CN107778220A - 以芴和含氮六元杂环为核心的化合物及在有机发光器件中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种以芴和含氮六元杂环为核心的化合物,该具有如下结构通式(1):通式(1),通式(1)中,R1、R2、R3分别为苯基、联苯基、萘基、吡啶基、喹啉基、异喹啉基、菲罗啉基、苯并咪唑基、苯并恶唑基、吡啶并吲哚基、喹喔啉基或萘啶基中的一种;通式(1)中,Ar表示为苯基、联苯基、萘基或吡啶基中的一种;通式(1)中,表示为含氮六元杂环,n=1、2或3。本发明以芴和含氮六元杂环为骨架,通过芳香基团连接,其中的含氮六元杂环为强电子性基团,通过芴或芳香基团的修饰,使HOMO能级自由调整,作为电子型发光材料使用或作为空穴阻挡/电子传输层材料使用,可以提高器件的光电性能及使用寿命。

Description

以芴和含氮六元杂环为核心的化合物及在有机发光器件中的 应用
技术领域
本发明涉及一种以芴和含氮六元杂环为核心的化合物及在有机发光器件中的应用,属于半导体技术领域。
背景技术
有机电致发光(OLED:Organic Light Emission Diodes)器件技术既可以用来制造新型显示产品,也可以用于制作新型照明产品,有望替代现有的液晶显示和荧光灯照明,应用前景十分广泛。
OLED发光器件犹如三明治的结构,包括电极材料膜层,以及夹在不同电极膜层之间的有机功能材料,各种不同功能材料根据用途相互叠加在一起共同组成OLED发光器件。作为电流器件,当对OLED发光器件的两端电极施加电压,并通过电场作用有机层功能材料膜层中的正负电荷,正负电荷进一步在发光层中复合,即产生OLED电致发光。
当前,OLED显示技术已经在智能手机,平板电脑等领域获得应用,进一步还将向电视等大尺寸应用领域扩展,但是,和实际的产品应用要求相比,OLED器件的发光效率,使用寿命等性能还需要进一步提升。
对于OLED发光器件提高性能的研究包括:降低器件的驱动电压,提高器件的发光效率,提高器件的使用寿命等。为了实现OLED器件的性能的不断提升,不但需要从OLED器件结构和制作工艺的创新,更需要OLED光电功能材料不断研究和创新,创制出更高性能OLED的功能材料。
应用于OLED器件的OLED光电功能材料从用途上可划分为两大类,即电荷注入传输材料和发光材料,进一步,还可将电荷注入传输材料分为电子注入传输材料、电子阻挡材料、空穴注入传输材料和空穴阻挡材料,还可以将发光材料分为主体发光材料和掺杂材料。
为了制作高性能的OLED发光器件,要求各种有机功能材料具备良好的光电特性,譬如,作为电荷传输材料,要求具有良好的载流子迁移率,高玻璃化转化温度等,作为发光层的主体材料要求材料具有良好双极性,适当的HOMO/LUMO能阶等。
构成OLED器件的OLED光电功能材料膜层至少包括两层以上结构,产业上应用的OLED器件结构,则包括空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层等多种膜层,也就是说应用于OLED器件的光电功能材料至少包含空穴注入材料,空穴传输材料,发光材料,电子传输材料等,材料类型和搭配形式具有丰富性和多样性的特点。另外,对于不同结构的OLED器件搭配而言,所使用的光电功能材料具有较强的选择性,相同的材料在不同结构器件中的性能表现,也可能完全迥异。
因此,针对当前OLED器件的产业应用要求,以及OLED器件的不同功能膜层,器件的光电特性需求,必须选择更适合,具有高性能的OLED功能材料或材料组合,才能实现器件的高效率、长寿命和低电压的综合特性。就当前OLED显示照明产业的实际需求而言,目前OLED材料的发展还远远不够,落后于面板制造企业的要求,作为材料企业开发更高性能的有机功能材料显得尤为重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种以芴和含氮六元杂环为核心的化合物及其在有机电致发光器件上的应用。该化合物含有芴结构,具有较高的玻璃化温度和分子热稳定性,合适的HOMO和LUMO能级,较高Eg,通过器件结构优化,可有效提升OLED器件的光电性能以及OLED器件的寿命。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种以芴和含氮六元杂环为核心的化合物,所述化合物具有如下结构通式(1):
