7mmol)과 9-(6-아이오도피리딘-2-일)-9H-카바졸(5.83g, 16.2mmol)을 사용하여 연미색의 목적화합물 [화합물 50](6.4g, 수율 75%)을 수득하였다.
합성예 11 : 화합물 54의 합성
Figure 112014048268793-pat00027
반응식 4와 동일한 방법으로 합성예 3의 1)에서 제조한 8-(트리페닐렌-3-일)-5H-피리도[3,2-b]인돌(5g, 12.7mmol)과 합성예 8의 1)에서 제조한 9-(6-아이오도피리딘-2-일)-9H-카바졸(4.93g, 13.3mmol)을 사용하여 연미색의 목적화합물 [화합물 54](5.6g, 수율 69%)를 수득하였다.
합성예 12 : 화합물 72의 합성
1) 9-(2-클로로피리미딘-5-일)-9H-카바졸의 합성
Figure 112014048268793-pat00028
반응식 4와 동일한 방법으로 2,5-디클로로피리미딘(5g, 33.6mmol)과 카바졸(6.73g, 40.3mmol)을 사용하여 연미색의 목적화합물 9-(2-클로로피리미딘-5-일)-9H-카바졸(5.2g, 수율 55%)을 수득하였다.
2) 화합물 72의 합성
Figure 112014048268793-pat00029
250ml 반응기에 5H-피리도[3,2-b]인돌(5g, 29.7mmol)을 넣고, 디메틸포름이미드 100ml을 사용하여 용해시켰다. 혼합액에 소티움하이드라이드(2.14g, 89.2mmol)을 투입하여 상온교반 한 후, 9-(2-클로로피리미딘-5-일)-9H-카바졸(7.48g, 26.8mmol)을 투입하여 6시간동안 교반하였다. 반응액을 증류수 500ml에 투입하여 반응을 종료하고 생성된 고체를 여과하여 수득한 뒤 디메틸 클로라이드와 메탄올로 재결정하여 목적화합물 [화합물 72](5.7g, 수율52%)를 수득하였다.
합성예 13 : 화합물 112의 합성
1) 9-(5-클로로피라진-2-닐)-9H-카바졸의 합성
Figure 112014048268793-pat00030
반응식 4와 동일한 방법으로 2,5-디클로로피라진 (5g, 33.6mmol)과 카바졸 (6.73g, 40.3mmol)을 사용하여 연미색의 목적화합물 9-(5-클로로피라진-2-닐)-9H-카바졸 (5.6g, 수율 60%)를 수득하였다.
2) 화합물 112의 합성
Figure 112014048268793-pat00031
반응식 4와 동일한 방법으로 합성예 2의 1)에서 제조한 8-(9H-카바졸-9-일)-5H-피리도[3,2-b]인돌(5g, 14.7mmol)과 9-(5-클로로피라진-2-닐)-9H-카바졸(4.53g, 16.2mmol)을 사용하여 연미색의 목적화합물 화합물[112](6.0g, 수율 71%)를 수득하였다.
합성예 14 : 화합물 126의 합성
Figure 112014048268793-pat00032
반응식 23과 동일한 방법으로 합성예 3의 1)에서 제조한 8-(트리페닐렌-3-일)-5H-피리도[3,2-b]인돌(5g, 12.7mmol)과 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(3.05g, 11.7mmol)을 사용하여 연미색의 목적화합물 화합물[126](3.8g, 53%)을 수득하였다.
합성예 15 : 화합물 129의 합성
Figure 112014048268793-pat00033
반응식 4와 동일한 방법으로 합성예 3의 1)에서 제조한 8-(트리페닐렌-3-일)-5H-피리도[3,2-b]인돌(5g, 12.7mmol)과 2-(3-브로모페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(5.41g, 13.9mmol)을 사용하여 연미색의 목적화합물 [화합물 129](5.6g, 수율 63%)를 수득하였다.
합성예 16 : 화합물 132의 합성
1) 3-(트리페닐렌-3-일)-9H-카바졸의 합성
Figure 112014048268793-pat00034
반응식 5와 동일한 방법으로 3-브로모-9H-카바졸(10g, 40.8mmol)과 트리페닐렌-2-일-2-보론산(12.22g, 44.9mmol)을 사용하여 목적화합물 3-(트리페닐렌-3-일)-9H-카바졸(11.1g, 수율 69%)을 수득하였다.
2) 5-(피리딘-2-일)-5H-피리도[3,2-b]인돌의 합성
Figure 112014048268793-pat00035
반응식 4와 동일한 방법으로 5H-피리도[3,2-b]인돌(10g, 59.5mmol)과 2-브로모피리딘 (10.33g, 65.4mmol)을 사용하여 연미색의 목적화합물 5-(피리딘-2-일)-5H-피리도[3,2-b]인돌(10.6g, 수율 73%)을 수득하였다.
3) 8-브로모-5-(피리딘-2-일)-5H-피리도[3,2-b]인돌의 합성
Figure 112014048268793-pat00036
250ml 반응기에 5-(피리딘-2-일)-5H-피리도[3,2-b]인돌(10g, 40.8mmol)을 넣고 디클로로메탄 10ml을 사용하여 용해시켰다. 혼합액에 N-브로모숙신이미드(7.62g, 42.8mmol)를 첨가하고 5시간 동안 상온교반한 후 증류수 100ml를 첨가하여 반응을 종료시켰다. 물층을 제거한 뒤 포화소금용액으로 유기층을 세척하고 무수황산마그네슘을 사용하여 건조한 후 회전식증발기를 사용하여 용매를 제거하였다. 농축된 잔사를 에틸초산과 메탄올을 사용하여 재결정하여 목적화합물 8-브로모-5-(피리딘-2-일)-5H-피리도[3,2-b]인돌(12.8g, 수율 73%)를 수득하였다.
4) 화합물 132의 합성
Figure 112014048268793-pat00037
반응식 4와 동일한 방법으로 3-(트리페닐렌-3-일)-9H-카바졸(5g, 14.7mmol)과 8-브로모-5-(피리딘-2-일)-5H-피리도[3,2-b]인돌(5.25g, 16.2mmol)을 사용하여 연미색의 목적화합물 [화합물 132](6.6g, 수율 70%)를 수득하였다.
Figure 112014048268793-pat00038
Figure 112014048268793-pat00039

