专利名称:有机化合物的制造方法及其制造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过向反应溶液照射电磁波进行加热来制造有机化合物的制造方法及其制造装置。
背景技术：
人们期待有机电致发光(EL)元件能成为新型自发光型元件。最近，磷光发光材料作为有机EL元件中的高效发光材料而倍受注目。特别是近年来，有人发现，通过将铱的邻位金属化(ortho-metallation)配位化合物铱(III)三(2-苯基吡啶-N，O)用作发光材料，达到了高效的发光特性，以该发现为契机，以铱或铂等为中心金属的邻位金属化配位化合物的开发益发活跃。
已知，与铱同样具有三个配位基的三邻位金属化配位化合物的合成方法有，使铱的乙酰丙酮配位化合物(Ir(acac)3)和配位基在高沸点溶剂中加热回流的方法。但该方法存在着反应需要较长时间的问题。
另外，在产业技术国际交流会“微波效果·应用国际座谈会(2002年11月21日～23日举办)讲演预稿集，第176页～第177页，《利用p-2微波迅速合成有机EL发光元件材料》，今野英雄、佐佐木羲之”中，提出使用IrCl3·3H2O或(NH4)3IrCl6·nH2O这类氯化物代替Ir(acac)3作为原材料，利用微波加热法合成三邻位金属化配位化合物的方法。
但在上述方法中，为了选择性地得到三邻位金属化配位化合物，有必要使用50～100当量的相对于铱原料大量过剩的配位基，当原料中使用昂贵的配位基时，从经济角度看是不利的。
在将上述Ir(acac)3用作原材料的方法中，存在着由于生成低沸点成份乙酰丙酮，因该低沸点成份的回流，而不能使反应温度达到较高温度，不能高效合成邻位金属化配位化合物等问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能以很高效率在通过反应生成低沸点成份的有机化合物的合成中制造有机化合物的方法及其装置。
本发明的有机化合物的制造方法的特征在于，通过向反应溶液照射900MHz～30GHz波长范围的电磁波进行加热，一边将反应生成的低沸点成份排出到反应体系之外，一边使反应进行。
根据本发明，由于一边将反应生成的低沸点成份排出到反应体系之外一边使反应进行，所以不会受到低沸点成份共存的影响，并可提高反应溶液的温度，使反应溶液内的反应可高效进行。因此，能在短时间内以很高的效率制造有机化合物。
另外，本发明中，由于通过向反应溶液照射电磁波来加热，所以可以高效地对反应溶液进行加热，由此，也能以很高效率制造有机化合物。
本发明中，向反应溶液照射的电磁波是900MHz～30GHz波长范围的电磁波，但也可根据原材料、合成的有机化合物和溶剂等选择适当的波长。通常优选使用微波，特别优选使用2.45GHz的微波。
本发明中，通过反应制造的有机化合物优选为含有金属的有机化合物。这样的化合物是具有碳原子-金属键和杂原子-金属键的金属配位化合物，可以举出用于有机EL元件的发光材料、载流子输送材料或载流子注入材料。其中，特别优选为由过渡金属和一种以上的邻位金属化配位基构成的有机金属配位化合物。在这样的配位化合物中，低沸点成份是乙酰丙酮等配位基。过渡金属可以举出例如选自Ir(铱)、Pt(铂)、Pd(钯)、Rh(铑)、Re(铼)、Ru(钌)、Os(锇)、Au(金)和Ag(银)中的至少一种。
在本发明中，反应溶液中通常含有溶剂。为能有效地吸收电磁波进行加热，这样的溶剂优选为具有羟基的溶剂。具有羟基的溶剂可以举出例如选自甘油、乙二醇、三缩三乙二醇和水(H2O)中的至少一种。
另外，除具有羟基的溶剂之外，还可以使用例如N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等酰胺类和酰亚胺类溶剂，以及甲苯、聚碳酸亚乙基酯等高沸点溶剂。
本发明的溶剂优选为显示出高介电常数、且沸点高的溶剂。沸点优选为高于低沸点成份的温度。
