説明

α置換ビニル基含有芳香族化合物及びその重合体

【課題】高発光効率の有機EL素子を製造する新規重合体とそのモノマーを提供する。
【解決手段】下記式(1)で表される芳香族化合物。式中、Xは、Ar,Z及びArの任意の位置に置換する。nは2以上の整数である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は芳香族化合物、その重合体、その重合体を含むインク、有機デバイス用材料、正孔注入材料又は正孔輸送材料及び有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)に関する。
【背景技術】
【0002】
有機EL素子を用いたディスプレイや照明デバイスの実用化検討が活発化しているが、特に低コスト化、大画面化が大きな課題として挙げられている。そのため、これまでの真空蒸着型の有機EL素子から(溶液)塗布型の有機EL素子への期待が高まっている。
【0003】
塗布型の有機EL素子は材料の利用効率が高く、大画面成膜が容易であり、その製造に真空系が不要であり装置コストが安価であるため期待が高まっている。
塗布型素子の有機EL材料としては低分子系と高分子系が挙げられるが、塗布均一性、積層素子化の観点から高分子系が好ましい。特にディスプレイ、照明デバイスの共通層となりうる高分子系の発光層、正孔輸送(注入)層の材料開発が望まれている。
【0004】
高分子系の正孔輸送(注入)層材料としては、低分子正孔輸送材料にビニル基を導入して、その繰り返し単位を有する重合体が知られている(例えば特許文献1〜10)。また、特許文献11はイソプロペニル基を重合性官能基に含む電荷輸送物質の重合体を開示している。
しかしながら、上記の重合体を正孔輸送(注入)層に有する有機EL素子は、寿命(半減寿命)や発光効率等の素子特性が必ずしも十分でなく、特に、ディスプレイや照明の用途で、実用的な高輝度、高温駆動を行うと極めて寿命が短くなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平7−90255号公報
【特許文献2】特開平8−54833号公報
【特許文献3】特開平8−269133号公報
【特許文献4】特開2001−098023号公報
【特許文献5】特開2002−110359号公報
【特許文献6】特開2003−313240号公報
【特許文献7】特開2004−059743号公報
【特許文献8】特開2006−237592号公報
【特許文献9】特開2008−198989号公報
【特許文献10】特開2008−218983号公報
【特許文献11】特開2004−93793号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、高発光効率、長寿命の有機EL素子を製造できる、塗布で層形成可能な新規な重合体とそのモノマーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明によれば、以下の芳香族化合物等が提供される。
1.下記式(1)で表される芳香族化合物。
【化1】

(式中、Xは、Ar,Z及びArの任意の位置に置換する。
はハロゲン、置換もしくは無置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜10のアルコキシ基、ケイ素含有基、置換もしくは無置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数3〜10のシクロアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40のアリール基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数7〜40のアラルキル基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数5〜40のヘテロアリール基である。
Ar及びArは同一でも異なっていてもよく、それぞれ置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜100のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜100のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数7〜100のアラルキル基、又は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜100のアリール及び/又は置換もしくは無置換の環形成原子数5〜100のヘテロアリールで置換されたアミノ基である。
Zは、単結合、置換もしくは無置換の炭素数1〜10のアルキレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜10のシクロアルキレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜100のアリーレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数7〜100のアラルキレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数7〜100のアリールイミノ基、又は置換もしくは無置換の環形成炭素数5〜100のヘテロアリーレン基である。
mは1〜4の整数、nは2以上の整数である。
複数のXは同一でも異なっていてもよい。
mが2以上の場合、複数のArは同一でも異なっていてもよい。
mが2以上の場合、Zは上記の対応するm+1価の基である。
Ar,Ar及びZは、互いに結合してもよい。)
2.下記式(2)で表される1に記載の芳香族化合物。
【化2】

(式中、X及びnは式(1)と同じである。Xの結合位置は任意である。
Ar、Ar、Ar21、Ar〜Arは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換のベンゼン環、置換もしくは無置換のナフタレン環、置換もしくは無置換のフルオレン環、置換もしくは無置換のクリセン環、置換もしくは無置換のフルオランテン環、置換もしくは無置換のベンゾ[b]フルオランテン環、置換もしくは無置換のフェナントレン環、置換もしくは無置換のベンゾフェナントレン環、置換もしくは無置換のジベンゾフェナントレン環、置換もしくは無置換のベンゾクリセン環、置換もしくは無置換のピセン環、置換もしくは無置換のジベンゾフラン環、又は置換もしくは無置換のジベンゾチオフェン環からなる基を表す。
但し、置換される場合、置換基はアリール基又はヘテロアリール基ではない。
o、p及びqは、それぞれ独立に0又は1である。
3.下記式(3)で表される1に記載の芳香族化合物。
【化3】

(式中、X、Z、m及びnは式(1)と同じである。Xの結合位置は任意である。
Ar31は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜100のアリール基、炭素数7〜100のアラルキル基、環形成炭素数6〜100のアリールアミノ基、又は環形成原子数5〜100のヘテロアリール基である。
Ar及びArは同一でも異なっていてもよく、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜60のアリール基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数5〜60のヘテロアリール基である。
Ar31,Ar,Ar及びZは、互いに結合してもよい。
mが2以上の場合、複数のAr及びArは同一でも異なっていてもよい。)
4.前記Ar及びArの少なくとも1つが、下記式(4)〜(7)で示される基から選択される3に記載の芳香族化合物。
【化4】

(式中、R〜Rはそれぞれ炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜30のアリール基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜10のシクロアルコキシ基、環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、炭素数7〜40のアラルキル基(アリール部分の環形成炭素数が6〜30)、環形成原子数3〜30のヘテロアリール基、モノもしくはジアルキルアミノ基(アルキル部分の炭素数が1〜20)、モノもしくはジアリールアミノ基(アリール部分の環形成炭素数が6〜30)、3つのアルキル及び/又はアリールで置換されたシリル基(アルキル部分の炭素数が1〜20、アリール部分の環形成炭素数が6〜30)、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基又はヒドロキシル基である。
e、g、h、i及びkは、それぞれ独立に、0〜4の整数である。
f、j及びlは、それぞれ独立に、0〜3の整数である。
Arは炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜30のアリール基、1〜3のアリールで置換されたアルキル基(アルキル部分の炭素数が1〜20、アリール部分の環形成炭素数が6〜30)又は環形成原子数3〜30のヘテロアリール基である。
〜Lはそれぞれ独立に、単結合又は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリーレン基である。)
5.1〜3のいずれかに記載の芳香族化合物を重合して得られる重合体。
6.式(8)を繰り返し単位として有する重合体。
【化5】

(式中、R、Ar、Ar、Z及びmは式(1)と同じである。
rは繰り返し数である。)
7.式(9)を繰り返し単位として有する重合体。
【化6】

(式中、Rは式(1)と同じであり、Ar31、Z、Ar、Ar、mは式(3)と同じである。
rは繰り返し数である。)
8.5〜7のいずれかに記載の重合体を含むインク。
9.5〜7のいずれかに記載の重合体からなる有機デバイス用材料。
10.5〜7のいずれかに記載の重合体からなる正孔注入材料又は正孔輸送材料。
11.陰極と陽極間に少なくとも発光層を含む1以上の有機薄膜層が挟持されている有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記有機薄膜層の少なくとも1層が、5〜7のいずれかに記載の重合体を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、高発光効率、長寿命の有機EL素子を製造できる、塗布で層形成可能な新規な重合体とそのモノマーが提供できる。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明の芳香族化合物は下記式(1)で表される。
【化7】

【0010】
式中、Rはハロゲン、置換もしくは無置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜10のアルコキシ基、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数3〜10のシクロアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40のアリール基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数7〜40のアラルキル基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数5〜40のヘテロアリール基である。Rは、好ましくは炭素数1〜10のアルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基である。
【0011】
Ar及びArは同一でも異なっていてもよく、それぞれ置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜100のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜100のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数7〜100のアラルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜100のアリールアミノ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数12〜100のジアリールアミノ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数18〜100のトリアリールアミノ基、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜100のヘテロアリール基、又は環形成炭素数6〜100のアリール及び/又は環形成原子数5〜100のヘテロアリールでモノ又はジ置換されたアミノ基(この置換アミノ基はさらに置換されていてもよい)である。
【0012】
Zは、単結合、置換もしくは無置換の炭素数1〜10のアルキレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜10のシクロアルキレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜100のアリーレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数7〜100のアラルキレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数7〜100のアリールイミノ基、又は置換もしくは無置換の環形成炭素数5〜100のヘテロアリーレン基である。
mが2以上の場合、Zは上記の対応するm+1価の基である。
【0013】
mは1〜4の整数、nは2以上の整数である。
複数のXは同一でも異なっていてもよい。
mが2以上の場合、複数のArは同一でも異なっていてもよい。
Ar,Ar及びZは、互いに結合してもよい。
【0014】
Xはα置換ビニル基であり、式(1)においてXの結合位置は任意である。本発明の芳香族化合物は、分子内にα置換ビニル基Xを2つ以上有する。
α置換ビニル基は重合性官能基であり、重合性官能基とは1種類の単位化合物の分子が2個以上結合して、単位化合物の整数倍の分子量をもつ化合物を生成する化学反応を引き起こす官能基である。
【0015】
本明細書で、アリール基は、1以上の炭化水素芳香環(縮合環を含む)からなる基である。単環のみ、縮合環のみ、複数の単環及び/又は縮合環が単結合で結合したものを含む(ただし環は全て芳香環である)。ヘテロアリール基は、ヘテロ原子を含む芳香環を1以上含む基である。単環のみ、縮合環のみ、複数の単環及び/又は縮合環が単結合で結合したものを含み(ただし環は全て芳香環である)、少なくとも1つの環がヘテロ原子を含む。
【0016】
また、本明細書において、「環形成炭素」とは飽和環、不飽和環、又は芳香環を構成する炭素原子を意味する。「環形成原子」とは環(飽和環、不飽和環、及び芳香環を含む)を構成する炭素原子及びヘテロ原子を意味する。
水素原子には、軽水素、重水素、三重水素が含まれる。
【0017】
nは好ましくは2である。nが2であると、3以上の化合物より、高分子量化する際に不溶化し難く、さらに分子量、分子量分布の制御が容易となる。
【0018】
通常、α置換ビニル基が1個置換した化合物をモノマーとして重合した場合、α置換ビニル基の立体的な障害のため、安定なポリマーを得ることは難しい。例えば、最も構造が簡単であるα−メチルスチレンは、極低温(−78℃)で重合することが可能であるが、天井温度が低いので分解し易い。
【0019】
また、低分子有機EL材料についてα置換ビニル基が1個置換した化合物は、溶解度が低いため低温で反応せず、ポリマーにすることができない。また、室温、高温で反応させた場合、連鎖移動反応により反応が即座に停止してしまい、2量化体が主な生成物となるおそれがある。
【0020】
式(1)で表される芳香族化合物において、n=2である式(10)の芳香族化合物が好ましい。
【化8】

式中、Ar、Ar、Z、X、mは式(1)と同じである。
【0021】
α置換ビニル基を2個以上置換することで、インダン環を有するポリマーにすることが可能である。
トリフルオロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸等のプロトン酸、塩化第二スズ、三フッ化ホウ素・エーテラート等のルイス酸を用いてカチオン重合した場合、フリーデルクラフツ反応によりインダン環が生成することが知られている(Makromol.Chem.192,1969−1979,1991;Macromol.Rapid Commun.2007,28,1219−1224;J.Macromol.Sci.,Pure Appl.Chem.1992,A29,753)。
【0022】
また、式(1)の芳香族化合物において、2つのXがArに結合した式(11)の芳香族化合物が好ましい。ArにおけるXの置換位置は限定されない。
【化9】

式中、Ar、Ar、X、Z、mは式(1)と同じである。
【0023】
Ar上にα置換ビニル基を2つ導入することにより、側鎖型ポリマーの合成が可能となる。また、式(11)の芳香族化合物は、重合方法を変更することで、アタクチック型構造、シンジオタクチック型構造、アイソタクチック型構造、らせん構造の重合体とすることができ、立体構造の制御が可能である。
また、式(11)の芳香族化合物は、式(10)の芳香族化合物よりも分子量及び分子量分布を制御し易い。
【0024】
また、式(11)の芳香族化合物において、m=1である式(12)の芳香族化合物が好ましい。式(12)の芳香族化合物は溶解性に優れている。
【化10】

式中、Ar、Ar、X、Zは式(1)と同じである。
【0025】
本発明の芳香族化合物は好ましくは式(2)で表わされる。
【化11】

式中、X及びnは式(1)と同じである。Xの結合位置は任意である。
Ar、Ar、Ar21、Ar〜Arは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換のベンゼン環、置換もしくは無置換のナフタレン環、置換もしくは無置換のフルオレン環(例えば、置換もしくは無置換の炭素数15〜33の9,9−ジアルキルフルオレン環、置換もしくは無置換の9,9−ジフェニルフルオレン環)、置換もしくは無置換のクリセン環、置換もしくは無置換のフルオランテン環、置換もしくは無置換のベンゾ[b]フルオランテン環、置換もしくは無置換のフェナントレン環、置換もしくは無置換のベンゾフェナントレン環、置換もしくは無置換のジベンゾフェナントレン環、置換もしくは無置換のベンゾクリセン環、置換もしくは無置換のピセン環、置換もしくは無置換のジベンゾフラン環、又は置換もしくは無置換のジベンゾチオフェン環からなる基を表す。
【0026】
但し、置換される場合、置換基はアリール基又はヘテロアリール基ではない。
o、p及びqは、それぞれ独立に0又は1である。好ましくは、o及びpが1、qが0である。また、好ましくは、oが1、p及びqが0である。
【0027】
Ar、Ar、Ar21、Ar〜Arが上記の基の場合、高分子化合物を形成する際に、重合性単量体の重合溶媒への溶解性が高くなるため、重合性単量体の繰り返し単位数を増やすことができる。また、得られる高分子化合物の塗布溶媒への溶解性が向上するとともに、塗布液の粘度が適度に向上し、均一な塗布膜を形成し易くなる。
さらに、上記置換基により有機EL素子用材料(特にホスト材料)としての安定性が高まり、有機EL素子をより長寿命化することができる。
【0028】
また、基本構造(重合性官能基と置換基を除く部位)の置換基はアリール基及びヘテロアリール基を含まないため、共役系が広がることなく、励起3重項エネルギー(EgT)の大きさを維持することができる。
【0029】
尚、重合性官能基Xを有する環はさらに置換基を有しないことが好ましい。このようにすることで、高分子化合物を形成する際に立体障害が小さくすることができ、重合性単量体の繰り返し単位を増やすことができる。さらに塗布液の粘度が適度に向上するので、均一な塗布膜を形成することが可能になる。
重合性官能基XはAr又はAr21に置換していることが好ましい。また、重合性官能基Xはベンゼン環又はナフタレン環に置換していることが好ましい。
【0030】
本発明の重合性単量体を重合して得られる高分子化合物を、有機EL素子の発光層のホスト材料に用いると、この高分子化合物の3重項エネルギーギャップが大きいため、燐光発光性のドーパントを発光させることができる。
また、本発明の重合性単量体は、3重項エネルギーギャップ(励起3重項エネルギー)が大きいため、1重項エネルギーギャップ(励起1重項エネルギー)も大きく、あらゆる蛍光ドーパントを発光させることができる。
【0031】
式(2)の芳香族化合物は、窒素原子を含まない多環式骨格を基本構造とするため、分子の安定性が高く、有機EL素子を長寿命化する。
基本構造の環形成原子数(水素原子以外の原子数、即ち炭素原子、酸素原子及び硫黄原子の原子数)が少なすぎると、分子の安定性が十分に高くならない。一方、基本構造の環形成原子数が多くなりすぎるとHOMO−LUMOギャップが狭くなり、3重項エネルギーギャップが有用な発光波長に満たなくなる。
【0032】
式(2)の芳香族化合物は、基本構造に適度な環形成原子数を有するため、有用な発光波長を示し、安定性が高い。従って燐光発光層の燐光ホストとして好適に利用することができる。
【0033】
尚、式(2)の芳香族化合物は基本構造にアントラセンを含まない。アントラセンは、励起3重項エネルギー(EgT)が1.9eV程度と比較的小さいため、520nm〜720nmの可視光領域の発光波長を有する燐光ドーパントに対するエネルギー移動が確保できず、さらに、励起された3重項エネルギーを発光層内に閉じ込めることができないためである。
また、式(2)の芳香族化合物は基本構造にペリレン、ピレン及びナフタセン等も含まないが、これは上記アントラセンと同様の理由である。
【0034】
尚、式(2)の芳香族化合物の基本構造に含まれる環は、アントラセン、ペリレン、ピレン及びナフタセン等より、励起3重項エネルギー(EgT)が比較的大きいため、520nm〜720nmの可視光領域の発光波長を有する燐光ドーパントに対するエネルギー移動がより確保しやすく、さらに、励起された3重項エネルギーをより効果的に発光層内に閉じ込めることができる。
【0035】
また、本発明の芳香族化合物は好ましくは下記式(3)で表される。
【化12】

式中、X、m、Z及びnは式(1)と同じである。Xの結合位置は任意である。
Ar31は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜100のアリール基、炭素数7〜100のアラルキル基、環形成炭素数6〜100のアリールアミノ基、又は環形成原子数5〜100のヘテロアリール基である。好ましくは、環形成炭素数6〜30のアリール基又は炭素数7〜36のアラルキル基であり、より好ましくは、1〜5のベンゼン環から形成されたアリール基である。
【0036】
Ar及びArは同一でも異なっていてもよく、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜60のアリール基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数5〜60のヘテロアリール基である。
【0037】
また、Ar31,Ar,Ar及びZは、互いに結合してもよい。
mが2以上の場合、複数のAr,Ar及びZは同一でも異なっていてもよい。
【0038】
式(3)で表される芳香族化合物は、アミンユニットを有するため、重合してポリマーにすることで、塗布型の有機デバイスの正孔輸送性材料として使用できる。低分子材料が有する性能、特にイオン化ポテンシャル、エネルギーギャップ等の電子特性を損なわず、耐熱性、溶解性、塗布均一性を向上させることが可能である。
【0039】
また、これまで溶解性が低く、塗布が困難であった低分子の正孔輸送材料においても式(3)で表されるモノマー構造にし、重合してポリマーにすることで、上記の性能を保持し塗布型の正孔輸送材料として利用可能となる。
【0040】
式(3)の芳香族化合物において、n=2である式(30)の芳香族化合物が好ましい。
【化13】

式中、Ar31、Z、Ar、Ar、X及びmは式(1)と同じである。
【0041】
また、式(30)の芳香族化合物において、XがAr31に結合した式(31)の芳香族化合物が好ましい。Ar31におけるXの置換位置は限定されない。
【0042】
【化14】

式中、Ar31、Z、Ar、Ar、X及びmは式(1)と同じである。
【0043】
式(31)の化合物の重合体を正孔輸送材料として用いる場合、n=2であると好ましい。この重合体は側鎖型ポリマーとすることができ、1つの繰り返し単位あたりに正孔輸送機能を有するアミンユニットが1つ導入されているため、正孔移動度の向上、ポリマーにした際の耐熱性(Tg等)の向上が可能である。
式(31)の芳香族化合物を用いた重合においても、得られるポリマーの分子量、分子量分布及び立体構造を制御でき、ポリマー物性の微調整が可能であるため、ポリマー物性を最大限に引き出すことが可能である。
【0044】
また、式(31)の芳香族化合物において、m=1である式(32)の芳香族化合物がより好ましい。
【0045】
【化15】

【0046】
式(32)で表される芳香族化合物を用いて重合して得られるポリマーは、式(31)で表される芳香族化合物よりも溶解性を向上させることができる。
【0047】
式(3)、(30)〜(32)で表される芳香族化合物において、Ar及びArの少なくとも1つが下記式(33)で表わされる基であることが好ましい。
【化16】

式中、Lは単結合又は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリーレン基である。
【0048】
が置換されている場合の置換基は、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜30のアリール基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜10のシクロアルコキシ基、環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、炭素数7〜31のアラルキル基(アリール部分の環形成炭素数は6〜30)、環形成原子数3〜30の複素環基、炭素数1〜20のアルキル基を有するモノもしくはジアルキルアミノ基、環形成炭素数6〜30のアリール基を有するモノもしくはジアリールアミノ基、炭素数3〜20のトリアルキルシリル基、環形成炭素数18〜30のトリアリールシリル基、炭素数8〜30のジアルキルアリールシリル基もしくはアルキルジアリールシリル基(アリール部分の環形成炭素数は6〜20)、炭素数8〜30のアルキルアリールアミノ基(アリール部分の環形成炭素数は6〜20)、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基及びヒドロキシル基からなる群から選択される1以上の基である。
【0049】
Yは置換もしくは無置換のヘテロ原子である。
Yが置換されている場合の置換基は、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜30のアリール基、炭素数7〜31のアラルキル基(アリール部分の環形成炭素数は6〜30)及び環形成原子数3〜30の複素環基からなる群から選択される1以上の基である。
【0050】
及びRは、それぞれ独立に、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜30のアリール基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜10のシクロアルコキシ基、環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、炭素数7〜31のアラルキル基(アリール部分の環形成炭素数は6〜30)、環形成原子数3〜30の複素環基、炭素数1〜20のアルキル基を有するモノもしくはジアルキルアミノ基、環形成炭素数6〜30のアリール基を有するモノもしくはジアリールアミノ基、炭素数3〜20のトリアルキルシリル基、環形成炭素数18〜30のトリアリールシリル基、炭素数8〜30のジアルキルアリールシリル基もしくはアルキルジアリールシリル基(アリール部分の環形成炭素数は6〜20)、炭素数8〜30のアルキルアリールアミノ基(アリール部分の環形成炭素数は6〜20)、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基及びヒドロキシル基からなる群から選択される基である。
cは0〜3の整数である。dは0〜4の整数である。
【0051】
式(3)、(30)〜(32)のAr、Arのうち少なくとも1つが式(33)の基であることにより、得られる重合体の正孔輸送能等のデバイスに必要な性能が向上するとともに、耐還元性(耐電子性)が向上するので、有機デバイス、特に有機EL素子の耐久性、寿命が向上する。
【0052】
式(33)において、ヘテロ原子とは、水素、炭素以外の原子を表すが、好ましくは、N、O、S、P、As、Sb、Bi、O、S、Se、Te、Po、Si、Ge、Sn、Bであり、より好ましくは、N、O、Sであり、Nの場合、下記式(6)に示すArが置換したNArが好ましい。
【0053】
式(3)、(30)〜(32)の芳香族化合物において、好ましくはAr及びArのいずれか1つ又は両方が、下記式(4)〜(7)で示される基から選択される。Ar及びArは同じでも異なってもよい。
【化17】

【0054】
式中、R〜Rはそれぞれ炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜30のアリール基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜10のシクロアルコキシ基、環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、アリール部分の環形成炭素数が6〜30の炭素数7〜40のアラルキル基、環形成原子数3〜30のヘテロアリール基、炭素数1〜20のアルキル基を有するモノもしくはジアルキルアミノ基、環形成炭素数6〜30のアリール基を有するモノもしくはジアリールアミノ基、3つのアルキル及び/又はアリールで置換されたシリル基(アルキル部分の炭素数が1〜20、アリール部分の環形成炭素数が6〜30)、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基又はヒドロキシル基である。
【0055】
e、g、h、i及びkは、それぞれ独立に、0〜4の整数である。f、j及びlは、それぞれ独立に、0〜3の整数である。
Arは炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜30のアリール基、1〜3のアリールで置換されたアルキル基(アルキル部分の炭素数が1〜20、アリール部分の環形成炭素数が6〜30)又は環形成原子数3〜30のヘテロアリール基である。好ましくは炭素数1〜10のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基又は環形成炭素数6〜10のアリール基であり、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基又はフェニル基である。
〜Lはそれぞれ独立に、単結合又は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリーレン基である。
【0056】
上記L〜Lが置換されている場合の置換基は、単結合、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜30のアリール基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜10のシクロアルコキシ基、環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、炭素数7〜31のアラルキル基、ジアラルキル基、トリアラルキル基(アリール部分の環形成炭素数が6〜30)、環形成原子数3〜30の複素環基、炭素数1〜20のアルキル基を有するモノもしくはジアルキルアミノ基、環形成炭素数6〜30のアリール基を有するモノもしくはジアリールアミノ基、炭素数3〜20のトリアルキルシリル基、環形成炭素数18〜30のトリアリールシリル基、炭素数8〜30のジアルキル(アリール)シリル基もしくはアルキル(ジアリール)シリル基(アリール部分の環形成炭素数は6〜20)、炭素数7〜30のアルキル(アリール)アミノ基(アリール部分の環形成炭素数は6〜20)、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基及びヒドロキシル基からなる群から選択される1以上の基である。
【0057】
式(4)〜(7)で表される基を有すると、得られる重合体の正孔輸送能等の、デバイスに必要な性能が向上するとともに、耐還元性(耐電子性)が向上するので、有機デバイス、特に有機EL素子の耐久性、寿命が向上する。
【0058】
式(4)〜(7)で表される基のL〜Lが、それぞれ独立に、置換もしくは無置換のフェニレン基、ナフチレン基、ビフェニリレン基、ターフェニリレン基及びフルオレニリレン基からなる群から選択されると好ましい。耐熱性、特にガラス転移温度(Tg)を向上させるためには、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニリレン基、ターフェニリレン基及びフルオレニリレン基が好ましい。
【0059】
本発明の芳香族化合物を以下に例示する。ただしこの構造に限定されるものではない。
【0060】
【化18】

【化19】

【化20】

【化21】

【化22】

【化23】

【化24】

【化25】

【化26】

【化27】

【化28】

【化29】

【化30】

【化31】

【化32】

【0061】
本発明の重合体は、上記式(1)〜(3)のいずれかの芳香族化合物をモノマーとして重合して得られる。式(1)〜(3)の芳香族化合物のホモポリマーでもよいし、2種以上の式(1)〜(3)の芳香族化合物のコポリマー(ランダム、ブロック等)でもよいし、式(1)〜(3)の芳香族化合物と他のモノマーとのコポリマー(ランダム、ブロック等)でもよい。
【0062】
本発明の重合体は、有機溶媒への溶解性が低い低分子EL材料にα置換ビニル基か導入された化合物をモノマーとして重合し、高分子量化しているため、低分子材料が有するエネルギーギャップ等の電子特性を損なわず、かつ、溶解性が向上している。
また、低分子発光材料・正孔注入材料では困難であった塗布法で、発光層、正孔注入輸送層が均一に形成できるため、ディスプレイや照明用途の低コスト化又は大画面化に適している
【0063】
本発明の重合体の重合方法は問わないが、例えば、ラジカル重合法、イオン重合法、リビング重合法、ラジカルリビング重合法、配位重合等が挙げられる。特に、ラジカル重合又はカチオン重合が好ましい。ラジカル重合の開始剤としては、例えばアゾ化合物、過酸化物が挙げられ、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、アゾビスイソブチル酸ジエステル誘導体、過酸化ジベンゾイル(BPO)が好ましい。
【0064】
カチオン重合の開始剤としては、各種強酸(p−トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等)や、ルイス酸が好ましい。
【0065】
重合溶媒は特に問わないが、例えばトルエン・キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、ジクロロエタン・クロロホルム・クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素・芳香族炭化水素系溶媒、テトラヒドロフラン・ジオキサン等のエーテル系溶媒、ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒、メタノール等のアルコール系溶媒、酢酸エチル等のエステル系溶媒、アセトン等のケトン系溶媒等が挙げられる。溶媒の選択により、均一系で重合する溶液重合や、生成したポリマーが沈澱する沈澱重合を行うこともできる。
【0066】
これらの有機溶媒は単独で用いてもよいし、2種以上用いてもよい。有機溶媒の使用量は、単量体の濃度が0.1〜90重量%になるような量が好ましく、1〜50重量%になる量がより好ましい。
【0067】
重合温度は、反応媒体が液状を保つ範囲であれば特に限定されない。−100〜200℃が好ましく、0〜120℃がより好ましい。反応時間は、反応温度等の反応条件で変わるが、1時間以上が好ましく、2〜170時間がより好ましい。
【0068】
重合生成物は公知の方法により、例えば、メタノール等の低級アルコールに反応溶液を加えて析出させた沈殿物を濾過、乾燥することにより、目的とする高分子化合物を得ることができる。高分子化合物の純度が低い場合は、再結晶、ソックスレー連続抽出、力ラムクロマトグラフィー等の通常の方法にて精製すればよい。
このように精製することにより、未反応モノマー及び重合触媒等の不純物が除去されるので、有機デバイス、特に有機EL素子の耐久性、寿命が向上する。
【0069】
式(11)で表されるモノマーをカチオン重合すると式(8)で表される繰り返し単位を含む重合体が得られる。
【化33】

式中、R、Ar、Ar、Z及びmは式(1)と同じである。rは繰り返し数である。
【0070】
式(31)で表されるモノマーをカチオン重合すると式(9)で表される繰り返し単位を含む重合体が得られる。
【化34】

式中、Rは式(1)と同じであり、Ar31、Z、Ar、Ar、mは式(3)と同じである。rは繰り返し数である。
【0071】
式(9)の繰り返し単位を含む重合体はインダン環−正孔輸送ユニットを繰り返し単位とする非共役系正孔輸送ポリマーである。
【0072】
また、式(8)又は(9)の構造単位を含む重合体は、それぞれ、式(11)又は(31)で表されるモノマー1以上を重合して製造することが可能である。さらに、式(11)又は(31)で表されるモノマー1以上と他のモノマーと共重合させてもよい。共重合体にはランダム共重合体、ブロック共重合体等が含まれる。
【0073】
本発明の重合体は、低分子材料が有する性能、特にイオン化ポテンシャル、エネルギーギャップ等の電子特性は損なわず、かつ耐熱性、溶解性、塗布均一性を向上させることが可能である。また、これまで溶解性が低く、塗布が困難であった低分子の正孔輸送材料においても式(1)で表されるモノマーにしてポリマーにすることにより、上記に記載した性能を保持し、塗布型の正孔輸送材料として利用可能となる。インダン環−正孔輸送ユニットを繰り返し単位とする非共役系正孔輸送ポリマーであることが好ましい。
【0074】
また、本発明の重合体は好ましくは、下記式(91)で表されるインダン環−正孔輸送ユニットを繰り返し単位とする非共役系正孔輸送ポリマーである。
式(91)の重合体は、式(32)で表されるモノマー1以上を重合して製造することが可能である。さらに、式(32)で表されるモノマー1以上と他のモノマーと共重合させてもよい。
【0075】
【化35】