Figure 112014048268793-pat00040

Figure 112014048268793-pat00041

Figure 112014048268793-pat00042

Figure 112014048268793-pat00043

Figure 112014048268793-pat00044

Figure 112014048268793-pat00045
Figure 112014048268793-pat00046
Figure 112014048268793-pat00047

Figure 112014048268793-pat00048
Figure 112014048268793-pat00049

Figure 112014048268793-pat00050
Figure 112014048268793-pat00051

Figure 112014048268793-pat00052

Figure 112014048268793-pat00053

Figure 112014048268793-pat00054
Figure 112014048268793-pat00055
Figure 112014048268793-pat00056
Figure 112014048268793-pat00057
Figure 112014048268793-pat00058
Figure 112014048268793-pat00059
Figure 112014048268793-pat00060
실시예 2 : 유기발광소자의 특성 평가
하기 방법에 의해 비교예와 평가예의 유기발광소자를 제작하고 그 특성을 평가하여 표 3에 나타내었다.
비교예
ITO 박막이 800Å의 두께로 형성된 유리기판을 세척한 후 건조하고 진공증착장비의 기판 홀더에 장착하였다. ITO 박막상에 2-TNATA(300Å)/ NPB(150Å)/ 발광층(EML)(300Å)/Alq3(200Å)를 순차적으로 진공증착하였다. 증착은 10-6Torr 이하의 진공상태에서 1Å/s의 속도로 각 층이 상기 기재한 두께가 되도록 순차적으로 증착하였다. 2-TNATA는 정공주입층으로 화학식 A의 구조를 가지며, α-NPB는 정공수송층로서 알려진 화학식 B 구조의 화합물이다. 발광층은 호스트로 화학식 D의 CBP에 화학식 C의 도판트가 6중량% 포함되도록 조절하였다. 전자수송층으로는 Alq3로 알려진 <화학식 E)를 사용하였다. 이어서, LiF(5Å)/ Al(1000Å)를 증착하여 음극층을 형성하는 것으로 유기발광소자를 완성하였다. 도 1은 본 비교예의 유기발광소자의 단면구조를 나타내는 구조도이다.
평가예
발광층의 호스트로 CBP 대신 화학식 1에 해당하는 본 발명의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 비교예와 동일한 방법에 의해 유기발광소자를 제작하였다.
Figure 112014048268793-pat00061
표 3에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 화합물들은 발광파장이 청색광에 해당하는 발광피크값을 보여주었으며, 낮은 구동전압과 향상된 발광특성을 나타내었다.

Claims (6)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 화합물.
    Figure 112016063099503-pat00066
    [화학식 1]
    여기서, X1 내지 X5 중 하나 또는 둘은 N이고, 나머지는 CH이며,
    R1은 카바졸, 펜안스렌, 트라이페닐렌 및 페닐 벤조이미다조일 페닐로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이고,
    R4는 펜안스렌이며,
    R2와 R3는 수소이다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 화합물은 하기 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물.
    Figure 112016063099503-pat00067

  5. 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기발광소자에 있어서,
    상기 1층 이상의 유기물층 중 적어도 하나의 층에 제1항의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1항의 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층인 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
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