TWI618688B - 電子裝置用材料 - Google Patents
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Abstract
本發明關於一種式(1)化合物,其適合用作為電子裝置中的功能性材料,特別作為有機電致發光裝置中的發光體材料。
Description
本發明關於式(1)化合物。該化合物適合用作為電子裝置中的功能性材料,特別在有機電致發光裝置(OLED)中。此外,本發明關於包含式(I)化合物之電子裝置的特定具體實例,及關於製備式(I)化合物之方法。
依照本發明,術語電子裝置概括地意指包含有機材料之電子裝置。該等裝置較佳地意指OLED及稍後於申請書中揭示之某些進一步的具體實例的包含有機材料之電子裝置。
OLED的一般結構及功能化原理為熟諳此項技術者已知且特別說明於US 4539507、US 5151629、EP 0676461和WO 1998/27136中。
有必要進一步改進關於電子裝置之性能數據,特別鑑於廣泛的商業用途,例如在顯示器中或作為光源。關於此點,特別重要的是電子裝置之壽命、效率和操作電壓,及
達成之色值。
特別在發藍色光之OLED的例子中,有潛力改進關於裝置的壽命及發射之光所達成之色值。
達成該等改進的重要起點為電子裝置中所使用之發光體化合物的選擇。
從技術中已知的藍色螢光發光體為多重性化合物,特別為含有一或多個縮合芳基及/或茚並茀基團之芳基胺。其實例為US 5,153,073中所揭示之芘-芳基胺及在WO 2012/048780中所揭示之芘-芳基胺。芳基胺發光體的更多實例為苯並茚並茀胺,例如依照WO 2008/006449,及二苯並茚並茀胺,例如依照WO 2007/140847。
此外,含有縮合在茀系統上的芳族基團之茀胺的用途為先前技術中已知。含有二或多個芳基胺基之化合物被用作為螢光發光體(US 2012/0161615)。然而,該化合物顯出綠色至綠-藍色發光,而不是藍色發光。
此外,KR 2009/131536和WO 2004/061048揭示攜有二苯基胺基之苯並茀衍生物。然而,此類型之化合物具有欲用作為藍色螢光發光體之過短的波長發射,或彼等在OLED中使用的效率和壽命不令人滿意。
總之,技術目的因此為提供深藍色螢光發光體,其較佳地具有窄的發射帶。此外,該目的較佳地提供可達成高功率效率和長壽命以及深藍色發光之電子裝置的化合物。
現驚訝地發現其中二或多個苯並茀單元與氮鍵結之芳基胺化合物具有深藍色座標及非常窄的發射光譜,而因此
達成上文提出之技術目的。在發光體化合物的例子中,非常希望以深藍色座標用於顯示器及照明應用中。特別在發藍色光之發光體化合物的例子中,非常希望以窄的發射光譜(亦即具有寬度小之發射帶)調諧在顯示器或照明應用的例子中之各種色彩的色印象。
本發明因此關於式(1)化合物,
其中:可經一或多個R1基取代之芳族或雜芳族6-員環係縮合在三個選自鍵A、B和C的鍵中之至少一者上以及縮合在三個選自鍵A'、B'和C'的鍵中之至少一者上,Z 於每次出現係相同或不同地為CR1或N;X 於每次出現係相同或不同地為BR2、C(R2)2、C(R2)2-C(R2)2、-R2C=CR2-、-R2C=N-、Si(R2)2、Si(R2)2-Si(R2)2、C=O、O、S、S=O、SO2、NR2、PR2或P(=O)R2;Ar1 為具有6至40個芳族環原子之芳族或雜芳族環系統,其可經一或多個R1基取代;
R1 於每次出現係相同或不同地為H、D、F、Cl、Br、I、C(=O)R3、CN、Si(R3)3、P(=O)(R3)2、S(=O)R3、S(=O)2R3,具有1至20個C原子之直鏈烷基或烷氧基或具有3至20個C原子之支鏈或環狀烷基或烷氧基或具有2至20個C原子之烯基或炔基,其中上述基團可分別經一或多個R3基取代,且其中在上述基團中的一或多個CH2基團可以-R3C=CR3-、-C≡C-、Si(R3)2、C=O、C=NR3、-C(=O)O-,-C(=O)NR3-、NR3、P(=O)(R3)、-O-、-S-、SO或SO2替換,且其中在上述基團中的一或多個H原子可以D、F、Cl、Br、I或CN替換,或具有5至30個芳族環原子之芳族或雜芳族環系統(其在各情況中可經一或多個R3基取代),或具有5至30個芳族環原子之芳氧基或雜芳氧基(其可經一或多個R3基取代),其中二或多個R1基可彼此連結且可形成環;R2 於每次出現係相同或不同地為H、D、F、Cl、Br、I、C(=O)R3、CN、Si(R3)3、N(R3)2、P(=O)(R3)2、S(=O)R3、S(=O)2R3,具有1至20個C原子之直鏈烷基或烷氧基或具有3至20個C原子之支鏈或環狀烷基或烷氧基或具有2至20個C原子之烯基或炔基,其中上述基團可分別經一或多個R3基取代,且其中在上述基團中的一或多個CH2基團可以-R3C=CR3-、-C≡C-、Si(R3)2
、C=O、C=NR3、-C(=O)O-、-C(=O)NR3-、NR3、P(=O)(R3)、-O-、-S-、SO或SO2替換,且其中在上述基團中的一或多個H原子可以D、F、Cl、Br、I或CN替換,或具有5至30個芳族環原子之芳族或雜芳族環系統(其在各情況中可經一或多個R3基取代),或具有5至30個芳族環原子之芳氧基或雜芳氧基(其可經一或多個R3基取代),其中二或多個R2基可彼此連結且可形成環;R3 於每次出現係相同或不同地為H、D、F、Cl、Br、I、C(=O)R4、CN、Si(R4)3、N(R4)2、P(=O)(R4)2、S(=O)R4、S(=O)2R4,具有1至20個C原子之直鏈烷基或烷氧基或具有3至20個C原子之支鏈或環狀烷基或烷氧基或具有2至20個C原子之烯基或炔基,其中上述基團可分別經一或多個R4基取代,且其中在上述基團中的一或多個CH2基團可以-R4C=CR4-、-C≡C-、Si(R4)2、C=O、C=NR4、-C(=O)O-、-C(=O)NR4-、NR4、P(=O)(R4)、-O-、-S-、SO或SO2替換,且其中在上述基團中的一或多個H原子可以D、F、Cl、Br、I或CN替換,或具有5至30個芳族環原子之芳族或雜芳族環系統(其在各情況中可經一或多個R4基取代),或具有5至30個芳族環原子之芳氧基或雜芳氧基(其可經一或多個
R4基取代),其中二或多個R1基可彼此連結且可形成環;R4 於每次出現係相同或不同地為H、D、F或具有1至20個C原子之脂族、芳族或雜芳族有機基,此外,其中一或多個H原子可以D或F替換;此處之二或多個取代基R4可彼此連結且可形成環;其中排除以下情況:其中芳族或雜芳族6-員環係縮合在兩個鍵A和A'中之各者上且沒有芳族或雜芳族6-員環再縮合在其他四個選自鍵B、C、B'和C'的鍵中之一者上。
在式(I)中,為了更清楚起見,將鍵A、B、C、A'、B'和C'以箭頭表示。
就本發明的目的而言,芳族或雜芳族6-員環縮合在鍵上(諸如鍵A)的調合物意指以下的結構形式:
其中Ar*為芳族或雜芳族6-員環,其含有鍵A的兩個環原子,如上文所示。
在其中Ar*代表未經取代之苯基的例子中,於是例如出現以下的結構:
以下為就本發明的目的之化學基團的通用定義:
在本發明的意義中,芳基含有6至60個芳族環原子;在本發明的意義中,雜芳基含有5至60個芳族環原子,該等中之至少一者為雜原子。雜原子較佳地選自N、O及S。此代表基本的定義。若在本發明的說明中指出其他的優先選擇,例如關於芳族環原子或雜原子存在的數量,則該等亦適用。
此處之芳基或雜芳基意指單純的芳族環(亦即苯),或單純的雜芳族環(例如,吡啶、嘧啶或噻吩),或縮合(稠合(annellated))的芳族或雜芳族多環(例如,萘、菲、喹啉或咔唑)。在本發明的意義中,縮合(稠合)的芳族或雜芳族多環係由二或多個彼此縮合之單純的芳族或雜芳族環所組成。
可在各情況中經上述基取代以及可經由任何所欲位置與芳族或雜芳族環系統連結之芳基或雜芳基特別意指由下列者衍生之基團:苯、萘、蒽、菲、芘、二氫芘、(chrysene)、苝、螢蒽(fluoranthene)、苯並蒽、苯並菲、稠四苯、稠五苯、苯並芘、呋喃、苯並呋喃、異苯並呋喃、二苯並呋喃、噻吩、苯並噻吩、異苯並噻吩、二苯並噻吩、吡咯、吲哚、異吲哚、咔唑、吡啶、喹啉、異喹
啉、吖啶、啡啶、苯並-5,6-喹啉、苯並-6,7-喹啉、苯並-7,8-喹啉、啡噻、啡噁、吡唑、吲唑、咪唑、苯並咪唑、萘並咪唑、啡並咪唑(phenanthrimidazole)、吡啶並咪唑(pyridimidazole)、吡並咪唑(pyrazinimidazole)、喹噁啉並咪唑(quinoxalinimidazole)、噁唑、苯並噁唑、萘並噁唑(naphthoxazole)、蒽並噁唑(anthroxazole)、啡並噁唑(phenanthroxazole)、異噁唑、1,2-噻唑、1,3-噻唑、苯並噻唑、嗒、苯並嗒、嘧啶、苯並嘧啶、喹噁啉、吡、啡、萘啶、氮雜咔唑、苯並咔啉、啡啉、1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、苯並三唑、1,2,3-噁二唑、1,2,4-噁二唑、1,2,5-噁二唑、1,3,4-噁二唑、1,2,3-噻二唑、1,2,4-噻二唑、1,2,5-噻二唑、1,3,4-噻二唑、1,3,5-三、1,2,4-三、1,2,3-三、四唑、1,2,4,5-四、1,2,3,4-四、1,2,3,5-四、嘌呤、喋啶、吲和苯並噻二唑。
依照本發明的定義之芳氧基意指經由氧原子鍵結的如上文定義之芳基。類似的定義適用於雜芳氧基。
在本發明的意義中,芳族環系統含有6至60個C原子於環系統中。在本發明的意義中,雜芳族環系統含有5至60個芳族環原子,該等中之至少一者為雜原子。雜原子較佳地選自N、O及/或S。在本發明的意義中,芳族或雜芳族環系統意欲取其意指未必只含有芳基或雜芳基之系統,反而其中複數個芳基或雜芳基此外可以非-芳族單元(較佳為少於10%之非H的原子)連接,諸如以sp3-混
成之C、Si、N或O原子、以sp2-混成之C或N原子、或以sp-混成之C原子。因此,例如諸如9,9'-螺雙茀、9,9'-二芳基茀、三芳基胺、二芳基醚、二苯乙烯等等之類的系統亦意欲取其為本發明的意義中之芳族環系統,同樣意欲為其中二或多個芳基例如以直鏈或環狀烷基、烯基或炔基,或以矽基連接之系統。此外,其中二或多個芳基或雜芳基係經由單鍵彼此連結之系統亦取其為本發明的意義中之芳族或雜芳族環系統,諸如聯苯基、聯三苯基或二苯基三之系統。
可在各情況中亦經如上文定義之基取代以及可經由任何所欲位置與芳族或雜芳族基團連結之具有5-60個芳族環原子的芳族或雜芳族環系統特別意指由下列者衍生之基團:苯、萘、蒽、苯並蒽、菲、苯並菲、芘、、苝、螢蒽、稠四苯、稠五苯、苯並芘、聯苯、伸聯苯、聯三苯、伸聯三苯、聯四苯、茀、螺雙茀、二氫菲、二氫芘、四氫芘、順-或反-茚並茀、參茚苯並(truxene)、異參茚苯並、螺參茚苯並、螺異參茚苯並、呋喃、苯並呋喃、異苯並呋喃、二苯並呋喃、噻吩、苯並噻吩、異苯並噻吩、二苯並噻吩、吡咯、吲哚、異吲哚、咔唑、吲哚並咔唑、茚並咔唑、吡啶、喹啉、異喹啉、吖啶、啡啶、苯並-5,6-喹啉、苯並-6,7-喹啉、苯並-7,8-喹啉、啡噻、啡噁、吡唑、吲唑、咪唑、苯並咪唑、萘並咪唑、啡並咪唑、吡啶並咪唑、吡並咪唑、喹噁啉並咪唑、噁唑、苯並噁唑、萘並噁唑、蒽並噁唑、啡並噁唑、異噁唑、1,2-噻唑、
1,3-噻唑、苯並噻唑、嗒、苯並嗒、嘧啶、苯並嘧啶、喹噁啉、1,5-二氮雜蒽、2,7-二氮雜芘、2,3-二氮雜芘、1,6-二氮雜芘、1,8-二氮雜芘、4,5-二氮雜芘、4,5,9,10-四氮雜苝、吡、啡、啡噁、啡噻、螢紅環、萘啶、氮雜咔唑、苯並咔啉、啡啉、1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、苯並三唑、1,2,3-噁二唑、1,2,4-噁二唑、1,2,5-噁二唑、1,3,4-噁二唑、1,2,3-噻二唑、1,2,4-噻二唑、1,2,5-噻二唑、1,3,4-噻二唑、1,3,5-三、1,2,4-三、1,2,3-三、四唑、1,2,4,5-四、1,2,3,4-四、1,2,3,5-四、嘌呤、喋啶、吲和苯並噻二唑,或該等基團之組合。
就本發明的目的而言,其中個別的H原子或CH2基團此外可經定義之上述基團取代之具有1至40個C原子的直鏈烷基,或具有3至40個C原子的支鏈或環狀烷基,或具有2至40個C原子的烯基或炔基較佳地意指甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、2-甲基丁基、正戊基、第二戊基、環戊基、新戊基、正己基、環己基、新己基、正庚基、環庚基、正辛基、環辛基、2-乙基己基、三氟甲基、五氟乙基、2,2,2-三氟乙基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、呃基、己烯基、環己烯基、庚烯基、環庚烯基、辛烯基、環辛烯基、乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基或辛炔基。具有1至40個C原子的烷氧基或硫烷基較佳地意指甲氧基、三氟甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙
氧基、正丁氧基、異丁氧基、第二丁氧基、第三丁氧基、正戊氧基、第二戊氧基、2-甲基丁氧基、正己氧基、環己氧基、正庚氧基、環庚氧基、正辛氧基、環辛氧基、2-乙基己氧基、五氟乙氧基、2,2,2-三氟乙氧基、甲硫基、乙硫基、正丙硫基、異丙硫基、正丁硫基、異丁硫基、第二丁硫基、第三丁硫基、正戊硫基、第二戊硫基、正己硫基、環己硫基、正庚硫基、環庚硫基、正辛硫基、環辛硫基、2-乙基己硫基、三氟甲硫基、五氟乙硫基、2,2,2-三氟乙硫基、乙烯硫基、丙烯硫基、丁烯硫基、戊烯硫基、呃硫基、己烯硫基、環己烯硫基、庚烯硫基、環庚烯硫基、辛烯硫基、環辛烯硫基、乙炔硫基、丙炔硫基、丁炔硫基、戊炔硫基、己炔硫基、庚炔硫基或辛炔硫基。
就本發明的目的而言,二或多個基可彼此形成環的調合物尤其意欲取其意指兩個基係以化學鍵彼此連結。此由以下的圖解例證:
此外,然而上述調合物亦意欲取其意指在其中兩個基中之一代表氫的例子中,第二個基係鍵結在氫原子鍵結之位置上,形成環。此意欲由以下的圖解例證:
較佳的是芳族或雜芳族6-員環不縮合在式(I)中的兩個鍵A和A'上。
此外,較佳的是芳族或雜芳族6-員環(特別佳為芳族6-員環)在各情況中係縮合在兩個選自鍵B和C的鍵中之至少一者上以及縮合在兩個選自鍵B'和C'的鍵中之至少一者上,其中芳族或雜芳族6-員環可經一或多個R1基取代。
關於式(I)化合物,較佳的是基團X於每次出現係相同或不同地選自BR2、C(R2)2、Si(R2)2、O、S和NR2。X特別佳為等於C(R2)2。
此外,在式(I)化合物的例子中較佳的是每一6-員環有不超過三個基團Z等於N。此外,較佳的是不超過兩個相鄰的基團Z等於N。
關於式(I)化合物,通常較佳的是Z等於CR1。
此外,較佳的是Ar1係選自具有6至24個芳族環原子的芳族或雜芳族環系統,其可經一或多個R1基取代。Ar1特別佳地選自具有6至18個芳族環原子的芳族環系統,其可經一或多個R1基取代。Ar1最特別佳地選自苯基、萘基、聯苯基、聯三苯基、茀基、單苯並茀基、二苯並茀基、螺雙茀基、茚並茀基、二苯並呋喃基、咔唑基和二苯並噻吩基,以上各者可經一或多個R1基取代。
此外,較佳的是Ar1不代表下式之基團,
其中Z、R1和R2係如上文式(I)之通用術語中所指出之定義;及其中虛線代表至氮原子之鍵。
較佳的基團Ar1為下文描述之式(Ar1-1)至(Ar1-34)之基團:
其中虛線代表至化合物的其餘部分之鍵,以及基團可在自由位置上以R1基取代。
此外,R1和R2較佳地於每次出現係相同或不同地為H、D、F、CN、Si(R3)3,具有1至20個C原子之直鏈烷基或烷氧基或具有3至20個C原子之支鏈或環狀烷基或烷氧基,其中上述基團可分別經一或多個R3基取代,且其中在上述基團中的一或多個CH2基團可以-C≡C-,-R3C=CR3-,Si(R3)2,C=O,C=NR3,-NR3-,-O-,-S-,-C(=O)O-或-C(=O)NR3-置換,或具有5至20個芳族環原子之芳族或雜芳族環系統(其在各情況中可經一或多個R3基取代),其中二或多個R1和R2基可彼此連結且可形成環。
R2特別佳地選自具有1至10個C原子之直鏈烷基或
具有3至10個C原子之支鏈或環狀烷基,其中上述基團可分別經一或多個R3基取代,或選自具有5至20個芳族環原子之芳族或雜芳族環系統(其在各情況中可經一或多個R3基取代)。
此外,較佳的是與基團X的相同原子鍵結之R2基(例如,基團C(R2)2的兩個R2基)係彼此連接而形成環。此較佳為5-員環或6-員環,其中基團較佳為芳基或烷基。在該等例子中,基團X最特別佳地選自下式(X-1)至(X-8)之基團,
此外,R3較佳地於每次出現係相同或不同地為H、D、F、CN、Si(R4)3,具有1至20個C原子之直鏈烷基或
烷氧基或具有3至20個C原子之支鏈或環狀烷基或烷氧基,其中上述基團可分別經一或多個R4基取代,且其中在上述基團中的一或多個CH2基團可以-C≡C-、-R4C=CR4-、Si(R4)2、C=O、C=NR4、-NR4-、-O-、-S-、-C(=O)O-或-C(=O)NR4-替換,或具有5至20個芳族環原子之芳族或雜芳族環系統(其在各情況中可經一或多個R4基取代),其中二或多個R3基可彼此連結且可形成環。
此外,較佳的是基團NAr1與茀基之鍵結位置係在茀基骨架的兩個芳族6-員環之間的直鍵之對位置上。對應於較佳的下式(I-A)之化合物:
其中出現的基團係如上文所定義,其中可經一或多個R1基取代之芳族或雜芳族6-員環係縮合在三個選自鍵A、B和C的鍵中之至少一者上以及縮合在三個選自鍵A'、B'和C'的鍵中之至少一者上,其中排除以下情況:其中芳族或雜芳族6-員環係縮合在兩個鍵A和A'中之各者上且沒有芳族或雜芳族6-員環再縮合在其他四個選自鍵B、C、B'和C'的鍵中之一者上。
上文指出之基團的較佳具體實例亦被視為此具體實例的較佳者。
在式(I-A)化合物中的X特別佳地於每次出現係相同或不同地選自BR2、C(R2)2、Si(R2)2、O、S和NR2,X特別佳地等於C(R2)2。
此外,較佳的是化合物中的至少一個基團R1係選自具有1至10個C原子之直鏈烷基或具有3至10個C原子之支鏈或環狀烷基,其可經一或多個R3基取代,或具有5至20個芳族環原子之芳族或雜芳族環系統,較佳地選自具有6至20個芳族環原子之芳族環系統,其中環系統可於各情況中經一或多個R3基取代。
此外,較佳的是至少一個與茀基的外環中之一者鍵結的基團R1係選自具有1至10個C原子之直鏈烷基或具有3至10個C原子之支鏈或環狀烷基,其可經一或多個R3基取代,或具有6至18個芳族環原子之芳族或雜芳族環系統,其可於各情況中經一或多個R3基取代。〝茀基的外環〞意指不與基團NAr1鍵結之茀基的兩個環中之環。若Ar1不代表苯並茀基,特別為若Ar1不選自式(Ar1-23)至(Ar1-34)之基團,則該上述特別佳。
若Ar1為苯並茀基團,特別為選自式(Ar1-23)至(Ar1-34)之基團,則可能較佳的是化合物不含有代表烷基或芳族或雜芳族環系統的基團R1。此外,在此情況中,可能較佳的是所有的基團R1等於H。
利用此取代模式使根據本發明的化合物達成特別有利
的發射性質。
該基團R1特別佳地在茀基骨架的兩個芳族6-員環之間的直接鍵之對位置上與茀基骨架鍵結,使得式(1)化合物對應於以下的式(I-B)之結構:
其中出現的基團係如上文所定義,及R1-Ar 係選自具有1至10個C原子之直鏈烷基或具有3至10個C原子之支鏈或環狀烷基,以上各者可經一或多個R3基取代,或具有6至18個芳族環原子之芳族或雜芳族環系統(其可經一或多個R3基取代);及其中可經一或多個R1基取代之芳族或雜芳族6-員環係縮合在三個選自鍵A'、B'和C'的鍵中之至少一者上。
最特別佳的如上文定義之基團R1-Ar係選自甲基、乙基、丙基、丁基、異丙基、異丁基、第三丁基、環己基、苯基、萘基、聯苯基、聯三苯基、茀基、單苯並茀基、二苯並茀基、螺雙茀基、茚並茀基、二苯並呋喃基、咔唑基和二苯並噻吩基,以上各者可經一或多個R3基取代。
較佳的基團R1-Ar為下文描述之式(R1-Ar-1)至(R1-Ar-27)之基團:
其中虛線代表至化合物的其餘部分之鍵,以及基團可在自由位置上以R3基取代。
此外,式(I)化合物較佳地不含有具有超過18個芳族環原子於縮合之基團中的縮合之芳基或雜芳基。該化合物特別佳地不含有具有超過14個芳族環原子於縮合之基團中的縮合之芳基或雜芳基,最特別佳地不含有具有超過10個芳族環原子於縮合之基團中的縮合之芳基或雜芳基。
此外,式(I)化合物較佳地除了芳基胺基-N(Ar1)-以外不含有另外的芳基胺基。此處之芳基胺基意指含有至少一個芳基或雜芳基與胺基氮原子鍵結之基團。式(I)化合物特別佳地除了芳基胺基-N(Ar1)-以外不含有另外的胺基。
式(I)化合物之特別佳的具體實例符合以下的式(I-1)至(I-5)
其中出現的基團係如上文所定義,及其中R1-Ar-2 於每次出現係相同或不同地選自H,或具有1至10個C原子之直鏈烷基或具有3至10個C原子之支鏈或環狀烷基,以上各者可經一或多個R3基取代,或具有6至18個芳族環原子之芳族或雜芳族環系統(其可經一或多個R3基取代)。
在上式之中,最特別優先選擇為式(I-1)。
與上文以式(I)化合物之通用術語中所指出之基團相同的具體實例被視為式(I-1)至(I-5)化合物的較佳者。X特別佳為C(R2)2。此外,基團NAr1特別佳地鍵結在茀骨架的兩個芳族6-員環之間的直鍵之對位置上,對應於式(I-A)中所示之具體實例。
此外,R1-Ar-2較佳地選自H及式(R1-Ar-1)至(R1-Ar-27)。
式(I)化合物之特別佳的具體實例對應於下表中所指出之式,其中基本結構為那些(I-1)至(I-5)之結構,且出現的基團係如上文所定義。
關於上表之化合物,R1-Ar-2較佳地選自H及式(R1-Ar-1)至(R1-Ar-27)。
以下的化合物為式(I)化合物的實例:
此外,本發明關於製備根據本發明的化合物之方法。
優先選擇為製備根據本發明的化合物之方法,其特徵在於其包括至少一種過渡金屬催化之偶合反應。偶合反應較佳地選自布吉沃德(Buchwald)偶合反應和鈴木(Suzuki)偶合反應。此外且較佳地在與該方法之上述較佳的具體實例之組合中,該方法包括一或多個閉環反應,特別佳為酸誘發之三級醇的閉環反應,得到亞甲基橋。
用於製備根據本發明的化合物之方法的特別佳的具體實例說明於下。因此向熟諳此項技術者提出可能的合成方法,以該方法能使他製備根據本發明的化合物。然而,熟諳此項技術者不受限於所提出之方法。他能夠按需要在其整個專業知識之範圍內修改及調整該等方法。
根據本發明的化合物可使用已知的有機化學合成步驟製備。此處之較佳的反應為環化反應、布吉沃德偶合和鈴
木偶合。
以下的流程1至3顯示三種用於製備根據本發明的化合物之途徑。根據流程1之方法特別適合於合成根據本發明的化合物,其含有與苯並茀基鍵結之芳基。根據流程3之方法特別適合於製備根據本發明的化合物,其含有三個苯並茀基。
在流程1至3中,Ar代表任何所欲芳基或雜芳基,及Hal代表任何所欲反應性基團,尤其為鹵素基團,特別佳為溴。所示之所有的化合物可隨意地經一或多個有機基取代。
在根據流程1的合成方法中,先製備苯基-萘基化合物,其係藉由苯基衍生物與攜帶羧酸基團之萘基衍生物的鈴木偶合,其為茀之橋連亞甲基的前驅物。羧酸基團係藉由添加有機金屬化合物而轉化成三級醇,其進行閉環反應,得到茀之亞甲基橋。進一步的步驟為鹵化反應、芳基與茀衍生物之外環的偶合、再鹵化反應及後續的布吉沃德偶合。在布吉沃德偶合中,在各例子中使兩種茀衍生物與芳基胺偶合,得到根據本發明的化合物。
在根據流程2的方法中,作為苯並茀之亞甲基橋的前驅物之含有羧酸基團的苯基-萘基化合物係經由已與芳基胺基化合物的鈴木偶合而製得。添加有機金屬親核物及用於形成亞甲基橋之後續的閉環反應得到根據本發明的所欲化合物。
在根據流程3的方法中,該程序實質上類似於流程2,差別在於所使用之胺含有三個,而非兩個反應性苯基,所以形成全部三個與中心氮原子鍵結之苯並茀基。
根據流程1至3的上述合成方法可於隨後進行更多的官能化反應,使所獲得的根據本發明的化合物於其中進一步反應。
根據本發明的上述化合物可用作為製造對應之寡聚物、樹枝狀聚合物或聚合物之單體,特別為經反應性脫離基(諸如溴、碘、氯、硼酸或硼酸酯)取代之化合物。適合的反應性脫離基為例如溴、碘、氯、硼酸、硼酸酯、胺、具有末端C-C雙鍵或C-C參鍵之烯基或炔基、環氧乙烷、環氧丁烷、進行環加成反應之基團(例如,1,3-二極性環加成反應,諸如二烯或疊氮化物)、羧酸衍生物、醇和矽烷。
此外,本發明因此關於含有一或多個式(I)化合物
之寡聚物、聚合物或樹枝狀聚合物,其中至聚合物、寡聚物或樹枝狀聚合物之鍵可位於經R1或R2取代之式(I)的任何所欲位置上。取決於式(I)化合物之連結,化合物為寡聚物或聚合物之側鏈的成分或主鏈的成分。在本發明的意義中,寡聚物意指由至少三個單體單元建構之化合物。在本發明的意義中,聚合物意指由至少十個單體單元建構之化合物。根據本發明的聚合物、寡聚物或樹枝狀聚合物可為共軛型、部分共軛型或非共軛型。根據本發明的寡聚物或聚合物可為線性、分支或樹枝狀。在以線性方式連結之結構中,式(I)之單元可彼此直接連結或該等可經由二價基團(例如,經由經取代或未經取代之伸烷基、經由雜原子或經由二價芳族或雜芳族基團)彼此連結。在分支及樹枝狀結構中,例如三或多個式(I)之單元可經由三價或多價基團(例如,經由三價或多價芳族或雜芳族基團)連結,形成分支或樹枝狀寡聚物或聚合物。
與上述式(I)化合物相同的優先選擇適用於寡聚物、樹枝狀聚合物和聚合物中的式(I)之循環單元。
將用於製備寡聚物或聚合物之根據本發明的單體與更多單體均聚合或共聚合。適合且較佳的共單體係選自茀(例如,依照EP 842208或WO 2000/22026)、螺雙茀(例如,依照EP 707020、EP 894107或WO 2006/061181)、對-苯撐(例如,依照WO 1992/18552)、咔唑(例如,依照WO 2004/070772或WO 2004/113468)、噻吩(例如,依照EP 1028136)、二氫菲(例如,依照WO
2005/014689或WO 2007/006383)、順-和反-茚並茀(例如,依照WO 2004/041901或WO 2004/113412)、酮(例如,依照WO 2005/040302)、菲(例如,依照WO 2005/104264或WO 2007/017066)或亦為複數個該等單元。聚合物、寡聚物和樹枝狀聚合物通常亦含有更多單元,例如發光(螢光或磷光)單元,諸如乙烯基三芳基胺(例如,依照WO 2007/068325)或磷光金屬錯合物(例如,依照WO 2006/003000)及/或電荷傳輸單元,特別為那些以三芳基胺為底質之單元。
根據本發明的聚合物、寡聚物和樹枝狀聚合物具有利的性質,特別為長的壽命、高的效率及好的色座標。
根據本發明的聚合物和寡聚物通常係藉由一或多種類型的單體之聚合反應而製得,其中至少一種單體得到聚合物中重複的式(I)之重複單元。適合的聚合反應為熟諳此項技術者已知且說明於文獻中。得到C-C或C-N連結之特別適合且較佳的聚合反應為下列者:(A)鈴木聚合反應;(B)山本(YAMAMOTO)聚合反應;(C)史提爾(STILLE)聚合反應;及(D)哈特維(HARTWIG)-布吉沃德聚合反應。
其中可藉由該等方法進行聚合反應的方式及接著可自反應介質分離出聚合物且予以純化的方式為熟諳此項技術者已知且詳細說明於文獻中,例如在WO 2003/048225、WO 2004/037887和WO 2004/037887中。
本發明因此亦關於製備根據本發明的聚合物、寡聚物和樹枝狀聚合物之方法,其特徵在於該等係藉由鈴木聚合反應、山本聚合反應、史提爾聚合反應或哈特維-布吉沃德聚合反應而製得。根據本發明的樹枝狀聚合物可藉由熟諳此項技術者已知的方法或其類似方法製得。適合的方法說明於文獻中,諸如在Frechet,Jean M.J.;Hawker,Craig J.,"Hyperbranched polyphenylene and hyperbranched polyesters:new soluble,three-dimensional,reactive polymers",Reactive & Functional Polymers(1995),26(1-3),127-36;Janssen,H.M.;Meijer,E.W.,"The synthesis and characterization of dendritic molecules",Materials Science and Technology(1999),20(Synthesis of Polymers),403-458;Tomalia,Donald A.,"Dendrimer molecules",Scientific American(1995),272(5),62-6;WO 2002/067343 A1及WO 2005/026144 A1中。
根據本發明的化合物之調合物為從液相加工根據本發明的化合物(例如,藉由旋轉塗佈法或藉由印刷法)所必要的。該等調合物可為例如溶液、分散液或乳液。可能較佳的是使用二或多種就此目的之溶劑的混合物。適合且較佳的溶劑為例如甲苯、茴香醚、鄰-、間-或對-二甲苯、苯甲酸甲酯、均三甲苯、四氫萘、藜蘆素(veratrol)、THF、甲基-THF、THP、氯苯、二噁烷、苯氧基甲苯(特別為3-苯氧基甲苯)、(-)-葑酮、1,2,3,5-四甲基苯、1,2,4,5-四甲基苯、1-甲基萘、2-甲基苯並噻唑、2-苯氧基
乙醇、2-吡咯啶酮、3-甲基茴香醚、4-甲基茴香醚、3,4-二甲基茴香醚、3,5-二甲基茴香醚、乙醯苯、α-松油醇、苯並噻唑、苯甲酸丁酯、異丙基苯、環己醇、環己酮、環己基苯、十氫萘、十二烷基苯、苯甲酸乙酯、茚滿、苯甲酸甲酯、NMP、對-異丙基苯甲烷、苯乙醚、1,4-二異丙基苯、二苯甲醚、二乙二醇丁基甲醚、三乙二醇丁基甲醚、二乙二醇二丁醚、三乙二醇二甲醚、二乙二醇單丁醚、三丙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、2-異丙基萘、戊基苯、己基苯、庚基苯、辛基苯、1,1-雙(3,4-二甲基苯基)乙烷或該等溶劑的混合物。
此外,本發明因此關於包含至少一種式(I)化合物或至少一種含有至少一種式(I)之單元的聚合物、寡聚物或樹枝狀聚合物及至少一種溶劑(較佳為有機溶劑)之調合物,特別為溶液、分散液或乳液。其中可製備此類型之溶液的方式為熟諳此項技術者已知且說明於例如WO 2002/072714、WO 2003/019694及其中引述之文獻中。
根據本發明的式(I)化合物適合用於電子裝置中,特別為有機電致發光裝置(OLED)中。化合物係取決於取代作用而用於不同的功能及層中。
此外,本發明因此關於式(I)化合物於電子裝置中的用途。此處之電子裝置較佳地選自由下列所組成之群組:有機積體電路(OIC)、有機場效電晶體(OFET)、有機薄膜電晶體(OTFT)、有機發光電晶體(OLET)、有機太陽能電池(OSC)、有機光學偵測器、有機光受
體、有機場-驟冷裝置(OFQD)、有機發光電化學電池(OLEC)、有機雷射二極體(O-雷射)及特別佳為有機電致發光裝置(OLED)。
此外,本發明關於包含至少一種式(I)化合物之電子裝置。電子裝置較佳地選自上文指出之裝置。特別優先選擇為包含陽極、陰極及至少一個發光層之有機電致發光裝置,其特徵在於至少一個有機層包含至少一種式(I)化合物。
除了陰極、陽極及發光層以外,有機電致發光裝置亦可包含另外的層。該等另外的層例如在各情況係選自一或多個電洞注入層、電洞傳輸層、電洞阻擋層、電子傳輸層、電子注入層、電子阻擋層、激子阻擋層、中間層、電荷產生層(IDMC 2003,Taiwan;Session 21 OLED(5)、T.Matsumoto,T.Nakada,J.Endo,K.Mori,N.Kawamura,A.Yokoi,J.Kido,Multiphoton Organic EL Device Having Charge Generation Layer)及/或有機或無機p/n接面。然而,應指出的是該等層中之各者未必都存在且層的選擇總是取決於所使用的化合物及亦特別取決於電致發光裝置是否為螢光或磷光。
有機電致發光裝置的層順序較佳為下列者:
陽極-電洞注入層-電洞傳輸層-發光層-電子傳輸層-電子注入層-陰極。
此處應再指出不是所有的該等層都必須存在,及/或可另外有更多的層存在。
根據本發明的有機電致發光裝置可包含複數個發光層。在此例子的該等發光層特別佳地總計具有複數個在380奈米與750奈米之間的發光最大值,導致整體為白色發光,亦即將能夠發螢光或磷光及發藍光或黃光或橘光或紅光的各種發光化合物用於發光層中。特別優先選擇為三層系統,亦即具有三個發光層之系統,其中該等層中之至少一者較佳地包含至少一種式(I)化合物及其中三個層顯出藍色、綠色和橘色或紅色發光(基本結構係參見例如WO 2005/011013)。應注意單獨使用之發射寬波長範圍的發光體化合物亦適合於代替複數種發色之發光體化合物來產生白色光。
根據本發明的化合物亦可另選擇及/或另外存在於電洞傳輸層或另一層中。
較佳的是式(I)化合物用於發光層中。式(I)化合物特別適合用作為發光材料(發光體化合物)。
根據本發明的化合物特別適合用作為發藍色光之發光體化合物。有關的電子裝置可包含單一發光層,其包含根據本發明的化合物,或該電子裝置可包含二或多個發光層。此處之更多的發光層可包含一或多種根據本發明的化合物或另選擇包含其他的化合物。
若根據本發明的化合物被用作為發光層中的發光材料,則較佳地使用與一或多種基質材料之組合。
根據本發明的化合物在發光層之混合物中的比例在此例子中較佳地介於0.1與50.0體積%之間,特別佳地介於
0.5與20.0體積%之間,最特別佳地介於1.0與10.0體積%之間。基質材料或基質材料類的比例對應地介於50.0與99.9體積%之間,特別佳地介於80.0與99.5體積%之間,最特別佳地介於90.0與99.0體積%之間。
與根據本發明的材料組合用作為發光體之較佳的基質材料係選自以下類別:寡聚伸芳基(例如,依照EP 676461之2,2',7,7'-四苯基螺雙茀,或二萘基蒽,特別為含有縮合芳族基團之寡聚伸芳基)、寡聚伸芳基伸乙烯基(例如,依照EP 676461之DPVBi或螺-DPVBi)、多足金屬錯合物(例如,依照WO 2004/081017)、電洞傳導化合物(例如,依照WO 2004/058911)、電子傳導化合物,特別為酮、氧化膦、亞碸等等(例如,依照WO 2005/084081和WO 2005/084082)、旋轉異構物(atropisomer)(例如,依照WO 2006/048268)、硼酸衍生物(例如,依照WO 2006/117052)或苯並蒽(例如,依照WO 2008/145239)。特別佳的基質材料係選自以下類別:包含萘、蒽、苯並蒽及/或芘之寡聚伸芳基或該等化合物之旋轉異構物,寡聚伸芳基伸乙烯基、酮、氧化膦和亞碸。最特別佳的基質材料係選自以下類別:包含蒽、苯並蒽、苯並菲及/或芘之寡聚伸芳基或該等化合物之旋轉異構物。在本發明的意義中,寡聚伸芳基意欲取其意指其中至少三個芳基或伸芳基係互相鍵結之化合物。
在以下的表中描述與式(I)化合物組合用於發光層中之較佳的基質材料。
根據本發明的化合物亦可用於其他的層中,例如用作為電洞注入或電洞傳輸層或電子阻擋層中的電洞傳輸材料,或用作為發光層中的基質材料,較佳地用作為磷光發光體的基質材料。
若式(I)化合物被用作為電洞傳輸層、電洞注入層或電子阻擋層中的電洞傳輸材料,則可使用化合物作為電洞傳輸層中的純材料,亦即100%之比例,或可與一或多種另外的化合物組合使用。根據較佳的具體實例,包含式(I)化合物之有機層於是另外包含一或多種p-摻雜劑。依照本發明所使用的p-摻雜劑較佳為有機電子受體化合物,其能夠氧化混合物的其他化合物中之一或多者。
p-摻雜劑之特別佳的具體實例為WO 2011/073149、EP 1968131、EP 2276085、EP 2213662、EP 1722602、EP 2045848、DF 102007031220、US 8044390、US 8057712、
WO 2009/003455、WO 2010/094378、WO 2011/120709、US 2010/0096600和WO 2012/095143中所揭示之化合物。
若式(I)化合物被用作為與發光層中的磷光發光體組合之基質材料,則磷光發光體較佳地選自下文指出之磷光發光體的類別及具體實例。此外,一或多種另外的基質材料於此例子中較佳地存在於發光層中。
此類型的所謂之混合型基質系統較佳地包含二或三種不同的基質材料,特別佳為兩種不同的基質材料。此處較佳的是兩種材料中之一者為具有電洞傳輸性質之材料及其他材料為具有電子傳輸性質之材料。式(I)化合物較佳為具有電洞傳輸性質之材料。
然而,亦可將所欲電子傳輸及電洞傳輸性質之混合型基質組份大部分地或完全地組合成單一混合型基質組份,其中另外的混合型基質組份或多個組份滿足其他的功能。此處之兩種不同的基質材料可能以1:50至1:1之比存在,較佳為1:20至1:1,特別佳為1:10至1:1,及最特別佳為1:4至1:1。混合型基質系統較佳地用在磷光有機電致發光裝置中。混合型基質系統的更多細節尤其涵蓋於申請案WO 2010/108579中。
可用作為與根據本發明的化合物組合之混合型基質系統的基質組份之特別適合的基質材料係選自用於下文指出的磷光發光體之較佳的基質材料或用於螢光發光體之較佳的基質材料,其係取決於混合型基質系統中所使用的何種類型之發光體化合物。
在下文指出用作為根據本發明的有機電致發光裝置中之對應的功能性材料之一般較佳類別的材料。
適合的磷光發光體特別為在適合的激發時發射光(較佳地在可見光區域內)且另外含有至少一個具有原子序大於20(較佳為大於38及少於84,特別佳為大於56及少於80)之原子的化合物。所使用之磷光發光體較佳為含有銅、鉬、鎢、錸、釕、鋨、銠、銥、鈀、鉑、銀、金或銪之化合物,特別為含有銥、鉑或銅之化合物。
就本發明的目的而言,所有發光的銥、鉑或銅錯合物被視為磷光化合物。
上文所述之磷光發光體的實例係由申請案WO 2000/70655、WO 2001/41512、WO 2002/02714、WO 2002/15645、EP 1191613、EP 1191612、EP 1191614、WO 2005/033244、WO 2005/019373和US 2005/0258742揭露。依照先前技術用於磷光OLED且為熟諳有機電致發光裝置領域之技術者已知的所有磷光錯合物通常適合用於根據本發明的裝置中。熟諳此項技術者亦能夠以未創新的步驟而將更多的磷光錯合物與根據本發明的化合物組合用於OLED中。
除了根據本發明的化合物以外,較佳的螢光發光體係選自芳基胺之類別。在本發明的意義中,芳基胺或芳族胺意指含有三個與氮直接鍵結的經取代或未經取代之芳族或雜芳族環系統之化合物。該等芳族或雜芳族環系統中之至少一者較佳為縮合之環系統,特別佳為具有至少14個芳
族環原子。其較佳的實例為芳族蒽胺、芳族蒽二胺、芳族芘胺、芳族芘二胺、芳族胺或芳族二胺。芳族蒽胺意指其中一個二芳基胺基係與蒽基團直接鍵結(較佳為9-位置上)之化合物。芳族蒽二胺意指其中兩個二芳基胺基係與蒽基團直接鍵結(較佳為9,10-位置上)之化合物。芳族芘胺、芘二胺、胺和二胺係以與其類似的方式定義,其中二芳基胺基較佳地在1-位置或1,6-位置上與芘鍵結。
在上文指出與螢光發光體化合物使用之較佳的基質材料。
用於磷光發光體之較佳的基質材料為芳族酮、芳族氧化膦或芳族亞碸或碸(例如,依照WO 2004/013080、WO 2004/093207、WO 2006/005627或WO 2010/006680)、三芳基胺、咔唑衍生物(例如,CBP(N,N-雙咔唑基聯苯)或在WO 2005/039246、US 2005/0069729、JP 2004/288381、EP 1205527或WO 2008/086851中所揭示之咔唑衍生物)、吲哚並咔唑衍生物(例如,依照WO 2007/063754或WO 2008/056746)、茚並咔唑衍生物(例如,依照WO 2010/136109、WO 2011/000455或WO 2013/041176)、氮雜咔唑衍生物(例如,依照EP 1617710、EP 1617711、EP 1731584、JP 2005/347160)、雙極性基質材料(例如,依照WO 2007/137725)、矽烷(例如,依照WO 2005/111172)、氮雜硼呃(azaborole)或硼酸酯(例如,依照WO 2006/117052)、三衍生
物(例如,依照WO 2010/015306、WO 2007/063754或WO 2008/056746)、鋅錯合物(例如,依照EP 652273或WO 2009/062578)、二氮雜矽呃(diazasilole)或四氮雜矽呃衍生物(例如,依照WO 2010/054729)、二氮雜磷呃(diazaphosphole)衍生物(例如,依照WO 2010/054730)、橋連咔唑衍生物(例如,依照US 2009/0136779、WO 2010/050778、WO 2011/042107、WO 2011/088877或WO 2012/143080)、聯伸三苯衍生物(例如,依照WO 2012/048781)或內醯胺(例如,依照WO 2011/116865或WO 2011/137951)。
除了根據本發明的化合物以外,可用於根據本發明的電子裝置之電洞注入層或電洞傳輸層或電子阻擋層中或電子傳輸層中之適合的電荷傳輸材料為例如在Shirota等人之Chem.Rev.2007,107(4)、953-1010中所揭示之化合物,或依照先前技術用於該等層中的其他材料。
可用於電子傳輸層之材料為依照先前技術用作為電子傳輸層中之電子傳輸材料的所有材料。特別適合者為鋁錯合物(例如,Alq3)、鋯錯合物(例如,Zrq4)、鋰錯合物(例如,Liq)、苯並咪唑衍生物、三衍生物、嘧啶衍生物、吡啶衍生物、吡衍生物、喹噁啉衍生物、喹啉衍生物、噁二唑衍生物、芳族酮、內醯胺、硼烷、二氮雜磷呃衍生物和氧化膦衍生物。此外,適合的材料為上述化合物之衍生物,如在JP 2000/053957、WO 2003/060956、WO 2004/028217、WO 2004/080975和WO 2010/072300
中所揭示。
可用於根據本發明的電致發光裝置中之電洞傳輸層、電洞注入層或電子阻擋層中之較佳的電洞傳輸材料為茚並茀胺衍生物(例如,依照WO 06/122630或WO 06/100896)、在EP 1661888中所揭示之胺衍生物、六氮雜聯伸三苯衍生物(例如,依照WO 01/049806)、含有縮合之芳族環的胺衍生物(例如,依照US 5,061,569)、在WO 95/09147中所揭示之胺衍生物、單苯並茚並茀胺(例如,依照WO 08/006449)、二苯並茚並茀胺(例如,依照WO 07/140847)、螺雙茀胺(例如,依照WO 2012/034627或WO 2013/120577)、茀胺(例如,依照尚未公告之申請案EP 12005369.9、EP 12005370.7和EP 12005371.5)、螺二苯並吡喃胺(例如,依照WO 2013/083216)和二氫吖啶衍生物(例如,依照WO 2012/150001)。根據本發明的化合物亦可用作為電洞傳輸材料。
有機電致發光裝置之陰極較佳地包含具有低功函數之金屬、金屬合金或包含各種金屬(諸如鹼土金屬、鹼金屬、主族金屬或鑭系元素,例如Ca、Ba、Mg、Al、In、Mg、Yb、Sm等等)的多層結構。亦適合者為包含鹼金屬或鹼土金屬與銀之合金,例如包含鎂與銀之合金。在多層結構的例子中,除了該等金屬以外,亦可使用具有相對高功函數的更多金屬,諸如Ag或Al,在該例子中通常使用金屬之組合,諸如Ca/Ag、Mg/Ag或Ag/Ag。可能亦較佳的是在金屬陰極與有機半導體之間引入具有高介電常數之
材料的薄中間層。適合此目的者為例如鹼金屬氟化物或鹼土金屬氟化物,但亦為對應之氧化物或碳酸鹽(例如,LiF、Li2O、BaF2、MgO、NaF、CsF、Cs2CO3等等)。此外,亦可就此目的使用喹啉酚鋰(LiQ)。此層的層厚度較佳為介於0.5與5奈米之間。
陽極較佳地包含具有高功函數之材料。陽極較佳地具有相對真空而大於4.5eV之功函數。適合於此目的者一方面為具有高氧化還原電位之金屬,諸如Ag、Pt或Au。另一方面,金屬/金屬氧化物電極(例如,Al/Ni/NiOx、Al/PtOx)可能亦較佳。對某些應用而言,電極中之至少一者必須為透明的或部分透明的,以促進有機材料之照射(有機太陽能電池)或光之耦合輸出(OLED、O-雷射)。此處之較佳的陽極材料為導電性混合型金屬氧化物。特別優先選擇為氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)。此外,優先選擇為導電性摻雜型有機材料,特別為導電性摻雜型聚合物。
將裝置適當地結構化(取決於應用而定),具備有接觸點且最後封裝,因為在水及/或空氣的存在下使根據本發明的裝置之壽命縮短。
在較佳的具體實例中,根據本發明的有機電致發光裝置係以一或多個層利用昇華方法塗佈為特徵,其中材料係在真空昇華單元中以低於10-5毫巴,較佳為低於10-6毫巴之初壓力下以蒸氣沉積法施加。然而,此處之初壓力亦有可能甚至更低,例如低於10-7毫巴。
同樣地優先選擇為有機電致發光裝置,其特徵在於將一或多個層利用OVPD(有機蒸氣相沉積)方法或輔以載體-氣體昇華法塗佈,其中材料係在介於10-5毫巴與1巴之間的壓力下施加。此方法的特殊例子為OVJP(有機蒸氣噴射印刷)方法,其中材料係經由噴嘴直接施加且因此結構化(例如,M.S.Arnold等人之Appl.Phys.Lett.2008,92,053301)。
此外,優先選擇為有機電致發光裝置,其特徵在於一或多個層係從溶液製造,諸如藉由旋轉塗佈法,或利用任何所欲印刷方法,諸如網板印刷、快乾印刷、噴嘴印刷或平版印刷,但是特別佳為LITI(光誘致熱成像、熱轉移印刷)或噴墨印刷。可溶性式(I)化合物為此目的所必要的。高溶解度可通過適合的化合物取代而達成。
此外,較佳的是從溶液施加一或多個層及以昇華方法施加一或多個層,用於製造根據本發明的有機電致發光裝置。
依照本發明,包含一或多種根據本發明的化合物之電子裝置可用於顯示器中,用作為照明應用中之光源及醫學及/或美容應用中之光源(例如,在光療法中)。
A-1)變型I:
通用反應流程:
A-1-1)建構組元(building block)(If-1)至(If-5)之合成
1-苯基萘-2-羧酸甲酯(Ia)
將1-溴萘-2-羧酸甲酯(70.0公克,264毫莫耳)、苯基硼酸(38.6公克,317毫莫耳)及磷酸鉀單水合物(182公克,792毫莫耳)溶解在0.2公升甲苯、0.2公升二噁烷與0.2公升水之混合物中且添加乙酸鈀(1.18公克,5.3毫莫耳)及三-鄰-甲苯膦(3.2公克,10.6毫莫耳)。將批組在回流下加熱隔夜,冷卻至室溫且以蒸餾水增量。在相分離之後,將水相以甲苯萃取數次。將合併的有機相以蒸餾水清洗,經由硫酸鎂乾燥且通過氧化鋁過濾。將有機相蒸發,得到橘色油,得到69公克產物(99%之理論值)。
2-(1-苯基萘-2-基)丙-2-醇(Ib)
將(Ia)(69公克,264毫莫耳)及氯化鈰(III)(71公克,291毫莫耳)溶解在500毫升THF中且在0℃下添加氯化甲基鎂(在THF中的3M溶液)(308毫升,925毫莫耳)。容許反應溶液在冰浴中經隔夜溫熱至室溫。將批組小心地使用NH4Cl飽和溶液完全水解且使用4%之氫氯酸中和。將混合物以蒸餾水增量且以甲苯徹底萃取。將合併的有機相以蒸餾水清洗數次及以碳酸氫鈉溶液清洗一次且經硫酸鎂乾燥。在真空中移除溶劑,得到淡米黃色固體,自庚烷/甲苯混合物再結晶,得到52公克(75%之理論值)無色固體。
7,7-二甲基-7H-苯並[c]茀(Ic)
將(Ib)(52公克,198毫莫耳)溶解在500毫升DCM中且在0℃下添加甲烷磺酸(64毫升,991毫莫耳)及多磷酸(77公克,793毫莫耳)。容許反應溶液溫熱至室溫隔夜。將混合物以乙醇增量且蒸發。將殘餘物溶解在甲苯中,以NaOH溶液和蒸餾水清洗且經硫酸鎂乾燥。在真空中移除溶劑之後,自乙醇再結晶出固體,得到44公克黃色固體(91%之理論值)。
5-溴-7,7-二甲基-7H-苯並[c]茀(Id)
將(Ic)(38.2公克,156毫莫耳)溶解在0.3公升氯仿中且冷卻至0℃。以攪拌逐滴添加在0.2公升氯仿中
的二溴溶液(117公克,660毫莫耳),以此速度使得反應溫度不上升至大於5℃。將反應在冰浴中溫熱至室溫隔夜。添加200毫升10%之硫代硫酸鈉溶液且將相分離。將水相以DCM萃取數次。將有機相以蒸餾水清洗,乾燥且自溶劑釋出。自甲苯/庚烷再結晶出所獲得的固體,得到50公克無色固體(99%之理論值)。
7,7-二甲基-5-苯基-7H-苯並[c]茀(Ie-1)
將(Id)(28.5公克,88毫莫耳)、苯基硼酸(13.2公克,106毫莫耳)及碳酸鉀(30.5公克,220毫莫耳)溶解在150毫升甲苯與150毫升水之混合物中,且添加肆(三苯膦)鈀(1.02公克,0.9毫莫耳)。將批組在回流下加熱隔夜,冷卻至室溫且以蒸餾水增量。在相分離之後,將水相以甲苯萃取數次。將合併的有機相以蒸餾水清洗,經由硫酸鎂乾燥且經由AlOx和矽膠過濾。將有機相蒸發且將所得固體以乙醇清洗,得到25.9公克(92%之理論值)產物。
以下的化合物係以類似方式製備:
9-溴-7,7-二甲基-5-苯基-7H-苯並[c]茀(If-1)
將(Ie-1)(25.8公克,81毫莫耳)溶解在0.15公升氯仿中且冷卻至0℃。以攪拌逐滴添加在0.1公升氯仿中的二溴溶液(13.6公克,85毫莫耳),以此速度使得反應溫度不上升至大於5℃。將反應在冰浴中溫熱至室溫隔夜。添加100毫升10%之硫代硫酸鈉溶液且將相分離。將水相以DCM萃取數次。將有機相以蒸餾水清洗,乾燥且自溶劑釋出。自甲苯/庚烷再結晶所獲得的固體,得到22公克無色固體(62%之理論值)。
以下的化合物係以類似方式製備:
A-1-2)建構組元(If-6)之合成
二苯基-(1-苯基萘-2-基)甲醇(Ib-6)
將(Ia)(35公克,133毫莫耳)及氯化鈰(III)(36公克,146毫莫耳)溶解在250毫升THF中且在0℃添加氯化苯基鎂(在THF中的3M溶液)(150毫升,450毫莫耳)。容許反應溶液在冰浴中溫熱至室溫隔夜。將批組小心地使用NH4Cl飽和溶液完全水解且使用4%之氫氯酸中和。將混合物以蒸餾水增量且以甲苯徹底萃取。將合併的有機相以蒸餾水清洗數次及以碳酸氫鈉溶液清洗一次且經硫酸鎂乾燥。在真空中移除溶劑,得到淡米黃色固體,自庚烷/甲苯再結晶,得到41公克(80%之理論
值)無色固體。
建構組元(Ic-6)係以類似於(Ic)之方式合成,具有88%之產率。
建構組元(Id-6)係以類似於(Id)之方式合成,具有95%之產率。
建構組元(Ie-6)係以類似於(Ie-1)之方式合成,具有82%之產率。
建構組元(If-6)係以類似於(If-1)之方式合成,具有68%之產率。
A-1-3)建構組元(Id-7)之合成法
7H-苯並[c]茀係依照以下的文獻程序合成:Organic Letters,2009,Vol.11,No.20,4588-4591。
(Ia-7)之合成:
將7H-苯並[c]茀(38公克,176毫莫耳)、1,5-二溴戊烷(40.5公克,176毫莫耳)及溴化四丁基銨(32.3公克,100毫莫耳)溶解在0.5公升甲苯中,添加0.5公升3M NaOH溶液且將溶液在回流下沸騰隔夜。將反應冷卻至室溫,將相分離,將水相以甲苯萃取三次。將有機相以蒸餾水清洗,乾燥且自溶劑釋出。自甲苯/庚烷再結晶所獲得的固體,得到31公克無色固體(62%之理論值)。
建構組元(Ib-7)係以類似於(Id)之方式合成,具有87%之產率。
建構組元(Ic-7)係以類似於(Ie-1)之方式合成,具有89%之產率。
建構組元(Id-7)係以類似於(If-1)之方式合成,具有65%之產率。
A-1-4)標的化合物(I-1)至(I-13)之合成
雙-(7,7-二甲基-5-苯基-7H-苯並[c]茀-9-基)-對-甲苯胺(I-1)
將(If-1)(14公克,35毫莫耳)及對-甲苯胺(1.7
公克,16毫莫耳)溶解在200毫升甲苯中。接著將甲苯中的1M三-第三丁膦溶液(3.6毫升,3.6毫莫耳)、乙酸鈀(II)(5.0公克,17.4毫莫耳)及第三丁醇鈉(10公克,104毫莫耳)添加至反應溶液中,接著將其在回流下加熱隔夜。將混合物在室溫下以甲苯和蒸餾水增量,將有機相分離且將水相以甲苯萃取數次。將有機相經硫酸鎂乾燥,經由AlOx和矽膠過濾且蒸發。自庚烷/甲苯再結晶出殘餘物,得到成為淡黃色固體的化合物(I-1)(6公克,23%之理論值)。
以下的化合物係以類似方式製備:
A-2)變型II:
起始材料參-[4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧雜硼戊烷-2-基)苯基]胺之合成說明於以下的發表中:Chem.Mater.2011,23,4428-4434。
參[4-(2-甲氧基羰基萘-1-基)苯基]胺(IIa)
將1-溴萘-2-羧酸甲酯(40公克,150毫莫耳)、參-[4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧雜硼戊烷-2-基)苯基]胺(23.5公克,37.5毫莫耳)及磷酸鉀單水合物(130公克,0.56莫耳)溶解在0.75公升甲苯、0.75公升二噁烷與0.75公升水之混合物中且添加乙酸鈀(0.67公克,3毫莫耳)及三-鄰-甲苯膦(5.5公克,18毫莫耳)。將批組在回流下加熱隔夜,冷卻至室溫且以蒸餾水增量。在相分離之後,將水相以甲苯萃取數次。將合併的有機相以蒸餾水清洗,經由硫酸鎂乾燥且經由AlOx過濾。將有機相蒸發,得到成為淡黃色固體的(IIa):19.5公克(65%之
理論值)。
參-[4-(2-(丙-2-醇-2-基)萘-1-基)苯基]胺(IIb)
將(IIa)(19.5公克,25.4毫莫耳)及氯化鈰(III)(39公克,81.9毫莫耳)溶解在1公升THF中且在0℃添加氯化甲基鎂(在THF中的3M溶液)(330毫升,975毫莫耳)。容許反應溶液在冰浴中溫熱至室溫隔夜。將批組小心地使用NH4Cl飽和溶液水解且使用4%之氫氯酸中和。將混合物以蒸餾水增量且以甲苯徹底萃取。將合併的有機相以蒸餾水清洗數次及以碳酸氫鈉溶液清洗一次且經硫酸鎂乾燥。在移除溶劑之後,自庚烷/甲苯混合物再結晶出固體,得到15.6公克(80%之理論值)無色固體。
參-(7,7-二甲基-7H-苯並[c]茀-9-基)胺(II)
將(IIb)(15.6公克,19.5毫莫耳)溶解在600毫升DCM中且在0℃下添加甲烷磺酸(20毫升,0.3莫耳)及多磷酸(23公克,230毫莫耳)。容許反應溶液溫熱至室溫隔夜。將混合物以乙醇增量且蒸發。將殘餘物溶解在甲苯中,以NaOH溶液和蒸餾水清洗且經硫酸鎂乾燥。在真空中移除溶劑之後,將固體經由矽膠管柱純化(庚烷/乙酸乙酯),得到成為黃色固體的化合物(II):5.46公克(40%之理論值)。
A-3)變型III:
起始材料雙-(4-溴苯基)-(4-第三丁基苯基)胺及雙-(4-溴苯基)-(4-第二丁基苯基)胺係以來自以下發表中的方法合成:Journal of Polymer Science,Part A:Polymer Chemistry,2011,vol.49,2,352-360。聯苯-4-基-雙-(4-溴苯基)胺之合成係依照WO 2009/139358來進行。
雙-[4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧雜硼戊烷-2-基)苯基]-(4-第三丁基苯基)胺(IIIa-1)
將雙-(4-溴苯基)-(4-第三丁基苯基)胺(27.6公克,60毫莫耳)及雙頻哪醇合二硼烷(bispinacolatodiborane)(38.1公克,150毫莫耳)溶解在0.5公升THF中。接著將乙酸鉀(49公克,500毫莫耳)及1,1'-雙(二苯膦基)二茂鐵二氯化鈀(II)*DCM(
1.45公克,1.8毫莫耳)添加至反應溶液中,接著將其在回流下加熱隔夜。在冷卻至室溫之後,將批組以DCM和蒸餾水增量且將水相以DCM萃取數次。將合併的有機相以蒸餾水清洗,在使用硫酸鎂乾燥之後,經由AlOx過濾。在大氣壓力下移除溶劑。自甲苯/庚烷混合物再結晶出所獲得的固體,得到23.7公克淡灰色粉末(72%之理論值)。
以下的化合物係以類似方式製備:
雙-[4-(2-甲氧基羰基萘-1-基)苯基]-(4-第三丁基苯基)胺(IIIb-1)
將(IIIa-1)(23.7公克,42.1毫莫耳)、1-溴萘-2-羧酸甲酯(40.0公克,151毫莫耳)及磷酸鉀單水合物(130公克,565毫莫耳)溶解在0.75公升甲苯、0.75公升二噁烷與0.75公升水之混合物中且添加乙酸鈀(675毫克,3.0毫莫耳)及三-鄰-甲苯膦(5.5公克,18毫莫耳)。將批組在回流下加熱隔夜,冷卻至室溫且以蒸餾水增量。在相分離之後,將水相以甲苯萃取數次。將合併的有機相以蒸餾水清洗,經由硫酸鎂乾燥且經由AlOx過濾。將有機相蒸發,得到成為淡黃色固體的化合物(IIIb-1):20.6公克(73%之理論值)。
以下的化合物係以類似方式製備:
雙-[4-(2-(丙-2-醇-2-基)萘-1-基)苯基]-(4-第三丁基苯基)胺(IIIc-1)
將(IIIb-1)(20.5公克,26.7毫莫耳)及氯化鈰(III)(41公克,86毫莫耳)溶解在1公升THF中且在0℃添加氯化甲基鎂(在THF中的3M溶液)(350毫升,1.05莫耳)。容許反應溶液在冰浴中溫熱至室溫隔夜。將批組小心地使用NH4Cl飽和溶液完全水解且使用4%之氫氯酸中和。將混合物以蒸餾水增量且以甲苯徹底萃
取。將合併的有機相以蒸餾水清洗數次及以碳酸氫鈉溶液清洗一次且經硫酸鎂乾燥。在移除溶劑之後,自庚烷/甲苯混合物再結晶出固體,得到16.4公克(80%之理論值)無色固體。
以下的化合物係以類似方式製備:
雙-(7,7-二甲基-7H-苯並[c]茀-9-基)-(4-第三丁基苯基)胺(III-1)
將(IIIc-1)(16.2公克,20.3毫莫耳)溶解在600毫升DCM中且在0℃下添加甲烷磺酸(20.0毫升,300毫莫耳)及多磷酸(24.4公克,24.4毫莫耳)。容許反應溶液溫熱至室溫隔夜。將混合物以乙醇增量且蒸發。將殘餘物溶解在甲苯中,以NaOH溶液及蒸餾水清洗且經硫酸鎂乾燥。在真空中移除溶劑之後,將固體經由矽膠管柱純化(庚烷/乙酸乙酯)及接著自甲苯/庚烷混合物再結晶,得到成為黃色固體的(III-1):5.8公克(45%之理論值)。
以下的化合物係以類似方式製備:
根據本發明的OLED及依照先前技術的OLED係依照WO 2004/058911之通用方法製造,該方法適合於此處所述之情況(層厚度變化、材料)。
將各種OLED的數據呈現於以下的實施例中(參見表1至3)。所使用的基板為以結構化ITO(氧化銦錫)塗佈之玻璃板,具有50奈米厚度。OLED原則上具有以下的層結構:基板/緩衝層(20奈米)/電洞注入層(HIL,160奈米)/電洞傳輸層(HTL,20奈米)/發光層(EML,20奈米)/電子傳輸層(ETL,30奈米)/電子注入層(LiQ,1奈米)及最後的陰極。陰極係由100奈米厚度之鋁層所形成。具有20奈米厚度的Clevios P VP AI 4083層(購自Heraeus Clevios GmbH,Leverkusen)係以旋轉塗佈法施加為緩衝層。所有其餘的材料係在真空室中以熱蒸氣沉積法施加。將OLED的EML之結構及此層中所使用的材料顯示於表1中。將OLED中所使用的所有材料之結構顯示於表3中,其中HIL代表電洞注入層之材
料,HTL代表電洞傳輸層之材料,ETL代表電子傳輸層之材料,及LiQ代表電子注入層之材料。
發光層(EML)總是由至少一種基質材料(主體=H)及發光化合物(摻雜劑=D)所組成,將發光化合物與基質材料以特定的體積比例共同蒸發而摻混。此處之諸如H1:D1(95%:5%)的用語意指基質材料H1係以95%之體積比例存在於層中及發光化合物D1係以5%之比例存在於層中。
OLED係以標準方法特徵化。就此目的而言,記錄電致發光光譜,電流效率(以cd/A測量)及以發光密度為函數之外部量子效率(EQE,以%測量)係從假設Lambert發射特徵的電流/電壓/發光密度特徵線(IUL特徵線)計算,且最後測定組件的壽命。電致發光光譜係以1000cd/平方公尺之發光密度記錄,以及由此計算CIE1931 x和y色座標。用語EQE @ 1000cd/平方公尺表示在1000cd/平方公尺之操作發光密度下的外部量子效率。壽命LT50 @ 60mA/平方公分指在60mA/平方公分之電流密度下的初亮度(cd/平方公尺)下降至一半所經過的時間。將各種OLED所獲得的數據總結於表2中。
根據本發明的化合物作為OLED中的螢光發光體之用途
根據本發明的化合物特別適合作為發藍色光之螢光發光體。為此目的製造包含化合物D2、D3、D4和D5之OLED(實施例E3至E7)。
其中使用依照先前技術之發光體V-D1代替根據本發明的化合物之比較例V1和V2明瞭在胺上的單一苯並茀取代基未得到滿意的結果(差的外部量子效率和壽命之值)。
相對之下,極佳的外部量子效率之值、具有深藍色發光及改進之壽命(LT50)係由根據本發明的化合物作為螢光發光體而達成,如以實施例E3至E7所示。
Claims (10)
- 一種式(I-1)化合物,其中:Z 於每次出現係相同或不同地為CR1或N;X 於每次出現係相同或不同地為C(R2)2、Si(R2)2、O或S;Ar1 為具有6至40個芳族環原子之芳族或雜芳族環系統,其可經一或多個R1基取代;R1 於每次出現係相同或不同地為H、D、F、Cl、Br、I、C(=O)R3、CN、Si(R3)3、P(=O)(R3)2、S(=O)R3、S(=O)2R3,具有1至20個C原子之直鏈烷基或烷氧基或具有3至20個C原子之支鏈或環狀烷基或烷氧基或具有2至20個C原子之烯基或炔基,其中上述基團可分別經一或多個R3基取代,且其中在上述基團中的一或多個CH2基團可以-R3C=CR3-、-C≡C-、Si(R3)2、C=O、C=NR3、-C(=O)O-、-C(=O)NR3-、NR3、P(=O)(R3)、-O-、-S-、SO或SO2替換,且其中在上述基團中的一或多個H原子可以D、F、Cl、Br、I或CN替換,或具有5至30個芳族環原子之芳族或雜芳族環系統(其在各情況中可經一或多個R3基取代),或具有5至30個芳族環原子之芳氧基或雜芳氧基(其可經一或多個R3基取代);R2 於每次出現係相同或不同地為H、D、F、Cl、Br、I、C(=O)R3、CN、Si(R3)3、N(R3)2、P(=O)(R3)2、S(=O)R3、S(=O)2R3,具有1至20個C原子之直鏈烷基或烷氧基或具有3至20個C原子之支鏈或環狀烷基或烷氧基或具有2至20個C原子之烯基或炔基,其中上述基團可分別經一或多個R3基取代,且其中在上述基團中的一或多個CH2基團可以-R3C=CR3-、-C≡C-、Si(R3)2、C=O、C=NR3、-C(=O)O-、-C(=O)NR3-、NR3、P(=O)(R3)、-O-、-S-、SO或SO2替換,且其中在上述基團中的一或多個H原子可以D、F、Cl、Br、I或CN替換,或具有5至30個芳族環原子之芳族或雜芳族環系統(其在各情況中可經一或多個R3基取代),或具有5至30個芳族環原子之芳氧基或雜芳氧基(其可經一或多個R3基取代),其中二或多個R2基可彼此連結且可形成環;R1-Ar-2 於每次出現係相同或不同地選自H,或具有1至10個C原子之直鏈烷基或具有3至10個C原子之支鏈或環狀烷基,以上各者可經一或多個R3基取代,或具有6至18個芳族環原子之芳族或雜芳族環系統(其可經一或多個R3基取代);R3 於每次出現係相同或不同地為H、D、F、Cl、Br、I、C(=O)R4、CN、Si(R4)3、N(R4)2、P(=O)(R4)2、S(=O)R4、S(=O)2R4,具有1至20個C原子之直鏈烷基或烷氧基或具有3至20個C原子之支鏈或環狀烷基或烷氧基或具有2至20個C原子之烯基或炔基,其中上述基團可分別經一或多個R4基取代,且其中在上述基團中的一或多個CH2基團可以-R4C=CR4-、-C≡C-、Si(R4)2、C=O、C=NR4、-C(=O)O-,-C(=O)NR4-、NR4、P(=O)(R4)、-O-、-S-、SO或SO2替換,且其中在上述基團中的一或多個H原子可以D、F、Cl、Br、I或CN替換,或具有5至30個芳族環原子之芳族或雜芳族環系統(其在各情況中可經一或多個R4基取代),或具有5至30個芳族環原子之芳氧基或雜芳氧基(其可經一或多個R4基取代),其中二或多個R1基可彼此連結且可形成環;和R4 於每次出現係相同或不同地為H、D、F或具有1至20個C原子之脂族、芳族或雜芳族有機基,此外,其中一或多個H原子可以D或F替換;此處之二或多個取代基R4可彼此連結且可形成環。
- 根據申請專利範圍第1項之化合物,其中該基團Z等於CR1。
- 根據申請專利範圍第1項之化合物,其中該Ar1係選自苯基、萘基、聯苯基、聯三苯基、茀基、單苯並茀基、二苯並茀基、螺雙茀基、茚並茀基、二苯並呋喃基、咔唑基和二苯並噻吩基,以上各者可經一或多個R1基取代。
- 根據申請專利範圍第1項之化合物,其中該式(I)化合物除了芳基胺基-N(Ar1)-以外不含有另外的芳基胺基。
- 根據申請專利範圍第1項之化合物,其中該基團X等於C(R2)2。
- 一種寡聚物、聚合物或樹枝狀聚合物,其含有一或多種根據申請專利範圍第1項之化合物,其中至該聚合物、寡聚物或樹枝狀聚合物之鍵可位於式(I-1)中經R1或R2取代之任何所欲位置上。
- 一種調合物,其包含至少一種根據申請專利範圍第1項之化合物或至少一種根據申請專利範圍第6項之聚合物、寡聚物或樹枝狀聚合物及至少一種溶劑。
- 一種電子裝置,其係選自由下列者組成之群組:有機積體電路(OIC)、有機場效電晶體(OFET)、有機薄膜電晶體(OTFT)、有機發光電晶體(OLET)、有機太陽能電池(OSC)、有機光學偵測器、有機光受體、有機場淬滅裝置(OFQD)、有機發光型電化學電池(OLEC)、有機雷射二極體(O-雷射)及有機電致發光裝置(OLED),該電子裝置包含至少一種根據申請專利範圍第1項之化合物。
- 根據申請專利範圍第8項之電子裝置,其係選自有機電致發光裝置,其中該根據申請專利範圍第1項之化合物係存在於至少一個選自電洞傳輸層、電洞注入層、電子阻擋層及發光層之有機層中。
- 一種根據申請專利範圍第1項之化合物的用途,其係用於電子裝置中。
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