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CN111225905B - 杂环化合物及包含其的有机发光器件 - Google Patents

杂环化合物及包含其的有机发光器件 Download PDF

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CN111225905B CN201980005108.0A CN201980005108A CN111225905B CN 111225905 B CN111225905 B CN 111225905B CN 201980005108 A CN201980005108 A CN 201980005108A CN 111225905 B CN111225905 B CN 111225905B
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Abstract

本说明书涉及化学式1的杂环化合物及包含其的有机发光器件。

Description

杂环化合物及包含其的有机发光器件
技术领域
本说明书主张基于2018年2月13日向韩国专利局提交的韩国专利申请第10-2018-0017478号的优先权，其全部内容包含在本说明书中。
本说明书涉及杂环化合物、利用上述杂环化合物形成的有机发光器件。
背景技术
通常情况下，有机发光现象是指利用有机物质将电能转换为光能的现象。利用有机发光现象的有机发光器件通常具有包含阳极和阴极以及位于它们之间的有机物层的结构。在这里，为了提高有机发光器件的效率和稳定性，有机物层大多情况下由分别利用不同的物质构成的多层结构形成，例如，可以由空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等形成。对于这样的有机发光器件的结构而言，如果在两电极之间施加电压，则空穴从阳极注入至有机物层，电子从阴极注入至有机物层，当所注入的空穴和电子相遇时会形成激子(exciton)，并且当该激子重新跃迁至基态时就会发出光。
持续要求开发用于如上所述的有机发光器件的新的材料。
发明内容
技术课题
本说明书提供杂环化合物及包含其的有机发光器件。
课题的解决方法
根据本说明书的一实施方式，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，
X为O或S，
A1和A2彼此相同或不同，各自独立地为取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的三烷基甲硅烷基、取代或未取代的三芳基甲硅烷基、取代或未取代的二烷基芳基甲硅烷基、取代或未取代的芳基胺基、取代或未取代的芳基、或者取代或未取代的杂芳基，或者相邻的取代基彼此结合而形成取代或未取代的脂肪族环、取代或未取代的芳香族环、或者取代或未取代的杂环，
L1和L2彼此相同或不同，各自独立地为直接键合或亚芳基，
R1和R2彼此相同或不同，各自独立地为氢、氘、腈基、卤素基团、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基、或者取代或未取代的杂芳基，
a为0至3的整数，
b为0或1，
n为0至2的整数，
m为0至4的整数，
a+m≤4，
b+n≤2，
上述a为复数时，R1彼此相同或不同，
上述m为复数时，-(L1-A1)彼此相同或不同，
上述n为复数时，-(L2-A2)彼此相同或不同。
最后，本说明书提供一种有机发光器件，其中，包含：第一电极、与上述第一电极对置而具备的第二电极、以及具备在上述第一电极与第二电极之间的一层以上的有机物层，上述有机物层中的一层以上包含上述杂环化合物。
发明效果
根据本说明书的一实施方式的杂环化合物可以用作有机发光器件的有机物层的材料，通过使用杂环化合物，在有机发光器件中能够实现效率的提高、低驱动电压和/或寿命特性的提高。
更具体而言，根据本发明的一实施方式的化合物具有电子收容能力高的结构，具有延迟荧光特性，在制作有机发光器件时可以维持适当的蒸镀温度。此外，可以通过升华纯化方法实现高纯度化，在制造有机发光器件时不会对蒸镀用成膜装置或有机发光器件造成污染。
附图说明
图1图示了根据本说明书的一实施方式的有机发光器件。
图2图示了根据本说明书的一实施方式的有机发光器件。
[符号说明]
1：基板
2：第一电极
3：有机物层
4：发光层
5：第二电极
6：空穴注入层
7：空穴传输层
8：电子阻挡层
9：空穴阻挡层
10：电子注入和传输层
具体实施方式
下面，对本说明书更详细地进行说明。
本说明书提供由上述化学式1表示的杂环化合物。
本说明书中，当指出某一部分“包含”某一构成要素时，只要没有特别相反的记载，则意味着可以进一步包含其它构成要素，而不是将其它构成要素排除。
本说明书中，当指出某一构件位于另一个构件“上”时，其不仅包含某一构件与另一构件接触的情况，还包括两构件之间存在其它构件的情况。
本说明书中，取代基的示例在下文中进行说明，但并不限定于此。
上述“取代”这一用语的意思是指结合于化合物的碳原子上的氢原子被替换成其它取代基，被取代的位置只要是氢原子可以被取代的位置、即取代基可以取代的位置就没有限定，当取代2个以上时，2个以上的取代基可以彼此相同或不同。
本说明书中，“取代或未取代的”这一用语的意思是指被选自氘、腈基、取代或未取代的烷基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的甲硅烷基、取代或未取代的芳基、以及取代或未取代的杂环基中的1个或2个以上的取代基取代，或者被上述例示的取代基中的2个以上的取代基连接而成的取代基取代，或者不具有任何取代基。例如，“2个以上的取代基连接而成的取代基”可以为被芳基取代的芳基、被杂芳基取代的芳基、被芳基取代的杂环基、被烷基取代的芳基等。
本说明书中，上述烷基可以为直链或支链，碳原子数没有特别限定，但优选为1至30。作为具体例子，有甲基、乙基、丙基、正丙基、异丙基、丁基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、1-甲基-丁基、1-乙基-丁基、戊基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、己基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、庚基、正庚基、1-甲基己基、环戊基甲基、环己基甲基、辛基、正辛基、叔辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、1-乙基丙基、1,1-二甲基-丙基、异己基、2-甲基戊基、4-甲基己基、5-甲基己基等，但并不限定于此。
本说明书中，环烷基没有特别限定，但优选为碳原子数3至30的环烷基，具体而言，有环丙基、环丁基、环戊基、3-甲基环戊基、2,3-二甲基环戊基、环己基、3-甲基环己基、4-甲基环己基、2,3-二甲基环己基、3,4,5-三甲基环己基、4-叔丁基环己基、环庚基、环辛基等，但并不限定于此。
本说明书中，甲硅烷基具体有三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、乙烯基二甲基甲硅烷基、丙基二甲基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、二苯基甲硅烷基、苯基甲硅烷基等，但并不限定于此。
本说明书中，芳基没有特别限定，但优选为碳原子数6至30的芳基，上述芳基可以为单环芳基或多环芳基。
当上述芳基为单环芳基时，碳原子数没有特别限定，但优选碳原子数为6至30。具体而言，作为单环芳基，可以为苯基、联苯基、三联苯基等，但并不限定于此。
当上述芳基为多环芳基时，碳原子数没有特别限定，但优选碳原子数为10至30。具体而言，作为多环芳基，可以为萘基、蒽基、菲基、三苯基、芘基、萉基、苝基、基、芴基等，但并不限定于此。
本说明书中，上述芴基可以被取代，相邻的基团可以彼此结合而形成环。
在上述芴基被取代的情况下，可以成为 等。但并不限定于此。
本说明书中，作为芳基胺基的例子，有取代或未取代的单芳基胺基、取代或未取代的二芳基胺基、或者取代或未取代的三芳基胺基。上述芳基胺基中的芳基可以为单环芳基，可以为多环芳基。上述包含2个以上的芳基的芳基胺基可以包含单环芳基、多环芳基，或者可以同时包含单环芳基和多环芳基。例如，上述芳基胺基中的芳基可以选自上述的芳基的例示。
本说明书中，芳氧基、N-芳烷基胺基、以及N-芳基杂芳基胺基中的芳基与上述的芳基的芳基的示例相同。具体而言，作为芳氧基，有苯氧基、对甲苯氧基、间甲苯氧基、3,5-二甲基苯氧基、2,4,6-三甲基苯氧基、对叔丁基苯氧基、3-联苯氧基、4-联苯氧基、1-萘氧基、2-萘氧基、4-甲基-1-萘氧基、5-甲基-2-萘氧基、1-蒽氧基、2-蒽氧基、9-蒽氧基、1-菲氧基、3-菲氧基、9-菲氧基等。
本说明书中，杂芳基包含一个以上非碳原子即杂原子，具体而言，上述杂原子可以包含一个以上选自O、N、Se和S等中的原子。碳原子数没有特别限定，但优选碳原子数为2至30，上述杂芳基可以为单环或多环。作为杂环基的例子，有噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、唑基、二唑基、吡啶基、联吡啶基、嘧啶基、三嗪基、三唑基、吖啶基、哒嗪基、吡嗪基、喹啉基、喹唑啉基、喹喔啉基、酞嗪基、吡啶并嘧啶基、吡啶并吡嗪基、吡嗪并吡嗪基、异喹啉基、吲哚基、咔唑基、苯并唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并咔唑基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、苯并呋喃基、菲咯啉基(phenanthroline)、异唑基、噻二唑基、吩噻嗪基和二苯并呋喃基等，但并不限定于此。
本说明书中，作为杂芳基胺基的例子，有取代或未取代的单杂芳基胺基、取代或未取代的二杂芳基胺基、或者取代或未取代的三杂芳基胺基。上述包含两个以上的杂芳基的杂芳基胺基为单环杂芳基、多环杂芳基，或者可以同时包含单环杂芳基和多环杂芳基。例如，上述杂芳基胺基中的杂芳基可以选自上述的杂芳基的例示。
本说明书中，N-芳基杂芳基胺基和N-烷基杂芳基胺基中的杂芳基的例示与上述的杂芳基的例示相同。
本说明书中，亚芳基除了是2价以外，与上述的芳基的例示相同。
根据本说明书的一实施方式，上述化学式1由下述化学式2和化学式3中的任一个表示。
[化学式2]
[化学式3]
在上述化学式2和3中，X、A1、A2、L1、L2、R1、R2、a、b、m和n的定义与上述化学式1中的定义相同，
上述A11至A14与上述A1的定义相同，
上述L11至L14与上述L1的定义相同，
上述A21和A22与上述A2的定义相同，
上述L21和L22与上述L2的定义相同。
根据本说明书的一实施方式，上述化学式1可以由下述化学式4至11的化合物中的任一个表示。
[化学式4]
[化学式5]
[化学式6]
[化学式7]
[化学式8]
[化学式9]
[化学式10]
[化学式11]
在上述化学式4和11中，X、A1、A2、L1、L2、R1、R2、a、b、m和n的定义与上述化学式1中的定义相同，
上述A11至A14与上述A1的定义相同，
上述L11至L14与上述L1的定义相同，
上述A21和A22与上述A2的定义相同，
上述L21和L22与上述L2的定义相同。
根据本说明书的一实施方式，上述m+n≥1。
根据本说明书的一实施方式，上述A1、A2、A11至A14、A21和A22彼此相同或不同，为取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基、或者取代或未取代的芳基胺基。
根据本说明书的一实施方式，上述A1、A2、A11至A14、A21和A22彼此相同或不同，各自独立地为取代或未取代的碳原子数6至30的芳基、取代或未取代的碳原子数3至30的杂芳基、或者取代或未取代的芳基胺基。
根据本说明书的一实施方式，上述A1、A2、A11至A14、A21和A22彼此相同或不同，各自独立地为被选自氘、腈基、卤素基团、芳基、杂芳基、甲硅烷基、硼基、烯基、羰基、氧化膦基和胺基中的取代基取代或未取代的芳基。
根据本说明书的一实施方式，上述A1、A2、A11至A14、A21和A22彼此相同或不同，各自独立地为被烷基取代或未取代的芳基。
根据本说明书的一实施方式，上述A1、A2、A11至A14、A21和A22彼此相同或不同，各自独立地为被烷基或芳基取代或未取代的碳原子数6至30的芳基。
根据本说明书的一实施方式，上述A1、A2、A11至A14、A21和A22彼此相同或不同，各自独立地为被碳原子数1至10的烷基或碳原子数6至30的芳基取代或未取代的碳原子数6至30的芳基。
根据本说明书的一实施方式，上述A1、A2、A11至A14、A21和A22彼此相同或不同，各自独立地为被甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、戊基、己基、环己基、苯基、萘基、联苯基、三联苯基、四联苯基、菲基、蒽基、芘基、三亚苯基、芴基或螺二芴基取代或未取代的碳原子数6至30的芳基。
根据本说明书的一实施方式，上述A1、A2、A11至A14、A21和A22彼此相同或不同，各自独立地为取代或未取代的碳原子数6至30的芳基，上述取代或未取代的碳原子数6至30的芳基可以选自苯基、萘基、联苯基、三联苯基、四联苯基、菲基、蒽基、芘基、三亚苯基、芴基和螺二芴基，但并不限定于此。
根据本说明书的一实施方式，上述A1、A2、A11至A14、A21和A22彼此相同或不同，各自独立地为被选自腈基、卤素基团、烷基、芳基、杂芳基、甲硅烷基、硼基、烯基、羰基、氧化膦基和胺基中的取代基取代或未取代的杂芳基。
根据本说明书的一实施方式，上述A1、A2、A11至A14、A21和A22彼此相同或不同，各自独立地为被选自腈基、卤素基团、烷基、芳基、杂芳基、甲硅烷基、硼基、烯基、羰基、氧化膦基和胺基中的取代基取代或未取代的含有1个以上N、O和S中的任一个的碳原子数3至30的杂芳基。
根据本说明书的一实施方式，上述A1、A2、A11至A14、A21和A22彼此相同或不同，各自独立地为被碳原子数1至10的烷基、或者碳原子数6至30的芳基取代或未取代的含有1个以上N、O和S中的任一个的单环或多环的杂芳基。
上述单环或多环的杂芳基可以选自吡咯基、吡啶基、嘧啶基、三嗪基、咔唑基、咪唑基、吡咯基、喹唑基、喹啉基、呋喃基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基、苯并萘并呋喃基、噻吩基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基和苯并萘并噻吩基，但并不限定于此。
根据本说明书的一实施方式，上述A1、A2、A11至A14、A21和A22彼此相同或不同，各自独立地为咔唑基、二苯并呋喃基或二苯并噻吩基。
上述咔唑基、二苯并呋喃基或二苯并噻吩基可以被碳原子数1至10的烷基、或者碳原子数6至30的芳基取代或未取代。
根据本说明书的一实施方式，上述A1、A2、A11至A14、A21和A22彼此相同或不同，各自独立地为被选自氘、腈基、卤素基团、芳基、杂芳基、甲硅烷基、硼基、烯基、羰基、氧化膦基和胺基中的取代基取代或未取代的芳基胺基。
根据本说明书的一实施方式，上述A1、A2、A11至A14、A21和A22彼此相同或不同，各自独立地为被氘、腈基、卤素基团、芳基或杂芳基取代或未取代的芳基胺基。
根据本说明书的一实施方式，上述A1、A2、A11至A14、A21和A22彼此相同或不同，各自独立地为被碳原子数6至30的芳基、或者碳原子数3至20的杂芳基取代或未取代的芳基胺基。
根据本说明书的一实施方式，上述A1、A2、A11至A14、A21和A22彼此相同或不同，各自独立地为被碳原子数6至30的单环的芳基、碳原子数6至30的多环的芳基、碳原子数6至30的单环的杂芳基、或者碳原子数3至20的多环的杂芳基取代或未取代的芳基胺基。
根据本说明书的一实施方式，上述A1、A2、A11至A14、A21和A22彼此相同或不同，各自独立地为被甲基、叔丁基或咔唑基取代或未取代的苯基；萘基；被苯基或叔丁基取代或未取代的咔唑基；二苯并呋喃基；二苯并噻吩基；二苯基芴基；二甲基芴基；螺二芴基或二苯胺基。
根据本说明书的一实施方式，上述L1、L2、L11至L14、L21和L22彼此相同或不同，各自独立地为直接键合、或碳原子数6至30的亚芳基。
根据本说明书的一实施方式，上述L1、L2、L11至L14、L21和L22彼此相同或不同，各自独立地为2价的苯基、2价的联苯基、2价的三联苯基、2价的菲基、2价的蒽基或2价的三亚苯基。
根据本说明书的一实施方式，上述L1、L2、L11至L14、L21和L22彼此相同或不同，各自独立地为直接键合或亚苯基。
根据本说明书的一实施方式，上述m为1，n为0。
根据本说明书的一实施方式，上述m为2，n为0。
根据本说明书的一实施方式，上述m为4，n为0。
根据本说明书的一实施方式，上述n为1，m为0。
根据本说明书的一实施方式，上述n为2，m为0。
根据本说明书的另一实施方式，上述化学式1的杂环化合物可以由选自下述结构式中的任一个表示。
另外，根据本发明的有机发光器件，其特征在于，包含：第一电极、与上述第一电极对置而具备的第二电极、以及具备在上述第一电极与第二电极之间的一层或两层以上的有机物层，上述有机物层中的一层以上包含上述杂环化合物。
本发明的有机发光器件除了利用上述的化合物形成一层以上的有机物层以外，还可以利用通常的有机发光器件的制造方法和材料进行制造。
本发明的有机发光器件的有机物层可以由单层结构形成，也可以由层叠有两层以上的有机物层的多层结构形成。例如，本发明的有机发光器件可以具有包含空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等作为有机物层的结构。但是，有机发光器件的结构并不限定于此，可以包含更少数的有机物层。此外，上述有机物层可以包含电子传输层、电子注入层、以及同时进行电子传输和电子注入的层中的一层以上，上述层中的一层以上可以包含上述化合物。
包含上述化学式1的杂环化合物的有机物层可以为包含空穴注入层、空穴传输层、发光层和电子传输层等的多层结构，但并不限定于此，可以为单层结构。此外，上述有机物层可以使用各种高分子材料通过不是蒸镀法的溶剂工序(solvent process)，例如旋涂法、浸涂法、刮涂法、丝网印刷法、喷墨印刷法或热转印法等方法制造成更少数的层。
例如，本发明的有机发光器件的结构可以具有如图1和图2所示的结构，但不仅限于此。
图1例示了在基板1上依次层叠有第一电极2、有机物层3、发光层4和第二电极5的有机发光器件的结构。
图2例示了依次层叠有第一电极2、空穴注入层6、空穴传输层7、电子阻挡层8、发光层4、空穴阻挡层9、电子注入和传输层10、以及第二电极5的有机发光器件的结构。优选地，将上述化学式1的杂环化合物包含在上述发光层中。
上述图1和图2例示了有机发光器件，并不限定于此。
本发明的说明书中，有机发光器件包含依次层叠有第一电极/发光层/第二电极的结构。
本发明的说明书中，有机发光器件包含依次层叠有第一电极/空穴传输层/电子抑制层/发光层/第二电极的结构。
本发明的说明书中，有机发光器件包含依次层叠有第一电极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/第二电极的结构。
本发明的说明书中，有机发光器件包含依次层叠有第一电极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子注入和传输层/第二电极的结构。
本发明的说明书中，有机发光器件包含依次层叠有第一电极/空穴注入层/空穴传输层/电子抑制层/发光层/电子注入和传输层/第二电极的结构。
本发明的说明书中，有机发光器件包含依次层叠有第一电极/空穴注入层/空穴传输层/电子抑制层/发光层/空穴抑制层/电子注入和传输层/第二电极的结构。
本发明的一实施方式中，上述有机发光器件包含发光层，上述发光层可以包含上述化学式1的杂环化合物。
本发明的一实施方式中，上述有机发光器件在发光层中包含上述化学式1的杂环化合物作为发光层的掺杂剂。
本发明的一实施方式中，上述有机发光器件在发光层中包含有机化合物作为上述发光层的主体。
本发明的一实施方式中，上述有机发光器件在发光层中包含杂环化合物作为上述发光层的主体。
本发明的一实施方式中，上述有机发光器件在发光层中包含含N杂环化合物作为上述发光层的主体。
本发明的一实施方式中，上述有机发光器件在发光层中包含咔唑化合物作为上述发光层的主体。
本发明的一实施方式中，上述有机发光器件在发光层中包含咔唑系化合物作为发光层的主体。
本发明的一实施方式中，上述有机发光器件在发光层中以90:10至10:90的重量比包含主体和掺杂剂。
本发明的一实施方式中，上述有机发光器件在发光层中以80:20至50:50的重量比包含主体和掺杂剂。
本发明的一实施方式中，上述有机发光器件在发光层中以80:20至60:40的重量比包含主体和掺杂剂。
本发明的一实施方式中，上述有机发光器件包含电子注入层、电子传输层或空穴阻挡层，上述电子注入层、电子传输层或空穴阻挡层中可以包含上述化学式1的杂环化合物。
本发明的一实施方式中，上述有机发光器件包含空穴注入层、空穴传输层或电子阻挡层，上述空穴注入层、空穴传输层或电子阻挡层中可以包含上述化学式1的杂环化合物。
例如，根据本发明的有机发光器件可以如下制造：利用溅射法(sputtering)或电子束蒸发法(e-beam evaporation)之类的PVD(physical vapor deposition：物理气相沉积)方法，在基板上蒸镀金属或具有导电性的金属氧化物或它们的合金而形成阳极，然后在该阳极上形成包含空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层的有机物层和包含上述化学式1的杂环化合物的有机物层，之后在该有机物层上蒸镀可用作阴极的物质而制造。除了这种方法以外，也可以在基板上依次蒸镀阴极物质、有机物层、阳极物质而制造有机发光器件。
作为上述阳极物质，通常为了使空穴能够顺利地向有机物层注入，优选为功函数大的物质。作为本发明中可以使用的阳极物质的具体例，有钒、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。
作为上述阴极物质，通常为了使电子容易地向有机物层注入，优选为功函数小的物质。作为阴极物质的具体例，有镁、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，但不仅限于此。
上述空穴注入物质是能够在低电压下从阳极良好地接收空穴的物质，优选空穴注入物质的HOMO(最高占有分子轨道，highest occupied molecular orbital)介于阳极物质的功函数与周围有机物层的HOMO之间。作为空穴注入物质的具体例，有金属卟啉(porphyrin)、低聚噻吩、芳基胺系有机物、六腈六氮杂苯并菲系有机物、喹吖啶酮(quinacridone)系有机物、苝(perylene)系有机物、蒽醌及聚苯胺和聚噻吩系的导电性高分子等，但不仅限于此。
上述空穴传输物质是能够接收来自阳极或空穴注入层的空穴并将其转移至发光层的物质，对空穴的迁移率大的物质是合适的。作为具体例，有芳基胺系有机物、导电性高分子、以及同时存在共轭部分和非共轭部分的嵌段共聚物等，但不仅限于此。
上述发光物质是能够从空穴传输层和电子传输层分别接收空穴和电子并使它们结合而发出可见光区域的光的物质，优选对于荧光或磷光的量子效率高的物质。作为具体例，有8-羟基喹啉铝配合物(Alq3)；咔唑系化合物；二聚苯乙烯基(dimerized styryl)化合物；BAlq；10-羟基苯并喹啉-金属化合物；苯并唑、苯并噻唑及苯并咪唑系化合物；聚(对亚苯基亚乙烯基)(PPV)系高分子；螺环(spiro)化合物；聚芴、红荧烯等，但不仅限于此。
上述发光层可以包含主体材料和掺杂剂材料。主体材料有芳香族稠环衍生物或含杂环化合物等。具体而言，作为芳香族稠环衍生物，有蒽衍生物、芘衍生物、萘衍生物、并五苯衍生物、菲化合物、荧蒽化合物等，作为含杂环化合物，有杂环化合物、二苯并呋喃衍生物、梯型呋喃化合物嘧啶衍生物等，但并不限定于此。
上述有机发光器件包含多个有机物层时，上述有机物层可以由相同的物质或不同的物质形成。
例如，本说明书的有机发光器件可以通过在基板上依次层叠阳极、有机物层和阴极而制造。这时可以如下制造：利用溅射法(sputtering)或电子束蒸发法(e-beamevaporation)之类的PVD(physical Vapor Deposition，物理气相沉积)方法，在基板上蒸镀金属或具有导电性的金属氧化物或它们的合金而形成阳极，然后在该阳极上形成包含空穴注入层、空穴传输层、发光层和电子传输层的有机物层，之后在该有机物层上蒸镀可用作阴极的物质而制造。除了这种方法以外，也可以在基板上依次蒸镀阴极物质、有机物层、阳极物质而制造有机发光器件。
上述电子传输层是从电子注入层接收电子并将电子传输至发光层的层，作为电子传输物质，是能够从阴极良好地注入电子并将其转移至发光层的物质，对电子的迁移率大的物质是合适的。作为具体例，有8-羟基喹啉的Al配合物、包含Alq3的配合物、有机自由基化合物、羟基黄酮-金属配合物等，但不仅限于此。电子传输层可以如现有技术中所使用的那样与任意期望的阴极物质一同使用。特别是，合适的阴极物质的例子是具有低功函数且伴有铝层或银层的通常的物质。具体为铯、钡、钙、镱和钐，在各情况下，均伴有铝层或银层。
上述电子注入层是注入来自电极的电子的层，优选为如下化合物：具备传输电子的能力，具有来自阴极的电子注入效果、对于发光层或发光材料的优异的电子注入效果，防止发光层中所产生的激子向空穴注入层迁移，而且薄膜形成能力优异。具体而言，有芴酮、蒽醌二甲烷、联苯醌、噻喃二氧化物、唑、二唑、三唑、咪唑、苝四羧酸、亚芴基甲烷、蒽酮等和它们的衍生物、金属配位化合物以及含氮五元环衍生物等，但并不限定于此。
作为上述金属配位化合物，有8-羟基喹啉锂、双(8-羟基喹啉)锌、双(8-羟基喹啉)铜、双(8-羟基喹啉)锰、三(8-羟基喹啉)铝、三(2-甲基-8-羟基喹啉)铝、三(8-羟基喹啉)镓、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍、双(10-羟基苯并[h]喹啉)锌、双(2-甲基-8-喹啉)氯化镓、双(2-甲基-8-喹啉)(邻甲酚)镓、双(2-甲基-8-喹啉)(1-萘酚)铝、双(2-甲基-8-喹啉)(2-萘酚)镓等，但并不限定于此。
上述空穴阻挡层是阻挡空穴到达阴极的层，一般可以通过与空穴注入层相同的条件形成。具体而言，有二唑衍生物或三唑衍生物、菲咯啉衍生物、BCP、铝配合物(aluminum complex)等，但并不限定于此。
根据所使用的材料，根据本说明书的有机发光器件可以为顶部发光型、底部发光型或双向发光型。
本说明书的一实施方式中，上述杂环化合物除了有机发光器件以外，还可以包含在有机太阳能电池或有机晶体管中。
实施发明的方式
根据本说明书的一实施方式，上述化学式1的化合物可以根据下述反应式进行制造，但不仅限于此。在下述反应式中，取代基的种类和数量通过本领域技术人员适当地选择公知的起始物质，可以合成各种中间体。反应种类和反应条件可以利用该领域公知的技术。
将在本说明书的实施例中记载的制造式和上述中间体基于通常的技术常识适当地组合，则可以制造出全部本说明书中记载的上述化学式1的化合物。
<制造例>
由上述化学式1表示的化合物如下所示，可以通过在取代有卤化物的苯中导入各种苯而形成环的过程进行制造。在导入氰化物后，最终导入咔唑基、杂芳基、芳基而合成了化合物。
制造例1-1：化合物1-A的合成
将30g(217.5mmol)的(2-羟苯基)硼酸、217.5mmol的1,3,5-三溴-2,4,6-三氟苯、200mL的四氢呋喃和100mL的水进行混合，加热至60℃。添加碳酸钾(652.5mmol)和四(三苯基膦)钯(1mmol)，在回流状态下搅拌3小时。反应后，在恢复至室温的反应溶液中萃取有机层后，用氯仿和己烷实施2次重结晶，从而得到了74.7g的化合物1-A(收率90％)。
MS[M+H]+＝381
制造例1-2：化合物1-B的合成
将50g(130.9mmol)的1-A、262mmol的碳酸钾、300mL的DMF进行混合，以60℃加热1小时，在回流状态下搅拌1小时。反应后，将恢复至室温的反应溶液在水中反向沉淀而得到固体后，用THF和乙醇实施2次重结晶，从而得到了38.8g的化合物1-B(收率82％)。
MS[M+H]+＝361
制造例1-3：化合物1-C的合成
将35g(96.7mmol)的1-B、386mmol的氰化铜、300mL的DMF进行混合，以100℃搅拌4小时。反应后，将恢复至室温的反应溶液在水中反向沉淀而得到固体后，用THF和乙醇实施2次重结晶，从而得到了18.7g的化合物1-C(收率76％)。
MS[M+H]+＝255
制造例1-4：化合物1-D的合成
将15g(59mmol)的1-C、59mmol的5-苯基-5,12-二氢吲哚[3,2-a]咔唑、118mmol的碳酸钾、100mL的DMF进行混合，以80℃搅拌1小时。反应后，将恢复至室温的反应溶液在水中反向沉淀而得到固体后，用THF和乙醇实施2次重结晶，从而得到了28g的化合物1-D(收率84％)。
MS[M+H]+＝567
制造例1-5：化合物1的合成
将15g(59mmol)的1-C、118mmol的9-H-咔唑、236mmol的碳酸钾、100mL的DMF进行混合，以100℃搅拌2小时。反应后，将恢复至室温的反应溶液在水中反向沉淀而得到固体后，用THF和乙醇实施2次重结晶，从而得到了化合物1(26.2g)(收率81％)。
MS[M+H]+＝549
制造例1-6：化合物2的合成
将15g(26.5mmol)的1-D、26.5mmol的9-H-咔唑、118mmol的碳酸钾、100mL的DMF进行混合，以100℃搅拌1小时。反应后，将恢复至室温的反应溶液在水中反向沉淀而得到固体后，用THF和乙醇实施2次重结晶，从而得到了15.7g的化合物2(收率83％)。
MS[M+H]+＝714
制造例2-1：化合物2-A的合成
将37.6g(217.5mmol)的2-溴酚、217.5mmol的(全氟苯基)硼酸、200mL的四氢呋喃和100mL的水进行混合，加热至60℃。添加碳酸钾(652.5mmol)和四(三苯基膦)钯(1mmol)，在回流状态下搅拌3小时。反应后，在恢复至室温的反应溶液中萃取有机层后，用氯仿和己烷实施2次重结晶，从而得到了51.5g的化合物2-A(收率91％)。
MS[M+H]+＝261
制造例2-2：化合物2-B的合成
将34g(130.9mmol)的1-A、300mL的DMF进行混合，在0℃添加130.9mmol的NBS后搅拌1小时。反应后，将反应溶液在硫代硫酸钠水溶液中反向沉淀而得到固体后，用THF和己烷实施2次重结晶，从而得到了48.1g的化合物2-B(收率88％)。
MS[M+H]+＝416
制造例2-3：化合物2-C的合成
将40g(95.7mmol)的2-B、192mmol的碳酸钾、300mL的DMF进行混合，以60℃加热1小时，并在回流状态下搅拌1小时。反应后，将恢复至室温的反应溶液在水中反向沉淀而得到固体后，用THF和乙醇实施2次重结晶，从而得到了30.8g的化合物2-C(收率81％)。
MS[M+H]+＝396
制造例2-4：化合物2-D的合成
将25g(62.8mmol)的2-C、125.6mmol的氰化铜、200mL的DMF进行混合，以100℃搅拌4小时。反应后，将恢复至室温的反应溶液在水中反向沉淀而得到固体后，用THF和乙醇实施2次重结晶，从而得到了13.3g的化合物2-D(收率73％)。
MS[M+H]+＝291
制造例2-5：化合物3的合成
将12g(41.3mmol)的2-D、165.4mmol的9-H-咔唑、330.8mmol的碳酸钾、100mL的DMF进行混合，以100℃搅拌2小时。反应后，将恢复至室温的反应溶液在水中反向沉淀而得到固体后，用THF和乙醇实施2次重结晶，从而得到了28g的化合物3(收率77％)。
MS[M+H]+＝879
制造例2-6：化合物4的合成
将12g(41.3mmol)的2-D、165.4mmol的3,6-二甲基-9-H-咔唑、330.8mmol的碳酸钾、100mL的DMF进行混合，以100℃搅拌2小时。反应后，将恢复至室温的反应溶液在水中反向沉淀而得到固体后，用THF和乙醇实施2次重结晶，从而得到了30.7g的化合物4(收率75％)。
MS[M+H]+＝991
制造例3-1：化合物3-A的合成
将33.5g(217.5mmol)的(2-巯基苯基)硼酸、217.5mmol的1,3,5-三溴-2,4,6-三氟苯、200mL的四氢呋喃和100mL的水进行混合，加热至60℃。添加碳酸钾(652.5mmol)和四(三苯基膦)钯(1mmol)，在回流状态下搅拌3小时。反应后，在恢复至室温的反应溶液中萃取有机层后，用氯仿和己烷实施2次重结晶，从而得到了77g的化合物3-A(收率89％)。
MS[M+H]+＝396
制造例3-2：化合物3-B的合成
将52g(130.9mmol)的3-A、262mmol的碳酸钾、300mL的DMF进行混合，以60℃搅拌1小时，在回流状态下搅拌1小时。反应后，将恢复至室温的反应溶液在水中反向沉淀而得到固体后，用THF和乙醇实施2次重结晶，从而得到了39.6g的化合物3-B(收率80％)。
MS[M+H]+＝376
制造例3-3：化合物3-C的合成
将36.5g(96.7mmol)的3-B、386mmol的氰化铜、300mL的DMF进行混合，以100℃搅拌4小时。反应后，将恢复至室温的反应溶液在水中反向沉淀得到固体后，用THF和乙醇实施2次重结晶，从而得到了19.8g的化合物3-C(收率76％)。
MS[M+H]+＝271
制造例3-4：化合物3-D的合成
将15.9g(59mmol)的3-C、59mmol的5-苯基-5,12-二氢吲哚并[3,2-a]咔唑、118mmol的碳酸钾、100mL的DMF进行混合，以80℃搅拌1小时。反应后，将恢复至室温的反应溶液在水中反向沉淀而得到固体后，用THF和乙醇实施2次重结晶，从而得到了27.8g的化合物3-D(收率81％)。
MS[M+H]+＝583
制造例3-5：化合物5的合成
将15.9g(59mmol)的3-C、118mmol的9-H-咔唑、236mmol的碳酸钾、100mL的DMF进行混合，以100℃搅拌2小时。反应后，将恢复至室温的反应溶液在水中反向沉淀而得到固体后，用THF和乙醇实施2次重结晶，从而得到了27.6g的化合物5(收率83％)。
MS[M+H]+＝565
制造例3-6：化合物6的合成
将15.4g(26.5mmol)的3-D、26.5mmol的9-H-咔唑、118mmol的碳酸钾、100mL的DMF进行混合，以100℃搅拌1小时。反应后，将恢复至室温的反应溶液在水中反向沉淀而得到固体后，用DHF和乙醇实施2次重结晶，从而得到了15.6g的化合物6(收率81％)。
MS[M+H]+＝730
利用与上述反应式相同的反应，导入各种取代基来合成具体例的物质。
<实施例>
本实施例中，将根据本说明书的一实施方式的由化学式1表示的化合物与三重态能量值为2.5eV以上的主体材料(m-CBP)一起包含在发光层中而制造有机发光器件并评价特性。
[比较例1]
将ITO(氧化铟锡，indium tin oxide)以的厚度被涂布成薄膜的玻璃基板放入溶解有洗涤剂的蒸馏水中，利用超声波进行洗涤。这时，洗涤剂使用菲希尔公司(Fischer Co.)制品，蒸馏水使用了利用密理博公司(Millipore Co.)制造的过滤器(Filter)过滤两次的蒸馏水。将ITO洗涤30分钟后，用蒸馏水重复两次而进行10分钟超声波洗涤。在蒸馏水洗涤结束后，用异丙醇、丙酮、甲醇的溶剂进行超声波洗涤并干燥后，输送至等离子体清洗机。此外，利用氧等离子体，将上述基板清洗5分钟后，将基板输送至真空蒸镀机。在这样准备的ITO透明电极上，将各薄膜通过真空蒸镀法以真空度5.0×10-4Pa进行层叠。首先，在ITO上，将六腈六氮杂苯并菲(hexanitrile hexaazatriphenylene；HAT)以的厚度进行热真空蒸镀而形成空穴注入层。
在上述空穴注入层上，将作为传输空穴的物质的下述化合物4-4'-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(NPB)进行真空蒸镀而形成空穴传输层。
在上述空穴传输层上，以膜厚度将下述化合物N-([1,1'-联苯]-4-基)-N-(4-(11-([1,1'-联苯]-4-基]-11H-苯并[a]咔唑-5-基)苯基)-[1,1'-联苯]-4-胺(EB1)进行真空蒸镀而形成电子阻挡层。
接着，在上述电子阻挡层上，以膜厚度将如下所示的m-CBP和化合物4CzIPN以70:30的重量比进行真空蒸镀而形成发光层。
在上述发光层上，以膜厚度将化合物HB1进行真空蒸镀而形成空穴阻挡层。
在上述空穴阻挡层上，将化合物ET1和化合物LiQ(Lithium Quinolate，8-羟基喹啉锂)以1:1的重量比进行真空蒸镀，从而以的厚度形成电子注入和传输层。在上述电子注入和传输层上，依次将氟化锂(LiF)以的厚度、将铝以的厚度进行蒸镀而形成阴极。
在上述过程中，有机物的蒸镀速度维持阴极的氟化锂维持的蒸镀速度，铝维持的蒸镀速度，在蒸镀时，真空度维持2×10-7～5×10-6托，从而制作了有机发光器件。
[实验例1至6]
上述比较例1中，使用下述表1的化合物代替化合物4CzIPN，除此以外，通过与比较例1相同的方法制作了有机发光器件。
[比较例2和3]
上述比较例1中，使用下述T1至T2的化合物代替化合物4CzIPN，除此以外，通过与比较例1相同的方法制作了有机发光器件。
对通过实验例1至6、比较例1至3制作的有机发光器件施加电流时，得到了下述[表1]的结果。
[表1]
如上述表1所示，使用了以上述化学式1的结构作为核的化合物的实验例1至6的器件与使用4CzIPN的器件相比均得到了电压低、效率提高的结果。此外，将比较例2和比较例3的器件与本申请实施例进行比较可知，与取代有腈基的咔唑的位置不同的情况相比，本申请实施例的结构在电压、效率方面特性均得到了提高。
如上述表1的结果所示，可以确认，根据本发明的化合物的发光能力优异，色纯度高，因此可以适用于延迟荧光有机发光器件。

Claims (8)

1.一种由下述化学式1表示的杂环化合物：
化学式1
在所述化学式1中，
X为O或S，
A1和A2彼此相同或不同，各自独立地为被碳原子数1至10的烷基或者碳原子数6至30的芳基取代或未取代的咔唑基，或者咔唑上的相邻取代基彼此结合而形成经碳原子数6至30的芳基取代或未取代的吲哚环，
L1和L2彼此相同或不同，各自独立地为直接键合或2价的苯基，
R1和R2各自独立地为氢，
a为0至3的整数，
b为0或1，
n为0至2的整数，
m为0至4的整数，
m+n≥1，
a+m≤4，
b+n≤2，
所述m为复数时，-(L1-A1)彼此相同或不同，
所述n为复数时，-(L2-A2)彼此相同或不同。
2.根据权利要求1所述的杂环化合物，其中，所述化学式1由下述化学式2和化学式3中的任一个表示：
化学式2
化学式3
在所述化学式2和3中，X、A1、A2、L1、L2、R1、R2、a、b、m和n的定义与所述化学式1中的定义相同，
A11至A14与所述A1的定义相同，
L11至L14与所述L1的定义相同，
A21和A22与所述A2的定义相同，
L21和L22与所述L2的定义相同。
3.根据权利要求1所述的杂环化合物，其中，L1和L2各自独立地为直接键合。
4.根据权利要求1所述的杂环化合物，其中，所述化学式1为选自下述化合物中的任一个：
5.一种有机发光器件，其中，包含：第一电极、与所述第一电极对置而具备的第二电极、以及具备在所述第一电极与所述第二电极之间的一层或两层以上的有机物层，所述有机物层中的一层以上包含权利要求1至4中任一项所述的杂环化合物。
6.根据权利要求5所述的有机发光器件，其中，所述有机物层包含发光层，所述发光层包含所述杂环化合物。
7.根据权利要求5所述的有机发光器件，其中，所述有机物层包含空穴注入层、空穴传输层或电子阻挡层，所述空穴注入层、所述空穴传输层或所述电子阻挡层包含所述杂环化合物。
8.根据权利要求5所述的有机发光器件，其中，所述有机物层包含电子注入层、电子传输层或空穴阻挡层，所述电子注入层、所述电子传输层或所述空穴阻挡层包含所述杂环化合物。
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