CN113549059B - 有机化合物及包含其的电子器件和电子装置 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本申请属于有机材料技术领域,尤其涉及一种有机化合物及包含其的电子器件和电子装置。
背景技术
有机电致发光器件,例如有机发光二极管(OLED),通常包括相对设置的阴极和阳极,以及设置于阴极和阳极之间的功能层。该功能层由多层有机或者无机膜层组成,且一般包括有机发光层、空穴传输层、电子传输层等。当阴阳两极施加电压时,两电极产生电场,在电场的作用下,阴极侧的电子向电致发光层移动,阳极侧的空穴也向发光层移动,电子和空穴在电致发光层结合形成激子,激子处于激发态向外释放能量,进而使得电致发光层对外发光。
现有的有机电致发光器件中,最主要的问题为寿命和效率,随着显示器的大面积化,驱动电压也随之提高,发光效率及电流效率也需要提高。因此,有必要继续研发新型的材料,以进一步提高有机电致发光器件的性能。
发明内容
本申请的目的在于提供一种有机化合物及包含其的电子器件和电子装置,用于改善有机电致发光器件的电子迁移率、提高器件的发光效率和寿命。
为实现上述发明目的,本申请采用如下技术方案:
根据本申请的第一个方面,提供一种有机化合物,其具有如化学式1表示的结构:
其中,X选自O或S;
L、L1、L2彼此相同或不同,且各自独立地选自单键、碳原子数为6~30的取代或未取代的亚芳基、碳原子数为3~30的取代或未取代的亚杂芳基;
Ar1和Ar2彼此相同或不同,且所述Ar1、Ar2各自独立地选自碳原子数为6~30的取代或未取代的芳基、碳原子数为3~30的取代或未取代的杂芳基;
L3选自单键、碳原子数为6~20的取代或未取代的亚芳基;
Ar3为碳原子数为6~30的取代或未取代的芳基;
所述L、L1、L2、L3、Ar1、Ar2和Ar3中的取代基彼此相同或不同,且各自独立地选自氘、卤素基团、氰基、碳原子数为1~12的烷基、碳原子数为1~12的烷氧基、碳原子数为1~12的氘代烷基、碳原子数为1~12的卤代烷基、碳原子数为3~12的三烷基硅基、碳原子数为3~12的环烷基、碳原子数为6~20的芳基或碳原子数为3~20的杂芳基;任选地,所述Ar1中的任意两个相邻的取代基形成环;所述Ar2中的任意两个相邻的取代基形成环。
根据本申请的第二个方面,提供一种电子器件,包括相对设置的阳极和阴极,以及设于所述阳极和所述阴极之间的功能层;所述功能层包含上述的有机化合物。按照本申请的一种实施方式,所述功能层包括有机电致发光层,所述有机电致发光层包含所述的有机化合物。
根据本申请的第三个方面,提供了一种电子装置,包括上述的电子器件。
本申请的有机化合物结构中包含取代的苯并呋喃并萘和取代的三嗪基团,两种主要官能基团采用特定的连接方式,这种连接方式赋予本申请化合物特殊的空间构型,使得苯并呋喃并萘上的芳基取代基和三嗪基团在空间上处于近乎平行的位置,这种特殊的空间结构可以提高电子和空穴在分子间的传递效率,赋予本申请化合物较高的能量迁移率。当采用本申请化合物作为OLED器件的主体材料时可以改善发光层中空穴和电子的平衡,拓宽载流子的复合区域,提高器件的效率和寿命。
附图说明
附图是用来提供对本申请的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本申请,但并不构成对本申请的限制。
图1是本申请的有机电致发光器件的一实施方式的结构示意图。
图2是本申请一实施方式的电子装置的结构示意图。
附图标记说明
100、阳极;200、阴极;300、功能层;310、空穴注入层;320、第一空穴传输层;330、第二空穴传输层;340、有机电致发光层;350、电子传输层;360、电子注入层;400、电子装置。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而,示例实施例能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的范例;相反,提供这些实施例使得本申请将更加全面和完整,并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中,提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。
在图中,为了清晰,可能夸大了区域和层的厚度。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构,因而将省略它们的详细描述。
本申请提供一种有机化合物,其具有如化学式1表示的结构:
其中,X选自O或S;
L、L1、L2彼此相同或不同,且各自独立地选自单键、碳原子数为6~30的取代或未取代的亚芳基、碳原子数为3~30的取代或未取代的亚杂芳基;
Ar1和Ar2彼此相同或不同,且所述Ar1、Ar2各自独立地选自碳原子数为6~30的取代或未取代的芳基、碳原子数为3~30的取代或未取代的杂芳基;
L3选自单键、碳原子数为6~20的取代或未取代的亚芳基;
Ar3为碳原子数为6~30的取代或未取代的芳基;
所述L、L1、L2、L3、Ar1、Ar2和Ar3中的取代基彼此相同或不同,且各自独立地选自氘、卤素基团、氰基、碳原子数为1~12的烷基、碳原子数为1~12的烷氧基、碳原子数为1~12的氘代烷基、碳原子数为1~12的卤代烷基、碳原子数为3~12的三烷基硅基、碳原子数为3~12的环烷基、碳原子数为6~20的芳基或碳原子数为3~20的杂芳基;任选地,所述Ar1中的任意两个相邻的取代基形成环;所述Ar2中的任意两个相邻的取代基形成环。
