ヘテロ環縮合シロール類の設計、合成と発光素子材料への応用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14044069
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 九内 淳堯 広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90029190)
• Keywords: シロール / ビチオフェン / ケイ素架橋 / σ-π相互作用 / 電子受容性 / 電界発光素子 / 電子輸送材料 / ヘテロ環

Research Abstract

ビチオフェンのβ,β'-位をケイ素架橋した構造を持つジチエノシロール(DTS)および関連する環系を持つ各種誘導体の分子設計、合成、特性評価を行なった。DTS環系はケイ素σ軌道とジエンπ軌道のσ^*-π^*相互作用に由来する低いLUMOと高い電子受容性を持ち、電界発光(EL)素子の電子輸送材料として優れていた。特に、ビス(トリメチルシリルピリジル)置換DTSが最も良い結果を示し、ITO//TPD/Alq/DTS//Mg-Agなる3層構造のEL素子で14,900cd/m^2の高輝度発光を観測した。トリシアノエテニル置換DTSは電子輸送性を示さなかったが、その蒸着膜をエタノール蒸気に晒すと膜が赤から紫に変化するという可逆的なベーパークロミズムを示した。
ビス(メチルチオ)置換DTS、ジチエノチアシリン(DTT)誘導体、およびそれらのスピロ縮環化合物も合成した。それらは比較的高いHOMOを有していたので、ITO//Polymer/Alq//Mg-Agなる2層型素子のホール輸送材料として評価した。ジチエニル置換DTTを用いた素子では8Vの低電圧でも4,200cd/m^2の高輝度発光が観測され、代表的なホール輸送材料であるTPDを用いた素子より良好な結果であった。また、主鎖にDTS環系を含むポリマーも合成した。それらは相当するポリチオフェンよりも長波長にUV吸収を示し、ホール輸送材料として機能した。単層型素子でもわずかだが赤色発光する他、ITO//Polymer/Alq//Mg-Agの2層系素子ではポリマー構造の違いにより緑、赤、黄緑のいずれかで発光した。
また、新しいタイプの環状ケイ素化合物合成法としてPd触媒存在下でのアラインの環状ジシランへの挿入反応を検討した。反応はスムースに進行し好収率で目的の新規含ケイ素環状化合物が得られた。これはアライン三重結合のSi-Si結合への挿入の初めての例である。

Research Products

• [Publications] J.Ohshita: "Synthesis of Novel Bithiophene Derivatives with an Organosilanylene Bridge, and Their Application to Electron-Transporting Materials in EL Devices"J.Organomet.Chem.. Vol.642 No.1-2. 137-142 (2002)
• [Publications] J.Ohshita: "Preparation of 4,4-Diaryl-2-(tricyanoethenyl)dithienosiloles and Vapor-Chromic Behavior of the Film"Org.Lett.. Vol.4,No.11. 1891-1894 (2002)
• [Publications] A.Kunai: "Synthesis and Properties of Silicon-Bridged Bithiophenes and Application to EL Devices"Synthetic Metals. Vol.137 No.1-3. 1007-1008 (2003)
• [Publications] H.Yoshida: "Palladium-Catalyzed Bissilylation of Arynes with Cyclic Disilanes : Synthesis of Benzo-Annulated Disilacarbocycles"J.Am.Chem.Soc. Vol.125 No.22. 6638-6639 (2003)