在本发明中，反应溶液中也可不含溶剂。优选为，当含有溶剂时，通常利用溶剂的介质损耗加热溶剂以提高反应溶液的温度；而当反应溶液中不含溶剂时，在反应溶液中混入陶瓷等电介质，通过该电介质的介质损耗进行加热。另外，也可使反应所用原料浸渍到氧化铝、硅胶等无机氧化物中进行反应。
另外，在本发明中，也可在反应进行中改变电磁波输出功率，以控制反应溶液的温度。例如，也可如下所述地进行反应溶液温度的控制，即，使得在反应初期，反应溶液的温度上升至高于低沸点成份的沸点、但低于溶剂的沸点的第一设定温度，馏出低沸点成份将其排出到反应体系之外，然后，改变电磁波的输出功率，使反应溶液的温度上升至高于第一设定温度的第二设定温度。通过这样控制反应溶液的温度，就可在上升到第一设定温度后，馏出低沸点成份并将其排出到反应体系之外，并可在除去低沸点成份后，使反应溶液的温度上升到更高温度，促进反应进行。另外，根据需要，还可在反应中或反应后除去溶剂，浓缩反应溶液。
另外，在本发明中，优选为在反应时向反应溶液中吹入氮气，实施起泡处理。通过这样的氮气起泡处理，就可以抑制在反应溶液中与氧反应而生成的氧化副产物的生成。
另外，在本发明中，优选为，在反应前一边仅对溶剂进行加热，一边吹入氮气对溶剂实施氮气起泡处理。由此，就可除去溶剂中所含氧，并进一步抑制因氧化而生成副产物。
本发明的制造装置通过向反应溶液照射电磁波进行加热来制造有机化合物，其特征在于，包括用于加入反应溶液的反应容器；用于向反应溶液照射电磁波的电磁波发生机构；用于冷却并液化反应溶液中因反应而生成并蒸发的低沸点成份的冷却机构；用于贮存液化的低沸点成份，防止其返回反应容器的贮留部；以及用于检测反应溶液温度的温度检测机构。
在本发明的制造装置中，利用冷却机构对反应溶液中因反应而生成并蒸发的低沸点成份进行冷却液化，将其贮存在贮留部，由此防止其再返回反应容器内。因此，就可在反应期间将低沸点成份排出到反应体系之外，并可使其不受低沸点成份共存的影响，从而提高反应溶液的温度，所以，能有效地对反应溶液进行加热，高效地制造有机化合物。
在本发明的制造装置中，反应容器可使用例如玻璃制或氟树脂制容器。使用氟树脂制的容器时，可使照射的电磁波难以逃逸到外部，从而使反应溶液更有效地吸收电磁波。
冷却低沸点成份的冷却机构可以举出在管的周围流动着冷却水的冷却管等。
对用于贮存液化的低沸点成份的贮留部没有特别限制，只要可贮存由冷却机构冷却并液化的低沸点成份、并可防止其返回到反应容器内即可。
温度检测机构可以举出能利用红外线或玻璃纤维等检测反应溶液温度的温度传感器。
另外，当有机化合物为有机金属配位化合物时，还存在着因溶剂中残留的氧使金属易被氧化的情况。因此，优选为，反应前只对溶剂进行加热，并实施氮气起泡处理。另外，优选为在反应中也实施氮气起泡处理。因此，在本发明的装置中，优选为还设有氮气起泡装置。通过氮气起泡处理，可以抑制因氧化而生成副产物。
另外，在本发明的装置中，为了对反应容器内的反应溶液进行搅拌，优选设有磁搅拌等来自外部的遥控搅拌(antenna stirring)机构。
另外，为了防止电磁波由装置中漏出，优选在装置的开口周围设置金属制截流管或筛网等。
根据本发明，就能以高效率制造有机化合物。例如，使2-苯基吡啶与铱-乙酰丙酮配位化合物[Ir(acac)3]反应合成铱(III)三(2-苯基吡啶-N，O)[Ir(ppy)3]盐时，仅使用相对于Ir(acac)3为1～5当量的配位基，用现有技术的加热法约十分之一的反应时间就可选择性生成Ir(ppy)3。
在本发明中，当使用微波作为电磁波时，可用的微波输出功率为例如30W～3KW的范围。可随时间改变微波输出功率。例如，在反应开始时，用250W以上的输出功率使反应溶液温度急剧上升，然后在输出功率为30W～50W的条件下进行反应。这样，就能以手动或自动方式改变反应时的电磁波输出功率，进行反应。