在本申请中,所采用的描述方式“各……独立地为”与“……分别独立地为”和“……独立地选自”可以互换,均应做广义理解,其既可以是指在不同基团中,相同符号之间所表达的具体选项之间互相不影响,也可以表示在相同的基团中,相同符号之间所表达的具体选项之间互相不影响。例如,“其中,各q独立地为0、1、2或3,各R”独立地选自氢、氘、氟、氯”,其含义是:式Q-1表示苯环上有q个取代基R”,各个R”可以相同也可以不同,每个R”的选项之间互不影响;式Q-2表示联苯的每一个苯环上有q个取代基R”,两个苯环上的R”取代基的个数q可以相同或不同,各个R”可以相同也可以不同,每个R”的选项之间互不影响。
在本申请中,“取代或未取代的”这样的术语是指,在该术语后面记载的官能团可以具有或不具有取代基(下文为了便于描述,将取代基统称为Rc)。例如,“取代或未取代的芳基”是指具有取代基Rc的芳基或者非取代的芳基。其中上述的取代基即Rc例如可以氘原子、氰基、卤素基团、碳原子数为1~12的烷基、碳原子数为1~12的卤代烷基、碳原子数为1~12的氘代烷基、碳原子数为3~12的环烷基、碳原子数为6~20的芳基、碳原子数为3~20的杂芳基、碳原子数为1~12的烷氧基、碳原子数为3~12的三烷基硅基。在本申请中,“取代的”官能团可以被上述Rc中的1个或2个以上的取代基取代。
在本申请中,L、L1、L2、L3、Ar1、Ar2和Ar3的碳原子数,指的是所有碳原子数。举例而言,若Ar1为碳原子数为20的取代的芳基,则芳基及其上的取代基的所有碳原子数为20。
在本申请中,取代或未取代的官能团的碳原子数,指的是所有碳原子数。举例而言,若L选自碳原子数为12的取代的亚芳基,则亚芳基及其上的取代基的所有碳原子数为12。例如:Ar为则其碳原子数为10;L为其碳原子数为12。
在本申请中,当没有另外提供具体的定义时,“杂”是指在一个官能团中包括至少1个B、N、O、S、P、Si或Se等杂原子且其余原子为碳和氢。
在本申请中,“烷基”可以包括直链烷基或支链烷基。烷基可具有1至12个碳原子,在本申请中,诸如“1至12”的数值范围是指给定范围中的各个整数;例如,“1至10个碳原子”是指可包含1个碳原子、2个碳原子、3个碳原子、4个碳原子、5个碳原子、6个碳原子、7个碳原子、8个碳原子、9个碳原子、10个碳原子、11个碳原子、12个碳原子的烷基。可选地,烷基选自碳原子数为1~5的烷基,具体实例包括但不限于,甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基和戊基。
在本申请中,“芳基”指的是衍生自芳香碳环的任选官能团或取代基。芳基可以是单环芳基或多环芳基,换言之,芳基可以是单环芳基、稠环芳基、通过碳碳键共轭连接的两个或者更多个单环芳基、通过碳碳键共轭连接的单环芳基和稠环芳基、通过碳碳键共轭连接的两个或者更多个稠环芳基。稠环芳基是指环***中的两个碳原子为两个邻接环所共用的两个或更多个环,其中所述环中的至少一者是芳香族的。本申请中的芳基的实例可以包括但不限于,苯基、萘基、蒽基、菲基、联苯基、三联苯基、苯并[9,10]菲基、芘基、苯并荧蒽基、基、苝基、芴基、三亚苯基、并四苯基、次三苯基(triphenylenyl)等。在本申请中,稠合芳环是指多个(两个或更多)芳环以共有的共价键而形成的多芳环,多芳环举例而言包括但不限于萘、蒽、菲、芘。
本申请中,取代或未取代的芳基的碳原子数量可以是6个、10个、12个、13个、14个、15个、16个、18个、20个、24个、25个、30个,当然,碳原子数还可以是其他数量,在此不再一一列举。在本申请中,联苯基可以理解为苯基取代的芳基,也可以理解为未取代的芳基。
在本申请中,涉及的亚芳基是指芳基进一步失去一个或多个氢原子所形成的二价或更多价基团。
在本申请中,取代的芳基可以是芳基中的一个或者两个以上氢原子被诸如氘原子、卤素基团、氰基、叔丁基、三氟甲基、杂芳基、三甲基硅基、烷基、环烷基、烷氧基、烷硫基等基团取代。应当理解地是,取代的芳基的碳原子数,指的是芳基和芳基上的取代基的碳原子总数,例如碳原子数为18的取代的芳基,指的是芳基及其取代基的总碳原子数为18。
在本申请中,作为L、L1、L2、L3、Ar1、Ar2和Ar3基团中取代基的芳基,具体实例包括但不限于:苯基、萘基、蒽基、菲基、二甲基芴基、联苯基等等。
在一些实施方式中,取代或未取代的芳基是碳原子数为6~30的取代或未取代的芳基;另一些实施方式中,取代或未取代的芳基是碳原子数为6~25的取代或未取代的芳基;另一些实施方式中,取代或未取代的芳基是碳原子数为6~20的取代或未取代的芳基;另一些实施方式中,取代或未取代的芳基是碳原子数为6~18的取代或未取代的芳基;另一些实施方式中,取代或未取代的芳基是碳原子数为6~15的取代或未取代的芳基;另一些实施方式中,取代或未取代的芳基的碳原子数为6~12的取代或未取代的芳基。
在本申请中,杂芳基是指环中包含1、2、3、4、5、6或7个独立地选自O、N、P、Si、Se、B和S的杂原子的单环或多环体系,且其中至少有一个环体系是芳香族的。杂芳基中每一个环体系包含5~7个环原子组成的环,且有一个或多个附着点与分子其余部分相连。杂芳基可以是单环杂芳基或多环杂芳基,换言之,杂芳基可以是单个芳香环体系,也可以是通过碳碳键共轭连接的多个芳香环体系,且任一芳香环体系为一个芳香单环或者一个芳香稠环。稠环杂芳基是指环***中的两个原子为两个邻接环所共用的两个或更多个环,其中所述环中的至少一者是芳香族的。
示例地,杂芳基可以包括噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、噁唑基、异噻唑基、噁二唑基、***基、唑基、呋吖基、吡啶基、联吡啶基、菲啶基、嘧啶基、三嗪基、吖啶基、哒嗪基、吡嗪基、喹啉基、喹唑啉基、喹喔啉基、吩噁嗪基、酞嗪基、吡啶并嘧啶基、吡啶并吡嗪基、吡嗪并吡嗪基、异喹啉基、吲哚基、咔唑基、苯并噁唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并咔唑基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、噻吩并噻吩基、苯并呋喃基、菲咯啉基、异噁唑基、噻二唑基、苯并噻唑基、吩噻嗪基、硅芴基、二苯并呋喃基以及N-苯基咔唑基、N-吡啶基咔唑基、N-甲基咔唑基等,而不限于此。
在本申请中,取代的杂芳基可以是杂芳基中的一个或者两个以上氢原子被诸如氘原子、氰基、卤素基团、烷基、卤代烷基、氘代烷基、环烷基、芳基、杂芳基、烷氧基、烷硫基、三烷基硅基等的基团所取代。应当理解地是,取代的杂芳基的碳原子数,指的是杂芳基和杂芳基上的取代基的碳原子总数。例如碳原子数为14的取代的杂芳基,指的是杂芳基和取代基的总碳原子数为14。本申请中,取代或未取代的杂芳基的碳原子数量可以是3个、4个、5个、6个、10个、12个、13个、14个、15个、16个、18个、20个、24个、25个、30个,当然,碳原子数还可以是其他数量,在此不再一一列举。
本申请中,作为L、L1、L2、L3、Ar1、Ar2和Ar3基团中取代基的杂芳基的实例可以包括但不限于,二苯并噻吩基、二苯并呋喃基、咔唑基、吡啶基、联吡啶基、嘧啶基、三嗪基、喹啉基、异喹啉基、喹唑啉基、苯并咪唑基、吲哚基、菲咯啉基。
在一些实施方式中,取代或未取代的杂芳基是碳原子数为3~30的取代或未取代的杂芳基;另一些实施方式中,取代或未取代的杂芳基是碳原子数为3~25的取代或未取代的杂芳基;另一些实施方式中,取代或未取代的杂芳基是碳原子数为3~18的取代或未取代的杂芳基;另一些实施方式中,取代或未取代的杂芳基是碳原子数为3~12的取代或未取代的杂芳基;另一些实施方式中,取代或未取代的杂芳基是碳原子数为5~12的取代或未取代的杂芳基;另一些实施方式中,取代或未取代的杂芳基是碳原子数为5~18的取代或未取代的杂芳基。
在本申请中,卤素基团可以包括氟、碘、溴、氯等。
本申请中的“环”包含饱和环、不饱和环;饱和环即环烷基、杂环烷基;不饱和环,即环烯基、杂环烯基、芳基和杂芳基。在本申请中,n个环原子形成的环体系,即为“n元环”。例如,苯基为6元芳基,嘧啶为6元杂芳基。
本申请中,“卤代烷基”表示烷基基团被一个或多个卤素原子所取代,其中烷基基团具有如本申请所述的含义。在一种实施方案中,碳原子数为1-12的卤代烷基包括碳原子数为1-12的氟取代的烷基,这样的实例包括但并不限于,三氟甲基、二氟甲基、1-氟-2-氯乙基等。
本申请中,“可选”、“任选”或者“可选地”、“任选地”意味着随后所描述的事件可以发生也可以不发生,该说明包括该事情发生或者不发生的情况。例如,“任选地,所述Ar1中的任意两个相邻的取代基形成环”意味着Ar1中的取代基可以相互连接形成环,也可以各自独立地存在。
在本申请的一些实施方案中,Ar1、Ar2中,任意两个相邻的取代基形成环。其中,“任意两个相邻的取代基”可以包括同一个原子上具有两个取代基,还可以包括两个相邻的原子上分别具有一个取代基;其中,当同一个原子上具有两个取代基时,两个取代基可以与其共同连接的该原子形成饱和或不饱和的螺环;当两个相邻的原子上分别具有一个取代基时,这两个取代基可以稠合成环。同理,任意两个相邻的取代基形成环也具有相同的解释。
举例而言,如下式(f)中所示地,式(f)所表示的萘基通过两个贯穿双环的不定位连接键与分子其他位置连接,其所表示的含义,包括如式(f-1)~式(f-10)所示出的任一可能的连接方式。
再举例而言,如下式(X')中所示地,式(X')所表示的芴基通过一个从一侧苯环中间伸出的不定位连接键与分子其他位置连接,其所表示的含义,包括如式(X'-1)~式(X'-5)所示出的任一可能的连接方式。
本申请中的不定位取代基,指的是通过一个从环体系中央伸出的单键连接的取代基,其表示该取代基可以连接在该环体系中的任何可能位置。例如,下式(Y’)中所示的,式(Y’)所表示的取代基R基通过一个不定位连接键与喹啉环连接,其所表示的含义,包括如式(Y’-1)-式(Y’-7)所示出的任一可能的连接方式。
下文中对于不定位连接或不定位取代的含义与此处相同,后续将不再进行赘述。
在本申请的一些实施方式中,所述L3选自单键、碳原子数为6~15的取代或未取代的亚芳基;所述Ar3为碳原子数为6~25的取代或未取代的芳基。
可选地,所述L3中的取代基彼此相同或不同,且各自独立地选自氘、氟、氰基、三甲基硅基、碳原子数为1~5的烷基、碳原子数为1~5的烷氧基、碳原子数为1~5的氘代烷基、碳原子数为1~5的卤代烷基或苯基。
可选地,所述Ar3中的取代基彼此相同或不同,且各自独立地选自氘、氟、氰基、三甲基硅基、碳原子数为1~5的烷基、碳原子数为1~5的烷氧基、碳原子数为1~5的氘代烷基、碳原子数为1~5的卤代烷基、碳原子数为5~10的环烷基、碳原子数为6~12的芳基或碳原子数为5~12的杂芳基。
在本申请的一些实施方式中,所述L3选自单键、取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚联苯基、取代或未取代的亚萘基、取代或未取代的亚芴基、取代或未取代的亚菲基。
可选地,所述L3中的取代基彼此相同或不同,且各自独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、三氘代甲基或苯基。
在本申请的一些实施方式中,所述Ar3选自取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的芴基、取代或未取代的菲基。
可选地,所述Ar3中的取代基彼此相同或不同,且各自独立地选自氘、氰基、氟、三甲基硅基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、三氘代甲基、环戊基、环己基、金刚烷基、苯基、萘基或联苯基。
在本申请的一些实施方式中,所述L3选自单键、取代或未取代的基团V1;其中,未取代的基团V1选自以下基团组成的组:
其中,取代的基团V1为未取代的基团V1被一个或者多个选自:氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、三氘代甲基、苯基的取代基所取代而形成的基团;当V1的取代基个数大于1时,各取代基相同或不同。
在本申请的一些实施方式中,所述Ar3选自取代或未取代的基团Q,其中未取代的基团Q选自以下基团:
取代的基团Q为未取代的Q被一个或者多个选自氘、氰基、氟、三甲基硅基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、三氘代甲基、环戊基、环己基、金刚烷基、苯基、萘基、联苯基的取代基所取代而形成的基团,且当Q上的取代基个数大于1时,各取代基相同或不同。
在本申请的一些实施方式中,所述Ar1和Ar2彼此相同或不同,且各自独立地选自碳原子数为6~25的取代或未取代的芳基、碳原子数为5~18的取代或未取代的杂芳基。可选地,Ar1和Ar2彼此相同或不同,且各自独立地选自碳原子数为6、10、12、13、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24或25的取代或未取代的芳基,碳原子数为5、6、7、8、9、10、11或12的取代或未取代的杂芳基。
可选地,所述Ar1、Ar2中的取代基彼此相同或不同,且各自独立地选自氘、氟、氰基、三甲基硅基、碳原子数为1~5的烷基、碳原子数为1~5的烷氧基、碳原子数为1~5的氘代烷基、碳原子数为1~5的卤代烷基、碳原子数为5~10的环烷基、碳原子数为6~12的芳基或碳原子数为5~12的杂芳基;任选地,Ar1中的任意两个相邻的取代基形成饱和或不饱和的5~13元环;任选地,Ar2中的任意两个相邻的取代基形成饱和或不饱和的5~13元环。
在本申请的一些实施方式中,所述Ar1和Ar2彼此相同或不同,且各自独立地选自取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的三联苯基、取代或未取代的芴基、取代或未取代的三亚苯基、取代或未取代的芘基、取代或未取代的二苯并呋喃基、取代或未取代的二苯并噻吩基、取代或未取代的咔唑基、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的喹啉基、取代或未取代的异喹啉基。
可选地,所述Ar1和Ar2中的取代基彼此相同或不同,且各自独立地选自氘、氟、氰基、三甲基硅基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、三氘代甲基、环戊基、环己基、金刚烷基、苯基、萘基、联苯基、二苯并噻吩基、二苯并呋喃基、咔唑基或吡啶基;任选地,Ar1中的任意两个相邻的取代基形成环戊烷、环己烷或芴环;任选地,Ar2中的任意两个相邻的取代基形成环戊烷、环己烷或芴环。
在本申请的一些实施方式中,所述Ar1、Ar2彼此相同或不同,所述Ar1、Ar2各自独立地选自取代或未取代的基团W,其中未取代的基团W选自以下基团:
其中,取代的基团W为未取代的基团W被一个或者多个选自氘、氰基、氟、三甲基硅基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、三氘代甲基、环戊基、环己基、金刚烷基、苯基、萘基、联苯基、吡啶基、二苯并噻吩基、二苯并呋喃基、咔唑基的取代基所取代而形成的基团,且当W上的取代基个数大于1时,各取代基相同或不同。
在本申请的一些实施方式中,所述Ar1、Ar2彼此相同或不同,且各自独立地选自以下基团:
在本申请的一些实施方式中,所述L、L1、L2彼此相同或不同,且各自独立地选自单键、碳原子数为6~15的取代或未取代的亚芳基、碳原子数为5~12的取代或未取代的亚杂芳基。
可选地,所述L、L1、L2中的取代基彼此相同或不同,且各自独立地选自氘、氟、氰基、三甲基硅基、碳原子数为1~5的烷基、碳原子数为1~5的烷氧基、碳原子数为1~5的氘代烷基、碳原子数为1~5的卤代烷基或苯基。
在本申请的一些实施方式中,所述L、L1、L2彼此相同或不同,且各自独立地选自单键、取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚联苯基、取代或未取代的亚萘基、取代或未取代的亚芴基、取代或未取代的亚咔唑基、取代或未取代的亚二苯并噻吩基、取代或未取代的亚二苯并呋喃基、取代或未取代的亚菲基、取代或未取代的亚蒽基。
可选地,所述L、L1、L2中的取代基彼此相同或不同,且各自独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、三氘代甲基或苯基。
在本申请的一些实施方式中,所述L选自单键、取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚联苯基、取代或未取代的亚萘基,所述L中的取代基彼此相同或不同,且各自独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、三氘代甲基。
在本申请的一些实施方式中,所述L、L1、L2彼此相同或不同,且各自独立地选自单键、取代或未取代的基团V2;其中,未取代的基团V2选自以下基团组成的组:
其中,取代的基团V2为未取代的基团V2被一个或者多个选自:氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、苯基的取代基所取代形成的基团;当V2的取代基个数大于1时,各取代基相同或不同。
在本申请的一些实施方式中,所述L1、L2彼此相同或不同,且各自独立地选自单键、取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚联苯基、取代或未取代的亚萘基、取代或未取代的亚芴基、取代或未取代的亚咔唑基、取代或未取代的亚二苯并噻吩基、取代或未取代的亚二苯并呋喃基、取代或未取代的亚菲基、取代或未取代的亚蒽基,所述L1、L2中的取代基彼此相同或不同,且各自独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、三氘代甲基、苯基。
在本申请的一些实施方式中,所述L、L1、L2彼此相同或不同,且各自独立地选自单键或以下基团:
在本申请的一种实施方式中,所述有机化合物选自以下化合物所组成的组,但不限于此:
本申请还提供一种电子器件,该电子器件包括相对设置的阳极和阴极,以及介于阳极与阴极之间的的功能层,该功能层包含本申请的有机化合物。
本申请所提供的有机化合物可以用于形成功能中的至少一个有机薄层,以改善有机电致发光器件的寿命特性、效率特性,同时使器件维持较低的驱动电压。
可选地,所述电子器件为有机电致发光器件。
可选地,所述功能层包括有机电致发光层,所述有机电致发光层包含本申请的有机化合物。
在本申请一种具体的实施方式中,如图1所示,本申请的有机电致发光器件包括阳极100、阴极200、以及介于阳极层与阴极层之间的功能层300,该功能层300包括空穴注入层310、第一空穴传输层320、第二空穴传输层330、有机电致发光层340、电子传输层350以及电子注入层360;其中,空穴注入层310、第一空穴传输层320、第二空穴传输层330、有机电致发光层340、电子传输层350以及电子注入层360可以依次形成在阳极100上。有机电致发光层340可以含有本申请第一方面所述的有机化合物。
可选地,阳极100包括以下阳极材料,其优选地是有助于空穴注入至功能层中的具有大逸出功(功函数,work function)材料。阳极材料具体实例包括:金属如镍、铂、钒、铬、铜、锌和金或它们的合金;金属氧化物如氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO);组合的金属和氧化物如ZnO:Al或SnO2:Sb;或导电聚合物如聚(3-甲基噻吩)、聚[3,4-(亚乙基-1,2-二氧基)噻吩](PEDT)、聚吡咯和聚苯胺,但不限于此。优选包括包含氧化铟锡(铟锡氧化物,indium tin oxide)(ITO)作为阳极的透明电极。
可选地,第一空穴传输层320可以包括一种或者多种空穴传输材料。第一空穴传输层材料选自咔唑多聚体化合物、咔唑连接三芳胺类化合物,本申请对此不做特殊的限定。在本申请的一种实施方式中,第一空穴传输层320可由NPB组成。
可选地,在阳极100和第一空穴传输层320之间还可以设置有空穴注入层310,以增强向第一空穴传输层320注入空穴的能力。空穴注入层310可以选用联苯胺衍生物、星爆状芳基胺类化合物、酞菁衍生物或者其他材料,本申请对此不做特殊的限制。在本申请的一种实施方式中,空穴注入层310由HAT-CN组成。
可选地,第二空穴传输层330可以选自可以包括三芳胺类化合物或者其他类型的化合物,本申请对此不做特殊的限制。在本申请的一种实施方式中,第二空穴传输层330由化合物HT-1组成。
可选地,有机电致发光层340可以包括本申请所提供的有机化合物,还可以包括其他有机电致发光层材料,本申请对此不做特殊的限制。在本申请的一种实施方式中,有机电致发光层340由本申请所提供的有机化合物、RH-1以及Ir(dmpq)2acac组成。
电子传输层350可以为单层结构,也可以为多层结构,其可以包括一种或者多种电子传输材料,电子传输材料可以选自苯并咪唑衍生物、噁二唑衍生物、喹喔啉衍生物或者其他电子传输材料,本申请对此不做特殊的限定。在本申请的一种实施方式中,电子传输层350可以由ET-1和LiQ组成。
可选地,阴极200包括以***极材料,其是有助于电子注入至功能层中的具有小逸出功的材料。阴极材料的具体实例包括:金属如镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡和铅或它们的合金;或多层材料如LiF/Al、Liq/Al、LiO2/Al、LiF/Ca、LiF/Al和BaF2/Ca,但不限于此。优选包含银和镁的金属电极作为阴极200。
可选地,在阴极200和电子传输层350之间还可以设置有电子注入层360,以增强向电子传输层350注入电子的能力。电子注入层360可以包括有碱金属硫化物、碱金属卤化物等无机材料,或者可以包括碱金属与有机物的络合物。在本申请的一种实施方式中,电子注入层360为Yb。
本申请还提供一种电子装置,该电子装置包括本申请所述的电子器件。
举例而言,如图2所示,本申请提供的电子装置为电子装置400,该电子装置400包括上述有机电致发光器件。该电子装置可以为显示装置、照明装置、光通讯装置或者其他类型的电子装置,例如可以包括但不限于电脑屏幕、手机屏幕、电视机、电子纸、应急照明灯、光模块等。由于第一电子装置400具有上述有机电致发光器件,因此具有相同的有益效果,本申请在此不再赘述。
下面将结合实施例详细描述本申请,但是,以下描述是用于解释本申请,而不是以任意方式限制本申请的范围。
下面所描述的合成例中,除非另有声明,否则所有的温度的单位为摄氏度。部分试剂购买于商品供应商如Aldrich Chemical Company,部分不能直接采购的中间体是通过商购原料经简单反应制备得到。
在各个合成例中,低分辨率质谱(MS)数据的测定条件是:Agilent 6120四级杆HPLC-M(柱子型号:Zorbax SB-C18,2.1×30mm,3.5微米,6min,流速为0.6mL/min。流动相:5%-95%(含0.1%甲酸的乙腈)在(含0.1%甲酸的水)中的比例),采用电喷雾电离(ESI),在210nm/254nm下,用UV检测。
核磁共振氢谱:布鲁克(Bruker)300MHz核磁仪,室温条件下,以CD2Cl2为溶剂(以ppm为单位),用TMS(0ppm)作为参照标准。当出现多重峰的时候,将使用下面的缩写:s(singlet,单峰)、d(doublet,双峰)、t(triplet,三重峰)、m(multiplet,多重峰)。
合成实施例
1、反应物Sub-aX的合成
Sub-a1的合成:
向装有机械搅拌、温度计、球形冷凝管的三口瓶中通入氮气(0.100L/min)置换15min,依次加入2-溴-7-羟基萘(44.61g,200mmol),苯硼酸(26.82g,220mmol),四(三苯基膦)钯(Pd(PPh3)4,2.31g,2mmol),无水碳酸钾(K2CO3,55.28g,400mmol),四氢呋喃(THF,450mL)和去离子水(110mL),开启搅拌和加热,升温至回流反应8h。待体系冷却至室温后,用二氯甲烷萃取(150mL×3次),有机相用无水硫酸镁干燥,过滤后减压蒸馏除去溶剂,得粗品。使用正庚烷/二氯甲烷作为流动相对粗品进行硅胶柱色谱提纯,得到白色固体Sub-a1(37.0g,收率84%)。
参照Sub-a1的合成,使用表1中所示的反应物A替代苯硼酸,合成Sub-a2至Sub-a9,具体的反应物以及生成物结构及收率如下所示。
表1:Sub-a2至Sub-a9的合成
参照Sub-a1的合成,使用2-溴-7-巯基萘替代2-溴-7-羟基萘,合成Sub-a10,得到白色固体37.5g,收率80%。具体的反应物以及生成物结构如下所示。
按照上述制备方法制备得到Sub-a11和Sub-a12。
2、反应物Sub-bX的合成
Sub-b1的合成:
向500mL三口瓶中加入浓硫酸(conc.H2SO4,9.8mL,180mmol)和甲醇(MeOH,200mL),将体系降温至0℃,依次加入Sub-a1(26.43g,120mmol),碘化钾(KI,21.91g,132mmol)和30%H2O2(27.2mL,240mmol),保温0℃搅拌反应2h,过程中用薄层色谱监控反应进程。待反应完全后,将反应液倒入200mL饱和Na2S2O3水溶液中并充分搅拌30min,接着用二氯甲烷萃取(100mL×3次),合并有机相并用无水硫酸镁干燥,减压蒸馏除去溶剂,得到粗品;使用正庚烷/二氯甲烷作为流动相对粗品进行硅胶柱色谱提纯,得到白色固体产物Sub-b1(30.73g,收率74%)。
参照Sub-b1的合成,使用表2中所示的反应物B替代Sub-b1,合成Sub-b2至Sub-b12,具体的反应物以及生成物结构及收率如下所示。
表2:Sub-b2至Sub-b12的合成
3、反应物Sub-cX的合成
Sub-c1的合成:
向装有机械搅拌、温度计、球形冷凝管的三口瓶中通入氮气(0.100L/min)置换15min,依次加入Sub-b1(34.62g,100mmol),2-溴-6-氟苯硼酸(24.10g,110mmol),四(三苯基膦)钯(Pd(PPh3)4,1.16g,1mmol),无水碳酸钾(K2CO3,55.28g,200mmol),四氢呋喃(THF,350mL)和去离子水(90mL),开启搅拌和加热,升温至回流反应8h。待体系冷却至室温后,用二氯甲烷萃取(100mL×3次),合并有机相并用无水硫酸镁干燥,过滤后减压蒸馏除去溶剂,得粗品。使用正庚烷/二氯甲烷作为流动相对粗品进行硅胶柱色谱提纯,得到白色固体Sub-c1(32.25g,收率82%)。
参照Sub-c1的合成,使用表3中所示的反应物C替代Sub-b1,合成Sub-c2至Sub-c12,具体的反应物以及生成物结构及收率如下所示。
表3:Sub-c2至Sub-c12的合成
4、反应物Sub-dX的合成Sub-d1的合成:
向装有机械搅拌、温度计、球形冷凝管的三口瓶中通入氮气(0.100L/min)置换15min,依次加入Sub-c1(39.32g,100mmol),无水碳酸钾(K2CO3,41.46g,300mmol)和N,N-二甲基乙酰胺(DMAC,390mL),开启搅拌和加热,升温至80℃搅拌反应16h。待体系冷却至室温后,将反应液倒入500mL去离子水中,有大量固体析出;抽滤,滤固用去离子水淋洗至中性,得粗品;粗品用乙酸乙酯重结晶,得到白色固体Sub-d1(26.80g,收率72%)。
参照Sub-d1的合成,使用表4中所示的反应物D替代Sub-c1,合成Sub-d2至Sub-d12,具体的反应物以及生成物结构及收率如下所示。
表4:Sub-d2至Sub-d12的合成
5、反应物Sub-eX的合成
Sub-e1的合成:
向装有机械搅拌、温度计、球形冷凝管的三口瓶中通入氮气(0.100L/min)置换15min,加入二苯并呋喃-2-硼酸(100mmol,21.20g)、对溴碘苯(95mmol,26.87g)、无水碳酸钠(190mmol,20.14g)、四(三苯基膦)钯(0.95mmol,1.09g)、四丁基溴化铵(TBAB,9.5mmol,3.06g),并加入甲苯(220mL)、乙醇(55mL)和水(55mL)的混合溶剂。开启搅拌,回流反应16h,反应结束后,冷却至室温。用二氯甲烷萃取(100mL×3次),合并有机相并用无水硫酸镁干燥,过滤后将滤液减压蒸馏除去溶剂,得粗品;使用正庚烷/二氯甲烷作为流动相对粗品进行硅胶柱色谱提纯,得到白色固体Sub-e1(26.10g,收率85%)。
参照Sub-e1的合成,使用表5中所示的反应物E替代二苯并呋喃-2-硼酸,反应物F替代对溴碘苯,合成Sub-e2至Sub-e5,具体的反应物以及生成物结构及收率如下所示。
表5:Sub-e2至Sub-e5的合成
6、反应物Sub-fX的合成
Sub-f1的合成:
向装有机械搅拌和低温温度计的三口瓶中通入氮气(0.100L/min)置换15min,加入Sub-d1(37.33g,100mmol)和预先干燥的四氢呋喃(370mL);将体系降温至-78℃,滴加正丁基锂溶液(2.0M正己烷溶液,55mL,110mmol),滴加完毕后保温-78℃搅拌1小时;滴加B(OCH3)3(15.60g,150mmol),滴加完毕后保温-78℃,1h后让体系自然升温至室温;向反应液中滴加盐酸(12M)(12.5mL,150mmol)的水(70mL)溶液,搅拌30分钟;用二氯甲烷萃取(150mL×3次),合并有机相并用无水硫酸镁干燥,减压蒸馏除去溶剂得到粗品;粗品用300mL正庚烷打浆,过滤得到白色固体产物Sub-f1(20.9g,收率62%)。
参照Sub-f1的合成,以表6中反应物G替代Sub-d1,合成Sub-f2至Sub-f17,具体的反应物以及生成物结构及收率如下所示。
表6:Sub-f2至Sub-f17合成
7、反应物Sub-gX的合成
Sub-g1的合成:
向装有机械搅拌、温度计、球形冷凝管的三口瓶中通入氮气(0.100L/min)置换15min,加入4-(萘-2-)苯硼酸(12.40g,50mmol),2,4-二氯-6-(3-氟苯基)-1,3,5-三嗪(18.30g,75mmol),四(三苯基膦)钯(Pd(PPh3)4,0.58g,0.5mmol),四丁基溴化铵(TBAB,1.61g,5mmol),无水碳酸钾(K2CO3,13.82g,100mmol),甲苯(PhMe,120mL)和去离子水(30mL),开启搅拌和加热,升温至65-70℃反应16h。待体系冷却至室温后,用二氯甲烷萃取(100mL×3次),合并有机相并用无水硫酸镁干燥后,过滤后减压蒸馏除去溶剂,得粗品。粗品用甲苯重结晶,得到白色固体Sub-g1(12.80g,收率65%)。
参照Sub-g1的合成方法,以表7中反应物H替代4-(萘-2-)苯硼酸,反应物J替代2,4-二氯-6-(3-氟苯基)-1,3,5-三嗪,合成Sub-g2至Sub-g17,具体的反应物以及生成物结构及收率如下所示。
表7:Sub-g2至Sub-g17的合成
8、反应物Sub-hX的合成
Sub-h1的合成:
向装有机械搅拌、温度计、球形冷凝管的三口瓶中通入氮气(0.100L/min)置换15min,加入Sub-g13(19.28g,50mmol),对氯苯硼酸(9.38g,60mmol),四(三苯基膦)钯(Pd(PPh3)4,0.58g,0.5mmol),四丁基溴化铵(TBAB,1.61g,5mmol),无水碳酸钠(Na2CO3,10.60g,100mmol),甲苯(PhMe,200mL),无水乙醇(EtOH,50mL)和去离子水(50mL),开启搅拌和加热,升温至回流反应16h。待体系冷却至室温后,用二氯甲烷萃取(100mL×3次),合并有机相并用无水硫酸镁干燥后,过滤后减压蒸馏除去溶剂,得粗品。粗品用甲苯重结晶,得到白色固体Sub-h1(13.75g,收率76%)。
参照Sub-h1的合成方法,以表8中反应物K替代Sub-g13,反应物L替代对氯苯硼酸,合成Sub-h2至Sub-h5,具体的反应物以及生成物结构及收率如下所示。
表8:Sub-h2至Sub-h5的合成
9、化合物X的合成
化合物1的合成:
向装有机械搅拌、温度计、球形冷凝管的三口瓶中通入氮气(0.100L/min)置换15min,加入2-氯-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(13.38g,50mmol),Sub-f1(18.60g,55mmol),四(三苯基膦)钯(Pd(PPh3)4,0.58g,0.5mmol),四丁基溴化铵(TBAB,1.61g,5mmol),无水碳酸钾(K2CO3,13.82g,100mmol),甲苯(PhMe,140mL),四氢呋喃(THF,35mL)和去离子水(35mL),开启搅拌和加热,升温至回流反应16h。待体系冷却至室温后,将反应液倒入250mL乙醇中并充分搅拌30min,有大量固体析出;抽滤,滤固用去离子水淋洗至中性,得粗品。粗品用甲苯重结晶,得到白色固体,即化合物1(16.82g,收率64%)。LC-MS(ESI,pos.ion)m/z:526.2[M+H]+。
参照合成化合物1的方法,以表9中反应物M替代2-氯-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪,反应物N替代Sub-f1,合成下表所示的化合物,具体的反应物以及生成的化合物结构及收率如下所示。
表9:本申请化合物的合成
部分化合物核磁数据如下表10所示:
表10
有机电致发光器件制备及评估:
实施例1:红色有机电致发光器件的制备
阳极制备:将ITO/Ag/ITO厚度为的ITO基板切割成40mm(长)×40mm(宽)×0.7mm(厚)的尺寸,采用光刻工序,将其制备成具有阴极、阳极以及绝缘层图案的实验基板;可利用紫外臭氧以及O2:N2等离子进行表面处理,以增加阳极的功函数,并采用有机溶剂清洗ITO基板表面,以清除ITO基板表面的杂质及油污。
实施例2-31
在形成红色发光层时,以表12中所示的化合物(化合物X)替代实施例1中的化合物1之外,利用与实施例1相同的方法制作有机电致发光器件。
比较例1-4
在制作红色发光层时,分别以化合物A、化合物B、化合物C和化合物D代替实施例1中的化合物1之外,利用与实施例1相同的方法制备有机电致发光器件。
实施例1-31和比较例1-4使用的主要材料结构如下表11所示:
表11
对实施例1-31和比较例1-4制备所得的红色有机电致发光器件进行性能测试,具体在10mA/cm2的条件下测试了器件的IVL性能,T95器件寿命在20mA/cm2的条件下进行测试,测试结果见表12。
表12
根据上表12可知,将本申请化合物用做有机电致发光器件的主体材料时,可有效改善发光层中空穴和电子的平衡,拓宽载流子的复合区域,大幅提高器件的效率和寿命。具体来说,实施例1-31的有机电致发光器件和比较例1-4的有机电致发光器件相比,其发光效率至少提高了12.1%,寿命则至少提高了17.1%。
本申请的有机化合物结构中包含取代的苯并呋喃并萘和取代的三嗪基团,两种主要官能基团采用特定的连接方式,这种连接方式赋予本申请化合物特殊的空间构型,提高电荷在分子间的传递效率,赋予本申请化合物较高的能量迁移率,应用于化合物发光层时可以提升器件的发光效率和使用寿命。
本领域的普通技术人员可以理解,上述各实施方式是实现本申请的具体实施例,而在实际应用中,可以在形式上和细节上对其作各种改变,而不偏离本申请的精神和范围。
Claims (9)
1.一种有机化合物,其特征在于,所述有机化合物具有如化学式1表示的结构:
其中,X选自O或S;
L选自单键、取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚联苯基、取代或未取代的亚萘基;
L1、L2彼此相同或不同,且各自独立地选自单键、取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚联苯基、取代或未取代的亚萘基、取代或未取代的亚二苯并噻吩基、取代或未取代的亚二苯并呋喃基;
所述L、L1、L2中的取代基彼此相同或不同,且各自独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基或苯基;
Ar1和Ar2彼此相同或不同,且各自独立地选自碳原子数为6~18的取代或未取代的芳基、碳原子数为5~18的取代或未取代的杂芳基;
所述Ar1、Ar2中的取代基彼此相同或不同,且各自独立地选自氘、氟、氰基、碳原子数为1~5的烷基、碳原子数为6~12的芳基或碳原子数为12的杂芳基;
L3选自单键、取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚联苯基、取代或未取代的亚萘基;
所述L3中的取代基彼此相同或不同,且各自独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基;
Ar3选自取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的芴基;
所述Ar3中的取代基彼此相同或不同,且各自独立地选自氘、氰基、氟、三甲基硅基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、苯基或萘基。
3.根据权利要求1所述的有机化合物,其中,所述Ar1和Ar2彼此相同或不同,且各自独立地选自取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的三联苯基、取代或未取代的芴基、取代或未取代的三亚苯基、取代或未取代的芘基、取代或未取代的二苯并呋喃基、取代或未取代的二苯并噻吩基、取代或未取代的咔唑基、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的喹啉基、取代或未取代的异喹啉基;
可选地,所述Ar1和Ar2中的取代基彼此相同或不同,且各自独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、苯基、萘基、联苯基、二苯并噻吩基、二苯并呋喃基或咔唑基。
8.一种电子器件,其特征在于,包括相对设置的阳极和阴极,以及设于所述阳极和所述阴极之间的功能层;所述功能层包含权利要求1~7任一项所述的有机化合物;
所述电子器件为有机电致发光器件;
所述功能层包括有机电致发光层,所述有机电致发光层包含所述的有机化合物。
9.一种电子装置,其特征在于,包括权利要求8所述的电子器件。
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