CN115322162B - 有机化合物、有机电致发光器件和电子装置 - Google Patents

有机化合物、有机电致发光器件和电子装置 Download PDF

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Abstract

本申请属于有机发光材料领域,具体涉及一种有机化合物、有机电致发光器件和电子装置。所述有机化合物的结构如式I所示,所述含氮化合物用于有机电致发光器件中,可提高器件的性能。

Description

有机化合物、有机电致发光器件和电子装置
技术领域
本申请属于有机发光材料技术领域,具体提供有机化合物以及包含其的有机电致发光器件和电子装置。
背景技术
随着电子技术的发展和材料科学的进步,用于实现电致发光或者光电转化的电子元器件的应用范围越来越广泛。近年来,有机电致发光器件(OLED)作为新一代显示技术逐渐进入人们的视野。该类电子元器件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,且一般包括能量转化层、位于能量转化层与阳极之间的空穴传输层、位于能量转化层与阴极之间的电子传输层。当阴阳两极施加电压时,两电极产生电场,在电场的作用下,阴极侧的电子向发光层移动,阳极侧的也向发光层移动,两者在发光层结合形成激子,激子处于激发态向外释放能量,从激发态释放能量变为基态释放能量的过程对外发光。
目前,有机电致发光器件仍存在性能差的问题,尤其是如何在保证器件具有较低驱动电压和较高发光效率的情况下,又能提高器件的使用寿命,仍是亟需解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题,本申请的目的在于提供一种有机化合物,以及包含其的有机电致发光器件和电子装置。该有机化合物用于有机电致发光器件中,可提高器件的性能。
为了实现上述目的,本申请第一方面提供一种有机化合物,具有如式I所示的结构:
式I中,R1和R2相同或不同,且各自独立地选自氢或甲基;n选自1或2;
X选自C(R5R6)、O或S;R5和R6相同或不同,且各自独立地选自碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为6~20的芳基,任选地,R5和R6相互连接形成饱和或不饱和的5~15元环;
R0表示氢或R表示氢或/>
L、L1、L2、La相同或不同,且各自独立地选自单键、碳原子数为6~25的取代或未取代的亚芳基、碳原子数为5~25的取代或未取代的亚杂芳基;
Ar1、Ar2、Ara相同或不同,且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;
L、L1、L2、La、Ar1、Ar2和Ara中的取代基以及R3和R4相同或不同,且各自独立地选自氘、氰基、卤素基团、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的卤代烷基、碳原子数为1~10的氘代烷基、碳原子数为3~12的三烷基硅基、三苯基硅基、碳原子数为6~18的芳基、碳原子数为3~15的杂芳基、碳原子数为3~10的环烷基;任选地,任意两个相邻的取代基形成饱和或不饱和的3~15元环;
n3表示R3的个数,选自0、1或2,当n3为2时,各R3相同或不同;n4表示R4的个数,选自0、1、2或3,当n2大于1时,各R4相同或不同;
Het表示碳原子数为2~15的含氮亚杂芳基。
本申请第二方面提供一种有机电致发光器件,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;其中,所述功能层包含本申请第一方面所述的有机化合物。
本申请第三方面提供一种电子装置,包括本申请第二方面所述的有机电致发光器件。
本申请的有机化合物可显著增强本申请的有机化合物的电子传输性质。将本申请化合物作为主体材料时,可以改善发光层中载流子平衡,拓宽载流子复合区域,提高激子生成和利用效率,提高器件发光效率和使用寿命。
附图说明
图1是本申请一种实施方式的有机电致发光器件的结构示意图。
图2是本申请一种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、空穴传输层;321、第一空穴传输层;322、第二空穴传输层;330、有机发光层;340、电子传输层;350、电子注入层;400、电子装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解地是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而,示例实施方式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,提供这些实施方式使得本申请将更加全面和完整,并将示例实施方式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方式中。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方式的充分理解。
