CN107365306B - 杂环化合物与使用该杂环化合物的有机发光器件 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种可以显著提高有机发光器件的使用寿命、效率、电化学稳定性和热稳定性的杂环化合物,以及一种其中在有机化合物层中包含所述杂环化合物的有机发光器件。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2016年5月11日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0057679号的优先权和权益,其全部内容在此引入作为参考。
技术领域
本申请涉及一种杂环化合物和使用该杂环化合物的有机发光器件。
背景技术
电致发光元件是一种自发光型显示装置,并具有视角宽、对比度优异以及响应速度快的优点。
有机发光器件具有其中有机薄膜置于两个电极之间的结构。当将电压施加到具有所述结构的有机发光器件时,在有机薄膜中从两个电极注入的电子和空穴彼此结合形成一对,然后,发光,同时被熄灭。如果必要,有机薄膜可以由单层或多层组成。
如果必要,用于有机薄膜的材料可具有发光功能。例如,作为用于有机薄膜的材料,也可以使用化合物,所述化合物可本身单独构成发光层,或者也可以使用化合物,所述化合物可以用作基于主体-掺杂剂的发光层的主体或掺杂剂。另外,作为用于有机薄膜的材料,也可以使用化合物,所述化合物可以执行如空穴注入、空穴传输、电子阻挡、空穴阻挡、电子传输或电子注入的功能。
为了改善有机发光器件的性能、使用寿命或效率,需要持续开发一种用于有机薄膜的材料。
发明内容
技术问题
有必要对包括具有化学结构的化合物的有机发光器件进行研究,所述化合物可满足其可用于有机发光器件的材料所要求的条件(例如,合适的能级、电化学稳定性、热稳定性等)并且可以根据取代基执行对于有机光发光器件所要求的各种功能。
技术方式
已努力完成本申请的示例性实施方式以提供由以下化学式1表示的杂环化合物:
[化学式1]
在化学式1中,
L1为直接键或取代或未取代的C6~C60亚芳基,
Ar1为取代或未取代的C6~C60芳基;或取代的或未取代的含有S和O中的至少一个的C2~C60杂芳基,
Ar2为取代或未取代的C6~60芳基;或取代或未取代的C2~C60杂芳基,
R1至R4彼此相同或不同,且各自独立地选自氢;氘;卤素基团;-CN;取代或未取代的C1~C60烷基;取代或未取代的C2~C60烯基;取代或未取代的C2~C60炔基;取代或未取代的C1~C60烷氧基;取代或未取代的C3~C60环烷基;取代或未取代的C2~C60杂环烷基;取代或未取代的C6~60芳基;取代或未取代的C2~C60杂芳基;-SiRR’R”;-P(=O)RR';以及未取代的或被C1~C20烷基、取代或未取代的C6~C60芳基或C2~C60杂芳基取代的胺基,或者两个或更多个相邻的基团彼此键合以形成取代或未经取代的脂肪族或芳香族烃环,
R、R'和R”彼此相同或不同,并且各自独立地为氢;氘;-CN;取代或未取代的C1~C60烷基;取代或未取代的C3~C60环烷基;取代或未取代的C6~C60芳基;或取代或未取代的C2~C60杂芳基,m、p和q各自独立地为0至4的整数,以及
n是0至2的整数。
本申请的一个示例性实施方式提供了一种有机发光器件,其包括:正电极;负电极;和具有设置在所述正电极和所述负电极之间的一个或多个层的有机材料层,其中,所述有机材料层的一个或多个层包含有由化学式1表示的杂环化合物。
有益效果
根据本申请的一个示例性实施方式的杂环化合物可以用作用于有机发光器件的有机材料层的材料。在有机发光器件中,所述杂环化合物可以用作用于空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等的材料。特别是,由化学式1表示的杂环化合物可以用作用于有机发光器件的电子传输层、空穴传输层或发光层的材料。此外,当将由化学式1表示的杂环化合物用于有机发光器件时,所述器件的驱动电压可降低,所述器件的光效率可提高,并且所述器件的使用寿命特性可因所述化合物的热稳定性而得到改善。
附图说明
图1至3各自是示意性示出根据本申请的一个示例性实施方式的有机光发光器件的堆叠结构的图。
附图标记
100:基板。
200:正电极。
300:有机材料。
301:空穴注入层。
302:空穴传输层。
303:发光层。
304:空穴阻挡层。
305:电子传输层。
306:电子注入层。
400:负电极。
具体实施方式
最佳方式
以下,将对本申请进行详细说明。
根据本申请的一个示例性实施方式的杂环化合物由化学式1表示。更具体地,由化学式1表示的杂环化合物,由于如上所述的核心结构的结构特性和取代基,可以用作用于有机发光器件的有机材料层的材料。
根据本申请的一个示例性实施方式,化学式1可由以下化学式2至13中的任一项表示。
[化学式2]
[化学式3]
[化学式4]
[化学式5]
[化学式6]
[化学式7]
[化学式8]
[化学式9]
[化学式10]
[化学式11]
[化学式12]
[化学式13]
在化学式2至13中,L1、Ar1、Ar2、R1至R4、m、n、p和q的定义与在化学式1中的定义相同。
在本申请的一个示例性实施方式中,当化学式1至13中的m、n、p和q各自独立地为2以上时,R1至R4中的两个或更多个可以各自彼此相同或不同。
在本申请的一个示例性实施方式中,化学式1至13中的R1至R4可各自独立地为氢或氘。
在本申请的一个示例性实施方式中,化学式1至13中的Ar1可以是取代或未取代的C6~C60芳基;取代或未取代的含有S的C2~C60杂芳基;或取代的或未取代的含有O的C2~C60杂芳基。
在本申请的一个示例性实施方式中,化学式1至13中的Ar1可以是苯基、联苯基、萘基、其中的烷基被取代的芴基、二苯并噻吩基或二苯并呋喃基。
在本申请的一个示例性实施方式中,化学式1至13中的Ar2可以是取代或未取代的C6~C60芳基。
在本申请的一个示例性实施方式中,化学式1至13中的Ar2可以是苯基。
在本申请中,将对化学式1至13的取代基进行更具体的描述如下。
在本说明书中,“取代或未取代”是指未被取代或者被选自氘;卤素基团;-CN;C1~C60烷基;C2~C60烯基;C2~C60炔基;C3~C60环烷基;C2~C60杂环烷基;C6~C60芳基;C2~C60杂芳基;-SiRR'R”;-P(=O)RR';C1~C20烷基胺基;C6~C60芳基胺基;以及C2~C60杂芳基胺基中的一个或多个取代基取代,是指未被取代或被在所述取代基中的两个或更多个取代基键合而成的取代基取代,或者是指未被取代或被选自所述取代基中的两个或更多个取代基连接而成的取代基取代。例如,“两个或更多个取代基与之连接的取代基”可以是联苯基。就是说,联苯基也可以是芳基,并且可以被解释为两个苯基连接而成的取代基。其他的取代基还可以另外被取代。R、R'和R”彼此相同或不同,并且各自独立地为氢;氘;-CN;取代或未取代的C1~C60烷基;取代或未取代的C3~C60环烷基;取代或未取代的C6~C60芳基;或取代或未取代的C2~C60杂芳基。
根据本申请的一个示例性实施方式中,“取代或未取代”是指未被取代或被选自氘、卤素基团、-CN、SiRR'R"、P(=O)RR'、C1~C20直链或支链烷基、C6~C60芳基和C2~C60杂芳基的一个或多个取代基取代,以及
R、R'和R”彼此相同或不同,并且各自独立地为氢;氘;-CN;未取代或被氘、卤素基团、-CN、C1~C20烷基、C6~C60芳基和C2~C60杂芳基取代的C1~C60烷基;未取代或被氘、卤素基团、-CN、C1~C20烷基、C6~C60芳基和C2~C60杂芳基取代的C3~C60环烷基;未取代或被氘、卤素基团、-CN、C1~C20烷基、C6~C60芳基和C2~C60杂芳基取代的C6~C60芳基;或未取代或被氘、卤素、-CN、C1~C20烷基、C6~C60芳基和C2~C60杂芳基取代的C2~C60杂芳基。
术语“取代”是指键合到化合物的碳原子上的氢原子被改变成另一种取代基,并且对要取代的位置没有限制,只要该位置为氢原子被取代的位置,即,在该位置取代基可被取代的位置,当两个以上被取代时,两个或更多个取代基可以彼此相同或不同。
在本说明书中,卤素可以是氟、氯、溴或碘。
在本说明书中,烷基包括具有1至60个碳原子的直链或支链,并且可以被另外的取代基额外取代。烷基的碳原子数可以是1~60,特别为1~40,以及更具体为1~20。其具体的例子包括甲基、乙基、丙基、正丙基、异丙基、丁基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、1-甲基-丁基、1-乙基-丁基、戊基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、己基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、庚基、正庚基、1-甲基己基、环戊基甲基、环已基甲基、辛基、正辛基、叔辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、1-乙基丙基、1,1-二甲基丙基、异己基、2-甲基戊基、4-甲基己基、5-甲基己基等,但不限于此。
在本说明书中,烯基包括具有2至60个碳原子的直链或支链,并且可以被另外的取代基额外取代。烯基的碳原子的数目可以是2至60,特别是2至40,以及更特别是2至20。其具体实例包括乙烯基、1-丙烯基、异丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、3-甲基-1-丁烯基、1,3-丁二烯基、烯丙基、1-苯基乙烯基-1-基、2-苯基乙烯基-1-基、2,2-二苯基乙烯基-1-基、2-苯基-2-(萘基-1-基)乙烯基-1-基、2,2-双(二苯基-1-基)乙烯基-1-基基团、芪基、苯乙烯基等,但并不限于此。
在本说明书中,炔基包括具有2至60个碳原子的直链或支链,并且可以被另外的取代基额外取代。炔基的碳原子的数目可以是2至60,特别是2至40,并且更特别是2至20。
在本说明书中,环烷基包括具有3~60个碳原子的单环或多环,并且可以被另外的取代基额外取代。此处,多环是指其中环烷基直接与其他环状基团连接或与其他环状基团稠合的基团。此处,其他环状基团还可以是环烷基,但也可以是其他类型的环状基团,例如,杂环烷基、芳基、杂芳基等。环烷基的碳原子数可以是3至60,特别是3至40,以及更特别是5至20。其具体例子包括环丙基、环丁基、环戊基、3-甲基环戊基、2,3-二甲基环戊基、环己基、3-甲基环己基、4-甲基环己基、2,3-二甲基环己基、3,4,5-三甲基环己基、4-叔丁基环己基、环庚基、环辛基等,但不限于此。
在本说明书中,杂环烷基包括O、S、Se、N或Si作为杂原子,包括具有2~60个碳原子的单环或多环,并且可以被另外的取代基额外取代。此处,多环是指其中杂环烷基直接与其他环状基团连接或与其他环状基团稠合的基团。此处,其他环状基团也可以是杂环烷基,但也可以是其他类型的环状基团,例如,环烷基、芳基、杂芳基等。杂环烷基的碳原子的数目可以是2至60,特别是2至40,并且更特别是3至20。
在本说明书中,芳基包括具有6~60个碳原子的单环或多环,并且可以被另外的取代基额外取代。此处,多环是指其中芳基直接与其他环状基团连接或与其他环状基团稠合的基团。此处,其他环状基团也可以是芳基,但也可以是其他类型的环状基团,例如,环烷基、杂环烷基、杂芳基等。所述芳基包括螺环基。芳基的碳原子数可以是6~60,特别为6~40,并且更特别为6~25。芳基的具体实例包括苯基、联苯基、三苯基、萘基、蒽基、基、菲基、苝基、氟蒽基、三亚苯基、非那烯基、芘基、并四苯基、并五苯基、芴基、茚基、苊基、苯并芴基、螺二芴基、2,3-二氢-1H-茚基,其稠合的环状基团等,但不限于此。
在本说明书中,螺基团是包括螺结构的基团,并且可以具有15~60个碳原子。例如,所述螺基团可以包括其中2,3-二氢-1H-茚基或环己烷基被螺键合到芴基的结构。具体而言,螺基团可以包括以下结构式的基团中的任何一个。
在本说明书中,杂芳基包括S、O、Se、N或Si作为杂原子,包括具有2~60个碳原子的单环或多环,并且可以被另外的取代基额外取代。此处,多环是指其中杂芳基直接与其他环状基团连接或与其他环状基团稠合的基团。此处,其他环状基团也可以是杂芳基,但也可以是其他种类的环状基团,例如,环烷基、杂环烷基、芳基等。杂芳基的碳原子的数目可以是2至60,特别是2至40,并且更特别为3至25。杂芳基的具体实例包括吡啶基、吡咯基、嘧啶基、哒嗪基、呋喃基、噻吩基、咪唑基、吡唑基、噁唑基、异噁唑基、噻唑基、异噻唑基、***基、呋咱基、噁二唑基、噻二唑基、二噻唑基、四唑基、吡喃基、噻喃基、二嗪基、噁嗪基、噻嗪基、双氧基(dioxynyl)、三嗪基、四嗪基、喹啉基、异喹啉基、喹唑啉基、异喹唑啉基、喹喔啉基、萘啶基基、吖啶基、菲啶基、咪唑并吡啶基、二氮杂萘基、三苯并噻唑基、吲哚基、吲嗪基、苯并噻唑基、苯并噁唑基、苯并咪唑基、苯并噻吩基、苯并呋喃基、二苯并噻吩基、二苯并呋喃基、咔唑基、苯并咔唑基、二苯并咔唑基、吩嗪基、二苯并噻咯基、螺二(二苯并噻咯)、二氢吩嗪基、吩噁嗪基、菲啶基、咪唑并吡啶基、噻吩基、吲哚并[2,3-a]咔唑基、吲哚并[2,3-b]咔唑基、二氢吲哚基、10,11-二氢二苯并[b,f]氮杂基、9,10-二氢吖啶基、菲嗪基、吩噻嗪基、酞嗪基、亚萘基、菲咯啉基、苯并[c][1,2,5]噻二唑基、5,10-二氢二苯并[b,e][1,4]硅氮烷基(5,10-dihydrodibenzo[b,e][1,4]azasilinyl)、吡唑并[1,5-c]喹唑啉基、吡啶并[1,2-b]吲唑基、吡啶并[1,2-a]咪唑并[1,2-e]二氢吲哚基、5,11-二氢茚并[1,2-b]咔唑基等,但不限于此。
在本说明书中,胺基可以选自单烷基胺基;单芳基胺基;单杂芳基胺基;-NH2;二烷基胺基;二芳基胺基;二杂芳基胺基;烷基芳基胺基;烷基杂芳基胺基;和芳基杂芳基胺基,并且其碳原子数没有特别的限制,但优选为1~30。胺基的具体实例包括甲胺基、二甲胺基、乙胺基、二乙胺基、苯胺基、萘胺基、联苯胺基、二联苯胺基、蒽基胺基、9-甲基蒽基胺基、二苯胺基、苯基萘基胺基、二甲苯胺基、苯基甲苯基胺基、三苯胺基、联苯基萘基胺基、苯基联苯基胺基、联苯基芴基胺基、苯基三亚苯基胺基、联苯基三亚苯基胺基等,但不限于此。
在本说明书中,亚芳基是指在芳基中有两个键合位置,即,二价基团。除了二价亚芳基以外,关于芳基的上述描述可以应用于亚芳基。此外,亚杂芳基意味着在杂芳基中有两个键合位置,即,二价基团。除了二价亚杂芳基以外,关于杂芳基的上述描述可以应用于亚杂芳基。
根据本申请的一个示例性实施方式,化学式1可由以下化合物中的任何一个表示,但不限于此。
各种取代基可以被引入到化学式1的结构,以合成具有所引入的取代基的固有特性的化合物。例如,通常用于空穴注入层材料、用于传输空穴材料、发光层材料和电子传输层材料(用于制造有机发光器件)的取代基可以被引入到核心结构以合成满足每个有机材料层所要求的条件的材料。
可以通过向化学式1的结构引入各种取代基来精细地调节能带隙,同时,可以改善在有机材料之间的界面处的特性,并且使材料的使用多样化。
同时,杂环化合物具有高的玻璃化转变温度(Tg),因此具有优良的热稳定性。热稳定性的增加成为向器件提供驱动稳定性的重要因素。
根据本申请的一个示例性实施方式的杂环化合物可以通过多步化学反应制备。首先制备一些中间体化合物,并且化学式1的化合物可由中间体化合物制备。更具体地,根据本申请的一个示例性实施方式的杂环化合物可基于将在下面描述的制备实施例制备。
本申请的另一个示例性实施方式提供了一种有机发光器件,其包括由化学式1表示的杂环化合物。
根据本申请的一个示例性实施方式的有机发光器件可通过有机发光器件的典型的制造方法和材料制造,不同之处在于将上述的杂环化合物用来形成具有一个或多个层的有机材料层。
当制造有机发光器件时,可以不仅通过真空沉积法而且通过溶液涂敷法,将杂环化合物形成为有机材料层。这里,所述溶液涂敷法是指旋涂、浸涂、喷墨印刷、丝网印刷、喷雾法、辊涂等,但不限于此。
具体地,根据本申请的一个示例性实施方式的有机发光器件包括:正电极;负电极;和具有设置在所述正电极和所述负电极之间的一个或多个层的有机材料层,其中,所述有机材料层的一个或多个层包含由化学式1表示的杂环化合物。
图1至3举例说明根据本申请的一个示例性实施方式的有机发光器件的电极和有机材料层的堆叠顺序。然而,本申请的范围并不意图受这些附图的限制,并且在本领域中公知的有机发光器件的结构也可以应用到本申请中。
根据图1,示出了其中正电极(200)、有机材料层(300)和负电极(400)被依次堆叠在基板(100)上的有机发光器件。然而,有机发光器件并不限于这样的结构,并且如图2所示,也可以实现其中负电极、有机材料层和正电极依次堆叠在基板上的有机发光器件。
图3示出了有机材料层是多层的情形。根据图3的有机光发光器件包括空穴注入层(301)、空穴传输层(302)、发光层(303)、空穴阻挡层(304)、电子传输层(305)和电子注入层(306)。然而,本申请的范围不受如上所述的堆叠结构限制,并在必要时,可以省略除发光层以外的其它层,并且可以进一步添加其他必要功能层。
根据本说明书的有机发光器件可以通过本领域中已知的材料和方法来制造,不同之处在于有机材料层中的一个或多个层包含由化学式1表示的杂环化合物。
由化学式1表示的杂环化合物可以单独构成有机发光器件的有机材料层中的一个或多个层。然而,如果需要的话,由化学式1表示的杂环化合物可以与其他材料混合,构成有机材料层。
由化学式1表示的杂环化合物可以用作用于在有机发光器件中的电子传输层、空穴阻挡层或发光层等的材料。作为一个例子,由化学式1表示的杂环化合物可以用作用于有机发光器件的电子传输层、空穴传输层或发光层的材料。
由化学式1表示的杂环化合物可以用作用于在有机发光器件中的发光层的材料。作为一个例子,由化学式1表示的杂环化合物可以用作用于在有机发光器件中的发光层的磷光主体的材料。
在根据本申请的一个示例性实施方式的有机发光器件中,将在下文中举例说明除了化学式1的杂环化合物以外的材料,但这些材料仅是示例性的,并不用于限制本申请的范围,并且可以用本领域中公知的材料来代替。
作为正电极材料,可使用具有相对高的功函数的材料,并且还可以使用透明导电氧化物、金属或导电聚合物等。正电极材料的具体实例包括:金属,如钒,铬,铜,锌和金,或者它们的合金;金属氧化物,如氧化锌,氧化铟,氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO);金属和氧化物的组合,如ZnO:Al或SnO2:Sb;导电聚合物,如聚(3-甲基化合物),聚[3,4-(亚乙基-1,2-二氧基)化合物](PEDT),聚吡咯和聚苯胺;等等,但不限于此。
作为用于负电极的材料,可以使用具有相对低的功函数的材料,以及可以使用金属、金属氧化物或导电聚合物等。负电极材料的具体实例包括:金属,如镁,钙,钠,钾,钛,铟,钇,锂,钆,铝,银,锡和铅,或其合金;多层结构的材料,如LiF/Al或LiO2/Al;等等,但不限于此。
作为空穴注入材料,还可以使用公知的空穴注入材料,并且可以使用,例如,在美国专利第4356429号中公开的酞菁化合物(如铜酞菁),或在文献[Advanced Material,6,p.677(1994)]中描述的星爆型胺衍生物,例如,三(4-咔唑基-9-基苯基)胺(TCTA),4,4',4”-三[苯基(间甲苯基)氨基]三苯基胺(m-MTDATA),1,3,5-三[4-(3-甲基苯基苯基氨基)苯基]苯(m-MTDAPB),聚苯胺/十二烷基苯磺酸或聚(3,4-亚乙基二氧基噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸酯),它是一种可溶性导电性聚合物,聚苯胺/樟脑磺酸或聚苯胺/聚(4-苯乙烯磺酸酯),等等。
作为空穴传输材料,可以使用吡唑啉衍生物,基于芳基胺的衍生物,茋衍生物,三苯基二胺衍生物等,并且也可使用低分子量或聚合物材料。
作为电子传输材料,可以使用噁二唑衍生物,蒽醌二甲烷(anthraquinodimethane)及其衍生物,苯醌及其衍生物,萘醌及其衍生物,蒽醌及其衍生物,四氰基蒽醌二甲烷及其衍生物,芴酮衍生物,二苯基二氰基乙烯及其衍生物,联苯醌衍生物,8-羟基喹啉及其衍生物的金属复合物,等等,并且也可使用低分子量材料和聚合物材料。
作为电子注入材料,例如,LiF为在本领域中代表性使用的,但本申请不限于此。
作为发光材料,可以使用红色、绿色或蓝色发光材料,并且如果需要,可以混合使用两种或更多种发光材料。在这种情况下,两种或更多种发光材料被沉积或被用作单独的供应源,或者被预混合待沉积并用作一个供应源。另外,作为发光材料,也可以使用荧光材料,但也可以使用磷光发光材料。作为发光材料,也可以单独使用其中通过结合各自从正电极和负电极注入的空穴和电子而发光的材料,但是也可以使用其中主体材料和掺杂材料一起涉及发光的材料。
当混合并使用发光材料的主体时,也可以混合并使用同系列的主体,也可以混合并使用不同的系列的主体。例如,选自n-型主体材料或p-型主体材料的两种或更多种材料可被用作用于发光层的主体材料。
根据将要使用的材料,根据本申请的一个示例性实施方式的有机发光器件可以是顶部发射型、底部发射型或双发射型。
基于与应用于有机发光器件的原则相似的原则,即使在有机电子器件(包括有机太阳能电池,有机光电导体,有机晶体管等)中,根据本申请的一个示例性实施方式的杂环化合物可以起作用。
以下,将通过实施例对本说明书进行更详细地描述,但这些实施例仅用于示例本申请,并且不意图限制本申请的范围。
<实施例>
<制备实施例1>化合物2的合成
1)化合物2-2的制备(ref 2)
将4.2g(15.8mM)2-溴二苯并[b,d]噻吩、6.5g(15.8mM)9-苯基-9H,9'H-3,3'-二咔唑、3.0g(15.8mM)CuI、1.9mL(15.8mM)的反式-1,2-二氨基环己烷和3.3g(31.6mM)K3PO4溶解在100mL 1,4-二噁烷中,然后将所得溶液回流24小时。反应完成后,在室温下向其中加入蒸馏水和DCM,进行萃取,将有机层经MgSO4干燥,然后通过旋转蒸发器除去溶剂。将反应物通过柱色谱(DCM:Hex=1:3)纯化,用甲醇重结晶,得到7.9g(85%)目标物化合物2-2。
2)化合物2-1的制备
在-78℃下将7.4mL(18.6mmol)的2.5M正丁基锂逐滴加入到含有8.4g(14.3mmol)化合物2-2和100mL THF的混合溶液中,将所得的混合物在室温下搅拌温度1小时。将4.8mL(42.9mmol)硼酸三甲酯逐滴加入到反应混合物中,并将所得的混合物在室温下搅拌2小时。反应完成后,在室温下向其中加入蒸馏水和DCM,进行萃取,将有机层经MgSO4干燥,然后通过旋转蒸发器除去溶剂。将反应物通过柱色谱(DCM:MeOH=100:3)纯化,用DCM重结晶,得到3.9g(70%)目标物化合物2-1。
3)化合物2的制备
将6.7g(10.5mM)化合物2-1、2.1g(10.5mM)碘苯、606mg(0.52mM)Pd(PPh3)4和2.9g(21.0mM)K2CO3溶解在100/20/20mL甲苯/EtOH/H2O中,然后将所得溶液回流12小时。反应完成后,在室温下向其中加入蒸馏水和DCM,进行萃取,将有机层经MgSO4干燥,然后通过旋转蒸发器除去溶剂。将反应物通过柱色谱(DCM:Hex=1:3)纯化,用甲醇重结晶,得到4.9g(70%)目标物化合物2。
除了在化合物2的制备中使用以下表1中的中间体A替代碘苯,通过以与在化合物2的制备中相同的方式进行制备来合成目标化合物A。
[表1]
除了在化合物2的制备中使用以下表2中的中间体B和中间体C,通过以与在化合物2的制备中相同的方式进行制备来合成目标化合物B。
[表2]
<制备实施例2>化合物ref 2的合成
将4.2g(15.8mM)2-溴二苯并[b,d]噻吩、6.5g(15.8mM)9-苯基-9H,9'H-3,3'-二咔唑、3.0g(15.8mM)CuI、1.9mL(15.8mM)的反式-1,2-二氨基环己烷和3.3g(31.6mM)K3PO4溶解在100mL 1,4-二噁烷中,然后将所得溶液回流24小时。反应完成后,在室温下向其中加入蒸馏水和DCM,进行萃取,将有机层经MgSO4干燥,然后通过旋转蒸发器除去溶剂。将反应物通过柱色谱(DCM:Hex=1:3)纯化,用甲醇重结晶,得到7.9g(85%)目标物化合物ref 2。
<制备实施例3>化合物ref 3的合成
将3.9g(15.8mM)2-溴二苯并[b,d]呋喃、6.5g(15.8mM)9-苯基-9H,9'H-3,3'-二咔唑、3.0g(15.8mM)CuI、1.9mL(15.8mM)的反式-1,2-二氨基环己烷和3.3g(31.6mM)K3PO4溶解在100mL 1,4-二噁烷中,然后将所得溶液回流24小时。反应完成后,在室温下向其中加入蒸馏水和DCM,进行萃取,将有机层经MgSO4干燥,然后通过旋转蒸发器除去溶剂。将反应物通过柱色谱(DCM:Hex=1:3)纯化,用甲醇重结晶,得到7.7g(85%)目标物化合物ref 3。
<制备实施例4>化合物ref 4的合成
1)化合物ref 4-2的制备
在-78℃下将88.0mL(157.8mM)1.8M的LDA滴加到含有30.0g(121.4mM)2-溴二苯并呋喃和300mL THF的混合溶液中,并且将所得混合物在室温下搅拌1小时。将11.0g(42.9mM)碘放入反应混合物中,并且将所得的混合物在室温下搅拌2小时。反应完成后,在室温下向其中加入蒸馏水和DCM,进行萃取,将有机层经MgSO4干燥,然后通过旋转蒸发器除去溶剂。将反应物用柱色谱法(DCM)纯化,并用MeOH重结晶,得到23.1g(51%)目标化合物ref 4-2。
2)化合物ref 4-1的制备
将3.9g(10.5mM)化合物4-2、1.3g(10.5mM)苯基硼酸、606mg(0.52mM)Pd(PPh3)4和2.9g(21.0mM)K2CO3溶解在100/20/20mL甲苯/EtOH/H2O中,然后将所得溶液回流12小时。反应完成后,在室温下向其中加入蒸馏水和DCM,进行萃取,将有机层经MgSO4干燥,然后通过旋转蒸发器除去溶剂。将反应物通过柱色谱(DCM:Hex=1:3)纯化,用甲醇重结晶,得到2.4g(70%)目标物化合物ref 4-1。
3)化合物ref 4的制备
将5.1g(15.8mM)化合物ref 4-1、6.5g(15.8mM)9-苯基-9H,9'H-3,3'-二咔唑、3.0g(15.8mM)CuI、1.9mL(15.8mM)的反式-1,2-二氨基环己烷和3.3g(31.6mM)K3PO4溶解在100mL 1,4-二噁烷中,然后将所得溶液回流24小时。反应完成后,在室温下向其中加入蒸馏水和DCM,进行萃取,将有机层经MgSO4干燥,然后通过旋转蒸发器除去溶剂。将反应物通过柱色谱(DCM:Hex=1:3)纯化,用甲醇重结晶,得到8.7g(85%)目标物化合物ref 4。
<制备实施例5>化合物ref 5的合成
1)化合物ref 5-2的制备
将5.0g(19.0mM)2-溴二苯并[b,d]噻吩、2.6g(15.8mM)9H-咔唑、3.0g(15.8mM)CuI、1.9mL(15.8mM)的反式-1,2-二氨基环己烷和3.3g(31.6mM)K3PO4溶解在100mL1,4-二噁烷中,然后将所得溶液回流24小时。反应完成后,在室温下向其中加入蒸馏水和DCM,进行萃取,将有机层经MgSO4干燥,然后通过旋转蒸发器除去溶剂。将反应物通过柱色谱(DCM:Hex=1:3)纯化,用甲醇重结晶,得到4.7g(85%)化合物ref 5-2。
2)化合物ref 5-1的制备
在-78℃下将7.4mL(18.6mmol)的2.5M正丁基锂逐滴加入到含有5g(14.3mmol)化合物ref 5-2和100mL THF的混合溶液中,将所得的混合物在室温下搅拌温度1小时。将4.8mL(42.9mmol)硼酸三甲酯(B(OMe)3)逐滴加入到反应混合物中,并将所得的混合物在室温下搅拌2小时。反应完成后,在室温下向其中加入蒸馏水和DCM,进行萃取,将有机层经MgSO4干燥,然后通过旋转蒸发器除去溶剂。将反应物通过柱色谱(DCM:MeOH=100:3)纯化,用DCM重结晶,得到3.9g(70%)目标物化合物ref 5-1。
3)化合物ref 5的制备
将7.5g(19.0mM)化合物ref 5-1、5.0g(19.0mM)2-溴二苯并[b,d]噻吩、1.1g(0.95mM)Pd(PPh3)4和5.2g(38.0mM)K2CO3溶解在100/20/20mL甲苯/EtOH/H2O中,然后将所得溶液回流12小时。反应完成后,在室温下向其中加入蒸馏水和DCM,进行萃取,将有机层经MgSO4干燥,然后通过旋转蒸发器除去溶剂。将反应物通过柱色谱(DCM:Hex=1:3)纯化,用甲醇重结晶,得到7.1g(70%)目标物化合物ref 5。
<制备实施例6>化合物ref 6的合成
将4.3g(19.0mM)二苯并[b,d]噻吩-4-基硼酸、10.7g(19.0mM)6-溴-9-,9'-二苯基-9H,9'H-3,3'-二咔唑、1.1g(0.95mM)的Pd(PPh3)4和5.2g(38.0mM)K2CO3溶解在100/20/20mL甲苯/EtOH/H2O中,然后将所得溶液回流12小时。反应完成后,在室温下向其中加入蒸馏水和DCM,进行萃取,将有机层经MgSO4干燥,然后通过旋转蒸发器除去溶剂。将反应物通过柱色谱(DCM:Hex=1:3)纯化,用甲醇重结晶,得到8.9g(70%)目标物化合物ref 6。
以与在制备实施例中相同的方式制备化合物,并且它们的合成确认结果示于下面的表3至4。
[表3]
[表4]
表3示出了NMR值,以及表4显示场解吸质谱法(FD-MS)的测定值。
<实验例>
1)有机发光器件的制造
将用ITO薄薄地涂覆以具有的厚度的玻璃基板用蒸馏水超声洗涤。当用蒸馏水洗涤完成后,将玻璃基板用溶剂(如丙酮、甲醇和异丙醇)进行超声洗涤,进行干燥,然后通过在UV洗涤机中使用UV进行UVO处理5分钟。然后,将基板转移到等离子体洗涤机(PT),然后在用于ITO功函数并且为了除去残留膜的真空状态下进行等离子体处理,并转移到用于有机沉积的热沉积设备。
作为共同的层,在ITO透明电极(正电极)上形成空穴注入层4,4',4”-三[2-萘基(苯基)氨基]三苯基胺(2-TNATA)和空穴传输层N,N'-二(1-萘基)-N,N'-二苯基(1,1'-联苯基)-4,4'-二胺(NPB)。
在其上热真空沉积发光层如下。通过使用在以下表5中描述的化合物作为主体以及使用三(2-苯基吡啶)铱(Ir(ppy)3)作为绿色磷光掺杂剂,沉积发光层以具有的厚度以使主体掺杂有7%的量的Ir(ppy)3。此后,沉积作为空穴阻挡层的BCP以具有的厚度,并且在其上沉积作为电子传输层的Alq3以具有的厚度。最后,在电子传输层上沉积氟化锂(LiF)以具有的厚度从而形成电子注入层,而后在电子注入层上沉积铝(Al)以具有的厚度从而形成负电极,由此制造有机发光器件。
同时,对于每种材料,在10-6至10-8托下对所有的用于制造OLED所需的有机化合物进行真空升华纯化,然后用于OLED的制造。
2)有机发光器件的驱动电压和发光效率
对于如上所述制造的有机发光器件,通过由McScience Inc.制造的M7000测量电致发光(EL)特性,并基于其测定结果,在基准亮度为3,000cd/m2时,通过由McScience Inc制造的使用寿命测量设备(M6000)测定T90。本发明的有机发光器件的特性在下面的表5中所示。
[CBP]
[ref 2]
[ref 3]
[ref 4]
[ref 5]
[ref 6]
[表5]
可以确认的是,就磷光绿色器件的评价而言,与对比实施例1~6相比,本发明的化合物显示出特别改善的寿命特性。另外,当比较本发明的化合物与对比实施例3和4时,可以认为,由于二苯并噻吩显示出比二苯并呋喃更强的芳香性,二苯并噻吩是结构稳定的,并因此原因显示出长使用寿命特性,并且当比较本发明的化合物与对比实施例2和6时,可以确定,在取代基是二苯并噻吩的4位取代的情况下,二苯并噻吩用作保护基,该保护基保护具有良好的反应性的4位,因此,分子稳定性得以提高,并且长使用寿命特性得以展现。此外,当比较本发明的化合物与对比实施例5时,可以确认的是,本发明的化合物,由于二咔唑具有比咔唑更好的空穴传输能力,显示出长寿命特性。
Claims (10)
1.一种由以下化学式1表示的杂环化合物:
[化学式1]
在化学式1中,
L1为直接键或取代或未取代的C6~C60亚芳基,
Ar1为取代或未取代的C6~C60芳基;或取代的或未取代的含有S和O中的至少一个的C2~C60杂芳基,
Ar2为取代或未取代的C6~60芳基;或取代或未取代的C2~C60杂芳基,
R1至R4彼此相同或不同,且各自独立地选自氢;氘;卤素基团;-CN;取代或未取代的C1~C60烷基;取代或未取代的C2~C60烯基;取代或未取代的C2~C60炔基;取代或未取代的C1~C60烷氧基;取代或未取代的C3~C60环烷基;取代或未取代的C2~C60杂环基;取代或未取代的C6~60芳基;取代或未取代的C2~C60杂芳基;-SiRR’R”;-P(=O)RR';以及未取代或被C1~C20烷基、取代或未取代的C6~C60芳基或C2~C60杂芳基取代的胺基,或者两个或更多个相邻的基团彼此键合以形成取代或未经取代的脂肪族或芳香族烃环,
R、R'和R”彼此相同或不同,并且各自独立地为氢;氘;-CN;取代或未取代的C1~C60烷基;取代或未取代的C3~C60环烷基;取代或未取代的C6~C60芳基;或取代或未取代的C2~C60杂芳基,m、p和q各自独立地为0至4的整数,以及
n是0至2的整数。
3.权利要求1所述的杂环化合物,其中,化学式1的Ar1为苯基、联苯基、萘基、其中烷基被取代的芴基、二苯并噻吩基或二苯并呋喃基。
4.权利要求1所述的杂环化合物,其中,化学式1的Ar2为苯基。
5.权利要求1所述的杂环化合物,其中,化学式1的R1和R4各自独立地为氢或氘。
7.一种有机发光器件,包括:
正电极;
负电极;和
具有设置在所述正电极和所述负电极之间的一个或多个层的有机材料层,
其中,所述有机材料层的一个或多个层包含权利要求1至6中任一项所述的杂环化合物。
8.权利要求7所述的有机发光器件,其中,所述有机材料层包括空穴阻挡层、电子注入层和电子传输层中的至少一个层,并且所述空穴阻挡层、所述电子注入层和所述电子传输层中的至少一个层包含所述杂环化合物。
9.权利要求7所述的有机发光器件,其中,所述有机材料层包括发光层,并且所述发光层包含所述杂环化合物。
10.权利要求7所述的有机发光器件,其中,所述有机材料层包括空穴注入层、空穴传输层以及同时注入和传输空穴的层中的一个或多个层,并且这些层中的一个层包含所述杂环化合物。
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