WO2021157600A1 - 化合物、発光材料、遅延蛍光材料および有機光デバイス - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a compound having good light emitting properties.
- the present invention also relates to light emitting materials, delayed fluorescent materials and organic optical devices using the compounds.
- the singlet exciter generated by the inverse intersystem crossing from the excited triplet state to the excited singlet state is also based. Since fluorescence is emitted when transitioning to the singlet state, the energy of the triplet exciter, which has a high generation probability, can also indirectly contribute to fluorescence emission. Therefore, a significantly higher luminous efficiency can be expected as compared with the case of using a normal fluorescent light emitting material that does not cause intersystem crossing.
- thermally activated delayed fluorescent substance is a compound in which the inverse intersystem crossing from the excited triplet state to the excited singlet state occurs due to the absorption of heat energy, and the singlet directly excited from the base singlet state. After the fluorescence radiation from the exciter is observed, the fluorescence radiation from the singlet exciter (delayed fluorescence radiation) generated via the intersystem crossing is observed with a delay.
- a compound represented by the following general formula (1) [Of R 1 to R 5 in the general formula (1)
- One of R 1 and R 2 is A, P pieces of the remaining R 1 ⁇ R 5 is D, The remaining 4-p is R.
- a herein may, Het-L A - * or CN-L A - a * a group represented by wherein Het is a substituted or unsubstituted heteroaryl group (wherein the heteroaryl group bonded via a carbon atom of represent comprising) at least one nitrogen atom as a ring skeleton constituting atom, L a represents a single bond or a substituted or unsubstituted arylene group, * represents a bonding position.
- D is a group represented by the following general formula (IIa), (IIb), (IIc) or (IId).
- RD is an independently hydrogen atom, deuterium atom, substituted or unsubstituted alkyl group, substituted or unsubstituted alkoxy group, substituted or unsubstituted amino group, cyano group, substituted or unsubstituted aryl group, substituted.
- it represents an unsubstituted aryloxy group, a substituted or unsubstituted heteroaryl group, a substituted or unsubstituted heteroaryloxy group or a silyl group, and two or more RDs may be bonded to each other to form a cyclic structure.
- R D' represents a hydrogen atom, a deuterium atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted amino group, a substituted or unsubstituted aryl group, or a substituted or unsubstituted heteroaryl group, and R D. ' May be combined with one or more RDs to form a cyclic structure.
- L D is a single bond each independently represent a substituted or unsubstituted arylene group or a substituted or unsubstituted heteroarylene group, * Represents the bond position.
- R is a hydrogen atom, a deuterium atom, or a substituted or unsubstituted aryl group (excluding a group that can be A or D).
- p is an integer of 1 to 3.
- the plurality of Ds present in the molecule may be the same or different from each other.
- the plurality of Rs present in the molecule may be the same or different from each other.
- A is Het-L A - is, [1] ⁇ The compound according to any one of [13].
- A is represented by any of the following general formulas (IIIa) to (IIIe).
- R 21 to R 25 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
- R 21 and R 22 , R 22 and R 23 , R 23 and R 24 , and R 24 and R 25 may be combined with each other to form an annular structure.
- L A represents a single bond or a substituted or unsubstituted arylene group.
- [16] The compound according to [14] or [15], wherein Het is not a dialkylphenyl-1,3,5-triazinyl group.
- L A is a single bond, compounds described in [16].
- D is a group represented by the general formula (IIb).
- a luminescent material comprising the compound according to any one of [1] to [18].
- a delayed fluorescent material comprising the compound according to any one of [1] to [18].
- OLED organic light emitting diode
- R 1 ⁇ R 5 satisfies the following condition 1 or condition 2 in the General Formula (1 '), (Condition 1) Of R 1 to R 5 , One of R 1 and R 2 is a halogen atom, P pieces of the remaining R 1 ⁇ R 5 is D, The remaining 4-p is R. (Condition 2) Of R 1 to R 5 , One of R 1 and R 2 is A, Of the remaining R 1 to R 5 , p are halogen atoms, The remaining 4-p is R.
- a herein may, Het-L A - * or CN-L A - a * a group represented by wherein Het is a substituted or unsubstituted heteroaryl group (wherein the heteroaryl group bonded via a carbon atom of represent comprising) at least one nitrogen atom as a ring skeleton constituting atom, L a represents a single bond or a substituted or unsubstituted arylene group, * represents a bonding position.
- D is a group represented by the following general formula (IIa), (IIb), (IIc) or (IId).
- RD is an independently hydrogen atom, deuterium atom, substituted or unsubstituted alkyl group, substituted or unsubstituted alkoxy group, substituted or unsubstituted amino group, cyano group, substituted or unsubstituted aryl group, substituted.
- it represents an unsubstituted aryloxy group, a substituted or unsubstituted heteroaryl group, a substituted or unsubstituted heteroaryloxy group or a silyl group, and two or more RDs may be bonded to each other to form a cyclic structure.
- R D' represents a hydrogen atom, a deuterium atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, or a substituted or unsubstituted heteroaryl group
- R D' is one or more R Ds.
- L D is a single bond each independently represent a substituted or unsubstituted arylene group or a substituted or unsubstituted heteroarylene group
- R is a hydrogen atom, a deuterium atom, or a substituted or unsubstituted aryl group (excluding a group that can be A or D).
- p is an integer of 1 to 3.
- the plurality of Ds present in the molecule may be the same or different from each other.
- the plurality of Rs present in the molecule may be the same or different from each other.
- [29] The compound according to [28], which satisfies Condition 1.
- the halogen atom is a chlorine atom or an iodine atom.
- the present invention it is possible to provide a light emitting material having good light emitting characteristics. Further, according to the present invention, it is possible to provide an organic optical device having high luminous efficiency.
- the present invention provides a compound represented by the following general formula (1).
- R 1 to R 5 in the general formula (1) one of R 1 and R 2 is A, p of the remaining R 1 to R 5 is D, and the remaining 4-p is R. Is.
- p is an integer of 1 to 3.
- R 2 is A.
- R 2 is A and at least one of R 1 and R 3 is a hydrogen atom or a deuterium atom.
- R 2 is A, R 1 is a hydrogen atom or a deuterium atom, and R 3 is a D or a substituted or unsubstituted aryl group (except for a group that can be A or D).
- R 2 is A
- R 3 is a hydrogen atom or a deuterium atom
- R 1 is a D or a substituted or unsubstituted aryl group (except for a group that can be A or D).
- R 2 is A and R 1 and R 2 are independently hydrogen or deuterium atoms, respectively.
- R 2 is A and at least one of R 4 and R 5 is D.
- R 2 is A, R 4 is D, and R 5 is R [more preferably substituted or unsubstituted aryl groups (except for groups that can be A or D)].
- R 2 is A
- R 5 is D
- R 4 is R [more preferably substituted or unsubstituted aryl groups (except for groups that can be A or D)].
- R 2 is A and R 4 and R 5 are D independently.
- R 2 is A
- at least one of R 1 and R 3 is a hydrogen atom or a deuterium atom
- at least one of R 4 and R 5 is D.
- R 1 is A.
- R 1 is A and R 2 is a hydrogen atom or a deuterium atom.
- R 1 is A and at least one of R 4 and R 5 is D.
- R 1 is A, R 4 is D, and R 5 is R [more preferably substituted or unsubstituted aryl groups (except for groups that can be A or D)].
- R 1 is A, R 5 is D, and R 4 is R [more preferably substituted or unsubstituted aryl groups (except for groups that can be A or D)].
- R 1 is A, and R 4 and R 5 are D independently.
- R 1 is A
- R 2 is a hydrogen atom or a deuterium atom
- at least one of R 4 and R 5 is D.
- R 1 is A and R 3 is R.
- R 1 is A and R 3 is a hydrogen atom or a deuterium atom.
- R 1 is A and R 3 is a substituted or unsubstituted aryl group (excluding groups that can be A or D).
- R 1 is A and R 3 is D.
- R 3 is a hydrogen atom or a deuterium atom. In certain embodiments, R 3 is a substituted or unsubstituted aryl group (except for groups that can be A or D). In some embodiments, R 3 is D.
- R 4 and R 5 is D.
- R 4 and R 5 are each independently D.
- R 4 and R 5 are the same D.
- R 4 and R 5 are different Ds.
- R 1 , R 4 and R 5 are each independently D.
- R 2 , R 4 and R 5 are each independently D.
- R 3 , R 4 and R 5 are each independently D.
- at least one of R 3 and R 5 is D.
- R 3 and R 5 are D independently.
- R 3 is D and R 5 is R [more preferably substituted or unsubstituted aryl groups (except for groups that can be A or D)].
- R 5 is D and R 3 is R [more preferably substituted or unsubstituted aryl groups (except for groups that can be A or D)].
- R 3 is D and R 5 is a hydrogen atom or a deuterium atom.
- R 5 is D and R 3 is a hydrogen atom or a deuterium atom.
- at least one of R 1 and R 5 is D.
- R 1 and R 5 are D independently.
- R 1 is D and R 5 is R [more preferably substituted or unsubstituted aryl groups (except for groups that can be A or D)].
- R 5 is D and R 1 is R [more preferably substituted or unsubstituted aryl groups (except for groups that can be A or D)].
- R 5 is D and R 1 is a hydrogen atom or a deuterium atom.
- R 1 is D and R 5 is a hydrogen atom or a deuterium atom.
- at least one of R 1 and R 4 is D.
- R 1 and R 4 are D independently.
- R 1 is D and R 4 is R [more preferably substituted or unsubstituted aryl groups (except for groups that can be A or D)].
- R 4 is D and R 1 is R [more preferably substituted or unsubstituted aryl groups (except for groups that can be A or D)].
- R 4 is D and R 1 is a hydrogen atom or a deuterium atom.
- R 1 is D and R 4 is a hydrogen atom or a deuterium atom.
- R 1 , R 4 and R 5 is a substituted or unsubstituted aryl group (except for groups that can be A or D).
- only one of R 1, R 4 and R 5 is a substituted or unsubstituted aryl group (excluding group which can be A or D).
- R 1 is a substituted or unsubstituted aryl group (except for a group that can be A or D).
- R 4 is a substituted or unsubstituted aryl group (except for a group that can be A or D).
- R 5 is a substituted or unsubstituted aryl group (except for a group that can be A or D).
- R 1 to R 5 As a group of combinations of R 1 to R 5 , (R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 ) are (H, A, D, D, D), (D, A, H, D, D). ) And (H, A, H, D, D).
- Another group, (R 1, R 2, R 3, R 4, R 5) is (H, A, D, D , D), (H, A, Ar, D, D), (H, A , D, Ar, D) and (H, A, D, D, Ar).
- R 1, R 2, R 3, R 4, R 5 is (H, A, D, D , D), (H, A, Ar, Ar, D), (H, A , D, Ar, Ar) and (H, A, Ar, D, Ar).
- Another group, (R 1, R 2, R 3, R 4, R 5) is (Ar, A, H, D , D), (D, A, H, Ar, D) and (D, A , H, D, Ar).
- Another group, (R 1, R 2, R 3, R 4, R 5) is (Ar, A, H, Ar , D), (Ar, A, H, D, Ar) and (D, A , H, Ar, Ar).
- R 1, R 2, R 3, R 4, R 5 is (H, A, H, D , D), (H, A, H, Ar, D) and (H, A , H, D, Ar).
- (A, D, D, D, H), (A, D, D, D, Ar), (A, D, D, Ar, D) and (A, D, Ar, D, D) can be mentioned as a group.
- Another group can include the groups (A, D, H, D, Ar) and (A, D, Ar, D, H).
- Another group can include the groups (A, D, Ar, H, D) and (A, D, H, Ar, D).
- (D, A, H, D, D), (D, A, H, H, D), (D, A, H, Ar, D) and (D, A, H, D, A group of Ar) can be mentioned.
- (H, A, D, Ar, D) can be mentioned.
- H represents a hydrogen atom
- Ar represents a substituted or unsubstituted aryl group (excluding a group that can be A or D).
- a combination of R 1 to R 5 that does not belong to the group exemplified here can also be adopted.
- a in the general formula (1) may, Het-L A - a * a group represented by - * or CN-L A.
- Het is a substituted or unsubstituted heteroaryl group bonded via a carbon atom, and the heteroaryl group referred to here contains at least one nitrogen atom as a ring skeleton constituent atom.
- L A represents a single bond or a substituted or unsubstituted arylene group. * Represents the bond position.
- Het-L A - * can preferably be selected.
- CN-LA- * can be selected as A.
- Het has a heteroaryl ring containing a nitrogen atom as a ring skeleton-constituting atom, its is preferred ring skeleton-constituting carbon atoms of the heteroaryl ring is one which binds to the L A (L A here In the case of a single bond, it is bonded to the carbon atom constituting the ring skeleton of the pyridine ring of the general formula (1)).
- Het-L A - * the following general formula (IIIa), (IIIb), (IIIc), is preferably a group represented by any one of (IIId) and (IIIe).
- R 21 to R 25 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
- L A represents a single bond or a substituted or unsubstituted arylene group.
- R 21 -R 25 are each independently a hydrogen atom, a deuterium atom, a cyano group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, or a substituted or unsubstituted heteroaryl group. Is.
- the alkyl group referred to here may be substituted with, for example, one or more substituents selected from a dehydrogen atom, a substituted or unsubstituted aryl group, and a substituted or unsubstituted heteroaryl group.
- the aryl group and heteroaryl group referred to herein are independently selected from, for example, a heavy hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, and a substituted or unsubstituted heteroaryl group1 It may be substituted with one or more substituents. Two or more of these substituents may be bonded to form a cyclic structure.
- R 21 and R 22 , R 22 and R 23 , R 23 and R 24 , and R 24 and R 25 may be combined with each other to form an annular structure.
- the cyclic structure referred to here may be a substituted or unsubstituted aromatic ring, or may be a substituted or unsubstituted aliphatic ring. Further, it may be a carbocycle or a heterocycle.
- R 21 to R 25 are independently substituted or unsubstituted alkyl groups or substituted or unsubstituted aryl groups, respectively.
- at least one of R 21 to R 24 is an aryl group that may be substituted with an aryl group.
- R 21 -R 25 are independently substituted or unsubstituted aryl groups, respectively.
- R 21 to R 25 may be the same or different, but can be the same, for example.
- one of R 21 and R 22 , R 22 and R 23 , R 23 and R 24 , and R 24 and R 25 bond with each other to form a benzene ring.
- one of R 21 and R 22 , R 22 and R 23 , R 23 and R 24 , R 24 and R 25 combine with each other to form a benzofuran ring or a benzothiophene ring. ..
- Het-L A - * for example the general formula (IIIa), can be a group represented by any one of (IIIb) or (IIIc). It can also be a group represented by either the general formula (IIIb) or (IIIc). Further, it can be a group represented by either the general formula (IIId) or (IIIe). Also in a preferred embodiment, Het-L A - * is a group represented by the general formula (IIIa).
- L A is a single bond. Further, in another embodiment of the present invention, L A is a substituted or unsubstituted arylene group. L A may be a 2 or 3 substituted or unsubstituted linking group which arylene groups are linked. Further, L A is only may be made of a single substituted or unsubstituted arylene group. In certain embodiments, L A is an unsubstituted arylene group. Further, in some embodiments, L A is a substituted arylene group.
- the arylene group is one or more substituents selected from, for example, a deuterium atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted heteroaryl group, and a cyano group. It may be substituted with, and two or more of these substituents may be combined to form a cyclic structure.
- the cyclic structure referred to here may be a substituted or unsubstituted aromatic ring, or a substituted or unsubstituted aliphatic ring. Further, it may be a carbocycle or a heterocycle.
- the arylene group represented by L A may be substituted with a group represented by any of (IIIa) ⁇ (IIIe).
- A is Het-L A - a *
- L A represents an alkyl group, with one group or more than one combination group selected from the group consisting of aryl group and a cyano group It is an arylene group that may be substituted.
- A is CN-L A - a *
- L A is a arylene group optionally substituted with an alkyl group or a cyano group.
- L A is a single bond, an unsubstituted phenylene group or at least one of a phenylene group substituted by an alkyl group.
- the phenylene group include 1,4-phenylene group, 1,3-phenylene group and 1,2-phenylene group, and 1,4-phenylene group and 1,3-phenylene group are preferable.
- A is selected from the group consisting of A1 to A21 shown below.
- A is selected from the group consisting of A1 to A5 and A12 to A21.
- A is selected from the group consisting of A6 to A11. * Represents the bond position.
- D in the general formula (1) is a group represented by the following general formulas (IIa), (IIb), (IIc) or (IId). In certain embodiments, D is a group represented by the general formula (IIa), (IIb) or (IId). In certain embodiments, D is a group represented by the general formula (IIa). In certain embodiments, D is a group represented by the general formula (IIb). In certain embodiments, D is a group represented by the general formula (IId).
- RD is an independently hydrogen atom, deuterium atom, substituted or unsubstituted alkyl group, substituted or unsubstituted alkoxy group, substituted or unsubstituted amino group, cyano group, substituted or unsubstituted aryl group, substituted. Alternatively, it represents an unsubstituted aryloxy group, a substituted or unsubstituted heteroaryl group, a substituted or unsubstituted heteroaryloxy group or a silyl group, and two or more RDs may be bonded to each other to form a cyclic structure. good.
- the RD is independently composed of a hydrogen atom, a deuterium atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted amino group, a cyano group, and a substituted or unsubstituted aryl group, respectively.
- the RD is independently selected from the group consisting of a hydrogen atom, a deuterium atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a cyano group, and a substituted or unsubstituted aryl group.
- the RD is independently selected from the group consisting of a hydrogen atom, a deuterium atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, and a substituted or unsubstituted alkoxy group. In one embodiment of the invention, the RD is independently selected from the group consisting of a hydrogen atom, a deuterium atom, a substituted or unsubstituted aryl group, and a substituted or unsubstituted aryloxy group.
- the RD is independently selected from the group consisting of a hydrogen atom, a deuterium atom, a substituted or unsubstituted heteroaryl group, and a substituted or unsubstituted heteroaryloxy group.
- R D are each independently a hydrogen atom or a deuterium atom.
- the number of substituents that are neither hydrogen atoms nor deuterium atoms is 3 or 4 in some embodiments, 2 in other embodiments of the invention, and 1 in some embodiments. Is.
- X' represents N- RD ', an oxygen atom or a sulfur atom. In some embodiments, X'is N- RD '. In some embodiments, X'is an oxygen atom. In some embodiments, X'is a sulfur atom.
- R D' represents a hydrogen atom, a deuterium atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, or a substituted or unsubstituted heteroaryl group, and R D' is one or more R Ds. May be combined with to form a cyclic structure. In certain embodiments of the present invention, R D 'are each independently a hydrogen atom or a deuterium atom.
- R D ' is a substituted or unsubstituted alkyl group. In certain embodiments of the present invention, R D 'is a substituted or unsubstituted aryl group.
- R D and L D, R D 'and L D are not able to form a cyclic structure bonded to each other.
- L D each independently represent a single bond, a substituted or unsubstituted arylene group or a substituted or unsubstituted heteroarylene group.
- L D is a single bond.
- L D is a substituted or unsubstituted arylene group.
- L D is 2 or 3 is selected from the group consisting of substituted or unsubstituted arylene group and a substituted or unsubstituted heteroarylene group may be a linking group linked to each other.
- L D is a 2 or 3 substituted or unsubstituted linking group which arylene groups are linked.
- L D is only made of one substituted or unsubstituted arylene group.
- L D is an unsubstituted arylene group. Further, in some embodiments, L D is a substituted arylene group. The arylene group is then substituted with one or more substituents selected from, for example, a dehydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, and a substituted or unsubstituted heteroaryl group. Two or more of these substituents may be combined to form a cyclic structure.
- the cyclic structure referred to here may be a substituted or unsubstituted aromatic ring, or a substituted or unsubstituted aliphatic ring.
- L D is a single bond, an unsubstituted phenylene group or at least one of a phenylene group substituted by an alkyl group.
- the phenylene group include 1,4-phenylene group, 1,3-phenylene group and 1,2-phenylene group, and 1,4-phenylene group and 1,3-phenylene group are preferable.
- D is selected from the group consisting of D1 to D96 shown below. In certain embodiments, D is selected from the group consisting of D1 to D4, D41 to D43, D84, D86 to D88 and D94 to D96. In certain embodiments, D is selected from the group consisting of D1 to D5, D16 to D19 and D21 to D24. In certain embodiments, D is selected from the group consisting of D32-D38, D40-D43 and D60-D88. In certain embodiments, D is selected from the group consisting of D89-D91 and D93-D96. * Represents the bond position. Ph represents an unsubstituted phenyl group.
- R is a hydrogen atom, a deuterium atom, or a substituted or unsubstituted aryl group (excluding a group that can be A or D).
- R is a hydrogen atom.
- R is a substituted or unsubstituted aryl group (except for groups that can be A or D).
- R is an unsubstituted aryl group.
- the aryl group may be substituted with one or more substituents selected from, for example, a heavy hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group. ..
- the cyclic structure referred to here may be a substituted or unsubstituted aromatic ring, or may be a substituted or unsubstituted aliphatic ring. Further, it may be a carbocycle or a heterocycle.