图1为本发明的制造装置的一个实施例的示意图。
具体实施方式
下面，通过实施例具体说明本发明，但本发明不受限于下述实施例，在不改变本发明的主旨的范围内，实施时可作适当改变。
图1为根据本发明的制造装置的示意图。在反应腔1内，在台1a上设有用于加入反应溶液的反应容器2。在台1a内，设有利用红外线检测反应容器2内的反应溶液温度的温度传感器6。另外，在反应容器2内放入用于搅拌反应溶液的搅拌子5，在台1a内，设有用于使该搅拌子5进行搅拌操作的电磁搅拌器7。
反应腔1内设有用于向反应容器2内的反应溶液照射电磁波的电磁波发生机构3。该电磁波发生机构3可照射2.45GHz波长的微波。
反应容器2为玻璃制茄形烧瓶，反应容器2的上面装有玻璃管9。玻璃管9分为两根管，上方的玻璃管连接着用作冷却机构的冷却管11。在冷却管11内流动着冷却水14。在冷却管11的下方，设有贮留部10。由冷却管11冷却液化的低沸点成份，并使之落在下方，贮存在该贮留部10内。
起泡用导管13由冷却管11的上方经玻璃管9通到反应容器2内。通过将氮气12导入该起泡用导管13，可将氮气吹入反应容器2内的反应溶液中，实施起泡处理。
反应腔1的反应容器2的上方与玻璃管9连通，反应腔1的上壁设有开口。为防止由反应腔1泄露出电磁波，该开口的周围设有金属制截流管8。
利用电磁波发生机构3产生的电磁波对反应容器2内的反应溶液4进行加热。利用由电磁搅拌器7而旋转的搅拌子5搅拌反应溶液4。并利用由起泡用导管13供给的氮气12实施起泡处理。用温度传感器6检测反应溶液4的温度，将该信号传送至电磁波发生机构3，控制电磁波的输出，使其不会达到设定温度以上。
通过反应溶液4中的反应，生成例如乙酰丙酮这样的低沸点成份，该低沸点成份经玻璃管9到达冷却管11，在冷却管11内，用冷却水14将其冷却液化。液化的低沸点成份落到下方，贮存在贮留部10内。因而，如现有回流法一样，来自反应溶液4的低沸点成份不会再回到反应溶液4中。因此，在反应进行的同时由反应溶液4中除去低沸点成份，使得反应溶液4的温度不会受到低沸点成份共存的影响，并能上升到较高温度。
实施例1使用图1所示的装置，制成铱(III)三(2-苯基吡啶-N，O)[Ir(ppy)3]盐。Ir(ppy)3的合成反应式如下所示。
反应式1 反应容器使用100ml的玻璃制茄形烧瓶，将1.0g(2.04mmol)铱-乙酰丙酮配位化合物[Ir(acac)3]、1.1g(7.10mmol)2-苯基吡啶和5ml甘油加入该烧瓶中，配成反应溶液，一边实施氮气起泡操作，一边照射2.45GHz波长的微波。将微波输出功率设为300W，温度设为200℃。该设定温度200℃高于乙酰丙酮的沸点140.4℃、低于甘油的沸点(分解温度)290℃。反应溶液的温度最初仅上升至约170℃，在约10分钟后，从低沸点成份乙酰丙酮开始被馏出时，反应溶液温度上升。
在反应溶液温度到达约200℃时，设定温度上升到250℃。将此后的输出功率设定为30W。反应溶液温度最终到达240℃。
在反应开始50分钟后结束反应，放冷反应溶液。将少量乙醇加入反应容器内，进行过滤，得到黄色固体。用色谱柱法(填料硅胶、展开溶剂二氯甲烷)精制所得黄色固体并干燥。收量为492mg，收率为37％。在测定该精制化合物的二氯乙烷中的光致发光时，得到极大波长516nm的绿色发光，与Ir(ppy)3的文献值一致。
比较例1在图1所示制造装置中，将冷却管11直接安装在反应容器2上，装配成没有贮留部10的装置，使用该装置，并使用与实施例1同样的反应溶液，与实施例1一样，照射输出功率为300W的微波进行加热，结果，反应温度仅上升到170℃。反应50分钟后，与实施例1一样进行过滤，得到黄色固体。收量为187mg，收率为14％。
如上所述，可知，根据本发明，收率可从14％提高到37％，提高了约2倍左右。
比较例2用比较例1的装置，不通过电磁波照射加热，用现有技术的方法(罩形加热器)加热制造时，反应进行10小时，收率约为40％。
实施例2与实施例1一样，使用图1所示制造装置，合成铱(III)三(2-苯基喹啉-N，O)[Ir(ppq)3]。反应式如下所示。
反应式2 将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玻璃制茄形烧瓶中，与实施例1一样，照射输出功率为150W的微波，设定温度为200℃，开始反应。反应溶液的温度最初仅上升到约170℃，从乙酰丙酮开始馏出时上升。当反应溶液的温度到达约200℃时，生成目的物。在反应开始15分钟后，结束反应，放冷反应溶液。加入20ml二氯甲烷，仅萃取出二氯甲烷层，并用色谱柱法(填料硅胶，展开溶剂二氯甲烷)精制，得到32mg红色固体。在测定该精制得到的化合物的二氯乙烷中的光致发光时，得到极大波长589nm的桃色发光。因此，确认合成了Ir(phq)3。
比较例3与比较例2一样，用现有技术的罩形加热器加热的方法合成了Ir(phq)3。反应10小时，得到10mg左右的目的产物Ir(phq)3。由上可知，根据本发明，就可在短时间内以较高效率合成Ir(phq)3。
根据本发明，在通过反应生成低沸点成份的有机化合物合成中，能以较高效率制造有机化合物。
权利要求
1.一种有机化合物的制造方法，其特征在于，包括通过向反应溶液照射900MHz～30GHz波长范围的电磁波进行加热，以制造有机化合物的工序；和一边将反应生成的低沸点成份排出到反应体系之外，一边使反应进行的工序。
2.如权利要求
1所述的有机化合物的制造方法，其特征在于，通过反应制造的有机化合物含有金属。
3.如权利要求
2所述的有机化合物的制造方法，其特征在于，含有金属的有机化合物为由过渡金属和一种以上的邻位金属化配位基构成的配位化合物。
4.如权利要求
3所述的有机化合物的制造方法，其特征在于，过渡金属选白Ir、Pt、Pd、Rh、Re、Ru、Os、Au和Ag中的至少一种。
5.如权利要求
1所述的有机化合物的制造方法，其特征在于，反应溶液的溶剂为含有羟基的溶剂。
6.如权利要求
5所述的有机化合物的制造方法，其特征在于，含有羟基的溶剂选自甘油、乙二醇、三缩三乙二醇和水中的至少一种。
7.如权利要求
1所述的有机化合物的制造方法，其特征在于，包括使所述反应溶液的温度上升到高于低沸点成份的沸点、且低于溶剂的沸点的第一设定温度，馏出低沸点成份并将其排出到反应体系之外的工序；和改变电磁波的输出功率，控制所述反应溶液的温度，使所述反应溶液的温度上升到高于第一设定温度的第二设定温度的工序。
8.如权利要求
1所述的有机化合物的制造方法，其特征在于，在反应时向所述反应溶液中吹入氮气，实施起泡处理。
9.一种有机化合物制造装置，它通过向反应溶液照射电磁波进行加热，来制造有机化合物，其特征在于，包括用于加入反应溶液的反应容器；用于向反应溶液照射电磁波的电磁波发生机构；用于冷却并液化反应溶液中因反应而生成并蒸发的低沸点成份的冷却机构；用于贮存液化的低沸点成份，防止其返回反应容器的贮留部；和用于检测反应溶液温度的温度检测机构。
10.如权利要求
9所述的有机化合物的制造装置，其特征在于，反应容器为玻璃制或氟树脂制。
专利摘要
本发明涉及一种有机化合物的制造方法，其特征在于，具有通过向反应溶液照射900MHz～30GHz波长范围的电磁波进行加热，以制造有机化合物的工序；和一边将反应生成的低沸点成分排出到反应体系之外，一边使反应进行的工序。
文档编号G21K1/12GKCN1572366SQ200410038334
公开日2005年2月2日 申请日期2004年5月19日
发明者松村竹子, 齐藤香织, 浜田祐次 申请人:三洋电机株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan