피리딘을 함유하는 헥사아릴벤젠계 아릴아미노 유기전기발광물질의 합성과 특성에 관한 연구
Synthesis and Properties of hexaarylbenzene - based Arylamino Organic Electroluminescent Materials
초록/요약
청색 유기 발광 재료는 색순도 및 효율의 문제점과 장기적 열 안정성의 문제점 때문에 실용화 할 때 충분한 수명을 갖지 못한다는 단점을 가지고 있어 연구 개발이 시급하다. 본 연구에서는 헥사페닐벤젠계의 화합물들이 높은 열안정성을 가지고 청색발광 성질은 물론 정공주입 성능과 정공 전달 성능이 뛰어난 점을 감안하여, 헥사페닐벤젠의 페닐기 하나를 피리딜기로 치환시킨 구조를 설계하여 합성하였다. 또한 분자구조에 하나 혹은 두 개의 아릴아민 구조를 도입함으로써 높은 유리전이온도 (Tg) 를 가진 HTL (Hole Transport Layer) 로 사용될 것을 기대하며 목표화합물을1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9를 합성하였다. 합성된 목표화합물은 1H-NMR, FT-IR spectrum 을 통하여 구조적 특성을 확인하였고, UV/Vis spectrum 과 photoluminescence (PL) spectrum 을 통해 광학적 특성을 규명하였다. 연구 과정에서 새로 합성된 화합물의 이름을 아래에 열거하였으며, 분광학적 방법 (1H-NMR, FT-IR, UV/Vis, PL) 으로 그 특성을 규명하고 기록하였다. 1) 2-(1-(4-(N,N-diphenylamino)phenyl)-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)pyridine (1) 2) 2-(1-(4-(N-phenylnaphthalen-1-amino)phenyl)-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)pyri dine (2) 3) 2-(1-(4-(N-phenylnaphthalen-2-amino)phenyl)-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)pyri dine (3) 4) 2-(1-(4-(9-9H-carbazolyl)phenyl)-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)pyridine (4) 5) 2-(1-(4-((6-(9-9H-carbazolyl)-9H-3,9'-bicarbazolyl))phenyl-3,4,5,6-tetraphenylbenzene- 2-yl)pyridine (5) 6) 2-(1-(4-(6-(6-(9H-carbazol-9-yl)-9H-3,9'-bicarbazol-9-yl)-3',6'-di(9H-carbazol-9-yl)-9H-3, 9'-bicarbazolyl)phenyl-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)pyridine (6) 7) 2-(1-(4-(N,N-diphenylamino)phenyl)-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)5-N,N-diphenylam inopyridine (7) 8) 2-(1-(4-(N-phenylnaphthalen-1-amino)phenyl)-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)5-(N-ph enylnaphthalen-1-amino)pyridine (8) 9) 2-(1-(4-(N-phenylnaphthalen-1-amino)phenyl)-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)5-(N-ph enylnaphthalen-2-amino)pyridine (9)
more초록/요약
Carbazole dendrimer 를 이용하여 플러렌(C60) 을 연결하면, carbazole dendrimer 의 π-전자 주개로부터 플러렌(C60) 전자 받개로 전자전이(electron transfer)현상이 일어난다. Carbazole dendrimer 와 플러렌(C60)으로 구성된 목표화합물 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ 을 포함하여 연구과정에서 합성된 새로운 화합물들의 목록을 다음에 열거하였다. 1) 4-(9H-carbazol-9-yl)benzaldehyde (28) 2) 4-(3,6-Di(9H-carbazol-9-yl)-9H-carbazol-9-yl)benzaldehyde (29) 3) 4-(6-(6-(9H-carbazol-9-yl)-9H-3,9'-bicarbazol-9-yl)-3',6'-di(9H-carbazol-9-yl) -9H-carba zol-9-yl))benzaldehyde (30) 4) [4-N(N-octyl-3,4-fullero-pyrrolidin-2-yl)-phenyl]-9H-carbazole (Ⅰ) 5) [4-N(N-octyl-3,4-fullero-pyrrolidin-2-yl)-phenyl]-6-(9H-carbazol-9-yl)-9H-3,9'- bicarbazole (Ⅱ) 6) [4-N(N-octyl-3,4-fullero-pyrrolidin-2-yl)-phenyl]-6-(6-(9H-carbazol-9-yl)-9H-3,9'-bicarbaz ol-9-yl)-3',6'-di(9H-carbazol-9-yl)-9H-3,9'-bicarbazole (Ⅲ) 합성된 목표 화합물은 핵자기 공명법 (1H-NMR, 13C-NMR), 적외선 분광법 (FT-IR), 자외선 분광법 (UV/Vis spectrum) 과 같은 방법으로 합성된 화합물의 특성을 규명하고 기록하였다. 이러한 전자전달 현상에 대한 기초 연구 결과는 광합성과 같은 자연 현상에서 일어나는 반응 메커니즘을 규명하는 연구는 물론 모방 시스템 개발에 응용 가능성을 열어줄 것이며, 태양전지(solar cell)에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.
more목차
Part A. Synthesis and Properties of Hexaarylbenzene -based Arylamino Organic Electroluminescent Materials = 1
Ⅰ. 서론 = 2
Ⅱ. 결과 및 고찰 = 13
1. 목표화합물 1, 2, 3 의 합성 = 13
1) 합성계획 = 13
1-1) ((4-Bromophenyl)ethynyl)trimethylsilane (11) 의 합성 = 14
1-2) 1-Bromo-4-ethynylbenzene (12) 의 합성 = 15
1-3) 2-((4-Bromophenyl)ethynyl)pyridine (14) 의 합성 = 16
1-4) 2-(1-(4-Bromophenyl)-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)pyridine (16) 의 합성 = 17
1-5) 2-(1-(4-(N,N-diphenylamino)phenyl)-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)pyridine (1)의 합성 = 18
1-6) 2-(1-(4-(N-phenylnaphthalen-1-amino)phenyl)-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)pyridine(2) 의 합성 = 19
1-7) 2-(1-(4-(N-phenylnaphthalen-2-amino)phenyl)-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)pyridine(3) 의 합성 = 20
2. 목표화합물 1, 2, 3 의 특성규명 = 21
2-1) ¹H-NMR 스펙트럼에 대한 고찰 = 21
2-2) UV/Vis 및 fluorescence 스펙트럼 에 관한 고찰 = 23
3. 목표화합물 4, 5, 6 의 합성 = = 27
3-1) 합성계획 = 28
3-2) 3,6-Diiodo-9H-carbazole (18) 의 합성 = 30
3-3) 3,6-Diiodo-9-tosyl-9H-carbazole (19) 의 합성 = 31
3-4) 6-(9H-carbazol-9-yl)-9-tosyl-9H-3,9'-bicarbazole (20) 의 합성 = 32
3-5) 6-(9H-carbazol-9-yl)-9H-3,9'-bicarbazole (21) 의 합성 = 33
3-6) 6-(6-(9H-carbazol-9-yl)-9H-3,9'-bicarbazol-9-yl)-3',6'-di(9H-carbazol-9-yl)-9-tosyl-9H-3,9'-bicarbazole (22) 의 합성 = 34
3-7) 6-(6-(9H-carbazol-9-yl)-9H-3,9'-bicarbazol-9-yl)-3',6'-di(9H-carbazol-9-yl)-9H-3,9'-bicarbazole (23) 의 합성 = 35
3-8) 2-(1-(4-(9-9H-carbazolyl)phenyl)-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)pyridine (4) 의 합성 = 36
3-9) 2-(1-(4-((6-(9-9H-carbazolyl)-9H-3,9'-bicarbazolyl))phenyl-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)pyridine (5) 의 합성 = 37
3-10) 2-(1-(4-(6-(6-(9H-carbazol-9-yl)-9H-3,9'-bicarbazol-9-yl)-3',6'-di(9Hcarbazol-9-yl)-9H-3,9'-bicarbazolyl)phenyl-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)pyridine (6) 의 합성 = 38
4. 목표화합물 4, 5, 6 의 특성규명 = 39
4-1) ¹H-NMR 스펙트럼에 대한 고찰 = 39
4-2) UV/Vis 및 fluorescence 스펙트럼 에 관한 고찰 = 41
5. 목표화합물 7, 8, 9 의 합성 = 45
5-1) 합성계획 = 45
5-2) 5-Bromo-2-((4-bromophenyl)ethynyl)pyridine (25) 의 합성 = 46
5-3) 2-(1-(4-Bromophenyl)-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)5-bromopyridine (26) 의 합성 = 47
5-4) 2-(1-(4-(N,N-diphenylamino)phenyl)-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)5-N,N-diphenylaminopyridine (7) 의 합성 = 48
