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公開番号2024059566
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-01
出願番号2023148365
出願日2023-09-13
発明の名称多環芳香族化合物
出願人国立大学法人京都大学,エスケーマテリアルズジェイエヌシー株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類C07F 5/02 20060101AFI20240423BHJP(有機化学)
要約【課題】新規な多環芳香族化合物およびそれを用いた有機EL素子を提供する。
【解決手段】例えば、式(1)で表される多環芳香族化合物、又は式(1)で表される単位構造の少なくとも2つを有する多環芳香族化合物の多量体を提供する。
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【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
下記一般式（Ａ）または（Ｂ）で表される多環芳香族化合物、または前記一般式（Ａ）または（Ｂ）で表される単位構造の少なくとも２つを有する多環芳香族化合物の多量体：
TIFF
2024059566000157.tif
116
98
上記一般式（Ａ）および（Ｂ）中、
Ａ環は、置換もしくは無置換のアリール環または置換もしくは無置換のヘテロアリール環であり、
Ｂ環は、置換もしくは無置換のアリール環であり、
Ｃ環は、置換もしくは無置換のアリール環（ベンゼン環を除く）または置換もしくは無置換のヘテロアリール環であり、
Ｙ
１
は、Ｂ、Ｐ、Ｐ＝Ｏ、Ｐ＝Ｓ、Ａｌ、Ｇａ、Ａｓ、Ｓｉ－Ｒ、またはＧｅ－Ｒであり、前記Ｓｉ－Ｒおよび前記Ｇｅ－ＲのＲは、それぞれ独立して、置換もしくは無置換のアリール、置換もしくは無置換のヘテロアリール、置換もしくは無置換のアルキル、または置換もしくは無置換のシクロアルキルであり；
Ｌは、置換もしくは無置換のアリーレン、または置換もしくは無置換のヘテロアリーレンであり、
Ａｒは、シクロアルカン縮合アリール、シクロアルカン縮合ヘテロアリール、下記式（ｔＲ）で表される置換基を有するアリール、または下記式（ｔＲ）で表される置換基を有するヘテロアリールであり、これらの環における少なくとも１つの水素は置換されていてもよく、
TIFF
2024059566000158.tif
28
32
［式（ｔＲ）中、
Ｒ
ａ
、Ｒ
ｂ
、およびＲ
ｃ
は、それぞれ独立して、アルキルであり、この際、前記アルキルにおける任意の「－ＣＨ
２
－」は「－Ｏ－」で置換されていてもよく（ただし複数の「－ＣＨ
２
－」は「－Ｏ－」で置換される場合は、隣接する「－ＣＨ
２
－」が「－Ｏ－」で置換されることはない）、
＊はアリールまたはヘテロアリールとの結合位置である］
Ｒ
１
～Ｒ
９
およびＲ
１１
～Ｒ
１９
は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、ジアリールボリル、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルコキシ、アリールオキシ、アリールチオ、トリアリールシリル、トリアルキルシリル、トリシクロアルキルシリル、ジアルキルシクロアルキルシリル、またはアルキルジシクロアルキルシリルであり、Ｒ
１
～Ｒ
９
およびＲ
１１
～Ｒ
１９
における少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、アリール、ヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルで置換されていてもよく、当該ジアリールアミノの２つのアリールは連結基を介して結合していてもよく、当該ジヘテロアリールアミノの２つのヘテロアリールは連結基を介して結合していてもよく、当該アリールヘテロアリールアミノのアリールとヘテロアリールは連結基を介して結合していてもよく、当該ジアリールボリルの２つのアリールは連結基を介して結合していてもよく、
また、Ｒ
１
～Ｒ
４
およびＲ
１１
～Ｒ
１４
のうちの隣接する基同士が結合して、ｇ
１
環と共にアリール環またはヘテロアリール環を形成していてもよく、Ｒ
５
～Ｒ
９
およびＲ
１５
～Ｒ
１９
のうちの隣接する基同士が結合して、ｇ
２
環と共にアリール環またはヘテロアリール環を形成していてもよく、形成された環における少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、ジアリールボリル、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルコキシ、アリールオキシ、アリールチオ、トリアリールシリル、トリアルキルシリル、トリシクロアルキルシリル、ジアルキルシクロアルキルシリル、またはアルキルジシクロアルキルシリルで置換されていてもよく、これらの置換基における少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、アリール、ヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルでさらに置換されていてもよく、当該ジアリールアミノの２つのアリールは連結基を介して結合していてもよく、当該ジヘテロアリールアミノの２つのヘテロアリールは連結基を介して結合していてもよく、当該アリールヘテロアリールアミノのアリールとヘテロアリールは連結基を介して結合していてもよく、当該ジアリールボリルの２つのアリールは連結基を介して結合していてもよく、
ｇ
１
環およびｇ
２
環における、任意の「－Ｃ（－Ｒ）＝」（ここで、ＲはＲ
１
～Ｒ
９
およびＲ
１１
～Ｒ
１９
である）は「－Ｎ＝」に置き換わっていてもよく、任意の「－Ｃ（－Ｒ）＝Ｃ（－Ｒ）－」（ここで、ＲはＲ
１
～Ｒ
９
およびＲ
１１
～Ｒ
１９
である）は、「－Ｎ（－Ｒ）－」、「－Ｏ－」、「－Ｓ－」、「－Ｃ（－Ｒ）
２
続きを表示（約 3,000 文字）【請求項２】
一般式（Ａ）または（Ｂ）が、それぞれ下記式（Ａ－１）または（Ｂ－１）で表される、請求項１に記載の多環芳香族化合物、またはその多量体：
TIFF
2024059566000159.tif
129
119
上記一般式（Ａ－１）および（Ｂ－１）中、
Ｌ、Ａｒ、Ｒ
１
～Ｒ
９
およびＲ
１１
～Ｒ
１９
は、上記一般式（Ａ）および（Ｂ）と同様であり、
ｇ
１
環およびｇ
２
環における、任意の「－Ｃ（－Ｒ）＝」（ここで、ＲはＲ
１
～Ｒ
９
およびＲ
１１
～Ｒ
１９
である）は「－Ｎ＝」に置き換わっていてもよく、任意の「－Ｃ（－Ｒ）＝Ｃ（－Ｒ）－」（ここで、ＲはＲ
１
～Ｒ
９
およびＲ
１１
～Ｒ
１９
である）は、「－Ｎ（－Ｒ）－」、「－Ｏ－」、「－Ｓ－」、「－Ｃ（－Ｒ）
２
－」、「－Ｓｉ（－Ｒ）
２
－」、または「－Ｓｅ－」に置き換わっていてもよく、当該「－Ｎ（－Ｒ）－」のＲ、「－Ｃ（－Ｒ）
２
－」のＲ、および「－Ｓｉ（－Ｒ）
２
－」のＲは、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルであり、当該Ｒにおける少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、アルキルまたはシクロアルキルで置換されていてもよく、当該「－Ｃ（－Ｒ）
２
－」の２つのＲ同士および「－Ｓｉ（－Ｒ）
２
－」の２つのＲ同士は、それぞれ独立して、単結合、－ＣＨ＝ＣＨ－、－ＣＲ＝ＣＲ－、－Ｃ≡Ｃ－、－Ｎ（－Ｒ）－、－Ｏ－、－Ｓ－、－Ｃ（－Ｒ）
２
－、－Ｓｉ（－Ｒ）
２
－、または－Ｓｅ－を介して結合していてもよく、当該「－ＣＲ＝ＣＲ－」のＲ、「－Ｎ（－Ｒ）－」のＲ、「－Ｃ（－Ｒ）
２
－」のＲ、および「－Ｓｉ（－Ｒ）
２
－」のＲは、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、アルキル、アルケニル、アルキニル、またはシクロアルキルであり、当該Ｒにおける少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、アルキルまたはシクロアルキルで置換されていてもよく、隣接する２つのＲ同士が結合して、それぞれ独立して、シクロアルキレン環、アリーレン環、またはヘテロアリーレン環を形成していてもよく、
Ｒ
２１
～Ｒ
３１
およびＲ
４１
～Ｒ
５１
は、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、ジアリールボリル、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルコキシ、アリールオキシ、アリールチオ、トリアリールシリル、トリアルキルシリル、トリシクロアルキルシリル、ジアルキルシクロアルキルシリル、またはアルキルジシクロアルキルシリルであり、Ｒ
２１
～Ｒ
３１
およびＲ
４１
～Ｒ
５１
における少なくとも１つの水素は、それぞれ独立して、アリール、ヘテロアリール、アルキル、またはシクロアルキルで置換されていてもよく、当該ジアリールアミノの２つのアリールは連結基を介して結合していてもよく、当該ジヘテロアリールアミノの２つのヘテロアリールは連結基を介して結合していてもよく、当該アリールヘテロアリールアミノのアリールとヘテロアリールは連結基を介して結合していてもよく、当該ジアリールボリルの２つのアリールは連結基を介して結合していてもよく、
Ｒ
２１
～Ｒ
２３
およびＲ
４１
～Ｒ
４３
のうちの隣接する基同士が結合して、ａ環と共に、アリール環またはヘテロアリール環を形成していてもよく、Ｒ
２４
～Ｒ
２７
およびＲ
４４
～Ｒ
４７
のうちの隣接する基同士が結合して、ｂ環と共に、アリール環を形成していてもよく、Ｒ
２８
～Ｒ
３１
およびＲ
４８
～Ｒ
５１
のうちの隣接する基同士が結合して、ｃ
【請求項３】
前記Ａｒは、シクロアルカン縮合アリールまたはシクロアルカン縮合ヘテロアリールであり、これらの環における少なくとも１つの水素は置換されていてもよい、請求項１に記載の多環芳香族化合物、またはその多量体。
【請求項４】
下記式：
TIFF
2024059566000160.tif
219
170
TIFF
2024059566000161.tif
219
170
TIFF
2024059566000162.tif
168
170
TIFF
2024059566000163.tif
194
160
TIFF
2024059566000164.tif
227
160
TIFF
2024059566000165.tif
212
160
TIFF
2024059566000166.tif
220
170
TIFF
2024059566000167.tif
220
170
からなる群から選択される、請求項１に記載の多環芳香族化合物、またはその多量体。
【請求項５】
請求項１～４のいずれか１項に記載の多環芳香族化合物またはその多量体を含有する、有機デバイス用材料。
【請求項６】
有機電界発光素子用材料、有機電界効果トランジスタ用材料、有機薄膜太陽電池用材料、または波長変換フィルタ用材料である、請求項５に記載の有機デバイス用材料。
【請求項７】
前記有機電界発光素子用材料が発光層用材料である、請求項６に記載の有機デバイス用材料。
【請求項８】
陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置され、請求項１～４のいずれか１項に記載の多環芳香族化合物またはその多量体を含有する有機層とを有する、有機電界発光素子。
【請求項９】
前記有機層が発光層である、請求項８に記載の有機電界発光素子。
【請求項１０】
前記発光層が、請求項１～４のいずれか１項に記載の多環芳香族化合物またはその多量体であるドーパントと、ホストとを含む、請求項９に記載の有機電界発光素子。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、多環芳香族化合物およびその多量体と、これを用いた有機電界発光素子、有機電界効果トランジスタ、有機薄膜太陽電池、および波長変換フィルタ等の有機デバイス、並びに、表示装置および照明装置に関する。なお、本明細書中で、「多環芳香族化合物」およびその「多量体」をまとめて「多環芳香族化合物」、「有機電界発光素子」のことを「有機ＥＬ素子」または単に「素子」と表記することがある。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、電界発光する発光素子を用いた表示装置は、省電力化や薄型化が可能なことから、種々研究され、さらに、有機材料から成る有機電界発光素子は、軽量化や大型化が容易なことから活発に検討されてきた。特に、光の三原色の一つである青色などの発光特性を有する有機材料の開発、および正孔、電子などの電荷輸送能（半導体や超電導体となる可能性を有する）を備えた有機材料の開発については、高分子化合物、低分子化合物を問わずこれまで活発に研究されてきた。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、陽極および陰極からなる一対の電極と、当該一対の電極間に配置され、有機化合物を含む一層または複数の層とからなる構造を有する。有機化合物を含む層には、発光層や、正孔、電子などの電荷を輸送または注入する電荷輸送／注入層などがあるが、これらの層に適当な種々の有機材料が開発されている。
【０００４】
例えば、有機ＥＬ素子や有機薄膜太陽電池に使用する材料としてトリフェニルアミン誘導体を改良した材料も報告されている（国際公開第2012/118164号公報）。この材料は既に実用化されていたＮ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－ビス（３－メチルフェニル）－１，１’－ビフェニル－４，４’－ジアミン（ＴＰＤ）を参考にして、トリフェニルアミンを構成する芳香環同士を連結することで、窒素を環構造の中心に配置しながらその平面性を高めたことを特徴とする材料である。この文献では例えばＮＯ連結系化合物（６３頁の化合物１）の電荷輸送特性が評価されているが、ＮＯ連結系化合物以外の材料の製造方法については記載されておらず、また、連結する元素が異なれば化合物全体の電子状態が異なるため、ＮＯ連結系化合物以外の材料から得られる特性も知られていなかった。
【０００５】
有機ＥＬ素子のホスト材料は、一般に、ベンゼンやカルバゾールなどの既存の芳香環を単結合やリン原子やケイ素原子で複数連結した分子である。これは、比較的共役系の小さな芳香環を多数連結することで、ホスト材料に必要とされる大きなＨＯＭＯ－ＬＵＭＯギャップ（薄膜におけるバンドギャップＥｇ）が担保されるからである。さらに、燐光材料や熱活性型遅延蛍光材料を用いた有機ＥＬ素子のホスト材料には、高い三重項励起エネルギー（Ｅ
Ｔ
）も必要となるが、分子にドナーあるいはアクセプター性の芳香環や置換基を連結することで、三重項励起状態（Ｔ１）のＳＯＭＯ１およびＳＯＭＯ２を局在化させ、両軌道間の交換相互作用を小さくすることで、三重項励起エネルギー（Ｅ
Ｔ
）を向上させることが可能となる。しかし、共役系の小さな芳香環はレドックス安定性が十分ではなく、既存の芳香環を連結していった分子をホスト材料として用いた素子は寿命が十分ではない。一方、拡張π共役系を有する多環芳香族化合物は、一般に、レドックス安定性は優れているが、ＨＯＭＯ－ＬＵＭＯギャップ（薄膜におけるバンドギャップＥｇ）や三重項励起エネルギー（Ｅ
Ｔ
）が低いため、ホスト材料に不向きと考えられてきた。
【０００６】
このような状況において、近年ではホウ素などを中心原子として複数の芳香族環を縮合した化合物も報告されている（国際公開第2015/102118号公報）。この文献では発光層のドーパント材料として当該複数の芳香族環を縮合した化合物を用いた有機ＥＬ素子評価が実施されている。また、このような化合物をさらに多量化した例（国際公開第2018/212169号公報）や、分子内において連結基により共役系を拡張した例が報告されている（韓国公開特許第10-2020-0121228号、国際公開第2020/217229号公報）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
国際公開第2012/118164号公報
国際公開第2015/102118号公報
国際公開第2018/212169号公報
韓国公開特許第10-2020-0121228号
国際公開第2020/217229号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１～５で報告するように、有機ＥＬ素子に用いられる材料としては種々の材料が開発されているが、有機ＥＬ素子用材料の選択肢を増やすために、従来とは異なる化合物からなる材料の開発が望まれている。特に、窒素を環構造の中心に配置したＮＯ連結系化合物以外の材料から得られる有機ＥＬ特性やその製造方法を模索することは有益である。
【０００９】
また、特許文献２～５では、ホウ素を含む多環芳香族化合物とそれを用いた有機ＥＬ素子が報告されているが、当該文献には極めて多数の化合物が開示されており、更に素子特性を向上させるべく、発光効率や素子寿命などの有機ＥＬ特性を向上させることができる発光層用材料、特にドーパント材料などを模索することは有益である。
【００１０】
また、有機ＥＬ素子を構成する有機層の形成方法として、現在では真空蒸着法の他に湿式成膜法も用いられているため、特に、正孔注入層、正孔輸送層および発光層を形成するための湿式成膜用インク材料の開発が積極的に行われており、このようなインク材料を模索することも有益である。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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