JP4982984B2 - 高分子発光体組成物および高分子発光素子 - Google Patents
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Description
しかしながら、高分子発光体を用いたときに、その素子の効率は未だ十分なものではなかった。
本発明の目的は、発光素子の発光層に用いたとき、効率の高い発光素子を与えることができる高分子発光体組成物を提供することにある。
(Xは、式中の2個のベンゼン環上の4個の炭素原子と一緒になって5員環または6員環を形成するための原子または原子団を表し、R1〜R46はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、置換アミノ基、アミド基、酸イミド基、アシルオキシ基、1価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、シアノ基またはニトロ基を表す。)
全炭素数が通常1〜20程度であり、その具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、ブチル基、 i−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、3,7−ジメチルオクチル基、ラウリル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基などが例示される。置換基としては、ハロゲン、オキセタン基、エポキシ基、オキセチジニル基、オキソリジニル基、オキソラニル基、オキサニル基、オキソナニル基、オキサチオラニル基、ピペリジル基などが挙げられる。
置換基としてはアルコキシ基、アルキル基、ハロゲン、オキセタン基、エポキシ基、オキセチジニル基、オキソリジニル基、オキソラニル基、オキサニル基、オキソナニル基、オキサチオラニル基、ピペリジル基などが挙げられる。
また、アルケニル基には1,3−ブタジエニル基などのアルカジエニル基も含まれる。
式中、Rはそれぞれ独立にハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アシルオキシ基、置換アミノ基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、シアノ基または1価の複素環基を表す。R’はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、シアノ基、ニトロ基または1価の複素環基を表す。R''はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アシル基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基または1価の複素環基を表す。
本発明に用いる高分子発光体は、特に限定されず、ポリスチレン換算の数平均分子量が通常103〜108である。本発明に用いられる高分子発光体は、単独重合体であっても共重合体でもよい。
本発明に用いる高分子発光体のなかでは、共役系高分子化合物であるものが好ましい。ここに、共役系高分子化合物とは高分子化合物の主鎖骨格に沿って非局在π電子対が存在している高分子化合物を意味する。この非局在電子としては、2重結合のかわりに不対電子または孤立電子対が共鳴に加わる場合もある。
ポリフルオレン〔例えば、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス(Jpn.J.Appl.Phys.)第30巻、L1941頁(1991年)〕、ポリパラフェニレン〔例えば、アドバンスト・マテリアルズ(Adv.Mater.)第4巻、36頁(1992年)〕、ポリピロール、ポリピリジン、ポリアニリン、ポリチオフェン等のポリアリーレン系
;ポリパラフェニレンビニレン、ポリチエニレンビニレン等のポリアリーレンビニレン系(例えば、WO98/27136号公開明細書)
;ポリフェニレンサルファイド、ポリカルバゾール等が挙げられる。
〔総説としては、例えば「Advanced Materials Vol.12 1737-1750 (2000)」や、「有機ELディスプレイ技術 月刊ディスプレイ 12月号増刊 P68〜73」〕
ポリアリーレン系の高分子発光体が含む繰り返し単位としては、アリーレン基、2価の複素環基があげられる。
ここに、アリーレン基の環を構成する炭素数は通常6〜60程度であり、その具体例として、フェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、フェナントレンジイル基、ペンタレンジイル基、インデンジイル基、ヘプタレンジイル基、インダセンジイル基、トリフェニレンジイル基、ビナフチルジイル基、フェニルナフチレンジイル基、スチルベンジイル基、フルオレンジイル基(例えば、下式(2)で、A=−CR’R’−である場合)等があげられる。
また、2価の複素環基の環を構成する炭素数は通常3〜60程度であり、具体例としては、ピリジンージイル基、ジアザフェニレン基、キノリンジイル基、キノキサリンジイル基、アクリジンジイル基、ビピリジルジイル基、フェナントロリンジイル基、下式(2)で、A=-O-、-S-、-Se-、−NR''−、または−SiR'R'−である場合があげられる。
(式中、Aは、式中の2個のベンゼン環上の4個の炭素原子と一緒になって5員環または6員環を完成させるための原子または原子団を表し、R4a、R4b、R4c、R5a、R5bおよびR5cは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、シアノ基、ニトロ基、1価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールアルキルオキシカルボニル基、ヘテロアリールオキシカルボニル基またはカルボキシル基を表し、R4bとR4c、およびR5bとR5cは、それぞれ一緒になって環を形成していてもよい。)
式中、ベンゼン環上の水素原子は、ハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、シアノ基、ニトロ基または1価の複素環基に置換されていてもよい。
この場合、アリーレン基、2価の複素環基からなる繰り返し単位と芳香族アミンから誘導される繰り返しのモル比率は、通常99:1〜20:80の範囲である。
アリール基および1価の複素環基の具体例は、上記式(1a)、(1b)におけるそれらの具体例と同様である。
高分子発光体を高分子LEDの発光材料として用いる場合、その純度が発光特性に影響を与えるため、重合前のモノマーを蒸留、昇華精製、再結晶等の方法で精製したのちに重合することが好ましく、また合成後、再沈精製、クロマトグラフィーによる分別等の純化処理をすることが好ましい。
また、本発明の高分子LEDは、 陽極および陰極からなる電極間に、発光層を有し、該発光層が本発明の溶液組成物を用いて形成されることを特徴とする。
a)陽極/発光層/陰極
b)陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
c)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
d)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(ここで、/は各層が隣接して積層されていることを示す。以下同じ。)
ここで、発光層とは、発光する機能を有する層であり、正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する層であり、電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する層である。なお、電子輸送層と正孔輸送層を総称して電荷輸送層と呼ぶ。
発光層、正孔輸送層、電子輸送層は、それぞれ独立に2層以上用いてもよい。
e)陽極/電荷注入層/発光層/陰極
f)陽極/発光層/電荷注入層/陰極
g)陽極/電荷注入層/発光層/電荷注入層/陰極
h)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/陰極
i)陽極/正孔輸送層/発光層/電荷注入層/陰極
j)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電荷注入層/陰極
k)陽極/電荷注入層/発光層/電子輸送層/陰極
l)陽極/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
m)陽極/電荷注入層/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
n)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
o)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
p)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
電荷注入層の具体的な例としては、導電性高分子を含む層、陽極と正孔輸送層との間に設けられ、陽極材料と正孔輸送層に含まれる正孔輸送材料との中間の値のイオン化ポテンシャルを有する材料を含む層、陰極と電子輸送層との間に設けられ、陰極材料と電子輸送層に含まれる電子輸送材料との中間の値の電子親和力を有する材料を含む層などが例示される。
q)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/発光層/陰極
r)陽極/発光層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極
s)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/発光層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極
t)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/正孔輸送層/発光層/陰極
u)陽極/正孔輸送層/発光層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極
v)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/正孔輸送層/発光層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極
w)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/発光層/電子輸送層/陰極
x)陽極/発光層/電子輸送層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極
y)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/発光層/電子輸送層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極
z)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
aa)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極
ab)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極
三重項発光錯体として具体的には、例えばNature, (1998), 395, 151、Appl. Phys. Lett. (1999), 75(1), 4、Proc. SPIE-Int. Soc. Opt. Eng. (2001), 4105(Organic Light-Emitting Materials and DevicesIV), 119、J. Am. Chem. Soc., (2001), 123, 4304、Appl. Phys. Lett., (1997), 71(18), 2596、Syn. Met., (1998), 94(1), 103、Syn. Met., (1999), 99(2), 1361、Adv. Mater., (1999), 11(10), 852 、Jpn.J.Appl.Phys.,34, 1883 (1995)などに記載されている。
以下、ポリスチレン換算の数平均分子量はSECにより求めた。
カラム: TOSOH TSKgel SuperHM-H(2本)+ TSKgel SuperH2000(4.6mm I.d. × 15cm)、検出器:RI (SHIMADZU RID-10A)を使用。移動相はテトラヒドロフラン(THF)を用いた。
<4−t−ブチル−2,6−ジメチルブロモベンゼンの合成>
不活性雰囲気下で、500mlの3つ口フラスコに酢酸225gを入れ、5−t−ブチル−m−キシレン24.3gを加えた。続いて臭素31.2gを加えた後、15〜20℃で3時間反応させた。
反応液を水500mlに加え析出した沈殿をろ過した。水250mlで2回洗浄し、白色の固体34.2gを得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ(ppm) = 1.3〔s,9H〕、2.4〔s,6H〕、7.1〔s,2H〕
MS(FD+)M+ 241
<N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(4−t−ブチル−2,6−ジメチルフェニル)−1,4−フェニレンジアミンの合成>
不活性雰囲気下で、100mlの3つ口フラスコに脱気した脱水トルエン36mlを入れ、トリ(t−ブチル)ホスフィン0.63gを加えた。続いてトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム0.41g、上記の4−t−ブチル−2,6−ジメチルブロモベンゼン9.6g、t−ブトキシナトリウム5.2g、N,N’−ジフェニル−1,4−フェニレンジアミン4.7gを加えた後、100℃で3時間反応させた。
反応液を飽和食塩水300mlに加え、約50℃に温めたクロロホルム300mlで抽出した。溶媒を留去した後、トルエン100mlを加えて、固体が溶解するまで加熱、放冷した後、沈殿をろ過し、白色の固体9.9gを得た。
<N,N’−ビス(4−ブロモフェニル)−N,N’−ビス(4−t−ブチル−2,6−ジメチルフェニル)−1,4−フェニレンジアミンの合成>
不活性雰囲気下で、1000mlの3つ口フラスコに脱水N,N−ジメチルホルムアミド350mlを入れ、上記のN,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(4−t−ブチル−2,6−ジメチルフェニル)−1,4−フェニレンジアミン5.2gを溶解した後、氷浴下でN−ブロモスクシンイミド3.5g/N,N−ジメチルホルムアミド溶液を滴下し、一昼夜反応させた。
反応液に水150mlを加え、析出した沈殿をろ過し、メタノール50mlで2回洗浄し白色の固体4.4gを得た。
1H−NMR(300MHz/THF−d8):
δ(ppm) = 1.3〔s,18H〕、2.0〔s,12H〕、6.6〜6.7〔d,4H〕、6.8〜6.9〔br,4H〕、7.1〔s,4H〕、7.2〜7.3〔d,4H〕
MS(FD+)M+ 738
(化合物Aの合成)
化合物A
不活性雰囲気下、300ml三つ口フラスコに1‐ナフタレンボロン酸5.00g(29mmol)、2−ブロモベンズアルデヒド6.46g(35mmol)、炭酸カリウム10.0g(73mmol)、トルエン36ml、イオン交換水36mlを入れ、室温で撹拌しつつ20分間アルゴンバブリングした。続いてテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム16.8mg(0.15mmol)を入れ、さらに室温で撹拌しつつ10分間アルゴンバブリングした。100℃に昇温し、25時間反応させた。室温まで冷却後、トルエンで有機層を抽出、硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を留去した。トルエン:シクロヘキサン=1:2混合溶媒を展開溶媒としたシリカゲルカラムで生成することにより、化合物A5.18g(収率86%)を白色結晶として得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ7.39〜7.62(m、5H)、7.70(m、2H)、7.94(d、2H)、8.12(dd、2H)、9.63(s、1H)
MS(APCI(+)):(M+H)+ 233
(化合物Bの合成)
化合物B
不活性雰囲気下で300mlの三つ口フラスコに化合物A8.00g(34.4mmol)と脱水THF46mlを入れ、−78℃まで冷却した。続いてn−オクチルマグネシウムブロミド(1.0mol/lTHF溶液)52mlを30分かけて滴下した。滴下終了後0℃まで昇温し、1時間撹拌後、室温まで昇温して45分間撹拌した。氷浴して1N塩酸20mlを加えて反応を終了させ、酢酸エチルで有機層を抽出、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後トルエン:ヘキサン=10:1混合溶媒を展開溶媒とするシリカゲルカラムで精製することにより、化合物B7.64g(収率64%)を淡黄色のオイルとして得た。HPLC測定では2本のピークが見られたが、LC−MS測定では同一の質量数であることから、異性体の混合物であると判断した。
(化合物Cの合成)
化合物C
不活性雰囲気下、500ml三つ口フラスコに化合物B(異性体の混合物)5.00g(14.4mmol)と脱水ジクロロメタン74mlを入れ、室温で撹拌、溶解させた。続いて、三フッ化ホウ素のエーテラート錯体を室温で1時間かけて滴下し、的か終了後室温で4時間撹拌した。撹拌しながらエタノール125mlをゆっくりと加え、発熱がおさまったらクロロホルムで有機層を抽出、2回水洗し、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去後、ヘキサンを展開溶媒とするシリカゲルカラムで精製することにより、化合物C3.22g(収率68%)を無色のオイルとして得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ0.90(t、3H)、1.03〜1.26(m、14H)、2.13(m、2H)、4.05(t、1H)、7.35(dd、1H)、7.46〜7.50(m、2H)、7.59〜7.65(m、3H)、7.82(d、1H)、7.94(d、1H)、8.35(d、1H)、8.75(d、1H)
MS(APCI(+)):(M+H)+ 329
(化合物Dの合成)
化合物D
不活性雰囲気下200ml三つ口フラスコにイオン交換水20mlをいれ、撹拌しながら水酸化ナトリウム18.9g(0.47mol)を少量ずつ加え、溶解させた。水溶液が室温まで冷却した後、トルエン20ml、化合物C5.17g(15.7mmol)、臭化トリブチルアンモニウム1.52g(4.72mmol)を加え、50℃に昇温した。臭化n−オクチルを滴下し、滴下終了後50℃で9時間反応させた。反応終了後トルエンで有機層を抽出し、2回水洗し、硫酸ナトリウムで乾燥した。ヘキサンを展開溶媒とするシリカゲルカラムで精製することにより、化合物D5.13g(収率74%)を黄色のオイルとして得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ0.52(m、2H)、0.79(t、6H)、1.00〜1.20(m、22H)、2.05(t、4H)、7.34(d、1H)、7.40〜7.53(m、2H)、7.63(m、3H)、7.83(d、1H)、7.94(d、1H)、8.31(d、1H)、8.75(d、1H)
MS(APCI(+)):(M+H)+ 441
(化合物Eの合成)
化合物E
空気雰囲気下、50mlの三つ口フラスコに化合物D4.00g(9.08mmol)と酢酸:ジクロロメタン=1:1混合溶媒57mlを入れ、室温で撹拌、溶解させた。続いて三臭化ベンジルトリメチルアンモニウム7.79g(20.0mmol)を加えて撹拌しつつ、塩化亜鉛を三臭化ベンジルトリメチルアンモニウムが完溶するまで加えた。室温で20時間撹拌後、5%亜硫酸水素ナトリウム水溶液10mlを加えて反応を停止し、クロロホルムで有機層を抽出、炭酸カリウム水溶液で2回洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。ヘキサンを展開溶媒とするフラッシュカラムで2回精製した後、エタノール:ヘキサン=1:1、続いて10:1混合溶媒で再結晶することにより、化合物E4.13g(収率76%)を白色結晶として得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ0.60(m、2H)、0.91(t、6H)、1.01〜1.38(m、22H)、2.09(t、4H)、7.62〜7.75(m、3H)、7.89(s、1H)、8.20(d、1H)、8.47(d、1H)、8.72(d、1H)
MS(APPI(+)):(M+H)+ 598
100 mLの三口フラスコにPd(OAc)2 (123 mg, 0.54 mmol)、P(t-Bu)3・HBF4 (476 mg, 16.4 mmol)、Cs2CO3 (2.67 g, 82.1 mmol)を秤り取り、アルゴン雰囲気にした。
脱水キシレン (50 mL)をシリンジで導入し、室温で2時間撹拌した。カルバゾール(2.74 g, 16.4 mmol)、2,7-dibromo-9,9-di-n-octylfluorene (3g, 5.47 mmol)をフラスコ内に加え、120℃で8時間加熱した。
反応終了後、反応液を室温まで冷却してから固体をろ別した。ろ液を濃縮乾固し、シリカゲルクロマトグラフィーで精製{展開溶媒:CHCl3/hexane (1:3, v/v)}することにより、白色のフィルム状固体として化合物F (2.9 g,74.4%)を得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ0.79〜0.89(m、10H)、1.15〜1.27(m、20H)、2.01〜2.07(m、4H)、7.30〜7.35(m、4H)、7.41〜7.49(m、8H)、7.59〜7.62(m、4H)、7.98(d、J = 7.5 Hz、1H)、8.19(d、J = 8.4 Hz、4H)
MS(APCI(+)):(M+H)+ 721
<高分子化合物1の合成>
化合物E(8.0g)、および2,2’−ビピリジル(5.9g)を脱水したテトラヒドロフラン300mLに溶解した後、窒素でバブリングして系内を窒素置換した。窒素雰囲気下において、この溶液を60℃まで昇温し、ビス(1、5−シクロオクタジエン)ニッケル(0){Ni(COD)2}(10.4g、0.038mol)加え、5時間反応させた。反応後、この反応液を室温(約25℃)まで冷却し、25%アンモニア水40mL/メタノール300mL/イオン交換水300mL混合溶液中に滴下して30分間攪拌した後、析出した沈殿をろ過して風乾した。その後、トルエン400mLに溶解させてからろ過を行い、ろ液をアルミナカラムを通して精製し、1N塩酸約300mLを加えて3時間攪拌し、水層を除去し、有機層に4%アンモニア水約300mLを加え、2時間攪拌した後に水層を除去した。有機層にイオン交換水約300mLを加え1時間攪拌した後、水層を除去した。有機層にメタノール約100mLを滴下して1時間攪拌し、続いて静置した後、上澄み液をデカンテーションで除去した。得られた沈殿物をトルエン100mLに溶解して、メタノール約200mLに滴下して1時間攪拌し、ろ過して2時間減圧乾燥した。得られた共重合体の収量は4.1gであった(以後、高分子化合物1と呼ぶ)。高分子化合物1のポリスチレン換算の平均分子量および重量平均分子量は、それぞれMn=1.5×105、Mw=2.7×105であった(移動相:テトラヒドロフラン)。
<高分子化合物2の合成>
化合物E(0.65g)、N,N’−ビス(4−ブロモフェニル)−N,N’−ビス(4−t−ブチル−2,6−ジメチルフェニル)−1,4−フェニレンジアミン(0.34g)および2,2’−ビピリジル(0.58g)を脱水したテトラヒドロフラン100mLに溶解した後、窒素でバブリングして系内を窒素置換した。窒素雰囲気下において、この溶液に、ビス(1、5−シクロオクタジエン)ニッケル(0){Ni(COD)2}(1.0g)加え、60℃まで昇温し、攪拌しながら3時間反応させた。反応後、この反応液を室温(約25℃)まで冷却し、25%アンモニア水10mL/メタノール約100mL/イオン交換水約100mL混合溶液中に滴下して1時間攪拌した後、析出した沈殿をろ過して3時間減圧乾燥し、その後、トルエン50mLに溶解させてからろ過を行い、ろ液をアルミナカラムを通して精製し、4%アンモニア水約50mLを加え、2時間攪拌した後に水層を除去した。有機層にイオン交換水約50mLを加え1時間攪拌した後、水層を除去した。有機層はメタノール約100mLに滴下して1時間攪拌し、続いて静置した後、上澄み液をデカンテーションで除去した。得られた沈殿物をトルエン50mLに溶解して、メタノール約200mLに滴下して1時間攪拌し、ろ過して2時間減圧乾燥した。得られた共重合体の収量は390mgであった(以後、高分子化合物2と呼ぶ)。高分子化合物2のポリスチレン換算の平均分子量および重量平均分子量は、それぞれMn=1.6×104、Mw=7.4×104であった(移動相:テトラヒドロフラン)。
化合物Gの合成
50 mLの三口フラスコにPd(OAc)2 (0.007g, 0.03 mmol)、カルバゾール(0.75g, 4.5mmol)、2,7-ジブロモ-9,9-ジ-シクロヘキシルメチルフルオレン (0.77g, 1.5mmol)、K2CO3(1.24g、9mmol)、を仕込み減圧でアルゴン置換を3度行った。次に脱水トルエン(16mL)をシリンジで加え再度減圧でアルゴン置換を行った。このマスを70〜75℃に加熱し(t-Bu)P (0.015g、0.075mmolを加え昇温し105〜107℃で9時間加熱攪拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し固体をろ別し た。濾紙上の残滓をクロロホルム(50mL)で洗浄し濾液を濃縮乾固した。シリカゲルクロマトグラフィーで精製{展開媒:クロロホルム/ヘキサン(1:10, v/v)、0.1%トリエチルアミン添加}することにより、白色の固体として化合物G(0.6g、 収率 59.2%)を得た。
1H−NMR(270MHz/CDCl3):
δ0.747(m、6H)、0.934(m、6H)、1.165(m、4H)、1.459(m、6H)、1.983(d、4H)、7.382(m、12H)、7.583(m、4H)、8.006(m、2H)、8.187(d、4H)
化合物Hの合成
化合物H
化合物Hの前駆体
50 mLの三口フラスコにPd(OAc)2 (0.007g, 0.03 mmol)、カルバゾール(0.80g, 4.8mmol)、 特願2003-343244の記載に従って合成した上記前駆体 (0.77g, 1.6mmol)、 K2CO3(1.33g、9.6mmol)、を仕込み減圧でアルゴン置換を3度行った。次に脱水トルエン(16mL)をシリンジで加え再度減圧でアルゴン置換を行った。このマスを70〜75℃に加熱し(t-Bu)P(0.016g、0.08mmol)を加え昇温し105〜107℃で6時間加熱攪拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し固体をろ別した。濾紙上の残滓をクロロホルム(50mL)で洗浄し濾液を濃縮乾固した。シリカゲルクロマトグラフィーで精製{展開溶媒:クロ ロホルム/ヘキサン (1:10, v/v)、0.1%トリエチルアミン添加}することにより白色の固体1.05gを得た。この白色個体にメタノール30gを加え30分還流攪拌し室温へ冷却後濾過しケーキをメタノール20mL洗浄した。80℃で減圧乾燥し化合物H (0.87g、収率 82.8%)を得た。
1H−NMR(270MHz/CDCl3):
δ0.882(m、12H)、1.407(m、6H)、1.992(m、4H)、7.597(m、16H)、8.069(m、2H)、8.174(m、4H)
化合物Iの合成
(1)前駆体の合成
化合物Iの前駆体
500 mLの三口フラスコにNaOH( 48.0g、1.2mol)、水(89.1)gを仕込みNaOHを溶解した。50℃に調温後2,7-ジブロモフル オレン(12.96g、40mmol)、トルエン(74.8g)、テトラ-n-ブチルアンモニウムブロミド(7.74g,24mmol)を仕込んだ。
攪拌下1-クロロ-3-メチル-2-ブテン(12.55g、120mmol)を52〜55℃で40分で滴下した。その後50〜55℃で3 時間攪拌した。反応終了後室温まで冷却しトルエン(50mL)を加え水層を分離した。油層を水(100mL)で4回洗浄した後濃縮し19.0gの
固形物を得た。この固形物をエタノール(57g)に80℃で溶解、5℃以下で析出結晶を濾過、エタノール(30mL)で洗浄した後乾燥し乾燥ケーキ15.3gを得た。ケーキ/ヘキサン/エタノール=1/0.5/1.5(重量比)で更に2回再結晶を行ったのち乾燥し白色の前駆体(10.3g、収率 55.9%)を得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ1.42(s、6H)、1.48(s、6H)、2.525(d、4H)、4.625(t、2H)、7.465(m、6H)
(2)化合物Iの合成
化合物I
Pd(OAc)2(0.045g, 0.2 mmol)、カルバゾール(5.02g, 30mmol)、 前駆体 (4.60g, 10mmol)、K2CO3(8.29g、60mmol)を仕込み減圧でアルゴン置換を3度行った。次に脱水トルエン(50mL)をシリンジで加え再度減圧でアルゴン置換を行った。
このマスを70〜75℃に加熱し(t-Bu)P(0.10g、0.5mmol)を加え昇温し105〜107℃で11時間加熱攪拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し固体をろ別した。濾紙上の残滓をクロロホルム(100mL)で洗浄し濾液を濃縮乾固し固形分(8.6g)を得た。
固形分/クロロホルム/エタノール=1/5/5(重量比)の条件で再結晶を行い乾燥ケーキ(6.04g)を得た。
シリカゲルクロマトグラフィーで精製{展開溶媒:クロロホルム/ヘキサン (1:10, v/v)、0.1%トリエチルアミン添加}することにより白色の固体(6.00)gを得た。更に、白色個体/クロロホルム/ヘキサン=1/3/10(重量比)の 条件で再結晶を2回行い80℃で減圧乾燥し化合物I(5.10g、収率 80.5%)を得た。
1H−NMR(270MHz/CDCl3):
δ1.513(s、6H)、1.551(s、6H)、2.730(m、4H)、4.818(m、2H)、7.314(m、4H)、7.446(m、8H)、7.586(m、4H)、7.976(d、2H)、8.185(d、4H)
化合物Jの合成
(1)前駆体の合成
化合物Jの前駆体
500 mLの三口フラスコにNaOH( 48.0g、1.2mol)、水(89.1)gを仕込みNaOHを溶解した。50℃に調温後2,7-ジブロモフル オレン(12.96g、40mmol)、トルエン(64.8g)、テトラ-n-ブチルアンモニウムブロミド(7.74g,24mmol)を仕込んだ。
攪拌下エチルブロミド(6.54g、60mmol)を52〜55℃で30分で滴下した。その後50〜55℃で7時間攪拌した。反応終了後室温まで冷却しトルエン(50mL)を加え水層を分離した。油層を水(100mL)で4回洗浄した後濃縮し15.2gの 固形物を得た。この固形物をエタノール(45g)で75〜80℃で1時間洗浄し、室温に冷却後濾過、エタノール(30mL)で洗浄した。乾燥し乾燥ケーキ(15.2)gを得た。ケーキ/クロロホルム/ヘキサン=1/2/4(重量比)で更に3回再結晶を行ったのち乾燥し白色の前駆体 (4.90g、収率 32.2%)を得た。
1H−NMR(270MHz/CDCl3):
δ0.317(t、6H)、1.991(q、4H)、7.493(m、6H)
(2)化合物Jの合成
化合物J
Pd(OAc)2(0.045g, 0.2 mmol)、カルバゾール(5.02g, 30mmol)、 前駆体 (3.80g, 10mmol)、K2CO3(8.29g、60mmol)を仕込み減圧でアルゴン置換を3度行った。次に脱水トルエン40mLをシリンジで加え再度減圧でアルゴン置換を行った。このマスを70〜75℃に加熱し(t-Bu)P(0.10g、0.5mmol)を加え昇温し105〜107℃で10.5時間加熱攪拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し固体をろ別した。濾紙上の残滓をクロロホルム(150mL)で洗浄し濾液を濃縮乾固し固形分(6.85g)た。
固形分/クロロホルム/エタノール=1/5/5(重量比)の条件で再結晶を行い乾燥ケーキ(5.45g)を得た。 このケーキを クロロホルム(24g)に溶解しヘキサン(36g)を加えて再結晶を行い乾燥ケーキ(5.00g)を得た。シリカゲルクロマトグフィー で精製{展開溶媒:クロロホルム/ヘキサン (1:5, v/v)、0.1%トリエチルアミン添加}することにより白色の固(5.00g)を得た。更に、白色個体をクロロホルム(24g)に溶解しヘキサン(36g)を加えて再結晶を行い化合物J(4.55g、収82.4%)を得た。
1H−NMR(270MHz/CDCl3):
δ0.559(t、6H)、2.101(m、4H)、7.334(m、4H)、7.456(m、8H)、7.594(m、4H)、8.087(d、2H)、8.185(d、4H)
化合物Kの合成
オキセタンユニットの合成
オキセタンユニット
アルゴン置換した1l三つ口フラスコにイオン交換水163mlを入れ、水酸化ナトリウム85.2g(2.13mol)を少量ずつ加えて撹拌、溶解させた。続いて臭化テトラブチルアンモニウム12.5g(0.04mol)、を入れ、3−エチル−3−オキセタンメタノール15g(0.13mol)、1,6−ジブロモヘキサン94.5g(0.39mol)、およびヘキサン128mlを加え、室温で9時間反応後、80℃に昇温して1時間反応させた。室温まで冷却後、ヘキサンで有機層を抽出、硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を留去した。減圧蒸留で精製することにより、無色透明なオイル状のオキセタンユニット32.4gを得た
(1)前駆体の合成
化合物Kの前駆体
200 mLの三口フラスコにNaOH( 12.0g、0.3mol)、水(22.3)gを仕込みNaOHを溶解した。50℃に調温後2,7-ジブロモフル オレン(3.24g、10mmol)、トルエン(13.9g)、テトラ-n-ブチルアンモニウムブロミド(0.97g,3mmol)を仕込んだ。
攪拌下上記オキセタンユニット(6.98g、25mmol)をトルエン(7.0g)に溶解した液を52〜55℃で25分で滴下した。その後50〜55℃で8時間攪拌した。反応終了後室温 まで冷却しトルエン(100mL)を加え水層を分離した。油層を水(50mL)で4回洗浄した後濃
縮し9.0gの粘稠な油状物(一部結晶化)を得た。このマスにメタノール(20g)を加え結晶を濾別した。濾液を濃縮し粘稠な油 状物(9.0g)を得た。シリカゲルクロマトグフィーで精製{展開溶媒:クロロホルム/ヘキサン (1:1, v/v)、0.1%トリエチルアミン添加}を3回繰り返すことにより前駆体(1.82g、収率 25.2%)を得た。
1H−NMR(270MHz/CDCl3):
δ0.594(m、4H)、0.850(t、6H)、1.096(m、8H)、1.380(m、4H)、1.693(m、4H)、1.914(m、4H)、3.332(t、4H)、3.458(s、4H)、4.326(d、4H)、4.408(d、4H)、7.486(m、6H)
(2)化合物Kの合成
化合物K
Pd(OAc)2(0.007g, 0.03 mmol)、カルバゾール(0.75g, 4.5mmol)、前駆体 (1.08g, 1.5mmol)、K2CO3(1.24g、9mmol)を仕込み減圧でアルゴン置換を3度行った。次に脱水トルエン(16mL)をシリンジで加え再度減圧でアルゴン置換を行った。
このマスを70〜75℃に加熱し(t-Bu)P(0.015g、0.075mmol)を加え昇温し105〜107℃で6時間加熱攪拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し固体をろ別した。濾紙上の残滓をクロロホルム(50mL)で洗浄し濾液を濃縮乾固し固形分(1.95g)を 得た。シリカゲルクロマトグフィーで2回精製{展開溶媒:クロロホルム/ヘキサン (1:2, v/v)、0.1%トリエチルアミンを添加}することにより樹脂状個体の化合物K(0.92g、収率68.6%)を得た。
1H−NMR(270MHz/CDCl3):
δ0.809(t、4H)、0.901(m、6H)、1.194(m、8H)、1.446(m、4H)、1.658(m、4H)、2.089(m、4H)、3.338(t、4H)、3.442(s、4H)、4.299(d、4H)、4.367(d、4H)、7.366(m、4H)、7.456(m、8H)、7.608(m、4H)、7.992(d、2H)、8.187(d、4H)
<4−t−ブチル−2,6−ジメチルブロモベンゼンの合成>
不活性雰囲気下で、500mlの3つ口フラスコに酢酸225gを入れ、5−t−ブチル−m−キシレン24.3gを加えた。続いて臭素31.2gを加えた後、15〜20℃で3時間反応させた。
反応液を水500mlに加え析出した沈殿をろ過した。水250mlで2回洗浄し、白色の固体34.2gを得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ(ppm) = 1.3〔s,9H〕、2.4〔s,6H〕、7.1〔s,2H〕
MS(FD+)M+ 241
<N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(4−t‐ブチル−2,6−ジメチルフェニル)−ベンジジンの合成>
不活性雰囲気下で、300mlの3つ口フラスコに脱気した脱水トルエン1660mlを入れ、N,N’−ジフェニルベンジジン275.0g、4−t−ブチル−2,6−ジメチルブロモベンゼン449.0gを加えた。続いてトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム7.48g、t−ブトキシナトリウム196.4g、を加えた後、トリ(t−ブチル)ホスフィン5.0gを加えた。その後、105℃で7時間反応させた。
反応液にトルエン2000mlを加え、セライト濾過し、濾液を水1000mlで3回洗浄した後、700mlまで濃縮した。これにトルエン/メタノール(1:1)溶液1600mlを加え、析出した結晶を濾過し、メタノールで洗浄した。白色の固体479.4gを得た。
<N,N’− ビス(4−ブロモフェニル)−N,N’−ビス(4−t‐ブチル−2,6−ジメチルフェニル)−ベンジジンの合成>
不活性雰囲気下で、クロロホルム4730gに、上記N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(4−t‐ブチル−2,6−ジメチルフェニル)−ベンジジン472.8gを溶解した後、遮光および氷浴下でN−ブロモスクシンイミド281.8gを12分割で1時間かけて仕込み、3時間反応させた。
クロロホルム1439mlを反応液に加え、濾過し、濾液のクロロホルム溶液を5%チオ硫酸ナトリウム2159mlで洗浄し、トルエンを溶媒留去して白色結晶を得た。得られた白色結晶をトルエン/エタノールで再結晶し、白色結晶678.7gを得た。
<高分子化合物3の合成>
化合物E(5.25g)、N,N’−ビス(4−ブロモフェニル)−N,N’−ビス(4−t‐ブチル−2,6−ジメチルフェニル)−ベンジジン(3.06g)および2,2’−ビピリジル(5.3g)を脱水したテトラヒドロフラン226mLに溶解した後、窒素でバブリングして系内を窒素置換した。窒素雰囲気下において、この溶液に、ビス(1、5−シクロオクタジエン)ニッケル(0){Ni(COD)2}(9.30g)加え、60℃まで昇温し、攪拌しながら3時間反応させた。反応後、この反応液を室温(約25℃)まで冷却し、25%アンモニア水45mL/メタノール約230mL/イオン交換水約230mL混合溶液中に滴下して1時間攪拌した後、析出した沈殿をろ過して2時間減圧乾燥し、その後、トルエン400mLに溶解させてからろ過を行い、ろ液をアルミナカラムを通して精製し、5.2%塩酸水約400mlを加え、3時間攪拌した後に水層を除去した。次に4%アンモニア水約400mLを加え、2時間攪拌した後に水層を除去した。さらに有機層にイオン交換水約400mLを加え1時間攪拌した後、水層を除去した。有機層にトルエン80mlを加え、デカンテーションで析出した沈殿物を捕集し、トルエン200mlに溶かした後、これをメタノール約600mLに滴下して1時間攪拌し、析出した沈殿をろ過して2時間減圧乾燥した。得られた共重合体(以後、高分子化合物3と呼ぶ)の収量は4.25gであった。ポリスチレン換算の数平均分子量および重量平均分子量は、それぞれMn=2.5x104、Mw=8.0x105であった(移動相:テトラヒドロフラン)。
<3,6−ジブロモカルバゾ−ルのアミノ基の保護>
窒素雰囲気下で、1lの3つ口フラスコに3,6−ジブロモカルバゾール93.4g、4−ジメチルアミノピリジン1.76gを加え次に脱水テトラヒドロフラン467mlを加え溶解した。 ジ-t-ブチルジカ−ボネ−ト69.0gを滴下ロ−トに秤り取り水冷下20〜23℃で1.5時間かけ滴下した。同温度で1時間攪拌した。反応液を1lナス型フラスコに移し減圧下60℃でエバポレ−タでテトラヒドロフランを留去した。濃縮途中で結晶が析出した。次に70℃、3mmHgで結晶を乾燥し122.4gの粗ケ−キを得た。粗ケ−キにエタノ−ル250gを加え還流下1時間攪拌し室温まで冷却後濾過した。ウエットケ−キをエタノ−ル150gで2回洗浄した。このウエットケ−キにエタノ−ル250gを加え粗ケ−キと同じ精製操作を再度行った後80℃、3mmHgで乾燥した。僅かに黄色を帯びた乾燥ケ−キ117.9gを得た。
1H−NMR(270MHz/CDCl3):
δ(ppm) = 1.75〔s,9H〕、7.57〔d,2H〕、8.03〔s,2H〕、8.16〔d,2H〕
<3,6−ジ-n-ブチルカルバゾ−ルの合成>
アルゴン雰囲気下で、500mlの3つ口フラスコに合成例20で合成したBoc体25.5g、炭酸カリウム41.5g、n−ブチルボロン酸14.7g、イオン交換水96.7g、トルエン153gを加えた。室温下フラスコを40mmHgまで減圧にしアルゴンで復圧する操作を3回繰り返しフラスコ内をアルゴン置換した。65℃まで昇温しテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.35gを加えた。次にトリ-t-ブチルホスフィンの10%トルエン溶液2.7mlをシリンジで量りとり加えた。昇温し84〜85℃で3.5時間還流下反応させた。反応終了後65℃まで冷却し分液ロ−トに反応液を移し水層を分離した。60〜65℃に保温したイオン交換水100mlで油層を2回洗浄した。中間層が生成したのため同温度で10%食塩水100mlで再度洗浄した。油層を室温まで冷却し無水硫酸ナトリウムを適量加え20〜23℃で脱水した。
油層を濾別後濾紙上の無水硫酸ナトリウムを50mlのトルエンで洗浄した。濾洗液をエバポレ−タで濃縮し最終70℃、3mmHgで乾個した。オレンジ色のBoc体結晶23.4gを得た。
アルゴン雰囲気下で、1lの3つ口フラスコにBoc体結晶23.4g、テトラブチルアンモニウムフロリドの1mol/Lテトラヒドロフラン溶液494mlを加えた。昇温し還流下66時間反応させた。室温に冷却後反応マスを1lナス型フラスコに移し減圧下60℃でエバポレ−タで濃縮し濃縮物228.1gを得た。濃縮物にイオン交換水500mlを加え1l分液ロ−トに移しクロロホルム200mlで2回抽出した。クロロホルム層を1lナス型フラスコに移し減圧下60℃でエバポレ−タで濃縮し濃縮物61.5gを得た。シリカゲルクロマトグラフィ−[展開溶媒:クロロホルム/ヘキサン=1/6(V/V)、トリエチルアミン0.1%添加]で精製し白色ケ−キ13.4gを得た。
1H−NMR(270MHz/CDCl3):
δ(ppm) = 0.95〔t,6H〕、1.40〔m,4H〕、1.69〔m、4H〕、2.77〔t、4H〕、7.25〔m,4H〕、7.85〔m,3H〕
<N-ビフェニルカルバゾ−ル体の合成>
2lの3つ口フラスコに4、4´-ジヨ−ドビフェニル97.4g、炭酸カリウム66.3g、カルバゾ−ル13.4g、酢酸パラジウム0.36g、脱水トルエン780gを加えた。フラスコを40mmHgまで減圧にしアルゴンで復圧する操作を3回繰り返しアルゴン置換した。70〜75℃まで昇温しトリ(t−ブチル)ホスフィンの10%トルエン溶液11.6mlをシリンジで量り取りフラスコに加えた。105〜107℃に昇温し還流下16時間反応させた。反応マスを室温に冷却後濾過しケ−キをトルエン100mlで洗浄した。濾過ビンを変え次にイオン交換水150mlで3回洗浄した。ケ−キを500mlナス型フラスコに移し80℃、3mmHgで乾燥し個体52.9gを得た。別途濾洗液を500mlナス型フラスコで濃縮し最終80℃、3mmHgで乾個し固体41.4gを得た。この個体にトルエン200gを加え還流下溶解した後室温まで冷却し結晶を析出させた。結晶を濾過しトルエン100mlで洗浄後80℃、3mmHgで乾燥し24.9gの結晶を得た。個体52.9gと結晶24.9gを合わせシリカゲルクロマトグラフィ−[展開溶媒:クロロホルム/ヘキサン=1/5(V/V)、トリエチルアミン0.1%添加]で2回精製し白色の個体22.4gを得た。この個体にクロロホルム72g、ヘキサン72gを加え還流下1時間攪拌し室温に冷却後濾過し、ケ−キをヘキサン50mlで洗浄した。80℃、3mmHgで乾燥し21.3gの結晶を得た。このケ−キを500mlナス型フラスコに移しトルエン60gを加え80〜85℃で1時間攪拌した。室温に冷却後濾過しケ−キを50mlのトルエンで洗浄した。このケ−キを200mlナス型フラスコに移し80〜85℃、3mmHgで乾燥し白色結晶16.76gを得た。
1H−NMR(270MHz/THFd8):
δ(ppm) = 7.22〔m,2H〕、7.37〔m,4H〕、7.53〔d,2H〕、
7.68〔d,2H〕、7.86〔m,4H〕、8.12〔d,2H〕
<化合物Lの合成>
化合物L
200mlの3つ口フラスコに合成例21で合成したヨ−ドビフェニル体8.02g、炭酸カリウム7.46g、合成例20で合成した3,6−ジ-n-ブチルカルバゾ−ル6.54g、酢酸パラジウム0.081g、脱水トルエン120gを加えた。フラスコを40mmHgまで減圧にしアルゴンで復圧する操作を3回繰り返しアルゴン置換した。70〜75℃まで昇温しトリ(t−ブチル)ホスフィンの10%トルエン溶液2mlをシリンジで量り取りフラスコに加えた。105〜107℃に昇温し還流下16時間反応させた。反応マスを室温に冷却後濾過しケ−キをトルエン100mlで洗浄した。濾洗液を500mlナス型フラスコで濃縮し最終80℃、3mmHgで乾個し固体12.54gを得た。シリカゲルクロマトグラフィ−[展開溶媒:クロロホルム/ヘキサン=1/5(V/V)、トリエチルアミン0.1%添加]で精製し白色の個体9.51gを得た。これを化合物Lと呼ぶ。
1H−NMR(270MHz/CDCl3):
δ(ppm) = 0.97〔t,6H〕、1.44〔m,4H〕、1.73〔m,4H〕、2.82〔t,4H〕、7.29〔m,4H〕、7.47〔m,6H〕、7.87〔d,4H〕、7.92〔m,6H〕、8.17〔d,2H〕
ポリアミン高分子化合物4の合成
不活性雰囲気下、N、N’-ビス(4−ブロモフェニル)−N、N’−ビス(4−n−ブチルフェニル)1、4−フェニレンジアミン(1.911g)、N、N’−ビス(4−ブロモフェニル)フェニルアミン(0.484g)、2,2’−ビピリジル(1.687g)をあらかじめアルゴンでバブリングした、脱水テトラヒドロフラン109mLに溶解した。この溶液を60℃まで昇温後、ビス(1、5−シクロオクタジエン)ニッケル(0){Ni(COD)2}(2.971g)を加え、攪拌し、5時間反応させた。この反応液を室温まで冷却し、25%アンモニア水14mL/メタノール109mL/イオン交換水109mL混合溶液中に滴下して1時間攪拌した後、析出した沈殿をろ過して減圧乾燥し、トルエン120mlに溶解させた。溶解後、ラヂオライト0.48gを加えて30分攪拌し、不溶解物を濾過した。得られた濾液をアルミナカラムを通して精製を行った。次に4%アンモニア水236mLを加え、2時間攪拌した後に水層を除去した。さらに有機層にイオン交換水約236mLを加え1時間攪拌した後、水層を除去した。その後、有機層をメタノール376mlに注加して0.5時間攪拌し、析出した沈殿をろ過して減圧乾燥した。得られた重合体(以後、高分子化合物4と呼ぶ)の収量は1.54gであった。また、ポリスチレン換算の数平均分子量および重量平均分子量は、それぞれMn=7.4x103、Mw=7.6x104であった。
高分子化合物5の合成
化合物E22.5gと2,2’―ビピリジル17.6gとを反応容器に仕込んだ後、反応系内を窒素ガスで置換した。これに、あらかじめアルゴンガスでバブリングして、脱気したテトラヒドロフラン(脱水溶媒)1500gを加えた。次に、この混合溶液に、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0)を31g加え、室温で10分間攪拌した後、60℃で3時間反応した。なお、反応は、窒素ガス雰囲気中で行った。
反応後、この反応溶液を冷却した後、この溶液に、25%アンモニア水200ml/メタノール900ml/イオン交換水900ml混合溶液をそそぎ込み、約1時間攪拌した。次に、生成した沈殿を濾過し、回収した。この沈殿を減圧乾燥した後、トルエンに溶解した。このトルエン溶液を濾過し、不溶物を除去した後、このトルエン溶液を、アルミナを充填したカラムを通過させることにより精製した。次に、このトルエン溶液を、1規定塩酸水溶液で洗浄し、静置、分液した後、トルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、約3%アンモニア水で洗浄し、静置、分液した後、トルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液をイオン交換水で洗浄し、静置、分液した後、トルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、メタノール中にそそぎ込み、再沈生成した。
次に、生成した沈殿を回収し、メタノールで洗浄した後、この沈殿を減圧乾燥して、重合体6.0gを得た。この重合体を高分子化合物5と呼ぶ。得られた高分子化合物5のポリスチレン換算重量平均分子量は、8.2x105であり、数平均分子量は、1.0x105であった。
高分子化合物6の合成
2,7−ジブロモ−9,9−ジオクチルフルオレン(26g、0.047mol)、2,7−ジブロモ−9,9−ジイソペンチルフルオレン(5.6g、0.012mol)および2,2’−ビピリジル(22g、0.141mol)を脱水したテトラヒドロフラン1600mLに溶解した後、窒素でバブリングして系内を窒素置換した。窒素雰囲気下において、この溶液に、ビス(1、5−シクロオクタジエン)ニッケル(0){Ni(COD)2}(40g、0.15mol)加え、60℃まで昇温し、8時間反応させた。反応後、この反応液を室温(約25℃)まで冷却し、25%アンモニア水200mL/メタノール1200mL/イオン交換水1200mL混合溶液中に滴下して30分間攪拌した後、析出した沈殿をろ過して風乾した。その後、トルエン1100mLに溶解させてからろ過を行い、ろ液をメタノール3300mLに滴下して30分間攪拌した。析出した沈殿をろ過し、メタノール1000mLで洗浄した後、5時間減圧乾燥した。得られた重合体の収量は20gであった。この重合体を高分子化合物6と呼ぶ。高分子化合物6のポリスチレン換算の平均分子量は、Mn=4.6×104、Mw=1.1×105であった。
表1に示されるとおり高分子発光体の高分子化合物2または高分子化合物3と高分子化合物1の50:50(重量比)混合物をトルエンに1wt%、さらに添加物を表1に示される種類と添加量で混合し溶解させた。完溶しなかった実施例6については溶媒としてクロロホルムを追加した。その後0.2ミクロン径のテフロン(登録商標)フィルターでろ過して塗布溶液を調整した。
スパッタ法により150nmの厚みでITO膜を付けたガラス基板に、ポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルホン酸の溶液(バイエル社、Baytron)を用いてスピンコートにより70nmの厚みで成膜し、ホットプレート上で200℃で10分間乾燥した。次に、調製した高分子発光体塗布溶液を用いて1400rpmの回転数のスピンコートにより約70nmの厚みで成膜した。さらに、これを減圧下90℃で1時間乾燥した後、陰極バッファー層として、フッ化リチウムを4nm、陰極として、カルシウムを5nm、次いでアルミニウムを100nm蒸着して、高分子LEDを作製した。蒸着のときの真空度は、すべて1〜9×10-5Torrであった。得られた、発光部が2mm×2mm(面積4mm2 )の素子に電圧を段階的に印加することにより、高分子発光体からのEL発光の輝度を測定し、それより電流効率値を得た。得られた素子の電流効率の最大値を表1に示す。高分子発光体に高分子化合物1と高分子化合物2の50/50混合物を用いた素子はλmax=470nmのEL発光を、高分子化合物1と高分子化合物3の50/50混合物を用いた素子はλmax=460nmのEL発光であった。化合物F〜K、L、DCBPを含まない比較例の高分子発光素子に比べて、化合物F〜K、L、DCBPを含む実施例1〜13の塗布溶液を用いて作成した高分子発光素子は、著しい効率の改善が見られた。
スパッタ法により150nmの厚みでITO膜を付けたガラス基板に、PEDOT:ポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルホン酸の溶液(スタルクヴイテック社、Baytron)を用いてスピンコートにより成膜し、ホットプレート上で200℃で10分間乾燥して50nmの厚みで正孔注入層のPEDOT層を形成した。次にポリアミン高分子化合物4の1重量%トルエン溶液を500rpmの回転数で塗布した。その後、基板を200℃で10分間窒素雰囲気下でベークしてポリアミン正孔輸送層1を作成した。
スパッタ法により150nmの厚みでITO膜を付けたガラス基板に、次にポリアミン高分子化合物4の1重量%トルエン溶液にジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬製KAYARAD DPHA)を架橋剤として高分子化合物に対して25重量%混合し溶解させ、500rpmの回転数で塗布した。その後、基板を300℃で20分間窒素雰囲気下でベークして50nmの膜厚のポリアミン正孔輸送層2を作成した。
表2に示されるとおり高分子発光体の高分子化合物、さらに添加物と色素を表2に示される種類と添加量で混合しトルエンに溶解させた。その後0.2ミクロン径のテフロン(登録商標)フィルターでろ過して塗布溶液を調整した。
次に、調製した高分子発光体塗布溶液を用いてスピンコートにより約70nmの厚みで成膜した。さらに、これを減圧下90℃で1時間乾燥した後、陰極バッファー層として、フッ化リチウムを4nm、陰極として、カルシウムを5nm、次いでアルミニウムを100nm蒸着して、高分子LEDを作製した。蒸着のときの真空度は、すべて1〜9×10-5Torrであった。得られた、発光部が2mm×2mm(面積4mm2 )の素子に電圧を段階的に印加することにより、高分子発光体からのEL発光の輝度を測定し、それより電流効率値を得た。得られた素子の電流効率の最大値を表2に示す。
3 高分子発光体の合計重量100重量部に対する添加物の添加量
4 高分子発光体と添加物の合計重量100重量部に対する色素の添加量
ADS078GE:下式で示されるアメリカンダイソース社製のイリジウム錯体色素
Claims (8)
- 高分子発光体と、下記式(1a)および(1b)から選ばれる化合物とを含有する〔但し、
(i)共役結合した形で三重項発光体を含む共役ポリマーと、下記式(1a)および(1b)から選ばれる化合物とを含む混合物、及び、
(ii)共役ポリマーと、下記式(1a)および(1b)から選ばれる化合物と、三重項発光体とを含む混合物
を除く〕ことを特徴とする高分子発光体組成物。
(Xは、式中の2個のベンゼン環上の4個の炭素原子と一緒になって5員環または6員環を形成するための原子または原子団を表し、R1〜R46はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、置換アミノ基、アミド基、酸イミド基、アシルオキシ基、1価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、シアノ基またはニトロ基を表す。) - R1〜R46がそれぞれ独立に水素原子またはアルキル基であることを特徴とする請求項1に記載の高分子発光体組成物。
- 高分子発光体が、下式(2)で表される繰返し単位を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の高分子発光体組成物。
(式中、Aは、式中の2個のベンゼン環上の4個の炭素原子と一緒になって5員環または6員環を形成するための原子または原子団を表し、R4a、R4b、R4c、R5a、R5bおよびR5cは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、シアノ基、ニトロ基、1価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールアルキルオキシカルボニル基、ヘテロアリールオキシカルボニル基またはカルボキシル基を表し、R4bとR4C、およびR5bとR5cは、それぞれ一緒になって環を形成していてもよい。) - 式(1a)および (1b)から選ばれる化合物の含有量が、高分子発光体を100重量部としたとき、0.1〜10000重量部であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の高分子発光体組成物。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の高分子発光体組成物がさらに溶媒を含有することを特徴とする高分子発光体溶液組成物。
- 陽極および陰極からなる電極間に、発光層を有し、該発光層が請求項1〜4のいずれかに記載の高分子発光体組成物を含むことを特徴とする高分子発光素子。
- 陽極および陰極からなる電極間に、発光層を有し、該発光層が請求項5記載の高分子発光体溶液組成物を用いて形成されることを特徴とする高分子発光素子。
- 陽極および陰極からなる電極間に、さらに正孔輸送層を有し、該正孔輸送層が、芳香族アミンから誘導される繰返し単位を有するポリアミンを含むことを特徴とする請求項6または7に記載の高分子発光素子。
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