5-5) 2-(1-(4-(N-phenylnaphthalen-1-amino)phenyl)-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)5-(N-phenylnaphthalen-1-amino)pyridine (8) 의 합성 = 49
5-6) 2-(1-(4-(N-phenylnaphthalen-1-amino)phenyl)-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)5-(N-phenylnaphthalen-2-amino)pyridine (9) 의 합성 = 50
6. 목표화합물 7, 8, 9 의 특성규명 = 51
6-1) ¹H-NMR 스펙트럼에 대한 고찰 = 51
6-2) UV/Vis 및 fluorescence 스펙트럼 에 관한 고찰 = 53
Ⅲ. 합성과정 = 57
1. 목표화합물 1, 2, 3 의 합성 = 57
1-1) ((4-Bromophenyl)ethynyl)trimethylsilane (11) 의 합성 = 57
1-2) 1-Bromo-4-ethynylbenzene (12) 의 합성 = 58
1-3) 2-((4-Bromophenyl)ethynyl)pyridine (14) 의 합성 = 58
1-4) 2-(1-(4-Bromophenyl)-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)pyridine (16) 의 합성 = 58
1-5) 2-(1-(4-(N,N-diphenylamino)phenyl)-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)pyridine (1)의 합성 = 58
1-6) 2-(1-(4-(N-phenylnaphthalen-1-amino)phenyl)-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)pyridine(2) 의 합성 = 59
1-7) 2-(1-(4-(N-phenylnaphthalen-2-amino)phenyl)-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)pyridine(3) 의 합성 = 59
2. 목표화합물 4, 5, 6 의 합성 = 60
2-1) 3,6-Diiodo-9H-carbazole (18) 의 합성 = 60
2-2) 3,6-Diiodo-9-tosyl-9H-carbazole (19) 의 합성 = 60
2-3) 6-(9H-carbazol-9-yl)-9-tosyl-9H-3,9'-bicarbazole (20) 의 합성 = 60
2-4) 6-(9H-carbazol-9-yl)-9H-3,9'-bicarbazole (21) 의 합성 = 61
2-5) 6-(6-(9H-carbazol-9-yl)-9H-3,9'-bicarbazol-9-yl)-3',6'-di(9H-carbazol-9-yl)-9-tosyl-9H-3,9'-bicarbazole (22) 의 합성 = 61
2-6) 6-(6-(9H-carbazol-9-yl)-9H-3,9'-bicarbazol-9-yl)-3',6'-di(9H-carbazol-9-yl)-9H-3,9'-bicarbazole (23) 의 합성 = 61
2-7) 2-(1-(4-(9-9H-carbazolyl)phenyl)-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)pyridine (4) 의 합성 = 62
2-8) 2-(1-(4-((6-(9-9H-carbazolyl)-9H-3,9'-bicarbazolyl))phenyl-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)pyridine (5) 의 합성 = 62
2-9) 2-(1-(4-(6-(6-(9H-carbazol-9-yl)-9H-3,9'-bicarbazol-9-yl)-3',6'-di(9H-carbazol-9-yl)-9H-3,9'-bicarbazolyl)phenyl-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)pyridine (6) 의 합성 = 63
3. 목표화합물 7, 8, 9 의 합성 = 63
3-1) 5-Bromo-2-((4-bromophenyl)ethynyl)pyridine (25) 의 합성 = 63
3-2) 2-(1-(4-Bromophenyl)-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)5-bromopyridine (26) 의 합성 = 64
3-3) 2-(1-(4-(N,N-diphenylamino)phenyl)-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)5-N,Ndiphenylaminopyridine (7) 의 합성 = 64
