JP7290374B2 - 有機発光素子 - Google Patents

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Description

本発明は、電荷輸送材料や遅延蛍光材料として有用な化合物と、その化合物を用いた有機発光素子に関する。
有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)などの有機発光素子の発光効率を高める研究が盛んに行われている。特に、有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する電子輸送材料、正孔輸送材料、発光材料、ホスト材料などを新たに開発して組み合わせることにより、発光効率を高める工夫が種々なされてきている。その中には、1,3,5-トリアジン構造を含む化合物を利用した有機エレクトロルミネッセンス素子に関する研究も見受けられ、これまでにも幾つかの提案がなされてきている。
例えば、特許文献1には、下記の一般式で表される1,3,5-トリアジン構造を含む化合物を、2つの電極間ではなくて電極の外側に形成される層内に含有させることによって光効率を改善することが記載されている。下記の一般式において、Ar、ArおよびArはフェニレン基等であり、b、dおよびfは0~3のいずれかの整数であり、R、RおよびRは水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基など幅広い基の中から選択されることが規定されている。しかしながら、R、RおよびRとして、ジベンゾフラン骨格またはジベンゾチオフェン骨格を含む基は記載されていない。
Figure 0007290374000001
特開2010-45034号公報
このように1,3,5-トリアジン構造を含む化合物については、これまでにも幾つかの検討がなされている。しかしながら、1,3,5-トリアジン構造と、ジベンゾフラン骨格またはジベンゾチオフェン骨格とを分子中に含む化合物については、具体的な検討がほとんどなされていない。特に、2位と4位と6位がアリール基またはヘテロアリール基で置換された1,3,5-トリアジン構造と、ジベンゾフラン骨格またはジベンゾチオフェン骨格をともに含む化合物については、化合物例の報告も限られている。このため、これらの構造を組み合わせた化合物がどのような性質を示すのかを正確に予測することは極めて困難である。特に、発光層のホスト材料としての有用性については、引用文献1においてホスト材料としての用途がまったく記載されていないことからも明らかなように、予測の根拠となりうる文献を見出すことすら困難である。
本発明者らはこれらの従来技術の課題を考慮して、1,3,5-トリアジン構造と、ジベンゾフラン骨格またはジベンゾチオフェン骨格をともに分子中に含む化合物を合成して、有機発光素子の材料としての有用性を評価することを目的として検討を進めた。また、有機発光素子の材料として有用な化合物の一般式を導きだし、発光効率が高い有機発光素子の構成を一般化することも目的として鋭意検討を進めた。
上記の目的を達成するために鋭意検討を進めた結果、本発明者らは、2位と4位と6位がアリール基またはヘテロアリール基で置換された1,3,5-トリアジン構造と、ジベンゾフラン骨格またはジベンゾチオフェン骨格をともに含む化合物を合成することに成功するとともに、これらの化合物が有機発光素子の材料として有用であることを初めて明らかにした。本発明者らは、この知見に基づいて、上記の課題を解決する手段として、以下の本発明を提供するに至った。
[1] 下記一般式(1)で表される化合物を含む電荷輸送材料。
Figure 0007290374000002
[一般式(1)において、Ar~Arは各々独立に置換もしくは無置換のアリール基または置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表し、Ar~Arのうちの少なくとも1つは、下記一般式(2)で表される骨格を含む。ただし、Ar~Arは、4-(ベンゾフラン-1-イル)カルバゾール-9-イル基または4-(ベンゾチオフェン-1-イル)カルバゾール-9-イル基を含まない。]
Figure 0007290374000003
[一般式(2)において、XはOまたはSを表す。R~Rは各々独立に水素原子、置換基または結合位置を表す。RとR、RとR、RとR、RとR、RとR、RとRは、それぞれ互いに結合して環状構造を形成していてもよい。]
[2] 前記一般式(2)で表される骨格が分子内に2つ以上存在している、[1]に記載の電荷輸送材料。
[3] 前記一般式(1)のAr~Arのうちの2つが、前記一般式(2)で表される骨格を含む、[1]または[2]に記載の電荷輸送材料。
[4] 前記一般式(1)のAr~Arのうちの1つが、前記一般式(2)で表される骨格を含む、[1]または[2]に記載の電荷輸送材料。
[5] 前記一般式(1)のAr~Arのうちの1つが、前記一般式(2)で表される骨格を2つ以上含む、[1]~[4]のいずれか1項に記載の電荷輸送材料。
[6] 前記一般式(2)で表される骨格を含む基が、前記一般式(2)のRを結合位置として結合する基である[1]~[5]のいずれか1項に記載の電荷輸送材料。
[7] 前記一般式(2)で表される骨格を含む基が、前記一般式(2)のRを結合位置として結合する基である[1]~[5]のいずれか1項に記載の電荷輸送材料。
[8] 前記一般式(1)のAr~Arのうちの少なくとも1つが、前記一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたアリール基、または前記一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたヘテロアリール基である、[1]~[7]のいずれか1項に記載の電荷輸送材料。
[9] 前記一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたアリール基は、前記一般式(2)で表される骨格がR~Rのいずれか1つを結合位置として前記アリール基に単結合で結合した構造を有する、[8]に記載の電荷輸送材料。
[10] 前記一般式(2)で表される骨格がRまたはRを結合位置として前記アリール基に単結合で結合している、[9]に記載の電荷輸送材料。
[11] 前記アリール基がフェニル基であり、前記一般式(2)で表される骨格が前記フェニル基のトリアジン環の結合位置に対するメタ位の両方に単結合で結合している、[9]または[10]に記載の電荷輸送材料。
[12] 前記アリール基がフェニル基であり、前記一般式(2)で表される骨格が前記フェニル基のトリアジン環の結合位置に対するパラ位に単結合で結合している、[9]または[10]に記載の電荷輸送材料。
[13] 前記一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたヘテロアリール基は、前記一般式(2)で表される骨格がR~Rのいずれか1つを結合位置として前記ヘテロアリール基に単結合で結合した構造を有する、[8]に記載の電荷輸送材料。
[14] 前記一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたヘテロアリール基が、カルバゾール環を含み、前記一般式(2)で表される骨格がR~Rのいずれか1つを結合位置として前記カルバゾール環に単結合で結合している、[8]に記載の電荷輸送材料。
[15] 前記一般式(2)で表される骨格を含む基が、下記一般式(3)で表される基である、[14]に記載の電荷輸送材料。
Figure 0007290374000004
[一般式(3)において、*は結合位置を表す。R11~R18は各々独立に水素原子または置換基を表し、R11~R18の少なくとも1つは、R~Rのいずれか1つを結合位置としてカルバゾール環に単結合で結合している一般式(2)で表される骨格である。R11とR12、R12とR13、R13とR14、R15とR16、R16とR17、R17とR18は、それぞれ互いに結合して環状構造を形成していてもよい。]
[16] 前記一般式(3)のR13およびR16の少なくとも1つが、R~Rのいずれか1つを結合位置としてカルバゾール環に単結合で結合した一般式(2)で表される骨格である、[15]に記載の電荷輸送材料。
[17] 前記一般式(2)で表される骨格がRを結合位置として一般式(3)のカルバゾール環に単結合で結合している、[15]または[16]に記載の電荷輸送材料。
[18] 前記一般式(2)で表される骨格を含む基のRとR、RとR、RとR、RとR、RとR、RとRのうちの少なくとも1つの組み合わせが互いに結合してインドール環を形成している、[1]~[17]のいずれか1項に記載の電荷輸送材料。
[19] 前記一般式(2)で表される骨格を含む基が、下記のいずれかの式で表される基(ここで*印は結合位置を表す。)である、[18]に記載の電荷輸送材料。
Figure 0007290374000005
[上式において、XはOまたはSを表す。*は結合位置を表す。上式中のメチン基は置換基で置換されていてもよい。]
[20] 前記一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたアリール基または前記一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたヘテロアリール基が、さらにアルキル基で置換されている、[8]~[19]のいずれか1項に記載の電荷輸送材料。
[21] 前記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(4)で表される化合物である、[1]~[20]のいずれか1項に記載の電荷輸送材料。
Figure 0007290374000006
[一般式(4)において、ArおよびArは各々独立に置換もしくは無置換のアリール基または置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表し、R1a~R5aは各々独立に水素原子または置換基を表すが、R1a、R3a、R5aの少なくとも1つは前記一般式(2)で表される骨格を含む。ただし、Ar、ArおよびR1a~R5aは、4-(ベンゾフラン-1-イル)カルバゾール-9-イル基または4-(ベンゾチオフェン-1-イル)カルバゾール-9-イル基を含まない。R1aとR2a、R2aとR3a、R3aとR4a、R4aとR5aは各々独立に互いに結合して環構造を形成していてもよい。]
[22] 前記一般式(4)において、R3aが前記一般式(2)で表される骨格を含む、[21]に記載の電荷輸送材料。
[23] 前記一般式(4)において、R3aが前記一般式(2)で表される骨格を含み、R1a、R2a、R4a、R5aが前記一般式(2)で表される骨格を含まない、[22]に記載の電荷輸送材料。
[24] 前記一般式(4)において、Arが前記一般式(2)で表される骨格を含む、[21]~[23]のいずれか1項に記載の電荷輸送材料。
[25] 前記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(5)で表される化合物である、[1]~[20]のいずれか1項に記載の電荷輸送材料。
Figure 0007290374000007
[一般式(5)において、ArおよびArは各々独立に置換もしくは無置換のアリール基または置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表し、R1b~R5bは各々独立に水素原子または置換基を表すが、R1b、R3b、R4bおよびR5bの少なくとも1つとR2bは、各々独立に前記一般式(2)で表される骨格を含む。ただし、Ar、ArおよびR1b~R5bは、4-(ベンゾフラン-1-イル)カルバゾール-9-イル基または4-(ベンゾチオフェン-1-イル)カルバゾール-9-イル基を含まない。R1bとR2b、R2bとR3b、R3bとR4b、R4bとR5bは各々独立に互いに結合して環構造を形成していてもよい。]
[26] 前記一般式(5)において、R4bが前記一般式(2)で表される骨格を含む、[25]に記載の電荷輸送材料。
[27] 前記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(6)で表される化合物である、[1]~[20]のいずれか1項に記載の電荷輸送材料。
Figure 0007290374000008
[一般式(6)において、Arは置換もしくは無置換のアリール基または置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表し、R1c~R10cは各々独立に水素原子または置換基を表すが、R6c~R10cの少なくとも1つとR2cは、各々独立に前記一般式(2)で表される骨格を含む。ただし、R1c~R10cのうちR2cとR7cだけが前記一般式(2)で表される骨格を含むときのR7cは、R2cと同じではなく、R2c中にジベンゾフラン環がある場合は該ジベンゾフラン環の酸素原子が硫黄原子に置換した基ではなく、また、R2c中にジベンゾチオフェン環がある場合は該ジベンゾチオフェン環の硫黄原子が酸素原子に置換した基でもない。また、Ar、ArおよびR1c~R10cは、4-(ベンゾフラン-1-イル)カルバゾール-9-イル基または4-(ベンゾチオフェン-1-イル)カルバゾール-9-イル基を含まない。R1cとR2c、R2cとR3c、R3cとR4c、R4cとR5c、R6cとR7c、R7cとR8c、R8cとR9c、R9cとR10cは各々独立に互いに結合して環構造を形成していてもよい。]
[28] 前記一般式(6)において、R1c~R5cの少なくとも2つとR6c~R10cの少なくとも2つが、各々独立に前記一般式(2)で表される骨格を含む、[27]に記載の電荷輸送材料。
[29] 前記一般式(6)において、R2cがジベンゾフラン-x-イル基またはジベンゾチオフェン-x-イル基を含む基であり、R6b~R10bの少なくとも1つが、ジベンゾフラン-y-イル基またはジベンゾチオフェン-y-イル基を含む基であり、xおよびyはジベンゾフリル基またはジベンゾチエニル基の結合位置を示す数字であり、xとyは同一ではない、[27]または[28]に記載の電荷輸送材料。
[30] 遅延蛍光材料とともに組み合わせて用いる、[1]~[29]のいずれか1項に記載の電荷輸送材料。
[31] 遅延蛍光材料とともに組み合わせて用いるホスト材料である、[30]に記載の電荷輸送材料。
[32] 遅延蛍光材料とともに組み合わせて用いる正孔阻止材料である、[30]に記載の電荷輸送材料。
[33] 遅延蛍光材料とともに組み合わせて用いる電子輸送材料である、[30]に記載の電荷輸送材料。
[34] 上記一般式(1)で表される化合物。
[35] 前記一般式(1)のAr~Arのうちの1つだけが、前記一般式(2)で表される骨格を含む基が1つのみ置換したフェニル基であり、且つ、前記一般式(2)で表される骨格を含む基が、下記一般式(A)で表される基であって、そのR12a~R16aのうちの前記一般式(2)で表される骨格であるものがR12a~R14aのいずれか1つのみであるとき、
前記一般式(2)で表される骨格を含む基が1つのみ置換したフェニル基がさらにアルキル基で置換されているか、R11a~R18aの少なくとも1つがアルキル基であるか、前記一般式(2)で表される骨格を含む基が1つのみ置換したフェニル基がさらにアルキル基で置換されており、且つ、R11a~R18aの少なくとも1つがアルキル基である場合を除き、一般式(2)で表される骨格はRまたはRを結合位置として一般式(A)におけるカルバゾール環に単結合で結合している、[34]に記載の化合物。
Figure 0007290374000009
[一般式(A)において、*は結合位置を表す。R11a~R18aは各々独立に水素原子または置換基を表し、R12a~R16aのうちの1つまたは2つは、R~Rのうちの1つを結合位置としてカルバゾール環に単結合で結合した一般式(2)で表される骨格である。ただし、R12a~R16aのうちの前記一般式(2)で表される骨格であるものは、R12a~R14aのいずれか1つのみであるか、R13aとR16aのみである。R11aとR12a、R12aとR13a、R13aとR14a、R15aとR16a、R16aとR17a、R17aとR18aは、それぞれ互いに結合して環状構造を形成していてもよい。]
[36] 前記一般式(1)のAr~Arのうちの1つだけが、前記一般式(2)で表される骨格を含む基が1つのみ置換したフェニル基であり、且つ、前記一般式(2)で表される骨格を含む基が、上記一般式(A)で表される基であって、そのR12a~R16aのうちの前記一般式(2)で表される骨格であるものがR13aとR16aのみであるとき、
前記一般式(A)で表される骨格を含む基のフェニル基における置換位置は前記一般式(1)のトリアジン環の結合位置に対するオルト位またはパラ位である、[34]または[35]に記載の化合物。
[37] 前記一般式(1)のAr~Arのうちの2つだけが、前記一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたアリール基であり、そのアリール基が前記一般式(2)で表される骨格がRを結合位置として1つのみ単結合で結合しているフェニル基であるとき、
前記一般式(2)のRはピリミジニル基ではなく、前記一般式(2)で表される骨格のフェニル基における結合位置は前記一般式(1)のトリアジン環の結合位置に対するオルト位またはメタ位である、[34]~[36]のいずれか1項に記載の化合物。
[38] 前記一般式(1)で表される化合物が、上記一般式(4)で表される化合物である、[34]に記載の化合物。
[39] 前記一般式(1)で表される化合物が、上記一般式(5)で表される化合物である、[34]に記載の化合物。
[40] 前記一般式(1)で表される化合物が、上記一般式(6)で表される化合物である、[34]に記載の化合物。
[41] [34]~[40]のいずれか1項に記載の化合物を含む遅延蛍光材料。[1]~[33]のいずれか1項にて特定される化合物を含む遅延蛍光材料。
[42] 上記一般式(1)で表される化合物を含む有機発光素子。
[43] 遅延蛍光を放射する、[42]に記載の有機発光素子。
[44] 前記一般式(1)で表される化合物と遅延蛍光材料を発光層に含む、[42]または[43]に記載の有機発光素子。
[45] 前記発光層における前記化合物の含有量が50重量%超である、[44]に記載の有機発光素子。
[46] 前記一般式(1)で表される化合物を発光層に隣接する層に含む、[42]または[43]に記載の有機発光素子。
本発明の化合物は、高い熱安定性を有し、有機発光素子の材料として有用である。本発明の化合物は、なかでも有機発光素子のホスト材料や、正孔阻止材料、電子輸送材料、遅延蛍光材料として有用な化合物を含む。そのような本発明の化合物を発光層のホスト材料や遅延蛍光材料、正孔阻止層、電子輸送層の材料として用いた有機発光素子は、高い発光効率および高い熱安定性を実現しうる。
有機エレクトロルミネッセンス素子の層構成例を示す概略断面図である。 実施例2で作製した有機エレクトロルミネッセンス素子について、80℃で12時間加熱する前後で測定した素子特性を示すグラフであり、(a)は電圧-電流密度特性を示すグラフ、(b)は電流密度-外部量子効率特性を示すグラフである。 実施例3で作製した有機エレクトロルミネッセンス素子について、80℃で12時間加熱する前後で測定した素子特性を示すグラフであり、(a)は電圧-電流密度特性を示すグラフ、(b)は電流密度-外部量子効率特性を示すグラフである。 実施例4で作製した有機エレクトロルミネッセンス素子について、80℃で12時間加熱する前後で測定した素子特性を示すグラフであり、(a)は電圧-電流密度特性を示すグラフ、(b)は電流密度-外部量子効率特性を示すグラフである。 実施例5で作製した有機エレクトロルミネッセンス素子について、80℃で12時間加熱する前後で測定した素子特性を示すグラフであり、(a)は電圧-電流密度特性を示すグラフ、(b)は電流密度-外部量子効率特性を示すグラフである。 実施例6で作製した有機エレクトロルミネッセンス素子について、80℃で12時間加熱する前後で測定した素子特性を示すグラフであり、(a)は電圧-電流密度特性を示すグラフ、(b)は電流密度-外部量子効率特性を示すグラフである。 実施例7で作製した有機エレクトロルミネッセンス素子について、80℃で12時間加熱する前後で測定した素子特性を示すグラフであり、(a)は電圧-電流密度特性を示すグラフ、(b)は電流密度-外部量子効率特性を示すグラフである。 実施例8で作製した有機エレクトロルミネッセンス素子について、80℃で12時間加熱する前後で測定した素子特性を示すグラフであり、(a)は電圧-電流密度特性を示すグラフ、(b)は電流密度-外部量子効率特性を示すグラフである。 実施例9で作製した有機エレクトロルミネッセンス素子について、80℃で12時間加熱する前後で測定した素子特性を示すグラフであり、(a)は電圧-電流密度特性を示すグラフ、(b)は電流密度-外部量子効率特性を示すグラフである。 比較例2で作製した有機エレクトロルミネッセンス素子について、80℃で12時間加熱する前後で測定した素子特性を示すグラフであり、(a)は電圧-電流密度特性を示すグラフ、(b)は電流密度-外部量子効率特性を示すグラフである。
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様や具体例に限定されるものではない。なお、本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。また、本発明に用いられる化合物の分子内に存在する水素原子の同位体種は特に限定されず、例えば分子内の水素原子がすべてHであってもよいし、一部または全部がH(デューテリウムD)であってもよい。
[一般式(1)で表される化合物]
Figure 0007290374000010
一般式(1)において、Ar~Arは各々独立に置換もしくは無置換のアリール基または置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表す。
Ar~Arは、その全てが置換もしくは無置換のアリール基であってもよいし、その全てが置換もしくは無置換のヘテロアリール基であってもよいし、Ar~Arのうちの2つが置換もしくは無置換のアリール基であって、残りの1つが置換もしくは無置換のヘテロアリール基であってもよいし、Ar~Arのうちの2つが置換もしくは無置換のヘテロアリール基であって、残りの1つが置換もしくは無置換のアリール基であってもよい。
以下の説明では、Ar~Arが表す置換もしくは無置換のアリール基における「アリール基」、すなわち、一般式(1)のトリアジン環に結合しているアリール基を「Ar~Arにおけるアリール基」と言い、Ar~Arが表す置換もしくは無置換のヘテロアリール基における「ヘテロアリール基」、すなわち、一般式(1)のトリアジン環に結合しているヘテロアリール基を「Ar~Arにおけるヘテロアリール基」と言い、これらを総称して「Ar~Arにおけるアリール基またはヘテロアリール基」と言うことがある。
一般式(1)におけるAr~Arのうちの少なくとも1つは、下記一般式(2)で表される骨格を含む。Ar~Arのうちの少なくとも1つは、一般式(2)のR~Rのいずれか1つを結合位置とする基(ヘテロアリール基)であってもよく、この場合はジベンゾフラン環またはジベンゾチオフェン環が一般式(1)中のトリアジン環に直接結合する。Ar~Arのうちの少なくとも1つは、一般式(2)のR~Rのいずれか1つが表す基を介して、一般式(1)中のトリアジン環に結合するものであってもよい。このとき、Ar~Arのうちの少なくとも1つは、一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたアリール基、一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたヘテロアリール基であることが好ましい。また、Ar~Arのうちの少なくとも1つは、一般式(2)で表される骨格が炭化水素環またはヘテロ環と縮合した構造を有するものであってもよい。
なお、Ar~Arは、下記の構造を有する4-(ベンゾフラン-1-イル)カルバゾール-9-イル基または4-(ベンゾチオフェン-1-イル)カルバゾール-9-イル基を含まない。下記の構造において、*は結合位置を表す。また、一般式(1)で表される化合物は、4-(ベンゾフラン-1-イル)カルバゾール骨格または4-(ベンゾチオフェン-1-イル)カルバゾール骨格を含まないことが好ましい。
Figure 0007290374000011
Ar~Arは、その全てが一般式(2)で表される骨格を含んでいてもよいし、Ar~Arのうちの2つが一般式(2)で表される骨格を含んでいてもよいし、Ar~Arのうちの1つだけが一般式(2)で表される骨格を含んでいてもよい。また、Ar~Arのうちの少なくとも1つは、一般式(2)で表される骨格を1つだけ含んでいてもよいし、一般式(2)で表される骨格を2つ以上含んでいてもよい。例えば、Ar~Arの全てが、それぞれ一般式(2)で表される骨格を2つ以上含んでいてもよいし、Ar~Arのうちの2つが、それぞれ一般式(2)で表される骨格を2つ以上含んでいてもよいし、Ar~Arのうちの1つだけが一般式(2)で表される骨格を2つ以上含んでいてもよい。Ar~Arのうちの2つ以上が一般式(2)で表される骨格を含んでいる場合、それらの一般式(2)で表される骨格を含む基は互いに同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
本明細書でいうアリール基は、芳香族炭化水素環1つだけからなる基であってもよいし、芳香族炭化水素環に1つ以上の環が縮合した基であってもよい。芳香族炭化水素環に1つ以上の環が縮合した基である場合は、芳香族炭化水素環、脂肪族炭化水素環および非芳香族複素環のうちの1以上が芳香族炭化水素環に縮合した基を採用することができる。アリール基の炭素数は、例えば6以上、10以上、14以上、18以上とすることができる。また、炭素数は30以下、18以下、14以下、10以下とすることができる。アリール基の具体例として、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、1-アントラセニル基、2-アントラセニル基、9-アントラセニル基、1-カルバゾリル基、2-カルバゾリル基、3-カルバゾリル基、4-カルバゾリル基を挙げることができる。Ar~Arが採りうる好ましいアリール基の例として、置換もしくは無置換のフェニル基である。
本明細書でいうヘテロアリール基は、複素芳香環1つだけからなる基であってもよいし、複素芳香環に1つ以上の環が縮合した基であってもよい。複素芳香環に1つ以上の環が縮合した基である場合は、芳香族炭化水素環、複素芳香環、脂肪族炭化水素環および非芳香族複素環のうちの1以上が芳香族炭化水素環に縮合した基を採用することができる。ヘテロアリール基の環骨格構成原子数は、例えば5以上、6以上、10以上、14以上、18以上とすることができる。また、炭素数は30以下、18以下、14以下、10以下とすることができる。ヘテロアリール基は、ヘテロ原子を介して結合する基であっても複素芳香環を構成する炭素原子を介して結合する基であってもよい。Ar~Arが採りうる好ましいヘテロアリール基を構成する複素芳香環は、5員環、6員環、または1つ以上の5員環と1つ以上の6員環とが縮合した構造を有する縮合環であることが好ましい。複素芳香環の環骨格を構成するヘテロ原子は、窒素原子、酸素原子、硫黄原子であることが好ましく、窒素原子または酸素原子であることがより好ましく、窒素原子であることがさらに好ましい。複素芳香環の環骨格を構成するヘテロ原子数は1~3であることが好ましく、1または2であることがより好ましい。複素芳香環の具体例として、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、カルバゾール環を挙げることができ、なかでもピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、イミダゾール環、カルバゾール環が好ましく、カルバゾール環が特に好ましい。また、複素芳香環は、下記一般式(2)で表される骨格が炭化水素環またはヘテロ環と縮合した構造を有する縮合環であることも好ましい。この場合、縮合環は一般式(2)で表される骨格のR~Rのいずれかを結合位置として一般式(1)のトリアジン環に単結合で結合していてもよいし、一般式(2)で表される骨格と縮合している炭化水素環またはヘテロ環の結合可能な位置で一般式(1)のトリアジン環に結合していてもよい。ヘテロアリール基として特に好ましいのは、カルバゾール環から構成されるヘテロアリール基(カルバゾリル基)であり、最も好ましいのはカルバゾール-9-イル基である。
本発明の好ましい一態様においては、Ar~Arのうちの少なくとも1つを、下記一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたアリール基、下記一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたヘテロアリール基、または、下記一般式(2)で表される骨格が炭化水素環またはヘテロ環と縮合した構造を有するヘテロアリール基とすることができる。アリール基およびヘテロアリール基の具体例と好ましい範囲については、上記の「置換もしくは無置換のアリール基または置換もしくは無置換のヘテロアリール基」におけるアリール基およびヘテロアリール基の具体例と好ましい範囲を参照することができる。
Ar~Arのうち、一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたアリール基、一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたヘテロアリール基、または、一般式(2)で表される骨格が炭化水素環またはヘテロ環と縮合した構造を有するヘテロアリール基であるものの数は、1つであってもよいし、2つまたは3つであってもよいが、1つまたは2つであることが好ましい。Ar~Arのうちの2つまたは3つが一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたアリール基、一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたヘテロアリール基、または、一般式(2)で表される骨格が炭化水素環またはヘテロ環と縮合した構造を有するヘテロアリール基であるとき、それらの基は互いに同一であってもよいし、異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。異なっている場合は、一般式(2)で表される骨格を含む基が異なっている場合であっても、一般式(2)で表される骨格を含む基が置換しているアリール基またはヘテロアリール基が異なっている場合であっても、一般式(2)で表される骨格と縮合している炭化水素環またはヘテロ環が異なっている場合であってもよい。
Figure 0007290374000012
一般式(2)において、XはOまたはSを表す。XがOであるとき、一般式(2)における環骨格はジベンゾフラン骨格であり、XがSであるとき、一般式(2)における環骨格はジベンゾチオフェン骨格である。
~Rは各々独立に水素原子、置換基または結合位置を表す。
ここで、R~Rが表す「結合位置」とは、一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたアリール基または一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたヘテロアリール基においては、そのアリール基またはヘテロアリール基に、一般式(2)で表される骨格が単結合で結合するときの結合位置、あるいは、一般式(2)で表される骨格を含む基が後述する2価の連結基(一般式(2)で表される骨格をAr~Arにおけるアリール基またはヘテロアリール基に連結する2価の連結基)を有する場合において、その連結基に単結合で結合する結合位置を意味する。あるいは、一般式(2)で表される骨格が一般式(1)のトリアジン環に単結合で結合するときの結合位置を意味する。一般式(2)で表される骨格を含む基は、R~Rのいずれか1つを結合位置として結合する基であることが好ましく、RまたはRを結合位置として結合する基であることがより好ましく、R~Rのいずれか1つを結合位置としてAr~Arにおけるアリール基またはヘテロアリール基に単結合で結合する基であることもより好ましく、RまたはRを結合位置としてAr~Arにおけるアリール基またはヘテロアリール基に単結合で結合する基であることがさらに好ましい。
一般式(2)で表される骨格において、R~Rのうちの結合位置を除いた残りは、全てが置換基であってもよいし、一部が置換基であって残りが水素原子であってもよいし、全てが水素原子であってもよいが、一部が置換基であって残りが水素原子であるか、全てが水素原子であることが好ましく、全てが水素原子であることがより好ましい。
~Rが採りうる置換基の具体例としては、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基、チオアルコキシ基、2級アミノ基、3級アミノ基、アシル基、アリール基、ヘテロアリール基、アリールオキシ基、ヘテロアリールオキシ基、チオアリールオキシ基、チオヘテロアリールオキシ基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、ハロアルキル基、アルキルアミド基、アリールアミド基、シリル基、トリアルキルシリルアルキル基、トリアルキルシリルアルケニル基、トリアルキルシリルアルキニル基およびニトロ基等が挙げられる。これらの具体例のうち、さらに置換基により置換可能なものは置換されていてもよい。より好ましい置換基は、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルコキシ基、置換もしくは無置換のチオアルコキシ基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のアリールオキシ基、置換もしくは無置換のヘテロアリールオキシ基、置換もしくは無置換のチオアリールオキシ基、置換もしくは無置換のチオヘテロアリールオキシ基、2級アミノ基、3級アミノ基、または置換もしくは無置換のシリル基である。さらに好ましい置換基は、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルコキシ基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のヘテロアリール基である。これらの置換基の炭素数は、置換もしくは無置換のアルキル基で1~20、より好ましくは1~10、さらに好ましくは1~5であり、置換もしくは無置換のアルコキシ基および置換もしくは無置換のチオアルコキシ基で1~20、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のアリールオキシ基および置換もしくは無置換のチオアリールオキシ基で6~40、置換もしくは無置換のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のヘテロアリールオキシ基および置換もしくは無置換のチオヘテロアリールオキシ基で3~40、2級アミノ基および3級アミノ基で1~20、アルキル基で置換されたシリル基で3~20であることが好ましい。ここで、これらの炭素数は、各置換基がさらに置換基で置換されている場合(例えば、置換アルキル基等である場合)には、置換されている置換基の炭素数と、その置換基に置換している置換基の炭素数を含めた合計の炭素数のことを意味する。
本明細書でいうハロゲン原子として、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を挙げることができる。
本明細書でいうアルキル基は、直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよい。また、直鎖部分と環状部分と分枝部分のうちの2種以上が混在していてもよい。アルキル基の炭素数は、例えば1以上、2以上、4以上、6以上とすることができる。また、炭素数は30以下、20以下、10以下、6以下、4以下とすることができる。アルキル基の具体例として、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、2-エチルヘキシル基、n-ヘプチル基、イソヘプチル基、n-オクチル基、イソオクチル基、n-ノニル基、イソノニル基、n-デカニル基、イソデカニル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基を挙げることができる。
本明細書でいうアルケニル基は、直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよい。また、直鎖部分と環状部分と分枝部分のうちの2種以上が混在していてもよい。アルケニル基の炭素数は、例えば2以上、4以上、6以上とすることができる。また、炭素数は30以下、20以下、10以下、6以下、4以下とすることができる。アルケニル基の具体例として、エテニル基、n-プロペニル基、イソプロペニル基、n-ブテニル基、イソブテニル基、tert-ブテニル基、n-ペンテニル基、イソペンテニル基、n-ヘキセニル基、イソヘキセニル基、2-エチルヘキセニル基、n-ヘプテニル基、イソヘプテニル基、n-オクテニル基、イソオクテニル基、n-ノネル基、イソノネル基、n-デケニル基、イソデケニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘプテニル基を挙げることができる。
本明細書でいうアルキニル基は、直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよい。また、直鎖部分と環状部分と分枝部分のうちの2種以上が混在していてもよい。アルキニル基の炭素数は、例えば2以上、4以上、6以上とすることができる。また、炭素数は30以下、20以下、10以下、6以下、4以下とすることができる。アルケニル基の具体例として、エチニル基、n-プロピニル基、イソプロピニル基、n-ブチニル基、イソブチニル基、tert-ブチニル基、n-ペンチニル基、イソペンチニル基、n-ヘキシニル基、イソヘキシニル基、2-エチルヘキシニル基、n-ヘプチニル基、イソヘプチニル基、n-オクチニル基、イソオクチニル基、n-ノニル基、イソノニル基、n-デキニル基、イソデキニル基、シクロヘキシニル基、シクロヘプチニル基を挙げることができる。
本明細書でいうアルコキシ基のアルキル部分の説明と具体例、本明細書でいうチオアルコキシ基のアルキル部分の説明と具体例、本明細書でいうアルキルチオ基のアルキル部分の説明と具体例、本明細書でいう2級アミノ基や3級アミノ基がアルキルアミノ基であるときのアルキル部分の説明と具体例、本明細書でいうアシル基のアルキル部分(アシル基からカルボニル基を除いた部分)の説明と具体例、本明細書でいうアルコキシカルボニル基のアルキル部分の説明と具体例、本明細書でいうアルキルスルホニル基のアルキル部分の説明と具体例、本明細書でいうハロアルキル基のアルキル部分の説明と具体例、本明細書でいうアルキルアミド基のアルキル部分の説明と具体例、本明細書でいうシリル基がアルキルシリル基であるときのアルキル部分の説明と具体例、本明細書でいうトリアルキルシリルアルキル基の各アルキル部分の説明と具体例、本明細書でいうトリアルキルシリルアルケニル基のアルキル部分の説明と具体例、本明細書でいうトリアルキルシリルアルキニル基のアルキル部分の説明と具体例については、上記のアルキル基の説明と具体例を参照することができる。
本明細書でいう2級アミノ基や3級アミノ基がアリールアミノ基であるときのアリール部分の説明と具体例、本明細書でいうアリールオキシ基のアリール部分の説明と具体例、本明細書でいうチオアリールオキシ基のアリール部分の説明と具体例、本明細書でいうシリル基がアリールシリル基であるときのアリール部分の説明と具体例については、上記のアリール基の説明と具体例を参照することができる。
本明細書でいう2級アミノ基や3級アミノ基がヘテロアリールアミノ基であるときのヘテロアリール部分の説明と具体例、本明細書でいうヘテロアリールオキシ基のヘテロアリール部分の説明と具体例、本明細書でいうチオヘテロアリールオキシ基のヘテロアリール部分の説明と具体例、本明細書でいうシリル基がヘテロアリールシリル基であるときのヘテロアリール部分の説明と具体例については、上記のアリール基の説明と具体例を参照することができる。
本明細書でいうトリアルキルシリルアルケニル基のアルケニル部分の説明と具体例については、上記のアルケニル基の説明と具体例を参照することができる。
本明細書でいうトリアルキルシリルアルキニル基のアルキニル部分の説明と具体例については、上記のアルキニル基の説明と具体例を参照することができる。
とR、RとR、RとR、RとR、RとR、RとRは、それぞれ互いに結合して環状構造を形成していてもよい。環状構造は芳香環であっても脂肪環であってもよく、またヘテロ原子を含むものであってもよく、さらに環状構造は2環以上の縮合環であってもよい。ここでいうヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群より選択されるものであることが好ましい。形成される環状構造の例として、ベンゼン環、ナフタレン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環、イミダゾリン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、インドール環、シクロヘキサジエン環、シクロヘキセン環、シクロペンタエン環、シクロヘプタトリエン環、シクロヘプタジエン環、シクロヘプタエン環などを挙げることができ、ピロール環、インドール環であることが好ましく、インドール環であることがより好ましい。一般式(2)で表される骨格のR~Rが互いに結合して環状構造を形成している場合、アリール基またはヘテロアリール基への結合は、一般式(2)で表される骨格のR~Rのいずれかを結合位置とした結合であってもよいし、R~Rが互いに結合して形成している環状構造の結合可能な位置での結合であってもよいが、R~Rが互いに結合して形成している環状構造がピロール環またはインドール環である場合には、その窒素原子でアリール基またはヘテロアリール基に結合していることが好ましい。以下において、RとR、または、RとRが互いに結合してインドール環を形成している一般式(2)で表される骨格を含む基の具体例を例示する。ここで*印は結合位置を表す。ただし、本発明の化合物で採用することができる一般式(2)で表される骨格を含む基は、これらの具体例によって限定的に解釈されることはない。
Figure 0007290374000013
上記式において、XはOまたはSを表す。Nから出ている単結合は、一般式(1)のAr~Arにおけるアリール基またはヘテロアリール基に結合する。メチン基は置換基で置換されていてもよい。
一般式(1)で表される化合物の分子内に存在する一般式(2)で表される骨格の数は、1つであってもよいし、2つ以上であってもよいが、2つ以上であることが好ましく、2~6つであることがより好ましく、2つまたは3つであることがさらに好ましく、2つであることが特に好ましい。一般式(1)で表される化合物の分子内に一般式(2)で表される骨格が2つ以上存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。異なっている場合は、Xが異なっている場合であっても、R~Rが異なっている場合であってもよい。好ましいのは、分子内に存在する2つ以上の一般式(2)で表される骨格がすべて同一である場合である、
一般式(2)で表される骨格を含む基は、一般式(2)で表される骨格のみで構成されていてもよいし、その他の基を有していてもよい。その他の基として、一般式(2)で表される骨格をAr~Arにおけるアリール基またはヘテロアリール基に連結する2価の連結基や、一般式(1)のトリアジン環に連結する2価の連結基を挙げることができる。連結基は、R~Rのいずれか1つを結合位置として一般式(2)で表される骨格に単結合で結合するとともに、アリール基、ヘテロアリール基、トリアジン環の結合可能な位置に結合する基であり、単一の原子からなっていてもよいし、原子団で構成されていてもよいが、原子団で構成されていることが好ましい。原子団で構成された連結基として好ましいのは、芳香環からなる連結基であり、ヘテロ芳香環からなる連結基であることがより好ましく、カルバゾール環からなる連結基であることがさらに好ましい。連結基における置換可能な位置は置換基で置換されていてもよい。
一般式(2)で表される骨格と連結基を含む基として、下記一般式(3)で表される基を挙げることができる。
Figure 0007290374000014
一般式(3)において、*は一般式(1)のAr~Arにおけるアリール基またはヘテロアリール基、あるいはトリアジン環に結合する位置を表す。R11~R18は各々独立に水素原子または置換基を表し、R11~R18の少なくとも1つは、R~Rのいずれか1つを結合位置として一般式(3)のカルバゾール環に単結合で結合している一般式(2)で表される骨格である。R11とR12、R12とR13、R13とR14、R15とR16、R16とR17、R17とR18は、それぞれ互いに結合して環状構造を形成していてもよい。
11~R18が採りうる置換基の具体例と好ましい範囲、R11~R18のうちの所定の組み合わせが互いに結合して形成する環状構造の具体例と好ましい範囲については、上記のR~Rの説明における置換基および環状構造の具体例と好ましい範囲を参照することができる。
一般式(3)で表される基は、R11~R18のうちの1~4つが一般式(2)で表される骨格であることが好ましく、1つまたは2つが一般式(2)で表される骨格であることがより好ましい。R11~R18の中では、R12~R17の少なくとも1つが一般式(2)で表される骨格であって、R11およびR18は水素原子であることが好ましい。また、R11~R18の中では、R11~R13およびR16~R18の少なくとも1つが一般式(2)で表される骨格であって、R14およびR15は水素原子か、一般式(2)で表される骨格以外の置換基とすることもできる。一般式(2)で表される骨格は、R12、R13、R16、R17のいずれか1つ以上であることが好ましく、R13およびR16の一方または両方であることがより好ましい。
一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたアリール基または一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたヘテロアリール基における、一般式(2)で表される骨格を含む基の置換数は、1以上であって、そのアリール基またはヘテロアリール基に置換しうる最大置換基数以下の整数である。一般式(2)で表される骨格を含む基が置換可能な位置としては、例えばアリール基を構成するメチン基(-CH=)、ヘテロアリール基を構成するメチン基(-CH=)やアミノ基(-NH-)等を挙げることができる。一般式(2)で表される骨格を含む基の置換数は1~4であることが好ましく、1または2であることがより好ましい。また、特にAr~Arのうちの1つが一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたアリール基または一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたヘテロアリール基である場合には、それらの基における一般式(2)で表される骨格を含む基の置換数は1または2であることが好ましく、Ar~Arのうちの2つまたは3つが一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたアリール基または一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたヘテロアリール基である場合には、それらの基における一般式(2)で表される骨格を含む基の置換数は1であることが好ましい。
一般式(2)で表される骨格を含む基の置換位置は特に限定されないが、置換されるアリール基がフェニル基であって置換数が1である場合には、一般式(1)のトリアジン環の結合位置に対するメタ位またはパラ位であることが好ましく、置換されるアリール基がフェニル基であって置換数が2である場合には、一般式(1)のトリアジン環の結合位置に対する両方のメタ位であることが好ましい。置換されるヘテロアリール基がカルバゾール-9-イル基である場合には、3位および6位の一方、または3位と6位の両方であることが好ましい。
一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたアリール基または一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたヘテロアリール基の置換可能な位置のうち、一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されていない位置は、一般式(2)で表される骨格を含む基以外の置換基で置換されていてもよいし、無置換であってもよいが、少なくとも一部が無置換であることが好ましく、全てが無置換であることがより好ましい。置換基を有する場合の置換基の具体例と好ましい範囲については、上記のR~Rが採りうる置換基の具体例と好ましい範囲を参照することができる。これらの置換基のうち、好ましいのは、アルキル基またはカルバゾリル基である。ここでいうアルキル基の炭素数は1~20であることが好ましく、1~10であることがより好ましく、1~5であることがさらに好ましい。アルキル基は、直鎖状、分枝状、環状のいずれの構造であってもよいが、直鎖状または分枝状であることが好ましい。例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基を挙げることができる。また、カルバゾリル基は、カルバゾール-9-イル基であることが好ましい。置換基の置換位置は特に限定されないが、置換されるアリール基がフェニル基である場合には、2箇所が置換基で置換されていることが好ましく、一般式(1)のトリアジン環の結合位置に対するメタ位の両方、または、オルト位とメタ位が置換されていることがより好ましい。
また、一般式(2)で表される骨格が炭化水素環またはヘテロ環と縮合した構造を有するヘテロアリール基における置換可能な位置は、置換基で置換されていてもよいし、無置換であってもよいが、少なくとも一部が無置換であることが好ましく、全てが無置換であることがより好ましい。置換されている場合の置換基の具体例と好ましい範囲については、上記のR~Rが採りうる置換基の具体例と好ましい範囲を参照することができる。また、このヘテロアリール基に置換する置換基は、一般式(2)で表される骨格を含む基であってもよい。
Ar~Arにおけるアリール基またはヘテロアリール基のうち、一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたアリール基、一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたヘテロアリール以外のものの置換可能な位置は、一般式(2)で表される骨格を含む基以外の置換基で置換されていてもよいし、無置換であってもよいが、少なくとも一部が無置換であることが好ましく、全てが無置換であることがより好ましい。置換されている場合の置換基の具体例と好ましい範囲については、上記のR~Rが採りうる置換基の具体例と好ましい範囲を参照することができる。
本発明の一般式(1)で表される化合物の一群として、下記の条件a~cの少なくとも1つを満たす群や、条件a~cを全て満たす群を好ましい特性を示す群として挙げることができる。
<条件a>
一般式(1)のAr~Arのうち、一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたアリール基であるものが1つのみであり、そのアリール基が、一般式(2)で表される骨格を含む基が1つのみ置換したフェニル基であり、且つ、一般式(2)で表される骨格を含む基が、下記一般式(A)で表される基であって、そのR12a~R16aのうちの一般式(2)で表される骨格であるものがR12a~R14aのいずれか1つのみであるとき、
一般式(2)で表される骨格を含む基が1つのみ置換したフェニル基がさらにアルキル基で置換されているか、R11a~R18aの少なくとも1つがアルキル基であるか、一般式(2)で表される骨格を含む基が1つのみ置換したフェニル基がさらにアルキル基で置換されており、且つ、R11a
~R18aの少なくとも1つがアルキル基である場合を除き、一般式(2)で表される骨格はRまたはRを結合位置として一般式(A)におけるカルバゾール環に単結合で結合している。
<条件b>
一般式(1)のAr~Arのうち、一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたアリール基であるものが1つのみであり、そのアリール基が、一般式(2)で表される骨格を含む基が1つのみ置換したフェニル基であり、且つ、一般式(2)で表される骨格を含む基が、下記一般式(A)で表される基であって、そのR12a~R16aのうちの一般式(2)で表される骨格であるものがR13aとR16aのみであるとき、
下記一般式(A)で表される骨格を含む基のフェニル基における置換位置はトリアジン環の結合位置に対するオルト位またはパラ位である。
Figure 0007290374000015
[一般式(A)において、*は一般式(1)のAr~Arのいずれか1つにおけるアリール基およびヘテロアリール基への結合位置を表す。R11a~R18aは各々独立に水素原子または置換基を表し、R12a~R16aのうちの1つまたは2つは、R~Rのうちの1つを結合位置としてカルバゾール環に単結合で結合した一般式(2)で表される骨格である。ただし、R12a~R16aのうちの一般式(2)で表される骨格であるものは、R12a~R14aのいずれか1つのみであるか、R13aとR16aのみである。R11aとR12a、R12aとR13a、R13aとR14a、R15aとR16a、R16aとR17a、R17aとR18aは、それぞれ互いに結合して環状構造を形成していてもよい。]
<条件c>
一般式(1)のAr~Arのうち一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたアリール基であるものが2つであり、そのアリール基が一般式(2)で表される骨格がRを結合位置として1つのみ単結合で結合しているフェニル基であるとき、
一般式(2)のRはピリミジニル基ではなく、一般式(2)で表される骨格のフェニル基における結合位置はトリアジン環の結合位置に対するオルト位またはメタ位である。
本発明の一般式(1)で表される化合物の中で好ましい特性を示す一群として、下記一般式(4)で表される化合物群を挙げることができる。
Figure 0007290374000016
一般式(4)において、ArおよびArは各々独立に置換もしくは無置換のアリール基または置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表し、R1a~R5aは各々独立に水素原子または置換基を表すが、R1a、R3a、R5aの少なくとも1つは前記一般式(2)で表される骨格を含む。ただし、Ar、ArおよびR1a~R5aは、4-(ベンゾフラン-1-イル)カルバゾール-9-イル基または4-(ベンゾチオフェン-1-イル)カルバゾール-9-イル基を含まない。R1aとR2a、R2aとR3a、R3aとR4a、R4aとR5aは各々独立に互いに結合して環構造を形成していてもよい。
一般式(4)のArおよびArの説明と好ましい範囲と具体例については、一般式(1)のArおよびArの対応する記載を参照することができる。また、一般式(4)のR1a~R5aが採りうる置換基の説明と好ましい範囲と具体例については、R~Rが採りうる置換基の記載を参照することができる。
好ましい一態様として、一般式(4)のR3aが一般式(2)で表される骨格を含む場合、特に一般式(4)のR3aが一般式(2)で表される骨格を含み、R1a、R2a、R4a、R5aが一般式(2)で表される骨格を含まない場合、一般式(4)のArが一般式(2)で表される骨格を含む場合、特に一般式(4)のArが一般式(4)中の
Figure 0007290374000017
と同じ構造を有する場合を挙げることができる(上式において、*はトリアジン環への結合位置を表す)。
本発明の一般式(1)で表される化合物の中で好ましい特性を示す別の一群として、下記一般式(5)で表される化合物群を挙げることができる。
Figure 0007290374000018
一般式(5)において、ArおよびArは各々独立に置換もしくは無置換のアリール基または置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表し、R1b~R5bは各々独立に水素原子または置換基を表すが、R1b、R3b、R4bおよびR5bの少なくとも1つとR2bは、各々独立に前記一般式(2)で表される骨格を含む。ただし、Ar、ArおよびR1b~R5bは、4-(ベンゾフラン-1-イル)カルバゾール-9-イル基または4-(ベンゾチオフェン-1-イル)カルバゾール-9-イル基を含まない。R1bとR2b、R2bとR3b、R3bとR4b、R4bとR5bは各々独立に互いに結合して環構造を形成していてもよい。
一般式(5)のArおよびArの説明と好ましい範囲と具体例については、一般式(1)のArおよびArの対応する記載を参照することができる。また、一般式(5)のR1b~R5bが採りうる置換基の説明と好ましい範囲と具体例については、R~Rが採りうる置換基の記載を参照することができる。
好ましい一態様として、一般式(5)のR4bが一般式(2)で表される骨格を含む場合、一般式(5)のR2bとR4bが同じ構造の基である場合を挙げることができる。
本発明の一般式(1)で表される化合物の中で好ましい特性を示すさらに別の一群として、下記一般式(6)で表される化合物群を挙げることができる。
Figure 0007290374000019
一般式(6)において、Arは置換もしくは無置換のアリール基または置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表し、R1c~R10cは各々独立に水素原子または置換基を表すが、R6c~R10cの少なくとも1つとR2cは、各々独立に前記一般式(2)で表される骨格を含む。ただし、R1c~R10cのうちR2cとR7cだけが前記一般式(2)で表される骨格を含むときのR7cは、R2cと同じではなく、R2c中にジベンゾフラン環がある場合は該ジベンゾフラン環の酸素原子が硫黄原子に置換した基ではなく、また、R2c中にジベンゾチオフェン環がある場合は該ジベンゾチオフェン環の硫黄原子が酸素原子に置換した基でもない。また、Ar、ArおよびR1c~R10cは、4-(ベンゾフラン-1-イル)カルバゾール-9-イル基または4-(ベンゾチオフェン-1-イル)カルバゾール-9-イル基を含まない。R1cとR2c、R2cとR3c、R3cとR4c、R4cとR5c、R6cとR7c、R7cとR8c、R8cとR9c、R9cとR10cは各々独立に互いに結合して環構造を形成していてもよい。
一般式(6)のArの説明と好ましい範囲と具体例については、一般式(1)のArの対応する記載を参照することができる。また、一般式(6)のR1c~R10cが採りうる置換基の説明と好ましい範囲と具体例については、R~Rが採りうる置換基の記載を参照することができる。
好ましい一態様として、一般式(6)のR1c~R5cの少なくとも2つとR6c~R10cの少なくとも2つが、各々独立に前記一般式(2)で表される骨格を含む場合、前記一般式(6)のR2cがジベンゾフラン-x-イル基またはジベンゾチオフェン-x-イル基を含む基であり、R6b~R10bの少なくとも1つが、ジベンゾフラン-y-イル基またはジベンゾチオフェン-y-イル基を含む基であり、xおよびyはジベンゾフリル基またはジベンゾチエニル基の結合位置を示す数字であり、xとyは同一ではない場合を挙げることができる。
以下に、一般式(1)で表される化合物の具体例を挙げる。ただし、本発明で採用することができる一般式(1)で表される化合物は、以下の具体例により限定的に解釈されることはない。
Figure 0007290374000020
Figure 0007290374000021
Figure 0007290374000022
Figure 0007290374000023
Figure 0007290374000024
Figure 0007290374000025
Figure 0007290374000026
一般式(1)で表される化合物の具体例をさらに表にして以下に示す。表には、一般式(1)のAr、Ar、Arの各構造をA1~A6、L1~L15、B1~B14で示している。
表中のA1~A6の構造は下記の通りである。*印は、一般式(1)中のヒドラジン環への結合位置を示す。
Figure 0007290374000027
表中のL1~L15の構造は下記の通りである。*印は、一般式(1)中のヒドラジン環への結合位置を示し、Bnは下記のB1~B14のいずれかであって表中に規定されるものを示す。例えば、表中に「L1-B1」と記載されているものは、下記のL1で表される構造中のBnがB1であるものを意味する。
Figure 0007290374000028
Figure 0007290374000029
表中のB1~B14の構造は下記の通りである。*印は、一般式(1)中のヒドラジン環への結合位置か、L1~L15におけるBnの位置での結合位置を示す。
Figure 0007290374000030
Figure 0007290374000031
Figure 0007290374000032
Figure 0007290374000033
Figure 0007290374000034
Figure 0007290374000035
Figure 0007290374000036
Figure 0007290374000037
Figure 0007290374000038
Figure 0007290374000039
Figure 0007290374000040
Figure 0007290374000041
Figure 0007290374000042
Figure 0007290374000043
Figure 0007290374000044
Figure 0007290374000045
Figure 0007290374000046
Figure 0007290374000047
Figure 0007290374000048
Figure 0007290374000049
Figure 0007290374000050
Figure 0007290374000051
Figure 0007290374000052
Figure 0007290374000053
Figure 0007290374000054
Figure 0007290374000055
Figure 0007290374000056
Figure 0007290374000057
Figure 0007290374000058
一般式(1)で表される化合物の分子量は、例えば一般式(1)で表される化合物を含む有機層を蒸着法により製膜して利用することを意図する場合には、1500以下であることが好ましく、1200以下であることがより好ましく、1000以下であることがさらに好ましく、900以下であることがさらにより好ましい。分子量の下限値は、一般式(1)で表される最小化合物の分子量である。
一般式(1)で表される化合物は、分子量にかかわらず塗布法で成膜してもよい。塗布法を用いれば、分子量が比較的大きな化合物であっても成膜することが可能である。
本発明を応用して、分子内に一般式(1)で表される構造を複数個含む化合物を、ホスト材料として用いることも考えられる。
例えば、一般式(1)で表される構造中にあらかじめ重合性基を存在させておいて、その重合性基を重合させることによって得られる重合体を、発光材料として用いることが考えられる。具体的には、一般式(1)のAr~Ar、R~Rのいずれかに重合性官能基を含むモノマーを用意して、これを単独で重合させるか、他のモノマーとともに共重合させることにより、繰り返し単位を有する重合体を得て、その重合体を発光材料として用いることが考えられる。あるいは、一般式(1)で表される構造を有する化合物どうしをカップリングさせることにより、二量体や三量体を得て、それらを発光材料として用いることも考えられる。
一般式(1)で表される構造を含む繰り返し単位を有する重合体の例として、下記一般式(11)または(12)で表される構造を含む重合体を挙げることができる。
Figure 0007290374000059
一般式(11)または(12)において、Qは一般式(1)で表される構造を含む基を表し、LおよびLは連結基を表す。連結基の炭素数は、好ましくは0~20であり、より好ましくは1~15であり、さらに好ましくは2~10である。連結基は-X11-L11-で表される構造を有するものであることが好ましい。ここで、X11は酸素原子または硫黄原子を表し、酸素原子であることが好ましい。L11は連結基を表し、置換もしくは無置換のアルキレン基、または置換もしくは無置換のアリーレン基であることが好ましく、炭素数1~10の置換もしくは無置換のアルキレン基、または置換もしくは無置換のフェニレン基であることがより好ましい。
一般式(11)または(12)において、R101、R102、R103およびR104は、各々独立に置換基を表す。好ましくは、炭素数1~6の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数1~6の置換もしくは無置換のアルコキシ基、ハロゲン原子であり、より好ましくは炭素数1~3の無置換のアルキル基、炭素数1~3の無置換のアルコキシ基、フッ素原子、塩素原子であり、さらに好ましくは炭素数1~3の無置換のアルキル基、炭素数1~3の無置換のアルコキシ基である。
およびLで表される連結基は、Qを構成する一般式(1)の構造のAr~Ar、R~Rのいずれかに結合することができる。1つのQに対して連結基が2つ以上連結して架橋構造や網目構造を形成していてもよい。
繰り返し単位の具体的な構造例として、下記式(13)~(16)で表される構造を挙げることができる。
Figure 0007290374000060
これらの式(13)~(16)を含む繰り返し単位を有する重合体は、一般式(1)の構造のAr~Ar、R~Rのいずれかにヒドロキシ基を導入しておき、それをリンカーとして下記化合物を反応させて重合性基を導入し、その重合性基を重合させることにより合成することができる。
Figure 0007290374000061
分子内に一般式(1)で表される構造を含む重合体は、一般式(1)で表される構造を有する繰り返し単位のみからなる重合体であってもよいし、それ以外の構造を有する繰り返し単位を含む重合体であってもよい。また、重合体の中に含まれる一般式(1)で表される構造を有する繰り返し単位は、単一種であってもよいし、2種以上であってもよい。一般式(1)で表される構造を有さない繰り返し単位としては、通常の共重合に用いられるモノマーから誘導されるものを挙げることができる。例えば、エチレン、スチレンなどのエチレン性不飽和結合を有するモノマーから誘導される繰り返し単位を挙げることができる。
[一般式(1)で表される化合物の合成方法]
一般式(1)で表される化合物は、新規化合物である。
一般式(1)で表される化合物は、既知の反応を組み合わせることによって合成することができる。例えば、Ar、Arが一般式(2)で表される骨格を含む基で置換されたフェニル基であって、フェニル基のトリアジン環の結合位置に対するメタ位に、一般式(2)で表される骨格を含む基がRを結合位置として単結合で結合している化合物は、以下の反応式1または2で示される反応により合成することが可能である。
Figure 0007290374000062
上記の反応式におけるAr、X、R~Rの説明については、一般式(1)における対応する説明を参照することができる。Zは各々独立にハロゲン原子を表し、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を挙げることができ、臭素原子が好ましい。
上記の反応は、公知のカップリング反応を応用したものであり、公知の反応条件を適宜選択して用いることができる。上記の反応の詳細については、後述の合成例を参考にすることができる。また、一般式(1)で表される化合物は、その他の公知の合成反応を組み合わせることによっても合成することができる。
[有機発光素子]
本発明の一般式(1)で表される化合物は、有機発光素子のホスト材料として有用な化合物を含む。そのような本発明の一般式(1)で表される化合物は、有機発光素子の発光層にホスト材料として効果的に用いることができる。また、本発明の一般式(1)で表される化合物は、発光材料(特に遅延蛍光材料)またはアシストドーパント、さらには電子輸送材料またはホール輸送材料、あるいは正孔阻止材料または電子阻止材料として用いてもよい。ここで、本発明において「ホスト材料」とは、発光材料よりも多い量で発光層に含まれる有機化合物であって、発光層に含まれる有機化合物のうち最低励起一重項エネルギー準位が最も高い有機化合物のことをいう。また、「アシストドーパント」とは、少なくとも該アシストドーパントとホストと発光材料を含む発光層において、アシストドーパントを含まないこと以外は同じ組成の発光層よりも発光材料の発光効率が高くなるように作用する有機化合物のことをいう。
本発明の一般式(1)で表される化合物を発光層のホスト材料として用いることにより、有機フォトルミネッセンス素子(有機PL素子)や有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)などの優れた有機発光素子を提供することができる。有機フォトルミネッセンス素子は、基板上に少なくとも発光層を形成した構造を有する。また、有機エレクトロルミネッセンス素子は、少なくとも陽極、陰極、および陽極と陰極の間に有機層を形成した構造を有する。有機層は、少なくとも発光層を含むものであり、発光層のみからなるものであってもよいし、発光層の他に1層以上の有機層を有するものであってもよい。そのような他の有機層として、正孔輸送層、正孔注入層、電子阻止層、正孔阻止層、電子注入層、電子輸送層、励起子阻止層などを挙げることができる。正孔輸送層は正孔注入機能を有した正孔注入輸送層でもよく、電子輸送層は電子注入機能を有した電子注入輸送層でもよい。具体的な有機エレクトロルミネッセンス素子の構造例を図1に示す。図1において、1は基板、2は陽極、3は正孔注入層、4は正孔輸送層、5は発光層、6は電子輸送層、7は陰極を表わす。
以下において、有機エレクトロルミネッセンス素子の各部材および各層について説明する。なお、基板と発光層の説明は有機フォトルミネッセンス素子の基板と発光層にも該当する。
(基板)
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板に支持されていることが好ましい。この基板については、特に制限はなく、従来から有機エレクトロルミネッセンス素子に慣用されているものであればよく、例えば、ガラス、透明プラスチック、石英、シリコンなどからなるものを用いることができる。
(陽極)
有機エレクトロルミネッセンス素子における陽極としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物を電極材料とするものが好ましく用いられる。このような電極材料の具体例としてはAu等の金属、CuI、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。また、IDIXO(In-ZnO)等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極はこれらの電極材料を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は(100μm以上程度)、上記電極材料の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な材料を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を10%より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常10~1000nm、好ましくは10~200nmの範囲で選ばれる。
(陰極)
一方、陰極としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物を電極材料とするものが用いられる。このような電極材料の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム-カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性および酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極材料を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm~5μm、好ましくは50~200nmの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
また、陽極の説明で挙げた導電性透明材料を陰極に用いることで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
(発光層)
発光層は、陽極および陰極のそれぞれから注入された正孔および電子が再結合することにより励起子が生成した後、発光する層であり、少なくとも発光材料とホスト材料を含む。
発光層に含まれる発光材料は、蛍光発光材料であってもよいし、燐光発光材料であってもよい。また、発光材料は、通常の蛍光とともに遅延蛍光を放射する遅延蛍光材料であってもよい。遅延蛍光は、エネルギー供与により励起状態になった化合物において、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差が生じた後、その励起一重項状態から基底状態に戻る際に放射される蛍光であり、直接生じた励起一重項状態からの蛍光(通常の蛍光)よりも遅れて観測される蛍光である。こうした遅延蛍光を放射する発光材料を用いることにより、高い発光効率を得ることができる。
ホスト材料は発光層に含まれる有機化合物のうち最低励起一重項エネルギー準位が最も高い有機化合物である。発光層におけるホスト材料としては、正孔輸送能、電子輸送能を有し、かつ発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高いガラス転移温度を有する有機化合物であることが好ましい。本発明では、一般式(1)で表される本発明の化合物群から選ばれる1種または2種以上を用いることができる。ここで、発光層に含まれる有機化合物は、少なくとも発光材料およびホスト材料であり、その他の有機化合物としてアシストドーパントを挙げることができる。発光層が一般式(1)で表される化合物をホスト材料として含むことにより、発光材料に生成した一重項状態のエキシトンが発光材料の分子中に効果的に閉じ込められ、そのエネルギーを発光のためのエネルギーとして効果的に利用することができる。その結果、発光効率が高い有機エレクトロルミネッセンス素子を実現することができる。また、ホスト材料には、発光層に含まれる有機化合物の中で、最低励起一重項エネルギー準位が最も高く、且つ、最低励起三重項エネルギー準位も最も高くなるような化合物を一般式(1)で表される化合物群から選択して用いることが好ましい。これにより、発光材料に生成した一重項状態のエキシトンとともに三重項状態のエキシトンも発光材料の分子中に効果的に閉じ込められ、それらのエネルギーを発光に効果的に利用することができる。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光は発光層から生じる。この発光は蛍光発光、遅延蛍光発光、燐光発光のいずれであってもよく、これらの発光が混在していてもよい。また、発光の一部或いは部分的にホスト材料からの発光があってもかまわない。
発光層における一般式(1)で表される化合物の含有量の下限値は例えば1重量%超、5重量%超、10重量%超とすることができる。上限値は99.999重量%未満とすることが好ましく、例えば99.99重量%未満、99重量%未満、98重量%未満、95重量%未満とすることもできる。一般式(1)で表される化合物をホスト材料として用いる場合は、発光層における含有量を50重量%超とすることが好ましく、70重量%超とすることも好ましい。
上記のように、発光層に用いられる発光材料は、蛍光材料、燐光材料、遅延蛍光材料のいずれであってもよいが、高い発光効率が得られることから、燐光材料または遅延蛍光材料であることが好ましい。遅延蛍光材料により高い発光効率が得られるのは、以下の原理による。
有機エレクトロルミネッセンス素子においては、正負の両電極より発光材料にキャリアを注入し、励起状態の発光材料を生成し、発光させる。通常、キャリア注入型の有機エレクトロルミネッセンス素子の場合、生成したエキシトンのうち、励起一重項状態に励起されるのは25%であり、残り75%は励起三重項状態に励起される。従って、励起三重項状態からの発光である燐光を利用するほうが、エネルギーの利用効率が高い。しかしながら、励起三重項状態は寿命が長いため、励起状態の飽和や励起三重項状態のエキシトンとの相互作用によるエネルギーの失活が起こり、一般に燐光の量子収率が高くないことが多い。一方、遅延蛍光材料は、項間交差等により励起三重項状態へとエネルギーが遷移した後、三重項-三重項消滅あるいは熱エネルギーの吸収により、励起一重項状態に逆項間交差され蛍光を放射する。有機エレクトロルミネッセンス素子においては、なかでも熱エネルギーの吸収による熱活性化型の遅延蛍光材料が特に有用であると考えられる。有機エレクトロルミネッセンス素子に遅延蛍光材料を利用した場合、励起一重項状態のエキシトンは通常通り蛍光を放射する。一方、励起三重項状態のエキシトンは、デバイスが発する熱を吸収して励起一重項へ項間交差され蛍光を放射する。このとき、励起一重項からの発光であるため蛍光と同波長での発光でありながら、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差により、生じる光の寿命(発光寿命)は通常の蛍光や燐光よりも長くなるため、これらよりも遅延した蛍光として観察される。これを遅延蛍光として定義できる。このような熱活性化型のエキシトン移動機構を用いれば、キャリア注入後に熱エネルギーの吸収を経ることにより、通常は25%しか生成しなかった励起一重項状態の化合物の比率を25%以上に引き上げることが可能となる。100℃未満の低い温度でも強い蛍光および遅延蛍光を発する化合物を用いれば、デバイスの熱で充分に励起三重項状態から励起一重項状態への項間交差が生じて遅延蛍光を放射するため、発光効率を飛躍的に向上させることができる。
そして、本発明では、一般式(1)で表される化合物を含むホールブロック層が、発光層の陰極側に接するように形成されていることにより、発光層中で発生した励起三重項状態のエキシトンおよび励起一重項状態のエキシトンが陰極側に拡散することが阻止され、発光層中において励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差、励起一重項状態のエキシトンの放射失活が高い確率で発生する。このため、発光効率をより一層向上させることができる。
以下において、発光層に用いることができる発光材料について説明する。発光層には、発光材料を用いる。発光材料は遅延蛍光を放射する遅延蛍光材料であっても、遅延蛍光を放射しない蛍光材料であってもよい。
発光層に用いることができる遅延蛍光材料の種類は特に制限されない。一般式(1)で表される化合物を遅延蛍光材料として用いてもよい。好ましい遅延蛍光材料として、WO2013/154064号公報の段落0008~0048および0095~0133、WO2013/011954号公報の段落0007~0047および0073~0085、WO2013/011955号公報の段落0007~0033および0059~0066、WO2013/081088号公報の段落0008~0071および0118~0133、特開2013-256490号公報の段落0009~0046および0093~0134、特開2013-116975号公報の段落0008~0020および0038~0040、WO2013/133359号公報の段落0007~0032および0079~0084、WO2013/161437号公報の段落0008~0054および0101~0121、特開2014-9352号公報の段落0007~0041および0060~0069、特開2014-9224号公報の段落0008~0048および0067~0076に記載される一般式に包含される化合物、特に例示化合物であって、遅延蛍光を放射するものを挙げることができる。また、特開2013-253121号公報、WO2013/133359号公報、WO2014/034535号公報、WO2014/115743号公報、WO2014/122895号公報、WO2014/126200号公報、WO2014/136758号公報、WO2014/133121号公報、WO2014/136860号公報、WO2014/196585号公報、WO2014/189122号公報、WO2014/168101号公報、WO2015/008580号公報、WO2014/203840号公報、WO2015/002213号公報、WO2015/016200号公報、WO2015/019725号公報、WO2015/072470号公報、WO2015/108049号公報、WO2015/080182号公報、WO2015/072537号公報、WO2015/080183号公報、特開2015-129240号公報、WO2015/129714号公報、WO2015/129715号公報、WO2015/133501号公報、WO2015/136880号公報、WO2015/137244号公報、WO2015/137202号公報、WO2015/137136号公報、WO2015/146541号公報、WO2015/159541号公報に記載される発光材料であって、遅延蛍光を放射するものも好ましく採用することができる。なお、この段落に記載される上記の公報は、本明細書の一部としてここに引用している。
さらに以下に記載する一般式(A)~(F)で表される化合物や、以下に記載する構造を有する化合物を発光材料として採用することができる。特に、遅延蛍光を放射するものを好ましく採用することができる。
まず一般式(A)で表される化合物について説明する。
Figure 0007290374000063
一般式(A)において、R~Rの少なくとも1つはシアノ基を表し、R~Rの少なくとも1つは下記一般式(11)で表される基を表し、残りのR~Rは水素原子または置換基を表す。
Figure 0007290374000064
一般式(11)において、R21~R28は、各々独立に水素原子または置換基を表す。ただし、下記<A>か<B>の少なくとも一方を満たす。
<A> R25およびR26は一緒になって単結合を形成する。
<B> R27およびR28は一緒になって置換もしくは無置換のベンゼン環を形成するのに必要な原子団を表す。
一般式(11)で表される基として、例えば下記の一般式(12)~(15)で表される基を例示することができる。
Figure 0007290374000065
Figure 0007290374000066
一般式(12)~(15)において、R31~R38、R41~R46、R51~R62およびR71~R80は、各々独立に水素原子または置換基を表す。一般式(12)~(15)で表される基が置換基を有するときの置換位置や置換数は特に制限されない。複数の置換基を有するとき、それらは互いに同一であっても異なっていてもよい。
一般式(A)で表される化合物の具体例として、以下の表に記載される化合物を挙げることができる。表中において、一般式(12)~(15)のいずれかで表される基が分子内に2つ以上存在している場合、それらの基はすべて同一の構造を有する。例えば、化合物1では、一般式(1)のR、R、RおよびRが一般式(12)で表される基であるが、それらの基はいずれも無置換の9-カルバゾリル基である。表中で式(21)~(24)と記載されているものは、以下の通りである。nは繰り返し単位数で、2以上の整数である。
Figure 0007290374000067
Figure 0007290374000068
Figure 0007290374000069
Figure 0007290374000070
Figure 0007290374000071
Figure 0007290374000072
Figure 0007290374000073
Figure 0007290374000074
Figure 0007290374000075
Figure 0007290374000076
Figure 0007290374000077
Figure 0007290374000078
Figure 0007290374000079
Figure 0007290374000080
Figure 0007290374000081
Figure 0007290374000082
Figure 0007290374000083
Figure 0007290374000084
Figure 0007290374000085
Figure 0007290374000086
Figure 0007290374000087
Figure 0007290374000088
Figure 0007290374000089
次に一般式(B)で表される化合物について説明する。
Figure 0007290374000090
一般式(B)において、R、R、R、RおよびRのうちの1つ以上は、各々独立に、1位か8位の少なくとも一方に置換基を有する9-カルバゾリル基、1位か9位の少なくとも一方に置換基を有する10-フェノキサジル基、または1位か9位の少なくとも一方に置換基を有する10-フェノチアジル基を表す。残りは水素原子または置換基を表すが、該置換基は、1位か8位の少なくとも一方に置換基を有する9-カルバゾリル基、1位か9位の少なくとも一方に置換基を有する10-フェノキサジル基、または1位か9位の少なくとも一方に置換基を有する10-フェノチアジル基ではない。前記9-カルバゾリル基、前記10-フェノキサジル基および前記10-フェノチアジル基の各環骨格を構成する1以上の炭素原子は窒素原子で置換されていてもよい。
一般式(A)のR、R、R、RおよびRのうちの1つ以上が表す「1位か8位の少なくとも一方に置換基を有する9-カルバゾリル基」の具体例(m-D1~m-D23)を挙げる。
Figure 0007290374000091
Figure 0007290374000092
一般式(A)のR、R、R、RおよびRのうちの上記の「1つ以上」を除いた残りが表す「置換基」の具体例(Cz、Cz1~12)を挙げる。
Figure 0007290374000093
一般式(B)で表される化合物の具体例を挙げる。
Figure 0007290374000094
Figure 0007290374000095
Figure 0007290374000096
Figure 0007290374000097
Figure 0007290374000098
Figure 0007290374000099
Figure 0007290374000100
Figure 0007290374000101
Figure 0007290374000102
Figure 0007290374000103
Figure 0007290374000104
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Figure 0007290374000109
Figure 0007290374000110
Figure 0007290374000111
Figure 0007290374000112
Figure 0007290374000113
Figure 0007290374000114
Figure 0007290374000115
Figure 0007290374000116
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Figure 0007290374000118
Figure 0007290374000119
Figure 0007290374000120
Figure 0007290374000121
Figure 0007290374000122
Figure 0007290374000123
Figure 0007290374000124
Figure 0007290374000125
Figure 0007290374000126
Figure 0007290374000127
Figure 0007290374000128
Figure 0007290374000129
Figure 0007290374000130
Figure 0007290374000131
Figure 0007290374000132
Figure 0007290374000133
Figure 0007290374000134
Figure 0007290374000135
Figure 0007290374000136
Figure 0007290374000137
Figure 0007290374000138
Figure 0007290374000139
Figure 0007290374000140
Figure 0007290374000141
Figure 0007290374000142
Figure 0007290374000143
次に一般式(C)で表される化合物について説明する。
Figure 0007290374000144
一般式(C)において、R、R、RおよびRのうちの3つ以上は、各々独立に置換もしくは無置換の9-カルバゾリル基、置換もしくは無置換の10-フェノキサジル基、置換もしくは無置換の10-フェノチアジル基、またはシアノ基を表す。残りは水素原子または置換基を表すが、該置換基は、置換もしくは無置換の9-カルバゾリル基、置換もしくは無置換の10-フェノキサジル基、または置換もしくは無置換の10-フェノチアジル基ではない。前記9-カルバゾリル基、前記10-フェノキサジル基および前記10-フェノチアジル基の各環骨格を構成する1以上の炭素原子は窒素原子で置換されていてもよい。Rは、各々独立に水素原子または置換基を表すが、該置換基は、置換もしくは無置換の9-カルバゾリル基、置換もしくは無置換の10-フェノキサジル基、シアノ基、置換もしくは無置換の10-フェノチアジル基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のアルキニル基ではない。
一般式(C)のR、R、RおよびRの具体例(D1~D42)を例示する。
Figure 0007290374000145
Figure 0007290374000146
Figure 0007290374000147
Figure 0007290374000148
Figure 0007290374000149
Figure 0007290374000150
Figure 0007290374000151
一般式(C)で表される化合物の具体例を挙げる。
Figure 0007290374000152
Figure 0007290374000153
Figure 0007290374000154
Figure 0007290374000155
Figure 0007290374000156
Figure 0007290374000157
Figure 0007290374000158
Figure 0007290374000159
Figure 0007290374000160
Figure 0007290374000161
Figure 0007290374000162
Figure 0007290374000163
Figure 0007290374000164
Figure 0007290374000165
Figure 0007290374000166
Figure 0007290374000167
Figure 0007290374000168
Figure 0007290374000169
次に一般式(D)で表される化合物について説明する。
Figure 0007290374000170
一般式(D)において、
Czは1位と8位の少なくとも一方に置換基を有する9-カルバゾリル基(ここにおいて、9-カルバゾリル基のカルバゾール環の環骨格を構成する1~8位の炭素原子の少なくとも1つは窒素原子で置換されていてもよいが、1位と8位がともに窒素原子で置換されていることはない。また、9-カルバゾリル基を構成する各ベンゼン環には、他の環が縮合していてもよい。)を表し、
Arは、ハメットのσ値が正である構造部位を含む置換基(ただしシアノ基は除く)を有するベンゼン環、またはハメットのσ値が正である構造部位を含む置換基(ただしシアノ基は除く)を有するビフェニル環を表し、
aは1以上の整数を表すが、Arが表すベンゼン環またはビフェニル環に置換可能な最大置換基数を超えることはない。aが2以上であるとき、複数のCzは互いに同一であっても異なっていてもよい。
一般式(D)は下記の一般式(D1)を包含する。
Figure 0007290374000171
一般式(D1)において、
Spはベンゼン環またはビフェニル環を表し、
Czは1位と8位の少なくとも一方に置換基を有する9-カルバゾリル基(ここにおいて、9-カルバゾリル基のカルバゾール環の環骨格を構成する1~8位の炭素原子の少なくとも1つは窒素原子で置換されていてもよいが、1位と8位がともに窒素原子で置換されていることはない。また、9-カルバゾリル基を構成する各ベンゼン環には、他の環が縮合していてもよい。)を表し、
Dはハメットのσ値が負である置換基を表し、
Aはハメットのσ値が正である置換基(ただし、シアノ基は除く)を表し、
aは1以上の整数を表し、mは0以上の整数を表し、nは1以上の整数を表すが、a+m+nはSpが表すベンゼン環またはビフェニル環に置換可能な最大置換基数を超えることはない。aが2以上であるとき、複数のCzは互いに同一であっても異なっていてもよい。mが2以上であるとき、複数のDは互いに同一であっても異なっていてもよい。nが2以上であるとき、複数のAは互いに同一であっても異なっていてもよい。
一般式(D)は下記の一般式(D2)も包含する。
Figure 0007290374000172
一般式(D2)において、
Spはベンゼン環またはビフェニル環を表し、
Czは1位と8位の少なくとも一方に置換基を有する9-カルバゾリル基(ここにおいて、9-カルバゾリル基のカルバゾール環の環骨格を構成する1~8位の炭素原子の少なくとも1つは窒素原子で置換されていてもよいが、1位と8位がともに窒素原子で置換されていることはない。また、9-カルバゾリル基を構成する各ベンゼン環には、他の環が縮合していてもよい。)を表し、
Zは、Czおよび[Asp-(D’)m’]以外の置換基を表し、
spは、(D’)m’をすべて水素原子に置換したときにハメットのσ値が正になる置換基を表し、
D’はハメットのσ値が負である置換基を表し、
aは1以上の整数を表し、bは1以上の整数を表し、pは0以上の整数を表すが、a+b+pはSpが表すベンゼン環またはビフェニル環に置換可能な最大置換基数を超えることはない。aが2以上であるとき、複数のCzは互いに同一であっても異なっていてもよい。bが2以上であるとき、複数のAsp-(D’)m’は互いに同一であっても異なっていてもよい。pが2以上であるとき、複数のZは互いに同一であっても異なっていてもよい。また、m’は1以上の整数を表すが、Aspに置換可能な最大置換基数から1を引いた数を超えることはない。m’が2以上であるとき、複数のD’は互いに同一であっても異なっていてもよい。
Czが表す「1位と8位の少なくとも一方に置換基を有する9-カルバゾリル基」の具体例として、上記のm-D1~m-D23を例示する。
Dが表す置換基の具体例として、上記のCz、Cz1~12を例示する。
Aが表す置換基の具体例(A-1~A-78)を例示する。*は結合位置を示す。
Figure 0007290374000173
Figure 0007290374000174
Figure 0007290374000175
一般式(D)で表される化合物は、下記一般式S-1~S-18で表される化合物であることが好ましい。R11~R15、R21~R24、R26~R29は、各々独立に置換基Cz、置換基D、置換基Aのいずれかを表す。ただし、一般式S-1~S-18は、それぞれ、R11~R15、R21~R24、R26~R29のうちの該一般式が有するもの中に、置換基Czと置換基Aを少なくとも1つずつ有する。R、R、R、Rは各々独立にアルキル基を表す。R同士、R同士、R同士、R同士は、同一であっても異なっていてもよい。
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一般式(D)で表される化合物の具体例として、下記一般式(D3)で表され、X~X10が下記表11~13に示す基であり、tが下記表11~13に示す数である化合物を挙げることができる。
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一般式(D)で表される化合物の具体例として、下記一般式(D4)で表され、X11~X15、A11が下記表14に示す基である化合物を挙げることができる。
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Figure 0007290374000930
一般式(D)で表される化合物の具体例として、下記一般式(D5)で表され、Cz、A12が下記表15に示す基である化合物を挙げることができる。
Figure 0007290374000931
Figure 0007290374000932
Figure 0007290374000933
次に一般式(E)で表される化合物について説明する。
Figure 0007290374000934
一般式(E)において、RおよびRは各々独立にフッ化アルキル基を表し、Dはハメットのσ値が負である置換基を表し、Aはハメットのσ値が正である置換基を表す。
Aが含む置換基の具体例として、一般式(D)で例示したAが表す置換基の具体例(A-1~A-78)を挙げることができる。
以下において、一般式(E)で表される化合物の具体例を例示する。
Figure 0007290374000935
Figure 0007290374000936
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Figure 0007290374000940
Figure 0007290374000941
次に一般式(F)で表される化合物について説明する。
Figure 0007290374000942
一般式(F)において、R~R、R12およびR14~R25は各々独立に水素原子または置換基を表し、R11は置換もしくは無置換のアルキル基を表す。ただし、R~Rの少なくとも1つは置換もしくは無置換のアルキル基であり、R~Rの少なくとも1つは置換もしくは無置換のアルキル基である。
一般式(F)で表される化合物の具体例を例示する。
Figure 0007290374000943
上記の一般式で表される発光材料以外に、以下の発光材料も採用することができる。
Figure 0007290374000944
Figure 0007290374000945
Figure 0007290374000946
(注入層)
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、正孔注入層と電子注入層があり、陽極と発光層または正孔輸送層の間、および陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。注入層は必要に応じて設けることができる。
(阻止層)
阻止層は、発光層中に存在する電荷(電子もしくは正孔)および/または励起子の発光層外への拡散を阻止することができる層である。電子阻止層は、発光層および正孔輸送層の間に配置されることができ、電子が正孔輸送層の方に向かって発光層を通過することを阻止する。同様に、正孔阻止層は発光層および電子輸送層の間に配置されることができ、正孔が電子輸送層の方に向かって発光層を通過することを阻止する。阻止層はまた、励起子が発光層の外側に拡散することを阻止するために用いることができる。すなわち電子阻止層、正孔阻止層はそれぞれ励起子阻止層としての機能も兼ね備えることができる。本明細書でいう電子阻止層または励起子阻止層は、一つの層で電子阻止層および励起子阻止層の機能を有する層を含む意味で使用される。
(正孔阻止層)
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有する。正孔阻止層は電子を輸送しつつ、正孔が電子輸送層へ到達することを阻止する役割があり、これにより発光層中での電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。正孔阻止層の材料としては、後述する電子輸送層の材料を必要に応じて用いることができる。
(電子阻止層)
電子阻止層とは、広い意味では正孔を輸送する機能を有する。電子阻止層は正孔を輸送しつつ、電子が正孔輸送層へ到達することを阻止する役割があり、これにより発光層中での電子と正孔が再結合する確率を向上させることができる。
(励起子阻止層)
励起子阻止層とは、発光層内で正孔と電子が再結合することにより生じた励起子が電荷輸送層に拡散することを阻止するための層であり、本層の挿入により励起子を効率的に発光層内に閉じ込めることが可能となり、素子の発光効率を向上させることができる。励起子阻止層は発光層に隣接して陽極側、陰極側のいずれにも挿入することができ、両方同時に挿入することも可能である。すなわち、励起子阻止層を陽極側に有する場合、正孔輸送層と発光層の間に、発光層に隣接して該層を挿入することができ、陰極側に挿入する場合、発光層と陰極との間に、発光層に隣接して該層を挿入することができる。また、陽極と、発光層の陽極側に隣接する励起子阻止層との間には、正孔注入層や電子阻止層などを有することができ、陰極と、発光層の陰極側に隣接する励起子阻止層との間には、電子注入層、電子輸送層、正孔阻止層などを有することができる。阻止層を配置する場合、阻止層として用いる材料の励起一重項エネルギーおよび励起三重項エネルギーの少なくともいずれか一方は、発光材料の励起一重項エネルギーおよび励起三重項エネルギーよりも高いことが好ましい。
(正孔輸送層)
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。使用できる公知の正孔輸送材料としては例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体およびピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物およびスチリルアミン化合物を用いることが好ましく、芳香族第3級アミン化合物を用いることがより好ましい。
(電子輸送層)
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる場合もある)としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよい。使用できる電子輸送層としては例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタンおよびアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
有機エレクトロルミネッセンス素子を作製する際には、一般式(1)で表される化合物を1層の有機層(例えば、発光層)に用いるだけでなく、複数の有機層にも用いてもよい。その際、各有機層に用いる一般式(1)で表される化合物は、互いに同一であっても異なっていてもよい。例えば、発光層の他に、上記の注入層、阻止層、正孔阻止層、電子阻止層、励起子阻止層、正孔輸送層、電子輸送層などにも一般式(1)で表される化合物を用いてもよい。これらの層の製膜方法は特に限定されず、ドライプロセス、ウェットプロセスのどちらで作製してもよい。
以下に、有機エレクトロルミネッセンス素子に用いることができる好ましい材料を具体的に例示する。ただし、本発明において用いることができる材料は、以下の例示化合物によって限定的に解釈されることはない。また、特定の機能を有する材料として例示した化合物であっても、その他の機能を有する材料として転用することも可能である。なお、以下の例示化合物の構造式におけるR、R’、R~R10は、各々独立に水素原子または置換基を表す。Xは環骨格を形成する炭素原子または複素原子を表し、nは3~5の整数を表し、Yは置換基を表し、mは0以上の整数を表す。
発光層のホスト材料としては、一般式(1)で表される化合物を用いることが最も好ましいが、一般式(1)で表される化合物をホスト材料以外(例えば正孔阻止材料や電子輸送材料)に用いる場合には、一般式(1)で表される化合物以外のものをホスト材料として用いることもできる。以下に、その場合にホスト材料として用いることができる化合物例を挙げる。
Figure 0007290374000947
Figure 0007290374000948
Figure 0007290374000949
Figure 0007290374000950
Figure 0007290374000951
次に、正孔注入材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
Figure 0007290374000952
次に、正孔輸送材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
Figure 0007290374000953
Figure 0007290374000954
Figure 0007290374000955
Figure 0007290374000956
Figure 0007290374000957
Figure 0007290374000958
Figure 0007290374000959
次に、電子阻止材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
Figure 0007290374000960
正孔阻止材料としては一般式(1)で表される化合物を好ましく用いることができる。また、その他に、正孔阻止材料として用いることができる好ましい化合物例を以下に挙げる。
Figure 0007290374000961
電子輸送材料としては一般式(1)で表される化合物を好ましく用いることができる。また、その他に、電子輸送材料として用いることができる好ましい化合物例を以下に挙げる。
Figure 0007290374000962
Figure 0007290374000963
Figure 0007290374000964
次に、電子注入材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
Figure 0007290374000965
さらに添加可能な材料として好ましい化合物例を挙げる。例えば、安定化材料として添加すること等が考えられる。
Figure 0007290374000966
上述の方法により作製された有機エレクトロルミネッセンス素子は、得られた素子の陽極と陰極の間に電界を印加することにより発光する。このとき、励起一重項エネルギーによる発光であれば、そのエネルギーレベルに応じた波長の光が、蛍光発光および遅延蛍光発光として確認される。また、励起三重項エネルギーによる発光であれば、そのエネルギーレベルに応じた波長が、燐光として確認される。通常の蛍光は、遅延蛍光発光よりも蛍光寿命が短いため、発光寿命は蛍光と遅延蛍光で区別できる。
一方、燐光については、本発明の化合物のような通常の有機化合物では、励起三重項エネルギーは不安定であり、熱失活の速度定数が大きく、発光の速度定数が小さいことから直ちに失活するため、室温では殆ど観測できない。通常の有機化合物の励起三重項エネルギーを測定するためには、極低温の条件での発光を観測することにより測定可能である。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、単一の素子、アレイ状に配置された構造からなる素子、陽極と陰極がX-Yマトリックス状に配置された構造のいずれにおいても適用することができる。本発明によれば、発光層に一般式(1)で表される化合物を含有させることにより、発光効率が大きく改善された有機発光素子が得られる。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子などの有機発光素子は、さらに様々な用途へ応用することが可能である。例えば、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いて、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を製造することが可能であり、詳細については、時任静士、安達千波矢、村田英幸共著「有機ELディスプレイ」(オーム社)を参照することができる。また、特に本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、需要が大きい有機エレクトロルミネッセンス照明やバックライトに応用することもできる。
以下に合成例および実施例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下に示す材料、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。なお、発光特性の評価は、ソースメータ(ケースレー社製:2400シリーズ)、半導体パラメータ・アナライザ(アジレント・テクノロジー社製:E5273A)、光パワーメータ測定装置(ニューポート社製:1930C)、光学分光器(オーシャンオプティクス社製:USB2000)、分光放射計(トプコン社製:SR-3)およびストリークカメラ(浜松ホトニクス(株)製C4334型)を用いて行った。
(合成例1)化合物1の合成
(1-1)中間体A-1の合成
Figure 0007290374000967
ベンゾイルクロリド19g(0.14mol)を1000mL三つ口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した後、ジクロロメタン400mL、3-ブロモベンゾニトリル50g(0.27mol)を加えて、窒素気流下0℃で攪拌した。攪拌後、塩化アンチモン17mL(0.14mol)を加え、0℃から徐々に室温に戻し、60℃で1時間攪拌した。攪拌後、この混合物を冷却した後、アンモニア水400mLを入れ、0℃で攪拌した。この混合物を吸引ろ過して固体を得た。得られた固体を水、メタノールの順に洗浄した。洗浄後、この固体をナスフラスコに移し、N,N-ジメチルホルムアミド200mLを加えて153℃で攪拌した。攪拌後、この混合物を吸引ろ過した。ろ物を再びナスフラスコに移し、N,N-ジメチルホルムアミド100mLを加えて153℃で攪拌した。攪拌後、この混合物を再度吸引ろ過した。得られたろ液とろ液からの析出固体をナスフラスコに入れ、減圧蒸留し、N,N-ジメチルホルムアミドを100mL程度まで減らした。この混合物へ水500mLを加えて攪拌し、ろ過した。得られた固体を水で洗浄した。この固体をメタノール500mLに加えて、超音波を照射した後、吸引ろ過したところ、目的物の白色粉末状固体(中間体A-1:2,4-ビス(3-ブロモフェニル)-6-フェニル-1,3,5-トリアジン)を収量42g、収率66%で得た。
H NMR(500Hz、CDCl、δ):8.88(t、J=1.8Hz、2H)、8.77-8.75(m、2H)、8.71-8.69(m、2H)、7.76-7.74(m、2H)、7.66-7.58(m、3H)、7.47(t、J=7.8Hz、2H)
MS:470.22
(1-2)化合物1の合成
Figure 0007290374000968
中間体A-1(2,4-ビス(3-ブロモフェニル)-6-フェニル-1,3,5-トリアジン)1.1g(2.4mmol)、2-(ジベンゾ[b,d]チオフェン-4-イル)4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン1.8g(5.8mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.080g(0.069mmol)、炭酸カリウム11g(80mmol)を200mL三口フラスコに入れ、当該フラスコ内を窒素置換した。この混合物へ、テトラヒドロフラン120mL、水40mLを加え、窒素雰囲気下、60℃で20時間撹拌した。撹拌後、この混合物を吸引ろ過して固体を得た。得られた固体を水、アセトンの順に洗浄したところ、目的物の粉末状白色固体(化合物1)を収量1.6g、収率82%で得た。
H NMR(500Hz、CDCl、δ):9.24(s、2H)、8.87(d、J=7.8Hz、2H)、8.81(d、J=7.0Hz、2H)、8.21(d、J=7.9Hz、4H)、7.99(d、J=7.3Hz、2H)、7.78(d、J=7.7Hz、2H)、7.74(t、J=7.8Hz、2H)、7.64-7.55(m、7H)、7.51-7.44(m、4H)
MS:673.45
(合成例2)他の合成経路による化合物1の合成
(2-1)中間体D-1の合成
Figure 0007290374000969
1-ブロモ-3-ヨードベンゼン24g(85mmol)、2-(ジベンゾ[b,d]チオフェン-4-イル)4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン24g(77mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)2.7g(2.3mmol)、炭酸カリウム28g(0.20mol)を1000mL三口フラスコに入れ、当該フラスコ内を窒素置換した。この混合物へ、テトラヒドロフラン400mL、水100mLを加え、窒素雰囲気下、80℃で12時間撹拌した。撹拌後、この混合物をクロロホルム300mLに加え、水を加えて洗浄した。洗浄後、有機層と水層を分離し、有機層をセライト、シリカゲルを通して吸引ろ過してろ液を得た。得られたろ液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。このとき、展開溶媒にはヘキサンを用いた。得られたフラクションを濃縮して得た固体をクロロホルムとヘキサンの混合溶媒で再結晶したところ、目的物の粉末状白色固体(中間体D-1:4-(3-ブロモフェニル)ジベンゾ[b,d]チオフェン)を収量24g、収率90%で得た。
H NMR(500Hz、CDCl、δ):8.20-8.17(m、2H)、7.88(t、J=1.8Hz、1H)、7.85-7.83(m、1H)、7.70-7.68(m、1H)、7.58-7.54(m、2H)、7.50-7.41(m、3H)、7.38(t、J=7.9Hz、1H)
MS:339.67
(2-2)中間体D-2の合成
Figure 0007290374000970
中間体D-1(4-(3-ブロモフェニル)ジベンゾ[b,d]チオフェン)26g(77mmol)を1000mL三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した後、テトラヒドロフラン500mLを加えて、窒素雰囲気下、-78℃で1時間撹拌した。この溶液へ、2.5mol/Lのn-ブチルリチウムのヘキサン溶液32mL(81mmol)を加え、この溶液を-78℃で1時間撹拌した。撹拌後、この溶液へ2-イソプロポキシ-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン16g(84mmol)を加えて、-78℃から室温へ徐々に戻し、室温で12時間撹拌した。撹拌後、この溶液へ水100mL、クロロホルム300mLを加えて撹拌した。撹拌後、水層と有機層を分離し、有機層を飽和食塩水で洗浄した。洗浄後、有機層に硫酸マグネシウムを加えて乾燥した。乾燥後、この混合物を吸引ろ過してろ液を得た。得られたろ液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。このとき、展開溶媒にはクロロホルム:ヘキサン=1:2の混合溶媒を用いた。得られたフラクションを濃縮したところ、黄色液体の目的物(中間体D-2:2-[3-(ジベンゾ[b,d]チオフェン-4-イル)フェニル]-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン)を収量15g、収率52%で得た。
H NMR(500Hz、CDCl、δ):8.20-8.18(m、1H)、8.15(dd、J=7.5Hz、1.5Hz、1H)、8.12(s、1H)、7.90-7.88(m、2H)、7.84-7.83(m、1H)、7.56-7.51(m、3H)、7.47-7.45(m、2H)、1.37(s、12H)
MS:386.34
(2-3)化合物1の合成
Figure 0007290374000971
2,4-ジクロロ-6-フェニル-1,3,5-トリアジン0.67g(3.0mmol)、中間体D-2(2-[3-(ジベンゾ[b,d]チオフェン-4-イル)フェニル]-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン)2.8g(7.1mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.10g(0.087mmol)、炭酸カリウム5.5g(40mmol)を200mL三口フラスコに入れ、当該フラスコ内を窒素置換した。この混合物へテトラヒドロフラン60mL、水20mLを加え、窒素雰囲気下、95℃で24時間撹拌した。撹拌後、この混合物を吸引ろ過して固体を得た。得られた固体を水、アセトンの順に洗浄したところ、目的物の粉末状白色固体(化合物1)を収量1.6g、収率80%で得た。
H NMR(500Hz、CDCl、δ):9.24(s、2H)、8.87(d、J=7.8Hz、2H)、8.81(d、J=7.0Hz、2H)、8.21(d、J=7.9Hz、4H)、7.99(d、J=7.3Hz、2H)、7.78(d、J=7.7Hz、2H)、7.74(t、J=7.8Hz、2H)、7.64-7.55(m、7H)、7.51-7.44(m、4H)
MS:673.45
(合成例3)化合物2の合成
Figure 0007290374000972
合成例1と同様にして合成した中間体A-1(2,4-ビス(3-ブロモフェニル)-6-フェニル-1,3,5-トリアジン)1.5g(3.1mmol)と、2-(ジベンゾ[b,d]フラン-4-イル)4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン2.2g(7.5mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.10g(0.087mmol)、炭酸カリウム5.5g(40mmol)を200mL三口フラスコに入れ、当該フラスコ内を窒素置換した。この混合物へテトラヒドロフラン60mL、水20mLを加え、窒素雰囲気下、60℃で20時間撹拌した。撹拌後、この混合物をトルエン200mLに加え、水を加えて洗浄した。洗浄後、有機層と水層を分離し、有機層をセライト、シリカゲルを通して吸引ろ過してろ液を得た。得られたろ液を濃縮して得た固体をクロロホルムとメタノールの混合溶媒で再結晶したところ、目的物の粉末状白色固体(化合物2)を収量1.6g、収率80%で得た。
H NMR(500Hz、CDCl、δ):9.45(s、2H)、8.88(t、J=8.1Hz、4H)、8.20(d、J=7.6Hz、2H)、8.01-7.97(m、4H)、7.78-7.75(m、4H)、7.64-7.58(m、5H)、7.47-7.26(m、6H)
MS:641.62
(合成例4)他の合成経路による化合物2の合成
(4-1)中間体D-3の合成
Figure 0007290374000973
1-ブロモ-3-ヨードベンゼン4.0g(14mmol)、2-(ジベンゾ[b,d]フラン-4-イル)4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン4.2g(14mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.50g(0.43mmol)、炭酸カリウム3.3g(24mmol)を200mL三口フラスコに入れ、当該フラスコ内を窒素置換した。この混合物へテトラヒドロフラン40mL、水12mLを加え、窒素雰囲気下、80℃で24時間撹拌した。撹拌後、この混合物をクロロホルムに加え、水を加えて洗浄した。洗浄後、有機層と水層を分離し、有機層をセライト、シリカゲルを通して吸引ろ過してろ液を得た。得られたろ液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。このとき、展開溶媒にはクロロホルム:ヘキサン=1:4の混合溶媒を用いた。得られたフラクションを濃縮したところ、目的物の粉末状白色固体(中間体D-3:4-(3-ブロモフェニル)ジベンゾ[b,d]フラン)を収量4.0g、収率88%で得た。
H NMR(500Hz、CDCl、δ):8.06(t、J=1.8Hz、1H)、7.99(dd、J=7.7Hz、1.0Hz、1H)、7.96(dd、J=7.7Hz、1.2Hz、1H)、7.87-7.85(m、1H)、7.62(d、J=8.2Hz、1H)、7.58-7.55(m、2H)、7.49(td、 J=8.0Hz、1.8Hz 1H)、7.45-7.26(m、3H)
MS:324.12
(4-2)中間体D-4の合成
Figure 0007290374000974
中間体D-3(4-(3-ブロモフェニル)ジベンゾ[b,d]フラン)3.8g(12mmol)を200mL三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した後、テトラヒドロフラン50mLを加えて、窒素雰囲気下、-78℃で1時間撹拌した。この溶液へ、2.5mol/Lのn-ブチルリチウムのヘキサン溶液4.9mL(12mmol)を加え、この溶液を-78℃で1時間撹拌した。撹拌後、この溶液へ2-イソプロポキシ-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン2.4g(13mmol)を加えて、-78℃から室温へ徐々に戻し、室温で12時間撹拌した。撹拌後、この溶液へ水100mL、クロロホルム100mLを加えて撹拌した。撹拌後、水層と有機層を分離し、有機層を飽和食塩水で洗浄した。洗浄後、有機層に硫酸マグネシウムを加えて乾燥した。乾燥後、この混合物を吸引ろ過してろ液を得た。得られたろ液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。このとき、展開溶媒にはクロロホルム:ヘキサン=1:2の混合溶媒を用いた。得られたフラクションを濃縮したところ、透明液体の目的物(中間体D-4:2-[3-(ジベンゾ[b,d]フラン-4-イル)フェニル]-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン)を収量2.8g、収率64%で得た。
(4-3)化合物2の合成
Figure 0007290374000975
2,4-ジクロロ-6-フェニル-1,3,5-トリアジン0.70g(3.1mmol)、中間体D-4(2-[3-(ジベンゾ[b,d]フラン-4-イル)フェニル]-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン)2.8g(7.4mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.10g(0.087mmol)、炭酸カリウム5.5g(40mmol)を200mL三口フラスコに入れ、当該フラスコ内を窒素置換した。この混合物へテトラヒドロフラン60mL、水20mLを加え、窒素雰囲気下、95℃で24時間撹拌した。撹拌後、この混合物を吸引ろ過して固体を得た。得られた固体を水、アセトンの順に洗浄したところ、目的物の粉末状白色固体(化合物2)を収量1.5g、収率75%で得た。
H NMR(500Hz、CDCl、δ):9.45(s、2H)、8.88(t、J=8.1Hz、4H)、8.20(d、J=7.6Hz、2H)、8.01-7.97(m、4H)、7.78-7.75(m、4H)、7.64-7.58(m、5H)、7.47-7.26(m、6H)
MS:641.62
(合成例5)化合物3の合成
Figure 0007290374000976
合成例1と同様にして合成した中間体A-1(2,4-ビス(3-ブロモフェニル)-6-フェニル-1,3,5-トリアジン)1.0g(2.1mmolと、2-(ジベンゾ[b,d]チオフェン-1-イル)4,4,5,5-テトラメチルー1,3,2-ジオキサボロラン1.6g(5.2mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.25g(0.21mmol)、炭酸カリウム5.5g(40mmol)を200mL三口フラスコに入れ、当該フラスコ内を窒素置換した。この混合物へテトラヒドロフラン60mL、水10mLを加え、窒素雰囲気下、95℃で24時間撹拌した。撹拌後、この混合物をクロロホルム100mLに加え、水を加えて洗浄した。洗浄後、有機層と水層を分離し、有機層をセライト、シリカゲルを通して吸引ろ過してろ液を得た。得られたろ液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。このとき、展開溶媒にはクロロホルム:ヘキサン=3:1の混合溶媒を用いた。得られたフラクションを濃縮して得た固体をクロロホルムとメタノールの混合溶媒で再結晶したところ、目的物(化合物3)の粉末状白色固体を収量1.4g、収率97%で得た。
H NMR(500Hz、CDCl、δ):8.91(d、J=6.7Hz、2H)、8.90(s、2H)、8.71(d、J=8.5Hz、2H)、7.94-7.92(m、2H)、7.84-7.80(m、2H)、7.73-7.70(m、4H)、7.58-7.49(m、5H)、7.73-7.30(m、4H)、7.20(d、J=8.3Hz、2H)、7.06-7.01(m、2H)
MS:673.61
(合成例6)化合物9の合成
(6-1)中間体A-2の合成
Figure 0007290374000977
3,5-ジブロモ安息香酸30g(0.11mol)を1000mL三口フラスコに入れ、当該フラスコ内を窒素置換し、塩化チオニル24mL、ジメチルホルムアミド3滴を加え、窒素気流下、70℃で3時間撹拌した。撹拌後、この溶液内の塩化チオニルを減圧蒸留にて除去して、3時間乾燥した。乾燥後、ベンゾニトリル22g(0.21mol)を加えて、窒素気流下0℃で攪拌した。攪拌後、塩化アンチモン14mL(0.11mol)を加え、0℃から徐々に室温に戻し、60℃で1時間攪拌した。攪拌後、この混合物を冷却した後、アンモニア水200mLを入れ、0℃で攪拌した。この混合物を吸引ろ過して固体を得た。得られた固体を水、メタノールの順に洗浄した。洗浄後、この固体をナスフラスコに移し、N,N-ジメチルホルムアミド200mLを加えて153℃で攪拌した。攪拌後、この混合物を吸引ろ過した。ろ物を再びナスフラスコに移し、N,N-ジメチルホルムアミド100mLを加えて153℃で攪拌した。攪拌後、この混合物を再度吸引ろ過した。得られたろ液とろ液からの析出固体をナスフラスコに入れ、減圧蒸留し、N,N-ジメチルホルムアミドを100mL程度まで減らした。この混合物へ水500mLを加えて攪拌し、ろ過した。得られた固体を水で洗浄した。この固体をメタノール500mLに加えて、超音波を照射した後、吸引ろ過したところ、目的物の白色粉末状固体(中間体A-2:2-(3,5-ジブロモフェニル)-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン)を収量22g、収率45%で得た。
H NMR(500Hz、CDCl、δ):8.83(d、J=2.4Hz、2H)、8.79-8.75(m、4H)、7.90(t、J=2.0Hz、1H)、7.66-7.58(m、6H)
MS:468.24
(6-2)化合物9の合成
Figure 0007290374000978
中間体A-2(2-(3,5-ジブロモフェニル)-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン)1.1g(2.4mmol)、2-(ジベンゾ[b,d]チオフェン-4-イル)4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン1.8g(5.8mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.080g(0.069mmol)、炭酸カリウム11g(80mmol)を200mL三口フラスコに入れ、当該フラスコ内を窒素置換した。この混合物へテトラヒドロフラン120mL、水40mLを加え、窒素雰囲気下、95℃で24時間撹拌した。撹拌後、この混合物を吸引ろ過して固体を得た。得られた固体を水、アセトンの順に洗浄したところ、目的物の粉末状白色固体(化合物9)を収量1.3g、収率82%で得た。
H NMR(500Hz、CDCl、δ):9.27( s、2H )、8.82(dd、J=8.2Hz、1.5 Hz、4H)、8.36( t、J=1.8Hz、1H)、8.27-8.24(m、4H)、7.89-7.87(m、2H)、7.75( dd、 J=7.7Hz、1.2 Hz、2H )、7.68( t、 J=7.5Hz、2H )、7.62-7.54(m、6H)、7.53-7.26(m、4H)
MS:673.47
(合成例7)化合物10の合成
Figure 0007290374000979
合成例6と同様にして合成した中間体A-2(2-(3,5-ジブロモフェニル)-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン)1.5g(3.1mmol)と、2-(ジベンゾ[b,d]フラン-4-イル)4,4,5,5-テトラメチルー1,3,2-ジオキサボロラン2.2g(7.5mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.080g(0.069mmol)、炭酸カリウム11g(80mmol)を200mL三口フラスコに入れ、当該フラスコ内を窒素置換した。この混合物へテトラヒドロフラン120mL、水40mLを加え、窒素雰囲気下、95℃で24時間撹拌した。撹拌後、この混合物を吸引ろ過して固体を得た。得られた固体を水、アセトンの順に洗浄したところ、目的物の粉末状白色固体(化合物10)を収量1.5g、収率75%で得た。
H NMR(500Hz、CDCl、δ):9.42( d、J=1.7Hz、2H )、8.86(dd、J=8.0Hz、1.5 Hz、4H)、8.72(s、1H)、8.07-8.05(m、4H)、7.98(d、J=7.8Hz、2H)、7.67(d、J=8.2Hz、2H)、7.63-7.55(m、8H)、7.51(td、 J=7.7Hz、1.3 Hz、2H)、7.41(td、 J=7.7Hz、1.5 Hz、2H)
MS:642.61
(合成例8)化合物11の合成
Figure 0007290374000980
合成例6と同様にして合成した中間体A-2(2-(3,5-ジブロモフェニル)-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン)1.0g(2.1mmol)と、2-(ジベンゾ[b,d]チオフェン-1-イル)4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン1.6g(5.2mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.070g(0.061mmol)、炭酸カリウム5.5g(40mmol)を200mL三口フラスコに入れ、当該フラスコ内を窒素置換した。この混合物へテトラヒドロフラン60mL、水20mLを加え、窒素雰囲気下、95℃で24時間撹拌した。撹拌後、この混合物をクロロホルム100mLに加え、水を加えて洗浄した。洗浄後、有機層と水層を分離し、有機層をセライト、シリカゲルを通して吸引ろ過してろ液を得た。得られたろ液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。このとき、展開溶媒にはクロロホルム:ヘキサン=3:1の混合溶媒を用いた。得られたフラクションを濃縮して得た固体をクロロホルムとメタノールの混合溶媒で再結晶したところ、目的物の粉末状白色固体(化合物11)を収量1.3g、収率90%で得た。
H NMR(500Hz、CDCl、δ):9.06(dd、J=5.8Hz、1.7 Hz、2H)、8.72(dd、J=8.3Hz、1.2 Hz、4H)、7.94( d、J=7.0Hz、4H)、7.93-7.86(m、3H)、7.84( d、 J=7.2Hz、1H )、7.80-7.49(m、9H)、7.44( d、 J=6.3Hz、2H )、7.37( td、 J=8.1Hz、1.0Hz、1H )、7.33( td、 J=8.1Hz、1.0Hz、1H )、7.17( td、 J=8.3Hz、1.0Hz、1H )、7.03( td、 J=8.3Hz、1.0Hz、1H )
MS:674.62
(合成例9)化合物4の合成
Figure 0007290374000981
2,4-ジクロロ-6-フェニル-1,3,5-トリアジン1.45g(3.1mmol)と、2-(3-(ジベンゾ[b、d]フラン-1-イル)フェニル)-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン2.75g(7.44mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.10g(0.093mmol)、炭酸カリウム8.3g(60mmol)を200mL三口フラスコに入れ、当該フラスコ内を窒素置換した。この混合物へテトラヒドロフラン90mL、水30mLを加え、窒素雰囲気下、90℃で20時間撹拌した。撹拌後、固体が析出した。析出した固体を1,2-ジクロロベンゼンを用いて再結晶を行ったところ、目的物の粉末状白色固体(化合物4)を収量1.4g、収率70%で得た。
H NMR(500Hz、CDCl、δ):9.05(t、J=0.9Hz、2H)、8.85-8.87(m、2H)、8.73(t、J=7.7Hz、2H)、7.51-7.58(m、11H)、7.35(d、J=7.4Hz、2H)、7.56-7.62(m、2H)、7.02(t、J=8.0Hz、2H)
MS:641.66
(合成例10)化合物12の合成
Figure 0007290374000982
合成例6と同様にして合成した中間体A-2(2-(3,5-ジブロモフェニル)-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン)1.45g(3.1mmol)と、2-(ジベンゾ[b,d]フラン-1-イル)4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン2.2g(7.44mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.10g(0.093mmol)、炭酸カリウム8.3g(60mmol)を200mL三口フラスコに入れ、当該フラスコ内を窒素置換した。この混合物へテトラヒドロフラン90mL、水30mLを加え、窒素雰囲気下、90℃で20時間撹拌した。撹拌後、この混合物をクロロホルム100mLに加え、水を加えて洗浄した。洗浄後、固体が析出した。析出した固体を1,2-ジクロロベンゼンを用いて再結晶を行ったところ、目的物の粉末状白色固体(化合物12)を収量1.66g、収率83%で得た。
H NMR(500Hz、CDCl、δ):9.18(t、J=1.8Hz、2H)、8.73(dd、J=7.2Hz、1.2Hz、2H)、8.12(t、J=1.7Hz、1H)、7.81(dd、J=7.9Hz、0.6Hz、2H)、7.66(dd、J=7.3Hz、1.0Hz、2H)、7.62(d、J=8.2Hz、2H)、7.56-7.60(m、4H)、7.48-7.52(m、6H)、7.42-7.45(m、2H)、7.12(t、J=7.3Hz、2H)
MS:641.66
(合成例11)化合物80の合成
Figure 0007290374000983
1-ブロモ-4-ヨードベンゼン6.4g(22.7mmol)、2-(ジベンゾ[b,d]フラン-1-イル)4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン6.7g(22.7mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.79g(0.68mmol)、炭酸カリウム6.88g(49.8mmol)を200mL三口フラスコに入れ、当該フラスコ内を窒素置換した。この混合物へテトラヒドロフラン50mL、水25mLを加え、窒素雰囲気下、80℃で12時間撹拌した。撹拌後、この混合物をクロロホルムに加え、水を加えて洗浄した。洗浄後、有機層と水層を分離し、有機層をセライト、シリカゲルを通して吸引ろ過してろ液を得た。得られたろ液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。このとき、展開溶媒にはクロロホルム:ヘキサン=1:4の混合溶媒を用いた。得られたフラクションを濃縮したところ、目的物の粉末状白色固体(1-(4-ブロモフェニル)ジベンゾ[b,d]フラン)を収量5.2g、収率70.8%で得た。
H NMR(500Hz、CDCl、δ):7.67(d、J=8。5Hz、2H)、7.56-7.59(m、2H)、7.48-7.51(m、4H)、7.41-7.44(m、1H)、7.21(dd、J=7.5Hz、0.6Hz、1H)、7.13-7.17(m、1H)
MS:323.08
Figure 0007290374000984
(1-(4-ブロモフェニル)ジベンゾ[b,d]フラン)5.0g(15.47mmol)を300mL三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した後、テトラヒドロフラン80mLを加えて、窒素雰囲気下、-78℃で1時間撹拌した。この溶液へ、1.6mol/Lのn-ブチルリチウムのヘキサン溶液10.2mL(16.24mmol)を加え、この溶液を-78℃で1時間撹拌した。撹拌後、この溶液へ2-イソプロポキシ-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン3.17g(17.00mmol)を加えて、-78℃から室温へ徐々に戻し、室温で12時間撹拌した。撹拌後、この溶液へ水100mL、クロロホルム100mLを加えて撹拌した。撹拌後、水層と有機層を分離し、有機層を飽和食塩水で洗浄した。洗浄後、有機層に硫酸マグネシウムを加えて乾燥した。乾燥後、この混合物を吸引ろ過してろ液を得た。得られたろ液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。このとき、展開溶媒にはクロロホルム:ヘキサン=1:2の混合溶媒を用いた。得られたフラクションを濃縮したところ、透明液体の目的物(2-[4-(ジベンゾ[b,d]フラン-1-イル)フェニル]-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン)を収量3.4g、収率59.6%で得た。
H NMR(500Hz、CDCl、δ):7.98(d、J=7.9Hz、2H)、7.65(d、J=7.9Hz、2H)、7.54-7.58(m、3H)、7.49(t、J=7.6Hz、1H)、7.25(dd、J=7.0Hz、0.7Hz、1H)、7.12(t、J=7.5Hz、1H)、1.41(s、12H)
MS:370.34
Figure 0007290374000985
2,4-ジクロロ-6-フェニル-1,3,5-トリアジン0.70g(3.1mmol)、(2-[4-(ジベンゾ[b,d]フラン-1-イル)フェニル]-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン)2.8g(7.4mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.10g(0.087mmol)、炭酸カリウム5.5g(40mmol)を200mL三口フラスコに入れ、当該フラスコ内を窒素置換した。この混合物へテトラヒドロフラン90mL、水30mLを加え、窒素雰囲気下、95℃で24時間撹拌した。撹拌後、この混合物を吸引ろ過して固体を得た。得られた固体を水、アセトンの順に洗浄したところ、目的物の粉末状白色固体(化合物80)を収量1.31g、収率65.5%で得た。
H NMR(500Hz、CDCl、δ):9.01(d、J=8.5Hz、4H)、8.89(dd、J=7.5Hz、1.6Hz、2H)、7.90(d、J=8.5Hz、4H)、7.54-7.90(m、11H)、7.42-7.46(m、2H)、7.37(d、J=7.5Hz、2H)、7.17(t、J=8.0Hz、2H)、
MS:641.39
[1]化合物1を発光層のホスト材料に用いた有機エレクトロルミネッセンス素子の作製と発光特性の評価
(実施例1)
膜厚100nmのインジウム・スズ酸化物(ITO)からなる陽極が形成されたガラス基板上に、各薄膜を真空蒸着法にて、真空度1×10-6Paで積層した。まず、ITO上にHAT-CNを10nmの厚さに形成した。次に、Tris-PCzを20nmの厚さに形成し、その上に、mCBPを10nmの厚さに形成した。次に、化合物1と4CzIPNを異なる蒸着源から共蒸着し、30nmの厚さの層を形成して発光層とした。この時、化合物1と4CzIPNの重量比率(化合物1:4CzIPN)は85重量%:15重量%とした。次に、T2TとLiqを異なる蒸着源から共蒸着し、10nmの厚さに形成した。このとき、T2TとLiqの重量比率(T2T:Liq)は50重量%:50重量%とした。次に、Bpy-Tp2とLiqを異なる蒸着源から共蒸着し、40nmの厚さの層を形成した。この時、Bpy-Tp2とLiqの重量比率(Bpy-Tp2:Liq)は、70重量%:30重量%とした。さらに、Liqを1nmの厚さの形成し、その上に、アルミニウム(Al)を100nmの厚さに蒸着することにより陰極を形成し、有機エレクトロルミネッセンス素子とした。
(比較例1)
化合物1をmCBPに置き換えて層を形成したこと以外は実施例1と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。
実施例1、比較例1で作製した有機エレクトロルミネッセンス素子の層構成を表16に示す。
また、各実施例で作製した有機エレクトロルミネッセンス素子について、輝度が1000cd/mまたは3000cd/mになるように調整して電圧を印加し、発光スペクトルと外部量子効率を測定した結果を表17に示す。
Figure 0007290374000986
表16中、「/」は層の境界を表し、「/」の左側の層と「/」の右側の層とが積層されていることを意味する。また、かっこ内のnmを単位とする数値は各層の厚さを表す。下記の表19、20においても同様である。
Figure 0007290374000987
表17に示すように、化合物1を発光層のホスト材料に用いることにより、高い外部量子効率を有する有機エレクトロルミネッセンス素子が実現しうることがわかった。
[2]化合物1~4、9~12の熱安定性、および、化合物1~4、9~12を正孔阻止材料に用いた有機エレクトロルミネッセンス素子の作製と熱的安定性の評価
(試験例1)
各合成例で合成した化合物1~4、9~12の各々について、示差走査熱量測定によりガラス転移温度(Tg)を測定した結果を表18に示す。
Figure 0007290374000988
表18に示すように、化合物1~4、9、11、12はいずれもガラス転移温度(Tg)が100℃を超えており、高温での結晶化が起こりにくく、熱安定性が高いことが確認された。
(実施例2)
膜厚100nmのインジウム・スズ酸化物(ITO)からなる陽極が形成されたガラス基板上に、各薄膜を真空蒸着法にて、真空度1×10-6Paで積層した。まず、ITO上にHAT-CNを10nmの厚さに蒸着して正孔注入層を形成した。次に、Tris-PCzを20nmの厚さに蒸着して正孔輸送層を形成し、その上に、mCBPを10nmの厚さに蒸着して電子阻止層を形成した。次に、mCBPと4CzIPNを異なる蒸着源から共蒸着し、30nmの厚さの層を形成して発光層とした。この時、mCBPと4CzIPNの重量比率(mCBP:4CzIPN)は85重量%:15重量%とした。次に、化合物1を10nmの厚さに蒸着して正孔阻止層を形成した。次に、Bpy-Tp2とLiqを異なる蒸着源から共蒸着し、40nmの厚さの層を形成して電子輸送層とした。この時、Bpy-Tp2とLiqの重量比率(Bpy-Tp2:Liq)は、70重量%:30重量%とした。さらに、Liqを1nmの厚さに蒸着して電子注入層を形成し、その上に、アルミニウム(Al)を100nmの厚さに蒸着することにより陰極を形成し、有機エレクトロルミネッセンス素子とした。
(実施例3~9)
化合物1を表19の正孔阻止層の欄に記載した化合物に置き換えて正孔阻止層を形成したこと以外は実施例2と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。
(比較例2)
化合物1をT2Tに置き換えて正孔阻止層を形成したこと以外は実施例2と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。
実施例2~9、比較例2で作製した有機エレクトロルミネッセンス素子の層構成を表19に示す。
Figure 0007290374000989
作製した各有機エレクトロルミネッセンス素子について、80℃で12時間加熱した後と前で電圧-電流密度特性および電流密度-外部量子効率特性を測定した。その結果を図2~図10に示す。図2~図10において、図2(a)、(b)は、それぞれ実施例2の有機エレクトロルミネッセンス素子の電圧-電流密度特性および電流密度-外部量子効率特性であり、図3(a)、(b)は、それぞれ実施例3の有機エレクトロルミネッセンス素子の電圧-電流密度特性および電流密度-外部量子効率特性であり、図4(a)、(b)は、それぞれ実施例4の有機エレクトロルミネッセンス素子の電圧-電流密度特性および電流密度-外部量子効率特性であり、図5(a)、(b)は、それぞれ実施例5の有機エレクトロルミネッセンス素子の電圧-電流密度特性および電流密度-外部量子効率特性であり、図6(a)、(b)は、それぞれ実施例6の有機エレクトロルミネッセンス素子の電圧-電流密度特性および電流密度-外部量子効率特性であり、図7(a)、(b)は、それぞれ実施例7の有機エレクトロルミネッセンス素子の電圧-電流密度特性および電流密度-外部量子効率特性であり、図8(a)、(b)は、それぞれ実施例8の有機エレクトロルミネッセンス素子の電圧-電流密度特性および電流密度-外部量子効率特性であり、図9(a)、(b)は、それぞれ実施例9の有機エレクトロルミネッセンス素子の電圧-電流密度特性および電流密度-外部量子効率特性であり、図10(a)、(b)は、それぞれ比較例2の有機エレクトロルミネッセンス素子の電圧-電流密度特性および電流密度-外部量子効率特性である。
図10から、T2Tを用いた比較例2の有機エレクトロルミネッセンス素子は加熱により電圧-電流密度特性が悪化し、外部量子効率も大きく低下する傾向が認められた。これ対して、図2~図9を見ると、本発明の化合物1~4、9~12を用いた実施例2~9の有機エレクトロルミネッセンス素子は、いずれも加熱前後で同等の特性が得られており、加熱による特性劣化は認められなかった。これらのことから、本発明の化合物は、素子の熱的安定性を高める点においてもT2Tよりも優れていることがわかった。
[3]化合物1~4、9~12を用いた他の有機エレクトロルミネッセンス素子の作製と評価
(実施例10、11)
mCBPを表20の発光層の欄に記載した化合物11、12に置き換え、4CzIPNを4CzTPNに置き換えて発光層を形成し、化合物1をT2Tに置き換えて正孔阻止層を形成したこと以外は実施例2と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。
(実施例12)
mCBPと4CzIPNの共蒸着で発光層を形成する代わりに、mCBPと4CzTPNとDBPの共蒸着で発光層を形成し、化合物1を化合物11に置き換えて正孔阻止層を形成したこと以外は実施例2と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。発光層を形成する際、mCBPと4CzTPNとDBPの重量比率(mCBP:4CzTPN:DBP)は84重量%:15重量%:1重量%とした。
(実施例13、14)
mCBPを表20の発光層の欄に記載した化合物11、12に置き換えて発光層を形成し、化合物11を表20の正孔阻止層の欄に記載した化合物に置き換えて正孔阻止層を形成したこと以外は実施例12と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。
(実施例15)
化合物1を化合物3に置き換えて正孔阻止層を形成し、Bpy-Tp2を化合物3に置き換えて電子輸送層を形成したこと以外は実施例2と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。
(実施例16)
mCBPを化合物3に置き換えて発光層を形成し、化合物1を化合物3に置き換えて正孔阻止層を形成し、Bpy-Tp2を化合物3に置き換えて電子輸送層を形成したこと以外は実施例2と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。
(実施例17)
化合物1を化合物4に置き換えて正孔阻止層を形成し、Bpy-Tp2を化合物4に置き換えて電子輸送層を形成したこと以外は実施例2と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。
(実施例18~20)
mCBPを表20の発光層の欄に記載した化合物4、1、2に置き換えて発光層を形成し、化合物1を表20の正孔阻止層の欄に記載した化合物に置き換えて正孔阻止層を形成し、Bpy-Tp2を表20の電子輸送層の欄に記載した化合物4、1、2に置き換えて電子輸送層を形成したこと以外は実施例2と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。
実施例10~20で作製した有機エレクトロルミネッセンス素子の層構成を表20に示す。
Figure 0007290374000990
各実施例で作製した有機エレクトロルミネッセンス素子について、実施例1と同様の条件で外部量子効率を測定し、実施例2等と同様の条件で熱的安定性を調べたところ、高い発光効率と優れた熱的安定性を確認することができた。また、これらの有機エレクトロルミネッセンス素子について連続駆動試験を行ったところ、高い耐久性を有していた。
[4]化合物80の発光特性の評価
化合物80のトルエン溶液(10-5mol/L)を調製して、300nm励起光による発光スペクトルを測定したところ、392nmをピーク波長とする発光が認められた。また、窒素バブリングを行った場合と行わなかった場合で測定した過渡減衰曲線から、以下の表に示す蛍光の寿命(τ1)と遅延蛍光の寿命(τ2)を得た。表の結果は、本発明の化合物が遅延蛍光材料として有用であることを示している。
Figure 0007290374000991
Figure 0007290374000992

Figure 0007290374000993
上記実施例1において用いた4CzIPNの代わりに、上記一般式(A)で表される化合物1~300、302~1112をそれぞれ用いて、実施例1と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1A~300A、302A~1112Aとしてここに開示する。
上記実施例1において用いた4CzIPNの代わりに、上記一般式(B)で表される化合物1~2785をそれぞれ用いて、実施例1と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1B~2785Bとしてここに開示する。
上記実施例1において用いた4CzIPNの代わりに、上記一般式(C)で表される化合物1~901をそれぞれ用いて、実施例1と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1C~901Cとしてここに開示する。
上記実施例1において用いた4CzIPNの代わりに、上記一般式(D)で表される化合物1~60084をそれぞれ用いて、実施例1と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1D~60084Dとしてここに開示する。
上記実施例1において用いた4CzIPNの代わりに、上記一般式(E)で表される化合物1~60をそれぞれ用いて、実施例1と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1E~60Eとしてここに開示する。
上記実施例1において用いた4CzIPNの代わりに、上記一般式(F)で表される4個の化合物をそれぞれ用いて、実施例1と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1F~4Fとしてここに開示する。
上記実施例1において用いた4CzIPNの代わりに、上記発光材料群Gの11個の化合物をそれぞれ用いて、実施例1と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1G~10Gとしてここに開示する。
上記実施例1において用いたHAT-CNの代わりに、正孔注入材料として用いることができるものとして上記したHAT-CNを除く8個の化合物をそれぞれ用いて、実施例1と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1H~8Hとしてここに開示する。
上記実施例1において用いたTris-PCzの代わりに、正孔輸送材料として用いることができるものとして上記したTris-PCzを除く36個の化合物をそれぞれ用いて、実施例1と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1I~36Iとしてここに開示する。
上記実施例1において用いたmCBPの代わりに、電子阻止材料として用いることができるものとして上記したmCBPを除く8個の化合物をそれぞれ用いて、実施例1と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1J~8Jとしてここに開示する。
上記実施例1において用いたT2T:Liqの代わりに、正孔阻止材料として用いることができるものとして上記した11個の化合物、電子輸送材料として用いることができるものとして上記した34個の化合物を用いて、実施例1と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1K~45Kとしてここに開示する。
上記実施例1において用いたBPy-TP2:Liqの代わりに、電子注入材料として用いることができるものとして上記したLiF、CsF、Liqを除く3個の化合物をそれぞれ用いて、実施例1と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1L~3Lとしてここに開示する。
上記実施例1において用いた化合物1の代わりに、上記一般式(1)で表される化合物100001~102730の化合物をそれぞれ用いて、実施例2と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1M~2730Mとしてここに開示する。
上記実施例2において用いた4CzIPNの代わりに、上記一般式(A)で表される化合物1~300、302~1112をそれぞれ用いて、実施例2と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1a~300a、302a~1112aとしてここに開示する。
上記実施例2において用いた4CzIPNの代わりに、上記一般式(B)で表される化合物1~2785をそれぞれ用いて、実施例2と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1b~2785bとしてここに開示する。
上記実施例2において用いた4CzIPNの代わりに、上記一般式(C)で表される化合物1~901をそれぞれ用いて、実施例2と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1c~901cとしてここに開示する。
上記実施例2において用いた4CzIPNの代わりに、上記一般式(D)で表される化合物1~60084をそれぞれ用いて、実施例2と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1d~60084dとしてここに開示する。
上記実施例2において用いた4CzIPNの代わりに、上記一般式(E)で表される化合物1~60をそれぞれ用いて、実施例2と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1e~60eとしてここに開示する。
上記実施例2において用いた4CzIPNの代わりに、上記一般式(F)で表される4個の化合物をそれぞれ用いて、実施例2と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1f~4fとしてここに開示する。
上記実施例2において用いた4CzIPNの代わりに、上記発光材料群Gの11個の化合物をそれぞれ用いて、実施例2と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1g~10gとしてここに開示する。
上記実施例2において用いたHAT-CNの代わりに、正孔注入材料として用いることができるものとして上記したHAT-CNを除く8個の化合物をそれぞれ用いて、実施例2と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1h~8hとしてここに開示する。
上記実施例2において用いたTris-PCzの代わりに、正孔輸送材料として用いることができるものとして上記したTris-PCzを除く36個の化合物をそれぞれ用いて、実施例2と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1i~36iとしてここに開示する。
上記実施例2において用いたmCBPの代わりに、電子阻止材料として用いることができるものとして上記したmCBPを除く8個の化合物をそれぞれ用いて、実施例2と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1j~8jとしてここに開示する。
上記実施例2において用いたT2T:Liqの代わりに、正孔阻止材料として用いることができるものとして上記した11個の化合物、電子輸送材料として用いることができるものとして上記した34個の化合物を用いて、実施例2と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1k~45kとしてここに開示する。
上記実施例2において用いたBPy-TP2:Liqの代わりに、電子注入材料として用いることができるものとして上記したLiF、CsF、Liqを除く3個の化合物をそれぞれ用いて、実施例2と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1l~3lとしてここに開示する。
上記実施例2において用いた化合物1の代わりに、上記一般式(1)で表される化合物100001~102730の化合物をそれぞれ用いて、実施例2と同じ方法により製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、素子1m~2730mとしてここに開示する。
本発明の化合物は、有機エレクトロルミネッセンス素子などの有機発光素子用の材料として有用である。例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子などの有機発光素子用のホスト材料やアシストドーパントとして利用可能である。このため、本発明は産業上の利用可能性が高い。
1 基板
2 陽極
3 正孔注入層
4 正孔輸送層
5 発光層
6 電子輸送層
7 陰極

Claims (7)

  1. 下記一般式(1)で表される化合物を含む有機発光素子。
    Figure 0007290374000994
    [一般式(1)において、Ar~Arは各々独立に置換もしくは無置換のアリール基または置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表し、Ar~Arのうちの少なくとも1つは、下記一般式(2)で表される骨格を含む。ただし、Ar~Arは、4-(ベンゾフラン-1-イル)カルバゾール-9-イル基または4-(ベンゾチオフェン-1-イル)カルバゾール-9-イル基を含まない。また、Ar~Arは下記条件(a)および(b)の少なくとも1つを満たす。
    (a)Ar~Arのうちの2つは、下記一般式(2)で表される骨格がRまたはRを結合位置として結合したアリール基である。
    (b)Ar~Arの少なくとも1つは、下記一般式(2)で表される骨格を含む基が2つ以上置換しており、且つ、1つの芳香族炭化水素環からなるアリール基であり、Ar~Arの1つのみが2つ以上の下記一般式(2)で表される骨格を含む基が置換したアリール基であるとき、残りのAr~Arにおけるアリール基の炭素数は18以下である。]
    Figure 0007290374000995
    [一般式(2)において、XはOまたはSを表す。R、R、R、R、RおよびRは各々独立に水素原子、置換基または結合位置を表し、RおよびRは各々独立に水素原子または結合位置を表す。RとR、RとR、RとR、RとR、RとR、RとRは、それぞれ互いに結合して環状構造を形成していてもよい。]
    ただし、下記条件(I)および(II)の少なくとも1つを満たす。
    (I)前記有機発光素子は、前記一般式(1)で表される化合物と発光材料のみからなる発光層を含む。
    (II)前記有機発光素子は、発光層と前記発光層に接する層を含み、前記発光層は熱活性化型遅延蛍光材料とホスト材料を含み、前記ホスト材料は、前記発光層に含まれる有機化合物のうち最低励起一重項エネルギー準位が最も高い有機化合物であり、前記発光層に接する層は、前記一般式(1)で表される化合物を含む。
  2. Ar~Arが前記条件(a)を満たす、請求項1に記載の有機発光素子。
  3. Ar~Arが前記条件(b)を満たす、請求項1に記載の有機発光素子。
  4. 遅延蛍光を放射する、請求項1~3のいずれか1項に記載の有機発光素子。
  5. 前記一般式(1)で表される化合物と遅延蛍光材料を発光層に含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の有機発光素子。
  6. 前記発光層における前記一般式(1)で表される化合物の含有量が50重量%超である、請求項1~5のいずれか1項に記載の有機発光素子。
  7. 前記一般式(1)で表される化合物を発光層に隣接する層に含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の有機発光素子。
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