所述通式(1)中,R1、R2、R3分别为苯基、联苯基、萘基、吡啶基、喹啉基、异喹啉基、菲罗啉基、苯并咪唑基、苯并恶唑基、吡啶并吲哚基、喹喔啉基或萘啶基中的一种;
通式(1)中,Ar表示为苯基、联苯基、萘基或吡啶基中的一种;
通式(1)中,表示为含氮六元杂环,n=1、2或3。
本发明的有益效果是:在以芴和含氮六元杂环为骨架,通过芳香基团连接,其中的含氮六元杂环为强电子性基团,通过芴或芳香基团的修饰,使HOMO能级自由调整,作为电子型发光材料使用或作为空穴阻挡/电子传输层材料使用,可以提高器件的光电性能及使用寿命。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
本发明如上所述一种以芴和含氮六元杂环为核心的化合物,进一步,通式(1)中的
为通式(2)、通式(3)、通式(4)、通式(5)或通式(6)表示:
其中,R2、R3分别独立的表示为R2、R3分别为苯基、联苯基、萘基、吡啶基、喹啉基、异喹啉基、菲罗啉基、苯并咪唑基、苯并恶唑基、吡啶并吲哚基、喹喔啉基或萘啶基中的一种。
本发明如上所述一种以芴和含氮六元杂环为核心的化合物,进一步,通式(1)中的
表示为:
中的任一种。
本发明如上所述一种以芴和含氮六元杂环为核心的化合物,进一步,所述化合物的具体结构式为:
中的任一种。
本发明如上所述一种以芴和含氮六元杂环为核心的化合物,进一步,该制备方法中的反应方程式为:
其中,R1、R2、R3分别为苯基、联苯基、萘基、吡啶基、喹啉基、异喹啉基、菲罗啉基、苯并咪唑基、苯并恶唑基、吡啶并吲哚基、喹喔啉基或萘啶基中的一种;
所述制备方法以Br-Ar-Br为原料,通过格氏反应,制得格氏试剂,然后和9-芴酮反应,生成叔醇;随后叔醇和H-R1通过傅-克反应,制得一溴代化合物,然后和通过C-C偶联制得所述化合物。
上述制备方法具体地包括以下步骤:
1)Br-Ar-Br和镁粉为原料,所述Br-Ar-Br和镁粉摩尔比例为1:1,加入四氢呋喃,氮气氛围下,加热至70℃,回流反应3-5小时,无镁粉剩余,反应完全,生成格式试剂;上述的所述四氢呋喃的用量优选为1gBr-Ar-Br加入3-6ml四氢呋喃,
2)称取9-芴酮溶于四氢呋喃中,所述9-芴酮和所述Br-Ar-Br摩尔比为1:1,然后滴加步骤1)制备的格式试剂,滴加结束后,加热至60-70℃,回流反应10-25小时,生成大量白色的格式盐沉淀,反应结束,然后滴加饱和NHCl4溶液,将所述格式盐转化为叔醇;再用***萃取获得萃取液,所述萃取液用无水硫酸钠干燥,然后旋蒸脱溶剂至无馏分,获得叔醇粗产物,所得叔醇粗产物用石油醚:二氯甲烷混合溶剂过中性硅胶柱,得到固体叔醇纯化产物;优选地上述的石油醚:二氯甲烷的体积比3:2;步骤2)中的所述四氢呋喃的用量优选为每1g9-芴酮溶于4-8ml四氢呋喃;所述***的用量为1g叔醇加入5-10ml***中。
3)按1:2当量称取固体叔醇纯化产物和R1-H,溶于二氯甲烷中,所述二氯甲烷的用量为1g固体叔醇纯化产物溶于5-8ml二氯甲烷中,室温条件下再滴加三氟化硼·***络合物,所述固体叔醇纯化产物与三氟化硼·***络合物摩尔比例为1:1.5,反应30-60分钟,然后加入乙醇和水淬灭反应,然后用二氯甲烷萃取,无水硫酸钠干燥,旋蒸脱溶剂至馏分,石油醚过中性硅胶柱,乙醇:二氯甲烷混合溶剂重结晶,得一溴代化合物;优选地,所述乙醇:二氯甲烷混合溶剂中乙醇和二氯甲烷体积比1:1。
4)以一溴代化合物和硼酸化合物为原料,甲苯溶解,所述甲苯用量为1g一溴代化合物使用30-50ml甲苯,其中,所述一溴代化合物与硼酸化合物的摩尔比为1:(1.2~1.5);
5)向步骤4)最终的反应体系中加入Pd(PPh3)4和碳酸钠;
其中,优选地,所述Pd(PPh3)4与一溴代化合物的摩尔比为(0.005~0.02):1,所述碳酸钠与一溴代化合物的摩尔比为(1.5~3.0):1;
6)在氮气保护下,将步骤5)获得的混合溶液于95~110℃,反应10~24小时,自然冷却至室温,并过滤反应溶液,滤液旋蒸至无溶剂,过中性硅胶柱,得到目标产物。
本发明一种上述以芴和含氮六元杂环为核心的化合物在有机发光器件中的应用。
本发明提供一种有机电致发光器件,所述有机电致发光器件包括至少一层功能层含有上述的含有二苯并六元环和含氮六元杂环的化合物。
本发明提供一种有机发光器件,包括空穴阻挡/电子传输层层,所述空穴阻挡/电子传输层为上述以芴和含氮六元杂环为核心的化合物。
本发明如上所述一种有机发光器件,进一步,还包括透明基板层、ITO阳极层、空穴注入层、空穴传输/电子阻挡层、发光层、电子注入层及阴极反射电极层,所述透明基板层、ITO阳极层、空穴注入层、空穴传输/电子阻挡层、发光层、空穴阻挡/电子传输层、电子注入层及阴极反射电极层从下至上依次层叠布置。
本发明如上所述一种有机发光器件,进一步,所述ITO阳极层厚度为130-150nm;或/和所述空穴注入层为材料HAT-CN,厚度为10nm;或/和所述空穴传输/电子阻挡层为穴传输材料NPB,厚度为80nm,或/和所述发光层以CBP作为主体材料,Ir(ppy)作为磷光掺杂材料,掺杂质量比为10%,厚度为30nm,或/和所述空穴阻挡/电子传输层的厚度为40nm,和/或所述电子注入层的为LiF材料,其厚度为1nm,和/或所述阴极反射电极层为材料Al,其厚度为100nm。
本发明如上所述一种有机发光器件,包括发光层,所述发光层为以上述以芴和含氮六元杂环为核心的化合物和化合物GHN为主体材料,掺杂材料为Ir(ppy)3,所述以芴和含氮六元杂环为核心的化合物、化合物GHN及Ir(ppy)3的混掺质量比为60:30:10,其中,所述化合物GHN的结构式为
本发明如上所述一种有机发光器件,进一步,还包括透明基板层、ITO阳极层、空穴注入层、空穴传输/电子阻挡层、发光层、空穴阻挡/电子传输层、电子注入层及阴极反射电极层,所述透明基板层、ITO阳极层、空穴注入层、空穴传输/电子阻挡层、发光层、空穴阻挡/电子传输层、电子注入层及阴极反射电极层从下至上依次层叠布置。
本发明如上所述一种有机发光器件,进一步,还包括透明基板层、ITO阳极层、空穴注入层、空穴传输/电子阻挡层、发光层、空穴阻挡/电子传输层、电子注入层及阴极反射电极层,所述透明基板层、ITO阳极层、空穴注入层、空穴传输/电子阻挡层、发光层、空穴阻挡/电子传输层、电子注入层及阴极反射电极层从下至上依次层叠布置。上述优选地所述ITO层为阳极层厚度为130-150nm;或/和所述空穴注入层为材料HAT-CN,厚度为10nm;或/和所述空穴传输/电子阻挡层为穴传输材料NPB,厚度为80nm,或/和所述发光层厚度为30nm,或/和所述空穴阻挡/电子传输层材料为TPBI,其厚度为40nm,和/或所述电子注入层的为LiF材料,其厚度为1nm,和/或所述阴极反射电极层为材料Al,其厚度为100nm。
本发明提供一种有机发光器件的制备方法,包括以下步骤:
步骤a)清洗透明基板层上的ITO阳极层;
步骤b)在ITO阳极层上,通过真空蒸镀方式蒸镀空穴注入层材料HAT-CN作为空穴注入层;
步骤c)在空穴注入层上,通过真空蒸镀方式蒸镀空穴传输材料NPB作为空穴传输层/电子阻挡层;
步骤d)在空穴传输/电子阻挡层之上蒸镀发光层,所述发光层以CBP作为主体材料,Ir(ppy)作为磷光掺杂材料;
步骤e)在发光层之上,使用上述以芴和含氮六元杂环为核心的化合物作为空穴阻挡层/电子传输层材料;
步骤f)在空穴阻挡/电子传输层之上,真空蒸镀电子注入层LiF;
步骤g)在电子注入层之上,真空蒸镀阴极Al作为阴极反射电极层。
本发明化合物以芴和含氮六元杂环为骨架,通过芳香基团连接,其中的含氮六元杂环为强电子性基团,通过芴或芳香基团的修饰,使HOMO能级自由调整,可以作为电子型发光材料使用,也可以作为空穴阻挡/电子传输层材料使用。且由于芴的9位引入不同基团,破坏分子对称性,避免分子间的聚集作用,分子结构中,各基团刚性较强,具有高的玻璃化温度及热稳定性,本发明化合物应用于OLED器件时,可保持材料成膜后的膜层稳定性,提高OLED器件使用寿命。
附图说明
图1为本发明所列举的材料应用于OLED器件的结构示意图;
其中,1为透明基板层,2为ITO阳极层,3为空穴注入层,4为空穴传输/电子阻挡层,5为发光层,6为空穴阻挡/电子传输层,7为电子注入层,8为阴极反射电极层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
实施例1
原料A1的合成:
合成路线如下:
250ml的四口瓶,在通入氮气的气氛下,加入15.6g 3,4'-二溴-1,1'-联苯(0.05mol)和1.33gMg粉(0.05mol),60ml四氢呋喃,加热至70℃,回流反应4小时,无镁粉剩余,反应完全,生成格式试剂;
9.01g 9-芴酮(0.05mol)溶于50ml四氢呋喃中,滴加上述格式试剂,60℃反应24小时,生成大量白色沉淀,最后加入饱和NHCl4将格式盐转化为醇;反应完毕后,***萃取,干燥旋蒸,石油醚:二氯甲烷混合溶剂(3:2)硅胶柱纯化,得到略带黄色的固体叔醇(收率为91%);使用DEI-MS来识别该化合物,分子式C25H17BrO,检测值[M+1]+=413.02,计算值412.05;
按1:2当量取16.5g上述叔醇(0.04mol)和6.24g苯(0.08mol)溶于100ml二氯甲烷中,在室温条件下滴加8ml三氟化硼·***络合物,反应30分钟,加入20ml乙醇和20ml水淬灭反应,用二氯甲烷(20ml*3)萃取,干燥旋蒸,石油醚硅胶柱纯化,用乙醇:二氯甲烷重结晶,收率为72%;使用DEI-MS来识别该化合物,分子式C31H21Br,检测值[M+1]+=473.04,计算值472.08。
实施例2
原料A2的合成:
合成路线:
按实施例1中的原料A1的合成方法制备原料A2,不同点在于用1,4-二溴苯代替3,4'-二溴-1,1'-联苯,第三步反应中用联苯代替苯;
使用DEI-MS来识别该化合物,分子式C31H21Br,检测值[M+1]+=473.06,计算值472.08。
实施例3
原料A3的合成:
合成路线:
按实施例1中的原料A1的合成方法制备原料A3,不同点在于用1,4-二溴苯代替3,4'-二溴-1,1'-联苯;
使用DEI-MS来识别该化合物,分子式C25H17Br,检测值[M+1]+=397.11,计算值396.05。
实施例4
原料A4的合成:
合成路线:
按实施例1中的原料A1的合成方法制备原料A4,不同点在于第三步反应中用联苯代替苯;
使用DEI-MS来识别该化合物,分子式C37H25Br,检测值[M+1]+=549.08,计算值548.11。
实施例5
原料A5的合成:
合成路线:
按实施例1中的原料A1的合成方法制备原料A5,不同点在于用4,4'-二溴-1,1'-联苯代替3,4'-二溴-1,1'-联苯;
使用DEI-MS来识别该化合物,分子式C31H21Br,检测值[M+1]+=473.15,计算值472.08。
实施例6
原料A6的合成:
合成路线:
按实施例1中的原料A1的合成方法制备原料A2,不同点在于用1,4-二溴苯代替3,4'-二溴-1,1'-联苯,第三步反应中用吡啶代替苯;
使用DEI-MS来识别该化合物,分子式C24H16BrN,检测值[M+1]+=397.98,计算值397.05。
实施例7化合物3的合成:
合成路线:
250ml的四口瓶,在通入氮气的气氛下,加入0.01mol原料A3,0.012mol原料B1,0.02mol碳酸钠,1×10-4mol Pd(PPh3)4,150ml甲苯,加热至105℃回流24小时,取样点板,显示无溴代物剩余,反应完全;自然冷却,过滤,滤液旋蒸至无馏分,过中性硅胶柱,得到目标产物,纯度99.4%,收率77.5%。
元素分析结构(分子式C40H27N3):理论值C,87.40;H,4.95;N,7.64;测试值:C,87.41;H,4.95;N,7.63。
HPLC-MS:材料分子量为549.22,实测分子量549.45。
实施例8化合物4的合成:
合成路线:
250ml的四口瓶,在通入氮气的气氛下,加入0.01mol原料A3,0.012mol原料B2,0.02mol碳酸钠,1×10-4mol Pd(PPh3)4,150ml甲苯,加热至105℃回流24小时,取样点板,显示无溴代物剩余,反应完全;自然冷却,过滤,滤液旋蒸至无馏分,过中性硅胶柱,得到目标产物,纯度99.5%,收率79.2%。
元素分析结构(分子式C41H28N2):理论值C,89.75;H,5.14;N,5.11;测试值:C,89.76;H,5.12;N,5.12。
HPLC-MS:材料分子量为548.23,实测分子量548.49。
实施例9化合物5的合成:
合成路线:
250ml的四口瓶,在通入氮气的气氛下,加入0.01mol原料A1,0.012mol原料B3,0.02mol碳酸钠,1×10-4mol Pd(PPh3)4,150ml甲苯,加热至105℃回流24小时,取样点板,显示无溴代物剩余,反应完全;自然冷却,过滤,滤液旋蒸至无馏分,过中性硅胶柱,得到目标产物,纯度99.3%,收率78.1%。
元素分析结构(分子式C48H33N):理论值C,92.42;H,5.33;N,2.25;测试值:C,92.40;H,5.34;N,2.26。
HPLC-MS:材料分子量为623.26,实测分子量623.51。
实施例10化合物7的合成:
合成路线:
250ml的四口瓶,在通入氮气的气氛下,加入0.01mol原料A2,0.012mol原料B3,0.02mol碳酸钠,1×10-4mol Pd(PPh3)4,150ml甲苯,加热至105℃回流24小时,取样点板,显示无溴代物剩余,反应完全;自然冷却,过滤,滤液旋蒸至无馏分,过中性硅胶柱,得到目标产物,纯度99.5%,收率74.3%。
元素分析结构(分子式C48H33N):理论值C,92.42;H,5.33;N,2.25;测试值:C,92.43;H,5.32;N,2.25。
HPLC-MS:材料分子量为623.26,实测分子量623.53。
实施例11化合物13的合成:
合成路线:
250ml的四口瓶,在通入氮气的气氛下,加入0.01mol原料A3,0.012mol原料B4,0.02mol碳酸钠,1×10-4mol Pd(PPh3)4,150ml甲苯,加热至105℃回流24小时,取样点板,显示无溴代物剩余,反应完全;自然冷却,过滤,滤液旋蒸至无馏分,过中性硅胶柱,得到目标产物,纯度99.7%,收率78.9%。
元素分析结构(分子式C42H29N):理论值C,92.11;H,5.34;N,2.56;测试值:C,92.10;H,5.35;N,2.55。
HPLC-MS:材料分子量为547.23,实测分子量547.49。
实施例12化合物15的合成:
合成路线:
250ml的四口瓶,在通入氮气的气氛下,加入0.01mol原料A3,0.012mol原料B5,0.02mol碳酸钠,1×10-4mol Pd(PPh3)4,150ml甲苯,加热至105℃回流24小时,取样点板,显示无溴代物剩余,反应完全;自然冷却,过滤,滤液旋蒸至无馏分,过中性硅胶柱,得到目标产物,纯度99.2%,收率77.8%。
元素分析结构(分子式C40H27N3):理论值C,87.40;H,4.95;N,7.64;测试值:C,87.41;H,4.965;N,7.63。
HPLC-MS:材料分子量为549.22,实测分子量549.47。
实施例13化合物26的合成:
合成路线:
250ml的四口瓶,在通入氮气的气氛下,加入0.01mol原料A3,0.012mol原料C1,0.02mol碳酸钠,1×10-4mol Pd(PPh3)4,150ml甲苯,加热至105℃回流24小时,取样点板,显示无溴代物剩余,反应完全;自然冷却,过滤,滤液旋蒸至无馏分,过中性硅胶柱,得到目标产物,纯度99.6%,收率77.3%。
元素分析结构(分子式C39H26N4):理论值C,85.07;H,4.76;N,10.17;测试值:C,85.06;H,4.78;N,10.16。
HPLC-MS:材料分子量为550.22,实测分子量550.43。
实施例14化合物28的合成:
合成路线:
250ml的四口瓶,在通入氮气的气氛下,加入0.01mol原料A4,0.012mol原料C2,0.02mol碳酸钠,1×10-4mol Pd(PPh3)4,150ml甲苯,加热至105℃回流24小时,取样点板,显示无溴代物剩余,反应完全;自然冷却,过滤,滤液旋蒸至无馏分,过中性硅胶柱,得到目标产物,纯度99.1%,收率65.1%。
元素分析结构(分子式C53H36N2):理论值C,90.83;H,5.18;N,4.00;测试值:C,90.81;H,5.17;N,4.02。
HPLC-MS:材料分子量为700.29,实测分子量700.55。
实施例15化合物35的合成:
合成路线:
250ml的四口瓶,在通入氮气的气氛下,加入0.01mol原料A5,0.012mol原料C1,0.02mol碳酸钠,1×10-4mol Pd(PPh3)4,150ml甲苯,加热至105℃回流24小时,取样点板,显示无溴代物剩余,反应完全;自然冷却,过滤,滤液旋蒸至无馏分,过中性硅胶柱,得到目标产物,纯度99.4%,收率71.7%。
元素分析结构(分子式C45H30N4):理论值C,86.24;H,4.82;N,8.94;测试值:C,86.22;H,4.83;N,8.95。
HPLC-MS:材料分子量为626.25,实测分子量626.52。
实施例16化合物40的合成:
合成路线:
按实施例9中化合物5的合成方法制备,不同点在于用原料C3代替原料B3;
元素分析结构(分子式C47H32N2):理论值C,90.35;H,5.16;N,4.48;测试值:C,90.38;H,5.15;N,4.47。
HPLC-MS:材料分子量为624.26,实测分子量625.54。
实施例17化合物42的合成:
合成路线:
按实施例10中化合物7的合成方法制备,不同点在于用原料C3代替原料B3;
元素分析结构(分子式C47H32N2):理论值C,90.35;H,5.16;N,4.48;测试值:C,90.36;H,5.17;N,4.47。
HPLC-MS:材料分子量为624.26,实测分子量624.53。
实施例18化合物44的合成:
合成路线:
按实施例7中化合物3的合成方法制备,不同点在于用原料C4代替原料B1;
元素分析结构(分子式C47H32N2):理论值C,90.35;H,5.16;N,4.48;测试值:C,90.37;H,5.15;N,4.48。
HPLC-MS:材料分子量为624.26,实测分子量624.57。
实施例19化合物47的合成:
合成路线:
按实施例7中化合物3的合成方法制备,不同点在于用原料D1代替原料B1;
元素分析结构(分子式C40H27N3):理论值C,87.40;H,4.95;N,7.64;测试值:C,87.40;H,4.95;N,7.65。
HPLC-MS:材料分子量为549.22,实测分子量549.45。
实施例20化合物51的合成:
合成路线:
按实施例9中化合物5的合成方法制备,不同点在于用原料D1代替原料B3;
元素分析结构(分子式C46H31N3):理论值C,88.29;H,4.99;N,6.72;测试值:C,88.30;H,5.00;N,6.70。
HPLC-MS:材料分子量为625.25,实测分子量625.56。
实施例21化合物53的合成:
合成路线:
按实施例10中化合物7的合成方法制备,不同点在于用原料D1代替原料B3;
元素分析结构(分子式C46H31N3):理论值C,88.29;H,4.99;N,6.72;测试值:C,88.27;H,5.00;N,6.73。
HPLC-MS:材料分子量为625.25,实测分子量625.59。
实施例22化合物58的合成:
合成路线:
250ml的四口瓶,在通入氮气的气氛下,加入0.01mol原料A6,0.012mol原料D1,0.02mol碳酸钠,1×10-4mol Pd(PPh3)4,150ml甲苯,加热至105℃回流24小时,取样点板,显示无溴代物剩余,反应完全;自然冷却,过滤,滤液旋蒸至无馏分,过中性硅胶柱,得到目标产物,纯度99.4%,收率71.7%。
元素分析结构(分子式C39H26N4):理论值C,85.07;H,4.76;N,10.17;测试值:C,85.07;H,4.75;N,10.18。
HPLC-MS:材料分子量为550.22,实测分子量550.47。
以下,通过器件实施例1-10和器件比较例1详细说明本发明所提供的化合物作为空穴阻挡或电子传输层材料以及发光层材料,应用在电致发光器件上,并以比较例1证明其有益效果。各实施例所得器件的性能测试结果如表1所示。
器件实施例1
一种电致发光器件,其制备步骤包括:
a)清洗透明基板层1上的ITO阳极层2,分别用去离子水、丙酮、乙醇超声清洗各15分钟,然后在等离子体清洗器中处理2分钟;
b)在ITO阳极层2上,通过真空蒸镀方式蒸镀空穴注入层材料HAT-CN,厚度为10nm,这层作为空穴注入层3;
c)在空穴注入层3上,通过真空蒸镀方式蒸镀空穴传输材料NPB,厚度为80nm,该层为空穴传输层或电子阻挡层4;
d)在空穴传输或电子阻挡层4之上蒸镀发光层5,CBP作为主体材料,Ir(ppy)3作为磷光掺杂材料,Ir(ppy)3和CBP的质量比为1:9,厚度为30nm;
e)在发光层5之上,使用本发明化合物3作为空穴阻挡层或电子传输层材料,厚度为40nm,这层有机材料作为空穴阻挡或电子传输层6使用;
f)在空穴阻挡或电子传输层6之上,真空蒸镀电子注入层LiF,厚度为1nm,该层为电子注入层7;
g)在电子注入层7之上,真空蒸镀阴极Al(100nm),该层为阴极反射电极层8;
按照上述步骤完成电致发光器件的制作后,测量器件的驱动电压,电流效率,其结果见表1所示。
相关材料的分子机构式如下所示:
器件实施例2
本实施例与器件实施例1的不同之处在于:电致发光器件的空穴阻挡或电子传输层6材料变为本发明化合物4。所得电致发光器件的检测数据见表1所示。
器件实施例3
本实施例与器件实施例1的不同之处在于:电致发光器件的空穴阻挡或电子传输层6材料变为本发明化合物15。所得电致发光器件的检测数据见表1所示。
器件实施例4
本实施例与器件实施例1的不同之处在于:电致发光器件的空穴阻挡或电子传输层6材料变为本发明化合物26。所得电致发光器件的检测数据见表1所示。
器件实施例5
本实施例与器件实施例1的不同之处在于:电致发光器件的空穴阻挡/电子传输层6材料变为本发明化合物35。所得电致发光器件的检测数据见表1所示。
器件实施例6
本实施例与器件实施例1的不同之处在于:电致发光器件的空穴阻挡或电子传输层6材料变为TPBI,发光层主体材料变为本发明化合物5,掺杂材料为Ir(ppy)3,本发明化合物5及掺杂材料Ir(ppy)3的质量比为9:1,所得电致发光器件的检测数据见表1所示。
器件实施例7
本实施例与器件实施例1的不同之处在于:电致发光器件的空穴阻挡或电子传输层6材料变为TPBI,发光层主体材料变为本发明化合物42,掺杂材料为Ir(ppy)3,本发明化合物42及掺杂材料Ir(ppy)3的质量比为9:1,所得电致发光器件的检测数据见表1所示。
器件实施例8
本实施例与器件实施例1的不同之处在于:电致发光器件的空穴阻挡或电子传输层6材料变为TPBI,发光层主体材料变为本发明化合物51和化合物GHN,掺杂材料为Ir(ppy)3,本发明化合物51、化合物GHN及掺杂材料为Ir(ppy)3的混掺质量比为60:30:10,所得电致发光器件的检测数据见表1所示。
器件实施例9
本实施例与器件实施例1的不同之处在于:电致发光器件的空穴阻挡或电子传输层6材料变为TPBI,发光层主体材料变为本发明化合物53和化合物GHN,掺杂材料为Ir(ppy)3,本发明化合物53、化合物GHN及掺杂材料为Ir(ppy)3混掺的质量比为60:30:10,所得电致发光器件的检测数据见表1所示。
器件实施例10
本实施例与器件实施例1的不同之处在于:电致发光器件的空穴阻挡或电子传输层6材料变为两层,其中本发明化合物58单独作为空穴阻挡层使用,厚度为5nm,所述下列结构化合物A和化合物B按照质量比1:1的比例相互混合作为电子传输层使用,其厚度为35nm。所得电致发光器件的检测数据见表1所示。
器件比较例1
本比较例与器件实施例1的不同之处在于:电致发光器件的空穴阻挡或电子传输层6材料变为TPBI。所得电致发光器件的检测数据见表1所示。
表1
编号 电流效率 色彩 LT95寿命
器件实施例1 1.3 绿光 3.3
器件实施例2 1.2 绿光 2.9
器件实施例3 1.4 绿光 3.5
器件实施例4 1.3 绿光 3.1
器件实施例5 1.4 绿光 3.4
器件实施例6 1.5 绿光 5.1
器件实施例7 1.4 绿光 4.5
器件实施例8 1.7 绿光 8.2
器件实施例9 1.6 绿光 7.5
器件实施例10 1.5 绿光 4.5
器件比较例1 1.0 绿光 1.0
注:器件测试性能以器件比较例1作为参照,比较例1器件各项性能指标设为1.0。比较例1的电流效率为28cd/A(@10mA/cm2);CIE色坐标为(0.33,0.63);5000亮度下LT95寿命衰减为2.5Hr。
上述的空穴阻挡层也称为电子传输层。
由表1的结果可以看出本发明化合物可应用于OLED发光器件制作,并且与比较例相比,无论是效率还是寿命均比已知OLED材料获得较大改观,特别是器件的使用寿命获得较大的提升。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种以芴和含氮六元杂环为核心的化合物,其特征在于,所述化合物具有如下结构通式(1):
所述通式(1)中,R1、R2、R3分别独立的表示为苯基、联苯基、萘基、吡啶基、喹啉基、异喹啉基、菲罗啉基、苯并咪唑基、苯并恶唑基、吡啶并吲哚基、喹喔啉基或萘啶基中的一种;
通式(1)中,Ar表示为苯基、联苯基、萘基或吡啶基中的一种;
通式(1)中,表示为含氮六元杂环,n=1、2或3。
2.根据权利要求1所述一种以芴和含氮六元杂环为核心的化合物,其特征在于,通式(1)中的
为通式(2)、通式(3)、通式(4)、通式(5)或通式(6)表示:
其中,R2、R3分别独立的表示为苯基、联苯基、萘基、吡啶基、喹啉基、异喹啉基、菲罗啉基、苯并咪唑基、苯并恶唑基、吡啶并吲哚基、喹喔啉基或萘啶基中的一种。
3.根据权利要求1所述一种以芴和含氮六元杂环为核心的化合物,其特征在于,通式(1)中的
表示为:
中的任一种。
4.根据权利要求1所述的化合物,其特征在于,所述化合物的具体结构式为:
中的任一种。
5.一种权利要求1至4任一项所述化合物的制备方法,其特征在于该制备方法中的反应方程式为:
其中,R1、R2、R3分别为苯基、联苯基、萘基、吡啶基、喹啉基、异喹啉基、菲罗啉基、苯并咪唑基、苯并恶唑基、吡啶并吲哚基、喹喔啉基或萘啶基中的一种;
Ar为苯基、联苯基、萘基或吡啶基中的一种;
为含氮六元杂环,n=1、2或3;
所述制备方法以Br-Ar-Br为原料,通过格氏反应,制得格氏试剂,然后和9-芴酮反应,生成叔醇;随后叔醇和H-R1通过傅-克反应,制得一溴代化合物,然后和通过C-C偶联制得所述化合物。
6.一种权利要求1至4任一项所述以芴和含氮六元杂环为核心的化合物在有机发光器件中的应用。
7.一种有机电致发光器件,其特征在于,所述有机电致发光器件包括至少一层功能层含有权利要求1至4任一项所述的化合物。
8.一种有机发光器件,包括空穴阻挡/电子传输层6,其特征在于,所述空穴阻挡/电子传输层为权利要求1至4任一项所述以芴和含氮六元杂环为核心的化合物。
9.根据权利要求8所述一种有机发光器件,其特征在于,还包括透明基板层、ITO阳极层、空穴注入层、空穴传输/电子阻挡层、发光层、电子注入层及阴极反射电极层,所述透明基板层、ITO阳极层、空穴注入层、空穴传输/电子阻挡层、发光层、空穴阻挡/电子传输层、电子注入层及阴极反射电极层从下至上依次层叠布置。
10.根据权利要求9所述一种有机发光器件,其特征在于,所述空穴注入层为材料HAT-CN,厚度为10nm;或/和所述空穴传输/电子阻挡层为穴传输材料NPB,厚度为80nm,或/和所述发光层5以CBP作为主体材料,Ir(ppy)3作为磷光掺杂材料,掺杂质量比为10%,厚度为30nm,或/和所述空穴阻挡/电子传输层的厚度为40nm,和/或所述电子注入层的为LiF材料,其厚度为1nm,和/或所述阴极反射电极层为材料Al,其厚度为100nm。
11.一种有机发光器件,包括发光层,其特征在于,所述发光层为以权利要求1至4任一项所述以芴和含氮六元杂环为核心的化合物和化合物GHN为主体材料,掺杂材料为Ir(ppy)3,所述权利要求1至4任一项所述以芴和含氮六元杂环为核心的化合物、化合物GHN及Ir(ppy)3的混掺质量比为60:30:10,其中,所述化合物GHN的结构式为
12.一种有机发光器件的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤a)清洗透明基板层上的ITO阳极层;
步骤b)在ITO阳极层上,通过真空蒸镀方式蒸镀空穴注入层材料HAT-CN作为空穴注入层;
步骤c)在空穴注入层上,通过真空蒸镀方式蒸镀空穴传输材料NPB作为空穴传输层/电子阻挡层;
步骤d)在空穴传输/电子阻挡层之上蒸镀发光层,以CBP作为主体材料,Ir(ppy)3作为磷光掺杂材料;
步骤e)在发光层之上,使用权利要求1至4任一项所述以芴和含氮六元杂环为核心的化合物作为空穴阻挡层/电子传输层材料;
步骤f)在空穴阻挡/电子传输层之上,真空蒸镀电子注入层LiF;
步骤g)在电子注入层之上,真空蒸镀阴极Al作为阴极反射电极层。
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