(57)【要約】【課題】  シクロペンタフェナントレン系化合物及びそれを利用した有機電界発光素子を提供する。【解決手段】  製造し易くて溶解性に優れ、かつ優秀な色純度及び色安定性を持って熱的安定性に優れたシクロペンタフェナントレン系化合物。本発明によるシクロペンタフェナントレン系化合物は、有機ＥＬ素子の有機膜、特に発光層形成材料として利用できるだけでなく、有機染料、非線形光学物質などの電子材料としても利用できる。【選択図】  図１
2005113144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記化学式１で表示されるシクロペンタフェナントレン系化合物：
【化１】
2005113144.tif 000013
前記式で、ＸはＣ、Ｎ、ＯまたはＳであり、
但し、ＸがＣである場合にはａとｂとはいずれも１であり、ＸがＮである場合にはａとｂのうち一つは０であり、もう一つは１であり、ＸがＯまたはＳである場合にはａとｂいずれも０であり、
Ｒ１及びＲ２は互いに独立的に水素原子、置換または非置換の炭素数１ないし３０のアルキル基、置換または非置換の炭素数３ないし３０のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素数１ないし３０のアルコキシ基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリール基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリールアルキル基、置換または非置換の炭素数２ないし３０のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素数２ないし３０のヘテロアリールオキシ基のうちから選択され、またはＲ１及びＲ２は互いに結合されて炭素数３ないし３０の飽和または不飽和環を形成していてもよく、
Ｒ３、Ｒ３’、Ｒ４、Ｒ４’、Ｒ５及びＲ５’は互いに独立的に水素原子、ヒドロキシル基、置換または非置換のアミノ基、シアノ基、ハロゲン原子、置換または非置換の炭素数１ないし３０のアルキル基、置換または非置換の炭素数３ないし３０のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素数１ないし３０のアルコキシ基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリール基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリールアルキル基、置換または非置換の炭素数２ないし３０のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素数２ないし３０のヘテロアリールオキシ基よりなる群から選択され、ｍは２ないし５，０００の実数である。
【請求項２】
Ａｒ反復単位をさらに含んで下記化学式２で表示されるシクロペンタフェナントレン系化合物：
【化２】
2005113144.tif 000014
前記式中、Ａｒは置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリーレン基、置換または非置換の炭素数２ないし３０のヘテロアリーレン基であり、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ３’、Ｒ４、Ｒ４’、Ｒ５、Ｒ５’、Ｘ、ａ及びｂは前記請求項１に規定した通りであり、
ｍは２ないし５，０００の実数であり、
ｎは０．０１〜１の実数である。
【請求項３】
前記Ａｒ単位は下記化学式３−１〜化学式３−１９で表示される群から選択された一つの構造を持つことを特徴とする請求項２に記載のシクロペンタフェナントレン系化合物：
【化３】
2005113144.tif 000015
前記式中、ＹはＯまたはＳであり、
Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８及びＲ９は互いに独立的に水素原子、ヒドロキシル基、置換または非置換のアミノ基、シアノ基、ハロゲン原子、置換または非置換の炭素数１ないし３０のアルキル基、置換または非置換の炭素数３ないし３０のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素数１ないし３０のアルコキシ基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリール基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリールアルキル基、置換または非置換の炭素数２ないし３０のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素数２ないし３０のヘテロアリールオキシ基よりなる群から選択される。
【請求項４】
前記化合物が下記化学式４で表示される化合物であることを特徴とする請求項２に記載のシクロペンタフェナントレン系化合物：
【化４】
2005113144.tif 000016
前記式で、Ａｒは前記請求項２に規定した通りであり、Ｒ３、Ｒ３’、Ｒ４、Ｒ４’、Ｒ５、Ｒ５’、Ｘ、ｎ及びｍは前記請求項１に規定した通りであり、
Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７は、互いに独立的に水素原子、ヒドロキシル基、置換または非置換のアミノ基、シアノ基、ハロゲン原子、置換または非置換の炭素数１ないし３０のアルキル基、置換または非置換の炭素数３ないし３０のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素数１ないし３０のアルコキシ基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリール基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリールアルキル基、置換または非置換の炭素数２ないし３０のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素数２ないし３０のヘテロアリールオキシ基よりなる群から選択される。
【請求項５】
前記化合物が下記化学式５で表示されることを特徴とする請求項１に記載のシクロペンタフェナントレン系化合物：
【化５】
2005113144.tif 000017
前記式中、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ３’、Ｒ４’、Ｒ５’、Ｘ及びｍは、前記請求項１に規定した通りであり、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６及びＲ１７は、前記請求項４に規定した通りである。
【請求項６】
前記化合物が下記化学式６で表示される化合物であることを特徴とする請求項１に記載のシクロペンタフェナントレン系化合物：
【化６】
2005113144.tif 000018
前記式中、Ｒ１及びＲ２は互いに独立的に炭素数１ないし１２のアルキル基であり、ｍは２ないし５，０００の実数である。
【請求項７】
前記化合物が下記化学式７で表示される化合物であることを特徴とする請求項６に記載のシクロペンタフェナントレン系化合物：
【化７】
2005113144.tif 000019
前記式中、ｍは２ないし５，０００の実数である。
【請求項８】
前記化合物が下記化学式８で表示される化合物であることを特徴とする請求項２に記載のシクロペンタフェナントレン系化合物：
【化８】
2005113144.tif 000020
前記式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ６は互いに独立的に炭素数１ないし１２のアルキル基であり、ｎは０．０１〜０．９９の実数であり、ｍは２ないし５，０００の実数である。
【請求項９】
前記化合物が下記化学式９で表示される化合物であることを特徴とする請求項８に記載のシクロペンタフェナントレン系化合物：
【化９】
2005113144.tif 000021
前記式中、ｎは０．０１〜０．９９の実数であり、ｍは２ないし５，０００の実数である。
【請求項１０】
一対の電極間に有機膜を含む有機電界発光素子において、
前記有機膜が請求項１ないし９のうちいずれか１項に記載のシクロペンタフェナントレン系化合物を含むことを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項１１】
前記有機膜が発光層または正孔輸送層であることを特徴とする請求項１０に記載の有機電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シクロペンタフェナントレン系化合物及びそれを利用した有機電界発光（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＥＬ）素子に係り、より詳細にはシクロペンタフェナントレン系化合物及びそれを利用して形成された有機膜を具備している有機ＥＬ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、一般的にアノード、有機発光層及びカソードを具備しており、前記有機発光層ではアノード及びカソードから入った電子と正孔とが合ってエキシトンを形成し、エキシトンが基底状態に落ちる時に発光が起きる。
【０００３】
イーストマン・コダック社では、アルミニウムキノリノール錯体層及びトリフェニルアミン誘導体層を利用した多層構造の有機ＥＬ素子を開発し、有機発光層の形成時に低分子が利用されることによって紫外線から赤外線領域までの多様な発光が可能になった。
【０００４】
ケンブリッジ大学では、発光層として共役高分子であるポリフェニレンビニレン（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ：ＰＰＶ）を湿式コーティングして製造したＰＰＶ膜を利用した有機ＥＬ素子を開発した（Ｎａｔｕｒｅ、ｖｏｌ  ３４７、５３９、１９９０）。このようなケンブリッジ大学の発表以降、コビオン社では有機溶媒に溶けつつ優秀な化学的安定性及び発光効率を持つ新規のＰＰＶ型高分子を開発し、ダウケミカル社では発光層形成材料としてＰＰＶ型高分子よりも性能の優秀なポリフルオレン系化合物を開発した。特にポリフルオレン系化合物は青色発光高分子として多く期待されたが、ポリフルオレン構造の側鎖から起因したエクサイマー（ｅｘｃｉｍｅｒ）のために色純度特性が満足すべきレベルに至らず、改善の余地があった（例えば、特許文献１参照）。ポリフルオレンの色純度特性を改善するためにポリスピロフルオレン（例えば、特許文献２参照）、スピロビフルオレンまたはヘテロ原子を含むスピロフルオレン（例えば、特許文献３及び４参照）構造を持つ発光材料が開発された。
【０００５】
しかし、現在まで開発された発光材料を利用して有機ＥＬ素子を製造する場合、効率、色純度などの特性が満足すべきレベルではなくて改善の余地がある。
【特許文献１】米国特許第５，９００，３２７号明細書
【特許文献２】米国特許第５，６２１，１３１号明細書
【特許文献３】米国特許第５，７６３，６３６号明細書
【特許文献４】米国特許第５，８５９，２１１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする技術的課題は、発光効率、熱的安定性及び色純度特性が改善されたシクロペンタフェナントレン構造を持つ化合物及びそれを採用した有機ＥＬ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記第１の技術的課題を解決するために本発明では、下記化学式１で表示されるシクロペンタフェナントレン系化合物を提供する。
【０００８】
【化１】
2005113144.tif 000003
【０００９】
前記式で、ＸはＣ、Ｎ、ＯまたはＳであり、但し、ＸがＣである場合にはａとｂとはいずれも１であり、ＸがＮである場合にはａとｂのうち一つは０であり、もう一つは１であり、ＸがＯまたはＳである場合にはａとｂいずれも０であり、Ｒ１及びＲ２は互いに独立的に水素原子、置換または非置換の炭素数１ないし３０のアルキル基、置換または非置換の炭素数３ないし３０のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素数１ないし３０のアルコキシ基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリール基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリールアルキル基、置換または非置換の炭素数２ないし３０のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素数２ないし３０のヘテロアリールオキシ基のうちから選択され、またはＲ１及びＲ２は互いに結合されて炭素数３ないし３０の飽和または不飽和環を形成していてもよく、Ｒ３、Ｒ３’、Ｒ４、Ｒ４’、Ｒ５及びＲ５’は互いに独立的に水素原子、ヒドロキシル基、置換または非置換のアミノ基、シアノ基、ハロゲン原子、置換または非置換の炭素数１ないし３０のアルキル基、置換または非置換の炭素数３ないし３０のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素数１ないし３０のアルコキシ基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリール基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリールアルキル基、置換または非置換の炭素数２ないし３０のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素数２ないし３０のヘテロアリールオキシ基よりなる群から選択され、ｍは２ないし５，０００の実数である。
【００１０】
本発明のシクロペンタフェナントレン系化合物はアリーレン（Ａｒ）反復単位をさらに含んで下記化学式２で表示される化合物である：
【００１１】
【化２】
2005113144.tif 000004
【００１２】
前記式中、Ａｒは置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリーレン基、置換または非置換の炭素数２ないし３０のヘテロアリーレン基であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ３’、Ｒ４、Ｒ４’、Ｒ５、Ｒ５’、Ｘ、ａ及びｂは前述した通りであり、ｍは２ないし５，０００の実数であり、ｎは０．０１〜１の実数である。
【００１３】
本発明の他の技術的課題は、一対の電極間に有機膜を含む有機ＥＬ素子において、前記有機膜が前述したシクロペンタフェナントレン系化合物を含むことを特徴とする有機ＥＬ素子によって解決される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によるシクロペンタフェナントレン系化合物は、製造し易くて溶解性に優れ、かつ優秀な色純度及び色安定性を持って熱的安定性が優秀である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の望ましい実施例について詳細に説明する。
【００１６】
本発明は前述した化学式１で表示されるシクロペンタフェナントレン系化合物を表示する。そして、Ａｒ反復単位をさらに含んで前述した化学式２で表示されるシクロペンタフェナントレン化合物を提供する。前記化学式２で、ｎは全体的なポリマーを構成するシクロペンタフェナントレン反復単位の混合比を示すものであり、１−ｎはＡｒ反復単位が全体的なポリマーで占める混合比を示すと定義される。これらの各反復単位（ないし各単量体単位）の混合比は、モル比を基準とする（実施例４参照のこと。）。
【００１７】
前記化学式２で、ｎは０．０１ないし１の実数であり、望ましくは０．５ないし１の実数である。そして、前記化学式１および化学式２でＲ１とＲ２とが互いに結合されて環を形成する場合、炭素数３ないし３０の置換または非置換の飽和または不飽和環を形成できる。このとき、前記環はＮ、Ｏ、Ｓなどのヘテロ原子を含有できる。
【００１８】
前記化学式１および２における非置換の炭素数１ないし３０のアルキル基の具体的な例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ペンチル基、イソアミル基、へキシル基などが挙げられる。前記アルキル基のうち一つ以上の水素原子は、後述する置換基に置換可能である。
【００１９】
前記化学式１および２における非置換の炭素数３ないし３０のシクロアルキル基の例としては、シクロへキシル基、シクロペンチル基などが挙げられる。前記シクロアルキル基のうち一つ以上の水素原子は、後述する置換基に置換可能である。
【００２０】
前記化学式１および２における非置換の炭素数１ないし３０のアルコキシ基の具体的な例として、メトキシ基、エトキシ基、シクロヘキシルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、ペントキシ基などが挙げられる。前記アルコキシ基のうち少なくとも一つ以上の水素原子は、後述する置換基に置換可能である。
【００２１】
前記化学式１および２における非置換のアリール基は、単独または組合わせて使われて、一つ以上の環を含む炭素数６ないし３０のカルボサイクル芳香族システムを意味し、前記環はペンダント方法で互いに結合（共に付着）されるか、または縮合（融合）されうる。アリールという用語は、フェニル、ナフチル、テトラヒドロナフチルのような芳香族ラジカルを含む。よって、非置換のアリール基の例としては、フェニル基、ナフチル基、テトラヒドロナフチル基などが挙げられる。前記アリール基のうち一つ以上の水素原子は、後述する置換基に置換可能である。
【００２２】
前記化学式１および２における炭素数６ないし３０の非置換のアリールオキシ基の例としては、フェニルオキシ基、ナフチレンオキシ基、ジフェニルオキシ基などが挙げられる。前記アリールオキシ基のうち一つ以上の水素原子は、後述する置換基に置換可能である。
【００２３】
前記化学式１および２における炭素数６ないし３０の非置換のアリールアルキル基（アラルキル基）は、前記定義されたようなアリール基で水素原子のうち一部が低級アルキル基、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基のような置換基に置換されたことを意味する。例えば、ベンジル基、フェニルエチル基などがある。前記アリールアルキル基（アラルキル基）のうち一つ以上の水素原子は、後述する置換基に置換可能である。
【００２４】
前記化学式１および２における炭素数２ないし３０の非置換のヘテロアリール基は、Ｎ、Ｏ、ＰまたはＳのうち選択された１個以上（例えば、１、２または３個）のヘテロ原子を含む環原子数５ないし３０の環システムを意味する。ヘテロアリール基の例として、チエニル基、ピリジル基、フリル基などが挙げられる。前記ヘテロアリール基のうち一つ以上の水素原子は、後述する置換基に置換可能である。
【００２５】
前記化学式１および２における炭素数２ないし３０の非置換のヘテロアリールオキシ基は、前記定義されたようなヘテロアリール基に酸素が結合されたことを意味する。例えば、チエニルオキシ基、ピリジルオキシ基、フリルオキシ基などが挙げられる。前記ヘテロアリールオキシ基のうち一つ以上の水素原子は、後述する置換基に置換可能である。
【００２６】
前記化学式２における炭素数６ないし３０の非置換のアリーレン基は、前記したアリール基から誘導される二価の基であり、アリーレン基の例としては、フェニレン基、ナフチレン基、テトラヒドロナフチレン基、アントラセニレン基などが挙げられる。前記アリーレン基のうち一つ以上の水素原子は、後述する置換基に置換可能である。
【００２７】
前記化学式２における炭素数６ないし３０の非置換のヘテロアリーレン基の例としては、チエニレン基、ピリジニレン基、フリレン基などが挙げられる。前記ヘテロアリーレン基のうち一つ以上の水素原子は、後述する置換基に置換可能である。
【００２８】
前記化学式１および化学式２で、前記アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールアルキル基、ヘテロアリール基、ヘテロアリールオキシ基、アミノ基及び／または環に一つ以上置換されうる置換基としては、炭素数１ないし１２のアルキル基、炭素数１ないし１２のアルコキシ基、ハロゲン原子、炭素数１ないし１２（Ｃ１−Ｃ１２）の低級アルキルアミノ基、ヒドロキシル基、ニトロ基、シアノ基、置換または非置換のアミノ基（−ＮＨ２、−ＮＨ（Ｒ）、−Ｎ（Ｒ’）（Ｒ”）、ここで、Ｒ、Ｒ’及びＲ”は互いに独立的に炭素数１ないし１２のアルキル基である。）、カルボキシル基、スルホン酸基、燐酸基、炭素数１ないし２０のハロゲン化されたアルキル基、炭素数２ないし２０のアルケニル基、炭素数２ないし２０のアルキニル基、炭素数１ないし２０のヘテロアルキル基、炭素数６ないし２０のアリール基、炭素数６ないし２０のアリールアルキル基、炭素数２ないし２０のヘテロアリール基、または炭素数２ないし２０のヘテロアリールアルキル基が挙げられる。さらに、化学式２のＡｒであるアリーレン基、ヘテロアリーレン基に一つ以上置換されうる置換基としては、上記した化学式１および化学式２のアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールアルキル基、ヘテロアリール基、ヘテロアリールオキシ基、アミノ基及び／または環に一つ以上置換されうる置換基と同様のものが挙げられるほか、後述する化学式８や化学式９に示すような、炭素数７ないし２０のアルコキシアリール基であってもよい。
【００２９】
前述した無置換のアルキル基などに置換可能な置換基である炭素数１ないし１２のアルキル基、炭素数１ないし１２のアルコキシ基、炭素数６ないし２０のアリール基、炭素数６ないし２０のアリールアルキル基、炭素数２ないし２０のヘテロアリール基の具体例については、上述した本発明の化学式１および化学式２で使われる炭素数１ないし３０の非置換のアルキル基、炭素数１ないし３０の非置換のアルコキシ基、炭素数６ないし３０の非置換のアリール基、炭素数６ないし３０の非置換のアリールアルキル基、炭素数２ないし３０の非置換のヘテロアリール基の例と同様のものが例示できるため、ここでの説明は省略する。
【００３０】
前述した無置換のアルキル基などに置換可能な置換基であるハロゲン原子の例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。
【００３１】
前述した無置換のアルキル基などに置換可能な置換基である炭素数１ないし１２の低級アルキルアミノ基の例としては、メチルアミノ基、エチルアミノ基などが挙げられる。
【００３２】
前述した前記化学式１および２における置換アミノ基、および無置換のアルキル基などに置換可能な置換基である置換アミノ基の−ＮＨ（Ｒ）及び−Ｎ（Ｒ’）（Ｒ”）のＲ、Ｒ’及びＲ”として使われる炭素数１ないし１２のアルキル基の具体例については、上述した本発明の化学式１および化学式２で使われる炭素数１ないし３０のアルキル基の例と同様のものが例示できるため、ここでの説明は省略する。置換アミノ基；−ＮＨ（Ｒ）の例としては、メチルアミノ基、エチルアミノ基などが挙げられ、置換アミノ基；−Ｎ（Ｒ’）（Ｒ”）の例としては、ジメチルアミノ基、メチルエチルアミノ基、ジエチルアノミ基などが挙げられる。
【００３３】
前述した無置換のアルキル基などに置換可能な置換基である炭素数１ないし２０のハロゲン化されたアルキル基の例としては、フロロメチル基、クロロメチル基、ブロモメチル基、フロロエチル基、クロロエチル基、ブロモエチル基などが挙げられる。
【００３４】
前述した無置換のアルキル基などに置換可能な置換基である炭素数２ないし２０のアルケニル基の例としては、前記アルキル基の中間や最末端に炭素二重結合を含有していることを意味する。前記炭素数２ないし２０のアルケニル基の具体的な例としては、ビニル基、１−プロペニル基、アリル基、イソプロペニル基、１−ブテニル基、２−ブテニル基、２−ペンテニル基などが挙げられる。
【００３５】
前述した無置換のアルキル基などに置換可能な置換基である炭素数２ないし２０のアルキニル基は、前記アルキル基の中間や最末端に炭素三重結合を含有していることを意味する。前記炭素数２ないし２０のアルキニル基の具体的な例としては、エチニル基、２−プロピニル基、２−ブチニル基などが挙げられる。
【００３６】
前述した無置換のアルキル基などに置換可能な置換基である炭素数１ないし２０のヘテロアルキル基は、Ｎ、Ｏ、ＰまたはＳのうち選択された１個以上（例えば、１、２または３個）のヘテロ原子を含み、残りの鎖状、分岐上ないし環原子がＣである炭素数１ないし２０の有機基を意味する。ヘテロアルキル基の例としては、テトラヒドロフラニル基などが挙げられる。
【００３７】
前述した無置換のアルキル基などに置換可能な置換基である炭素数２ないし２０のヘテロアリールアルキル基は、前記ヘテロアリール基の水素原子の一部が低級アルキル基に置換されたことを意味する。ヘテロアリールアルキル基としては、例えば、チエニルメチル基、チエニルエチル基などが挙げられる。
【００３８】
前述した無置換のアリーレン基およびヘテロアリーレン基に置換可能な置換基である炭素数７ないし２０のアルコキシアリール基の具体的な例としては、メトキシフェニル基、ヘプトキシフェニル基、オクトキシフェニル基、ノニノキシフェニル基、デシロキシフェニル基などが挙げられる。
【００３９】
本発明の化学式２でＡｒ単位は下記化学式３−１〜化学式３−１９に例示された構造のうち一つを持ち、望ましくはフェノキサジン構造を持つ。
【００４０】
【化３】
2005113144.tif 000005
【００４１】
前記式中、ＹはＯまたはＳであり、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８及びＲ９は互いに独立的に水素原子、ヒドロキシル基、置換または非置換のアミノ基、シアノ基、ハロゲン原子、置換または非置換の炭素数１ないし２０のアルキル基、置換または非置換の炭素数３ないし３０のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素数１ないし３０のアルコキシ基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリール基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリールアルキル基、置換または非置換の炭素数２ないし３０のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素数２ないし３０のヘテロアリールオキシ基よりなる群から選択される。
【００４２】
上記化学式３におけるアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールアルキル基、ヘテロアリール基、ヘテロアリールオキシ基、置換アミノ基の具体例については、上述した本発明の化学式１および化学式２で使われる炭素数１ないし３０の非置換のアルキル基、炭素数３ないし３０の非置換のシクロアルキル基、炭素数１ないし３０の非置換のアルコキシ基、炭素数６ないし３０の非置換のアリール基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリールアルキル基、炭素数２ないし３０の非置換のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素数２ないし３０のヘテロアリールオキシ基、置換アミノ基の例と同様のものが例示できるため、ここでの説明は省略する。また、これら化学式３におけるアルキル基などに一つ以上置換されうる置換基としては、上述した本発明の化学式１および化学式２におけるアルキル基などに一つ以上置換されうる置換基と同様でのものが使用でき、これら置換基の例についても、同様のものが例示できるため、ここでの説明は省略する。
【００４３】
前記化学式１で表示されるシクロペンタフェナントレン系化合物の具体的な例として、下記化学式６で表示される化合物を挙げられる。
【００４４】
【化４】
2005113144.tif 000006
【００４５】
前記式中、Ｒ１及びＲ２は互いに独立的に炭素数１ないし１２のアルキル基であり、ｍは２ないし５，０００の実数である。上記化学式６における炭素数１ないし１２のアルキル基の具体例については、上述した本発明の化学式１および化学式２で使われる炭素数１ないし３０の非置換のアルキル基の例と同様のものが例示できるため、ここでの説明は省略する。
【００４６】
前記化学式１で表示されるシクロペンタフェナントレン系化合物において、Ｒ１及びＲ２が互いに結合されて環を形成する場合の化合物例として、下記化学式５で表示される化合物を挙げられる。
【００４７】
【化５】
2005113144.tif 000007
【００４８】
前記式中、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ３’、Ｒ４’、Ｒ５’、Ｘ及びｍは前述した化学式１および化学式２で説明した通りであり、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７は、互いに独立的に水素原子、ヒドロキシル基、置換または非置換のアミノ基、シアノ基、ハロゲン原子、置換または非置換の炭素数１ないし３０のアルキル基、置換または非置換の炭素数３ないし３０のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素数１ないし３０のアルコキシ基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリール基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素数６ないし３０のアリールアルキル基、置換または非置換の炭素数２ないし３０のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素数２ないし３０のヘテロアリールオキシ基よりなる群から選択される。
【００４９】
上記化学式５におけるアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールアルキル基、ヘテロアリール基、ヘテロアリールオキシ基、置換アミノ基、ハロゲン原子の具体例については、上述した本発明の化学式１および化学式２で使われる炭素数１ないし３０の非置換のアルキル基、炭素数３ないし３０の非置換のシクロアルキル基、炭素数１ないし３０の非置換のアルコキシ基、炭素数６ないし３０の非置換のアリール基、炭素数６ないし３０の非置換のアリールオキシ基、炭素数６ないし３０の非置換のアリールアルキル基、炭素数２ないし３０の非置換のヘテロアリール基、炭素数２ないし３０の非置換のヘテロアリールオキシ基、置換アミノ基、ハロゲン原子の例と同様のものが例示できるため、ここでの説明は省略する。また、これら化学式５におけるアルキル基などに一つ以上置換されうる置換基としては、上述した本発明の化学式１および化学式２におけるアルキル基などに一つ以上置換されうる置換基と同様でのものが使用でき、これら置換基の例についても、同様のものが例示できるため、ここでの説明は省略する。
【００５０】
前記化学式６で表示される化合物の具体的な例として、下記化学式７で表示される化合物を挙げられる。
【００５１】
【化６】
2005113144.tif 000008
【００５２】
前記式中、ｍは２ないし５，０００の実数である。
【００５３】
前記化学式２で表示されるシクロペンタフェナントレン系化合物において、Ｒ１及びＲ２が互いに結合されて環を形成する場合の化合物例として、下記化学式４で表示される化合物を挙げられる。
【００５４】
【化７】
2005113144.tif 000009
【００５５】
前記式で、Ａｒ、Ｒ３、Ｒ３’、Ｒ４、Ｒ４’、Ｒ５、Ｒ５’、Ｘ、ｎ及びｍは前述した化学式１および化学式２で説明した通りであり、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７は前述した化学式５で説明した通りである。
【００５６】
前記化学式２で表示される化合物の例として、下記化学式８で表示される化合物がある。
【００５７】
【化８】
2005113144.tif 000010
【００５８】
前記式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ６は互いに独立的に炭素数１ないし１２のアルキル基であり、ｎは０．０１〜０．９９、好ましくは０．１〜０．９の実数であり、ｍは２ないし５，０００の実数である。上記化学式８における炭素数１ないし１２のアルキル基の具体例については、上述した本発明の化学式１および化学式２で使われる炭素数１ないし３０の非置換のアルキル基の例と同様のものが例示できるため、ここでの説明は省略する。
【００５９】
前記化学式８の化合物の一実施例として、下記化学式９の化合物がある。
【００６０】
【化９】
2005113144.tif 000011
【００６１】
前記式中、ｎは０．０１〜０．９９、好ましくは０．１〜０．９の実数であり、ｍは２ないし５，０００の実数である。
【００６２】
前述した本発明によるシクロペンタフェナントレン系化合物は、新規のシクロペンタフェナントレン系化合物またはスピロシクロペンタフェナントレン系化合物よりなる単量体を単独重合させるか、または、ハライド（ｈａｌｉｄｅ；ハロゲン化物）を持つＡｒモノマーと共重合させることによって得られる。このように製造し易くて溶解性に優れ、かつ色純度、色安定性及び熱的安定性に優れた化合物を有機ＥＬ素子の有機膜形成材料として使用可能である。
【００６３】
本発明の化学式１で表示される反復単位を含むシクロペンタフェナントレン系化合物の重合度は１５以上、望ましくは１５ないし３５０である。このとき、前記高分子の数平均分子量（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｗｅｉｇｈｔ：Ｍｎ）は１０，０００以上であることが望ましく、より望ましくは１０，０００ないし２００，０００である。このようなＭｎ範囲であるとき、成膜性などの特性が優秀である。化学式２〜９で表示される反復単位を含むシクロペンタフェナントレン系化合物の重合度および数平均分子量の範囲についても、化学式１の範囲と同様である。
【００６４】
本発明の有機ＥＬ素子は、前記化学式１ないし９で表示されるシクロペンタフェナントレン系化合物を利用して有機膜、特に発光層を形成して製作される。このとき、前記化学式１ないし９で表示されるシクロペンタフェナントレン系化合物は、発光層形成材料、特に青色発光材料として使用可能であり、正孔輸送層などの有機膜形成材料として使われることもある。
【００６５】
前記化学式１ないし９で表示されるシクロペンタフェナントレン系化合物の含有量は、発光層形成材料の総重量１００重量部を基準として１ないし３０重量部であることが望ましい。そして、このようなシクロペンタフェナントレン系化合物を発光層に導入しようとする場合には真空蒸着法、スパッタ法、コーティング法、インクジェット方法、電子ビームを利用した方法などを利用できる。
【００６６】
前記有機膜の厚さは５０ないし１００ｎｍであることが望ましい。ここで前記有機膜とは、発光層以外に電子輸送層、正孔輸送層などのように有機ＥＬ素子で一対の電極間に形成される有機化合物よりなる膜を称する。
【００６７】
このような有機ＥＬ素子は、通常、一般的に知られたアノード／発光層／カソード、アノード／バッファ層／発光層／カソード、アノード／正孔輸送層／発光層／カソード、アノード／バッファ層／正孔輸送層／発光層／カソード、アノード／バッファ層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／カソード、アノード／バッファ層／正孔輸送層／発光層／正孔遮断層／カソードなどの構造に形成されるが、これらに限定されない。
【００６８】
このとき、前記バッファ層の素材としては、通常、一般的に使われる物質を使用でき、望ましくは銅フタロシアニン、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ＰＰＶ、またはこれらの誘導体を使用できるが、これらに限定されない。
【００６９】
前記正孔輸送層の素材としては、通常、一般的に使われる物質を使用でき、望ましくはポリトリフェニルアミンを使用できるが、これに限定されない。
【００７０】
前記電子輸送層の素材としては、通常、一般的に使われる物質を使用でき、望ましくはポリオキサジアゾールを使用できるが、これに限定されない。
【００７１】
前記正孔遮断層の素材としては、通常、一般的に使われる物質を使用でき、望ましくはＬｉＦ、ＢａＦ２またはＭｇＦ２などを使用できるが、これらに限定されない。
【００７２】
本発明の有機ＥＬ素子の製作は、特別の装置や方法を必要とせず、通常の発光材料を利用した有機ＥＬ素子の製作方法によって製作できる。
【００７３】
以下、本発明の望ましい実施例を提示する。下記の実施例は本発明の理解のために提示されるものであり、本発明が下記する実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００７４】
４，４−ジオクチル−シクロペンタ［ｄｅｆ］フェナントレンの製造
テトラヒドロフラン（３００ｍＬ）にシクロペンタ［ｄｅｆ］フェナントレン（３ｇ、１５．７６ｍｍｏｌ）及びオクチルブロマイド（７．７４ｍＬ、４４．８０ｍｍｏｌ）を溶解させた後、１Ｍのカリウムｔ−ブトキシド（ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  ｔ−ｂｕｔｏｘｉｄｅ）（９４．６８ｍＬ）を徐々に滴下した。滴下後に５０℃で１時間加熱、攪拌させた後にテトラヒドロフランを減圧濃縮した。反応混合物にエチルアセテート（３００ｍＬ）を加えて抽出した後、それを塩水で洗浄した。前記結果物を蒸溜水で１回洗浄した後にエチルアセテート層を硫酸マグネシウムを利用して脱水し、これをろ過して減圧濃縮した。このようにして得られた混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶離液：へキサン）を実施して分離し、目的物である４，４−ジオクチル−シクロペンタ［ｄｅｆ］フェナントレン、４．６８ｇ、７１．６７％）を収得した。
【００７５】
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：ｐｐｍ，０．８０（ｍ，１０Ｈ，ｏｃｔｙｌ）、１．０７−１．２５（ｍ，２０Ｈ，ｏｃｔｙｌ）、２．１０−２．１７（ｍ，４Ｈ，ｏｃｔｙｌ）、７．４９（ｍ，２Ｈ，ａｒｏｍａｔｉｃ）、７．６０（ｍ，２Ｈ，ａｒｏｍａｔｉｃ）、７．７９（ｍ，４Ｈ，ａｒｏｍａｔｉｃ）
Ｍａｓｓ：４１４（Ｍ＋）、３０１、１８９
【実施例２】
【００７６】
４，４−ジオクチル−２，６−ジブロモシクロペンタ［ｄｅｆ］フェナントレンの製造
