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公開番号2024178904
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-25
出願番号2024077761
出願日2024-05-13
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
代理人弁理士法人特許事務所サイクス
主分類C07F 7/10 20060101AFI20241218BHJP(有機化学)
要約【課題】有機EL素子用材料として有用な新規化合物を提供する。
【解決手段】式(1)で表され、式(X-a-1)、式(X-b-1)で表される部分構造を含む多環芳香族化合物である。
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【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
式（１）で表され、式（Ｘ－ａ－１）で表される部分構造の少なくとも１つおよび式（Ｘ－ｂ－１）で表される部分構造の少なくとも１つを含む、多環芳香族化合物；
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2024178904000138.tif
58
170
式（１）中、
Ａ環、Ｂ環、およびＣ環はそれぞれ独立して、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、
式（Ｘ－ａ－１）中、
Ｘ
a
はＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、またはＳｎであり、
ＡＲ１環、ＡＲ２環、ＡＲ３環、およびＡＲ４環はそれぞれ独立して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、ＡＲ１環、ＡＲ２環、ＡＲ３環、およびＡＲ４環はそれぞれ他のＡＲ１環、ＡＲ２環、ＡＲ３環、およびＡＲ４環のいずれかと単結合または連結基で連結していてもよく、
ＡＲ１環、ＡＲ２環、ＡＲ３環、およびＡＲ４環からなる群より選択される１つまたは２つは、
単結合を介してＡ環、Ｂ環、もしくはＣ環中のアリール環もしくはヘテロアリール環の環構成原子に結合しているか、
Ａ環、Ｂ環、もしくはＣ環に結合しているか、もしくはＡ環、Ｂ環、もしくはＣ環といずれかの環を共有している式（Ｘ－ｂ－１）におけるＤ環、Ｅ環、もしくはＡＲ５環のアリール環もしくはヘテロアリール環の環構成原子に単結合を介して結合しているか、
Ａ環、Ｂ環、もしくはＣ環と環を共有しているか、または
Ａ環、Ｂ環、もしくはＣ環に結合しているか、もしくはＡ環、Ｂ環、もしくはＣ環といずれかの環を共有している式（Ｘ－ｂ－１）中のＤ環、Ｅ環、もしくはＡＲ５環と環を共有しており、
式（Ｘ－ｂ－１）中、
Ｄ環およびＥ環はそれぞれ独立して、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、
Ｘ
b
は式（Ｘｂ－Ｒ５）で表される２価の基、＞Ｏ、または＞Ｓであり、
TIFF
2024178904000139.tif
32
170
式（Ｘｂ－Ｒ５）中、
２つの＃はそれぞれＤ環およびＥ環との結合位置であり、
ＡＲ５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、ＡＲ５環はＤ環または／およびＥ環と単結合または連結基によって連結されていてもよく、
Ｄ環、Ｅ環、およびＡＲ５環からなる群より選択される１つまたは２つは、
単結合を介してＡ環、Ｂ環、もしくはＣ環中のアリール環もしくはヘテロアリール環の環構成原子に結合しているか、
Ａ環、Ｂ環、もしくはＣ環に結合しているか、もしくはＡ環、Ｂ環、もしくはＣ環といずれかの環を共有している式（Ｘ－ａ－１）におけるＡＲ１環、ＡＲ２環、ＡＲ３環、もしくはＡＲ４環中のアリール環もしくはヘテロアリール環の環構成原子に単結合を介して結合しているか、
Ａ環、Ｂ環、もしくはＣ環と環を共有しているか、または
Ａ環、Ｂ環、もしくはＣ環に結合しているか、もしくはＡ環、Ｂ環、もしくはＣ環といずれかの環を共有している式（Ｘ－ａ－１）中のＡＲ１環、ＡＲ２環、ＡＲ３環、もしくはＡＲ４環と環を共有しており、
式（１）において、少なくとも１つの水素は重水素で置き換えられていてもよく、少なくとも１つの窒素は窒素－１５（
15
Ｎ）で置き換えられていてもよく、少なくとも１つの硫黄は硫黄－３３（
33
Ｓ）、硫黄－３４（
34
Ｓ）または硫黄－３６（
36
Ｓ）で置き換えられていてもよく、少なくとも１つの酸素は酸素－１７（
17
Ｏ）または酸素－１８（
18
Ｏ）で置き換えられていてもよく、少なくとも１つの炭素は炭素－１３（
13
Ｃ）で置き換えられていてもよく、少なくとも１つのホウ素はホウ素－１１（
11
Ｂ）で置き換えられていてもよい。
続きを表示（約 3,000 文字）【請求項２】
少なくとも、ＡＲ１環、ＡＲ２環、ＡＲ３環、およびＡＲ４環からなる群より選択される１つが、Ａ環、Ｂ環、もしくはＣ環またはＡ環、Ｂ環、もしくはＣ環に結合している式（Ｘ－ｂ－１）中のＤ環、Ｅ環、もしくはＡＲ５環と環を共有している、請求項１に記載の多環芳香族化合物。
【請求項３】
式（１ａ）、式（１ｂ）、または式（１ｃ）で表され、式（Ｘ－ａ－２）で表される部分構造の少なくとも１つおよび式（Ｘ－ｂ－２）で表される部分構造の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の多環芳香族化合物；
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2024178904000140.tif
150
170
式（１ａ）、式（１ｂ）、式（１ｃ）、式（Ｘ－ａ－２）、および式（Ｘ－ｂ－２）中、
Ａｒ
1
環、Ａｒ
2
環、Ａｒ
3
環、およびＡｒ
4
環からなる群より選択される１つまたは２つは、
単結合を介してａ環、ｂ環、もしくはｃ環中のＺに結合しているか、
ａ環、ｂ環、もしくはｃ環中のＺに結合している式（Ｘ－ｂ－２）で表される部分構造におけるｄ環、ｅ環、もしくはＡＲ５環と結合しているか、
ａ環、ｂ環、もしくはｃ環と環を共有しているか、または
ａ環、ｂ環、もしくはｃ環に結合しているか、もしくはａ環、ｂ環、もしくはｃ環といずれかの環を共有している式（Ｘ－ｂ－２）中のｄ環、ｅ環、もしくはＡＲ５環と環を共有しており、
ｄ環、ｅ環、およびＡＲ５環からなる群より選択される１つまたは２つは、
単結合を介してａ環、ｂ環、もしくはｃ環中のＺに結合しているか、
ａ環、ｂ環、もしくはｃ環中のＺに結合している式（Ｘ－ａ－２）で表される部分構造におけるＡｒ
1
環、Ａｒ
2
環、Ａｒ
3
環、もしくはＡｒ
4
環中のＺに結合しているか、
ａ環、ｂ環、もしくはｃ環と環を共有しているか、または
ａ環、ｂ環、もしくはｃ環に結合しているか、もしくはａ環、ｂ環、もしくはｃ環といずれかの環を共有している式（Ｘ－ａ－２）中のＡｒ
1
環、Ａｒ
2
環、Ａｒ
3
環、もしくはＡｒ
4
環と環を共有しており、
Ａｒ
1
環、Ａｒ
2
環、Ａｒ
3
環、およびＡｒ
4
環はそれぞれ他のＡｒ
1
環、Ａｒ
2
環、Ａｒ
3
環、およびＡｒ
4
環のいずれかと単結合または連結基で連結していてもよく、
Ｙ
1
およびＹ
2
はそれぞれ独立して＞Ｎ－Ｒ
NY
、＞Ｃ（－Ｒ
CY
）
2
、＞Ｏ、＞Ｓｉ（－Ｒ
IY
）
2
、＞Ｓ、または＞Ｓｅであり、Ｒ
NY
、Ｒ
CY
、およびＲ
IY
はそれぞれ独立して水素、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、２つのＲ
CY
は互いに結合して環を形成していてもよく、２つのＲ
IY
は互いに結合して環を形成していてもよく、
Ｚは、他の環との結合手を有する炭素原子であるか、または－Ｃ（－Ｒ
Z
）＝もしくは－Ｎ＝であり、Ｒ
Z
は水素または置換基であり、ただし、式（Ｘ－ｂ－２）中のｅ環を構成するＺのうち、隣接する２つは式（Ｘ－ｂ－２－ｅ）の２つの＊にそれぞれ結合している炭素原子であってもよく、式（Ｘ－ｂ－２－ｅ）中、Ｘ
b
は式（Ｘｂ－Ｒ５）で表される２価の基、＞Ｏ、＞Ｃ（－Ｒ
【請求項４】
式（１ｂ）または式（１ｃ）で表される、請求項３に記載の多環芳香族化合物。
【請求項５】
式（Ｘ－ａ－２）中、Ｘ
a
がＣ、Ｇｅ、またはＳｎであり、Ａｒ
1
環、Ａｒ
2
環、Ａｒ
3
環、およびＡｒ
4
環のいずれの２つも互いに連結していない、請求項３に記載の多環芳香族化合物。
【請求項６】
式（Ｘ－ａ－２）中、Ｘ
a
がＳｉであり、Ｚの少なくとも１つが－Ｎ＝である、請求項３に記載の多環芳香族化合物。
【請求項７】
式（Ｘ－ａ－２）中、Ｘ
a
がＳｉであり、Ａｒ
1
環、Ａｒ
2
環、Ａｒ
3
環、およびＡｒ
4
環の少なくとも２つが互いに連結している、請求項３に記載の多環芳香族化合物。
【請求項８】
式（Ｘ－ｂ－２）中、Ｚの少なくとも１つが－Ｎ＝である、請求項３に記載の多環芳香族化合物。
【請求項９】
下記いずれかの式で表される請求項３に記載の多環芳香族化合物。
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2024178904000141.tif
209
170
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2024178904000142.tif
143
170
【請求項１０】
下記いずれかの式で表される請求項３に記載の多環芳香族化合物。
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2024178904000143.tif
211
170
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2024178904000144.tif
