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KR20170057660A - 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자 - Google Patents

헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자 Download PDF

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KR20170057660A
KR20170057660A KR1020150161021A KR20150161021A KR20170057660A KR 20170057660 A KR20170057660 A KR 20170057660A KR 1020150161021 A KR1020150161021 A KR 1020150161021A KR 20150161021 A KR20150161021 A KR 20150161021A KR 20170057660 A KR20170057660 A KR 20170057660A
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KR
South Korea
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substituted
unsubstituted
compound
organic
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조성미
이호용
이정하
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주식회사 엘지화학
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Publication date
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Abstract

본 출원은 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자에 관한 것이다.

Description

헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자{HETEROCYCLIC COMPOUND AND ORGANIC ELECTRONIC DEVICE USING THE SAME}
본 출원은 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자에 관한 것이다.
유기 전자 소자의 대표적인 예로는 유기 발광 소자가 있다. 일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기 발광 소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등으로 이루어 질 수 있다. 이러한 유기 발광 소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층에 주입되게 되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다.
상기와 같은 유기 발광 소자를 위한 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있다.
국제 특허 출원 공개 제2003-012890호
본 출원은 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 전자 소자를 제공하는 것이다.
본 출원은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
화학식 1에 있어서,
Y는 O, S, NR 또는 CRR'이고,
상기 L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이며,
상기 Ar1 및 Ar2 중 어느 하나는 하기 그룹 1에서 선택되고, 나머지 하나는 하기 그룹 2에서 선택되며,
R, R', R2 및 R4 내지 R8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 히드록시기; 니트로기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이며,
[그룹 1]
Figure pat00002
[그룹 2]
Figure pat00003
Figure pat00004
상기 그룹 1 및 2에 있어서,
X는 N 또는 CR"이고, 각각의 구조식은 적어도 하나의 X는 N이며,
R" 및 R9 내지 R45는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 히드록시기; 니트로기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이며,
Ar3 및 Ar4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기; 또는 Ar3 및 Ar4는 서로 연결하여 고리를 형성하고,
a, b, d, l,p, t 및 o 는 0 내지 5의 정수이고,
c, h, k, m, n, q 및 u 는 0 내지 4의 정수이고,
g, j 및 r은 0 내지 6의 정수이고,
f 및 w 는 0 내지 7의 정수이고,
e 및 v는 0 내지 8의 정수이고,
s 는 0 내지 9의 정수이다.
점선(-----)은 L1 또는 L2에 결합되는 부위를 의미한다.
또한, 본 출원은 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전자 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 전술한 화합물을 포함하는 것인 유기 전자 소자를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 화합물은 유기 발광 소자를 비롯한 유기 전기 소자에 사용되어, 유기 전기 소자의 구동전압을 낮추고, 발광층으로 사용할 경우 정공과 전자를 효과적으로 전달하여 광효율을 향상시키며, 분자량을 적절히 조절하여 열안정성을 향상시켜 소자의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(3), 전자수송층(7) 및 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 3은 화합물 15의 H-NMR 스팩트럼을 측정한 그래프이다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 코어 구조를 가짐으로써, 전자흡입성기와 전자공유성기를 인접하여 치환시킬 수 있고, 분자내에 전하이동(charge transfer)에 의한 에너지의 전달이 용이하게된다 또한 상기와 같은 위치에 치환기가 위치할 경우 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)와 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)가 분리되어 전자와 정공에 대한 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 명세서에서 치환기의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 "치환"이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 시아노기; 니트로기; 히드록시기; 알킬기; 시클로알킬기; 알케닐기; 아민기; 포스포릴기; 아릴기; 및 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 치환기로 치환되었거나 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환되거나, 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 바이페닐기일 수 있다. 즉, 바이페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 50인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 시클로펜틸메틸, 시클로헥실메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 구체적으로 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 3-메틸시클로펜틸, 2,3-디메틸시클로펜틸, 시클로헥실, 3-메틸시클로헥실, 4-메틸시클로헥실, 2,3-디메틸시클로헥실, 3,4,5-트리메틸시클로헥실, 4-tert-부틸시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, i-프로필옥시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, 벤질옥시, p-메틸벤질옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 40인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 비닐, 1-프로페닐, 이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 3-메틸-1-부테닐, 1,3-부타디에닐, 알릴, 1-페닐비닐-1-일, 2-페닐비닐-1-일, 2,2-디페닐비닐-1-일, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 상기 아릴기가 단환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아릴기가 다환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나. 탄소수 10 내지 24인 것이 바람직하다. 구체적으로 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 플루오레닐기는 치환될 수 있으며, 인접한 치환기들이 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
,
Figure pat00007
,
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 탄소가 아닌 원자, 이종원자를 1 이상 포함하는 것으로서, 구체적으로 상기 이종 원자는 O, N, Se 및 S 등으로 이루어진 군에서 선택되는 원자를 1 이상 포함할 수 있다. 헤테로고리기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 헤테로고리기의 예로는 티오페닐기, 퓨라닐기, 피롤기, 이미다졸릴기, 티아졸릴기, 옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 트리아졸릴기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아지닐기, 아크리딜기, 하이드로아크리딜기(예컨대,
Figure pat00011
), 피리다지닐기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도피리미디닐기, 피리도피라지닐기, 피라지노피라지닐기, 이소퀴놀리닐기, 인돌기, 카바졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 벤조티아졸릴기, 벤조카바졸릴기, 디벤조카바졸릴기, 벤조티오페닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조퓨라닐기, 디벤조퓨라닐기; 벤조실롤기; 디벤조실롤기; 페난트롤리닐기(phenanthrolinyl group), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페노티아지닐기, 페노옥사지닐기, 및 이들의 축합구조 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 이외에도 헤테로고리기의 예로서, 술포닐기를 포함하는 헤테로고리 구조, 예컨대,
Figure pat00012
,
Figure pat00013
등이 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 축합구조는 해당 치환기에 방향족 탄소수소 고리가 축합된 구조일 수 있다. 예컨대, 벤즈이미다졸의 축합고리로서
Figure pat00014
,
Figure pat00015
,
Figure pat00016
등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, "인접한" 기는 해당 치환기가 치환된 원자와 직접 연결된 원자에 치환된 치환기, 해당 치환기와 입체구조적으로 가장 가깝게 위치한 치환기, 또는 해당 치환기가 치환된 원자에 치환된 다른 치환기를 의미할 수 있다. 예컨대, 벤젠고리에서 오쏘(ortho)위치로 치환된 2개의 치환기 및 지방족 고리에서 동일 탄소에 치환된 2개의 치환기는 서로 "인접한" 기로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 인접한 기가 서로 결합하여 고리를 형성하는 것의 의미는 전술한 바와 같이 인접한 기가 서로 결합하여, 5원 내지 8원의 탄화수소 고리 또는 5원 내지 8원의 헤테로고리를 형성하는 것을 의미하며, 단환 또는 다환일 수 있으며, 지방족, 방향족 또는 이들의 축합된 형태일 수 있으며 이를 한정하지 않는다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 Y는 O이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 Y는 S이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 Y는 NR이고, R은 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 Y는 NR이고, R은 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 Y는 NR이고, R은 아릴기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 Y는 NR이고, R은 페닐기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 Y는 CRR'이고, R 및 R'은 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 Y는 CRR'이고, R 및 R'은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 Y는 CRR'이고, R 및 R'은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 Y는 CRR'이고, R 및 R'은 메틸기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 2가의 바이페닐릴렌기; 치환 또는 비치환된 나프틸렌기; 치환 또는 비치환된 티오페닐렌기; 치환 또는 비치환된 피리딜렌기; 치환 또는 비치환된 피리미딜렌기; 또는 치환 또는 비치환된 트리아지닐렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1 은 직접결합이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1 은 페닐렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1 은 바이페닐릴렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1 은 나프틸렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1 은 티오페닐렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1 은 피디딜렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1 은 피리미딜렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 L1 은 트리아지닐렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 L2 은 직접결합이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 L2 은 페닐렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 L2 은 바이페닐릴렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 L2 은 나프틸렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 L2 은 티오페닐렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 L2 은 피디딜렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 L2 은 피리미딜렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 L2 은 트리아지닐렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 R9 내지 R39는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 R9 내지 R39는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 메틸기; 에틸기; 프로필기; i-프로필기; 부틸기; t-부틸기; 페닐기; 또는 나프틸기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 R"은 수소; 중수소; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 R"은 수소; 중수소; 할로겐기; 메틸기; 페닐기; 바이페닐기; 또는 나프틸기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar3 및 Ar4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar3 및 Ar4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 또는 치환 또는 비치환된 플루오렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar3 및 Ar4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기; 바이페닐기; 나프틸기; 또는 디메틸 플루오렌기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 그룹 1은 하기 구조식들 중에서 선택되며, R9 내지 R15 및 a 내지 d는 화학식 1에서의 정의와 동일하다.
Figure pat00017
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 R9 내지 R15는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 R9 내지 R15는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 또는 치환 또는 비치환된 플루오레닐기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 R9 내지 R15는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 페닐기, 바이페닐기, 디메틸플루오레닐기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, R2 및 R4 내지 R8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; C1 내지 C10의 알킬기; 또는 C6 내지 C20의 아릴기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, R2 및 R4 내지 R8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 메틸기; 에틸기; 프로필기; i-프로필기; 부틸기; t-부틸기; 페닐기; 또는 나프틸기이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, R2 및 R4 내지 R8은 수소이다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 구조식들 중에서 선택된다.
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
본 출원의 일 실시상태에 따른 화합물은 후술하는 제조 방법으로 제조될 수 있다.
예컨데, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 반응식과 같이 코어구조가 제조될 수 있다.
Figure pat00027
Figure pat00028
상기 반응식은 상기 화학식 1의 코어를 합성하는 방법의 예를 기재한 것일 뿐, 이에 한정되지 않으며, 필요에 따라 치환기의 종류 및 위치를 변경할 수 있다.
치환기는 당기술분야에 알려져 있는 방법에 의하여 결합될 수 있으며, 치환기의 종류, 위치 또는 개수는 당기술분야에 알려져 있는 기술에 따라 변경될 수 있다.
상기 반응식에서 L1, L2, Ar1 및 Ar2는 전술한 바와 동일하다.
구체적인 제조방법은 후술하기로한다.
또한, 본 명세서는 상기 전술한 화합물을 포함하는 유기 전자 소자를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전자 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 전자 소자를 제공한다.
본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 출원의 유기 전자 소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기 전자 소자의 대표 적인 예로서, 유기 발광 소자는 유기물층으로서 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 전자 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기층을 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 전자 소자는 유기발광소자, 유기인광소자, 유기태양전지, 유기감광체(OPC) 및 유기트랜지스터로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
이하에서는 유기발광소자에 대하여 예시한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 정공주입층 또는 정공수송층을 포함하고, 상기 정공주입층 또는 정공수송층은 상기 화합물을 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자수송층 또는 전자주입층을 포함하고, 상기 전자수송층 또는 전자주입층은 상기 화합물을 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자저지층 또는 정공저지층을 포함하고, 상기 전자저지층 또는 정공저지층은 상기 화합물을 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 정공주입층, 정공수송층. 전자수송층, 전자주입층, 전자저지층 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 발광층; 상기 발광층과 상기 제1 전극 사이, 또는 상기 발광층과 상기 제2 전극 사이에 구비된 2층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 2층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 상기 화합물을 포함한다. 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 2층 이상의 유기물층은 전자수송층, 전자주입층, 전자 수송과 전자주입을 동시에 하는 층 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 2 이상이 선택될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 2층 이상의 전자수송층을 포함하고, 상기 2층 이상의 전자수송층 중 적어도 하나는 상기 화합물을 포함한다. 구체적으로 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화합물은 상기 2층 이상의 전자수송층 중 1층에 포함될 수도 있으며, 각각의 2층 이상의 전자수송층에 포함될 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화합물이 상기 각각의 2층 이상의 전자수송층에 포함되는 경우, 상기 화합물을 제외한 다른 재료들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 상기 화합물을 포함하는 유기물층 이외에 아릴아미노기, 카바졸릴기 또는 벤조카바졸릴기를 포함하는 화합물을 포함하는 정공주입층 또는 정공수송층을 더 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광층은 화학식 1의 화합물을 포함하고, 발광 도펀트를 더 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 발광도펀트는 인광도펀트를 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 인광도펀트는 이리듐계 인광도펀트를 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 인광도펀트 물질은 Ir(ppy)3 를 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 양극, 1층 이상의 유기물층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조(normal type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 음극, 1층 이상의 유기물층 및 양극이 순차적으로 적층된 역방향 구조(inverted type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
예컨대, 본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 구조는 도 1 및 2에 예시되어 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 전자 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화합물은 상기 발광층(3)에 포함될 수 있다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(3), 전자수송층(7) 및 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 전자 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서 상기 화합물은 상기 정공주입층(5), 정공 수송층(6), 발광층(3) 및 전자 수송층(7) 중 1층 이상에 포함될 수 있다.
이와 같은 구조에 있어서, 상기 화합물은 상기 정공주입층, 정공수송층, 발광층 및 전자수송층 중 1층 이상에 포함될 수 있다.
본 출원의 유기 발광 소자는 유기물층 중 1층 이상이 본 출원의 화합물, 즉 상기 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
상기 유기 발광 소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
본 출원의 유기 발광 소자는 유기물층 중 1층 이상이 상기 화합물, 즉 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
예컨대, 본 출원의 유기 발광 소자는 기판 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 적층시킴으로써 제조할 수 있다. 이 때 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical Vapor Deposition)방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 양극이고, 상기 제2 전극은 음극이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극이다.
상기 양극 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SNO2 : Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 주입 물질로는 전극으로부터 정공을 주입하는 층으로, 정공 주입 물질로는 정공을 수송하는 능력을 가져 양극에서의 정공 주입효과, 발광층 또는 발광재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성된 여기자의 전자주입층 또는 전자주입재료에의 이동을 방지하며, 또한, 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrin), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone)계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정 되는 것은 아니다.
상기 정공수송층은 정공주입층으로부터 정공을 수취하여 발광층까지 정공을 수송하는 층으로, 정공 수송 물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌, 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층은 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함할 수 있다. 호스트 재료는 축합 방향족환 유도체 또는 헤테로환 함유 화합물 등이 있다. 구체적으로 축합 방향족환 유도체로는 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 펜타센 유도체, 페난트렌 화합물, 플루오란텐 화합물 등이 있고, 헤테로환 함유 화합물로는 화합물, 디벤조퓨란 유도체, 래더형 퓨란 화합물, 피리미딘 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 전자 수송 물질로는 전자주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하는 층으로 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층은 종래기술에 따라 사용된 바와 같이 임의의 원하는 캐소드 물질과 함께 사용할 수 있다. 특히, 적절한 캐소드 물질의 예는 낮은 일함수를 가지고 알루미늄층 또는 실버층이 뒤따르는 통상적인 물질이다. 구체적으로 세슘, 바륨, 칼슘, 이테르븀 및 사마륨이고, 각 경우 알루미늄 층 또는 실버층이 뒤따른다.
상기 전자주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공 주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막형성능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는 플루오레논, 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논, 티오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트리아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 프레오레닐리덴 메탄, 안트론 등과 그들의 유도체, 금속 착체 화합물 및 함질소 5원환 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 착체 화합물로서는 8-하이드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 정공저지층은 정공의 음극 도달을 저지하는 층으로, 일반적으로 정공주입층과 동일한 조건으로 형성될 수 있다. 구체적으로 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, BCP, 알루미늄 착물 (aluminum complex) 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화합물은 유기 발광 소자 외에도 유기 태양 전지 또는 유기 트랜지스터에 포함될 수 있다.
본 출원에 따른 화합물은 유기인광소자, 유기태양전지, 유기감광체, 유기트랜지스터 등을 비롯한 유기 전자 소자에서도 유기 발광 소자에 적용되는 것과 유사한 원리로 작용할 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 출원의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 출원의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
< 제조예 1> 중간체 1의 합성
Figure pat00029
(반응예 1-1) 1-1 의 합성
2-브로모-4-클로로페놀 50g(0.24mol)과 (2-플루오로페닐)보론산 37g(0.26mol)을 THF(테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran)) 600mL에 녹이고, 100g(0.73mol)의 포타슘카보네이트를 녹인 수용액 200mL을 반응물에 첨가하여 가온하였다. 환류 상태에서 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 2.8g (2.4mmol)을 투입하였다. 혼합물을 12시간 동안 환류 교반 시켰다. 반응 종결 후 실온으로 냉각하여 물 층을 버리고, 유기용매를 감압 농축하고 이를 다시 클로로포름을 첨가하여 녹인 후, 물로 두 번 세척하여 유기층을 분리하여 무수황산마그네슘으로 처리하고 여과 후 농축하여 오일상태의 화합물 1-1을 53 g (~100%) 얻었다.
(반응예 1-2) 1-2 의 합성
오일 상태의 화합물 1-1 53g(0.24mol)을 N,N-다이메틸포름아마이드 400mL에 녹인 후 0℃로 냉각하여 N-브로모숙신이미드 38g(0.24mol)을 천천히 투입하여 교반시켰다. 같은 온도에서 2시간 동안 교반 한 후, 반응물을 물 2L에 희석한 후 에틸아세테이트로 추출하였다. 추출한 유기용매는 물로 2번 더 세척한 후 무수황산마그네슘으로 슬러리 후 여과하여 감압하에 농축하여 갈색의 오일(oil) 형태의 1-2 화합물을 72g(~100%) 얻었다.
(반응예 1-3) 중간체 1의 합성
오일 상태의 화합물 1-2 72g을 N-메틸-2-피롤리돈 200mL에 희석한 후 포타슘카보네이트 66g (0.48mol)을 첨가한 후 150℃까지 가온하여 4시간 정도 교반 시켰다. 반응이 완결된 후 실온으로 냉각하고, 석출된 고체를 여과하여 에탄올과 물로 씻어주었다. 여과된 고체를 클로로포름에 녹인 후 물로 2회 세척한 후 산성백토와 무수황산마그네슘으로 처리하여 여과 후 농축하였다. 농축한 화합물에 에탄올과 헥산을 첨가하여 실온에서 슬러리 정제 하였다. 이를 여과하여 흰색의 중간체 화합물 1을 40%의 수율로 27g 얻었다.
< 제조예 2> 중간체 2의 합성
Figure pat00030
(반응예 2-1) 2-1의 합성
질소 기류 하에서 사이클로헥사논(50 g, 0.5mol)과 (4-브로모-2-클로로페닐)하이드라진 하이드로클로라이드(160g, 0.5mol)을 에타올 500mL에 희석한 후 가온하여 아세트산 1.5mL(0.025mol)을 첨가하였다. 12시간 동안 환류 상태로 교반하여 반응이 완결되면 실온으로 냉각하였다. 반응물을 감압농축하고 농축된 화합물은 에틸아세테이트에 녹인 후 다시 물로 2회 세척하였다. 유기층을 분리하여 무수황산마그네슘으로 처리하여 여과 후 농축하여 목적화합물 2-1 93 g(83%)을 얻었다.
(반응예 2-2) 중간체 2의 합성
화합물 2-1 100g(0.35 mol) 을 테트라하이드로퓨란 700mL에 희석하고 4,5-디클로로-3,6-디옥시시클로헥사-1,4-디엔-1,2-디카보니트릴(118 g, 0.525mol)을 넣고 실온에서 교반하였다. 2시간 후 반응이 완결되면 감압 농축하여 용매를 제거하고, 농축된 화합물은 다시 클로로포름에 녹여서 실리카겔 여과하였다. 여과한 용액은 다시 농축하여 헥산과 클로로포름 10:1의 조건으로 컬럼크로마토그래피로 정제하여 목적화합물 2를 흰색의 고체로 68 g(70%) 얻었다.
< 제조예 3> 화합물 3의 합성
Figure pat00031
(반응예 3-1) 2-(3-(2-클로로디벤조[b,d]퓨란-4-일)페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진의 합성
4-브로모-2-클로로디벤조[b,d]퓨란 10g(0.035mol)과 2,4-디페닐-6-(3-(4,4,5,5-테드라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)-1,3,5-트리아진 16.4 g(0.037mol)을 THF(테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran)) 100mL에 녹이고, 14.5g(0.10 mol)의 포타슘카보네이트를 녹인 수용액 20mL를 반응물에 첨가하여 가온하였다. 환류 상태에서 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 400 mg (0.35 mmol)을 투입하였다. 혼합물을 12시간 동안 환류 교반 시켰다. 반응 종결 후 실온으로 냉각하여 석출된 고체를 여과하고 물과 에틸아세테이트로 씻어 준었다. 여과된 고체를 에틸아세테이트에 희석한 후 가온하여 1시간 정도 슬러리 시키고, 실온으로 냉각하여 여과하였다. 흰색의 고체 27g(78%)을 얻었다.
(반응예 3-2) 화합물 3의 합성
2-(3-(2-클로로디벤조[b,d]퓨란-4-일)페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 (10g, 19.6mmol)과 (9-페닐-9H-카바졸-3-일)보론산 (5.9g, 20.6mmol)을 디옥산 100mL에 투입한 후, 포타슘카보네이트 8.3 g(58.8mmol)을 녹인 수용액 20mL를 반응물에 첨가하여 가온하였다. 환류 상태에서 트리시클로헥실포스핀 350 mg(1.23mmol)과 비스(디벤질리딘아세톤)팔라듐(0) 350mg (0.61mmol)을 디옥산 5mL에 혼합하여 녹인 후 환류 상태의 혼합물에 첨가하였다. 반응이 완결되면 실온으로 냉각하고 에틸아세테이트로 추출하여 물로 2회 세척하고, 유기층을 모아서 무수황산마그네슘으로 처리하여 여과하였다. 감압하에 농축하고 석출된 고체를 여과하였다. 여과한 고체를 다시 클로로포름에 녹인 후 환류하에 용매를 제거하면서 에틸아세테이트로 재결정하여 흰색의 목적화합물 3을 10g(68%) 얻었다. MS: [M+H]+ = 717
제조예 3의 제조방법에 따라 화합물 4 내지 14를 제조하였다.
R1 R3 화합물 (Px) 수득률
(%)		 MS
[M+H]
제조예
4
(화합물4)
Figure pat00032
Figure pat00033
Figure pat00034
 71 717
제조예
5
(화합물5)
Figure pat00035
Figure pat00036
Figure pat00037
 70 717
제조예
6
(화합물6)
Figure pat00038
Figure pat00039
Figure pat00040
 73 792
제조예
7
(화합물7)
Figure pat00041
Figure pat00042
Figure pat00043
 80 792
제조예 8
(화합물8)
Figure pat00044
Figure pat00045
Figure pat00046
 68 792
제조예
9
(화합물9)
Figure pat00047
Figure pat00048
Figure pat00049
 73 792
제조예
10
(화합물10)
Figure pat00050
Figure pat00051
Figure pat00052
 57 792
제조예
11
(화합물11)
Figure pat00053
Figure pat00054
Figure pat00055
 45 792
제조예
12
(화합물12)
Figure pat00056
Figure pat00057
Figure pat00058
 78 717
제조예
13
(화합물13)
Figure pat00059
Figure pat00060
Figure pat00061
 77 717
제조예
14
(화합물14)
Figure pat00062
Figure pat00063
Figure pat00064
 38 717
< 제조예 15> 화합물 15의 합성
Figure pat00065
(반응예 15-1) 2-(2-클로로디벤조[b,d]퓨란-4-yl)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란의 합성
화합물 1 15 g(0.05mol)을 1,4-다이옥산 180mL에 녹인 후 비스(피나콜라토)디보론 16g(0.06mol)을 투입하였다. 혼합물을 교반 하면서 포타슘아세테이트 15.6 g(0.16 mol)를 첨가하고 가온 하여 환류 시켰다. 환류 교반 상태에서 디벤질리덴아세톤팔라듐 900 mg(0.001mol) 과 트리시클로헥실포스핀 890mg(0.003mol)을 첨가하고 24시간 환류 교반시켰다. 반응 종결 후 반응물을 실온으로 냉각하여 물로 세척 후 에틸아세테이트로 2회 추출하였다. 모아진 유기층을 다시 한번 물로 세척 후 무수황산마그네슘으로 수분을 제거하고 여과하여 농축하였다. 농축한 물질을 에틸아세테이트와 헥산의 혼합용액으로 가열 교반 하고 여과하여 목적화합물 15.7 g(90%)을 얻었다.
(반응예 15-2) 2-(2-클로로디벤조[b,d]퓨란-4-일)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진의 합성
2-(2-클로로디벤조[b,d]퓨란-4-일)-4,4,5,5-테트라메딜-1,3,2-디옥사보롤란 11.5g(0.035mol)과 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 10.3 g(0.037mol)을 THF(테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran)) 100mL에 녹이고, 14.5g(0.10 mol)의 포타슘카보네이트를 녹인 수용액 20mL를 반응물에 첨가하여 가온하였다. 환류 상태에서 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 400 mg (0.35 mmol)을 투입하였다. 혼합물을 12시간 동안 환류 교반 시켰다. 반응 종결 후 실온으로 냉각하여 석출된 고체를 여과하고 물과 에틸아세테이트로 씻어 주었다. 여과된 고체를 에틸아세테이트에 희석한 후 가온하여 1시간 정도 슬러리 시키고, 실온으로 냉각하여 여과하였다. 흰색의 고체 11.8g(78%)을 얻었다.
(반응예 15-3) 화합물 15의 합성
2-(2-클로로디벤조[b,d]퓨란-4-일)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 (10.0g, 23.0mmol)과 (9-페닐-9H-카바졸-3-일)보론산 (7.2g, 25.3mmol)을 디옥산 100mL에 투입한 후, 포타슘카보네이트 9.7 g(68.7mmol)을 녹인 수용액 20mL를 반응물에 첨가하여 가온하였다. 환류 상태에서 트리시클로헥실포스핀 400 mg(1.43mmol)과 비스(디벤질리딘아세톤)팔라듐(0) 400mg (0.71mmol)을 dioxane 5mL에 혼합하여 녹인 후 환류 상태의 혼합물에 첨가한다. 반응이 완결되면 용매를 감압하에 농축한 후 클로로포름에 희석하여 물로 2회 세척하고, 유기층을 모아서 무수황산마그네슘과 산성백토로 처리하여 여과하였다. 에틸아세테이트를 첨가하여 환류하에 재결정하여 흰색의 목적화합물 15를 10.3g(70%) 얻었다. MS: [M+H]+ = 641
제조예 15의 제조방법에 따라 화합물 16 내지 35를 제조하였다.
R1 R3 화합물 (Px) 수득률
(%)		 MS
[M+H]
제조예
16
(화합물16)
Figure pat00066
Figure pat00067
Figure pat00068
 73 641
제조예
17
(화합물17)
Figure pat00069
Figure pat00070
Figure pat00071
 63 641
제조예
18
(화합물18)
Figure pat00072
Figure pat00073
Figure pat00074
 85 641
제조예
19
(화합물19)
Figure pat00075
Figure pat00076
Figure pat00077
 82 641
제조예
20
(화합물20)
Figure pat00078
Figure pat00079
Figure pat00080
 57 641
제조예
21
(화합물21)
Figure pat00081
Figure pat00082
Figure pat00083
 76 717
제조예
22
(화합물22)
Figure pat00084
Figure pat00085
Figure pat00086
 75 717
제조예
23
(화합물23)
Figure pat00087
Figure pat00088
Figure pat00089
 64 717
제조예
24
(화합물24)
Figure pat00090
Figure pat00091
Figure pat00092
 74 717
제조예
25
(화합물25)
Figure pat00093
Figure pat00094
Figure pat00095
 70 717
제조예
26
(화합물26)
Figure pat00096
Figure pat00097
Figure pat00098
 41 717
제조예
27
(화합물27)
Figure pat00099
Figure pat00100
Figure pat00101
 68 717
제조예
28
(화합물28)
Figure pat00102
Figure pat00103
Figure pat00104
 72 717
제조예
29
(화합물29)
Figure pat00105
Figure pat00106
Figure pat00107
 63 717
제조예
30
(화합물30)
Figure pat00108
Figure pat00109
Figure pat00110
 72 717
제조예
31
(화합물31)
Figure pat00111
Figure pat00112
Figure pat00113
 69 717
제조예
32
(화합물32)
Figure pat00114
Figure pat00115
Figure pat00116
 41 717
제조예
33
(화합물33)
Figure pat00117
Figure pat00118
Figure pat00119
 78 614
제조예
34
(화합물34)
Figure pat00120
Figure pat00121
Figure pat00122
 77 690
제조예
35
(화합물35)
Figure pat00123
Figure pat00124
Figure pat00125
 77 64
< 제조예 36> 화합물 36의 합성
Figure pat00126
반응예 36-1) 2-(3-(2-클로로디벤조[b,d]퓨란-4-일)페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진의 합성
제조예 3의 반응예 1의 제조와 동일한 방법으로 4-브로모-2-클로로디벤조[b,d]퓨란 10g(0.035mol)을 반응하여 목적화합물 2-(3-(2-클로로디벤조[b,d]퓨란-4-yl)페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 14.4g(81%)을 얻었다.
반응예 36- 2) 화합물 33의 합성
2-(3-(2-클로로디벤조[b,d]퓨란-4-일)페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 (10g, 19.6mmol)과 9H-카바졸 (3.6g, 20.6mmol)을 자일렌 100mL에 투입한 후, 나트륨 터트-부톡사이드 3.8 g(39.2mmol)을 반응물에 첨가하여 가온하였다. 환류 상태에서 비스(트리터트-부틸포스핀)팔라듐 100mg (0.2mmol)을 투입하여 6시간 교반하였다. 반응이 완결되면 실온으로 냉각하고 석출된 고체를 여과하여 에틸아세테이트로 씻어준 후 여과한 고체를 다시 클로로포름에 녹인 후 물로 2회 세척하고, 유기층을 모아서 무수황산마그네슘과 산성백토로 처리하여 여과하였다. 여과한 용액을 가온하여 에틸아세테이트로 재결정하여 흰색의 목적화합물 33을 9.4 g(75%) 얻었다.
제조예 36의 제조방법에 따라 화합물 37 내지 41 를 제조하였다.
R1 R3 화합물 (Px) 수득률
(%)		 MS
[M+H]
제조예
37
(화합물37)
Figure pat00127
Figure pat00128
Figure pat00129
 69 717
제조예
38
(화합물38)
Figure pat00130
Figure pat00131
Figure pat00132
 65 717
제조예
39
(화합물39)
Figure pat00133
Figure pat00134
Figure pat00135
 60 767
제조예
40
(화합물40)
Figure pat00136
Figure pat00137
Figure pat00138
 70 614
제조예
41
(화합물41)
Figure pat00139
Figure pat00140
Figure pat00141
 72 614
< 제조예 42> 화합물 42의 합성
Figure pat00142
반응예 42-1) 3-클로로-1-(3-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)-9H-카바졸의 합성
화합물 1-브로모-3-클로로-9H-카바졸 15 g(0.053mol)과 2,4-디페닐-6-(3-(4,4,5,5-데트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)-1,3,5-트리아진 25.6g (0.06mol)을 THF(테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran)) 150mL에 녹이고, 22g(0.16 mol)의 포타슘카보네이트를 30 mL의 물에 녹인 수용액을 반응물에 첨가하여 가온하였다. 환류 상태에서 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 620 mg (0.5 mmol)을 투입하였다. 혼합물을 12시간 동안 환류 교반 시켰다. 반응 종결 후 실온으로 냉각하여 석출된 고체를 여과하고 물과 에틸아세테이트로 씻어 주었다. 여과된 고체를 에틸아세테이트에 희석한 후 가온하여 1시간 정도 슬러리 시키고, 실온으로 냉각하고 여과하여 엷은 노란색의 목적화합물 3-클로로-1-(3-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)-9H-카바졸 20 g(75%)을 얻었다.
반응예 42-2) 3-클로로-1-(3-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)-9-페닐-9H-카바졸의 합성
3-클로로-1-(3-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)-9H-카바졸 20 g (39.2mmol)에 요오도벤젠 40 g(196mmol)과 세슘카보네이트 25 g(78mmol)을 투입하여 가온한 후, 환류 상태의 혼합물에 CuI(1.5g, 7.85mmol)와 1,10-페난트롤린 (1.4g, 7.84mmol)을 각각 투입하여 교반시켰다. 반응이 완결되면 혼합물을 감압증류하여 잔류하는 요오도벤젠을 제거하고 실온으로 식힌 후 클로로포름에 녹여서 물로 3번 씻어준 후 유기층을 모아서 무수황산마그네슘으로 처리하여 여과 후 감압 농축하였다. 농축한 화합물에 에틸아세테이트를 넣고 슬러리 후 여과하여 엷은 노란색의 목적화합물 3-클로로-1-(3-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)-9-페닐-9H-카바졸 16.2 g(71%)을 얻었다.
반응예 42-3) 화합물 42의 합성
3-클로로-1-(3-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)-9-페닐-9H-카바졸 (15g, 25.6mmol)과 9H-카바졸 (4.7g, 28.1mmol)을 자일렌 150mL에 투입한 후, 나트륨 터트-부톡사이드 5.0 g(51.2mmol)을 반응물에 첨가하여 가온하였다. 환류 상태에서 비스(트리터트-부틸포스핀)팔라듐 130mg (0.3mmol)을 투입하여 6시간 교반하였다. 반응이 완결되면 실온으로 냉각하고 석출된 고체를 여과하여 에틸아세테이트로 씻어준 후 여과한 고체를 다시 클로로포름에 녹인 후 물로 2회 세척하고, 유기층을 모아서 무수황산마그네슘과 산성백토로 처리하여 여과하였다. 여과한 용액을 가온하여 에틸아세테이트로 재결정하여 흰색의 목적화합물 42을 11.5 g(63%) 얻었다
제조예 42의 제조방법에 따라 화합물 43 내지 46을 제조하였다.
R1 R3 화합물 (Px) 수득률
(%)		 MS
[M+H]
제조예
43
(화합물43)
Figure pat00143
Figure pat00144
Figure pat00145
 72 792
제조예
44
(화합물44)
Figure pat00146
Figure pat00147
Figure pat00148
 73 792
제조예
45
(화합물45)
Figure pat00149
Figure pat00150
Figure pat00151
 69 842
제조예
46
(화합물46)
Figure pat00152
Figure pat00153
Figure pat00154
 73 716
< 제조예 47> 화합물 47의 합성
Figure pat00155
반응예 1) 화합물 47의 합성
제조예 42의 반응예 42-2에서 합성한 3-클로로-1-(3-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)-9H-카바졸 14 g(23.9mmol)과 (9-페닐-9H-카바졸-3-일)보론산 (7.2g, 25.3mmol)을 디옥산 120mL에 투입한 후, 포타슘카보네이트 9.7 g(68.7mmol)을 수용액 30mL에 녹여 반응물에 첨가하여 가온하였다. 환류 상태에서 트리시클로헥실포스핀 400 mg(1.43mmol)과 비스(디벤질리딘아세톤)팔라듐(0) 400mg (0.71mmol)을 디옥산 5mL에 혼합하여 녹인 후 환류 상태의 혼합물에 첨가하였다. 반응이 완결되면 용매를 감압하에 농축한 후 클로로포름에 희석하여 물로 2회 세척하고, 유기층을 모아서 무수황산마그네슘과 산성백토로 처리하여 여과하였다. 에틸아세테이트를 첨가하여 환류하에 재결정하여 흰색의 목적화합물 47를 13.8g(73%) 얻었다.
제조예 47의 제조방법에 따라 화합물 48 내지 52를 제조하였다.
R1 R3 화합물 (Px) 수득률
(%)		 MS
[M+H]
제조예
48
(화합물48)
Figure pat00156
Figure pat00157
Figure pat00158
 85 792
제조예
49
(화합물49)
Figure pat00159
Figure pat00160
Figure pat00161
 75 792
제조예
50
(화합물50)
Figure pat00162
Figure pat00163
Figure pat00164
 76 792
제조예
51
(화합물51)
Figure pat00165
Figure pat00166
Figure pat00167
 72 792
제조예
52
(화합물52)
Figure pat00168
Figure pat00169
Figure pat00170
 72 792
< 제조예 53> 화합물 53의 합성
Figure pat00171
반응예 53-1) 3-(2-클로로디벤조[b,d]퓨란-4-일)-9-페닐-9H-카바졸의 합성
제조예 3의 반응예 1의 제조예와 동일한 방법으로, 4-디페닐-6-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-yl)페닐)-1,3,5-트리아진 대신에 (9-페닐-9H-카바졸-3-yl)보론산를 동일한 당량으로 사용하여 흰색의 목적화합물 3-(2-클로로디벤조[b,d]퓨란-4-일)-9-페닐-9H-카바졸 12.3 g(79%)을 얻었다.
반응예 53-2) 화합물 53의 합성
3-(2-클로로디벤조[b,d]퓨란-4-yl)-9-페닐-9H-카바졸 10 g(22.5mmol)과 2,4-디페닐-6-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)-1,3,5-트리아진 10.7 g(24.7mmol)을 출발물질로 하여 제조예 3의 반응예 2와 동일한 방법으로 제조하여 흰색의 목적화합물 53을 12.3 g(77%) 얻었다.
제조예 53의 제조방법에 따라 화합물 54 내지 58을 제조하였다.
R1 R3 화합물 (Px) 수득률
(%)		 MS
[M+H]
제조예 54
(화합물54)
Figure pat00172
Figure pat00173
Figure pat00174
 68 717
제조예
55
(화합물55)
Figure pat00175
Figure pat00176
Figure pat00177
 65 717
제조예
56
(화합물56)
Figure pat00178
Figure pat00179
Figure pat00180
 71 717
제조예
57
(화합물57)
Figure pat00181
Figure pat00182
Figure pat00183
 74 717
제조예
58
(화합물58)
Figure pat00184
Figure pat00185
Figure pat00186
 72 793
< 제조예 59> 화합물 59의 합성
Figure pat00187
반응예 59-1) 1-(4-(9H-카바졸-9-yl)페닐)-3-클로로-9H-카바졸의 합성
화합물 1-브로모-3-클로로-9H-카바졸(15g, 0.053mol)과 9-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)-9H-카바졸 (21.4 g, 0.058mol)을 출발물질하여 제조예 42의 반응예 1과 동일한 방법으로 제조하여 흰색의 목적화합물 1-(4-(9H-카바졸-9-일)페닐)-3-클로로-9H-카바졸 21 g(89%)을 얻었다.
반응예 59-2) 1-(4-(9H-카바졸-9-일)페닐)-3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)-9H-카바졸의 합성
1-(4-(9H-카바졸-9-yl)페닐)-3-클로로-9H-카바졸 (10 g, 22.5mmol)을 출발물질로 하여 제조예 15의 반응예 1과 동일한 방법으로 제조하여 흰색의 목적화합물 1-(4-(9H-카바졸-9-일)페닐)-3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)-9H-카바졸 10.9 g(91%)을 얻었다.
반응예 59-3) 1-(4-(9H-카바졸-9-일)페닐)-3-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-9H-카바졸의 합성
1-(4-(9H-카바졸-9-일)페닐)-3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)-9H-카바졸 (12 g, 22.4mmol)을 출발물질로 하여 제조예 15의 반응예 2와 동일한 방법으로 제조하여 흰색의 목적화합물 1-(4-(9H-카바졸-9-일)페닐)-3-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-9H-카바졸 12.9 g(90%)을 얻었다.
반응예 59-4) 화합물 59의 합성
화합물 1-(4-(9H-카바졸-9-일)페닐)-3-(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-9H-카바졸 (15 g, 24.4mmol)을 출발물질로 하여 제조예 42의 반응예 2와 동일한 방법으로 제조하여 흰색의 목적화합물 59를 14.7 g(85%) 얻었다.
제조예 59의 제조방법에 따라 화합물 60 내지 63을 제조하였다.
R1 R3 화합물 (Px) 수득률
(%)		 MS
[M+H]
제조예
60
(화합물60)
Figure pat00188
Figure pat00189
Figure pat00190
 70 716
제조예
61
(화합물61)
Figure pat00191
Figure pat00192
Figure pat00193
 65 716
제조예
62
(화합물62)
Figure pat00194
Figure pat00195
Figure pat00196
 83 716
제조예
63
(화합물63)
Figure pat00197
Figure pat00198
Figure pat00199
 82 792
< 제조예 64> 화합물 64의 합성
Figure pat00200
반응예 64-1) 2-메톡시카보닐-3'-브로모-5'-클로로바이페닐의 합성
제조예 1의 반응예 1-1의 제조와 동일한 방법으로 1,3-다이브로모-5-클로로벤젠 50g(0.18mol)과 2-(메톡시카보닐)페닐보론산 34g(0.18mol)을 톨루엔과 메탄올을 용매로 반응하여 목적화합물 2-메톡시카보닐-3'-브로모-5'-클로로바이페닐 51g(86%)을 얻었다.
반응예 64-2) 2-(3'-브로모-5'-클로로바이페닐-2-일)프로판-2-올의 합성
2-메톡시카보닐-3'-브로모-5'-클로로바이페닐 50g(0.15mol)을 THF에 녹이고, THF에 3M로 희석된 메틸마그네슘브로마이드 100mL를 천천히 적가한다. 반응물을 60℃로 가온하여 12시간 교반한다. 반응 완결 후 실온으로 냉각하고 물로 세척 후 에틸아세테이트로 추출하고 무수황산마그네슘으로 건조하여 여과 후 감압 농축한다. 에틸아세테이트와 헥산으로 재결정하여 목적화합물 2-(3'-브로모-5'-클로로바이페닐-2-일)프로판-2-올 38g(76%)을 얻었다.
반응예 64-3) 1-브로모-3-클로로-9,9-디메틸-9H-플루오렌의 합성
2-(3'-브로모-5'-클로로바이페닐-2-일)프로판-2-올 38g(0.12mol)을 아세트산 200mL와 인산 50mL에 녹이고, 120℃로 가온하여 12시간 교반한다. 반응이 완결되면 실온으로 냉각하여 석출된 고체를 여과하고, 여과한 고체는 에탄올에 희석하고 NaHCO3 수용액으로 씻어준 후 여과하여 목적화합물 1-브로모-3-클로로-9,9-디메틸-9H-플루오렌 20g(56%)을 얻었다.
반응예 64-4) 2-(3-클로로-9,9-디메틸-9H-플루오렌-1-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란의 합성
제조예 15의 반응예 15-1의 제조와 동일한 방법으로 1-브로모-3-클로로-9,9-디메틸-9H-플루오렌 20g(0.065mol)을 반응하여 목적화합물 2-(3-클로로-9,9-디메틸-9H-플루오렌-1-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란 16.8g(73%)을 얻었다.
반응예 64-5) 2-(3-클로로-9,9-디메틸-9H-플루오렌-1-일)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진의 합성
제조예 15의 반응예 15-2의 제조와 동일한 방법으로 2-(3-클로로-9,9-디메틸-9H-플루오렌-1-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란 15g(0.042mol)과 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 11.3g(0.042mol)을 반응하여 목적화합물 (3-클로로-9,9-디메틸-9H-플루오렌-1-일)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 15.7g(81%)을 얻었다.
반응예 64-6) 화합물 64의 합성
제조예 15의 반응예 15-3의 제조와 동일한 방법으로 (3-클로로-9,9-디메틸-9H-플루오렌-1-일)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 15g(0.032mol)과 9-페닐-2-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)-9H-카바졸 12.4g(0.032mol)을 반응하여 흰색의 목적화합물 64를 15.2g(70%) 얻었다. MS: [M+H]+ = 667.8
< 실험예 1>
ITO(indium tin oxide)가 1,500 Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀리포어사(Millipore Co.) 제품의 필터(Filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기 화학식의 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌(hexanitrile hexaazatriphenylene; HAT)를 500Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다.
[HAT]
Figure pat00201
상기 정공 주입층 위에 하기 구조의 NPB(N, N-Bis-(1-naphthalenyl)-N, N-bis-phenyl-(1, 1-biphenyl)-4, 4-diamine) 화합물을 400Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
Figure pat00202
이어서, 상기 정공 수송층 위에 막 두께 300Å으로 위에 제조예 3에서 제조된 화학식 3의 화합물을 Ir(ppy)3 도펀트와 10% 농도로 진공증착 하여 발광층을 형성하였다.
상기 발광층 위에 아래와 같은 전자 수송 물질을 200Å의 두께로 진공 증착하여 전자 주입 및 수송층을 형성하였다.
[전자 수송 물질]
Figure pat00203
상기 전자 주입 및 수송층 위에 순차적으로 12Å 두께로 리튬 플루라이드(LiF)와 2,000Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4 ~ 0.7 Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플루오라이드는 0.3 Å/sec, 알루미늄은 2 Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 2 × 10-7 ~ 5 × 10-8 torr를 유지하였다.
< 실험예 2>
상기 실험예 1에서 화학식 3 화합물 대신 화학식 15 화합물을 사용한 것 이외에는 동일하게 실험하였다.
< 실험예 3>
상기 실험예 1에서 화학식 3 화합물 대신 화학식 24 화합물을 사용한 것 이외에는 동일하게 실험하였다.
< 실험예 4>
상기 실험예 1에서 화학식 3 화합물 대신 화학식 38 화합물을 사용한 것 이외에는 동일하게 실험하였다.
< 실험예 5>
상기 실험예 1에서 화학식 3 화합물 대신 화학식 47 화합물을 사용한 것 이외에는 동일하게 실험하였다.
< 실험예 6>
상기 실험예 1에서 화학식 3 화합물 대신 화학식 53 화합물을 사용한 것 이외에는 동일하게 실험하였다.
< 실험예 7>
상기 실험예 1에서 화학식 3 화합물 대신 화학식 63 화합물을 사용한 것 이외에는 동일하게 실험하였다.
< 비교예 1>
상기 실험예 1에서 화학식 3의 화합물 대신 하기의 H1을 사용한 것 이외에는 동일하게 실험하였다.
Figure pat00204
< 비교예 2>
상기 실험예 1에서 화학식 3의 화합물 대신 하기의 H2를 사용한 것 이외에는 동일하게 실험하였다.
Figure pat00205
상기 실험예 1 ~ 7 및 비교예 1~2 에서 각각의 화합물을 발광층으로 사용하여 제작한 소자결과를 표 8에 나타내었다.
No. Host 도펀트
(Dopant)		 도핑농도
(%)		 구동전압(V)
@5,000 cd/m2 		발광효율
(Cd/A)
비교예 1 H1 Ir(ppy)3 10 5.3 9.5
비교예 2 H2 Ir(ppy)3 10 4.3 44
실험예 1 화학식 3 Ir(ppy)3 10 4.3 48
실험예 2 화학식 15 Ir(ppy)3 10 4.9 53
실험예 3 화학식 24 Ir(ppy)3 10 4.5 50
실험예 4 화학식 38 Ir(ppy)3 10 4.4 47
실험예 5 화학식 47 Ir(ppy)3 10 4.2 48
실험예 6 화학식 53 Ir(ppy)3 10 4.5 53
실험예 7 화학식 63 Ir(ppy)3 10 4.7 49
상기 표 1에서 확인할 수 있듯이 실험예 1 내지 7은 본 명세서의 화합물이 녹색 발광층의 호스트로 이용될 수 있고, 비교예 1과 2 보다 향상된 효율을 나타낼 수 있다는 것을 나타내었다.
1: 기판
2: 양극
3: 발광층
4: 음극
5: 정공주입층
6: 정공수송층
7: 전자수송층

Claims (12)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00206

    화학식 1에 있어서,
    Y는 O, S, NR 또는 CRR'이고,
    상기 L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이며,
    상기 Ar1 및 Ar2 중 어느 하나는 하기 그룹 1에서 선택되고, 나머지 하나는 하기 그룹 2에서 선택되며,
    R, R', R2 및 R4 내지 R8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 히드록시기; 니트로기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이며,
    [그룹 1]
    Figure pat00207

    [그룹 2]
    Figure pat00208

    Figure pat00209

    상기 그룹 1 및 2에 있어서,
    X는 N 또는 CR"이고, 각각의 구조식은 적어도 하나의 X는 N이며,
    R" 및 R9 내지 R45는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 히드록시기; 니트로기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 알키닐기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이며,
    Ar3 및 Ar4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬; 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기; 또는 Ar3 및 Ar4는 서로 연결하여 고리를 형성하고,
    a, b, d, l,p, t 및 o 는 0 내지 5의 정수이고,
    c, h, k, m, n, q 및 u 는 0 내지 4의 정수이고,
    g, j 및 r은 0 내지 6의 정수이고,
    f 및 w 는 0 내지 7의 정수이고,
    e 및 v는 0 내지 8의 정수이고,
    s 는 0 내지 9의 정수이다.
    점선(-----)은 L1 또는 L2에 결합되는 부위를 의미한다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 2가의 바이페닐릴렌기; 치환 또는 비치환된 나프틸렌기; 치환 또는 비치환된 티오페닐렌기; 치환 또는 비치환된 피리딜렌기; 치환 또는 비치환된 피리미딜렌기; 또는 치환 또는 비치환된 트리아지닐렌기인 것인 화합물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 R9 내지 R39는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기인 것인 화합물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 R, R' 및 R"은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기인 것인 화합물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 Ar3 및 Ar4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기인 것인 화합물.
  6. 청구항 1에 있어서, R2 및 R4 내지 R8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; C1 내지 C10의 알킬기; 또는 C6 내지 C20의 아릴기인 것인 화합물.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 구조식들 중에서 선택되는 어느 하나인 것인 화합물:

    Figure pat00210

    Figure pat00211

    Figure pat00212

    Figure pat00213

    Figure pat00214

    Figure pat00215

    Figure pat00216

    Figure pat00217

    Figure pat00218
  8. 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전자 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 따른 화합물을 포함하는 것인 유기 전자 소자.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 전자 소자.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 유기물층은 전자수송층 또는 전자주입층을 포함하고, 상기 전자수송층 또는 전자주입층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 전자 소자.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 유기 전자 소자는 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층, 전자주입층, 전자저지층 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함하는 것인 유기 전자 소자.
  12. 청구항 8에 있어서, 상기 유기 전자 소자는 유기발광소자, 유기인광소자, 유기태양전지, 유기감광체(OPC) 및 유기트랜지스터로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 유기 전자 소자.
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