反応フラスコに実施例１で合成した４，４−ジオクチル−シクロペンタ［ｄｅｆ］フェナントレン（３ｇ、７．２ｍｍｏＬ）を入れてそれをメチレンクロライド（５０ｍＬ）に溶解した。次いで、この反応フラスコを光から遮断させた後、反応混合物に常温でメチレンクロライド（３７ｍＬ）に臭素（０．７４ｍＬ）を稀釈させた溶液を徐々に滴下した。滴下後に反応混合物を３０分間攪拌させた後、反応混合物を減圧濃縮した。生成された混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶離液：へキサン）を利用して分離し、目的物である４，４−ジオクチル−２，６−ジブロモシクロペンタ［ｄｅｆ］フェナントレン、２．１７ｇ、５２．５％）を得た。
【００７７】
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：ｐｐｍ，０．８０（ｍ，１０Ｈ，ｏｃｔｙｌ）、１．０７−１．２１（ｍ，２０Ｈ，ｏｃｔｙｌ）、２．１０−２．１４（ｍ，４Ｈ，ｏｃｔｙｌ）、７．３５（ｄ，１Ｈ，ａｒｏｍａｔｉｃ）、７．５３（ｄ，１Ｈ，ａｒｏｍａｔｉｃ）、７．６５（ｔ，Ｈ，ａｒｏｍａｔｉｃ）、７．７９（ｄ，１Ｈ，ａｒｏｍａｔｉｃ）、７．８２，７．９３（ｄｄ，２Ｈ，ａｒｏｍａｔｉｃ）
Ｍａｓｓ：５７２（Ｍ＋）、４９４、３８１、３００、２１５、２０１
【実施例３】
【００７８】
ポリ（ジオクチルシクロペンタフェナントレン）の合成
シュレンク・フラスコ（Ｓｃｈｌｅｎｋ  Ｆｌａｓｋ）内部の水分を真空及び窒素還流で完全に除去した後、ビス１，５−シクロオクタジエン（ＣＯＤ）ニッケル４８０ｍｇ（１．７ｍｍｏｌ）及び２，２’−ビピリジン２７３ｍｇ（１．７ｍｍｏｌ）をグローブボックス内に投入した後、フラスコ内部を数回真空及び窒素で還流した。
【００７９】
次いで、窒素雰囲気下で無水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）４ｍｌと１，５−ＣＯＤ  ０．２ｍｌ、及び無水トルエン５ｍｌを添加した。７０℃で３０分間攪拌させた後、前記実施例２から収得した４，４−ジオクチル−２，６−ジブロモシクロペンタ［ｄｅｆ］フェナントレン５００ｍｇ（０．８７３ｍｍｏｌ）をトルエン８ｍｌに稀釈して添加した。反応混合物を７０℃で２４時間還流させた後に室温に冷却させた。
【００８０】
前記反応混合物を酸溶液（ＨＣｌ：アセトン：メタノール＝１：１：２混合体積比）で処理した後、得られた沈殿物をトルエン及びメタノールで精製し、再びソックスレー（ｓｏｘｈｌｅｔ）抽出器を利用して処理した（収率：７０％）。得られた高分子のＭｎをゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した結果、数平均分子量Ｍｎは約５０，０００であった。
【実施例４】
【００８１】
ポリ（ジオクチルシクロペンタフェナントレン−ＣＯ−フェノキサジン）（９０：１０モル比）の合成（反応式１参照）
【００８２】
【化１０】
2005113144.tif 000012
【００８３】
シュレンク・フラスコ内部の水分を真空及び窒素還流で完全に除去した後、ビス１，５−ＣＯＤニッケル５３４ｍｇ（１．９ｍｍｏｌ）及び２，２’−ビピリジン３００ｍｇ（１．９ｍｍｏｌ）をグローブボックス内に投入した後、フラスコ内部を数回真空及び窒素で還流した。
【００８４】
次いで、窒素雰囲気下でＤＭＦ  ４ｍｌと１，５−ＣＯＤ  ０．２ｍｌ、及び無水トルエン８ｍｌを添加した。７０℃で３０分間攪拌した後、前記実施例２から収得した４，４−ジオクチル−２，６−ジブロモシクロペンタ［ｄｅｆ］フェナントレン５００ｍｇ（０．９ｍｍｏｌ）及びジブロモフェノキサジン誘導体である３，７−ジブロモ−１０−［４−（２−エチル−ヘキシルオキシ）−フェニル］−１０，１０ａ−ジヒドロ−４ａＨ−フェノキサジン５３ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）をトルエン８ｍｌに稀釈して添加した。反応混合物を７０℃で２４時間還流させた後に室温に冷却させた。前記反応物を酸溶液（ＨＣｌ：アセトン：メタノール＝１：１：２混合体積比）で処理した後、得られた沈殿物をトルエン及びメタノールで精製し、それを再びソックスレー抽出器を利用して処理した（収率：６５％）。得られた高分子のＭｎをＧＰＣで測定した結果、数平均分子量Ｍｎは約５６，０００であった。
【００８５】
前記実施例４により得たポリ（ジオクチルシクロペンタフェナントレン−ＣＯ−フェノキサジン）のフォトルミネセンス（ＰＬ）特性及び色純度特性は図１及び図２に示した通りである。
【００８６】
図１を参照すれば、前記ポリ（ジオクチルシクロペンタフェナントレン−ＣＯ−フェノキサジン）は３６５ｎｍで最大発光が観察された。そして、そのときの色純度は、ＮＴＳＣ色座標系でＣＩＥ（ｘ，ｙ）：０．１６，０．２５を得た（図２参照のこと。）。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明によるシクロペンタフェナントレン系化合物は、有機ＥＬ素子の有機膜、特に発光層形成材料として利用できるだけでなく、有機染料、非線形光学物質などの電子材料としても利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施例４により得たポリ（ジオクチルシクロペンタフェナントレン−ＣＯ−フェノキサジン）を含有した溶液のＰＬスペクトルを示す図面である。
【図２】本発明の実施例４により得たポリ（ジオクチルシクロペンタフェナントレン−ＣＯ−フェノキサジン）の色純度特性を示す図面である。
【図１】
2005113144.tif 000022
【図２】
2005113144.tif 000023