- R is a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted aryl group, respectively. In a more preferred embodiment, R is a hydrogen atom or an unsubstituted aryl group, respectively.
- R can be independently a hydrogen atom or a phenyl group.
- p is an integer of any one of 1 to 3.
- the plurality of Ds present in the molecule may be the same or different from each other.
- the plurality of Rs present in the molecule may be the same or different from each other.
- p is 3.
- p is 2.
- none of the general formula (1) R 1 and R 2, R 2 and R 3 of, R 3 and R 4, R 4 and R 5, do not form a ring structure by bonding with each other.
- the molecular weight of the compound represented by the general formula (1) is, for example, 1500 or less when the organic layer containing the compound represented by the general formula (1) is intended to be formed into a film by a vapor deposition method. It is preferably 1200 or less, more preferably 1000 or less, and even more preferably 900 or less. The lower limit of the molecular weight is the molecular weight of the smallest compound represented by the general formula (1).
- the compound represented by the general formula (1) may be formed by a coating method regardless of the molecular weight. By using the coating method, it is possible to form a film even if the compound has a relatively large molecular weight.
- a compound containing a plurality of structures represented by the general formula (1) in the molecule may be prepared.
- Such compounds may be used, for example, as charge transport materials.
- a polymer can be obtained by allowing a polymerizable group to exist in the structure represented by the general formula (1) in advance and polymerizing the polymerizable group.
- a monomer containing a polymerizable functional group is prepared in any of R 1 to R 5 of the general formula (1), and this is polymerized alone or copolymerized with another monomer.
- a polymer having a repeating unit can be obtained.
- a dimer or a trimer can be obtained by coupling compounds having a structure represented by the general formula (1) with each other.
- the compound represented by the general formula (1) does not contain a metal atom.
- the compound represented by the general formula (1) is composed only of a hydrogen atom, a carbon atom and a nitrogen atom.
- the compound represented by the general formula (1) is composed only of atoms selected from the group consisting of hydrogen atoms, carbon atoms, nitrogen atoms and oxygen atoms.
- the compound represented by the general formula (1) is composed only of atoms selected from the group consisting of hydrogen atoms, carbon atoms, nitrogen atoms and sulfur atoms.
- the compound represented by the general formula (1) is composed only of atoms selected from the group consisting of hydrogen atom, carbon atom, nitrogen atom, oxygen atom, sulfur atom and silicon atom. In certain embodiments, the compound represented by the general formula (1) does not contain a cyano group. In certain embodiments, the compound represented by the general formula (1) is a diarylamino group (however, the two aryl groups constituting the diarylamino group are not bonded to each other by a single bond or a linking group to form a cyclic structure). Does not include.
- the compound represented by the general formula (1) can be synthesized by combining known reactions.
- a compound in which R 1 , R 4 and R 5 of the general formula (1) are D1 and R 2 is A1 can be synthesized via an intermediate by the following reaction scheme.
- This reaction scheme uses pyridine halide as a starting material.
- a halogenated pyridine having a fluorine atom at a position where D1 is to be introduced and a chlorine atom at a position where A1 is to be introduced is prepared.
- This halogenated pyridine is reacted with 4,4', 4', 5,5', 5'-octamethyl-2,2'-bi (1,3,2-oxaborane) in the presence of a catalyst, and then By reacting A1-Cl, an intermediate in which the chlorine atom is replaced with A1 is obtained.
- the target compound in which the fluorine atom is replaced with D1 is obtained.
- the first reaction and the second reaction of this two-step reaction can also be carried out in the reverse order.
- the above reaction is an application of a known reaction, and known reaction conditions can be appropriately selected and used.
- a synthetic example described later can be referred to.
- the compound represented by the general formula (1) can also be synthesized by combining other known synthetic reactions.
- R 1 to R 5 in the general formula (1') satisfy the following condition 1 or condition 2.
- Condition 1 Of R 1 to R 5 , One of R 1 and R 2 is a halogen atom, P pieces of the remaining R 1 ⁇ R 5 is D, The remaining 4-p is R.
- Condition 2 Of R 1 to R 5 , One of R 1 and R 2 is A, Of the remaining R 1 to R 5 , p are halogen atoms, The remaining 4-p is R.
- a herein may, Het-L A - * or CN-L A - a * a group represented by wherein Het is a substituted or unsubstituted heteroaryl group (wherein the heteroaryl group bonded via a carbon atom of represent comprising) at least one nitrogen atom as a ring skeleton constituting atom, L a represents a single bond or a substituted or unsubstituted arylene group, * represents a bonding position.
- D is a group represented by the following general formula (IIa), (IIb), (IIc) or (IId).
- RD is an independently hydrogen atom, deuterium atom, substituted or unsubstituted alkyl group, substituted or unsubstituted alkoxy group, substituted or unsubstituted amino group, cyano group, substituted or unsubstituted aryl group, substituted.
- it represents an unsubstituted aryloxy group, a substituted or unsubstituted heteroaryl group, a substituted or unsubstituted heteroaryloxy group or a silyl group, and two or more RDs may be bonded to each other to form a cyclic structure.
- R D' represents a hydrogen atom, a deuterium atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, or a substituted or unsubstituted heteroaryl group
- R D' is one or more R Ds.
- L D is a single bond each independently represent a substituted or unsubstituted arylene group or a substituted or unsubstituted heteroarylene group
- R is a hydrogen atom, a deuterium atom, or a substituted or unsubstituted aryl group (excluding a group that can be A or D).
- p is an integer of 1 to 3.
- the plurality of Ds present in the molecule may be the same or different from each other.
- the plurality of Rs present in the molecule may be the same or different from each other.
- condition 1 is satisfied.
- p is 2.
- D is the group represented by the general formula (IIb).
- the halogen atom is a chlorine atom.
- the halogen atom is an iodine atom.
- R is a substituted or unsubstituted aryl group.
- R is an unsubstituted phenyl group.
- condition 2 is satisfied.
- p is 2 or 3.
- A has a substituted or unsubstituted triazinyl group.
- the halogen atom is a fluorine atom.
- the compound represented by the general formula (I) is a luminescent material. In certain embodiments, the compound represented by the general formula (I) is a compound capable of emitting delayed fluorescence. In certain embodiments of the present disclosure, the compound of general formula (I), when excited by thermal or electronic means, has a blue, green, yellow, orange, red region of the UV region, visible spectrum. It can emit light in the near infrared region (eg, about 420 nm to about 500 nm, about 500 nm to about 600 nm or about 600 nm to about 700 nm).
- the near infrared region eg, about 420 nm to about 500 nm, about 500 nm to about 600 nm or about 600 nm to about 700 nm.
- the compound of general formula (I), when excited by thermal or electronic means, has a red or orange region of the visible spectrum (eg, from about 620 nm to about 780 nm, about Approx. It can emit light at 650 nm).
- the compound of general formula (I), when excited by thermal or electronic means has an orange or yellow region of the visible spectrum (eg, from about 570 nm to about 620 nm, about Approx. It can emit light at 590 nm (about 570 nm).
- the compound of general formula (I), when excited by thermal or electronic means, is in the green region of the visible spectrum (eg, from about 490 nm to about 575 nm, about 510 nm). Can emit light.
- the compound of general formula (I), when excited by thermal or electronic means is in the blue region of the visible spectrum (eg, from about 400 nm to about 490 nm, about 475 nm). Can emit light.
- the compounds represented by the general formula (I) can emit light in the ultraviolet spectral region (eg, 280-400 nm) when excited by thermal or electronic means.
- the compound of general formula (I) can emit light in the infrared spectral region (eg, 780 nm to 2 ⁇ m) when excited by thermal or electronic means.
- the compound represented by the general formula (I) is a charge transport material.
- the compound represented by the general formula (I) is used for the charge transport layer.
- the compound represented by the general formula (I) has high mobility as a charge transport material and is excellent in durability.
- an organic semiconductor device such as CMOS (complementary metal oxide semiconductor) using a compound represented by the general formula (I) can be produced.
- an organic optical device such as an organic electroluminescence device or a solid-state image sensor (for example, a CMOS image sensor) can be manufactured using a compound represented by the general formula (I).
- the electronic properties of small molecule chemical libraries can be calculated using known quantum chemistry calculations by ab initio.
- TD-DFT / B3LYP / 6-31G * can be analyzed to screen molecular fragments (parts) having HOMO above a specific threshold and LUMO below a specific threshold, and the calculated triple of that part.
- the term state is greater than 2.75 eV.
- the donor portion (“D”) when there is HOMO energy of ⁇ 6.5 eV or more (for example, ionization potential), the donor portion (“D”) can be selected. Further, for example, when there is LUMO energy (for example, electron affinity) of ⁇ 0.5 eV or less, the receptor portion (“A”) can be selected.
- the bridge moiety (“B”) is, for example, a strong conjugated system that can severely limit the acceptor and donor moieties to specific conformations, resulting in overlap between the donor and acceptor moiety ⁇ -conjugated systems. To prevent.
- compound libraries are sorted using one or more of the following properties: 1. 1. Emission near a specific wavelength 2. Calculated triplet state above a specific energy level 3.
- the difference between the lowest triplet excited state of the singlet excited state and the lowest in the 77K ( ⁇ E ST) is less than about 0.5 eV, less than about 0.4 eV, less than about 0.3 eV, Less than about 0.2 eV or less than about 0.1 eV.
- E ST value some embodiments, less than about 0.09 eV, less than about 0.08 eV, less than about 0.07 eV, less than about 0.06 eV, less than about 0.05 eV, less than about 0.04 eV, less than about 0.03eV , Less than about 0.02 eV or less than about 0.01 eV.
- the compounds represented by the general formula (I) are in excess of 25%, eg, about 30%, about 35%, about 40%, about 45%, about 50%, about 55%, about 60%. , About 65%, about 70%, about 75%, about 80%, about 85%, about 90%, about 95% or higher quantum yields.
- the compound represented by the general formula (I) it is combined with a compound represented by the general formula (I), the compound is dispersed, covalently bonded to the compound, coated with the compound, carried or associated with the compound 1. Used with one or more materials (eg, small molecules, polymers, metals, metal complexes, etc.) to form solid films or layers.
- a compound represented by the general formula (I) can be combined with an electroactive material to form a film.
- the compound represented by the general formula (I) may be combined with the hole transport polymer.
- the compound represented by the general formula (I) may be combined with the electron transport polymer.
- the compound represented by the general formula (I) may be combined with the hole transport polymer and the electron transport polymer. In some cases, the compound represented by the general formula (I) may be combined with a copolymer having both a hole transport part and an electron transport part. According to the above embodiment, the electrons and / or holes formed in the solid film or layer can interact with the compound represented by the general formula (I).
- the film containing the compound of the invention represented by the general formula (I) can be formed in a wet process.
- a solution in which the composition containing the compound of the present invention is dissolved is applied to the surface, and a film is formed after removing the solvent.
- the wet process include, but are not limited to, a spin coating method, a slit coating method, an inkjet method (spray method), a gravure printing method, an offset printing method, and a flexographic printing method.
- an appropriate organic solvent capable of dissolving the composition containing the compound of the present invention is selected and used.
- a substituent eg, an alkyl group
- films containing the compounds of the invention can be formed in a dry process.
- the vacuum deposition method can be employed as the dry process, without limitation. When the vacuum vapor deposition method is adopted, the compounds constituting the film may be co-deposited from individual vapor deposition sources, or may be co-deposited from a single vapor deposition source in which the compounds are mixed.
- a mixed powder in which a powder of the compound is mixed may be used, a compression molded product obtained by compressing the mixed powder may be used, or each compound is heated and melted and cooled.
- a mixture may be used.
- the composition ratio of the plurality of compounds contained in the vapor deposition source is obtained by performing co-evaporation under the condition that the vapor deposition rates (weight loss rates) of the plurality of compounds contained in a single vapor deposition source are the same or almost the same.
- a film having a composition ratio corresponding to the above can be formed.
- a film having a desired composition ratio can be easily formed.
- a temperature at which each compound to be co-deposited has the same weight loss rate can be specified, and that temperature can be adopted as the temperature at the time of co-deposition.
- the following compounds can be preferably used as host materials.
- the following compounds can be preferably used as electron blocking materials.
- the following compounds can be preferably used as hole blocking materials.
- examples of compounds preferable as materials that can be added to each organic layer of the organic electroluminescence device will be given.
- it may be added as a stabilizing material.
- Spectrophotometer (Lambda950 manufactured by Perkin Elmer), Fluorescent spectrophotometer (FluoroMax-4 manufactured by Horiba) Photonic multi-channel analyzer (PMA-12 C10027-01 manufactured by Hamamatsu Photonics), Absolute PL quantum yield measurement system (Hamamatsu Photonics) C11347), automatic current voltage brightness measurement system (ETS-170 manufactured by System Giken), life measurement system (EAS-26C manufactured by System Giken) and streak camera (model C4334 manufactured by Hamamatsu Photonics). It is a thing. As the host material, PYD-2Cz was adopted in the examples, and mCBP was adopted as the comparative compound A. In addition, the compounds of the examples of the present application were used for manufacturing devices and the like after being sublimated and purified.
- reaction product is 9,9'-(((2r, 3s) -5-chloro-4-iodopyridine-2,3-) by column chromatography using a mixture of toluene and hexane (1: 4) as an eluent.
- Diyl) bis (9H-carbazole) (intermediate 2-1) was isolated (yield 2.00 g, yield 96.7%).
- the mixture was heated to 110 ° C. The mixture was stirred overnight. After the starting compound was no longer detected by thin layer chromatography, the temperature of the mixture was lowered to room temperature. The mixture in the flask was charged with 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3. Add 5-triazine (1.58 g, 5.89 mmol), tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (0.14 g, 3 mol%) and potassium carbonate (1.63 g, 11.77 mmol, 2M aqueous solution) in a nitrogen atmosphere. The mixture was added while maintaining. The mixture was heated to 100 ° C. and stirred overnight in a nitrogen atmosphere.
- Synthetic potassium acetate (5.06 g, 51.55 mmol) of intermediate 3-1 , 4,4', 4', 4', 5,5', 5', 5'-octamethyl-2,2'-bi ( 1,3,2-Dioxabolane) (7.20 g, 28.35 mmol), [1,1'-bis (diphenylphosphino) ferrocene] dichloropalladium (II) (0.57 g, 3 mol%) and 5-bromo- 2,3-Difluoropyridine (5.00 g, 25.78 mmol) was dissolved in 1,4-dioxane under a nitrogen atmosphere. The mixture was heated to 100 ° C. and stirred overnight.
- a thin film having a compound 939 content of 20% by mass is vapor-deposited on a quartz substrate by a vacuum vapor deposition method under conditions of a vacuum degree of 5 ⁇ 10 -5 Pa or less from different vapor deposition sources for compound 939 and a host material. It was formed to have a thickness of 100 nm, and this was used as a dope thin film of Example 1. Further, a thin film was formed by changing only the point that compound 947, compound 5225, compound 5223, compound 960, and the following comparative compound A were used instead of compound 939, and this was doped with Examples 2 to 5 and Comparative Example 1. It was made into a thin film.
- each of the prepared doped thin films was irradiated with excitation light of 360 nm, and the emission spectrum and the transient attenuation curve of emission were measured. Delayed fluorescence was observed from all thin films.
- Table 2 shows the maximum emission wavelength ⁇ max, the emission quantum yield PLQY, and the lifetime of delayed fluorescence ⁇ d (unit: milliseconds).
- compound 939 was independently vapor-deposited on a quartz substrate under the condition of a vacuum degree of 5 ⁇ 10 -5 Pa or less by a vacuum vapor deposition method to form a neat thin film of Example 1.
- Table 2 show that the luminous efficiency of the compound represented by the general formula (1) is better than that of the comparative compound A, and the delayed fluorescence lifetime is shorter. It is also shown that the compound represented by the general formula (1) is useful as a blue light emitting material. Similar to the compound 939, the other compounds synthesized in the synthesis example also have excellent luminescence properties.
- the compound of the present invention has excellent light emitting properties and is also useful as a delayed fluorescent material. Therefore, the light emitting material of the present invention is effectively used for an organic optical device such as an organic electroluminescence device. Therefore, the present invention has high industrial applicability.