3-4) 2-(1-(4-(N-phenylnaphthalen-1-amino)phenyl)-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)5-(N-phenylnaphthalen-1-amino)pyridine (8) 의 합성 = 64
3-5) 2-(1-(4-(N-phenylnaphthalen-1-amino)phenyl)-3,4,5,6-tetraphenylbenzene-2-yl)5-(N-phenylnaphthalen-2-amino)pyridine (9) 의 합성 = 65
Ⅳ. 참고문헌 = 66
Part B. Synthesis and Photophysical Properties of Novel Carbazole Dendrimer - Fullerene(C60) Dyads. = 68
Ⅰ. 서론 = 69
Ⅱ. 결과 및 고찰 = 73
1. 목표화합물 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ 의 합성 = 73
1) 합성계획 = 74
1-1) 4-(9H-carbazol-9-yl)benzaldehyde (28) 의 합성 = 76
1-2) 4-(3,6-Di(9H-carbazol-9-yl)-9H-carbazol-9-yl)benzaldehyde (29) 의 합성 = 77
1-3) 4-(6-(6-(9H-carbazol-9-yl)-9H-3,9'-bicarbazol-9-yl)-3',6'-di(9H-carbazol-9-yl) -9H-carbazol-9-yl))benzaldehyde (30) 의 합성 = 78
1-4) [4-N(N-octyl-3,4-fullero-pyrrolidin-2-yl)-phenyl]-9H-carbazole (Ⅰ) 의 합성 = 79
1-5) [4-N(N-octyl-3,4-fullero-pyrrolidin-2-yl)-phenyl]-6-(9H-carbazol-9-yl)-9H-3,9'-bicarbazole (Ⅱ) 의 합성 = 80
1-6) [4-N(N-octyl-3,4-fullero-pyrrolidin-2-yl)-phenyl]-6-(6-(9H-carbazol-9-yl)-9H-3,9'-bicarbazol-9-yl)-3',6'-di(9H-carbazol-9-yl)-9H-3,9'-bicarbazole (Ⅲ) 의 합성 = 81
2. 목표화합물 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ 의 특성규명 = 82
2-1) 화합물 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ 의 ¹H-NMR, ^(13)C-NMR 에 대한 고찰 = 82
2-2) 목표 화합물Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ 과 비교 화합물 28, 29, 30 UV/Vis 스펙트럼의 고찰 = 84
2-3) 목표 화합물Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ 과 비교 화합물 28, 29, 30 emission 스펙트럼의 고찰 = 87
Ⅲ. 합성과정 = 89
1. 목표화합물 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ의 합성 = 89
1-1) 4-(9H-carbazol-9-yl)benzaldehyde (28) 의 합성 = 89
1-2) 4-(3,6-Di(9H-carbazol-9-yl)-9H-carbazol-9-yl)benzaldehyde (29) 의 합성 = 90
1-3) 4-(6-(6-(9H-carbazol-9-yl)-9H-3,9'-bicarbazol-9-yl)-3',6'-di(9H-carbazol-9-yl) -9H-carbazol-9-yl))benzaldehyde (30) 의 합성 = 90
1-4) [4-N(N-octyl-3,4-fullero-pyrrolidin-2-yl)-phenyl]-9H-carbazole (Ⅰ) 의 합성 = 91
1-5) [4-N(N-octyl-3,4-fullero-pyrrolidin-2-yl)-phenyl]-6-(9H-carbazol-9-yl)-9H-3,9'-bicarbaZole (Ⅱ) 의 합성 = 91
1-6) [4-N(N-octyl-3,4-fullero-pyrrolidin-2-yl)-phenyl]-6-(6-(9H-carbazol-9-yl)-9H3,9'-bicarbazol-9-yl)-3',6'-di(9H-carbazol-9-yl)-9H-3,9'-bicarbazole (Ⅲ) 의 합성 = 92
Ⅳ. 참고문헌 = 92
Ⅴ. 스펙트럼 = 94
