JP2013542176A - 有機電子材料のための新規化合物、およびこれを使用する有機電界発光素子 - Google Patents

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Abstract

【化1】
Figure 2013542176

有機電子材料のための新規化合物およびこれを使用する有機電界発光素子が提供される。有機電子材料のための本発明の化合物は、電子を輸送するのに高効率であり、素子を製造する際に結晶化が妨げられ、並びに有利に形成される層のせいで素子の電流特性が向上される。よって、向上した電力効率および低下した駆動電圧を有するOLED素子が製造されうる。
【代表図】なし

Description

本発明は、有機電子材料のための新規化合物、およびこれを使用する有機電界発光素子(organic electroluminescent device)に関する。
ディスプレイ素子の中では、電界発光(electroluminescent;EL)素子は、それが自己発光型ディスプレイ素子として広い視野角、優れたコントラストおよび速い応答速度を提供するという利点がある。1987年に、イーストマンコダック(Eastman Kodak)は、電界発光層を形成するための物質として、低分子量芳香族ジアミンとアルミニウム錯体を使用する有機EL素子を初めて開発した[Appl.Phys.Lett.51,913,1987]。
有機EL素子においては、電子注入電極(カソード)および正孔注入電極(アノード)の間に形成される有機層に電荷が適用される場合には、電子および正孔は対になって、励起子が生じる。この励起子が不活性化される状態で、電界発光(リン光または蛍光)を使用することにより光が放射される。有機EL素子は約10Vの電圧および約100〜10,000cd/mの高い輝度で偏光を放射する。単純に蛍光材料を選択することにより、有機EL素子は青色から赤色のスペクトル範囲の光が放射されるという特徴を有する。有機EL素子はそれがプラスチックのような可撓性の透明基体上に形成されることができ、プラズマディスプレイパネルもしくは無機ELディスプレイと比較して相対的に低い電圧(10V以下)で駆動可能であり、より少ない電力しか消費せず、かつ優れた色を提供するという点で有利である。
有機EL素子においては、ルミネッセンス効率および駆動寿命をはじめとするその性能を決定する最も重要な要因は電界発光材料である。電界発光材料のいくつかの要件には、固体状態での高い電界発光量子収率、高い電子および正孔移動度、真空蒸着中の分解に対する耐性、均一な膜を形成する能力、並びに安定性が挙げられる。
有機電界発光材料は大まかに、高分子材料と低分子材料とに分類される。低分子材料には、分子構造の観点から、金属錯体と、金属を含まない完全有機電界発光材料とが挙げられる。このような電界発光材料には、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム錯体のようなキレート錯体、クマリン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ビス(スチリルアリーレン)誘導体、およびオキサジアゾール誘導体が挙げられる。これらの材料から、青色から赤色の可視領域の光放射が得られうることが報告されている。
フルカラー有機発光ダイオード(OLED)ディスプレイを実現するために、赤、緑および青の3種の電界発光材料が使用される。重要な問題は、有機電界発光(EL)素子の全体的な特性を向上させるために、高効率かつ長寿命の赤、緑および青色の電界発光材料を開発することである。機能の観点から、EL材料はホスト材料とドーパント材料とに分類される。一般的には、最も優れたEL特性を有する素子構造は、ホストにドーパントをドーピングすることにより製造されるEL層を用いて製造されうる。最近、高効率かつ長寿命を有する有機EL素子の開発が緊急な課題として表面化しており、特に急を要するのは、中〜大型のOLEDパネルに必要とされるEL性能を考慮すると、既存のEL材料と比べてかなりより優れたEL特性の材料の開発である。
この観点から、ホスト材料の開発は解決されるべき最も重要な課題のひとつである。(溶媒および固体状態でエネルギーコンベアとして働く)ホスト材料に望まれる特性は高純度および真空蒸着を可能にするのに適切な分子量である。さらに、ガラス転移温度および熱分解温度は熱安定性を確保するのに充分高くあるべきである。さらに、ホスト材料は長寿命を提供するために高い電気化学的安定性を有するべきである。相間移動はないが、他の隣接する材料への高い接着性を有する非晶質薄膜を形成するのが容易であるべきである。
ドーピング技術によって有機EL素子が製造される場合には、ホスト分子からドーパントに励起状態で移されるエネルギーの割合は100%を達成せず、そしてホスト材料並びにドーパントは光を放射する。特に、赤色発光素子の場合には、ホスト材料はドーパントよりも長い視程を有する波長の範囲で光を放射するので、そのホスト材料の鈍い発光のせいで色純度が悪化する。この技術が実際に適用される場合には、ルミネッセンス寿命を増大させかつ耐久性を向上させることが必要とされる。
今のところ、CBPは、リン光材料のためのホスト材料として最も広く知られている。BCP、BAlqなどを含む正孔ブロッキング層を使用する高効率のOLEDが報告されている。ホストとしてBAlq誘導体を使用する高性能のOLEDがパイオニア(日本国)などによって報告されている。
Figure 2013542176
これらの材料は良好な電界発光特性を生じさせるが、それらは低いガラス転移温度および劣った熱安定性のせいで、真空での高温堆積プロセス中に分解が起こりうるという不利益がある。OLEDの電力効率は、(π/電圧)×電流効率により与えられるので、電力効率は電圧に反比例する。OLEDの電力消費を低減させるために、高い電力効率が必要とされる。実際には、リン光材料を使用するOLEDは、蛍光材料を使用するものよりもかなり良好な電流効率(cd/A)もたらす。しかし、BAlq、CBPなどの既存の材料がリン光材料のホストとして使用される場合には、高い駆動電圧のせいで、蛍光材料を使用するOLEDを超えた電力効率(lm/W)における顕著な利点が存在しない。さらに、このOLED素子は満足いく駆動寿命を有していない。よって、より安定で、より高性能のホスト材料の開発が必要とされている。
Appl.Phys.Lett.51,913,1987
よって、本発明の目的は、上記課題を解決するために、既存の材料を超えて向上したルミネッセンス効率および素子駆動寿命を有し、かつ適切な色座標を伴う優れた骨格を有する有機電子材料のための化合物を提供することである。本発明の別の目的は、有機電子材料のためのこの化合物を電界発光材料として使用することにより、長い駆動寿命を有する高効率の有機電界発光素子を提供することである。
有機電子材料のための下記化学式1で表される化合物、およびこれを使用する有機電界発光素子が提供される。本発明に従う有機電子材料のための化合物は、優れた発光効率および優れた寿命特性を有するので、非常に優れた駆動寿命を有し、かつ向上した電力効率のせいでより少ししか電力を消費しないOLED素子を製造するために使用されうる。
Figure 2013542176
式中、LおよびLは独立して単結合、(C3−C30)シクロアルキレン、(C6−C30)アリーレンまたは(C3−C30)ヘテロアリーレンを表し;
およびXは独立してCRまたはNを表すが、ただしXおよびXが両方ともCRである場合を除く;
〜Rは独立して、水素、重水素、(C1−C30)アルキル、ハロ(C1−C30)アルキル、ハロゲン、シアノ、(C3−C30)シクロアルキル、5員〜7員のヘテロシクロアルキル、(C2−C30)アルケニル、(C2−C30)アルキニル、(C6−C30)アリール、(C1−C30)アルコキシ、(C6−C30)アリールオキシ、(C3−C30)ヘテロアリール、(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル、(C6−C30)アリールチオ、モノもしくはジ(C1−C30)アルキルアミノ、モノもしくはジ(C6−C30)アリールアミノ、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ニトロまたはヒドロキシルを表し;並びに
およびLのシクロアルキレン、アリーレンおよびヘテロアリーレン、並びにR〜Rのアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールおよびヘテロアリールは独立して、重水素、(C1−C30)アルキル、ハロ(C1−C30)アルキル、ハロゲン、シアノ、(C3−C30)シクロアルキル、5員〜7員のヘテロシクロアルキル、(C2−C30)アルケニル、(C2−C30)アルキニル、(C6−C30)アリール、(C1−C30)アルコキシ、(C6−C30)アリールオキシ、(C3−C30)ヘテロアリール、(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル、(C6−C30)アリールチオ、モノもしくはジ(C1−C30)アルキルアミノ、モノもしくはジ(C6−C30)アリールアミノ、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ニトロおよびヒドロキシルからなる群から選択される1以上でさらに置換されていてよく;
前記ヘテロアリーレン、ヘテロシクロアルキルおよびヘテロアリールはB、N、O、S、P(=O)、SiおよびPからなる群から選択される1以上のヘテロ原子を含むが;
Figure 2013542176
が水素である場合を除く。
本発明においては、「アルキル」、「アルコキシ」および「アルキル」部分を含む他の置換基には、線状および分岐の種類のいずれも挙げられる。本発明においては、シクロアルキルには、単環式炭化水素環だけでなく、多環式炭化水素環、例えば、1以上の置換基を有するかもしくは有しないアダマンチル、または1以上の置換基を有するかもしくは有しない(C7−C30)ビシクロアルキルなども挙げられる。本発明においては、「アリール」は、1つの水素原子を除去することにより芳香族炭化水素から得られる有機基を意味し、4員〜7員、特に5員もしくは6員の単環もしくは縮合環を含むことができ、単結合(1つもしくは複数)で連結された複数のアリールも含まれる。その具体的な例としては、フェニル、ナフチル、ビフェニル、アントリル、インデニル、フルオレニル、フェナントリル、トリフェニレニル、ピレニル、ペリレニル、クリセニル、ナフタセニル、フルオランテニルなどが挙げられるが、これらに限定されない。ナフチルには1−ナフチルおよび2−ナフチルが挙げられ、アントリルには1−アントリル、2−アントリルおよび9−アントリルが挙げられ、フルオレニルには1−フルオレニル、2−フルオレニル、3−フルオレニル、4−フルオレニルおよび9−フルオレニルが挙げられる。本発明において、「ヘテロアリール」は、芳香環骨格原子(1つもしくは複数)としてB、N、O、S、P(=O)、SiおよびPからなる群から選択される1〜4個のヘテロ原子を含み、残りの芳香環骨格原子が炭素であるアリール基を意味し、5員もしくは6員の単環式ヘテロアリール、および1以上のベンゼン環と縮合した多環式ヘテロアリールによって例示され、これらは部分的に飽和であってよい。さらに、ヘテロアリールには、単結合によって連結された1より多いヘテロアリールが挙げられる。ヘテロアリール基には、その環のヘテロ原子(単数または複数)が酸化されるかまたは四級化されることができ、例えば、N−オキシドまたは第四級塩を形成することができる2価のアリール基が挙げられる。その具体的な例には、単環式ヘテロアリール、例えば、フリル、チオフェニル、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、チアゾリル、チアジアゾリル、イソチアゾリル、イソオキサゾリル、オキサゾリル、オキサジアゾリル、トリアジニル、テトラジニル、トリアゾリル、テトラゾリル、フラザニル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニルなど;多環式ヘテロアリール、例えば、ベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、イソベンゾフラニル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイソチアゾリル、ベンゾイソオキサゾリル、ベンゾオキサゾリル、イソインドリル、インドリル、インダゾリル、ベンゾチアジアゾリル、キノリル、イソキノリル、シンノリニル、キナゾリニル、キノキサリニル、カルバゾリル、フェナントリジニル、ベンゾジオキソリルなど;そのN−オキシド(例えば、ピリジルN−オキシド、キノリルN−オキシドなど)、その第四級塩などが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明においては、「(C1−C30)アルキル」は(C1−C20)アルキル、より具体的には(C1−C10)アルキルを含み、「(C6−C30)アリール」は(C6−C20)アリール、より具体的には(C6−C12)アリールを含む。また、「(C3−C30)ヘテロアリール」は(C3−C20)ヘテロアリール、より具体的には(C3−C12)ヘテロアリールを含み、「(C3−C30)シクロアルキル」は(C3−C20)シクロアルキル、より具体的には(C3−C7)シクロアルキルを含む。また、「(C2−C30)アルケニルもしくはアルキニル」は(C2−C20)アルケニルもしくはアルキニル、より具体的には(C2−C10)アルケニルもしくはアルキニルを含む。
さらに、有機電子材料のための本発明の化合物は下記化学式2または3で表されうる。
Figure 2013542176
Figure 2013542176
式中、LおよびLは独立して単結合、(C3−C30)シクロアルキレン、(C6−C30)アリーレンまたは(C3−C30)ヘテロアリーレンを表し;Rは(C6−C30)アリールまたは(C3−C30)ヘテロアリールであり;R〜Rは化学式1におけるように定義されており;LおよびLのシクロアルキレン、アリーレンおよびヘテロアリーレン、並びにRのアリールおよびヘテロアリールは独立して、重水素、(C1−C30)アルキル、ハロ(C1−C30)アルキル、ハロゲン、シアノ、(C3−C30)シクロアルキル、5員〜7員のヘテロシクロアルキル、(C2−C30)アルケニル、(C2−C30)アルキニル、(C6−C30)アリール、(C1−C30)アルコキシ、(C6−C30)アリールオキシ、(C3−C30)ヘテロアリール、(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル、(C6−C30)アリールチオ、モノもしくはジ(C1−C30)アルキルアミノ、モノもしくはジ(C6−C30)アリールアミノ、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ニトロおよびヒドロキシルからなる群から選択される1以上でさらに置換されていてよい。
のヘテロアリールは下記構造から選択されうる
Figure 2013542176
式中、YはNR13、OまたはSであり;ZはNR13、CR1415、OまたはSであり;R11〜R15は独立して水素、重水素、(C1−C30)アルキル、ハロ(C1−C30)アルキル、ハロゲン、シアノ、(C3−C30)シクロアルキル、5員〜7員のヘテロシクロアルキル、(C2−C30)アルケニル、(C2−C30)アルキニル、(C6−C30)アリール、(C1−C30)アルコキシ、(C6−C30)アリールオキシ、(C3−C30)ヘテロアリール、(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル、(C6−C30)アリールチオ、モノもしくはジ(C1−C30)アルキルアミノ、モノもしくはジ(C6−C30)アリールアミノ、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ニトロまたはヒドロキシルであり;Aは単環式もしくは多環式芳香環、または単環式もしくは多環式へテロ芳香環である。
