CN104099084A - 一种蓝色有机电致荧光材料其制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蓝色有机电致荧光材料其制备方法及应用,以三苯胺-菲并咪唑基团为发光骨架,氰基***取代的有机电致发光材料,及其该类材料在制备高效率,高稳定性的无掺杂有机电致发光器件中的应用。利用荧光材料实现高激子利用效率的“杂化局域电荷转移-热电荷转移激子”机制,并设计了一系列高效的有机电致荧光材料,其具有高效率,器件稳定性好,无重金属,无需掺杂等优点,具备作为新一代有机电致发光材料的优异潜质。
Description
技术领域
本发明属于有机电致发光技术领域,涉及一种蓝色有机电致荧光材料其制备方法及应用,具体地说,涉及一种垂直方向氰基取代的蓝色有机电致荧光材料其制备方法及应用。
背景技术
有机电致发光现象的发现至今已有近50年的历史。其具有材料选择范围广、能耗低、超薄、全固化、响应速度快、主动发光、可大面积柔性显示、以及加工成本低等诸多优点,有望成为继阴极射线显示技术(CRT)和液晶显示技术(LCD)后最具竞争力的第三代平板显示技术。然而这一研究的初期由于所制备的器件均为单层器件,发光层厚度太大(近1mm),导致电致发光器件的开启电压太高(>200V),限制了其进一步研究应用。直到1987年,美国的Kodak公司Tang等首先发明了多层器件结构,他们用8-羟基喹啉铝(Alq3)作为发光层(同时,也是电子传输层),通过引入Diamine作为空穴注入层和空穴传输层,使得器件的开启电压大大降低(U.S.Pat.No.4,,429)。该器件开启电压低于10V,亮度为5cd/m2。之后Kodak公司VanSly356ke等采用芳香多胺为空穴传输层制备器件,使器件性能大大提高,亮度可达340cd/m2。这些研究工作发表后,立刻引起了人们对有机电致发光材料和器件研究的重视,并引领有机电致发光材料的研究进入了一个崭新的时代。由于小分子发光材料受到自旋统计的限制,载流子复合后生成的全部激子中仅有约25%为可发生辐射跃迁的单线态激子,限制了发光材料的效率提升。马於光等人于1997年首次制备了电致磷光器件,利用重金属原子的强旋轨耦合效应,使得三线态激子得以利用,理论上可达到100%的激子利用效率。随后电致磷光器件引起了学界的广泛研究兴趣,经过多年研究,器件的最大外效率可达到25%以上,这一发现对推动有机电致发光产业的发展起了重大作用,高效率磷光材料以及性能优异的母体材料并大规模开发有机电致发光在显示领域开始崭露头角。
然而,有机电致发光器件进一步发展以及大规模商业化的基础和关键是有机发光材料,特别是高性能(高效率、高稳定性等)、低成本的三基色有机发光材料。作为全彩色OLED显示,不仅需要发光材料有高的电致发光(红、绿、蓝)效率、好的色纯度,还需要电致发光器件具有高的稳定性(长寿命)。目前,国际上最好的红色荧光(0.67,0.23)材料的效率为11cd/A,寿命超过100,000h;最好的绿色荧光(0.29,0.64)材料的效率为21cd/A,寿命超过100,000h;最好的蓝色荧光(0.14,0.16)材料的效率为7cd/A,寿命仅仅12,000h(SIDInt.Symp.Dig.Tech.,2006,1:37-40.)。由此可见,绿色发光材料基本上已经满足了商业化的要求。但是,由于红色发光和蓝色发光材料分别具有较窄和较宽的电子能隙,导致其发光层在器件结构中能级不匹配、载流子传输不平衡,从而影响了它们的发光效率和稳定性的提高。因此,迄今为止,具备商业化前景的高性能红色和蓝色发光材料仍然缺乏,尤其是蓝光材料,其发光效率和稳定性距离实用化程度还有很大差距。而且从长远考虑,磷光材料的制备需要贵金属,并且需要掺杂在适合的母体材料中,其器件制备成本较高,并且由于磷光三线态激子具有较长的寿命,在电流密度较大时可能发生激子猝灭,影响器件稳定性,并且其器件响应时间还有一定上升空间。
发明内容
我们的研究小组于2012年报道了一种高效率的电致蓝色荧光材料(W.J.Li,D.D.Liu,F.Z.Shen,D.G.Ma,Z.M.Wang,T.Fei,B.Yang,Y.G.Ma,Adv.Funct.Mater.,2012,22:2797–2803),其具备高的光致发光效率,但在电致发光中其单线态激子利用不高,大大限制了其综合电致发光性能。通过对其分子结构的微调,我们可以获得综合性能更好的电致荧光材料。为了克服现有技术中存在的缺陷,本发明提供一种蓝色有机电致荧光材料其制备方法及应用,以三苯胺-菲并咪唑基团为发光骨架,氰基***取代的有机电致发光材料,及其该类材料在制备高效率,高稳定性的无掺杂有机电致发光器件中的应用。本发明利用荧光材料实现高激子利用效率的“杂化局域电荷转移-热电荷转移激子”机制,并设计了一系列高效的有机电致荧光材料,其具有高效率,器件稳定性好,无重金属,无需掺杂等优点,具备作为新一代有机电致发光材料的优异潜质。
一种蓝色有机电致荧光材料,本发明涉及一类以三苯胺-菲并咪唑为发光骨架,侧基苯环***取代氰基的蓝色荧光材料。其分子结构如下:
其中,TBPMCN的非掺杂器件具有高的电致发光效率与良好的色纯度,具有广泛的应用前景。
一种本发明所述的蓝色有机电致荧光材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)TPMCN的合成
化合物1:4-(二苯基氨基)-苯甲醛(TPA-CHO)的合成
将61mmol三苯胺与15ml干燥DMF混合,加入250ml烧杯中,置于冰水浴下搅拌20分钟充分冷却,再逐滴加入30ml三氯氧磷和30m干燥DMF的混合液。待上述反应液充分冷却后转入35℃水浴加热回流18小时。反应后将生成物分批加入500g冰中,过滤固体产物并溶解于250ml三氯甲烷中,加入无水硫酸镁干燥过夜,经薄层层析获得纯净产品8.6g,产率50%,MS(ESI):MW273.3,m/z=273.1(M+).1H-NMR(500MHz,DMSO):8.94(d,J=8.4Hz,1H),8.89(d,J=8.4Hz,1H),8.69(d,J=8.0Hz,1H),7.79(t,J=7.4Hz,1H,),7.77–7.68(m,6H,),7.58(m,3H,),7.52(d,J=8.4Hz,2H,),7.35(t,J=7.7Hz,1H),7.09(d,J=8.3Hz,1H).
化合物2:4-(2-(4-(二苯基氨基)苯基)-1H-菲并[9,10-d]咪唑基-1-yl)苯腈(TPMCN)的合成
将2.0mmolTPA-CHO、2.0mmol菲醌、8.0mmol对氨基苯腈和10mmol醋酸铵充分混合于100毫升圆底烧瓶中,加入10ml冰醋酸,脱气两次,置于油浴中,在N2保护下加热至120℃,反应两小时。待冷却后过滤反应器中固体产物,先后以30ml冰醋酸和30ml水洗去酸溶性杂质和残余醋酸,再将产品溶于100ml三氯甲烷,以无水硫酸镁干燥过夜。将过滤所得有机相蒸去大部分溶剂后用薄层层析法分离,获得730mg纯净的浅黄色产物,产率68%.质谱MW562.7,m/z=563.4(M+).1H-NMR(500MHz,DMSO):δ8.95(d,J=8.2,1H),8.90(d,J=8.7,1H),8.71–8.65(m,1H),8.24–8.17(m,2H),8.03–7.97(m,2H),7.79(t,J=7.5,1H),7.71(t,J=7.7,1H),7.58(t,J=7.1,1H),7.45–7.40(m,3H),7.40–7.33(m,4H),7.14(dd,J=10.6,4.2,2H),7.07(dd,J=8.5,1.1,2H),7.04(d,J=7.4,5H),6.90–6.84(m,2H).元素分析:calculatedforC40H26N4:C,85.38;H,4.66;N,9.96;found:C,85.63;H,4.63;N,9.96;
(2)BPMCN的合成
化合物3:4-(2-(4-溴苯基)-1氢-菲并[9,10-d]咪唑-1-苯腈(BrBPMCN)的合成
将5.0mmol对溴苯甲醛、5.0mmol菲醌、20.0mmol对氨基苯腈和10mmol(740mg)醋酸铵充分混合于100毫升圆底烧瓶中,加入10ml冰醋酸,脱气两次,置于油浴中,在N2保护下加热至120℃,反应两小时,待冷却后过滤反应器中固体产物,先后以30ml冰醋酸和30ml水洗去酸溶性杂质和残余醋酸,再将产品溶于100ml三氯甲烷,以无水硫酸镁干燥过夜。将过滤所得有机相蒸去大部分溶剂后用薄层层析法分离,获得730mg纯净的白色产物,产率68%.产品未经进一步提纯直接进行下一步反应;
化合物4:4-(2-(4'-(二苯胺基)-[1,1'-二苯基]-4-)-1氢-菲并[9,10-d]咪唑基-1-)苯腈(TBPMCN)的合成
在50ml圆底烧瓶内加入912mgBrPMCN,再加入740mg三苯胺单硼酯、1.3g无水碳酸钾、5ml色谱纯甲苯、5ml纯净水、,混匀,再迅速加入50mg催化剂四三苯基膦钯(Pd(PPh3)4),以液氮将瓶内反应物冷冻为固态,抽真空5min后通入N2,同时以温水化开瓶内反应物,再通入N25min,重复上述抽真空通N2过程三次后,关闭氮气,控温90℃反应3d,产物经水洗、干燥、过滤、薄层层析后,获得白色纯净产品约700mg,产率55%,MS:639.8(M(H+)).1HNMR(500MHz,DMSO)δ=8.97(d,J=8.5,1H),8.91(d,J=8.7,1H),8.71(d,J=7.5,1H),8.22(d,J=8.4,2H),8.05(d,J=8.5,2H),7.80(d,J=7.0,1H),7.74–7.63(m,5H),7.59(d,J=8.0,3H),7.42(s,1H),7.35(t,J=7.9,4H),7.09(dd,J=14.3,7.4,7H),7.04(d,J=8.7,2H).ElementalAnalysis:calculatedforC46H30N4:C,86.49;H,4.73;N,8.77;found:C,86.66;H,4.59;N,8.72;
本发明所述的蓝色有机电致荧光材料在制备有机电致发光器件中的应用。
本发明的有益效果:本发明通过对侧基氰基的添加引入电荷转移特征,虽然造成了材料光致发光效率的下降,但获得了接近100%的激子利用,从而使得材料的综合性能大大提高。对于两种氰基取代的化合物,相比于TPMCN,TBPMCN增长的苯共轭提高了光致发光效率,获得了综合性能优良的电致发荧光材料。
附图说明
图1是TBPMCN电致发光器件外量子效率与亮度的关系;
图2是TBPMCN的电致发光光谱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例详细描述本发明的技术方案。
1、高性能有机电致发光材料的设计合成
本发明涉及一类以三苯胺-菲并咪唑为发光骨架,侧基苯环***取代氰基的蓝色荧光材料。其分子结构如下:
本发明化合物的主要设计思想是:三苯胺-菲并咪唑的侧基苯环由于受到临近菲环和氢原子的位阻效应,使得侧基苯环与三苯胺-菲并咪唑平面有一个较大的空间扭曲,在该位点引入电子受体,可以在分子的发光态中引入一个较稳定的电荷转移(CT)态成分,利用CT激子的弱束缚性,大大提高三线态激子向单线态激子的转化能力。同时,在垂直于三苯胺-菲并咪唑刚性平面的方向适当地引入CT,可以做到最大程度地保留分子的高荧光效率。通过并存的高荧光效率和高激子利用效率,最终可以获得高效率的电致荧光。基于此设计思想,我们利用TPMCN和TBPMCN中刚性较强的三苯胺-菲并咪唑平面作为电子给体,在大扭曲的侧基处引入氰基作为电子受体,构建如上图所示的D-A分子。我们以往的研究发现,分离的电子给体和电子受体特征意味着空穴和电子注入、传输和捕获位点的分离,以及氧化、还原电化学位点的分离,这对于电致发光器件中有效的电子(空穴)注入和载流子的平衡调控是有很大意义的。这两种材料易于合成,产率较高。另外,这类分子刚性强,对于提高材料的热稳定性(例如,提高玻璃化转变温度),和改善成膜稳定性能有利。更重要的,这类材料无需掺杂入主体材料即可获得高效的电致荧光,相对于磷光材料具有非常大的优势。总而言之,这类材料一类具有高效率、载流子平衡迁移和高稳定性的综合性能优异的新型有机电致发光材料体系。
本发明所涉及的以三苯胺-菲并咪唑为发光骨架,侧基苯环***取代氰基的蓝色荧光材料,优选通过“一锅法”合成以及Suzuki偶联反应方法合成。具体合成反应步骤见具体实施方式部分。
2、有机发光材料在制备电致发光器件中的应用
本发明的化合物可以用作电致发光材料制备电致发光器件,尤其是可以用于电致发光器件的活性层。所谓活性层就是在一定驱动电压下可以发光或具有电荷注入、传输性能的有机薄膜层。活性层可以为空穴传输层、有机发光层、电子传输层。电致发光器件带有一个或多个活性层,在这些活性层中至少包含一种或多种本发明所述的化合物。本发明的化合物作为电致发光材料,可以优选单独作为发光层,或者作为掺杂染料,混合在其他母体材料中用作发光层。
有机电致发光器件的基本结构为:基片/阳极/空穴注入层/空穴传输层/空穴阻挡层/有机发光层/电子传输层/电子注入层/阴极。
基片为有机和无机透明材料,这里优选用玻璃。
阳极材料一般可以采用氧化铟锡(ITO)、氧化锡锌和氧化锌等金属氧化物,或者为金、银、铜等具有高功函的金属,我们优选ITO作为阳极。
空穴注入层可以为旋涂而成的PEDOT:PSS层,或者蒸镀酞箐铜(CuPc)、m-MTDATA、2-TNATA等其他空穴注入材料,厚度为10~80nm;
空穴传输层一般为三苯胺类材料,本发明中空穴传输层优选为NPB,厚度为30~60nm。
空穴阻挡层优选为TCTA,厚度为5~10nm;
电子传输层可以是唑类化合物、金属螯合物、喹啉衍生物、喔啉衍生物、二氮蒽衍生物、二氮菲衍生物、含硅的杂环化合物等,厚度为10~200nm。在进一步的优选的实施方式中,蒸镀的电子传输层可以是唑类化合物、金属螯合物、喹啉衍生物、二氮菲衍生物等,厚度为10~100nm。在更进一步的优选的实施方式中,电子传输层可以是唑类化合物、金属螯合物、二氮菲衍生物等(如BCP、PBD、TAZ、Alq3、TPBi等),厚度为10~80nm。本发明中电子注入和传输层优选为TPBI。
发光层为本发明所述的有机蓝色发光化合物,厚度一般为10~60nm。
阴极材料一般采用锂、镁、铝、钡、钙等低功函的金属,或者为它们与铜、银和金的合金,也可以是LiF、KF、CsF、BaF2、Li2CO3、Cs2CO3、CaCO3、BaCO3与上述金属组成的复合电极,电极厚度为10~2000nm。在进一步优选的实施方式中,阴极材料依次选择为LiF层和铝层的双层结构,厚度分别为0.1~5nm和50~180nm。
本发明的对象可用于制备带有一个或多个活性层的电致发光器件,而且这些活性层中至少含有一种或多种本发明的化合物。优选的发光器件结构包括依次复合的ITO层、PEDOT:PSS层、NPB层、本发明的发光材料层、TPBI层、LiF层、铝层。
实施例1:TPMCN的合成
化合物1:4-(二苯基氨基)-苯甲醛(TPA-CHO)的合成
将61mmol(15g)三苯胺与15ml干燥DMF混合,加入250ml烧杯中,置于冰水浴下搅拌20分钟充分冷却,再逐滴加入30ml三氯氧磷和30m干燥DMF的混合液。待上述反应液充分冷却后转入35℃水浴加热回流18小时。反应后将生成物分批加入500g冰中,过滤固体产物并溶解于250ml三氯甲烷中,加入无水硫酸镁干燥过夜,经薄层层析获得纯净产品8.6g(31mmol),产率50%。MS(ESI):MW273.3,m/z=273.1(M+).1H-NMR(500MHz,DMSO):8.94(d,J=8.4Hz,1H),8.89(d,J=8.4Hz,1H),8.69(d,J=8.0Hz,1H),7.79(t,J=7.4Hz,1H,),7.77–7.68(m,6H,),7.58(m,3H,),7.52(d,J=8.4Hz,2H,),7.35(t,J=7.7Hz,1H),7.09(d,J=8.3Hz,1H).
化合物2:4-(2-(4-(二苯基氨基)苯基)-1H-菲并[9,10-d]咪唑基-1-yl)苯腈(TPMCN)的合成
将2.0mmol(546mg)TPA-CHO、2.0mmol(410mg)菲醌、8.0mmol(944mg)对氨基苯腈和10mmol(740mg)醋酸铵充分混合于100毫升圆底烧瓶中,加入10ml冰醋酸,脱气两次,置于油浴中,在N2保护下加热至120℃,反应两小时。待冷却后过滤反应器中固体产物,先后以30ml冰醋酸和30ml水洗去酸溶性杂质和残余醋酸,再将产品溶于100ml三氯甲烷,以无水硫酸镁干燥过夜。将过滤所得有机相蒸去大部分溶剂后用薄层层析法分离,获得730mg(1.36mmol)纯净的浅黄色产物,产率68%.质谱MW562.7,m/z=563.4(M+).1H-NMR(500MHz,DMSO):δ8.95(d,J=8.2,1H),8.90(d,J=8.7,1H),8.71–8.65(m,1H),8.24–8.17(m,2H),8.03–7.97(m,2H),7.79(t,J=7.5,1H),7.71(t,J=7.7,1H),7.58(t,J=7.1,1H),7.45–7.40(m,3H),7.40–7.33(m,4H),7.14(dd,J=10.6,4.2,2H),7.07(dd,J=8.5,1.1,2H),7.04(d,J=7.4,5H),6.90–6.84(m,2H).元素分析:calculatedforC40H26N4:C,85.38;H,4.66;N,9.96;found:C,85.63;H,4.63;N,9.96.
实施例2:TBPMCN的合成
化合物3:4-(2-(4-溴苯基)-1氢-菲并[9,10-d]咪唑-1-苯腈(BrBPMCN)的合成
将5.0mmol(920mg)对溴苯甲醛、5.0mmol(1.04g)菲醌、20.0mmol(2.36g)对氨基苯腈和10mmol(740mg)醋酸铵充分混合于100毫升圆底烧瓶中,加入10ml冰醋酸,脱气两次,置于油浴中,在N2保护下加热至120℃,反应两小时。待冷却后过滤反应器中固体产物,先后以30ml冰醋酸和30ml水洗去酸溶性杂质和残余醋酸,再将产品溶于100ml三氯甲烷,以无水硫酸镁干燥过夜。将过滤所得有机相蒸去大部分溶剂后用薄层层析法分离,获得730mg(1.36mmol)纯净的白色产物,产率68%.产品未经进一步提纯直接进行下一步反应。
化合物4:4-(2-(4'-(二苯胺基)-[1,1'-二苯基]-4-)-1氢-菲并[9,10-d]咪唑基-1-)苯腈(TBPMCN)的合成
在50ml圆底烧瓶内加入912mg(约2mmol)BrPMCN,再加入740mg(约2mmol)三苯胺单硼酯(TPA-1B)、1.3g无水碳酸钾、5ml色谱纯甲苯、5ml纯净水、,混匀,再迅速加入50mg催化剂四三苯基膦钯(Pd(PPh3)4),以液氮将瓶内反应物冷冻为固态,抽真空5min后通入N2,同时以温水化开瓶内反应物,再通入N25min。重复上述抽真空通N2过程三次后,关闭氮气,控温90℃反应3d,产物经水洗、干燥、过滤、薄层层析后,获得白色纯净产品约700mg,产率55%。MS:639.8(M(H+)).1HNMR(500MHz,DMSO)δ=8.97(d,J=8.5,1H),8.91(d,J=8.7,1H),8.71(d,J=7.5,1H),8.22(d,J=8.4,2H),8.05(d,J=8.5,2H),7.80(d,J=7.0,1H),7.74–7.63(m,5H),7.59(d,J=8.0,3H),7.42(s,1H),7.35(t,J=7.9,4H),7.09(dd,J=14.3,7.4,7H),7.04(d,J=8.7,2H).ElementalAnalysis:calculatedforC46H30N4:C,86.49;H,4.73;N,8.77;found:C,86.66;H,4.59;N,8.72.
实施例3:以TPMCN为发光层的电致发光器件
我们用TPMCN作为发光层制备了具有多层结构的非掺杂电致发光器件,器件结构为:ITO/PEDOT:PSS(60nm)/NPB(40nm)/TCTA(5nm)TPMCN(30nm)/TPBI(40nm)/LiF(0.5nm)/Al(120nm),制备电致发光器件(OLED)的具体实施步骤为:
(1)将ITO电极玻璃板在KESH-1281A玻璃清洗剂中超声处理,然后在去离子水中冲洗,接着用丙酮-乙醇(1:3)混合溶剂进行超声处理除油,在洁净环境下烘烤至完全除去水分,用紫外光清洗机照射10分钟;
(2)在上述ITO玻璃板上旋涂PEDOT(PEDOT由德国拜耳公司直接购买)层作为空穴注入层,旋涂速率为1500转/min,旋涂膜厚为60nm;
(3)将上述覆盖有PEDOT层的ITO玻璃置于真空腔内,抽真空至9×10-3~1×10-5Pa,在上述空穴注入层上面,蒸镀NPB作为空穴传输层,蒸镀速率为0.1nm/s,蒸镀膜厚为40nm;
(4)在空穴传输层上面,蒸镀TCTA作为空穴阻挡层,蒸镀速率为0.1nm/s,蒸镀膜厚为5nm;
(5)在空穴阻挡层上面,继续蒸镀本发明设计的有机发光材料TPA-(R1)3,蒸镀速率为0.1nm/s,蒸镀膜厚为30nm;
(6)在发光层TPA-(R1)3上面,继续蒸镀一层TPBI作为电子传输层,蒸镀速率为0.1nm/s,蒸镀膜厚为40nm;
(7)最后,在电子传输层上面,依次蒸镀LiF和Al层,作为阴极,蒸镀速率为0.1nm/s,蒸镀膜厚为0.5nm和120nm。
该电致发光器件发光峰位为432nm,CIE坐标(0.16,0.20),是天蓝色发光,开启电压为2.8伏,最大亮度可达10310cd/m2,流明效率为2.67cd/A。考虑到该分子的光致发光效率只有13%,其器件中单线态激子利用率达到85%,经过合理的分子结构改性后,应该可以获得高效的电致发光。
实施例4:以TBPMCN为发光层的电致发光器件
在TPMCN电致发光器件的基础上我们完成了TBPMCN的电致发光器件的制作与表征。电致发光器件的制备步骤与实施例3相同,仅发光层材料更换为TBPMCN,发光器件结构为ITO/PEDOT:PSS(60nm)/NPB(40nm)/TCTA(5nm)TBPMCN(30nm)/TPBI(40nm)/LiF(0.5nm)/Al(120nm)。器件发光峰位468nm,CIE坐标(0.16,0.16),是蓝色发光,开启电压为5.0伏,最大亮度可达5030cd/m2,流明效率为10.5cd/A。该器件在最大效率处亮度为86cd/m2,基本可以满足显示功能需要。
通过对以上以三苯胺菲并咪唑为骨架,氰基作为***取代的一类有机发光分子的电致发光器件性能研究,发现此类材料单独用作发光层(非掺杂器件),具有较高的电致发光性能,特别是TBPMCN具有目前蓝色电致发光材料中最高的电致发光效率(10.5cd/A)与较高的外量子效率(7.8%),其在100cd/m2处的外效率依然在7.0%以上。本发明的化合物TBPMCN应用于电致发光器件,具有亮度高、发光效率高,稳定性好等特点,是一种具有商业化前景的有机电致发光材料。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,本发明的保护范围不限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种蓝色有机电致荧光材料,其特征在于,由三苯胺—菲并咪唑基团为给体,侧基取代氰基的一系列材料,其结构如下:
2.一种权利要求1所述的蓝色有机电致荧光材料的制备方法,其特征在于,
(1)TPMCN的合成
化合物1:4-(二苯基氨基)-苯甲醛(TPA-CHO)的合成
将61mmol三苯胺与15ml干燥DMF混合,加入250ml烧杯中,置于冰水浴下搅拌20分钟充分冷却,再逐滴加入30ml三氯氧磷和30m干燥DMF的混合液;待上述反应液充分冷却后转入35℃水浴加热回流18小时;反应后将生成物分批加入500g冰中,过滤固体产物并溶解于250ml三氯甲烷中,加入无水硫酸镁干燥过夜,经薄层层析获得纯净产品8.6g,产率50%,MS(ESI):MW273.3,m/z=273.1(M+).1H-NMR(500MHz,DMSO):8.94(d,J=8.4Hz,1H),8.89(d,J=8.4Hz,1H),8.69(d,J=8.0Hz,1H),7.79(t,J=7.4Hz,1H,),7.77–7.68(m,6H,),7.58(m,3H,),7.52(d,J=8.4Hz,2H,),7.35(t,J=7.7Hz,1H),7.09(d,J=8.3Hz,1H).
化合物2:4-(2-(4-(二苯基氨基)苯基)-1H-菲并[9,10-d]咪唑基-1-yl)苯腈(TPMCN)的合成
将2.0mmolTPA-CHO、2.0mmol菲醌、8.0mmol对氨基苯腈和10mmol醋酸铵充分混合于100毫升圆底烧瓶中,加入10ml冰醋酸,脱气两次,置于油浴中,在N2保护下加热至120℃,反应两小时;待冷却后过滤反应器中固体产物,先后以30ml冰醋酸和30ml水洗去酸溶性杂质和残余醋酸,再将产品溶于100ml三氯甲烷,以无水硫酸镁干燥过夜;将过滤所得有机相蒸去大部分溶剂后用薄层层析法分离,获得730mg纯净的浅黄色产物,产率68%.质谱MW562.7,m/z=563.4(M+).1H-NMR(500MHz,DMSO):δ8.95(d,J=8.2,1H),8.90(d,J=8.7,1H),8.71–8.65(m,1H),8.24–8.17(m,2H),8.03–7.97(m,2H),7.79(t,J=7.5,1H),7.71(t,J=7.7,1H),7.58(t,J=7.1,1H),7.45–7.40(m,3H),7.40–7.33(m,4H),7.14(dd,J=10.6,4.2,2H),7.07(dd,J=8.5,1.1,2H),7.04(d,J=7.4,5H),6.90–6.84(m,2H).元素分析:calculatedforC40H26N4:C,85.38;H,4.66;N,9.96;found:C,85.63;H,4.63;N,9.96;
(2)BPMCN的合成
化合物3:4-(2-(4-溴苯基)-1氢-菲并[9,10-d]咪唑-1-苯腈(BrBPMCN)的合成
将5.0mmol对溴苯甲醛、5.0mmol菲醌、20.0mmol对氨基苯腈和10mmol(740mg)醋酸铵充分混合于100毫升圆底烧瓶中,加入10ml冰醋酸,脱气两次,置于油浴中,在N2保护下加热至120℃,反应两小时,待冷却后过滤反应器中固体产物,先后以30ml冰醋酸和30ml水洗去酸溶性杂质和残余醋酸,再将产品溶于100ml三氯甲烷,以无水硫酸镁干燥过夜;将过滤所得有机相蒸去大部分溶剂后用薄层层析法分离,获得730mg纯净的白色产物,产率68%.产品未经进一步提纯直接进行下一步反应;
化合物4:4-(2-(4'-(二苯胺基)-[1,1'-二苯基]-4-)-1氢-菲并[9,10-d]咪唑基-1-)苯腈(TBPMCN)的合成
在50ml圆底烧瓶内加入912mgBrPMCN,再加入740mg三苯胺单硼酯、1.3g无水碳酸钾、5ml色谱纯甲苯、5ml纯净水、,混匀,再迅速加入50mg催化剂四三苯基膦钯(Pd(PPh3)4),以液氮将瓶内反应物冷冻为固态,抽真空5min后通入N2,同时以温水化开瓶内反应物,再通入N25min,重复上述抽真空通N2过程三次后,关闭氮气,控温90℃反应3d,产物经水洗、干燥、过滤、薄层层析后,获得白色纯净产品约700mg,产率55%,MS:639.8(M(H+)).1HNMR(500MHz,DMSO)δ=8.97(d,J=8.5,1H),8.91(d,J=8.7,1H),8.71(d,J=7.5,1H),8.22(d,J=8.4,2H),8.05(d,J=8.5,2H),7.80(d,J=7.0,1H),7.74–7.63(m,5H),7.59(d,J=8.0,3H),7.42(s,1H),7.35(t,J=7.9,4H),7.09(dd,J=14.3,7.4,7H),7.04(d,J=8.7,2H).ElementalAnalysis:calculatedforC46H30N4:C,86.49;H,4.73;N,8.77;found:C,86.66;H,4.59;N,8.72;
3.权利要求1所述的蓝色有机电致荧光材料在制备有机电致发光器件中的应用。
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