專利名稱:有機化合物的制造方法及其制造裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及通過向反應溶液照射電磁波進行加熱來制造有機化合物的制造方法及其制造裝置。
背景技術：
人們期待有機電致發光(EL)元件能成為新型自發光型元件。最近，磷光發光材料作為有機EL元件中的高效發光材料而倍受注目。特別是近年來，有人發現，通過將銥的鄰位金屬化(ortho-metallation)配位化合物銥(III)三(2-苯基吡啶-N，O)用作發光材料，達到了高效的發光特性，以該發現為契機，以銥或鉑等為中心金屬的鄰位金屬化配位化合物的開發益發活躍。
已知，與銥同樣具有三個配位基的三鄰位金屬化配位化合物的合成方法有，使銥的乙酰丙酮配位化合物(Ir(acac)3)和配位基在高沸點溶劑中加熱回流的方法。但該方法存在著反應需要較長時間的問題。
另外，在產業技術國際交流會“微波效果·應用國際座談會(2002年11月21日～23日舉辦)講演預稿集，第176頁～第177頁，《利用p-2微波迅速合成有機EL發光元件材料》，今野英雄、佐佐木羲之”中，提出使用IrCl3·3H2O或(NH4)3IrCl6·nH2O這類氯化物代替Ir(acac)3作為原材料，利用微波加熱法合成三鄰位金屬化配位化合物的方法。
但在上述方法中，為了選擇性地得到三鄰位金屬化配位化合物，有必要使用50～100當量的相對于銥原料大量過剩的配位基，當原料中使用昂貴的配位基時，從經濟角度看是不利的。
在將上述Ir(acac)3用作原材料的方法中，存在著由于生成低沸點成份乙酰丙酮，因該低沸點成份的回流，而不能使反應溫度達到較高溫度，不能高效合成鄰位金屬化配位化合物等問題。
發明內容
本發明的目的在于，提供一種能以很高效率在通過反應生成低沸點成份的有機化合物的合成中制造有機化合物的方法及其裝置。
本發明的有機化合物的制造方法的特征在于，通過向反應溶液照射900MHz～30GHz波長范圍的電磁波進行加熱，一邊將反應生成的低沸點成份排出到反應體系之外，一邊使反應進行。
根據本發明，由于一邊將反應生成的低沸點成份排出到反應體系之外一邊使反應進行，所以不會受到低沸點成份共存的影響，并可提高反應溶液的溫度，使反應溶液內的反應可高效進行。因此，能在短時間內以很高的效率制造有機化合物。
另外，本發明中，由于通過向反應溶液照射電磁波來加熱，所以可以高效地對反應溶液進行加熱，由此，也能以很高效率制造有機化合物。
本發明中，向反應溶液照射的電磁波是900MHz～30GHz波長范圍的電磁波，但也可根據原材料、合成的有機化合物和溶劑等選擇適當的波長。通常優選使用微波，特別優選使用2.45GHz的微波。
本發明中，通過反應制造的有機化合物優選為含有金屬的有機化合物。這樣的化合物是具有碳原子-金屬鍵和雜原子-金屬鍵的金屬配位化合物，可以舉出用于有機EL元件的發光材料、載流子輸送材料或載流子注入材料。其中，特別優選為由過渡金屬和一種以上的鄰位金屬化配位基構成的有機金屬配位化合物。在這樣的配位化合物中，低沸點成份是乙酰丙酮等配位基。過渡金屬可以舉出例如選自Ir(銥)、Pt(鉑)、Pd(鈀)、Rh(銠)、Re(錸)、Ru(釕)、Os(鋨)、Au(金)和Ag(銀)中的至少一種。
在本發明中，反應溶液中通常含有溶劑。為能有效地吸收電磁波進行加熱，這樣的溶劑優選為具有羥基的溶劑。具有羥基的溶劑可以舉出例如選自甘油、乙二醇、三縮三乙二醇和水(H2O)中的至少一種。
另外，除具有羥基的溶劑之外，還可以使用例如N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亞砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等酰胺類和酰亞胺類溶劑，以及甲苯、聚碳酸亞乙基酯等高沸點溶劑。
本發明的溶劑優選為顯示出高介電常數、且沸點高的溶劑。沸點優選為高于低沸點成份的溫度。
在本發明中，反應溶液中也可不含溶劑。優選為，當含有溶劑時，通常利用溶劑的介質損耗加熱溶劑以提高反應溶液的溫度；而當反應溶液中不含溶劑時，在反應溶液中混入陶瓷等電介質，通過該電介質的介質損耗進行加熱。另外，也可使反應所用原料浸漬到氧化鋁、硅膠等無機氧化物中進行反應。
另外，在本發明中，也可在反應進行中改變電磁波輸出功率，以控制反應溶液的溫度。例如，也可如下所述地進行反應溶液溫度的控制，即，使得在反應初期，反應溶液的溫度上升至高于低沸點成份的沸點、但低于溶劑的沸點的第一設定溫度，餾出低沸點成份將其排出到反應體系之外，然后，改變電磁波的輸出功率，使反應溶液的溫度上升至高于第一設定溫度的第二設定溫度。通過這樣控制反應溶液的溫度，就可在上升到第一設定溫度后，餾出低沸點成份并將其排出到反應體系之外，并可在除去低沸點成份后，使反應溶液的溫度上升到更高溫度，促進反應進行。另外，根據需要，還可在反應中或反應后除去溶劑，濃縮反應溶液。
另外，在本發明中，優選為在反應時向反應溶液中吹入氮氣，實施起泡處理。通過這樣的氮氣起泡處理，就可以抑制在反應溶液中與氧反應而生成的氧化副產物的生成。
另外，在本發明中，優選為，在反應前一邊僅對溶劑進行加熱，一邊吹入氮氣對溶劑實施氮氣起泡處理。由此，就可除去溶劑中所含氧，并進一步抑制因氧化而生成副產物。
本發明的制造裝置通過向反應溶液照射電磁波進行加熱來制造有機化合物，其特征在于，包括用于加入反應溶液的反應容器；用于向反應溶液照射電磁波的電磁波發生機構；用于冷卻并液化反應溶液中因反應而生成并蒸發的低沸點成份的冷卻機構；用于貯存液化的低沸點成份，防止其返回反應容器的貯留部；以及用于檢測反應溶液溫度的溫度檢測機構。
在本發明的制造裝置中，利用冷卻機構對反應溶液中因反應而生成并蒸發的低沸點成份進行冷卻液化，將其貯存在貯留部，由此防止其再返回反應容器內。因此，就可在反應期間將低沸點成份排出到反應體系之外，并可使其不受低沸點成份共存的影響，從而提高反應溶液的溫度，所以，能有效地對反應溶液進行加熱，高效地制造有機化合物。
在本發明的制造裝置中，反應容器可使用例如玻璃制或氟樹脂制容器。使用氟樹脂制的容器時，可使照射的電磁波難以逃逸到外部，從而使反應溶液更有效地吸收電磁波。
冷卻低沸點成份的冷卻機構可以舉出在管的周圍流動著冷卻水的冷卻管等。
對用于貯存液化的低沸點成份的貯留部沒有特別限制，只要可貯存由冷卻機構冷卻并液化的低沸點成份、并可防止其返回到反應容器內即可。
溫度檢測機構可以舉出能利用紅外線或玻璃纖維等檢測反應溶液溫度的溫度傳感器。
另外，當有機化合物為有機金屬配位化合物時，還存在著因溶劑中殘留的氧使金屬易被氧化的情況。因此，優選為，反應前只對溶劑進行加熱，并實施氮氣起泡處理。另外，優選為在反應中也實施氮氣起泡處理。因此，在本發明的裝置中，優選為還設有氮氣起泡裝置。通過氮氣起泡處理，可以抑制因氧化而生成副產物。
另外，在本發明的裝置中，為了對反應容器內的反應溶液進行攪拌，優選設有磁攪拌等來自外部的遙控攪拌(antenna stirring)機構。
另外，為了防止電磁波由裝置中漏出，優選在裝置的開口周圍設置金屬制截流管或篩網等。
根據本發明，就能以高效率制造有機化合物。例如，使2-苯基吡啶與銥-乙酰丙酮配位化合物[Ir(acac)3]反應合成銥(III)三(2-苯基吡啶-N，O)[Ir(ppy)3]鹽時，僅使用相對于Ir(acac)3為1～5當量的配位基，用現有技術的加熱法約十分之一的反應時間就可選擇性生成Ir(ppy)3。
在本發明中，當使用微波作為電磁波時，可用的微波輸出功率為例如30W～3KW的范圍。可隨時間改變微波輸出功率。例如，在反應開始時，用250W以上的輸出功率使反應溶液溫度急劇上升，然后在輸出功率為30W～50W的條件下進行反應。這樣，就能以手動或自動方式改變反應時的電磁波輸出功率，進行反應。