具体的には、Rは下記構造
Figure 2013542176
から選択され;
、R、R、RおよびRは独立して水素であり;
は単結合であるか、または下記構造
Figure 2013542176
から選択され;並びに、
は単結合、フェニレンまたはシクロヘキシレンである。
より具体的には、有機電子材料のための本発明の化合物は下記化合物によって例示されうるが、これらは本発明を限定しない。
Figure 2013542176
Figure 2013542176
有機電子材料のための本発明の化合物は下記スキーム1において示されるように製造されるが、これに限定されず、かつ既知の類似の有機合成を用いて製造されうる。
Figure 2013542176
式中、化学式1のL、L、X、XおよびR〜Rは化学式1におけるように定義され、かつXはハロゲンである。
第1の電極;第2の電極;並びに、第1の電極と第2の電極との間に設けられた1以上の有機層;を含む有機電界発光素子であって、有機電子材料のための化学式1で表される1種以上の化合物を前記有機層が含む有機電界発光素子が提供される。この有機層は電界発光層を含み、この電界発光層においては有機電子材料のための化学式1の化合物がホスト材料として使用される。
有機電子材料のための化学式1の化合物がホストとして電界発光層において使用される場合には、1種以上のリン光ドーパントが含まれる。本発明の有機電界発光素子において使用されるリン光ドーパントは特に限定されないが、化学式4で表される化合物から選択されうる:
[化学式4]
101102103
式中、Mは周期表の第7族、8族、9族、10族、11族、13族、14族、15族および16族の金属からなる群から選択され、並びにリガンドL101、L102およびL103は独立して下記構造から選択され:
Figure 2013542176
式中、R201〜R203は独立して、水素、重水素、ハロゲンで置換されているかもしくは置換されていない(C1−C30)アルキル、(C1−C30)アルキルで置換されているかもしくは置換されていない(C6−C30)アリール、またはハロゲンを表し;
204〜R219は独立して、水素、重水素、置換されているかもしくは置換されていない(C1−C30)アルキル、置換されているかもしくは置換されていない(C1−C30)アルコキシ、置換されているかもしくは置換されていない(C3−C30)シクロアルキル、置換されているかもしくは置換されていない(C2−C30)アルケニル、置換されているかもしくは置換されていない(C6−C30)アリール、置換されているかもしくは置換されていないモノもしくはジ(C1−C30)アルキルアミノ、置換されているかもしくは置換されていないモノもしくはジ(C6−C30)アリールアミノ、SF、置換されているかもしくは置換されていないトリ(C1−C30)アルキルシリル、置換されているかもしくは置換されていないジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、置換されているかもしくは置換されていないトリ(C6−C30)アリールシリル、シアノまたはハロゲンを表し;
220〜R223は独立して、水素、重水素、ハロゲンで置換されているかもしくは置換されていない(C1−C30)アルキル、または(C1−C30)アルキルで置換されているかもしくは置換されていない(C6−C30)アリールを表し;
224およびR225は独立して、水素、重水素、置換されているかもしくは置換されていない(C1−C30)アルキル、置換されているかもしくは置換されていない(C6−C30)アリール、またはハロゲンを表すか、またはR224とR225とは縮合環を有するかもしくは有しない、(C3−C12)アルキレンもしくは(C3−C12)アルケニレンによって連結されて脂環式環または単環式もしくは多環式芳香環を形成しており;
226は置換されているかもしくは置換されていない(C1−C30)アルキル、置換されているかもしくは置換されていない(C6−C30)アリール、置換されているかもしくは置換されていない(C5−C30)ヘテロアリール、またはハロゲンを表し;
227〜R229は独立して水素、重水素、置換されているかもしくは置換されていない(C1−C30)アルキル、置換されているかもしくは置換されていない(C6−C30)アリール、またはハロゲンを表し;並びに
Qは
Figure 2013542176
を表し;
式中、R231〜R242は独立して、水素、重水素、ハロゲンで置換されているかもしくは置換されていない(C1−C30)アルキル、(C1−C30)アルコキシ、ハロゲン、置換されているかもしくは置換されていない(C6−C30)アリール、シアノ、または置換されているかもしくは置換されていない(C5−C30)シクロアルキルを表すか、またはそれらのそれぞれはアルキレンもしくはアルケニレンによって隣の置換基に連結されて、スピロ環もしくは縮合環を形成していてもよく、またはそれらのそれぞれはアルキレンもしくはアルケニレンによってR207もしくはR208に連結されて飽和もしくは不飽和縮合環を形成していてもよい。
化学式4のリン光ドーパント化合物は下記構造
Figure 2013542176
Figure 2013542176
によって例示されるが、これらに限定されない。
本発明の有機電子素子においては、有機層は、有機電子材料のための化学式1で表される化合物に加えて、アリールアミン化合物およびスチリルアリールアミン化合物からなる群から選択される1種以上の化合物を同時にさらに含むことができる。アリールアミン化合物もしくはスチリルアリールアミン化合物は韓国特許出願第10−2008−0123276号、第10−2008−0107606号、または第10−2008−0118428号に例示されているが、これに限定されない。
さらに、本発明の有機電界発光素子においては、有機層は有機電子材料のための化学式1の化合物に加えて、第1族、第2族、第4周期および第5周期遷移金属、ランタニド金属並びにd−遷移元素の有機金属からなる群から選択される1種以上の金属または錯化合物をさらに含むことができる。有機層は電界発光層および電荷発生層を含むことができる。
さらに、白色発光有機電界発光素子を具体化するために、有機層は、有機電子材料のための化学式1で表される化合物に加えて、青色、緑色もしくは赤色の光を放射する1以上の有機電界発光層を同時に含むことができる。青色、緑色もしくは赤色の光を放射する化合物は韓国特許出願第10−2008−0123276号、第10−2008−0107606号または第10−2008−0118428号に記載される化合物によって例示されうるが、これらに限定されない。
本発明の有機電界発光素子においては、電極の対のうちの一方または両方の電極の内側表面上に、カルコゲナイド(chalcogenide)層、ハロゲン化金属層および金属酸化物層から選択される層(以下、「表面層」という)が配置されうる。より具体的には、電界発光媒体層のアノード表面上にケイ素またはアルミニウムの金属カルコゲナイド(酸化物など)層が配置されることができ、並びに電界発光媒体層のカソード表面上にハロゲン化金属層または金属酸化物層が配置されうる。それにより、駆動安定性が達成されうる。カルコゲナイドは、例えば、SiO(1≦x≦2)、AlO(1≦x≦1.5)、SiON、SiAlONなどでありうる。ハロゲン化金属は、例えば、LiF、MgF、CaF、希土類金属フッ化物などでありうる。金属酸化物は、例えば、CsO、LiO、MgO、SrO、BaO、CaOなどでありうる。
本発明の有機電界発光素子においては、このように製造される電極の対の少なくとも一方の表面上に、電子輸送化合物と還元性ドーパントとの混合領域、または正孔輸送化合物と酸化性ドーパントとの混合領域を配置するのも好ましい。この場合には、電子輸送化合物がアニオンに還元されるので、この混合領域から電界発光媒体への電子の注入および輸送は容易になる。また、正孔輸送化合物は酸化されてカチオンになるので、この混合領域から電界発光媒体への正孔の注入および輸送は容易になる。好ましい酸化性ドーパントには様々なルイス酸およびアクセプター化合物が挙げられる。好ましい還元性ドーパントには、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、希土類金属およびこれらの混合物が挙げられる。さらに、還元性ドーパント層を電荷発生層として使用することにより、2以上の電界発光層を有する白色発光電界発光素子が製造されうる。
有機電子材料のための本発明の化合物は良好な発光効率および優れた寿命特性を示すので、それは、非常に優れた駆動寿命を有するOLED素子を製造するのに使用されうる。
有機電子材料のための本発明の化合物、その製造方法、およびその化合物を使用する素子のルミネッセンス特性に関して、本発明がさらに説明される。しかし、以下の実施例は例示目的のためだけに提供されるのであり、以下の実施例は本発明の範囲を限定することを意図していない。
[製造例1]化合物4の製造
Figure 2013542176
化合物1−1の製造
10g(49.5mmol)の1−ブロモ−2−ニトロベンゼン、10.2g(59.3mmol)の1−ナフタレンボロン酸、200mLのトルエン、50mLのエタノールおよび50mLの水が混合され、次いで2.9g(2.5mmol)のPd(PPhおよび20.5g(148.3mmol)の炭酸カリウムが添加された。この混合物が120℃で5時間にわたって攪拌され、次いで室温まで冷却され、その後で40mLの塩化アンモニウム水溶液で反応が停止させられた。このようにして得られたこの混合物は500mLのEAで抽出され、次いで100mLの蒸留水で洗浄された。得られた有機層が無水MgSOで乾燥させられ、有機溶媒を除去するように減圧下で処理され、次いでシリカゲルカラムクロマトグラフィを用いて精製され、このようにして、化合物1−1(10g、81%)を得た。
化合物1−2の製造
10g(40.1mmol)の化合物1−1が100mLの1,2−ジクロロベンゼンに溶解させられ、次いで、これに100mLのトリエトキシホスフィンが添加された。この反応混合物が150℃で20時間にわたって攪拌され、次いで室温まで冷却され、そして真空蒸留を用いて溶媒、すなわち、1,2−ジクロロベンゼンおよびトリエトキシホスフィンが除去された。残留した有機物質が300mLのEAで抽出され、次いで40mLの蒸留水で洗浄された。得られた有機層が無水MgSOで乾燥させられ、有機溶媒を除去するように減圧下で処理され、次いでシリカゲルカラムクロマトグラフィを用いて精製され、このようにして化合物1−2(7g、80%)を得た。
化合物1−3の製造
20g(92mmol)の化合物1−2および43.5g(184mmol)の1−ブロモ−4−ヨードベンゼンが500mLのトルエンに溶解させられ、8.8g(46mmol)のCuI、6.2mL(92mmol)のジアミノエタンおよび58.7g(276mmol)のKPOが添加され、次いで30時間にわたって還流された。この反応混合物は室温まで冷却されて、その後、50mLの2.0Mの塩酸水溶液でこの反応が停止させられて、そしてこのようにして得られた混合物が1LのEAで抽出され、次いで200mLの蒸留水で洗浄された。得られた有機層は無水MgSOで乾燥させられ、有機溶媒を除去するように減圧下で処理され、次いでシリカゲルカラムクロマトグラフィを用いて精製され、このようにして化合物1−3(19g、56%)を得た。
化合物1−4の製造
19g(51mmol)の化合物1−3が250mLのTHFに溶解させられ、次いで−78℃に冷却され、その後でこれに−78℃で24.5mLのn−BuLi(ヘキサン中2.5M)が添加された。この混合物が−78℃で1時間にわたって攪拌され、8.5mLのB(OMe)が添加され、そして2時間にわたって攪拌され、そして100mLの塩化アンモニウム水溶液でこの反応が停止させられた。その後、このようにして得られた混合物は500mLのEAで抽出され、次いで100mLの蒸留水で洗浄された。得られた有機層は無水MgSOで乾燥させられ、有機溶媒を除去するように減圧下で処理され、そして再結晶化されて、このようにして化合物1−4(14g、81%)を得た。
化合物2−1の製造
50g(247mmol)のフルオランテンが1Lのニトロベンゼンに溶解させられ、そして200mLのニトロベンゼンで希釈された12mL(234.7mmol)の臭素がこれにゆっくりと滴下添加された。この溶液が完全に滴下添加された後で、この反応液は室温で20時間にわたって攪拌された。この反応液に500mLの水性飽和塩化チオ硫酸ナトリウムが添加され、その結果この反応は終結させられた。このようにして得られた混合物は3LのEAで抽出され、次いで1Lの蒸留水で洗浄された。生じた有機層は無水MgSOで乾燥させられ、有機溶媒を除去するように減圧下で処理され、シリカゲルを用いてろ過され、次いで、再結晶化されて、このようにして化合物2−1(65g、94%)を得た。
化合物2−2の製造
24.5g(87.1mmol)の化合物2−1が500mLのTHFに溶解させられ、−78℃に冷却され、45mLのn−BuLi(ヘキサン中2.5M)が添加され、次いで1時間にわたって攪拌された。その後、この混合物に15mLのB(OMe)が添加されて、2時間にわたって攪拌され、そしてこの反応は250mLの塩化アンモニウム水溶液で停止させられた。このようにして得られた混合物は1LのEAで抽出され、次いで200mLの蒸留水で洗浄された。生じた有機層は無水MgSOで乾燥させられ、有機溶媒を除去するように減圧下で処理され、次いで、再結晶化されて、このようにして化合物2−2(14g、65%)を得た。
化合物2−3の製造
8.1g(40.6mmol)の2,4−ジクロロキナゾリン、10g(40.6mmol)の化合物2−2、200mLのトルエン、50mLのエタノール、および50mLの水が混合され、次いで1.9g(1.64mmol)のPd(PPhおよび12.9g(122mmol)のKCOが添加された。この混合物は120℃で5時間にわたって攪拌され、そして室温に冷却され、その後、この反応は200mLの塩化アンモニウム水溶液で停止させられた。このようにして得られた混合物は500mLのEAで抽出され、次いで50mLの蒸留水で洗浄された。生じた有機層は無水MgSOで乾燥させられ、有機溶媒を除去するように減圧下で処理され、シリカゲルを用いてろ過され、次いで、再結晶化されて、このようにして化合物2−3(10g、68%)を得た。
化合物4の製造
5.0g(13.7mmol)の化合物2−3および5.54g(16.4mmol)の化合物1−4が100mLのトルエン、20mLのエタノールおよび20mLの水と混合され、その後、1.6g(1.4mmol)のPd(PPhおよび5.7g(41.1mmol)のKCOがこれに添加された。この混合物は120℃で5時間にわたって攪拌され、そして室温に冷却され、そしてこの反応は20mLの塩化アンモニウム水溶液で停止させられた。このようにして得られた混合物は250mLのEAで抽出され、次いで30mLの蒸留水で洗浄された。生じた有機層は無水MgSOで乾燥させられ、有機溶媒を除去するように減圧下で処理され、シリカゲルを用いてろ過され、次いで、再結晶化されて、このようにして化合物4(5.9g、69%)を得た。
MS/FAB:621.22(実測値)、621.73(計算値)。
[実施例1]
有機電子材料のための本発明の化合物を使用したOLED素子の製造
有機電子材料のための本発明の化合物を使用してOLED素子が製造された。まず、OLED用ガラス(サムスンコーニングにより製造)から得られた透明電極ITO薄膜(15Ω/□)を、トリクロロエチレン、アセトン、エタノールおよび蒸留水を順に使用した超音波洗浄にかけ、使用するまでイソプロパノール中に貯蔵した。次に、真空蒸着装置の基体ホルダにITO基体を取り付け、この真空蒸着装置のセル内に4,4’,4”−トリス(N,N−(2−ナフチル)−フェニルアミノ)トリフェニルアミン(2−TNATA)を入れ、次いで、これはチャンバー内で10−6torrの真空まで脱気させられた。次いで、このセルに電流を適用して、2−TNATAを蒸発させて、それによりITO基体上に60nmの厚みを有する正孔注入層を蒸着させた。次いで、真空蒸着装置の他のセルにN,N−ビス(a−ナフチル)−N,N−ジフェニル−4,4’−ジアミン(NPB)を入れ、このセルに電流を適用してNPBを蒸発させて、それにより正孔注入層上に20nmの厚みを有する正孔輸送層を蒸着させた。さらに、10−6torrでの真空昇華で精製された本発明の化合物3がホスト材料として真空蒸着装置の一方のセルに入れられ、そしてビス−(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((piq)Ir(acac))が電界発光ドーパントとして別のセルに入れられた。次いで、30nmの厚さを有する電界発光層が、4〜20重量%のドーピングで、正孔輸送層上に蒸着されるように、これら2つの物質が異なる速度で蒸発させられた。その後、電界発光層上に、トリス(8−ヒドロキシキノリン)−アルミニウム(III)(Alq)が20nmの厚みで、電子輸送層として蒸着させられた。次いで、リチウムキノラート(Liq)を1〜2nmの厚みで電子注入層として蒸着させた後で、別の真空蒸着装置を使用して、150nmの厚みを有するAlカソードが形成されて、OLEDを製造した。
OLEDに使用された各化合物は10−6torrでの真空昇華によって精製された。
結果的に、6.5Vの電圧で14.0mA/cmの電流が流れ、1052cd/cmの赤色光が放射された。
[実施例2]
化合物4がホスト材料として電界発光層において使用されたこと以外は、実施例1におけるのと同じ方法によってOLED素子が製造された。
結果的に、7.5Vの電圧で14.0mA/cmの電流が流れ、1060cd/cmの赤色光が放射された。
[実施例3]
化合物14がホスト材料として電界発光層において使用されたこと以外は、実施例1におけるのと同じ方法によってOLED素子が製造された。
結果的に、6.8Vの電圧で14.1mA/cmの電流が流れ、1030cd/cmの赤色光が放射された。
[実施例4]
化合物20がホスト材料として電界発光層において使用されたこと以外は、実施例1におけるのと同じ方法によってOLED素子が製造された。
結果的に、6.4Vの電圧で14.2mA/cmの電流が流れ、1048cd/cmの赤色光が放射された。
[比較例1]
本発明の化合物の代わりに4,4−ビス(カルバゾール−9−イル)ビフェニル(CBP)が電界発光層におけるホスト材料として使用され、およびビス(2−メチル−8−キノリナト)(p−フェニルフェノラト)アルミニウム(III)(BAlq)が正孔ブロッキング層のために使用されたこと以外は、実施例1におけるのと同じようにOLED素子が製造された。
結果的に、7.5Vの電圧で15.3mA/cmの電流が流れ、1000cd/cmの赤色光が放射されたことが確認された。
有機電子材料のための本発明の化合物は従来の材料と比較して優れた特性を有する。さらに、有機電子材料のためのフルオランテン置換基を有する本発明の化合物をホスト材料として使用した有機電界発光素子は優れた電界発光特性を有しかつ駆動電圧を0.7〜1.2V低下させ、それにより電力効率を増大させかつ電力消費を改良した。
本発明の好ましい実施形態が説明目的のために開示されてきたが、当業者は特許請求の範囲に特定される発明の範囲および意図から逸脱することなく、様々な変更、追加および置き換えが可能であることを理解するであろう。
有機電子材料のための本発明の化合物は良好な発光効率および優れた寿命特性を示すので、それは非常に優れた駆動寿命を有するOLED素子を製造するのに使用されうる。

Claims (10)

  1. 有機電子材料のための下記化学式1で表される化合物
    Figure 2013542176
    (式中、LおよびLは独立して単結合、(C3−C30)シクロアルキレン、(C6−C30)アリーレンまたは(C3−C30)ヘテロアリーレンを表し;
    およびXは独立してCRまたはNを表すが、ただしXおよびXが両方ともCRである場合を除く;
    〜Rは独立して、水素、重水素、(C1−C30)アルキル、ハロ(C1−C30)アルキル、ハロゲン、シアノ、(C3−C30)シクロアルキル、5員〜7員のヘテロシクロアルキル、(C2−C30)アルケニル、(C2−C30)アルキニル、(C6−C30)アリール、(C1−C30)アルコキシ、(C6−C30)アリールオキシ、(C3−C30)ヘテロアリール、(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル、(C6−C30)アリールチオ、モノもしくはジ(C1−C30)アルキルアミノ、モノもしくはジ(C6−C30)アリールアミノ、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ニトロまたはヒドロキシルを表し;並びに
    およびLのシクロアルキレン、アリーレンおよびヘテロアリーレン、並びにR〜Rのアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールおよびヘテロアリールは独立して、重水素、(C1−C30)アルキル、ハロ(C1−C30)アルキル、ハロゲン、シアノ、(C3−C30)シクロアルキル、5員〜7員のヘテロシクロアルキル、(C2−C30)アルケニル、(C2−C30)アルキニル、(C6−C30)アリール、(C1−C30)アルコキシ、(C6−C30)アリールオキシ、(C3−C30)ヘテロアリール、(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル、(C6−C30)アリールチオ、モノもしくはジ(C1−C30)アルキルアミノ、モノもしくはジ(C6−C30)アリールアミノ、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ニトロおよびヒドロキシルからなる群から選択される1以上でさらに置換されていてよく;
    前記ヘテロアリーレン、ヘテロシクロアルキルおよびヘテロアリールはB、N、O、S、P(=O)、SiおよびPからなる群から選択される1以上のヘテロ原子を含むが;
    Figure 2013542176
    が水素である場合を除く)。
  2. 下記化学式2または3
    Figure 2013542176
    Figure 2013542176
    (式中、LおよびLは独立して単結合、(C3−C30)シクロアルキレン、(C6−C30)アリーレンまたは(C3−C30)ヘテロアリーレンを表し;Rは(C6−C30)アリールまたは(C3−C30)ヘテロアリールであり;R〜Rは請求項1におけるように定義されており;LおよびLのシクロアルキレン、アリーレンおよびヘテロアリーレン、並びにRのアリールおよびヘテロアリールは独立して、重水素、(C1−C30)アルキル、ハロ(C1−C30)アルキル、ハロゲン、シアノ、(C3−C30)シクロアルキル、5員〜7員のヘテロシクロアルキル、(C2−C30)アルケニル、(C2−C30)アルキニル、(C6−C30)アリール、(C1−C30)アルコキシ、(C6−C30)アリールオキシ、(C3−C30)ヘテロアリール、(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル、(C6−C30)アリールチオ、モノもしくはジ(C1−C30)アルキルアミノ、モノもしくはジ(C6−C30)アリールアミノ、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ニトロおよびヒドロキシルからなる群から選択される1以上でさらに置換されていてよい)
    で表される、請求項1に記載の有機電子材料のための化合物。
  3. が下記構造
    Figure 2013542176
    (式中、YはNR13、OまたはSであり;ZはNR13、CR1415、OまたはSであり;R11〜R15は独立して水素、重水素、(C1−C30)アルキル、ハロ(C1−C30)アルキル、ハロゲン、シアノ、(C3−C30)シクロアルキル、5員〜7員のヘテロシクロアルキル、(C2−C30)アルケニル、(C2−C30)アルキニル、(C6−C30)アリール、(C1−C30)アルコキシ、(C6−C30)アリールオキシ、(C3−C30)ヘテロアリール、(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル、(C6−C30)アリールチオ、モノもしくはジ(C1−C30)アルキルアミノ、モノもしくはジ(C6−C30)アリールアミノ、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ニトロまたはヒドロキシルであり;Aは単環式もしくは多環式芳香環、または単環式もしくは多環式へテロ芳香環である)
    から選択されるヘテロアリールである、請求項1に記載の有機電子材料のための化合物。
  4. が下記構造
    Figure 2013542176
    から選択され;
    、R、R、RおよびRが独立して水素であり;
    が単結合であるか、または下記構造
    Figure 2013542176
    から選択され;並びに、
    が単結合、フェニレンまたはシクロヘキシレンである;
    請求項1に記載の有機電子材料のための化合物。
  5. 下記構造
    Figure 2013542176
    Figure 2013542176
    から選択される、請求項1に記載の有機電子材料のための化合物。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項の有機電子材料のための化合物を含む有機電界発光素子。
  7. 第1の電極;第2の電極;並びに、第1の電極と第2の電極との間に設けられた1以上の有機層;を含む有機電界発光素子であって、
    前記有機層が有機電子材料のための化合物の1種以上と、1種以上のリン光ドーパントとを含む、
    請求項6に記載の有機電界発光素子。
  8. 前記有機層が、アリールアミン化合物およびスチリルアリールアミン化合物からなる群から選択される1種以上のアミン化合物、または周期表の第1族、第2族、第4周期および第5周期遷移金属、ランタニド金属並びにd−遷移元素の有機金属からなる群から選択される1種以上の金属もしくは錯化合物をさらに含む、請求項7に記載の有機電界発光素子。
  9. 前記有機層が電界発光層と電荷発生層とを含む請求項7に記載の有機電界発光素子。
  10. 白色光を放射するために、前記有機層が赤色、緑色もしくは青色の光を放射する1以上の有機電界発光層をさらに含む、請求項7に記載の有機電界発光素子。
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