式中、R、Ar31、Z、Ar、Ar、rは式(9)と同じである。
【0076】
以下に本発明の重合体を例示する。
【化36】

【化37】

【化38】

【化39】

【化40】

【化41】

【化42】

【化43】

【化44】

【化45】

【化46】

【化47】

【化48】

【化49】

【化50】

【0077】
本発明のインクは上記の重合体を含む。塗布法で正孔注入輸送層等の層を均一に形成できるため、ディスプレイや照明用途の低コスト化又は大画面化に適している。
【0078】
本発明の重合体は有機デバイス用材料として使用できる。有機デバイスの例としては、有機EL素子、有機TFT、有機太陽電池等の光電変換素子、イメージセンサー等が挙げられる。
有機EL素子は、壁掛けテレビのフラットパネルディスプレイ等の平面発光体、一般又は特殊照明、複写機、プリンター、液晶ディスプレイのバックライト又は計器類等の光源、表示板、標識灯等に利用できる。
また、本発明の重合体は、電子写真感光体用材料としても使用できる。
【0079】
本発明の有機EL素子は、陰極と陽極間に少なくとも発光層を含む一以上の有機薄膜層が挟持され、有機薄膜層の少なくとも1層が上記の重合体を含有する。本発明の重合体は発光層に用いることができる。ホストとしてもドーパントとしても用いることができるが、ホストとして用いることが好ましい。
有機薄膜層は、好ましくは正孔輸送層又は正孔注入層のいずれか一方又は両方を有し、本発明の重合体は正孔輸送層及び正孔注入層に用いることができる。
【0080】
本発明の重合体を用いた有機EL素子は寿命、発光効率等の素子特性に優れ、ディスプレイや照明用途で実用的な高温駆動を行っても劣化が小さく、実用に適する。
【0081】
また、好ましくは正孔注入層及び正孔輸送層のいずれか一方又は両方が、アクセプター材料を含有する。特に、陽極に接する層に含有することが好ましい。
アクセプター材料を含有させることにより、正孔注入層及び正孔輸送層中の正孔密度を増加したり、正孔移動度が高まるので、得られる有機EL素子の駆動電圧を低下させたり、キャリアバランスが向上して、長寿命化が可能になる。
【0082】
アクセプター材料は、好ましくは電子吸引性の置換基又は電子欠乏環を有する有機化合物である。
電子吸引性の置換基として、例えば、ハロゲン、CN−、カルボニル基、アリールホウ素基等が挙げられる。
電子欠乏環として、例えば、2−ピリジル、3−ピリジル、4−ピリジル、2−キノリル、3−キノリル、4−キノリル、2−イミダゾール、4−イミダゾール、3−ピラゾール、4−ピラゾール、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、シンノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、3−(1,2,4−N)−トリアゾリル、5−(1,2,4−N)−トリアゾリル、5−テトラゾリル、4−(1−O,3−N)−オキサゾール、5−(1−O,3−N)−オキサゾール、4−(1−S,3−N)−チアゾール、5−(1−S,3−N)−チアゾール、2−ベンゾキサゾール、2−ベンゾチアゾール、4−(1,2,3−N)−ベンゾトリアゾール、及びベンズイミダゾールからなる群から選択される化合物等が挙げられるが、必ずしもこれらに限定されるわけではない。
【0083】
上記アクセプター材料は、キノイド誘導体であると好ましい。
キノイド誘導体は、下記式(1a)〜(1i)に示される化合物が挙げられ、より好ましくは(1a)、(1b)に示される化合物である。
【化51】

【0084】
式(1a)〜(1i)において、R〜R48は、それぞれ水素、ハロゲン、フルオロアルキル基、シアノ基、アルコキシ基、アルキル基又はアリール基であり、好ましくは水素、シアノ基である。
【0085】
式(1a)〜(1i)において、Xは電子吸引基であり、下記式(j)〜(p)の構造のいずれかからなる。好ましくは、(j)、(k)、(l)の構造である。
【化52】

【0086】
式中、R49〜R52は、それぞれ水素、フルオロアルキル基、アルキル基、アリール基又は複素環であり、R50とR51が環を形成してもよい。
式(1a)〜(1i)において、Yは、−N=又は−CH=である。
【0087】
〜R48のハロゲンとして、フッ素、塩素が好ましい。
〜R48のフルオロアルキル基として、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基が好ましい。
〜R48のアルコキシル基として、メトキシ基、エトキシ基、iso―プロポキシ基、tert−ブトキシ基が好ましい。
〜R48のアルキル基として、メチル基、エチル基、プロピル基、iso−プロピル基、tert−ブチル基、シクロヘキシル基が好ましい。
〜R48のアリール基として、フェニル基、ナフチル基が好ましい。
49〜R52のフルオロアルキル基、アルキル基、アリール基は、R〜R48と同様である。
【0088】
49〜R52の複素環は、好ましくは下記式に示す置換基である。
【0089】
【化53】

【0090】
50とR51が環を形成する場合、Xは、好ましくは下記式に示す置換基である。
【0091】
【化54】

【0092】
式中、R51’及びR52’は、それぞれメチル基、エチル基、プロピル基、tert−ブチル基である。
【0093】
キノイド誘導体の具体例としては、以下の化合物が挙げられる。
【0094】
【化55】

【0095】
アクセプター含有層に含まれるアクセプター材料の含有量は、好ましくは層全体に対して1〜100モル%であり、より好ましくは50〜100モル%である。
また、正孔注入層又は正孔輸送層にフラーレンが含まれていてもよい。例えばC60を代表とするカーボンクラスター化合物が挙げられ、C60以外のC70、C76、C78、C82、C84、C90、C96等でもよい。
【0096】
本発明の有機EL素子の代表的な素子構成としては、
(1)陽極/発光層/陰極
(2)陽極/正孔注入層/発光層/陰極
(3)陽極/発光層/電子注入層/陰極
(4)陽極/正孔注入層/発光層/電子注入層/陰極
(5)陽極/有機半導体層/発光層/陰極
(6)陽極/有機半導体層/電子障壁層/発光層/陰極
(7)陽極/有機半導体層/発光層/付着改善層/陰極
(8)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極
(9)陽極/絶縁層/発光層/絶縁層/陰極
(10)陽極/無機半導体層/絶縁層/発光層/絶縁層/陰極
(11)陽極/有機半導体層/絶縁層/発光層/絶縁層/陰極
(12)陽極/絶縁層/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/絶縁層/陰極
(13)陽極/絶縁層/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極
等の構造を挙げることができる。
これらの中で通常(8)の構成が好ましく用いられるが、これらに限定されるものではない。
【0097】
本発明の重合体を発光層に用いる場合、本発明の重合体単独で発光層を形成してもよく、他の材料と混合して用いてもよい。他の材料は、例えば、発光材料、ドーピング材料、正孔注入材料及び電子注入材料等である。
【0098】
本発明の重合体と共に発光層に使用できるホスト材料又はドーピング材料としては、例えば、ナフタレン、フェナントレン、ルブレン、アントラセン、テトラセン、ピレン、ペリレン、クリセン、デカシクレン、コロネン、テトラフェニルシクロペンタジエン、ペンタフェニルシクロペンタジエン、フルオレン、スピロフルオレン、9,10−ジフェニルアントラセン、9,10−ビス(フェニルエチニル)アントラセン、1,4−ビス(9’−エチニルアントラセニル)ベンゼン等の縮合多量芳香族化合物及びそれらの誘導体、トリス(8−キノリノラート)アルミニウム、ビス−(2−メチル−8−キノリノラート)−4−(フェニルフェノリナート)アルミニウム等の有機金属錯体、トリアリールアミン誘導体、スチリルアミン誘導体、スチルベン誘導体、クマリン誘導体、ピラン誘導体、オキサゾン誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ピラジン誘導体、ケイ皮酸エステル誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、アクリドン誘導体、キナクリドン誘導体等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。好ましい他の材料は、スチリルアミン化合物及びアリールアミン化合物のいずれか一方又は両方である。
【0099】
本発明の重合体を正孔輸送帯域に用いる場合、本発明の正孔輸送材料単独で正孔注入、輸送層を形成してもよく、他の材料と混合して用いてもよい。
【0100】
本発明の重合体と混合して正孔輸送層又は正孔注入層を形成する他の材料としては、従来、光導電材料において正孔の電荷輸送材料として慣用されているものや、有機EL素子の正孔注入・輸送層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。
【0101】
本発明の重合体を含有する層を形成する方法としては、例えば、重合体の溶液を成膜する方法が挙げられる。成膜方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、スリットコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット法、ノズルプリンティング法等が挙げられる、パターン形成をする場合には、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法が好ましい。これらの方法による成膜は当業者に周知の条件により行うことができる。
成膜後、真空、加熱(高くても200℃)乾燥して、溶媒を除去すればよく、光、高温(200℃以上)加熱による重合反応は不要である。従って、光、高温加熱による性能劣化は抑制される。
【0102】
成膜用溶液は、少なくとも1種類の本発明の重合体と溶媒を含む。この他、他の正孔輸送材料、電子輸送材料、発光材料、アクセプター材料、安定剤等の添加剤を含んでいてもよい。さらに、粘度及び/又は表面張力を調節するための添加剤、例えば、増粘剤(高分子量化合物、本発明の重合体の貧溶媒等)、粘度降下剤(低分子量化合物等)、界面活性剤等を含有していてもよい。高分子量化合物としては、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、セルロース等の絶縁性樹脂及びそれらの共重合体、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリシラン等の光導電性樹脂、ポリチオフェン、ポリピロール等の導電性樹脂が挙げられる。また、保存安定性を改善するために、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤等、有機EL素子の性能に影響しない酸化防止剤を含有していてもよい。
【0103】
成膜用溶液中の重合体の含有量は、溶媒を除いた組成物の全重量に対して20〜100重量%が好ましく、40〜100重量%がより好ましい。溶媒の割合は、成膜用溶液の1〜99.9重量%が好ましく、80〜99重量%がより好ましい。
【0104】
溶媒としては、クロロホルム、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、アニソール等のエーテル系溶媒;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒;シクロへキサン、メチルシクロへキサン、n−ペンタン、n−へキサン、n−へプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン等の脂肪族炭化水素系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、シクロへキサノン、べンゾフェノン、アセトフェノン等のケトン系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート、安息香酸メチル、酢酸フェニル等のエステル系溶媒;エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジメトキシエタン、プロピレングリコール、ジエトキシメタン、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、グリセリン、1,2−へキサンジオール等の多価アルコール及びその誘導体;メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、シクロへキサノール等のアルコール系溶媒;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒;N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒が例示される。また、これらの有機溶媒は、単独で、又は複数組み合わせて用いることができる。これらのうち、溶解性、成膜の均一性、粘度特性等の観点から、芳香族炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒が好ましく、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、n−プロピルベンゼン、イソプロピルベンゼン、n−ブチルベンゼン、イソブチルベンゼン、5−ブチルベンゼン、n−へキシルベンゼン、シクロへキシルベンゼン、1−メチルナフタレン、テトラリン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、アニソール、エトキシベンゼン、シクロへキサン、ビシクロへキシル、シクロヘキセニルシクロヘキサノン、n−ヘプチルシクロへキサン、n−へキシルシクロヘキサン、デカリン、安息香酸メチル、シクロへキサノン、2−プロピルシクロへキサノン、2−へプタノン、3−へプタノン、4−へプタノン、2−オクタノン、2−ノナノン、2−デカノン、ジシクロへキシルケトン、アセトフェノン、ベンゾフェノンがより好ましい。
【0105】
インク調製においては、ポリマーと溶媒の重量比は、1wt%〜10wt%が好ましく、1wt%〜5wt%がより好ましい。
【実施例】
【0106】
[芳香族化合物の合成]
合成例1−1
【化56】

【0107】
窒素気流下、3−ブロモフルオランテン28.2g(100mmol)に脱水トルエン、脱水エーテルを加え、−45℃に冷却し、n−ブチルリチウムヘキサン溶液(1.58M)を76ml滴下して、攪拌しながら1時間かけて−5℃まで昇温した。再び−45℃まで冷却し、ボロン酸トリイソプロピルエステル60mlをゆっくり滴下してから2時間反応した。
室温に戻した後、10%希塩酸水溶液を加えて攪拌し、有機層を抽出した。飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ別後、濃縮した。得られた固体を、シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:トルエン)で精製し、得られた固体をn−ヘキサンで洗浄した後、減圧乾燥し、14.8g(収率60%)の固体を得た。FD−MS(電界脱着質量分析)の分析により、目的物と同定した。
【0108】
合成例1−2
【化57】

【0109】
窒素気流下、冷却管付き1000mL三口フラスコ中に1、3、5−トリブロモベンゼン20.0g(63.4mmol)、脱水ジエチルエーテル500mLを加えて撹拌し、ドライアイス/アセトンバスにて−78℃まで冷却した。冷却後、n−ブチルリチウム4.1g(63.4mmol)をゆっくり加え、2時間冷却したまま撹拌した。次にN,N−ジメチルアセトアミド6.06g(63.4mmol)を脱水ジエチルエーテル50mLで希釈して滴下し、滴下後そのまま6時間撹拌した。
その後、室温まで戻し、10%塩酸でクエンチした。水を加え、水層が中性になるまで水洗し、有機層を取り出した。この有機層へMgSOを加えて乾燥し、ろ過によりMgSOを除去した。溶媒を減圧下にて除去し、エタノールで再結晶することにより、固体13.3gを得た。NMR、MS等にて目的生成物(収率74%)であることを確認した。
【0110】
合成例1−3
【化58】

【0111】
窒素気流下、冷却管付き500mL三口フラスコ中にメチルトリフェニルホスホニウムヨージド60.9g(150.8mmol)、脱水THF300mLを加えて撹拌し、メタノール/ドライアイスバスにて−30℃まで冷却した。冷却後、水素化ナトリウム3.6g(150.8mmol)をゆっくり加え、1時間冷却したまま撹拌した。次に室温まで戻し、3時間撹拌した。再度メタノール/ドライアイスバスにて−30℃まで冷却し、合成例1−2で得た化合物21g(75.4mmol)を加え、30分間撹拌し、室温に戻して3時間撹拌した。メタノールを50mL加え、反応を終了した。塩化メチレン及び水を加えて目的物を抽出し、有機層を取り出した。この有機層へMgSOを加えて乾燥し、ろ過によりMgSOを除去した。溶媒を減圧下にて除去し、展開溶媒を塩化メチレン:ヘキサン=1:1としカラムクロマトグラフィにより単離し、目的物17.3gを得た。NMR、MS等にて目的生成物(収率83%)であることを確認した。
【0112】
合成例1−4
【化59】

合成例1−3と同様の方法により合成を行い、目的物を13.4g(収率:90%)得た。
【0113】
合成例1−5
【化60】

【0114】
窒素気流下、冷却管付き500mL三口フラスコ中に、合成例1−4で得た化合物10g(50.8mmol)、ほう酸トリブチル26.9g(116.8mmol)、脱水テトラヒドロフラン60mLを加えて撹拌し、メタノール/ドライアイスバスにて−78℃まで冷却した。冷却後、n−ブチルリチウム3.9g(60.9mmol)をゆっくり滴下し、滴下後1時間冷却したまま撹拌した。次に室温まで戻し、7時間撹拌した。反応終了後、メタノール10mLを滴下し、さらに1N HCl水溶液100mLを滴下した。塩化メチレン、水を加え、目的物を抽出し、有機層を取り出した。この有機層へMgSOを加えて乾燥し、ろ過によりMgSOを除去した。溶媒を減圧下にて除去し、展開溶媒を塩化メチレン:酢酸エチル=50:7としカラムクロマトグラフィにより単離し、白色固体4.91gを得た。NMR、MS等にて目的生成物イソプロペニルフェニルボロン酸(収率60%)であることを確認した。
【0115】
合成例1−6
【化61】

【0116】
窒素気流下、冷却管付き500mL三口フラスコ中に、合成例1−3で得た化合物12.4g(45mmol)、合成例1−1で得た化合物12.3g(50mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム1.2g(1.0mmol)に、ジメトキシエタン(DME)150ml、2mol/Lの炭酸ナトリウム水溶液75mlを加え、10時間加熱還流下、攪拌した。
反応終了後、析出晶を濾取し、得られた固体を、水、メタノール及びヘキサンで洗浄した。減圧乾燥し、12.7g(収率71%)の固体を得た。FD−MSの分析により、目的物と同定した。
【0117】
合成例1−7
【化62】

【0118】
窒素気流下、冷却管付き200mL三口フラスコ中に、合成例1−6で得た化合物11.9g(30mmol)に脱水トルエン、脱水ジエチルエーテルを加え、−45℃に冷却し、n−ブチルリチウム2.5g(40mmol)を滴下して、攪拌しながら1時間かけて−5℃まで昇温した。再び−45℃まで冷却し、ボロン酸トリイソプロピルエステル16.3g(86.7mmol)をゆっくり滴下してから2時間反応した。室温に戻した後、10%希塩酸溶液を加えて攪拌し、有機層を抽出した。飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ別後、濃縮した。得られた固体を、シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:トルエン)で精製し、得られた固体をn−ヘキサンで洗浄し、減圧乾燥したところ、6.3g(収率58%)の固体を得た。FD−MSの分析により、目的物と同定した。
【0119】
合成例1−8
【化63】

【0120】
窒素気流下、冷却管付き200mL三口フラスコ中に、9,9’−ジメチル−2,7−ジブロモフルオレン4.8g(13.5mmol)、合成例1−7で得た化合物5.4g(15mmol)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム1.2g(0.75mmol)に、ジメトキシエタン50ml及び2mol/L炭酸ナトリウム水溶液25mlを加え、8時間加熱還流下、攪拌した。
反応終了後、析出晶を濾取し、得られた固体を、水、メタノール、ヘキサンで洗浄した。減圧乾燥し、6.0g(収率68%)の固体を得た。FD−MSの分析により、目的物と同定した。
【0121】
実施例1
【化64】

【0122】
窒素気流下、冷却管付き200mL三口フラスコ中に、合成例1−8で得た化合物6.0g(10mmol)、合成例1−5で得た4−ビニルフェニルボロン酸1.5g(10mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム1.2g(0.50mmol)、ジメトキシエタン(DME)50ml及び2mol/Lの炭酸ナトリウム水溶液25mlを加え、10時間加熱還流下、攪拌した。
反応終了後、析出晶を濾取し、得られた固体を、水、トルエン、アセトンで洗浄した。減圧下乾燥させ、4.7g(収率75%)の淡黄色固体を得て、NMR、FD−MS等にて目的物と同定した。
【0123】
合成例2−1
【化65】

【0124】
窒素気流下、冷却管付き300mL三口フラスコ中に、9−ブロモフェナントレン25.7g(100mmol)に脱水トルエン、脱水ジエチルエーテルを加え、−45℃に冷却し、n−ブチルリチウム7.7g(120mmol)を滴下して、攪拌しながら1時間かけて−5℃まで昇温した。再び−45℃まで冷却し、ボロン酸トリイソプロピルエステル60mlをゆっくり滴下してから2時間反応した。
室温に戻した後、10%希塩酸溶液を加えて攪拌して有機層を抽出した。飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ別後濃縮した。得られた固体を、シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:トルエン)で精製し、得られた固体をn−ヘキサンで洗浄し、減圧乾燥したところ14.4g(収率65%)の固体を得た。FD−MSの分析により、目的物と同定した。
【0125】
合成例2−2
【化66】

【0126】
窒素気流下、冷却管付き300mL三口フラスコ中に、合成例1−3で得た化合物12.4g(45mmol)、合成例2−1で得た化合物11.1g(50mmol)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム1.2g(1.0mmol)に、ジメトキシエタン(DME)150ml及び2mol/Lの炭酸ナトリウム水溶液75mlを加え、10時間加熱還流下、攪拌した。
反応終了後、析出晶を濾取し、得られた固体を、水、メタノール、ヘキサンで洗浄した。減圧乾燥し、11.9g(収率70%)の固体を得た。FD−MSの分析により、目的物と同定した。
【0127】
合成例2−3
【化67】

【0128】
窒素気流下、冷却管付き100mL三口フラスコ中に、合成例2−2で得た化合物を11.2g(30mmol)に脱水トルエン、脱水ジエチルエーテルを加え、−45℃に冷却し、n−ブチルリチウム2.5g(40mmol)を滴下して、攪拌しながら1時間かけて−5℃まで昇温した。再び−45℃まで冷却し、ボロン酸トリイソプロピルエステル16.3g(86.7mmol)をゆっくり滴下してから2時間反応した。
室温に戻した後、10%希塩酸溶液を加えて攪拌し、有機層を抽出した。飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ別後濃縮した。得られた固体を、シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:トルエン)で精製し、得られた固体をn−ヘキサンで洗浄した後、減圧乾燥し、6.3g(収率62%)の固体を得た。FD−MSの分析により、目的物と同定した。
【0129】
合成例2−4
【化68】

【0130】
窒素気流下、冷却管付き300mL三口フラスコ中に、2,6−ジブロモナフタレン3.9g(13.5mmol)、合成例2−3で得た化合物5.1g(15mmol)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム1.2g(0.75mmol)に、ジメトキシエタン(DME)50ml及び濃度2mol/Lの炭酸ナトリウム水溶液25mlを加え、7時間加熱還流下、攪拌した。
反応終了後、析出晶を濾取し、得られた固体を、水、メタノール、ヘキサンで洗浄した。減圧乾燥し、4.7g(収率70%)の固体を得た。FD−MSの分析により、目的物と同定した。
【0131】
合成例2−5
【化69】

【0132】
窒素気流下、冷却管付き200mL三口フラスコ中に、合成例2−4で得た化合物4.9g(10mmol)に脱水トルエン、脱水ジエチルエーテルを加え、−45℃に冷却し、n−ブチルリチウム0.9g(13.4mmol)滴下して、攪拌しながら1時間かけて−5℃まで昇温した。再び−45℃まで冷却し、ボロン酸トリイソプロピルエステル7mlをゆっくり滴下してから2時間反応した。
室温に戻した後、10%希塩酸溶液を加えて攪拌し、有機層を抽出した。飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ別後、濃縮した。得られた固体を、シリカゲルクロマトグラフィー(トルエン)で精製し、得られた固体をn−ヘキサンで洗浄し、減圧乾燥したところ、2.8g(収率60%)の固体を得た。FD−MSの分析により、目的物と同定した。
【0133】
合成例2−6
【化70】

【0134】
窒素気流下、冷却管付き200mL三口フラスコ中に、2,6−ジブロモナフタレン3.14g(11mmol)、合成例2−5で得た化合物5.6g(12mmol)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム1.0g(0.6mmol)に、ジメトキシエタン(DME)100ml及び2mol/Lの炭酸ナトリウム水溶液50mlを加え、8時間加熱還流下、攪拌した。反応終了後、析出晶を濾取し、得られた固体を水、メタノール及びヘキサンで洗浄した。減圧乾燥し、5.3g(収率70%)の固体を得た。FD−MSの分析により、目的物と同定した。
【0135】
実施例2
【化71】

【0136】
窒素気流下、冷却管付き300mL三口フラスコ中に、合成例2−6で得た化合物12.5g(20mmol)、合成例1−5で得た4−ビニルフェニルボロン酸3.0g(20mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム2.4g(1.0mmol)、ジメトキシエタン(DME)100ml及び2mol/Lの炭酸ナトリウム水溶液50mlを加え、10時間、加熱還流下に攪拌した。
反応終了後、析出晶を濾取し、得られた固体を、水、トルエン及びアセトンで洗浄した。減圧乾燥し、10.3g(収率78%)の固体を得た。NMR、FD−MS等にて目的物と同定した。
【0137】
合成例3−1
【化72】

【0138】
窒素気流下、冷却管付き200mL三口フラスコ中に、1−ブロモジベンゾフラン11.0g(44.6mmol)、脱水テトラヒドロフラン50mLをメタノール/ドライアイスバスにて−10℃まで冷却し、n−BuLi2.9g(44.8mmol)をゆっくり滴下し、その後1時間撹拌した。さらにドライアイスを追加して−60℃まで冷却し、ほう酸トリイソプロピル25.1g(133.5mmol)をゆっくり滴下し、滴下後、室温まで戻して17時間撹拌した。
反応終了後、メタノール50mLを滴下し、さらに1N HCl水溶液100mLを滴下した。酢酸エチル、水を加え、目的物を抽出し、有機層を取り出した。取り出した有機層へMgSOを加えて乾燥し、ろ過によりMgSOを除去した。溶媒を減圧下にて除去し、展開溶媒を塩化メチレン:酢酸エチル=50:7としカラムクロマトグラフィにより単離し、白色固体6.80gを得た。NMR、MS等にて目的生成物(収率72%)であることを確認した。
【0139】
合成例3−2
【化73】

窒素気流下、冷却管付き200mL三口フラスコ中に、4,4’−ジブロモジフェニルアミン4g(12.2mmol)、合成例3−1で得た4−ジベンゾフランボロン酸5.7g(26.9mmol)、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)0.58g(0.5mol)、炭酸ナトリウム3.88g(36.6mmol)、テトラヒドロフラン60mL、水15mLを加えた後、80℃にて還流し、8時間加熱攪拌した。反応終了後、析出した結晶を濾取し、トルエン:ヘキサン=1:1の混合溶媒でのカラムクロマトにより精製した。白色粉末4.6gを得て、NMR、MS等にて目的生成物(収率75%)であることを確認した。
【0140】
合成例3−3
【化74】

【0141】
窒素気流下、冷却管付き500mL三口フラスコ中に、合成例3−2で得た化合物6.7g(13.4mmol)、3,5−トリス(4−ブロモフェニル)ブロモベンゼン6.3g(13.4mmol)、酢酸パラジウム(II)0.5g(2.7mol)、rac−BIMAP2.5g(4.0mmol)、ナトリウムtert−ブチトキシド2.6g(26.8mmol)、脱水トルエン360mLを加えた後、105℃にて1.5時間加熱攪拌した。
反応終了後、室温まで放冷し、水を加え、目的物を抽出し、有機層を取り出した。取り出した有機層へMgSOを加えて乾燥し、ろ過によりMgSOを除去した。溶媒を減圧下にて除去し、トルエン:ヘキサン=1:3の混合溶媒でのカラムクロマトグラフィーにより精製した。得られた固体へトルエンを加えて加熱し、室温まで放冷して再結晶した。析出した白色固体をろ過により回収した。回収した白色固体1.4gを得た。NMR、MS等にて目的生成物(収率12%)であることを確認した。
【0142】
合成例3−4
【化75】

合成例3−3と同様の方法により合成を行い、目的物を1.7g(収率:13%)得た。
【0143】
実施例3−1
【化76】

【0144】
窒素気流下、冷却管付き100mL三口フラスコ中に、合成例3−3で得た化合物2.0g(2.3mmol)、イソプロペニルボロン酸ピナコールエステル1.2g(6.9mmol)、1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン−パラジウム(II)ジクロリド−ジクロロメタン錯体0.3g(0.4mol)、炭酸カリウム1.9g(13.8mmol)、テトラヒドロフラン80mL、水10mLを加えた後、加熱還流下、7時間加熱攪拌した。
反応終了後、室温まで放冷し、塩化メチレンを加え、目的物を抽出し、有機層を取り出した。取り出した有機層へMgSOを加えて乾燥し、ろ過によりMgSOを除去した。溶媒を減圧下にて除去し、トルエン:ヘキサン=1:2の混合溶媒でのカラムクロマトにより精製した。得られた固体へトルエンを加えて加熱し、室温まで放冷して再結晶した。析出した白色固体をろ過により回収した。回収した白色固体1.5gを得た。NMR、MS等にて目的生成物(収率81%)であることを確認した。
【0145】
実施例3−2
【化77】

合成例3−4で得た化合物を用いて実施例3−1と同様の方法により合成を行い、目的物を1.8g(収率:79%)得た。
【0146】
合成例4−1
【化78】

合成例3−1と同様の方法により合成を行い、目的物を5.3g(収率:68%)得た。
【0147】
合成例4−2
【化79】

合成例3−2と同様の方法により合成を行い、目的物を5.5g(収率:68%)得た。
【0148】
合成例4−3
【化80】

合成例3−3と同様の方法により合成を行い、目的物を1.5g(収率:14%)得た。
【0149】
合成例4−4
【化81】

合成例3−3と同様の方法により合成を行い、目的物を1.1g(収率:10%)得た。
【0150】
実施例4−1
【化82】

実施例3−1と同様の方法により合成を行い、目的物を2.1g(収率:78%)得た。
【0151】
実施例4−2
【化83】

実施例3−1と同様の方法により合成を行い、目的物を1.4g(収率:80%)得た。
【0152】
合成例5−1
【化84】

【0153】
窒素気流下、冷却管付き200mL三口フラスコ中にて、9−フェニル−9H−カルバゾール5.0g(20.6mmol)、脱水N,N−ジメチルホルムアミド150mLを氷水浴にて0℃まで冷却し、N−ブロモスクシンイミド3.7g(20.6mmol)を加えて24時間撹拌した。
反応終了後、酢酸エチル、水を加え、目的物を抽出し、有機層を取り出した。取り出した有機層へMgSOを加えて乾燥し、ろ過によりMgSOを除去した。溶媒を減圧下にて除去し、展開溶媒を酢酸エチル:ヘキサン=1:1としカラムクロマトグラフィにより精製した。さらにトルエン、ヘキサンを用いて再結晶し、4.31gの固体を得た。NMR、MS等にて目的生成物(収率65%)であることを確認した。
【0154】
合成例5−2
【化85】

合成例3−1と同様の方法により合成を行い、目的物を8.3g(収率:70%)得た。
【0155】
合成例5−3
【化86】

合成例3−2と同様の方法により合成を行い、目的物を5.3g(収率:72%)得た。
【0156】
合成例5−4
【化87】

合成例3−3と同様の方法により合成を行い、目的物を1.8g(収率:13%)得た。
【0157】
合成例5−5
【化88】

合成例3−3と同様の方法により合成を行い、目的物を2.1g(収率:14%)得た。
【0158】
実施例5−1
【化89】

実施例3−1と同様の方法により合成を行い、目的物を2.3g(収率:80%)得た。
【0159】
実施例5−2
【化90】

実施例3−1と同様の方法により合成を行い、目的物を1.8g(収率:76%)得た。
【0160】
合成例6−1
【化91】

窒素気流下、冷却管付き200mL三口フラスコ中に、カルバゾール5.5g(32.9mmol)、ブロモヨードメタン11.2g(39.5mmol)、銅3.1g(49.4mmol)、炭酸カリウム6.8g(49.4mmol)、ジメチルスルホキシド50mLを加えた後、120℃にて還流し、24時間加熱攪拌した。反応終了後、室温まで放冷し、トルエン、水を加え、目的物を抽出し、有機層を取り出した。取り出した有機層へMgSOを加えて乾燥し、ろ過によりMgSOを除去した。溶媒を減圧下にて除去し、トルエン、ヘキサンを用いて再結晶し、析出した白色固体をろ過により回収した。回収した白色固体3.2gを得た。NMR、MS等にて目的生成物(収率34%)であることを確認した。
【0161】
合成例6−2
【化92】

合成例3−1と同様の方法により合成を行い、目的物を6.5g(収率:78%)得た。
【0162】
合成例6−3
【化93】

合成例3−2と同様の方法により合成を行い、目的物を5.2g(収率:70%)得た。
【0163】
合成例6−4
【化94】

合成例3−3と同様の方法により合成を行い、目的物を2.0g(収率:15%)得た。
【0164】
合成例6−5
【化95】

合成例3−3と同様の方法により合成を行い、目的物を1.5g(収率:12%)得た。
【0165】
実施例6−1
【化96】

実施例3−1と同様の方法により合成を行い、目的物を1.8g(収率:75%)得た。
【0166】
実施例6−2
【化97】

実施例3−1と同様の方法により合成を行い、目的物を2.0g(収率:73%)得た。
【0167】
[ポリマー合成]
実施例7
窒素気流下にて、市販のトリフルオロメタンスルホン酸(10g、0.0665mol、分子量150.08、比重1.70)を脱水塩化メチレンに加え、0.133M(溶液量合計500mL)に調製した。トリフルオロメタンスルホン酸はトルエンと完全均一となり、以下の反応に用いた。
【化98】

流管を取り付けた三口の1Lフラスコを充分窒素置換し、窒素気流下にて実施例1のモノマー1.6g(2.5mmol)、脱水トルエン38mLを入れ、室温にて完全に溶解させた。これに上記のように調製したトリフルオロメタンスルホン酸塩化メチレン溶液9.0mL(1.2mmol)を加えた。この溶液を室温にて6時間攪拌した。反応液をメタノールへ滴下して再沈殿させ、白色固体を析出させた。析出した固体をろ過により回収した。回収した固体をトルエンに溶かし、次いで水を加えて水層が中性になるまで水洗し、有機層を取り出した。この有機層にMgSOを加えて乾燥し、ろ過してMgSOを除去した。ろ液を濃縮し、ヘキサンへ滴下して白色固体を析出させた。ろ過により析出固体を回収し、加熱乾燥にて十分に乾燥させることで、1.4g(回収率85%)の重合体を得た。得られた重合体の平均分子量は5500、Mw/Mn=1.4であった。
【0168】
実施例8
【化99】

【0169】
実施例2で得たモノマーを用いて、実施例7と同様の方法により重合を行い、目的物を1.8g(回収率:80%)得た。得られたポリマーの平均分子量5,300、Mw/Mn=1.3であった。
【0170】
実施例9
【化100】

【0171】
還流管を取り付けた三口の1Lフラスコを充分窒素置換し、窒素気流下にて実施例3−1のモノマー2.0g(2.5mmol)、脱水トルエン38mLを入れ、室温にて完全に溶解させた。これに上記のように調製したトリフルオロメタンスルホン酸塩化メチレン溶液9.0mL(1.2mmol)を加えた。この溶液を室温にて6時間攪拌した。反応液をメタノールへ滴下して再沈殿させ、白色固体を析出させた。析出した固体をろ過により回収した。回収した固体をトルエンに溶かし、次いで水を加えて水層が中性になるまで水洗し、有機層を取り出した。この有機層にMgSOを加えて乾燥し、ろ過してMgSOを除去した。ろ液を濃縮し、ヘキサンへ滴下して白色固体を析出させた。ろ過により析出固体を回収し、加熱乾燥にて十分に乾燥させることで1.7g(回収率85%)の重合体を得た。得られた重合体の平均分子量は2300、Mw/Mn=1.3であった。
【0172】
実施例10
【化101】

【0173】
実施例3−2で得たモノマーを用いて、実施例7と同様の方法により重合を行い、目的物を1.7g(回収率:82%)得た。得られたポリマーの平均分子量2800、Mw/Mn=1.2であった。
【0174】
実施例11
【化102】

実施例4−1で得たモノマーを用いて、実施例7と同様の方法により重合を行い、目的物を1.8g(回収率:80%)得た。得られたポリマーの平均分子量3000、Mw/Mn=1.4であった。
【0175】
実施例12
【化103】

実施例4−2で得たモノマーを用いて、実施例7と同様の方法により重合を行い、目的物を2.0g(回収率:90%)得た。得られたポリマーの平均分子量3000、Mw/Mn=1.4であった。
【0176】
実施例13
【化104】

実施例5−1で得たモノマーを用いて、実施例7と同様の方法により重合を行い、目的物を1.9g(回収率:80%)得た。得られたポリマーの平均分子量4300、Mw/Mn=1.3であった。
【0177】
実施例14
【化105】

実施例5−2で得たモノマーを用いて、実施例7と同様の方法により重合を行い、目的物を1.6g(収率:85%)得た。得られたポリマーの平均分子量3600、Mw/Mn=1.4であった。
【0178】
実施例15
【化106】

実施例6−1で得たモノマーを用いて、実施例7と同様の方法により重合を行い、目的物を1.5g(回収率:83%)得た。得られたポリマーの平均分子量3300、Mw/Mn=1.3であった。
であった。
【0179】
実施例16
【化107】

実施例6−2で得たモノマーを用いて、実施例7と同様の方法により重合を行い、目的物を1.8g(回収率:87%)得た。得られたポリマーの平均分子量3200、Mw/Mn=1.3であった。
【0180】
[有機EL素子の製造と評価:発光材料としての使用]
製造例1
ドーパントD1を以下のようにして合成した。
【化108】

【0181】
窒素気流下、6,12−ジブロモクリセン19.3g(50mmol)、ジ(p−トリル)アミン3.95g(20mmol)、酢酸パラジウム0.08g(0.4mmol)、トリ−t−ブチルホスフィン0.4g(2mmol)、t−ブトキナトリウム2.8g(30mmol)及び乾燥トルエン200mlを加えた後、100℃にて一晩加熱乾燥した。反応終了後、析出した結晶を濾取し、トルエン100ml、メタノール200mlにて洗浄し、5.5g(収率55%)の淡黄色固体を得た。NMR、FD−MS等にて、目的物(D1)と同定した。
【0182】
製造例2
低分子ホスト材料H1を以下のようにして合成した。
合成例2−1〜2−6において、合成例1−3で得た化合物の代わりに3,5−ジブロモベンゼンを用い、2,6−ジブロモナフタレンの代わりに6−ブロモナフタレンを用いたこと以外は同様にして、下記低分子ホスト材料H1を得た。
【化109】

【0183】
実施例17
25mm×75mm×厚さ1.1mmのITO透明電極付きガラス基板(ジオマティック社製)を、イソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄した後、UVオゾン洗浄を30分間行なった。
洗浄後の透明電極付きガラス基板に、スピンコート法でポリエチレンジオキシチオフェン・ポリスチレンスルホン酸(PEDOT・PSS)の混合物を50nmの膜厚で成膜し、正孔注入層とした。
【0184】
次いで、下記式で示されるポリマーA(Mw=145,000)のトルエン溶液(0.6質量%)をスピンコート法で20nmの膜厚で成膜し、170℃で30分間乾燥した。このポリマーA膜は、正孔輸送層として機能する。
さらに、シクロヘキサノンを溶媒に用い、実施例7で得たポリマー中に、Ir(piq)(「LT−E711」、オージェック製、ドーパント)を10重量%混合した溶液を調製し、スピンコート法にて一層からなる膜厚40nmの発光層を成膜した。
その後、成膜済みの基板を真空蒸着装置に移送した。
【0185】
この膜上に膜厚20nmのトリス(8−キノリノール)アルミニウム膜を成膜した。このAlq膜は、電子輸送層として機能する。
このAlq膜上に、フッ化リチウムを1nmの膜厚に成膜し、電子注入層とした。
最後にアルミニウムを膜厚150nmで成膜し、陰極を形成し、窒素中でガラス封止して、有機EL素子を作製した。
電流を流して該有機EL素子の性能を評価したところ、赤色に発光し、発光効率10.8cd/A、初期輝度5000cd/m、室温での輝度半減寿命は640時間であった。
さらに、本素子を初期輝度5000cd/m、60℃のオーブン内で駆動させたところ、輝度半減寿命は230時間であった。
従って、60℃輝度半減寿命/室温輝度半減寿命比は、0.36であった。これらの結果を表1に示す。
【0186】
【化110】

【0187】
実施例18
実施例17において、実施例7で得たポリマーの代わりに、実施例8で得たポリマーを用いたこと以外は同様にして有機EL素子を作製した。実施例17と同様にして評価した結果を表1に示す。
【0188】
実施例19
実施例17において、実施例7で得たポリマーの代わりに、実施例8で得たポリマーを用い、Ir(piq)の代わりにD1を用いたこと以外は同様にして有機EL素子を作製した。実施例17と同様にして評価した結果を表1に示す。
【0189】
比較例1
実施例17において、発光層の材料として、実施例7で得たポリマーの代わりに低分子ホスト材料H1を用いて発光層を形成したところ、発光層の膜が不均一となり、有機EL素子の発光も不均一化し、性能を評価することができなかった。
これは、低分子ホスト材料H1及びIr(piq)のシクロヘキサノンへの溶解性が不十分であることに起因し、さらに、膜形成の際に凝集して結晶化したためと推測される。
【0190】
比較例2
実施例17において、発光層の材料として、実施例7で得たポリマーの代わりに低分子ホスト材料H1を用い、Ir(piq)の代わりにドーパントD1を用い、スピンコート法により発光層を形成したところ、発光層の膜が不均一となり、有機EL素子の発光も不均一化し、性能を評価することができなかった。
これは、低分子ホスト材料H1及びドーパントD1のシクロヘキサノンへの溶解性が不十分であり、さらに、膜形成の際に凝集して結晶化したためと推測される。
【0191】
比較例3
実施例17において、発光層の材料として、実施例7で得たポリマーの代わりに特開平2005−063938に記載の下記高分子ホスト材料(ポリマーB)を用いて発光層を形成して有機EL素子を作製したところ、有機EL素子は発光しなかった。
これは、ポリマーB(ピレン誘導体)は励起3重項エネルギーEg(T)が小さいため、燐光ドーパントに対するエネルギー移動が確保できず、また、励起された3重項エネルギーを発光層内に閉じ込めることができなかったためと推測する。
また、ポリマーBは、繰り返し単位中においてピレン骨格が放射状に広がっているため、重合体の分子量が小さく(ポリスチレン換算重量平均分子量=4,200)、溶媒への溶解性が小さく、たとえ、発光層が形成されたとしても、膜の均一性に乏しかったために発光しなかったものと推測される。
【0192】
【化111】

【0193】
【表1】

【0194】
[有機EL素子の製造と評価:正孔輸送材料としての使用]
実施例20
25mm×75mm×1.1mm厚のITO透明電極付きガラス基板(ジオマティック社製)を、イソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄した後、UVオゾン洗浄を30分間行なった。
洗浄後の透明電極付きガラス基板に、スピンコート法で正孔注入層に用いるポリエチレンジオキシチオフェン・ポリスチレンスルホン酸(PEDOT:PSS(アクセプター))の混合物を10nmの膜厚で成膜した。
【0195】
次に正孔輸送性重合体として、実施例9で得られた重合体を用い、その重合体の1,4−ジオキサン溶液(1.0重量%)を調製して、スピンコート法で40nmの膜厚で成膜し、100℃で30分間乾燥した。
さらに下記化合物EM1を蒸着し膜厚40nmの発光層を成膜した。同時に発光層の材料として、下記のスチリル基を有するアミン化合物D2を、EM1とD2の重量比が40:2になるように蒸着した。
【0196】
この膜上にAlqを膜厚10nmに成膜した。この層は、電子注入層として機能する。この後、還元性ドーパントであるLi(Li源:サエスゲッター社製)とAlqを二元蒸着させ、電子注入層(陰極)としてAlq:Li膜(膜厚10nm)を形成した。このAlq:Li膜上に金属Alを蒸着させ金属陰極を形成し、窒素中でガラス封止して、有機EL素子を作製した。
【0197】
電流を流して性能を評価したところ青色に発光し、発光効率6.6cd/A、室温での輝度半減寿命LT50は1,000cd/mで3,300hrであった。
さらに、本素子を60℃のオーブン内で駆動させたところ、輝度半減寿命LT50は1,000cd/mで1,400hrであった。従って、60℃輝度半減寿命/室温輝度半減寿命比は、0.42であった。
【0198】
【化112】

【0199】
実施例21〜27
実施例20において、正孔輸送性重合体として、それぞれ実施例10〜16で得られた重合体を用いたこと以外は、同様に有機EL素子を作製した。電流を流して性能を評価した。結果を表2に示す。
【0200】
実施例28
実施例20において、発光層の材料として、スチリル基を有するアミン化合物D2の代わりにアリールアミン化合物D1を用いた以外は同様にして有機EL素子を作製した。Meはメチル基である。以下実施例20と同様に有機EL素子を評価した。結果は表2に示す。
【0201】
比較例4
実施例20において、正孔輸送性重合体として、特開平1−105954号公報記載に開示されている方法に基づいて合成した下記構造単位からなるポリマーCを用いたこと以外は、同様に有機EL素子を作製して、評価した。
電流を流して性能を評価したところ青色に発光し、発光効率2.3cd/A、室温での輝度半減寿命LT50は1,000cd/mで500hrであった。
【0202】
さらに、本素子を60℃のオーブン内で駆動させたところ、輝度半減寿命LT50は1,000cd/m100hrであった。従って、60℃輝度半減寿命/室温輝度半減寿命比は0.20であった。
【0203】
【化113】

【0204】
比較例5
実施例20において、正孔輸送性重合体として、特開平8−054833号公報記載の製造例に開示されている方法に基づいて合成した下記構造単位からなるポリマーDを用いたこと以外は、同様に有機EL素子を作製して、評価した。
電流を流して性能を評価したところ青色に発光し、発光効率3.0cd/A、室温での輝度半減寿命LT50は1,000cd/mで700hrであった。
【0205】
さらに、本素子を60℃のオーブン内で駆動させたところ、輝度半減寿命LT50は1,000cd/mで150hrであった。従って、60℃輝度半減寿命/室温輝度半減寿命比は0.21であった。
【0206】
【化114】

【0207】
比較例6
比較例4において、発光層の材料としてドーパントをD1に代えたこと以外は、同様に有機EL素子を作製して評価した。
電流を流して性能を評価したところ青色に発光し、発光効率2.5cd/A、室温での輝度半減寿命LT50は1,000cd/mで600hrであった。さらに、本素子を60℃のオーブン内で駆動させたところ、輝度半減寿命LT50は1,000cd/mで150hrであった。従って、60℃輝度半減寿命/室温輝度半減寿命比は0.25であった。
【0208】
【表2】

【0209】
表2に示すように、実施例で用いた化合物は比較例に比べて、発光効率及び寿命で優れており、高温駆動しても寿命低下の割合は小さかった。比較例で用いた化合物は高温駆動すると寿命低下が著しかった。
【産業上の利用可能性】
【0210】
本発明の有機EL素子は、壁掛けテレビのフラットパネルディスプレイ等の平面発光体、複写機、プリンター、液晶ディスプレイのバックライト又は計器類等の光源、表示板、標識灯等に利用できる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記式(1)で表される芳香族化合物。
【化115】

(式中、Xは、Ar,Z及びArの任意の位置に置換する。
はハロゲン、置換もしくは無置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜10のアルコキシ基、ケイ素含有基、置換もしくは無置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数3〜10のシクロアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40のアリール基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数7〜40のアラルキル基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数5〜40のヘテロアリール基である。
Ar及びArは同一でも異なっていてもよく、それぞれ置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜100のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜100のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数7〜100のアラルキル基、又は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜100のアリール及び/又は置換もしくは無置換の環形成原子数5〜100のヘテロアリールで置換されたアミノ基である。
Zは、単結合、置換もしくは無置換の炭素数1〜10のアルキレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜10のシクロアルキレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜100のアリーレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数7〜100のアラルキレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数7〜100のアリールイミノ基、又は置換もしくは無置換の環形成炭素数5〜100のヘテロアリーレン基である。
mは1〜4の整数、nは2以上の整数である。
複数のXは同一でも異なっていてもよい。
mが2以上の場合、複数のArは同一でも異なっていてもよい。
mが2以上の場合、Zは上記の対応するm+1価の基である。
Ar,Ar及びZは、互いに結合してもよい。)
【請求項2】
下記式(2)で表される請求項1に記載の芳香族化合物。
【化116】

(式中、X及びnは式(1)と同じである。Xの結合位置は任意である。
Ar、Ar、Ar21、Ar〜Arは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換のベンゼン環、置換もしくは無置換のナフタレン環、置換もしくは無置換のフルオレン環、置換もしくは無置換のクリセン環、置換もしくは無置換のフルオランテン環、置換もしくは無置換のベンゾ[b]フルオランテン環、置換もしくは無置換のフェナントレン環、置換もしくは無置換のベンゾフェナントレン環、置換もしくは無置換のジベンゾフェナントレン環、置換もしくは無置換のベンゾクリセン環、置換もしくは無置換のピセン環、置換もしくは無置換のジベンゾフラン環、又は置換もしくは無置換のジベンゾチオフェン環からなる基を表す。
但し、置換される場合、置換基はアリール基又はヘテロアリール基ではない。
o、p及びqは、それぞれ独立に0又は1である。
【請求項3】
下記式(3)で表される請求項1に記載の芳香族化合物。
【化117】

(式中、X、Z、m及びnは式(1)と同じである。Xの結合位置は任意である。
Ar31は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜100のアリール基、炭素数7〜100のアラルキル基、環形成炭素数6〜100のアリールアミノ基、又は環形成原子数5〜100のヘテロアリール基である。
Ar及びArは同一でも異なっていてもよく、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜60のアリール基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数5〜60のヘテロアリール基である。
Ar31,Ar,Ar及びZは、互いに結合してもよい。
mが2以上の場合、複数のAr及びArは同一でも異なっていてもよい。)
【請求項4】
前記Ar及びArの少なくとも1つが、下記式(4)〜(7)で示される基から選択される請求項3に記載の芳香族化合物。
【化118】

(式中、R〜Rはそれぞれ炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜30のアリール基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜10のシクロアルコキシ基、環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、炭素数7〜40のアラルキル基(アリール部分の環形成炭素数が6〜30)、環形成原子数3〜30のヘテロアリール基、モノもしくはジアルキルアミノ基(アルキル部分の炭素数が1〜20)、モノもしくはジアリールアミノ基(アリール部分の環形成炭素数が6〜30)、3つのアルキル及び/又はアリールで置換されたシリル基(アルキル部分の炭素数が1〜20、アリール部分の環形成炭素数が6〜30)、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基又はヒドロキシル基である。
e、g、h、i及びkは、それぞれ独立に、0〜4の整数である。
f、j及びlは、それぞれ独立に、0〜3の整数である。
Arは炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜30のアリール基、1〜3のアリールで置換されたアルキル基(アルキル部分の炭素数が1〜20、アリール部分の環形成炭素数が6〜30)又は環形成原子数3〜30のヘテロアリール基である。
〜Lはそれぞれ独立に、単結合又は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリーレン基である。)
【請求項5】
請求項1〜3のいずれかに記載の芳香族化合物を重合して得られる重合体。
【請求項6】
式(8)を繰り返し単位として有する重合体。
【化119】

(式中、R、Ar、Ar、Z及びmは式(1)と同じである。
rは繰り返し数である。)
【請求項7】
式(9)を繰り返し単位として有する重合体。
【化120】

(式中、Rは式(1)と同じであり、Ar31、Z、Ar、Ar、mは式(3)と同じである。
rは繰り返し数である。)
【請求項8】
請求項5〜7のいずれかに記載の重合体を含むインク。
【請求項9】
請求項5〜7のいずれかに記載の重合体からなる有機デバイス用材料。
【請求項10】
請求項5〜7のいずれかに記載の重合体からなる正孔注入材料又は正孔輸送材料。
【請求項11】
陰極と陽極間に少なくとも発光層を含む1以上の有機薄膜層が挟持されている有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記有機薄膜層の少なくとも1層が、請求項5〜7のいずれかに記載の重合体を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。

【公開番号】特開2012−41387(P2012−41387A)
【公開日】平成24年3月1日(2012.3.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−181158(P2010−181158)
【出願日】平成22年8月12日(2010.8.12)
【出願人】(000183646)出光興産株式会社 (2,069)
【Fターム(参考)】