圖1為本發明的制造裝置的一個實施例的示意圖。
具體實施方式
下面，通過實施例具體說明本發明，但本發明不受限于下述實施例，在不改變本發明的主旨的范圍內，實施時可作適當改變。
圖1為根據本發明的制造裝置的示意圖。在反應腔1內，在臺1a上設有用于加入反應溶液的反應容器2。在臺1a內，設有利用紅外線檢測反應容器2內的反應溶液溫度的溫度傳感器6。另外，在反應容器2內放入用于攪拌反應溶液的攪拌子5，在臺1a內，設有用于使該攪拌子5進行攪拌操作的電磁攪拌器7。
反應腔1內設有用于向反應容器2內的反應溶液照射電磁波的電磁波發生機構3。該電磁波發生機構3可照射2.45GHz波長的微波。
反應容器2為玻璃制茄形燒瓶，反應容器2的上面裝有玻璃管9。玻璃管9分為兩根管，上方的玻璃管連接著用作冷卻機構的冷卻管11。在冷卻管11內流動著冷卻水14。在冷卻管11的下方，設有貯留部10。由冷卻管11冷卻液化的低沸點成份，并使之落在下方，貯存在該貯留部10內。
起泡用導管13由冷卻管11的上方經玻璃管9通到反應容器2內。通過將氮氣12導入該起泡用導管13，可將氮氣吹入反應容器2內的反應溶液中，實施起泡處理。
反應腔1的反應容器2的上方與玻璃管9連通，反應腔1的上壁設有開口。為防止由反應腔1泄露出電磁波，該開口的周圍設有金屬制截流管8。
利用電磁波發生機構3產生的電磁波對反應容器2內的反應溶液4進行加熱。利用由電磁攪拌器7而旋轉的攪拌子5攪拌反應溶液4。并利用由起泡用導管13供給的氮氣12實施起泡處理。用溫度傳感器6檢測反應溶液4的溫度，將該信號傳送至電磁波發生機構3，控制電磁波的輸出，使其不會達到設定溫度以上。
通過反應溶液4中的反應，生成例如乙酰丙酮這樣的低沸點成份，該低沸點成份經玻璃管9到達冷卻管11，在冷卻管11內，用冷卻水14將其冷卻液化。液化的低沸點成份落到下方，貯存在貯留部10內。因而，如現有回流法一樣，來自反應溶液4的低沸點成份不會再回到反應溶液4中。因此，在反應進行的同時由反應溶液4中除去低沸點成份，使得反應溶液4的溫度不會受到低沸點成份共存的影響，并能上升到較高溫度。
實施例1使用圖1所示的裝置，制成銥(III)三(2-苯基吡啶-N，O)[Ir(ppy)3]鹽。Ir(ppy)3的合成反應式如下所示。
反應式1 反應容器使用100ml的玻璃制茄形燒瓶，將1.0g(2.04mmol)銥-乙酰丙酮配位化合物[Ir(acac)3]、1.1g(7.10mmol)2-苯基吡啶和5ml甘油加入該燒瓶中，配成反應溶液，一邊實施氮氣起泡操作，一邊照射2.45GHz波長的微波。將微波輸出功率設為300W，溫度設為200℃。該設定溫度200℃高于乙酰丙酮的沸點140.4℃、低于甘油的沸點(分解溫度)290℃。反應溶液的溫度最初僅上升至約170℃，在約10分鐘后，從低沸點成份乙酰丙酮開始被餾出時，反應溶液溫度上升。
在反應溶液溫度到達約200℃時，設定溫度上升到250℃。將此后的輸出功率設定為30W。反應溶液溫度最終到達240℃。
在反應開始50分鐘后結束反應，放冷反應溶液。將少量乙醇加入反應容器內，進行過濾，得到黃色固體。用色譜柱法(填料硅膠、展開溶劑二氯甲烷)精制所得黃色固體并干燥。收量為492mg，收率為37％。在測定該精制化合物的二氯乙烷中的光致發光時，得到極大波長516nm的綠色發光，與Ir(ppy)3的文獻值一致。
比較例1在圖1所示制造裝置中，將冷卻管11直接安裝在反應容器2上，裝配成沒有貯留部10的裝置，使用該裝置，并使用與實施例1同樣的反應溶液，與實施例1一樣，照射輸出功率為300W的微波進行加熱，結果，反應溫度僅上升到170℃。反應50分鐘后，與實施例1一樣進行過濾，得到黃色固體。收量為187mg，收率為14％。
如上所述，可知，根據本發明，收率可從14％提高到37％，提高了約2倍左右。
比較例2用比較例1的裝置，不通過電磁波照射加熱，用現有技術的方法(罩形加熱器)加熱制造時，反應進行10小時，收率約為40％。
實施例2與實施例1一樣，使用圖1所示制造裝置，合成銥(III)三(2-苯基喹啉-N，O)[Ir(ppq)3]。反應式如下所示。
反應式2 將1.0g(2.04mmol)的Ir(acac)3、1.45g(7.10mmol)的2-苯基喹啉和5ml甘油加入100ml玻璃制茄形燒瓶中，與實施例1一樣，照射輸出功率為150W的微波，設定溫度為200℃，開始反應。反應溶液的溫度最初僅上升到約170℃，從乙酰丙酮開始餾出時上升。當反應溶液的溫度到達約200℃時，生成目的物。在反應開始15分鐘后，結束反應，放冷反應溶液。加入20ml二氯甲烷，僅萃取出二氯甲烷層，并用色譜柱法(填料硅膠，展開溶劑二氯甲烷)精制，得到32mg紅色固體。在測定該精制得到的化合物的二氯乙烷中的光致發光時，得到極大波長589nm的桃色發光。因此，確認合成了Ir(phq)3。
比較例3與比較例2一樣，用現有技術的罩形加熱器加熱的方法合成了Ir(phq)3。反應10小時，得到10mg左右的目的產物Ir(phq)3。由上可知，根據本發明，就可在短時間內以較高效率合成Ir(phq)3。
根據本發明，在通過反應生成低沸點成份的有機化合物合成中，能以較高效率制造有機化合物。
權利要求
1.一種有機化合物的制造方法，其特征在于，包括通過向反應溶液照射900MHz～30GHz波長范圍的電磁波進行加熱，以制造有機化合物的工序；和一邊將反應生成的低沸點成份排出到反應體系之外，一邊使反應進行的工序。
2.如權利要求
1所述的有機化合物的制造方法，其特征在于，通過反應制造的有機化合物含有金屬。
3.如權利要求
2所述的有機化合物的制造方法，其特征在于，含有金屬的有機化合物為由過渡金屬和一種以上的鄰位金屬化配位基構成的配位化合物。
4.如權利要求
3所述的有機化合物的制造方法，其特征在于，過渡金屬選白Ir、Pt、Pd、Rh、Re、Ru、Os、Au和Ag中的至少一種。
5.如權利要求
1所述的有機化合物的制造方法，其特征在于，反應溶液的溶劑為含有羥基的溶劑。
6.如權利要求
5所述的有機化合物的制造方法，其特征在于，含有羥基的溶劑選自甘油、乙二醇、三縮三乙二醇和水中的至少一種。
7.如權利要求
1所述的有機化合物的制造方法，其特征在于，包括使所述反應溶液的溫度上升到高于低沸點成份的沸點、且低于溶劑的沸點的第一設定溫度，餾出低沸點成份并將其排出到反應體系之外的工序；和改變電磁波的輸出功率，控制所述反應溶液的溫度，使所述反應溶液的溫度上升到高于第一設定溫度的第二設定溫度的工序。
8.如權利要求
1所述的有機化合物的制造方法，其特征在于，在反應時向所述反應溶液中吹入氮氣，實施起泡處理。
9.一種有機化合物制造裝置，它通過向反應溶液照射電磁波進行加熱，來制造有機化合物，其特征在于，包括用于加入反應溶液的反應容器；用于向反應溶液照射電磁波的電磁波發生機構；用于冷卻并液化反應溶液中因反應而生成并蒸發的低沸點成份的冷卻機構；用于貯存液化的低沸點成份，防止其返回反應容器的貯留部；和用于檢測反應溶液溫度的溫度檢測機構。
10.如權利要求
9所述的有機化合物的制造裝置，其特征在于，反應容器為玻璃制或氟樹脂制。
專利摘要
本發明涉及一種有機化合物的制造方法，其特征在于，具有通過向反應溶液照射900MHz～30GHz波長范圍的電磁波進行加熱，以制造有機化合物的工序；和一邊將反應生成的低沸點成分排出到反應體系之外，一邊使反應進行的工序。
文檔編號G21K1/12GKCN1572366SQ200410038334
公開日2005年2月2日 申請日期2004年5月19日
發明者松村竹子, 齊藤香織, 浜田祐次 申請人:三洋電機株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan