新型杂环化合物及包含其的有机发光元件

文档序号:44100 发布日期:2021-09-28 浏览:49次 >En<

阅读说明:本技术 新型杂环化合物及包含其的有机发光元件 (Novel heterocyclic compound and organic light-emitting element comprising same ) 是由 阴盛镇 金圣珉 于 2020-03-25 设计创作,主要内容包括:本发明涉及新型杂环化合物及包含其的有机发光元件,根据本发明的杂环化合物是含氮原子的多环化合物,可以作为有机发光元件的有机物层材料使用。(The present invention relates to a novel heterocyclic compound and an organic light-emitting device including the same, and the heterocyclic compound according to the present invention is a polycyclic compound containing a nitrogen atom and can be used as an organic layer material of an organic light-emitting device.)

新型杂环化合物及包含其的有机发光元件

技术领域

本发明涉及新型杂环化合物及包含其的有机发光元件。

背景技术

有机电致发光元件是自发光型显示元件的一种,具有视角宽、对比度优异且响应速度快的优点。

有机发光元件具有在2个电极之间配置有机薄膜的结构。对这种结构的发光元件施加电压时,从2个电极注入的电子和空穴在有机薄膜中结合而成对后猝灭并发光。上述有机薄膜根据需要可以由单层或多层构成。

有机薄膜的材料根据需要可以具有发光功能。例如,作为有机薄膜材料,可以使用其本身可以单独构成发光层的化合物,或者也可以使用可以起到主体-掺杂剂系发光层的主体或掺杂剂作用的化合物。除此以外,作为有机薄膜的材料,还可以使用可以起到空穴注入、空穴传输、电子阻挡、空穴阻挡、电子传输或电子注入等作用的化合物。

为了提高有机发光元件的性能、寿命或效率,要求开发有机薄膜材料。

现有技术文献

专利文献

(专利文献1)美国专利第4,356,429号

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以用作有机发光元件的有机物层材料的新型结构的杂环化合物。

另外,本发明的目的在于提供一种包含上述杂环化合物作为有机物层材料的有机发光元件。

本发明涉及新型杂环化合物及包含其的有机发光元件,根据本发明的杂环化合物是含氮原子的多环化合物,可以用作有机发光元件的有机物层材料。

本发明提供由下述化学式1表示的杂环化合物。

[化学式1]

在上述化学式1中,

R1至R15中的至少一个为-L-Ar,其余各自独立地为氢、氘、氰基、C1-C60烷基、C2-C60烯基、C2-C60炔基、C3-C60环烷基、C2-C60杂环烷基、C6-C60芳基、C2-C60杂芳基、-SiRaRbRc、-P(=O)RaRb或-NRaRb

Ra、Rb和Rc各自独立地为氢、氘、C1-C60烷基、C3-C60环烷基、C6-C60芳基或C2-C60杂芳基;

L为单键、C6-C60亚芳基或C2-C60亚杂芳基;

Ar为C6-C60芳基或C2-C60杂芳基;

上述R1至R15的烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环烷基、芳基或杂芳基、L的亚芳基和亚杂芳基、Ar的芳基和杂芳基可以被选自C1-C60烷基、卤代C1-C60烷基、卤素、氰基、C3-C60环烷基、C1-C60烷氧基、C6-C60芳基、C6-C60芳氧基、C6-C60芳基C1-C60烷基、C1-C60烷基C6-C60芳基、C2-C60杂芳基、-SiRdReRf、-NRgRh、硝基和羟基中的一个以上进一步取代;

Rd、Re和Rf各自独立地为C1-C60烷基或C6-C60芳基;

Rg和Rh各自独立地为氢、C1-C60烷基或C6-C60芳基;

上述亚杂芳基、杂芳基和杂环烷基包含选自N、O、S和Se中的一个以上的杂原子。

另外,本发明提供一种有机发光元件,其中,包含:阳极、阴极、以及具备在上述阳极与阴极之间的1层以上的有机物层,上述有机物层中的1层以上包含上述化学式1的杂环化合物。

根据本发明的杂环化合物是由1-苯基-苯并咪唑骨架和咔唑骨架构成,咔唑骨架的9号氮与1-苯基-苯并咪唑骨架的2号碳结合,并且咔唑骨架的1号碳与在1-苯基-苯并咪唑骨架的1号位置上取代的苯基的邻位的碳结合而成的新型结构的含氮原子多环化合物,可以作为有机发光元件的有机物层材料使用。上述杂环化合物在有机发光元件中可以起到发光材料、空穴注入材料、空穴传输材料、发光材料、电子传输材料、电子注入材料等作用。

当根据本发明的杂环化合物作为主体材料、具体作为磷光主体材料包含在有机发光元件的发光层中的情况下,发光效率、电力效率、量子效率和元件寿命优异,可以显示出合适的色坐标。

根据本发明的杂环化合物的电子迁移率优异,改善了元件的电流特性,强化了驱动电压,从而诱导功率利用系数的提高,从而能够制作耗电量得到改善的有机发光元件,可以防止基于结构上的空间阻位而引起的PL波长处的红移现象,因此能够实现合适的颜色再现性。

具体实施方式

下面,对本发明进行详述,关于这时使用的技术用语和科学用语,如果没有其它定义,就具有本发明所属技术领域中具有常规知识的人员通常理解的意思,下述说明中省略关于可能会不必要地混淆本发明的主旨的公知功能和构成的说明。

本说明书中,“烷基”、“烷氧基”及除此以外的包含“烷基”部分的取代基将直链或支链形态全部包含在内。

本说明书中,烷基包含碳原子数1至60的直链或支链,并且可以被其它取代基进一步取代。烷基的碳原子数可以为1至60,具体地可以为1至40,更具体地可以为1至20。

本说明书中,烯基包含碳原子数2至60的直链或支链,并且可以被其它取代基进一步取代。烯基的碳原子数可以为2至60,具体地可以为2至40,更具体地可以为2至20。

本说明书中,炔基包含碳原子数2至60的直链或支链,并且可以被其它取代基进一步取代。炔基的碳原子数可以为2至60,具体地可以为2至40,更具体地可以为2至20。

本说明书中,环烷基包含碳原子数3至60的单环或多环,并且可以被其它取代基进一步取代。在这里,多环是指环烷基与其它环基直接连接或稠合的基团。在这里,所谓其它环基可以为环烷基,也可以为其它种类的环基,例如杂环烷基、芳基、杂环等。环烷基的碳原子数可以为3至60,具体地可以为3至40,更具体地可以为5至20。

本说明书中,杂环烷基包含选自N、O、S和Se中的至少一个作为杂原子,并包含碳原子数2至60的单环或多环,且可以被其它取代基进一步取代。在这里,多环是指杂环烷基与其它环基直接连接或稠合的基团。在这里,所谓其它环基可以为杂环烷基,也可以为其它种类的环基,例如环烷基、芳基、杂环等。杂环烷基的碳原子数可以为2至60,具体地可以为2至40,更具体地可以为3至20。

本说明书中,芳基是通过去除一个氢而从芳香族烃衍生的有机原子团,并包含碳原子数6至60的单环或多环,且可以被其它取代基进一步取代。在这里,多环是指芳基与其它环基直接连接或稠合的基团。在这里,所谓其它环基可以为芳基,也可以为其它种类的环基,例如环烷基、杂环烷基、杂环等。芳基的碳原子数可以为6至60,具体地可以为6至40,更具体地可以为6至25。作为芳基的具体例子,有苯基、联苯基、三苯基、萘基、蒽基、基、菲基、苝基、荧蒽基、三亚苯基、萉基、芘基、并四苯基、并五苯基、芴基、茚基、苊烯基、芴基等或它们的稠环,但不仅限于此。

本说明书中,“亚芳基”是指在上述芳基中通过去除一个氢而衍生的2价有机原子团,遵循上述芳基的定义。

本说明书中,杂环基包含选自N、O、S和Se中的至少一个作为杂原子,并包含碳原子数2至60的单环或多环,且可以被其它取代基进一步取代。杂芳基包含在杂环基的范围,是杂芳香族环基。在这里,多环是指杂环基与其它环基直接连接或稠合的基团。在这里,所谓其它环基可以为杂环基,也可以为其它种类的环基,例如环烷基、杂环烷基、芳基等。杂环基的碳原子数可以为2至60,具体地可以为2至40,更具体地可以为3至25。作为杂环基的具体例子,有吡啶基、吡咯基、嘧啶基、哒嗪基、呋喃基、噻吩基、咪唑基、吡唑基、唑基、异唑基、噻唑基、异噻唑基、三唑基、呋咱基、二唑基、噻二唑基、二噻唑基、四唑基、吡喃基、噻喃基、二嗪基、嗪基、噻嗪基、二烯基、三嗪基、四嗪基、喹啉基、异喹啉基、喹唑啉基、异喹唑啉基、萘啶基、吖啶基、菲啶基、咪唑并吡啶基、二氮杂萘基、三氮杂茚、吲哚基、吲哚嗪基、苯并噻唑基、苯并唑基、苯并咪唑基、苯并噻吩基、苯并呋喃基、二苯并噻吩基、二苯并呋喃基、咔唑基、苯并咔唑基、吩嗪基等或它们的稠环,但不仅限于此。

本说明书中,“杂芳基”是指包含选自N、O、S和Se中的至少一个杂原子作为芳香族环骨架原子,其余芳香族环骨架原子为碳的芳基基团,是5至6元单环杂芳基、以及与一个以上的苯环稠合的多环式杂芳基,可以部分饱和。此外,本发明中杂芳基还包含一个以上的杂芳基以单键连接的形态。作为具体例子,包含呋喃基、噻吩基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、噻唑基、异噻唑基、异唑基、唑基、三嗪基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基等单环杂芳基;苯并呋喃基、苯并噻吩基、异苯并呋喃基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并异噻唑基、苯并异唑基、苯并唑基、异吲哚基、吲哚基、吲唑基、喹啉基、异喹啉基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、苯并咔唑基等多环式杂芳基等,但并不限定于此。

本说明书中,“亚杂芳基”是指在上述杂芳基中通过去除一个氢而衍生的2价有机原子团,遵循上述杂芳基的定义。

本发明涉及新型杂环化合物及包含其的有机发光元件,更详细而言,涉及由1-苯基-苯并咪唑骨架和咔唑骨架构成,咔唑骨架的9号氮与1-苯基-苯并咪唑骨架的2号碳结合,并且咔唑骨架的1号碳与在1-苯基-苯并咪唑骨架的1号位置上取代的苯基的邻位的碳结合而成的新型结构的含氮原子多环化合物及包含其的有机发光元件。

根据本发明的杂环化合物可以由下述化学式1表示:

[化学式1]

在上述化学式1中,

R1至R15中的至少一个为-L-Ar,其余各自独立地为氢、氘、氰基、C1-C60烷基、C2-C60烯基、C2-C60炔基、C3-C60环烷基、C2-C60杂环烷基、C6-C60芳基、C2-C60杂芳基、-SiRaRbRc、-P(=O)RaRb或-NRaRb

Ra、Rb和Rc各自独立地为氢、氘、C1-C60烷基、C3-C60环烷基、C6-C60芳基或C2-C60杂芳基;

L为单键、C6-C60亚芳基或C2-C60亚杂芳基;

Ar为C6-C60芳基或C2-C60杂芳基;

上述R1至R15的烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环烷基、芳基或杂芳基、L的亚芳基和亚杂芳基、Ar的芳基和杂芳基可以被选自C1-C60烷基、卤代C1-C60烷基、卤素、氰基、C3-C60环烷基、C1-C60烷氧基、C6-C60芳基、C6-C60芳氧基、C6-C60芳基C1-C60烷基、C1-C60烷基C6-C60芳基、C2-C60杂芳基、-SiRdReRf、-NRgRh、硝基和羟基中的一个以上进一步取代;

Rd、Re和Rf各自独立地为C1-C60烷基或C6-C60芳基;

Rg和Rh各自独立地为氢、C1-C60烷基或C6-C60芳基;

上述亚杂芳基、杂芳基和杂环烷基包含选自N、O、S和Se中的一个以上的杂原子。

具体而言,上述化学式1的杂环化合物由于具有以碳原子为中心三个氮原子结合的形态的核结构和特定取代基的导入而热稳定,并且可以显示出极大化的电子迁移率。

上述化学式1的杂环化合物具有如下优点,即,基于上述结构性特征而可以显示出磷光特性,可以用作有机发光元件的有机物层材料,特别是在作为发光层材料而采用时,提高电子迁移率而强化驱动电压,诱导功率利用系数的提高,从而能够制造出耗电量改善的有机发光元件。此外,上述化学式1的杂环化合物可以防止由结构上的空间阻位引起的在PL波长处的红移现象,因此能够实现合适的颜色再现性。

一实施例中,上述杂环化合物可以由下述化学式2表示:

[化学式2]

在上述化学式2中,

R11为-L1-Ar1;R12为-L2-Ar2;R13为-L3-Ar3;R14为-L4-Ar4

L1、L2、L3和L4各自独立地为单键、C6-C60亚芳基或C2-C60亚杂芳基;

Ar1、Ar2、Ar3和Ar4各自独立地为C6-C60芳基或C2-C60杂芳基;

R21至R24各自独立地为氢、氘、C6-C60芳基或C2-C60杂芳基;

a至d各自独立地为0或1的整数,并满足2≤a+b+c+d≤4;

上述R21至R24的芳基或杂芳基、L1至L4的亚芳基和亚杂芳基、Ar1至Ar4的芳基和杂芳基可以被选自C1-C60烷基、C6-C60芳基、C1-C60烷基C6-C60芳基和C2-C60杂芳基中的一个以上进一步取代。

就上述杂环化合物而言,从实现优异的发光效率和提高的驱动寿命的方面出发,上述a+b+c+d可以为2。

作为一个例子,a为1,b为0,c为0,d可以为1。

作为一个例子,a为1,b为0,c为1,d可以为0。

作为一个例子,a为0,b为1,c为1,d可以为0。

作为一个例子,a为0,b为1,c为0,d可以为1。

一实施例中,上述杂环化合物可以由下述化学式3至6中的任一个表示:

[化学式3]

[化学式4]

[化学式5]

[化学式6]

在上述化学式3至6中,

L1、L2、L3和L4各自独立地为单键、C6-C30亚芳基或C2-C30亚杂芳基;

Ar1、Ar2、Ar3和Ar4各自独立地为C6-C30芳基或C2-C30杂芳基;

R21至R24各自独立地为氢、氘、C6-C30芳基或C2-C30杂芳基;

上述R21至R24的芳基或杂芳基、L1至L4的亚芳基和亚杂芳基、Ar1至Ar4的芳基和杂芳基可以被选自C1-C30烷基、C6-C30芳基、C1-C30烷基C6-C30芳基和C2-C30杂芳基中的一个以上进一步取代。

在一实施例中,上述L1、L2、L3和L4各自独立地为单键或C6-C30亚芳基,上述L1至L4的亚芳基可以被选自C1-C30烷基、C6-C30芳基、C1-C30烷基C6-C30芳基和C2-C30杂芳基中的一个以上进一步取代;Ar1、Ar2、Ar3和Ar4各自独立地可以选自下述结构,但并不限定于此:

在上述中,

X1为NR31、O或S;

Y1为CR32R33、O或S;

R31为C6-C30芳基或C2-C30杂芳基;

R32和R33各自独立地为C1-C30烷基、C6-C30芳基或C2-C30杂芳基;

R'、R”和R”'彼此独立地为氢、C6-C30芳基或C2-C30杂芳基;

上述R'、R”和R”'的芳基可以被C1-C30烷基进一步取代。

在一实施例中,上述L1、L2、L3和L4各自独立地为单键或C6-C20亚芳基,上述L1至L4的亚芳基可以被选自C6-C20芳基、C1-C20烷基C6-C20芳基和C2-C20杂芳基中的一个以上进一步取代。

在一实施例中,上述L1、L2、L3和L4各自独立地可以为单键,或者选自下述结构,但并不限定于此:

在上述中,

RL1、RL2和RL3各自独立地为氢、C6-C30芳基、C1-C30烷基C6-C30芳基和C2-C30杂芳基。

在一实施例中,上述杂环化合物可以选自下述结构,但并不限定于此。

根据本发明的一实施例的杂环化合物基于其结构特异性,可以用于有机发光元件的有机物层中,具体而言,在上述有机物层内的发光层中可以作为主体化合物使用。更具体而言,根据本发明的一实施例的杂环化合物在上述有机物层内的发光层中可以作为磷光主体化合物使用。

上述的化合物可以基于后述的制造例进行制造。后述的制造例中记载了代表性的例示,但根据需要可以追加或去除取代基,可以变更取代基的位置。此外,可以基于该技术领域中的技术来变更起始物质、反应物质、反应条件等。关于根据需要变更其余位置的取代基的种类或位置,本领域技术人员可以利用该技术领域中已知的技术实施。

另外,本发明提供包含上述化学式1的杂环化合物的有机发光元件。

具体而言,根据本发明的有机发光元件包含:阳极、阴极、以及具备在阳极与阴极之间的1层以上的有机物层,上述有机物层中的1层以上包含上述化学式1的杂环化合物。

但是,该技术领域中已知的有机发光元件的结构也可以适用于本发明。本发明的范围并不限定于这种层叠结构,根据需要,除了发光层以外的其余层可以被省略,也可以进一步追加需要的其它功能层。

根据本发明的有机发光元件除了有机物层中的1层以上中包含上述化学式1的杂环化合物以外,可以利用该技术领域中已知的材料和方法进行制造。

上述化学式1的杂环化合物可以单独构成有机发光元件的有机物层中的1层以上。但是,根据需要,也可以与其它物质混合而构成有机物层。

上述化学式1的杂环化合物在有机发光元件中可以作为空穴注入材料、空穴传输材料、发光材料、电子传输材料、电子注入材料等而使用。上述化学式1的杂环化合物可以作为空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层中的一层以上的材料而使用。作为一个例子,上述化学式1的杂环化合物可以作为有机发光元件的电子注入和传输层材料而使用。作为另一个例子,上述化学式1的杂环化合物可以作为有机发光元件的发光层材料而使用。作为另一个例子,上述化学式1的杂环化合物可以作为有机发光元件的磷光发光层的主体材料而使用。

根据本发明的有机发光元件中,下面例示出除了上述化学式1的杂环化合物以外的材料,但这些只是用于例示,并不限定本发明的范围,而可以替代为该技术领域中公知的材料。

作为阳极材料,可以利用功函数比较大的材料,作为具体例子,可以使用钒、铬、铜、锌、金等金属或它们的合金;氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)等金属氧化物;ZnO:Al或SnO2:Sb等金属与氧化物的组合;聚(3-甲基噻吩)、聚[3,4-(亚乙基-1,2-二氧)噻吩](PEDT)、聚吡咯和聚苯胺等导电性高分子等,但不仅限于此。此外,上述阳极层可以仅由上述材料中的一种类型形成,或者也可以由复数个材料的混合物形成,可以形成由相同组成或不同组成的复数个层构成的多层结构。

作为阴极材料,可以利用功函数比较小的材料,作为具体例,可以使用镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡和铅等金属或它们的合金;LiF/Al或LiO2/Al等多层结构物质等。

作为空穴注入材料,可以利用公知的空穴注入材料,例如,可以使用美国专利第4,356,429号中公开的CuPc(copper phthalocyanine,酞菁铜)等酞菁化合物或文献[Advanced Material,6,p.677(1994)]中记载的星爆型胺衍生物类,例如TCTA(tris(4-carbazoyl-9-ylphenyl)amine,三(4-咔唑基-9-基苯基)胺)、m-MTDATA(4,4',4"-tris(3-Methylphenylphenylamino)triphenylamine,4,4',4"-三(3-甲基苯基苯基氨基)三苯胺)、m-MTDAPB(1,3,5-tris[4-(3-metylphenylphenylamino)phenyl]benzene,1,3,5-三[4-(3-甲基苯基苯基氨基)苯基]苯)、具有溶解性的作为导电性高分子的Pani/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid,聚苯胺/十二烷基苯磺酸)或PEDOT:PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrnesulfonate),聚(3,4-乙撑二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐))、Pani/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonic acid,聚苯胺/樟脑磺酸)或PANI/PSS(Polyaniline/Poly(4-styrene-sulfonate),聚苯胺/聚(4-苯乙烯磺酸盐))等。

作为空穴传输材料,可以使用吡唑啉衍生物、芳基胺系衍生物、茋衍生物、三苯基二胺衍生物等,也可以使用低分子或高分子材料。作为具体例子,可以使用NPB(N,N’-bis(naphthalen-1-yl)-N,N’-bis(phenyl)-benzidine,N,N’-双(萘-1-基)-N,N’-双(苯基)-联苯胺)、NPD(N,N’-bis(naphthalen-1-yl)-N,N′-bis(phenyl)-2,2’-dimethylbenzidine,N,N’-双(萘-1-基)-N,N’-双(苯基)-2,2’-二甲基联苯胺)、mCP(1,3-Bis(N-carbazolyl)benzene,1,3-双(N-咔唑基)苯)、TPD(N,N’-Bis(3-methylphenyl)-N,N′-diphenylbenzidine,N,N’-双(3-甲基苯基)-N,N’-二苯基联苯胺)、TTB(N,N,N’,N’-tetrakis(4-methylphenyl)-(1,1’-biphenyl)-4,4-diamine,N,N,N’,N’-四(4-甲基苯基)-(1,1’-联苯)-4,4-二胺)、TTP(N1,N4-diphenyl-N1,N4-dim-tolylbenzene-1,4-diamine,N1,N4-二苯基-N1,N4-二间甲苯基苯-1,4-二胺)、ETPD(N,N’-bis(4-methylphenyl)-N,N’-bis(4-ethylphenyl)-[1,1’-(3,3’-dimethyl)biphenyl]-4,4’-diamine,N,N’-双(4-甲基苯基)-N,N’-双(4-乙基苯基)-[1,1’-(3,3’-二甲基)联苯]-4,4’-二胺)、VNPB(N4,N4’-di(naphthalen-1-yl)-N4,N4’-bis(4-vinylphenyl)biphenyl-4,4’-diamine,N4,N4’-二(萘-1-基)-N4,N4’-双(4-乙烯基苯基)联苯-4,4’-二胺)、ONPB(N4,N4’-bis(4-(6-((3-ethyloxetan-3-yl)methoxy)hexyl)phenyl)-N4,N4’-diphenylbiphenyl-4,4’-diamine,N4,N4’-双(4-(6-((3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲氧基)己基)苯基)-N4,N4’-二苯基联苯-4,4’-二胺)、OTPD(N4,N4’-bis(4-(6-((3-ethyloxetan-3-yl)methoxy)hexyl)phenyl)-N4,N4′-diphenylbiphenyl-4,4′-diamine,N4,N4’-双(4-(6-((3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲氧基)己基)苯基)-N4,N4’-二苯基联苯-4,4’-二胺))等低分子空穴传递物质;和PVK(poly-N-vinylcarbazole,聚(N-乙烯基咔唑)、聚苯胺、(苯基甲基)聚硅烷(等高分子空穴传输物质。

作为电子传输材料,可以使用二唑衍生物、蒽醌二甲烷及其衍生物、苯醌及其衍生物、萘醌及其衍生物、蒽醌及其衍生物、四氰蒽醌二甲烷及其衍生物、芴酮衍生物、二苯基二氰乙烯及其衍生物、联苯醌衍生物、8-羟基喹啉及其衍生物的金属配合物等,不仅可以使用低分子物质,还可以使用高分子物质。作为具体的一个例子,可以使用TSPO1(diphenyl[4-(triphenylsilyl)phenyl]phosphine oxide,二苯基[4-(三苯基甲硅烷基)苯基]氧化膦)、TPBI(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazol-2-yl)benzene,1,3,5-三(N-苯基苯并咪唑-2-基)苯);Alq3(tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum,三(8-羟基喹啉)铝);BCP(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline,2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉);PBD(2-(4-biphenyl)-5-(4-tert-butyl-phenyl)-1,3,4-oxadizole,2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基-苯基)-1,3,4-二唑)、TAZ(3-(4-biphenyl)-4-phenyl-5-(4-tert-butyl-phenyl)-1,2,4-triazole,3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基-苯基)-1,2,4-三唑)、OXD-7(1,3-bis[2-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzene,1,3-双[2-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-二唑-5-基]苯)等唑化合物;三(苯基喹喔啉)(tris(phenylquinoxaline),TPQ);TmPyPB(3,3’-[5’-[3-(3-Pyridinyl)phenyl][1,1’:3’,1”-terphenyl]-3,3”-diyl]bispyridine,3,3’-[5’-[3-(3-吡啶基)苯基][1,1’:3’,1”-三联苯基]-3,3”-二基]双吡啶)等,但并不限定于此。

作为电子注入材料,例如在该领域中代表性地使用LIF或Liq(lithiumquinolate,8-羟基喹啉锂),但并不限定于此。

作为发光材料,可以使用红色、绿色或蓝色发光材料,需要时可以将2种以上的发光材料混合使用。此外,作为发光材料,可以使用荧光材料,还可以使用磷光材料。作为发光材料,可以单独使用将从阳极和阴极分别注入的空穴和电子进行结合而使其发光的材料,但也可以使用主体材料和掺杂剂材料同时参与发光的材料。

将上述化学式1的杂环化合物作为有机发光元件的磷光发光层的主体材料使用时,将磷光掺杂剂一起使用,从而能够以更高的效率得到高亮度的颜色。这时,使用的掺杂剂没有限定,可以根据需要选择使用已知的掺杂剂。磷光掺杂剂是能够由三重态激子发光的化合物,只要由三重态激子发光,就没有特别限定。作为具体的一个例子,可以是包含选自Ir、Ru、Pd、Pt、Os和Re等中的一种以上的金属的金属配合物,可以为卟啉金属配合物或邻位金属化金属配合物。

上述卟啉金属配合物具体地可以为卟啉铂配合物。

上述邻位金属化金属配合物可以是包含2-苯基吡啶(2-phenylpyridine,ppy)衍生物、7,8-苯并喹啉衍生物、2-(2-噻吩基)吡啶(2-(2-thienyl)pyridine,tp)衍生物、2-(1-萘基)吡啶(2-(1-naphthyl)pyridine,npy)衍生物、2-苯基喹啉(2-phenylquinoline,pq)衍生物等作为配体的化合物。这时,它们的衍生物可以根据需要具有取代基。作为辅助配体,可以进一步具有乙酰丙酮(acetylacetonato,acac)、苦味酸(picric acid)等除了上述配体以外的配体。作为具体例子,可举出双噻吩基吡啶乙酰丙酮合铱(bisthienylpyridineacetylacetonate Iridium)、双(2-苯并[b]噻吩-2-基吡啶)(乙酰丙酮)合铱(III)(bis(2-benzo[b]thiophen-2-yl-pyridine)(acetylacetonato)iridium(III),Ir(btp)2(acac))、双(2-苯基苯并噻唑)(乙酰丙酮)合铱(III)(bis(2-phenylbenzothiazole)(acetylacetonato)iridium(III)、Ir(bt)2(acac))、双(1-苯基异喹啉)(乙酰丙酮)合铱(III)(bis(1-phenylisoquinoline)(acetylacetonato)Iridium(III),Ir(piq)2(acac))、三(1-苯基异喹啉)合铱(III)(tris(1-phenylisoquinoline)iridium(III),Ir(piq)3)、三(2-苯基吡啶)合铱(III)(tris(2-phenylpyridine)iridium(III),Ir(ppy)3)、三(2-联苯基吡啶)合铱(tris(2-biphenylpyridine)iridium)、三(3-联苯基吡啶)合铱(tris(3-biphenylpyridine)iridium)、三(4-联苯基吡啶)合铱(tris(4-biphenylpyridine)iridium)等,但并不限定于此。

下面,通过实施例对本发明更详细地进行说明,但这些只是例示本发明,而并不限定本发明的范围。

[制造例1]化合物A1的制造

化合物a-1的制造

在420mL的DMF中加入10g(84.65mmol)的苯并咪唑、22.2g(93.11mmol)的2-氯-碘苯、2.42g(12.70mmol)的CuI(Copper(I)iodide,碘化铜)、23.40g(169.30mmol)的K2CO3(potassium carbonate,碳酸钾)、1.12g(4.23mmol)的18-冠醚-6(18-crown-6-ether)后,在氮气氛下,在150℃下进行回流。当反应结束时,使用硅藻土(celite)和硅酸镁载体(florisil)过滤后,用MC进行洗涤。使用MC和Hex进行柱层析纯化而得到了17.2g(89%)的目标化合物a-1。

化合物a-2的制造

在220mL的THF中溶解10g(43.73mmol)的化合物a-1后,将温度降至-78℃后,添加30mL(48.10mmol)的正丁基锂(n-butyllithium,在1.6M的己烷溶液中),在相同温度下搅拌30分钟。缓慢滴加碘(iodine)溶液(将12.21g(48.10mmol)的碘溶解于200mL的THF中)后,一边搅拌一边将温度升至室温,在室温搅拌24小时。当反应结束时,用硫代硫酸钠(sodiumthiosulfate)溶液中止反应,进行过滤,用MC进行洗涤。使用MC和Hex进行柱层析纯化,从而得到了11.6g(75%)的目标化合物a-2。

化合物a-3的制造

在420mL的DMF中加入5g(14.10mmol)的化合物a-2、3.13g(15.51mmol)的1-氯-9H-咔唑(1-chloro-9H-cabazol)、0.40g(2.12mmol)的CuI(Copper(I)iodide)、3.90g(28.20mmol)的K2CO3(potassium carbonate)、0.19g(0.71mmol)的18-冠醚-6(18-crown-6-ether)后,在氮气氛下,在150℃下进行回流。当反应结束时,使用硅藻土(celite)和硅酸镁载体(florisil)进行过滤后,用MC进行洗涤。使用MC和Hex进行柱层析纯化,从而得到了4.1g(68%)的目标化合物a-3。

化合物a-4的制造

在60mL的甲苯中溶解5g(11.67mmol)的化合物a-3后,加入3.85g(15.18mmol)的双(频哪醇合)二硼(bis(pinacolato)diboron)、1.60g(1.75mmol)的Pd2(dba)3(tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0),三(二亚苄基丙酮)二钯(0))、0.463g(35.02mmol)的K2CO3(potassium carbonate)、0.24g(0.58mmol)的S-Phos(2-Dicyclohexylphosphino-2’,6’-dimethoxybiphenyl,2-二环己基膦-2’,6’-二甲氧基联苯),在130℃下回流24小时。当反应结束时,使用EA和H2O萃取后,去除溶剂,用Hex和EA柱层析纯化,从而得到了2.34g(56%)的目标化合物a-4。

化合物A1的制造

在70mL的氯仿中加入5g(13.99mmol)的化合物a-4、2.99g(16.79mmol)的N-溴琥珀酰亚胺、3g(100重量%)的SiO2,用银箔包裹后,在常温下进行搅拌。当反应结束时,使用MC和H2O萃取后,去除溶剂,用Hex和EA柱层析纯化,从而得到了1.83g(30%)的目标化合物A1。

[实施例1至29]化合物1-1至1-29的制造

化合物A1-1的制造

利用3g(6.88mmol)的化合物A1进行作为现有方法的铃木偶联反应,用R13得到了具有下述表1的结构的目标化合物A1-1。

化合物A1-2的制造

在10mL的氯仿中加入化合物A1-1(1eq.)、溴(Bromine)(1eq.),用银箔包裹后,在常温下进行搅拌。当反应结束时,使用硫代硫酸钠溶液(sodium thiosulfate solution)和MC萃取后,去除溶剂,用Hex和EA重结晶纯化,从而得到了目标化合物A1-2。

化合物1的制造

利用化合物A1-2,通过作为现有方法的铃木偶联而得到了具有下述表1的结构的目标化合物1。

[表1]

[制造例2]化合物A2的制造

在70mL的二氯甲烷中加入5g(13.99mmol)的化合物a-4、2.99g(16.79mmol)的N-溴琥珀酰亚胺、3g(100重量%)的SiO2,用银箔包裹后,在常温下进行搅拌。当反应结束时,使用MC和H2O萃取后,去除溶剂,用Hex和EA柱层析纯化,从而得到了2.08g(34%)的目标化合物A2。

[实施例30至58]化合物2-1至2-29的制造

化合物A2-1的制造

利用3g(6.88mmol)的化合物A2,进行作为现有方法的铃木偶联反应,用R10得到了具有下述表2的结构的目标化合物A2-1。

化合物A2-2的制造

在10mL的氯仿中加入化合物A2-1(1eq.)、溴(Bromine)(1eq.),用银箔包裹后,在常温下进行搅拌。当反应结束时,使用硫代硫酸钠溶液(sodium thiosulfate solution)和MC萃取后,去除溶剂,用Hex和EA重结晶纯化,从而得到了目标化合物A2-2。

化合物2的制造

利用化合物A2-2,通过作为现有方法的铃木偶联而得到了具有下述表2的结构的目标化合物2。

[表2]

[制造例3]化合物A3的制造

化合物a-5的制造

在420mL的DMF中加入10g(84.65mmol)的苯并咪唑、25.0g(93.11mmol)的1-氯-2-碘-4-甲氧基苯、2.42g(12.70mmol)的CuI(Copper(I)iodide)、23.40g(169.30mmol)的K2CO3(potassium carbonate)、1.12g(4.23mmol)的18-冠醚-6(18-crown-6-ether)后,在氮气氛下,在150℃下进行回流。当反应结束时,使用硅藻土(celite)和硅酸镁载体(florisil)进行过滤后,用MC进行洗涤。使用MC和Hex柱层析纯化,从而得到了18.4g(84%)的目标化合物a-5。

化合物a-6的制造

在190mL的THF中溶解10g(38.65mmol)的化合物a-5后,将温度降至-78℃,然后添加27mL(42.52mmol)的正丁基锂(n-butyllithium,在1.6M的己烷溶液中),在相同温度下搅拌30分钟。缓慢滴加碘(iodine)溶液(将10.79g(42.52mmol)的碘(iodine)溶解于170mL的THF中)后,一边搅拌一边将温度缓慢升至室温,在室温下搅拌24小时。当反应结束时,用硫代硫酸钠(sodium thiosulfate)溶液中止反应,进行过滤,用MC进行洗涤。使用MC和Hex柱层析纯化,从而得到了11.3g(76%)的目标化合物a-6。

化合物a-7的制造

在420mL的DMF中加入5g(13.0mmol)的化合物a-6、2.70g(14.30mmol)的1-氯-9H-咔唑(1-chloro-9H-cabazol)、0.37g(1.95mmol)的CuI(Copper(I)iodide)、3.59g(26.0mmol)的K2CO3(potassium carbonate)、0.18g(0.65mmol)的18-冠醚-6(18-crown-6-ether)后,在氮气氛下,在150℃下进行回流。当反应结束时,使用硅藻土(celite)和硅酸镁载体(florisil)进行过滤后,用MC进行洗涤。使用MC和Hex柱层析纯化,从而得到了4.2g(71%)的目标化合物a-7。

化合物a-8的制造

在60mL的甲苯中溶解5g(0.91mmol)的化合物a-7后,加入3.85g(15.18mmol)的双(频哪醇合)二硼(bis(pinacolato)diboron)、1.60g(1.75mmol)的Pd2(dba)3(tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0),三(二亚苄基丙酮)二钯(0))、0.463g(35.02mmol)的K2CO3(potassium carbonate)、0.24g(0.58mmol)的S-Phos(2-Dicyclohexylphosphino-2’,6’-dimethoxybiphenyl,2-二环己基膦基-2’,6’-二甲氧基联苯),在130℃下回流24小时。当反应结束时,使用EA和H2O萃取后,去除溶剂,用Hex和EA柱层析纯化,从而得到了2.20g(52%)的目标化合物a-8。

化合物A3的制造

在70mL的二氯甲烷中加入5g(12.91mmol)的化合物a-8、2.53g(14.20mmol)的N-溴琥珀酰亚胺、3g(100重量%)的SiO2,用银箔包裹后,在常温下进行搅拌。当反应结束时,使用MC和H2O萃取后,去除溶剂,用Hex和EA柱层析纯化,从而得到了2.47g(41%)的目标化合物A3。

[实施例59至87]化合物3-1至3-29的制造

化合物A3-1的制造

利用3g(6.43mmol)的化合物A3进行作为现有方法的铃木偶联反应,用R10得到了具有下述表3的结构的目标化合物A3-1。

化合物A3-2的制造

在10mL的二氯甲烷中加入化合物A3-1(1eq.)、三溴化硼(tribromoboron)(1eq.),在常温下进行搅拌。当反应结束时,使用MC萃取后,去除溶剂,用Hex和EA重结晶纯化,从而得到了目标化合物A3-2。

化合物A3-3的制造

在10mL的THF中加入化合物A3-2(1eq.)、三乙胺(triethylamine)(1.2eq.)、4-二甲氨基吡啶(4-(dimethylamino)pyridine)(0.1eq.)、三氟甲磺酸酐(Triflic anhydride)(1.1eq.),在常温下进行搅拌。当反应结束时,使用MC进行萃取后,去除溶剂,用Hex和EA重结晶纯化,从而得到了目标化合物A3-3。

化合物3的制造

利用化合物A3-3,通过作为现有方法的铃木偶联而得到了具有下述表3的结构的目标化合物3。

[表3]

[制造例4]化合物A4的制造

在70mL的氯仿中加入5g(13.99mmol)的化合物a-8、2.99g(16.79mmol)的N-溴琥珀酰亚胺、3g(100重量%)的SiO2,用银箔包裹后,在常温下进行搅拌。当反应结束时,使用MC和H2O进行萃取后,去除溶剂,用Hex和EA柱层析纯化,从而得到了1.83g(30%)的目标化合物A4。

[实施例88至100]化合物4-1至4-13的制造

化合物A4-1的制造

利用3g(6.88mmol)的化合物A4进行作为现有方法的铃木偶联反应,用R13得到了具有下述表4的结构的目标化合物A4-1。

化合物A4-2的制造

在10mL的二氯甲烷中加入化合物A4-1(1eq.)、三溴化硼(tribromoboron)(1eq.),在常温下进行搅拌。当反应结束时,使用MC进行萃取后,去除溶剂,用Hex和EA重结晶纯化,从而得到了目标化合物A4-2。

化合物A4-3的制造

在10mL的THF中加入化合物A4-2(1eq.)、三乙胺(triethylamine)(1.2eq.)、4-二甲氨基吡啶(4-(dimethylamino)pyridine)(0.1eq.)、三氟甲磺酸酐(Triflic anhydride)(1.1eq.),在常温下进行搅拌。当反应结束时,使用MC进行萃取后,去除溶剂,用Hex和EA重结晶纯化,从而得到了目标化合物A4-3。

化合物4的制造

利用化合物A4-3,通过作为现有方法的铃木偶联而得到了具有下述表4的结构的目标化合物4。

[表4]

将在上述实施例中制造的化合物的1H NMR和MS值示于下述表5。

[表5]

有机电子元件的制造和评价

[实验例1-29]红色有机电子发光元件(磷光主体)

在真空蒸镀设备的基板夹上设置ITO基板,在形成在玻璃基板上的ITO层(阳极)上真空蒸镀2-TNATA(4,4’,4”-Tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine,4,4’,4”-三[2-萘基(苯基)氨基]三苯胺)膜而形成60nm厚度的空穴注入层后,将NPD(4,4’-bis[N-(1-naphthyl)-Nphenylamino]biphenyl,4,4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯)膜以60nm的厚度进行真空蒸镀而形成了空穴传输层。

接着,分别在真空蒸镀设备内的一侧池中加入作为主体物质的表6中记载的本发明的化合物,在另一侧池中加入作为红色发光掺杂剂物质的(piq)2Ir(acac)(bis-(1-phenylisoquinolyl)iridium(Ⅲ)acetylacetonate,双(1-苯基异喹啉基)乙酰丙酮合铱(Ⅲ))后,以95:5的重量比进行掺杂,在上述空穴传输层上以30nm厚度蒸镀了发光层。

接着,在上述发光层上,作为空穴阻挡层,将BAlq((1,1'-biphenyl-4-olato)bis(2-methyl-8-quinolinolato)aluminum,(1,1'-联苯-4-羟基)双(2-甲基-8-羟基喹啉)铝)以10nm的厚度进行真空蒸镀,在上述空穴阻挡层上,作为电子传输层,将Alq3(tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum,三(8-羟基喹啉)铝)以40nm的厚度进行真空蒸镀。然后,作为电子注入层,将作为卤化碱金属的LiF以0.2nm的厚度进行蒸镀,接着,将Al以150nm的厚度进行蒸镀而形成阴极,从而制作了有机电子发光元件。

[比较例1至3]

作为发光层的主体物质,使用下述比较化合物A、比较化合物B或比较化合物C代替本发明的化合物,除此以外,通过与上述实验例1相同的方法制造了有机电子发光元件。

对通过本发明的实验例1至29和比较例1至3制造的有机电子发光元件施加正向偏置直流电压,用photoresearch公司的PR-650测定电子发光(EL)特性,在2500cd/m2基准亮度下,通过McScience公司制造的寿命测定设备测定了T90寿命,其测定结果如下述表6所示。T90表示发光元件的亮度相对于初始亮度成为90%为止花费的时间。

[表6]

从上述表6可以知道,本发明中开发的化合物作为红色发光材料,具有比现有的发光材料更优异的发光特性,并且降低驱动电压,诱导功率利用系数上升,可以改善耗电量。即,根据本发明的化合物具有用作发光材料的主体材料而能够制造出与现有主体材料相比发光效率良好且元件的驱动寿命非常良好的OLED的优点。

[实验例30-63]绿色有机电子发光元件(磷光主体)

将由OLED用玻璃(三星-康宁制造)得到的透明电极ITO薄膜,依次使用三氯乙烯、丙酮、乙醇、蒸馏水实施超声波洗涤后,放入异丙醇中保管后使用。

其次,在真空蒸镀设备的基板夹上设置ITO基板,在真空蒸镀设备内的池中加入2-TNATA。接着,进行排气直至腔内的真空度达到10-6托,然后向池施加电流2-TNATA,在ITO基板上蒸镀了厚度的空穴注入层。在真空蒸镀设备内的另一池中加入NPB,向池施加电流使其蒸发,在空穴注入层上蒸镀了厚度的空穴传输层。

如此形成空穴注入层和空穴传输层后,在其上将发光层如下所示进行蒸镀。作为主体物质,将表7中记载的本发明的化合物以厚度进行真空蒸镀,与此同时,将作为绿色发光掺杂剂物质的Ir(ppy)3(Tris(2-phenylpyridine)iridium(III),三(2-苯基吡啶)合铱)相对于主体材料真空蒸镀10%。

接着,作为空穴阻挡层,将BCP(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline,2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉)以厚度进行蒸镀,作为电子传输层,将Alq3以的厚度进行蒸镀。

然后,作为电子注入层,将LiF以的厚度进行蒸镀。然后,将Al阴极以的厚度进行蒸镀而制作了有机电子发光元件。

[比较例4和5]

作为发光层的主体物质,使用下述比较化合物A或比较化合物C代替本发明的化合物,除此以外,通过与上述实验例30相同的方法制造了有机电子发光元件。

在本发明的实验例30至63和比较例4至5中制作的元件的驱动电压、效率和寿命的在1000cd/m2且效率为50%时的结果如下述表7所示。

[表7]

从上述表7可以确认,在本发明中开发的化合物作为绿色发光材料,显示出与现有的发光材料相比类似或优异的发光特性。特别是,可以降低驱动电压,诱导功率利用系数提高,改善耗电量。即,根据本发明的化合物具有用作发光材料的主体材料而能够制造出与现有主体材料相比发光效率良好且元件的驱动寿命非常良好的OLED的优点。

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