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Abstract
Description
こうした逆項間交差を生じうる化合物を利用した有機光デバイスとして、熱活性型の遅延蛍光体とホスト材料を共蒸着して形成した単一の発光層を有するものが多数提案されている(例えば、特許文献1参照)。ここで、熱活性型の遅延蛍光体とは、熱エネルギーの吸収により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る化合物であり、基底一重項状態から直接励起された一重項励起子からの蛍光放射が観測された後、逆項間交差を経由して生じた一重項励起子からの蛍光放射(遅延蛍光放射)が遅れて観測されるものである。
[1] 下記一般式(1)で表される化合物。
R1およびR2の一方がAであり、
残りのR1~R5のうちp個がDであり、
残りの4-p個がRである。
ここにおいて
Aは、Het-LA-*またはCN-LA-*で表される基であり、ここでHetは炭素原子を介して結合する置換もしくは無置換のヘテロアリール基(ただしヘテロアリール基の環骨格構成原子として少なくとも1つの窒素原子を含む)を表し、LAは単結合または置換もしくは無置換のアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。
Dは、下記一般式(IIa)、(IIb)、(IIc)または(IId)で表される基である。
RDは、各々独立に水素原子、重水素原子、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ミノ基、シアノ基、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基、置換もしくは無置換のヘテロアリールオキシ基またはシリル基を表し、2つ以上のRDは互いに結合して環状構造を形成してもよく、
RD’は、水素原子、重水素原子、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ミノ基、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、RD’は1つ以上のRDと結合して環状構造を形成してもよく、
LDは、各々独立に単結合、置換もしくは無置換のアリーレン基、または置換もしくは無置換のヘテロアリーレン基を表し、
*は結合位置を表す。
Rは、水素原子、重水素原子、または置換もしくは無置換のアリール基(ただしAまたはDになりうる基を除く)である。
pは1~3のいずれかの整数である。pが2または3であるとき、分子中に存在する複数個のDは互いに同一であっても異なっていてもよい。pが1または2であるとき、分子中に存在する複数個のRは互いに同一であっても異なっていてもよい。]
[2] R2がAである、[1]に記載の化合物。
[3] R1がAである、[1]に記載の化合物。
[4] R1~R5のうちの少なくとも1つが水素原子または重水素原子である、[1]~[3]のいずれか1つに記載の化合物。
[5] R2がAであり、なおかつ、R1およびR3のうちの少なくとも1つが水素原子または重水素原子である、[2]に記載の化合物。
[6] R1がAであり、なおかつ、R2が水素原子または重水素原子である、[3]に記載の化合物。
[7] pが3である、[1]~[6]のいずれか1つに記載の化合物。
[8] Rが水素原子または重水素原子である、[7]に記載の化合物。
[9] pが2である、[1]~[6]のいずれか1つに記載の化合物。
[10] 2つのRの一方が水素原子または重水素原子で、他方が置換もしくは無置換のアリール基(ただしAまたはDになりうる基を除く)である、[9]に記載の化合物。
[11] 2つのRが各々独立に水素原子または重水素原子である、[9]に記載の化合物。
[12] R4およびR5が各々独立にDである、[1]~[11]のいずれか1つに記載の化合物。
[13] R4およびR5の一方がDであり、他方が置換もしくは無置換のアリール基(ただしAまたはDになりうる基を除く)である、[1]~[11]のいずれか1つに記載の化合物。
[14] AがHet-LA-である、[1]~[13]のいずれか1つに記載の化合物。
[15] Aが下記一般式(IIIa)~(IIIe)のいずれかで表される、[14]に記載の化合物。
[16] Hetがジアルキルフェニル-1,3,5-トリアジニル基ではない、[14]または[15]に記載の化合物。
[17] LAが単結合である、[16]に記載の化合物。
[18] Dが一般式(IIb)で表される基である、[1]~[17]のいずれか1つに記載の化合物。
[19] [1]~[18]のいずれか1つに記載の化合物からなる発光材料。
[20] [1]~[18]のいずれか1つに記載の化合物からなる遅延蛍光材料。
[21] [1]~[18]のいずれか1つに記載の化合物を含む有機光デバイス。
[22] 前記素子が前記化合物を含む層を有しており、前記層がホスト材料も含む、[21]に記載の有機光デバイス。
[23] 前記素子が前記化合物を含む層を有しており、前記層が発光材料も含む、[21]に記載の有機光デバイス。
[24] 前記素子に含まれる材料のうち、前記化合物からの発光量が最大である、[21]~[23]のいずれか1つに記載の有機光デバイス。
[25] 前記発光材料からの発光量が前記化合物からの発光量よりも多い、[23]に記載の有機光デバイス。
[26] 有機発光ダイオード(OLED)である、[21]~[25]のいずれか1つに記載の有機光デバイス。
[27] 遅延蛍光を放射する、[21]~[26]のいずれか1つに記載の有機光デバイス。
(条件1)R1~R5のうち、
R1およびR2の一方がハロゲン原子であり、
残りのR1~R5のうちp個がDであり、
残りの4-p個がRである。
(条件2)R1~R5のうち、
R1およびR2の一方がAであり、
残りのR1~R5のうちp個がハロゲン原子であり、
残りの4-p個がRである。
ここにおいて
Aは、Het-LA-*またはCN-LA-*で表される基であり、ここでHetは炭素原子を介して結合する置換もしくは無置換のヘテロアリール基(ただしヘテロアリール基の環骨格構成原子として少なくとも1つの窒素原子を含む)を表し、LAは単結合または置換もしくは無置換のアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。
Dは、下記一般式(IIa)、(IIb)、(IIc)または(IId)で表される基である。
RDは、各々独立に水素原子、重水素原子、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ミノ基、シアノ基、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基、置換もしくは無置換のヘテロアリールオキシ基またはシリル基を表し、2つ以上のRDは互いに結合して環状構造を形成してもよく、
RD’は、水素原子、重水素原子、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、RD’は1つ以上のRDと結合して環状構造を形成してもよく、
LDは、各々独立に単結合、置換もしくは無置換のアリーレン基、または置換もしくは無置換のヘテロアリーレン基を表し、
*は結合位置を表す。
Rは、水素原子、重水素原子、または置換もしくは無置換のアリール基(ただしAまたはDになりうる基を除く)である。
pは1~3のいずれかの整数である。pが2または3であるとき、分子中に存在する複数個のDは互いに同一であっても異なっていてもよい。pが1または2であるとき、分子中に存在する複数個のRは互いに同一であっても異なっていてもよい。]
[29] 条件1を満たす、[28]に記載の化合物。
[30] pが2である、[29]に記載の化合物。
[31] Dが一般式(IIb)で表される基である、[29]または[30]に記載の化合物。
[32] ハロゲン原子が塩素原子またはヨウ素原子である、[29]~[31]のいずれか1つに記載の化合物。
[33] Rが置換もしくは無置換のアリール基である、[29]~[32]のいずれか1つに記載の化合物。
[34] Rが無置換のフェニル基である、[33]に記載の化合物。
[35] 条件2を満たす、[28]に記載の化合物。
[36] pが2または3である、[35]に記載の化合物。
[37] Aが置換もしくは無置換のトリアジニル基を有する、[35]または[36]に記載の化合物。
[38] ハロゲン原子がフッ素原子である、[35]~[37]のいずれか1つに記載の化合物。
ある実施形態では、R2がAである。好ましい実施形態では、R2がAであり、なおかつ、R1およびR3の少なくとも一方が水素原子または重水素原子である。例えば、R2がAであり、R1が水素原子または重水素原子であり、R3がDまたは置換もしくは無置換のアリール基(ただしAまたはDになりうる基を除く)である。例えば、R2がAであり、R3が水素原子または重水素原子であり、R1がDまたは置換もしくは無置換のアリール基(ただしAまたはDになりうる基を除く)である。例えば、R2がAであり、R1およびR2が各々独立に水素原子または重水素原子である。本発明の好ましい実施形態では、R2がAであり、R4およびR5の少なくとも一方がDである。例えば、R2がAであり、R4がDであり、R5がR[より好ましくは置換もしくは無置換のアリール基(ただしAまたはDになりうる基を除く)]である。例えば、R2がAであり、R5がDであり、R4がR[より好ましくは置換もしくは無置換のアリール基(ただしAまたはDになりうる基を除く)]である。例えば、R2がAであり、R4およびR5が各々独立にDである。本発明の好ましい実施形態では、R2がAであり、R1およびR3の少なくとも一方が水素原子または重水素原子であり、R4およびR5の少なくとも一方がDである。
ある実施形態では、R3およびR5の少なくとも一方がDである。例えば、R3およびR5が各々独立にDである。例えば、R3がDであり、R5がR[より好ましくは置換もしくは無置換のアリール基(ただしAまたはDになりうる基を除く)]である。例えば、R5がDであり、R3がR[より好ましくは置換もしくは無置換のアリール基(ただしAまたはDになりうる基を除く)]である。例えば、R3がDであり、R5が水素原子または重水素原子である。例えば、R5がDであり、R3が水素原子または重水素原子である。
ある実施形態では、R1およびR5の少なくとも一方がDである。例えば、R1およびR5が各々独立にDである。例えば、R1がDであり、R5がR[より好ましくは置換もしくは無置換のアリール基(ただしAまたはDになりうる基を除く)]である。例えば、R5がDであり、R1がR[より好ましくは置換もしくは無置換のアリール基(ただしAまたはDになりうる基を除く)]である。例えば、R5がDであり、R1が水素原子または重水素原子である。例えば、R1がDであり、R5が水素原子または重水素原子である。
ある実施形態では、R1およびR4の少なくとも一方がDである。例えば、R1およびR4が各々独立にDである。例えば、R1がDであり、R4がR[より好ましくは置換もしくは無置換のアリール基(ただしAまたはDになりうる基を除く)]である。例えば、R4がDであり、R1がR[より好ましくは置換もしくは無置換のアリール基(ただしAまたはDになりうる基を除く)]である。例えば、R4がDであり、R1が水素原子または重水素原子である。例えば、R1がDであり、R4が水素原子または重水素原子である。
一般式(1)におけるAとして、Het-LA-*を好ましく選択することができる。また、AとしてCN-LA-*を選択することもできる。
Hetは、環骨格構成原子として窒素原子を含むヘテロアリール環を有しており、そのヘテロアリール環の環骨格構成炭素原子がLAへ結合するものであることが好ましい(ここでいうLAが単結合である場合は、一般式(1)のピリジン環の環骨格を構成する炭素原子へ結合する)。Het-LA-*は下記一般式(IIIa)、(IIIb)、(IIIc)、(IIId)および(IIIe)のいずれかで表される基であることが好ましい。
R21とLA、R25とLAは、互いに結合して環状構造を形成することはない。
Het-LA-*は、例えば一般式(IIIa)、(IIIb)または(IIIc)のいずれかで表される基とすることができる。また、一般式(IIIb)または(IIIc)のいずれかで表される基とすることができる。さらに、一般式(IIId)または(IIIe)のいずれかで表される基とすることができる。また、好ましい実施形態では、Het-LA-*は一般式(IIIa)で表される基である。
また、本発明の別の実施形態では、LAは置換もしくは無置換のアリーレン基である。LAは、2つまたは3つの置換もしくは無置換のアリーレン基が連結した連結基であってもよい。また、LAは、ただ1つの置換もしくは無置換のアリーレン基からなるものであってもよい。ある実施形態では、LAは無置換のアリーレン基である。また、ある実施形態では、LAは置換アリーレン基である。このときアリーレン基は、例えば、重水素原子、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リール基、および置換もしくは無置換のヘテロアリール基、シアノ基から選択される1つ以上の置換基で置換されていてもよく、これらの置換基の2つ以上が一緒になって環状構造を形成してもよい。ここでいう環状構造は、置換もしくは無置換の芳香環、または置換もしくは無置換の脂肪族環であってもよい。また炭素環であってもよいし、ヘテロ環であってもよい。また、LAが表すアリーレン基は、(IIIa)~(IIIe)のいずれかで表される基で置換されていてもよい。本発明のある実施態様では、AはHet-LA-*であり、LAは、アルキル基、アリール基およびシアノ基からなる群より選択される1つの基または2つ以上を組み合わせた基で置換されていてもよいアリーレン基である。本発明のある実施態様では、AはCN-LA-*であり、LAは、アルキル基またはシアノ基で置換されていてもよいアリーレン基である。 ある実施形態では、LAは単結合、無置換のフェニレン基、または少なくとも1つのアルキル基で置換されたフェニレン基である。フェニレン基としては、1,4-フェニレン基、1,3-フェニレン基、1,2-フェニレン基を挙げることができ、1,4-フェニレン基および1,3-フェニレン基が好ましい。
ある実施形態では、Aは以下に示すA1~A21からなる群より選択される。ある実施形態では、AはA1~A5およびA12~A21からなる群より選択される。ある実施形態では、AはA6~A11からなる群より選択される。*は結合位置を表す。
RD’は、水素原子、重水素原子、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、RD’は1つ以上のRDと結合して環状構造を形成してもよい。本発明のある実施態様では、RD’は、各々独立に水素原子または重水素原子である。本発明のある実施態様では、RD’は置換もしくは無置換のアルキル基である。本発明のある実施態様では、RD’は置換もしくは無置換のアリール基である。
2つ以上のRD、またはRD’と1つ以上のRDが結合して形成する環状構造は、置換もしくは無置換の芳香環、または置換もしくは無置換の脂肪族環であってもよい。また炭素環であってもよいし、ヘテロ環であってもよい。
RDとLD、RD’とLDは、互いに結合して環状構造を形成することはない。
ある実施形態では、LDは単結合、無置換のフェニレン基、または少なくとも1つのアルキル基で置換されたフェニレン基である。フェニレン基としては、1,4-フェニレン基、1,3-フェニレン基、1,2-フェニレン基を挙げることができ、1,4-フェニレン基および1,3-フェニレン基が好ましい。
好ましい実施形態では、一般式(1)のR1とR2、R2とR3、R3とR4、R4とR5のいずれも、互いに結合して環状構造を形成していない。
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。
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重合体を得ることができる。具体的には、一般式(1)のR1~R5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ることができる。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ることもできる。
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、一般式(1)のR1、R4およびR5がD1で、R2がA1である化合物は、下記の反応スキームにより中間体を経由して合成することが可能である。
上記の反応は、公知の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。
(条件1)R1~R5のうち、
R1およびR2の一方がハロゲン原子であり、
残りのR1~R5のうちp個がDであり、
残りの4-p個がRである。
(条件2)R1~R5のうち、
R1およびR2の一方がAであり、
残りのR1~R5のうちp個がハロゲン原子であり、
残りの4-p個がRである。
ここにおいて
Aは、Het-LA-*またはCN-LA-*で表される基であり、ここでHetは炭素原子を介して結合する置換もしくは無置換のヘテロアリール基(ただしヘテロアリール基の環骨格構成原子として少なくとも1つの窒素原子を含む)を表し、LAは単結合または置換もしくは無置換のアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。
Dは、下記一般式(IIa)、(IIb)、(IIc)または(IId)で表される基である。
RDは、各々独立に水素原子、重水素原子、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ミノ基、シアノ基、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基、置換もしくは無置換のヘテロアリールオキシ基またはシリル基を表し、2つ以上のRDは互いに結合して環状構造を形成してもよく、
RD’は、水素原子、重水素原子、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、RD’は1つ以上のRDと結合して環状構造を形成してもよく、
LDは、各々独立に単結合、置換もしくは無置換のアリーレン基、または置換もしくは無置換のヘテロアリーレン基を表し、
*は結合位置を表す。
Rは、水素原子、重水素原子、または置換もしくは無置換のアリール基(ただしAまたはDになりうる基を除く)である。
pは1~3のいずれかの整数である。pが2または3であるとき、分子中に存在する複数個のDは互いに同一であっても異なっていてもよい。pが1または2であるとき、分子中に存在する複数個のRは互いに同一であっても異なっていてもよい。
ある実施形態では、条件1を満たす。ある実施形態では、pが2である。ある実施形態では、Dが一般式(IIb)で表される基である。ある実施形態では、ハロゲン原子が塩素原子である。ある実施形態では、ハロゲン原子はヨウ素原子である。ある実施形態では、Rが置換もしくは無置換のアリール基である。ある実施形態では、Rが無置換のフェニル基である。
ある実施形態では、条件2を満たす。ある実施形態では、pは2または3である。ある実施形態では、Aが置換もしくは無置換のトリアジニル基を有する。ある実施形態では、ハロゲン原子がフッ素原子である。
後述の合成例1~3の合成中間体を好ましい例として挙げることができる。
ある実施形態では、一般式(I)で表される化合物は、遅延蛍光を発することができる化合物である。
本開示のある実施形態では、一般式(I)で表される化合物は、熱的または電子的手段で励起されるとき、UV領域、可視スペクトルのうち青色、緑色、黄色、オレンジ色、赤色領域(例えば約420nm~約500nm、約500nm~約600nmまたは約600nm~約700nm)または近赤外線領域で光を発することができる。
本開示のある実施形態では、一般式(I)で表される化合物は、熱的または電子的手段で励起されるとき、可視スペクトルのうち赤色またはオレンジ色領域(例えば約620nm~約780nm、約650nm)で光を発することができる。
本開示のある実施形態では、一般式(I)で表される化合物は、熱的または電子的手段で励起されるとき、可視スペクトルのうちオレンジ色または黄色領域(例えば約570nm~約620nm、約590nm、約570nm)で光を発することができる。
本開示のある実施形態では、一般式(I)で表される化合物は、熱的または電子的手段で励起されるとき、可視スペクトルのうち緑色領域(例えば約490nm~約575nm、約510nm)で光を発することができる。
本開示のある実施形態では、一般式(I)で表される化合物は、熱的または電子的手段で励起されるとき、可視スペクトルのうち青色領域(例えば約400nm~約490nm、約475nm)で光を発することができる。
本開示のある実施形態では、一般式(I)で表される化合物は、熱的または電子的手段で励起されるとき、紫外スペクトル領域(例えば280~400nm)で光を発することができる。
本開示のある実施形態では、一般式(I)で表される化合物は、熱的または電子的手段で励起されるとき、赤外スペクトル領域(例えば780nm~2μm)で光を発することができる。
本開示のある実施形態では、一般式(I)で表される化合物は電荷輸送材料である。本開示のある実施形態では、一般式(I)で表される化合物は電荷輸送層に用いられる。本開示のある実施形態では、一般式(I)で表される化合物は電荷輸送材料として移動度が高く、耐久性に優れている。
本開示のある実施形態では、一般式(I)で表される化合物を用いたCMOS(相補型金属酸化膜半導体)などの有機半導体素子を作製することができる。本開示のある実施形態では、一般式(I)で表される化合物を用いて有機エレクトロルミネッセンス素子や固体撮像素子(例えばCMOSイメージセンサー)などの有機光素子を作製することができる。
それにより、例えば-6.5eV以上のHOMOエネルギー(例えばイオン化ポテンシャル)があるときは、供与体部分(「D」)が選抜できる。また例えば、-0.5eV以下のLUMOエネルギー(例えば電子親和力)があるときは、受容体部分(「A」)が選抜できる。ブリッジ部分(「B」)は、例えば受容体と供与体部分を特異的な立体構成に厳しく制限できる強い共役系であることにより、供与体および受容体部分のπ共役系間の重複が生じるのを防止する。
ある実施形態では、化合物ライブラリは、以下の特性のうちの1つ以上を用いて選別される。
1.特定の波長付近における発光
2.算出された、特定のエネルギー準位より上の三重項状態
3.特定値より下のΔEST値
4.特定値より上の量子収率
5.HOMO準位
6.LUMO準位
ある実施形態では、77Kにおける最低の一重項励起状態と最低の三重項励起状態との差(ΔEST)は、約0.5eV未満、約0.4eV未満、約0.3eV未満、約0.2eV未満または約0.1eV未満である。ある実施形態ではΔEST値は、約0.09eV未満、約0.08eV未満、約0.07eV未満、約0.06eV未満、約0.05eV未満、約0.04eV未満、約0.03eV未満、約0.02eV未満または約0.01eV未満である。
ある実施形態では、一般式(I)で表される化合物は、25%超の、例えば約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、約65%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約95%またはそれ以上の量子収率を示す。
ある実施形態では、一般式(I)で表される化合物と組み合わせ、同化合物を分散させ、同化合物と共有結合し、同化合物をコーティングし、同化合物を担持し、あるいは同化合物と会合する1つ以上の材料(例えば小分子、ポリマー、金属、金属錯体等)と共に用い、固体状のフィルムまたは層を形成させる。例えば、一般式(I)で表される化合物を電気活性材料と組み合わせてフィルムを形成することができる。いくつかの場合、一般式(I)で表される化合物を正孔輸送ポリマーと組み合わせてもよい。いくつかの場合、一般式(I)で表される化合物を電子輸送ポリマーと組み合わせてもよい。いくつかの場合、一般式(I)で表される化合物を正孔輸送ポリマーおよび電子輸送ポリマーと組み合わせてもよい。いくつかの場合、一般式(I)で表される化合物を、正孔輸送部と電子輸送部との両方を有するコポリマーと組み合わせてもよい。以上のような実施形態により、固体状のフィルムまたは層内に形成される電子および/または正孔を、一般式(I)で表される化合物と相互作用させることができる。
ある実施形態では、一般式(I)で表される本発明の化合物を含むフィルムは、湿式工程で形成することができる。湿式工程では、本発明の化合物を含む組成物を溶解した溶液を面に塗布し、溶媒の除去後にフィルムを形成する。湿式工程として、スピンコート法、スリットコート法、インクジェット法(スプレー法)、グラビア印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。湿式工程では、本発明の化合物を含む組成物を溶解することができる適切な有機溶媒を選択して用いる。ある実施形態では、組成物に含まれる化合物に、有機溶媒に対する溶解性を上げる置換基(例えばアルキル基)を導入することができる。
ある実施形態では、本発明の化合物を含むフィルムは、乾式工程で形成することができる。ある実施形態では、乾式工程として真空蒸着法を採用することができる、これに限定されるものではない。真空蒸着法を採用する場合は、フィルムを構成する化合物を個別の蒸着源から共蒸着させてもよいし、化合物を混合した単一の蒸着源から共蒸着させてもよい。単一の蒸着源を用いる場合は、化合物の粉末を混合した混合粉を用いてもよいし、その混合粉を圧縮した圧縮成形体を用いてもよいし、各化合物を加熱溶融して冷却した混合物を用いてもよい。ある実施形態では、単一の蒸着源に含まれる複数の化合物の蒸着速度(重量減少速度)が一致ないしほぼ一致する条件で共蒸着を行うことにより、蒸着源に含まれる複数の化合物の組成比に対応する組成比のフィルムを形成することができる。形成されるフィルムの組成比と同じ組成比で複数の化合物を混合して蒸着源とすれば、所望の組成比を有するフィルムを簡便に形成することができる。ある実施形態では、共蒸着される各化合物が同じ重量減少率になる温度を特定して、その温度を共蒸着時の温度として採用することができる。
酢酸カリウム(2.93g、29.85mmol)、4,4’,4’,5,5’,5’-オクタメチル-2,2’-ビ(1,3,2-オキサボラン)(3.34g、13.13mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(0.22g、2mol%)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル(0.34g、6mol%)および3-クロロ-2,5,6-トリフルオロピリジン(2.00g、11.94mmol)を窒素雰囲気下で1,4-ジオキサンに溶解した。混合物を110℃に加熱して、一晩撹拌した。出発化合物が薄層クロマトグラフィーにより検出されなくなった後、混合物の温度を室温まで下げた。混合物が入ったフラスコに、2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(3.97g、14.82mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.43g、3mol%)および炭酸カリウム(2.56g、18.53mmol、2M水溶液)を、窒素雰囲気を維持しながら添加した。混合物を100℃に加熱して窒素雰囲気下で一晩撹拌した。反応をブライン溶液により室温で停止させ、混合物をクロロホルムにより抽出し、MgSO4で乾燥させ、次いで真空エバポレーターシステムにより濃縮した。この混合物を、n-ヘキサン/クロロホルムを溶離液とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって精製して、粉末状生成物である2,4-ジフェニル-6-(2,5,6-トリフルオロピリジン-3-イル)-1,3,5-トリアジン(中間体1-1)を得た(収量2.30g、収率51.1%)。
1H NMR (500 MHZ, CDCl3) δ 7.59 (t, J = 8.0 HZ, 4H), 7.65 (t, J = 7.5 HZ, 2H), 8.73 (d, J= 8.0 HZ, 4H), 8.91 (q, J = 8.0 HZ, 1H), 19F NMR (470 MHZ, CDCl3) δ -144.64 (t, JF = 29.1 HZ, 1F), -81.56 (t, JF = 13.63 HZ, 1F), -65.22 (t, JF = 19.74 HZ, 1F), MS (APCI) m/z 365.24 [(M+H)+].
炭酸カリウム(1.90g,13.72mmol)、2,4-ジフェニル-6-(2,5,6-トリフルオロピリジン-3-イル)-1,3,5-トリアジン(中間体1-1)(1.00g,2.74mmol)および9H-カルバゾール(1.84g,10.98mmol)を三つ口丸底フラスコに入れた。混合物を真空系で乾燥させ、次いでDMF(ジメチルホルムアミド)を窒素雰囲気下で溶媒として添加した。反応混合物を160℃に保ちながら一晩撹拌した。NH4Cl水溶液によって反応を停止させ、クロロホルムによって抽出した。抽出後に分離した有機層をMgSO4で乾燥させ、真空エバポレーターシステムで溶媒を濃縮した。トルエンとヘキサンの混合物(1:4)を溶離液とするカラムクロマトグラフィーによって、反応生成物である9,9′、9″-((2r,3r,6r)-5-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2,3,6-トリイル)ピリジン-2,3,6-トリイル)トリス(9H-カルバゾール)(化合物939)を単離した(収量2.20g、収率99.5%)。
1H NMR (500 MHZ, CDCl3) δ 6.99 (t, J = 6.5 HZ, 2H), 7.08 (t, J = 7.5 HZ, 2H), 7.13 (t, J= 7.0 HZ, 4H) 7.22-7.35 (m, 10H), 7.47-7.51 (m, 4H), 7.62 (d, J= 9.0 HZ, 2H), 7.78 (d, J = 8.5 HZ, 2H), 7.89 (d, J= 8.0 HZ, 2H), 8.01 (d, J = 7.5 HZ, 2H), 8.07 (d, J= 8.0 HZ, 2H), 9.42 (s, 1H), MS (APCI) m/z 806.50 [(M+H)+]
炭酸カリウム(1.51g,10.89mmol)、5-クロロ-2,3-ジフルオロ-4-ヨードピリジン(1.00g,3.63mmol)および9H-カルバゾール(1.82g,10.89mmol)を三つ口丸底フラスコに入れた。混合物を真空下で乾燥させ、次いでDMFを窒素雰囲気下で溶媒として添加した。反応混合物を160℃に保ちながら一晩撹拌した後、NH4Cl水溶液によって反応を停止させ、混合物をクロロホルムによって抽出した。抽出後に分離した有機層をMgSO4で乾燥させ、真空エバポレーターシステムで濃縮した。トルエンとヘキサンの混合物(1:4)を溶離剤とするカラムクロマトグラフィーによって反応生成物である9,9’-(((2r,3s)-5-クロロ-4-ヨードピリジン-2,3-ジイル)ビス(9H-カルバゾール)(中間体2-1)を単離した(収量2.00g、収率96.7%)。
1H NMR (500 MHZ, CDCl3) δ 6.77-7.18 (m, 12H), 7.68 (d, J = 7.5 HZ, 2H), 7.75-7.77 (m, 2H) 8.83 (s, 1H), MS (APCI) m/z 570.28 [(M+H)+]
9’-((2r,3s)-5-クロロ-4-ヨードピリジン-2,3-ジイル)ビス(9H-カルバゾール)(中間体2-1)(2.50g、4.39mmol)、フェニルボロン酸(0.64g、5.26mmol)、炭酸カリウム(水溶液中1.82g、13.16mmol、2M)およびテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0.15g、3mol%)をTHFおよび蒸留水(K2CO3の量に応じて)に溶解した。得られた溶液を窒素雰囲気下で12時間還流し、次いで室温まで冷却した。酢酸エチルおよび蒸留水を用いて抽出した後、有機層の溶媒を真空下で蒸発させた。トルエン:ヘキサン(1:1)を溶離液とするカラムクロマトグラフィーにより精製して、白色粉末状生成物である9,9’-(((2r,3r)-5-クロロ-4-フェニルピリジン-2,3-ジイル)ビス(9H-カルバゾール)(中間体2-2)を得た(収量2.19g、収率96.1%)。
1H NMR (500 MHZ, CDCl3) δ 6.59-7.05 (m, 15H), 7.21 (d, J = 8.5 HZ, 2H), 7.58-7.59 (m, 2H) 7.72 (d, J = 7.5 HZ, 2H), 9.00 (s, 1H), MS (APCI) m/z 520.42 [(M+H)+]
酢酸カリウム(1.13g,4,4’,5’,5’-オクタメチル-2,2’-ビ(1,3,2-ジオキサボラン)(2.93g,11.54mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0.11g,3mol%)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,4’-トリイソプロピルビフェニル(0.11g)((2r,3r)-5-クロロ-4-フェニルピリジン-2,3-ジイル)ビス(9H-カルバゾール)(中間体2-2)(2.00g、3.85mmol)を窒素雰囲気下で1,4-ジオキサンに溶解した。混合物を110℃に加熱して一晩撹拌した。出発化合物が薄層クロマトグラフィーで検出されなくなった後、混合物の温度を室温まで下げた。フラスコ内の混合物に、2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(1.58g、5.89mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.14g、3mol%)および炭酸カリウム(1.63g、11.77mmol、2M水溶液)を窒素雰囲気を維持したまま添加した。混合物を100℃に加熱して窒素雰囲気下で一晩撹拌した。ブライン溶液により室温で反応を停止させ、混合物をクロロホルムにより抽出し、MgSO4で乾燥させ、次いで真空エバポレーターシステムにより濃縮した。この混合物を、n-ヘキサン/塩化メチレンを溶離剤とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって精製し、粉末状生成物である9,9’-((2r,3r)-5-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)-4-フェニルピリジン-2,3-ジイル)ビス(9H-カルバゾール)(化合物962)を得た(収量0.37g、収率13.0%)。
1H NMR (500 MHZ, CDCl3) δ 6.84-7.05 (m, 16H), 7.26 (d, J = 8.0 HZ, 1H), 7.46 (t, J = 7.5 HZ, 4H), 7.57 (t, J = 7.0 HZ, 2H), 7.62-7.64 (m, 2H), 7.74 (d, J= 7.5 HZ, 2H), 8.35 (d, J = 8.0 HZ, 4H), 9.61 (s, 1H), MS (APCI) m/z 717.42 [(M+H)+]
酢酸カリウム(5.06g,51.55mmol)、4,4’,4’,4’,5,5’,5’,5’-オクタメチル-2,2’-ビ(1,3,2-ジオキサボラン)(7.20g,28.35mmol)、[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(II)(0.57g,3mol%)および5-ブロモ-2,3-ジフルオロピリジン(5.00g,25.78mmol)を窒素雰囲気下で1,4-ジオキサンに溶解した。混合物を100℃に加熱して一晩撹拌した。出発化合物が薄層クロマトグラフィーで検出されなくなった後、混合物の温度を室温まで下げた。混合物が入ったフラスコに、2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(8.66g、32.36mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.93g、3mol%)および炭酸カリウム(5.59g、40.45mmol、2M水溶液)を、窒素雰囲気を維持しながら添加した。混合物を100℃に加熱して窒素雰囲気下で一晩撹拌した。ブライン溶液により室温で反応を停止させ、混合物をクロロホルムにより抽出し、MgSO4で乾燥させ、次いで真空エバポレーターシステムにより濃縮した。この混合物を、n-ヘキサン/トルエンを溶離剤とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって精製し、粉末状生成物である2-(5,6-ジフルオロピリジン-3-イル)-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(中間体3-1)を得た(収量8.80g、収率94.2%)。
1H NMR (500 MHZ, CDCl3) δ 7.60 (t, J = 7.5 HZ, 4H), 7.66 (t,J = 7.5 HZ, 2H), 8.74 (d, J = 8.0 HZ, 4H), 8.86 (t, J = 9.0 HZ, 1H), 9.36 (s, 1H), MS (APCI) m/z 347.23 [(M+H)+]
炭酸カリウム(1.20g,8.66mmol)、2-(5,6-ジフルオロピリジン-3-イル)-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(中間体3-1)(1.00g,2.89mmol)および9H-カルバゾール(1.45g,8.66mmol)を三つ口丸底フラスコに入れた。混合物を真空系で乾燥させ、次いでDMFを窒素雰囲気下で溶媒として添加した。反応混合物を160℃に保ちながら一晩撹拌した。NH4Cl水溶液によって反応を停止させ、混合物をクロロホルムによって抽出した。抽出後に分離した有機層をMgSO4で乾燥させ、真空エバポレーターシステムで溶媒を濃縮した。トルエンとヘキサンの混合物(1:4)を溶離剤とするカラムクロマトグラフィーによって、反応生成物である9,9’-(((2r,3r)-5-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2,3-ジイル)ピリジン-2,3-ジイル)ビス(9H-カルバゾール)(化合物950)を単離した(収量1.50g、収率81.1%)。
1H NMR (500 MHZ, CDCl3) δ 7.03 (t, J = 7.5 HZ, 2H), 7.07-7.15 (m, 6H), 7.19 (d, J = 7.5 HZ, 2H), 7.36 (d, J = 8.0 HZ, 2H), 7.59 (t, J = 8.0 HZ, 4H), 7.65 (t, J = 7.5 HZ, 2H), 7.78 (d, J = 7.5 HZ, 2H), 7.87 (d, J = 7.5 HZ, 2H), 8.78 (d, J = 7.5 HZ, 4H), 9.48 (s, 1H), 10.19 (s, 1H), MS (APCI) m/z 641.52 [(M+H)+]
合成した化合物950は、4,6-ジ-p-トリル置換体である9,9’-(((2r,3r)-5-(4,6-ジ-p-トリル-1,3,5-トリアジン-2,3-ジイル)ピリジン-2,3-ジイル)ビス(9H-カルバゾール)よりも発光特性が優れている。ジアルキルフェニル-1,3,5-トリアジニル置換体よりも、無置換ジフェニル-1,3,5-トリアジニル置換体の方が発光特性が優れている。
窒素気流下、2,6-ジフルオロ-3-ピリジンボロン酸(1.00g,6.29mmol)、2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(1.77g,6.61mmol),2Mの炭酸ナトリウム水溶液(6.3mL,12.6mmol)のTHF溶液(20mL)にジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(0.13g,0.19mmol)を加え、12時間加熱還流した。その反応溶液を室温に戻した後、水を加えてクエンチし、ジクロロメタンで抽出した。エバポレータ―により溶媒を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:トルエン=1:1)で精製し、白色固体の中間体4-1(2.00g、5.77mmol、収率91.7%)を得た。
1H NMR (400 MHZ, CDCl3) δ 7.05-7.07 (m, 1H), 7.57-7.64 (m, 6H), 8.74 (d, J = 6.8 HZ, 1H), 9.11 (dd, J = 9.2 HZ, J = 8.4 HZ, 1H)
ASAP MSスペクトル分析: C20H12F2N4: 理論値346, 観測値347.
窒素気流下、9H-カルバゾール(0.87g、5.20mmol)、炭酸カリウム(0.72g、5.20mmol)、中間体4-1(0.60g、1.73mmol)のジメチルホルムアミド溶液(10mL)を120℃で終夜攪拌した。この混合物を室温に戻した後、飽和塩化アンモニウム溶液を加えてクエンチし、クロロホルムで抽出した。エバポレータ―により溶媒を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエン:ヘキサン)で精製し、化合物947(1.10g、1.72mmol、収率99.1%)を得た。
1H NMR (400 MHZ, CDCl3) δ 7.21 (t, J = 6.8 HZ, 2H), 7.27-7.38 (m, 13H), 8.00 (d, J = 8.4 HZ, 3H), 8.08 (d, J = 6.8 HZ, 3H), 8.12 (d, J = 6.8 HZ, 2H), 8.19 (d, J = 8.0 HZ, 2H), 9.13 (d, J = 8.8 HZ, 1H) .
ASAP MSスペクトル分析: C44H28N6: 理論値640, 観測値640.
窒素気流下、9H-カルバゾール(0.48g、2.89mmol)、炭酸カリウム(0.51g、3.76mmol)、化合物1(1.0g、2.89mmol)のジメチルホルムアミド溶液(20mL)を70℃で終夜攪拌した。この混合物を室温に戻した後、飽和塩化アンモニウム溶液を加えてクエンチし、クロロホルムで抽出した。エバポレータ―により溶媒を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエン:ヘキサン)で精製し、中間体5-1(1.08g、2.19mmol、収率75.7%)を得た。
1H NMR (400 MHZ, CDCl3) δ 7.38 (t, J = 7.2 HZ, 2H), 7.51 (t, J = 8.4 HZ, 2H), 7.58-7.66 (m, 6H), 7.79 (d, J = 8.0 HZ, 1H), 8.12 (t, J = 8.0 HZ, 4H), 8.78 (d, J = 6.4 HZ, 4H), 9.20 (t, J = 9.6 HZ, 1H).
ASAP MSスペクトル分析: C32H20FN5: 理論値493, 観測値494.
窒素気流下、12H-[3,2-a]-ベンゾフロカルバゾール(0.76g、2.96mmol)、炭酸カリウム(0.41g、2.96mmol)、中間体5-1(0.73g、1.48mmol)のジメチルホルムアミド溶液(30mL)を110℃で終夜攪拌した。この混合物を室温に戻した後、飽和塩化アンモニウム溶液を加えてクエンチし、クロロホルムで抽出した。エバポレータ―により溶媒を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエン:ヘキサン)で精製し、化合物5225(0.91g、1.25mmol、収率84.1%)を得た。
1H NMR (400 MHZ, CDCl3) δ 6.21 (d, J = 7.6 HZ, 1H), 6.94 (t, J = 6.8 HZ, 1H), 7.23-7.47 (m, 15H), 7.55 (d, J = 7.6 HZ, 1H), 7.87 (d, J = 7.6 HZ, 4H), 8.02 (d, J = 8.8 HZ, 2H), 8.08 (t, J = 6.8 HZ, 4H), 8.22 (d, J = 8.4 HZ, 1H), 9.14 (d, J = 8.8 HZ, 1H).
ASAP MSスペクトル分析: C50H30N6O: 理論値730, 観測値731.
1H NMR (400 MHZ, CDCl3)δ 6.34 (d, J = 8.0 HZ, 1H), 6.72 (d, J = 7.6 HZ, 1H), 6.90 (t, J = 6.8 HZ, 1H), 7.10 (t, J = 7.6 HZ, 1H), 7.18 (t, J = 6.8 HZ, 1H), 7.24-7.35 (m, 8H), 7.41-7.47 (m, 5H), 7.54-7.56 (m, 1H), 7.67-7.73 (m, 3 H), 7.88-7.91 (m, 4H), 7.95 (d, J = 8.4 HZ, 1H) 8.01 (d, J = 8.4 HZ, 1H), 8.05-8.11 (m, 2H), 8.24 (d, J = 8.0 HZ, 1H), 9.04 (d, J = 8.0 HZ, 1H).
ASAP MSスペクトル分析: C56H32N6O2: 理論値820, 観測値821.
窒素気流下、-85℃に冷却した、2,4-ジフルオロ-3-フェニルピリジン(1.0g、5.23mmol)、2-イソプロポキシ-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロランロモベンゼン(0.97g、5.23mmol)のテトラヒドロフラン溶液(15mL)に、1Mのジイソプロピルアミドリチウム溶液(5.23mL、5.23mmol)をすこしづつ加えた。10分後、-75℃に昇温し、1時間攪拌した。この混合物をゆっくり室温にもどした後、2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(1.68g、6.28mmol)、2Mの炭酸ナトリウム水溶液(3.9mL,7.85mmol)、テトラヒドロフラン(20mL)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.3g、0.26mmol)を加え、12時間加熱還流した。その反応溶液を室温に戻した後、水を加えてクエンチし、クロロホルムで抽出した。エバポレータ―により溶媒を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:トルエン=1:1)で精製し、白色固体の中間体7-1(1.77g、4.19mmol、収率80.1%)を得た。
1H NMR (400 MHZ, CDCl3) δ 7.50-7.65 (m, 11H), 8.77-8.76 (m, 4H), 9.32 (d, J = 9.6 HZ, 1H).
ASAP MSスペクトル分析: C26H16F2N4: 理論値422, 観測値423.
窒素気流下、9H-カルバゾール(1.19g、7.10mmol)、炭酸カリウム(1.31g、9.47mmol)、化合物7-1(1.0g、2.37mmol)のジメチルホルムアミド溶液(10mL)を120℃で終夜攪拌した。この混合物を室温に戻した後、飽和塩化アンモニウム溶液を加えてクエンチし、クロロホルムで抽出した。エバポレータ―により溶媒を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエン:ヘキサン)で精製し、化合物960(1.60g、2.23mmol、収率94.2%)を得た。
1H NMR (400 MHZ, CDCl3) δ 6.56 (t, J = 7.6 HZ, 2H), 6.64 (t, J = 7.2 HZ, 1H), 6.74 (d, J = 7.2 HZ, 2H), 7.13 (t, J = 7.6 HZ, 4H), 7.19-7.24 (m, 4H), 7.30-7.35 (m, 8H), 7.48 (d, J = 7.2 HZ, 2H), 7.86 (d, J = 7.2 HZ, 2H), 8.00 (t, J = 8.4 HZ, 6 H), 9.71 (s, 1H).
ASAP MSスペクトル分析: C50H32N6: 理論値716, 観測値717.
石英基板上に真空蒸着法にて、真空度5×10-5Pa以下の条件にて化合物939とホスト材料とを異なる蒸着源から蒸着し、化合物939の含有量が20質量%である薄膜を100nmの厚さで形成し、これを実施例1のドープ薄膜とした。また、化合物939のかわりに化合物947、化合物5225、化合物5223、化合物960、下記比較化合物Aを用いた点のみを変更して薄膜を形成し、これを実施例2~5、比較例1のドープ薄膜とした。作製した各ドープ薄膜に対して360nmの励起光を照射して発光スペクトルおよび発光の過渡減衰曲線を測定した。いずれの薄膜からも遅延蛍光が観測された。表2に、発光極大波長λmax、発光量子収率PLQY、遅延蛍光の寿命τd(単位:ミリ秒)を示す。
また、石英基板上に真空蒸着法にて、真空度5×10-5Pa以下の条件にて化合物939を単独で蒸着して、実施例1のニート薄膜を形成した。同じ条件で化合物947、化合物5225、化合物5223、化合物960、比較化合物Aを単独で蒸着して、実施例2~5、比較例1のニート薄膜を形成した。各ニート薄膜を用いて、各化合物のHOMOとLUMOのエネルギー準位を測定した結果を表2に示す。
Claims (15)
- 下記一般式(1)で表される化合物。
[一般式(1)におけるR1~R5のうち、
R1およびR2の一方がAであり、
残りのR1~R5のうちp個がDであり、
残りの4-p個がRである。
ここにおいて
Aは、Het-LA-*またはCN-LA-*で表される基であり、ここでHetは炭素原子を介して結合する置換もしくは無置換のヘテロアリール基(ただしヘテロアリール基の環骨格構成原子として少なくとも1つの窒素原子を含む)を表し、LAは単結合または置換もしくは無置換のアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。
Dは、下記一般式(IIa)、(IIb)、(IIc)または(IId)で表される基である。
ここでX’はN-RD’、酸素原子または硫黄原子を表し、
RDは、各々独立に水素原子、重水素原子、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ミノ基、シアノ基、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基、置換もしくは無置換のヘテロアリールオキシ基またはシリル基を表し、2つ以上のRDは互いに結合して環状構造を形成してもよく、
RD’は、水素原子、重水素原子、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、RD’は1つ以上のRDと結合して環状構造を形成してもよく、
LDは、各々独立に単結合、置換もしくは無置換のアリーレン基、または置換もしくは無置換のヘテロアリーレン基を表し、
*は結合位置を表す。
Rは、水素原子、重水素原子、または置換もしくは無置換のアリール基(ただしAまたはDになりうる基を除く)である。
pは1~3のいずれかの整数である。pが2または3であるとき、分子中に存在する複数個のDは互いに同一であっても異なっていてもよい。pが1または2であるとき、分子中に存在する複数個のRは互いに同一であっても異なっていてもよい。] - R2がAである、請求項1に記載の化合物。
- R1がAである、請求項1に記載の化合物。
- R1~R5のうちの少なくとも1つが水素原子または重水素原子である、請求項1~3のいずれか1項に記載の化合物。
- pが3である、請求項1~4のいずれか1項に記載の化合物。
- pが2である、請求項1~4のいずれか1項に記載の化合物。
- R4およびR5が各々独立にDである、請求項1~6のいずれか1項に記載の化合物。
- LAが単結合である、請求項1~8のいずれか1項に記載の化合物。
- Dが一般式(IIb)で表される基である、請求項1~9のいずれか1項に記載の化合物。
- 請求項1~10のいずれか1項に記載の化合物からなる発光材料。
- 請求項1~10のいずれか1項に記載の化合物からなる遅延蛍光材料。
- 請求項1~10のいずれか1項に記載の化合物を含む有機光デバイス。
- 有機発光ダイオード(OLED)である、請求項13に記載の有機光デバイス。
- 下記一般式(1’)で表される化合物。
[一般式(1’)におけるR1~R5が下記条件1または条件2を満たし、
(条件1)R1~R5のうち、
R1およびR2の一方がハロゲン原子であり、
残りのR1~R5のうちp個がDであり、
残りの4-p個がRである。
(条件2)R1~R5のうち、
R1およびR2の一方がAであり、
残りのR1~R5のうちp個がハロゲン原子であり、
残りの4-p個がRである。
ここにおいて
Aは、Het-LA-*またはCN-LA-*で表される基であり、ここでHetは炭素原子を介して結合する置換もしくは無置換のヘテロアリール基(ただしヘテロアリール基の環骨格構成原子として少なくとも1つの窒素原子を含む)を表し、LAは単結合または置換もしくは無置換のアリーレン基を表し、*は結合位置を表す。
Dは、下記一般式(IIa)、(IIb)、(IIc)または(IId)で表される基である。
ここでX’はN-RD’、酸素原子または硫黄原子を表し、
RDは、各々独立に水素原子、重水素原子、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ミノ基、シアノ基、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基、置換もしくは無置換のヘテロアリールオキシ基またはシリル基を表し、2つ以上のRDは互いに結合して環状構造を形成してもよく、
RD’は、水素原子、重水素原子、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、RD’は1つ以上のRDと結合して環状構造を形成してもよく、
LDは、各々独立に単結合、置換もしくは無置換のアリーレン基、または置換もしくは無置換のヘテロアリーレン基を表し、
*は結合位置を表す。
Rは、水素原子、重水素原子、または置換もしくは無置換のアリール基(ただしAまたはDになりうる基を除く)である。
pは1~3のいずれかの整数である。pが2または3であるとき、分子中に存在する複数個のDは互いに同一であっても異なっていてもよい。pが1または2であるとき、分子中に存在する複数個のRは互いに同一であっても異なっていてもよい。]
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