212
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234
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236
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224
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208
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114
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2024178904000151.tif
202
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198
170
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196
170
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2024178904000154.tif
162
170
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2024178904000155.tif
152
170
（【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、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および有機薄膜太陽電池などの有機デバイス、並びに、表示装置および照明装置に関する。
続きを表示（約 1,600 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１つである青色や緑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】
発光層用の発光材料としては、現在、蛍光材料、燐光材料、熱活性型遅延蛍光（ＴＡＤＦ）材料の３種類が利用されている。例えば、蛍光材料ではアザボリン誘導体を改良した材料などが報告されており（特許文献１および２）、燐光材料では多座配位子を有する貴金属錯体などが開発されており（特許文献３）、熱活性型遅延蛍光（ＴＡＤＦ）材料ではカルバゾニトリル化合物などが開発されている（非特許文献１）。
【０００５】
いずれの材料を用いた素子も、効率の低下につながる発光層または周辺層からのエネルギーの漏れを防ぐため高い最低励起一重項エネルギーまたは最低励起三重項エネルギーを持つ材料が発光層の隣接層またはホストに用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
国際公開第２０１５／１０２１１８号
国際公開第２０１８／２１２１６９号
特開２０１４－２３９２２５号公報
【非特許文献】
【０００７】
Nature Vol.492 13 December 2012
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述するように、有機ＥＬ素子に用いられる材料としては種々のもの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、従来のものとは異なる化合物からなる材料の開発が望まれている。また、特許文献１および２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、更に素子特性を向上させるべく、発光効率および素子寿命を向上させることができる発光層用材料および周辺層用材料が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、新規な多環芳香族化合物の製造に成功し、さらに高い一重項エネルギーと三重項エネルギーを有する材料としてこの化合物が有効であることを見出した。そして、例えばこのような多環芳香族化合物をホスト材料または発光層に隣接する層の材料とし、それよりも小さな三重項エネルギーを有する化合物をドーパント材料とした発光層を一対の電極間に配置して有機ＥＬ素子を構成することにより、優れた有機ＥＬ素子が得られることを見出し、本発明を完成させた。すなわち本発明は、以下のような多環芳香族化合物、さらには以下のような多環芳香族化合物を含む有機デバイス用材料等を提供する。
【００１０】
＜１＞式（１）で表され、式（Ｘ－ａ－１）で表される部分構造の少なくとも１つおよび式（Ｘ－ｂ－１）で表される部分構造の少なくとも１つを含む、多環芳香族化合物；
TIFF
2024178904000001.tif
58
170
（【００１１】以降は省略されています）

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