JP5095948B2 - テルフェニリル−1,3,5−トリアジン誘導体、その製造方法、およびそれを構成成分とする有機電界発光素子 - Google Patents
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Description
[製造方法−A]
「工程A−1」
まず、「工程A−1」では、一般式(5)で表されるビフェニル化合物をブチルリチウムまたはtert−ブチルリチウム等でリチオ化後、カップリング用試薬を反応させることにより、カップリング反応に通常用いられる反応種である一般式(2)で表される置換ビフェニル化合物が得られる。
[製造方法−B]
「工程B−1」
まず、「工程B−1」では、一般式(3)で表される1,3,5−トリアジン化合物をブチルリチウムまたはtert−ブチルリチウム等でリチオ化後、カップリング用試薬を反応させることにより、カップリング反応に通常用いられる反応種である一般式(4)で表される置換1,3,5−トリアジン化合物が得られる。
4−ブロモベンゾイルクロリド6.58gと4−tert−ブチルベンゾニトリル9.55gを200mLのクロロホルムに溶解し、5塩化アンチモン8.97gを0℃で滴下した。混合物を室温で1時間攪拌後、8時間還流した。室温まで冷却後、クロロホルムを減圧下留去した。得られた2−(4−ブロモフェニル)−4,6−ビス(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,5−オキサジアジニル−1−イウム ヘキサクロロアンチモナトを28%アンモニア水溶液300mLに0℃で徐々に加えると白色沈殿が生成した。これを室温で1時間攪拌し、ろ過後、得られた白色沈殿を水、メタノールで洗浄した。白色沈殿を乾燥後、これにクロロホルム150mlを加え、この懸濁液を加熱還流し、ろ過した。さらにろ別した不溶成分にクロロホルム50mlを加え、これを加熱還流し、その後ろ過する操作を2回行った。全てのろ液を集めて冷却し、再び生成した白色沈殿をろ過・乾燥することにより、2−(4−ブロモフェニル)−4,6−ビス(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,5−トリアジンの白色固体(収量10.41g、収率69%)を得た。
13C−NMR(CDCl3):δ31.2,35.1,125.6,127.2,128.8,130.4,131.8,133.4,135.4,156.2,170.6,171.6。
4−ブロモベンゾイルクロリド1.10gとナフタレン−1−カルボニトリル1.53gを100mLのクロロホルムに溶解し、5塩化アンチモン1.50gを0℃で滴下した。混合物を室温で1時間攪拌後、8時間還流した。室温まで冷却後、クロロホルムを減圧下留去した。得られた2−(4−ブロモフェニル)−4,6−ジ(ナフタレン−1−イル)−1,3,5−オキサジアジニル−1−イウム ヘキサクロロアンチモナトを28%アンモニア水溶液100mLに0℃で徐々に加えると白色沈殿が生成した。これを室温で1時間攪拌し、ろ過後、得られた白色沈殿を水、メタノールで洗浄した。白色沈殿を乾燥後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサン:クロロホルム=1:1)で精製し、更にジクロロメタン−メタノールで再結晶し、2−(4−ブロモフェニル)−4,6−ジ(ナフタレン−1−イル)−1,3,5−トリアジンの白色固体(収量0.91g、収率37%)を得た。
13C−NMR(CDCl3):δ125.2,126.0,126.2,127.4,127.8,128.8,130.6,130.9,131.3,132.1,132.5,133.6,134.2,135.1,170.4,174.4。
4−ブロモベンゾイルクロリド4.39gと4−ビフェニルカルボニトリル7.17gを40mLのクロロホルムに溶解し、5塩化アンチモン5.98gを0℃で滴下した。混合物を室温で10分間攪拌後、13時間還流した。室温まで冷却後、クロロホルムを減圧下留去した。得られた2,4−ビス(ビフェニル−4−イル)−6−(4−ブロモフェニル)−1,3,5−オキサジアジニル−1−イウム ヘキサクロロアンチモナトを28%アンモニア水溶液300mLに0℃で徐々に加えると白色沈殿が生成した。これを室温で1時間攪拌し、ろ過後、得られた白色沈殿を水、メタノールで洗浄した。白色沈殿を乾燥後、これにクロロホルム150mlを加え、この懸濁液を加熱還流し、ろ過した。さらにろ別した不溶成分にクロロホルム50mlを加え、これを加熱還流し、その後ろ過する操作を2回行った。全てのろ液を集め、クロロホルムを減圧下留去し、得られた固体をジクロロメタン−メタノールで再結晶し、2,4−ビス(ビフェニル−4−イル)−6−(4−ブロモフェニル)−1,3,5−トリアジンの白色固体(収量9.48g、収率88%)を得た。
13C−NMR(CDCl3):δ127.2,127.3,127.4,128.0,128.9,129.4,130.4,131.8,134.9,135.2,140.3,145.2,170.7,171.4。
アルゴン気流下、ブチルリチウムを2.9mmol含むヘキサン溶液1.9mLを、4−ブロモビフェニル0.61gを溶解し−78℃に冷却したテトラヒドロフラン20mLにゆっくり加えた。−78℃で30分間攪拌後ジクロロ(テトラメチルエチレンジアミン)亜鉛(II)0.79gを加え、−78℃で10分間次いで室温で2時間攪拌した。この溶液に参考例1で得た2−(4−ブロモフェニル)−4,6−ビス(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,5−トリアジン1.00gとテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.12gを溶解したテトラヒドロフラン40mLを加え、2時間加熱還流下で攪拌した。反応溶液を減圧濃縮し得られた固体をジクロロメタン−メタノールで再結晶した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサン:クロロホルム=5:1〜3:1)で精製後、再度ジクロロメタン−メタノールで再結晶し、目的の2,4−ビス(4−tert−ブチルフェニル)−6−[1,1’:4’,1’’]テルフェニル−4−イル−1,3,5−トリアジンの白色固体(収量1.05g、収率91%)を得た。
13C−NMR(CDCl3):δ31.2,35.1,125.6,127.1,127.1,127.5,127.6,127.6,128.8,128.9,129.5,133.7,135.5,139.3,140.6,140.8,144.4,156.0,171.1,171.5。
アルゴン気流下、ブチルリチウムを4.3mmol含むヘキサン溶液2.8mLを、4−ブロモビフェニル0.91gを溶解し−78℃に冷却したテトラヒドロフラン15mLにゆっくり加えた。−78℃で15分間攪拌後ジクロロ(テトラメチルエチレンジアミン)亜鉛(II)1.19gを加え、−78℃で10分間次いで室温で2時間攪拌した。この溶液に参考例2で得た2−(4−ブロモフェニル)−4,6−ジ(ナフタレン−1−イル)−1,3,5−トリアジン1.47gとテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.14gを溶解したテトラヒドロフラン80mLを加え、13時間加熱還流下で攪拌した。反応溶液を減圧濃縮し得られた固体をクロロホルムで洗浄し、目的の2,4−ジ(ナフタレン−1−イル)−6−[1,1’:4’,1’’]テルフェニル−4−イル−1,3,5−トリアジンの白色固体(収量1.19g、収率71%)を得た。
13C−NMR(CDCl3):δ125.2,126.1,127.1,127.3,127.4,127.5,127.6,127.7,128.7,128.9,129.7,130.8,131.4,132.4,133.9,134.3,135.1,139.1,140.1,141.0,144.9,170.9,174.3。
アルゴン気流下、ブチルリチウムを3.3mmol含むヘキサン溶液2.1mLを、4−ブロモビフェニル0.69gを溶解し−78℃に冷却したテトラヒドロフラン30mLにゆっくり加えた。−78℃で15分間攪拌後ジクロロ(テトラメチルエチレンジアミン)亜鉛(II)0.91gを加え、−78℃で10分間次いで室温で2.5時間攪拌した。この溶液に参考例3で得た2,4−ビス(ビフェニル−4−イル)−6−(4−ブロモフェニル)−1,3,5−トリアジン1.35gとテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.12gを溶解したテトラヒドロフラン60mLを加え、2時間加熱還流下で攪拌した。反応溶液を減圧濃縮し得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサン:クロロホルム=2:1〜クロロホルム)で精製後、ジクロロメタン−メタノールで再結晶し、目的の2,4−ビス(ビフェニル−4−イル)−6−[1,1’:4’,1’’]テルフェニル−4−イル−1,3,5−トリアジンの白色固体(収量1.09g、収率71%)を得た。
13C−NMR(CDCl3):δ127.1,127.2,127.3,127.4,127.5,127.6,127.7,128.0,128.9,128.9,129.5,129.6,135.2,135.3,139.3,140.4,140.6,140.9,144.6,145.2,171.4,171.4。
2mm幅のITO(酸化インジウム錫)膜がストライプ状にパターンされたITO透明電極付きガラス基板を用いた。この基板をイソプロピルアルコールで洗浄した後、オゾン紫外線洗浄にて表面処理を行った。真空蒸着槽内を4.0×10−4Paまで減圧し、移動度測定する材料を抵抗加熱方式により加熱し、0.3〜0.5nm/秒の蒸着速度で基板上に真空蒸着した。蒸着膜の膜厚は、触針式膜厚測定計(DEKTAK)で測定した。次にこの基板上にITOストライプと直行するように、メタルマスクを配して、2mm幅のAl膜を100nmの厚みで真空蒸着し、2mm角の動作エリアを得た。この基板を酸素・水分濃度1ppm以下の窒素雰囲気グローブボックス内で封止した。封止は、エポキシ型紫外線硬化樹脂(ナガセケムテックス社製)を用いた。
実施例1で合成した2,4−ビス(4−tert−ブチルフェニル)−6−[1,1’:4’,1’’]テルフェニル−4−イル−1,3,5−トリアジンの電荷移動度を参考例4に従って測定した。なお、蒸着膜の膜厚は、1.5μmであった。
実施例2で合成した2,4−ジ(ナフタレン−1−イル)−6−[1,1’:4’,1’’]テルフェニル−4−イル−1,3,5−トリアジンを用い、実施例4と同様の方法で素子作製及び電荷移動度測定を行った。得られた電子移動度は4×10−4cm2/V・secで、正孔移動度は1×10−5cm2/V・secあった。2,4−ジ(ナフタレン−1−イル)−6−[1,1’:4’,1”]テルフェニル−4−イル−1,3,5−トリアジンも同様にバイポーラ性を示す化合物であることが明らかとなった。
実施例3で合成した2,4−ビス(ビフェニル−4−イル)−6−[1,1’:4’,1’’]テルフェニル−4−イル−1,3,5−トリアジンを用い、実施例4と同様の方法で素子作製及び電荷移動度測定を行った。得られた電子移動度は7×10−4cm2/V・secで、正孔移動度は1×10−6cm2/V・secあった。2,4−ビス(ビフェニル−4−イル)−6−[1,1’:4’,1’’]テルフェニル−4−イル−1,3,5−トリアジンも同様にバイポーラ性を示す化合物であることが明らかとなった。
用いた有機電界発光素子の構成を図1に示す。基板1には2mm幅のITO(酸化インジウム錫)膜がストライプ状にパターンされたITO透明電極付きガラス基板を用いた。この基板をイソプロピルアルコールで洗浄した後、オゾン紫外線洗浄にて表面処理を行った。真空蒸着槽内に基板1を導入して1.0×10−4Paまで減圧し、この基板上に正孔注入層2、正孔輸送層3、発光層4、電子輸送層5、電子注入層6を順次真空蒸着により成膜し、さらに陰極層7を成膜した。
アルゴン気流下、ブチルリチウムを2.2mmol含むヘキサン溶液1.4mLを、参考例1で得た2−(4−ブロモフェニル)−4,6−ビス(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,5−トリアジン1.00gを溶解し−78℃に冷却したテトラヒドロフラン40mLにゆっくり加えた。−78℃で15分間攪拌後ジクロロ(テトラメチルエチレンジアミン)亜鉛(II)0.61gを加え、−78℃で10分間次いで室温で2時間攪拌した。この溶液に6−ブロモ−2,2’−ビピリジン0.56gとテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.12gを溶解したテトラヒドロフラン20mLを加え、20時間加熱還流下で攪拌した。反応溶液を減圧濃縮し得られた固体をジクロロメタン−メタノールで再結晶した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒 ヘキサン:クロロホルム=1:1〜0:1)で精製後、再度ジクロロメタン−メタノールで再結晶し、目的の4,6−ビス(4−tert−ブチルフェニル)−2−[4−(2,2’−ビピリジン−6−イル)フェニル]−1,3,5−トリアジンの白色固体(収量0.82g、収率71%)を得た。
13C−NMR(CDCl3):δ31.2,35.1,119.9,120.7,121.4,123.8,125.6,127.0,128.8,129.3,133.7,136.9,136.9,137.8,142.8,149.0,155.6,155.8,156.0,156.2,171.0,171.5。
参考例5の素子において、電子輸送層5として実施例1で合成した2,4−ビス(4−tert−ブチルフェニル)−6−[1,1’:4’,1’’]テルフェニル−4−イル−1,3,5−トリアジンを20nm、電子注入層6として参考例6で合成した4,6−ビス(4−tert−ブチルフェニル)−2−[4−(2,2’−ビピリジン−6−イル)フェニル]−1,3,5−トリアジンを10nm、それぞれ真空蒸着した。作製した素子の発光面にはダークスポットがなく、均一に発光した。これは2,4−ビス(4−tert−ブチルフェニル)−6−[1,1’:4’,1’’]テルフェニル−4−イル−1,3,5−トリアジンのアモルファス性が高く、薄膜状態で結晶化していない事を示している。発光特性の測定結果を表1に示す。
実施例7の電子輸送層5および電子注入層6に替えて汎用の電子輸送材料であるAlqを30nm真空蒸着した。発光特性の測定結果を表1に示す。
用いた有機電界発光素子の構成を図2に示す。基板1には2mm幅のITO(酸化インジウム錫)膜がストライプ状にパターンされたITO透明電極付きガラス基板を用いた。この基板をイソプロピルアルコールで洗浄した後、オゾン紫外線洗浄にて表面処理を行った。真空蒸着槽内に基板1を導入して1.0×10−4Paまで減圧し、この基板上に正孔注入層2、正孔輸送層3、発光層4、電子輸送層5を順次真空蒸着により成膜し、さらに、陰極層6を成膜した。
実施例1で合成した2,4−ビス(4−tert−ブチルフェニル)−6−[1,1’:4’,1’’]テルフェニル−4−イル−1,3,5−トリアジンを発光層とする素子を参考例7に従って作製し、直流電圧を印加したところ、青色に発光することを確認した。発光色の色度座標は(0.16,0.13)と純青に近いことが明らかとなった。また、得られた素子の色純度は、2,4−ビス(4−tert−ブチルフェニル)−6−[1,1’:4’,1’’]テルフェニル−4−イル−1,3,5−トリアジンを真空蒸着した薄膜の蛍光スペクトルの発光色の色度座標(0.15,0.07)と良く対応しており、トリアジン誘導体由来のものであることを確認した。
2.正孔注入層
3.正孔輸送層
4.発光層
5.電子輸送層
6.電子注入層
7.陰極層
8.ITO透明電極付きガラス基板
9.正孔注入層
10.正孔輸送層
11.発光層
12.電子輸送層
13.陰極層
Claims (8)
- Ar1およびAr2がフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基または1−ナフチル基である請求項1に記載の1,3,5−トリアジン誘導体。
- 一般式(2)
[式中、M1は−ZnR1基、−MgR1基、−Sn(R2)3基、−B(OH)2基、−BR3基、−BF3 −(Z1)+基または−Si(R4)3基を示す。但し、R1は塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を示し、R2は同一または相異なって炭素数1から4のアルキル基を示し、R3は2,3−ジメチルブタン−2,3−ジオキシ基、エチレンジオキシ基または1,3−プロパンジオキシ基を示し、(Z1)+はアルカリ金属イオンまたは四級アンモニウムイオンを示し、R4は同一または相異なってメチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基または塩素原子を示す。] で表される置換ビフェニル化合物と、
一般式(3)
[式中、Ar1およびAr2 は、同一または相異なるフェニル基またはナフチル基を示し、これらは炭素数1から4のアルキル基で1個以上置換されていても良い。Y1は脱離基を示す。]で表される1,3,5−トリアジン化合物とを、金属触媒の存在下でカップリング反応させることを特徴とする、一般式(1)
[式中、Ar1およびAr2は同一または相異なるフェニル基またはナフチル基を示し、これらは炭素数1から4のアルキル基で1個以上置換されていても良い。]で表される1,3,5−トリアジン誘導体の製造方法。 - 一般式(4)
[式中、Ar1およびAr2 は、同一または相異なるフェニル基またはナフチル基を示し、これらは炭素数1から4のアルキル基で1個以上置換されていても良い。M2は−ZnR5基、−MgR5基、−Sn(R6)3基、−B(OH)2基、−BR7基、−BF3−(Z2)+基または−Si(R8)3基を示す。但し、R5は塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を示し、R6は同一または相異なって炭素数1から4のアルキル基を示し、R7は2,3−ジメチルブタン−2,3−ジオキシ基、エチレンジオキシ基または1,3−プロパンジオキシ基を示し、(Z2)+はアルカリ金属イオンまたは四級アンモニウムイオンを示し、R8は同一または相異なってメチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基または塩素原子を示す。]で表される置換1,3,5−トリアジン化合物と、一般式(5)
[式中、Y2は脱離基を示す。]で表されるビフェニル化合物とを、金属触媒の存在下でカップリング反応させることを特徴とする、一般式(1)
[式中、Ar1およびAr2は同一または相異なるフェニル基またはナフチル基を示し、これらは炭素数1から4のアルキル基で1個以上置換されていても良い。]で表される1,3,5−トリアジン誘導体の製造方法。 - 金属触媒がパラジウム触媒、ニッケル触媒または鉄触媒である請求項3または請求項4に記載の製造方法。
- 金属触媒がパラジウム触媒である請求項3 から請求項5 のいずれかに記載の製造方法。
- Ar1およびAr2がフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基または1−ナフチル基である請求項7に記載の有機電界発光素子。
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