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,术语“任选”、“任选地”意味着随后所描述的事件或者环境可以但不必发生,该说明包括该事情或者环境发生或者不发生的场合。例如,“任选地,任意两个相邻的取代基形成环”意味着任意的两个取代基可以形成环但不是必须形成环,其包括:两个相邻的取代基形成环的情景和两个相邻的取代基不形成环的情景。
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例如可以为氘、卤素基团、氰基、杂芳基、芳基、烷基、卤代烷基、环烷基、三烷基硅基等。在本申请中,“取代的”官能团可以被上述Rc中的1个或2个以上所取代;当同一个原子上连接有两个取代基Rc时,这两个取代基Rc可以独立地存在或者相互连接以与所述原子形成环;当官能团上存在两个相邻的取代基Rc时,相邻的两个取代基Rc可以独立地存在或者与其所连接的官能团稠合成环。
在本申请中,“任意两个相邻的取代基形成碳原子数为3~15的饱和或不饱和环”中,所形成的饱和环例如可以为环戊烷环己烷/>所形成的不饱和环例如可以为苯环、萘环或芴环/>
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L1为碳原子数为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。再比如:Ar1则其碳原子数为10;L为/>其碳原子数为12。
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(例如苯基)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。即,除非另有说明,通过碳碳键共轭连接的两个或者更多个芳香基团也可以视为本申请的芳基。其中,稠环芳基例如可以包括双环稠合芳基(例如萘基)、三环稠合芳基(例如菲基、芴基、蒽基)等。芳基中不含有B、N、O、S、P、Se和Si等杂原子。需要说明地是,联苯基、芴基在本申请中均视为芳基。芳基的实例可以包括但不限于,苯基、萘基、芴基、蒽基、菲基、联苯基、三联苯基、苯并[9,10]菲基、芘基、苯并荧蒽基、基等。
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的氢原子被诸如氘、卤素基团、氰基、芳基、杂芳基、三烷基硅基、卤代烷基、烷基、环烷基等基团取代。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。另外,本申请中,芴基可以是取代的,当具有两个取代基时,两个取代基可以彼此结合形成螺结构。取代的芴基的具体实例包括但不限于,
在本申请中,涉及的亚芳基是指芳基进一步失去一个氢原子所形成的二价或三价或更高价基团。
在本申请中,取代或未取代的芳基的碳原子数可以为6~30。具体地,取代或未取代的芳基的碳原子数可以为6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30。
在本申请中,杂芳基是指环中包含1个、2个、3个、4个、5个或更多个杂原子的一价芳香环或其衍生物,杂原子可以是B、O、N、P、Si、Se和S中的一种或多种。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。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、噁二唑基、***基、吡啶基、联吡啶基、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、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。其中,噻吩基、呋喃基、菲咯啉基等为单个芳香环体系类型的杂芳基,N-苯基咔唑基为通过碳碳键共轭连接的多环体系类型的杂芳基。本申请中,涉及的亚杂芳基是指杂芳基进一步失去一个或多个氢原子所形成的二价或更高价的基团。
本申请中,含氮杂芳基是指环中包括N原子的杂芳基。
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的氢原子被诸如氘、卤素基团、氰基、芳基、杂芳基、三烷基硅基、烷基、环烷基等基团取代。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。
在本申请中,取代或未取代的杂芳基的碳原子数可以为3~30。例如,取代或未取代的杂芳基的碳原子数可以为5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30等。
本申请中,不定位连接键是指从环体系中伸出的单键其表示该连接键的一端可以连接该键所贯穿的环体系中的任意位置,另一端连接化合物分子其余部分。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')所表示的二苯并呋喃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'-4)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,如下式(Y)中所示地,式(Y)所表示的取代基R'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:
在本申请中,烷基的碳原子数可以为1-10,具体可以为1、2、3、4、5、6、7、8、9或10,烷基可以包括直链烷基和支链烷基。烷基的具体实例包括但不限于,甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、正己基、庚基、正辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、3,7-二甲基辛基等。
在本申请中,卤素基团可以包括氟、碘、溴、氯。
在本申请中,作为取代基的芳基的碳原子数可以为6~18,碳原子数具体如为6、10、12、13、14、15、16、18等,作为取代基的芳基的具体实例包括但不限于,苯基、萘基、联苯基、菲基、蒽基、芴基等。
在本申请中,作为取代基的杂芳基的碳原子数可以为3~15,碳原子数具体例如为5、8、9、10、12、13、14、15等,作为取代基的杂芳基的具体实例包括但不限于,吡啶基、喹啉基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基等。
在本申请中,作为取代基的三烷基硅基的碳原子数可以为3~12,例如为3、6、7、8、9等,三烷基硅基的具体实例包括但不限于,三甲基硅基、乙基二甲基硅基、三乙基硅基等。
在本申请中,作为取代基的环烷基的碳原子数可以为3~10,例如为5、6、8或10,环烷基的具体实例包括但不限于,环戊基、环己基、金刚烷基等。
在本申请中,作为取代基的卤代烷基的碳原子数可以为1~10。例如卤代烷基可以为碳原子数为1~4的氟代烷基或碳原子数为1~5的氟代烷基。卤代烷基的具体实例包括但不限于,三氟甲基。
在本申请中,作为取代基的氘代烷基的碳原子数可以为1~10。例如氘代烷基可以为碳原子数为1~4的氘代烷基或碳原子数为1~5的氘代烷基。氘代烷基的具体实例包括但不限于,三氘代甲基。
第一方面,本申请提供一种有机化合物,所述有机化合物的结构如式I所示:
式I中,R1和R2相同或不同,且各自独立地选自氢或甲基;n选自1或2;
X选自C(R5R6)、O或S;R5和R6相同或不同,且各自独立地选自碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为6~20的芳基,任选地,R5和R6相互连接形成饱和或不饱和的5~15元环;
R0表示氢或R表示氢或/>
L、L1、L2、La相同或不同,且各自独立地选自单键、碳原子数为6~25的取代或未取代的亚芳基、碳原子数为5~25的取代或未取代的亚杂芳基;
Ar1、Ar2、Ara相同或不同,且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;
L、L1、L2、La、Ar1、Ar2和Ara中的取代基以及R3和R4相同或不同,且各自独立地选自氘、氰基、卤素基团、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的卤代烷基、碳原子数为1~10的氘代烷基、碳原子数为3~12的三烷基硅基、三苯基硅基、碳原子数为6~18的芳基、碳原子数为3~15的杂芳基、碳原子数为3~10的环烷基;任选地,任意两个相邻的取代基形成饱和或不饱和的3~15元环;
n3表示R3的个数,选自0、1或2,当n3为2时,各R3相同或不同;n4表示R4的个数,选自0、1、2或3,当n2大于1时,各R4相同或不同;
Het表示碳原子数为2~15的含氮亚杂芳基。
本申请中,当n为1时,式I的结构具体如下:
当n为2时,式I的结构具体如下:
该结构中,两个R1可以相同或不同,两个R2可以相同或不同。
在一种优选的实施方式中,R1和R2均为氢。即式I的结构如式A或式B所示:
优选地,所述有机化合物的结构如式B所示,且X为O或S,这样能进一步提高有机电致发光器件的使用寿命。
本申请中,Het表示的含氮亚杂芳基为缺电子杂芳基。可选地,所述含氮亚杂芳基为6~14元的含氮亚杂芳基。在一种实施方式中,所述含氮亚杂芳基至少包括两个N原子,例如包括两个N原子或三个N原子。
可选地,Het选自亚三嗪基、亚嘧啶基、亚喹啉基、亚喹喔啉基、亚异喹啉基、亚喹唑啉基和以下基团组成的组:
所述亚三嗪基、亚嘧啶基、亚喹啉基、亚喹喔啉基、亚异喹啉基、亚喹唑啉基中,每个基团上分别具有三个连接键,三个连接键分别连接至L、L1和R0。举例来讲,所述亚三嗪基的结构为该结构中的三个连接键/>分别连接至L、L1和R0
可选地,选自以下基团所组成的组:
其中的/>表示与L的连接键,不存在时,表示R0为H。
在一些实施方式中,所述有机化合物的结构选自以下结构所组成的组:
本申请中,当R为H时,R4可以对R进行取代或未取代。举例来讲,当所述有机化合物的结构如式1-6所示(R为H),且n3为0,R4为氘,n4为3时,式1-6中的
可选地,R3和R4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1~5的氟代烷基、碳原子数为3~7的三烷基硅基、碳原子数为6~12的芳基、碳原子数为5~12的杂芳基。R3和R4的具体实例包括但不限于,氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、三氘代甲基、三甲基硅基、苯基或萘基。
可选地,R5和R6相同或不同,且各自独立地选自碳原子数为1~4的烷基(例如为甲基)或苯基,任选地,R5和R6相互连接形成环戊烷、环己烷或芴环。
可选地,L、L1、L2和La相同或不同,且各自独立地选自单键、碳原子数为6~18的取代或未取代的亚芳基、碳原子数为5~15的取代或未取代的亚杂芳基。例如,L、L1、L2和La可以各自独立地选自单键,碳原子数为6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17或18的取代或未取代的亚芳基,碳原子数为5、7、8、9、10、11、12、13、14或15的取代或未取代的亚杂芳基。
可选地,L、L1、L2和La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、取代或未取代的亚萘基、取代或未取代的亚联苯基、取代或未取代的亚蒽基、取代或未取代的亚菲基、取代或未取代的亚芴基、取代或未取代的亚吡啶基、取代或未取代的亚二苯并呋喃基、取代或未取代的亚二苯并噻吩基、取代或未取代的亚咔唑基。
进一步可选地,L、L1、L2和La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、取代或未取代的亚萘基、取代或未取代的亚联苯基。
可选地,L、L1、L2和La中的取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、碳原子数为1~4的烷基、碳原子数为1~4的氟代烷基、碳原子数为1~4的氘代烷基、碳原子数为3~7的三烷基硅基、碳原子数为6~12的芳基。
可选地,L、L1、L2和La中的取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、三氘代甲基、三甲基硅基、苯基或萘基。
在一种具体的实施方式中,L、L1、L2和La相同或不同,且各自独立地选自单键和以下基团所组成的组:
可选地,Ar1、Ar2和Ara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5~25的取代或未取代的杂芳基。例如,Ar1、Ar2和Ara可以各自独立地选自:碳原子数为6、7、8、9、10、11、12、13、14、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、12、13、14、15、16、17、18、19或20的取代或未取代的杂芳基。
可选地,Ar1、Ar2和Ara相同或不同,且各自独立地选自取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的芴基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的三亚苯基、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、取代或未取代的苯并噁唑基、取代或未取代的菲啰啉基、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、取代或未取代的苯并噁唑基。
可选地,Ar1、Ar2和Ara中的取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、碳原子数为1~5的烷基、碳原子数为1~5的氟代烷基、碳原子数为1~5的氘代烷基、碳原子数为3~7的三烷基硅基、碳原子数为6~12的芳基、碳原子数为5~12的杂芳基;Ar1、Ar2和Ara中,任选地,任意两个相邻的取代基形成5~15元的饱和或不饱和环。
可选地,Ar1、Ar2和Ara中的取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、三氘代甲基、三甲基硅基、苯基、萘基、吡啶基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基或咔唑基;Ar1、Ar2和Ara中,任选地,任意两个相邻的取代基形成苯环、萘环、环戊烷、环己烷或芴环。
在一种实施方式中,Ar1和Ar2相同或不同,且各自独立地选自取代或未取代的基团Z,其中,未取代的基团Z选自以下基团所组成的组:
取代的基团Z中具有一个或两个以上取代基,取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、苯基、三氟甲基、三氘代甲基、三甲基硅基、苯基或萘基;当取代基的个数大于1时,各取代基相同或不同。
可选地,Ar1和Ar2各自独立地选自以下基团所组成的组:
可选地,Ar1和Ar2各自独立地选自以下基团所组成的组:
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在一种实施方式中,相同或不同,且各自独立地选自以下基团所组成的组:
在一种实施方式中,Ara选自取代或未取代的基团V,其中,未取代的基团V选自以下基团所组成的组:
取代的基团V中具有一个或两个以上取代基,取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、苯基、三氟甲基、三氘代甲基、三甲基硅基或苯基;当取代基的个数大于1时,各取代基相同或不同。
可选地,选自以下基团所组成的组:
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可选地,选自以下基团所组成的组:
在一种实施方式中,选自以下基团所组成的组:
可选地,所述有机化合物选自以下化合物所组成的组:
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本申请对提供的有机化合物的合成方法没有特别限定,本领域技术人员可以根据本申请的有机化合物结合合成例部分提供的制备方法确定合适的合成方法。换言之,本发明的合成例部分示例性地提供了有机化合物的制备方法,所采用的原料可通过商购获得或本领域熟知的方法获得。本领域技术人员可以根据这些示例性的制备方法得到本申请提供的所有有机化合物,在此不再详述制备该有机化合物的所有具体制备方法,本领域技术人员不应理解为对本申请的限制。
本申请第二方面提供一种有机电致发光器件,包括阳极、阴极,以及设置在所述阳极与所述阴极之间的功能层,其中,所述功能层可以含有本申请第一方面所述的有机化合物。
本申请所提供的有机化合物可以用于形成功能层中的至少一个有机膜层,以改善有机电致发光器件的寿命等特性。
可选地,功能层包括有机发光层,所述有机发光层包含本申请所提供的有机化合物。
可选地,所述有机电致发光器件可以为绿光器件、红光器件或蓝光器件。
优选地,所述有机电致发光器件为红色有机电致发光器件或绿色有机电致发光器件。
按照一种实施方式,所述有机电致发光器件包括依次层叠设置的阳极100、空穴传输层320、作为能量转化层的有机发光层330、电子传输层340和阴极200。本申请提供的有机化合物可以应用于有机电致发光器件的有机发光层330,以有效改善有机电致发光器件的性能。
可选地,所述有机发光层330包含主体材料和客体材料,注入有机发光层330的空穴和注入有机发光层330的电子可以在有机发光层330复合而形成激子,激子将能量传递给主体材料,主体材料将能量传递给客体材料,进而使得客体材料能够发光。所述主体材料可以包含本申请的有机化合物。
所述有机发光层330的客体材料可参照现有技术选择,例如可以选自铱(III)有机金属络合物、铂(II)有机金属络合物、钌(II)络合物。具体地,所述客体材料可以选自以下化合物的至少一种:
在一种具体的实施方式中,所述客体材料为D-6,即Ir(piq)2(dpm)。在另一种具体的实施方式中,所述客体材料为D-7,Ir(3mppy)3
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。阳极材料的具体实例包括: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,例如如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,indiumtin oxide)(ITO)作为阳极的透明电极。
本申请中,所述空穴传输层320的材料可以选自酞菁衍生物、萘菁衍生物、卟啉衍生物、联苯胺型三芳胺、苯乙烯胺型三芳胺、二胺型三芳胺或者其他类型的材料,本领域技术人员可参照现有技术选择。例如,所述空穴传输层的材料选自以下化合物所组成的组:
本申请中,所述空穴传输层320可以为一层或两层结构。可选地,如图1所示,所述空穴传输层320包括层叠设置的第一空穴传输层321和第二空穴传输层322,其中,所述第一空穴传输层321相对所述第二空穴传输层322更靠近所述阳极100。在一种具体的实施方式中,所述第一空穴传输层321由HT-5(即α-NPD)组成,所述第二空穴传输层322由HT-6组成。
本申请中,电子传输层340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,电子传输材料通常可以包含金属络合物和/或含氮杂环衍生物,其中,所述金属络合物材料例如可以选自LiQ、Alq3、Bepq2等;所述含氮杂环衍生物可以为具有含氮六元环或五元环骨架的芳香族环、具有含氮六元环或五元环骨架的稠合芳香族环化合物等,具体实例包括但不限于,BCP、Bphen、NBphen、DBimiBphen、BimiBphen等1,10-菲咯啉类化合物,或者结构如下所示的化合物。在一种具体的实施方式中,所述电子传输层340包含LiQ和ET-1。
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。优选包括包含镁和银的金属电极作为阴极。
可选地,如图1所示,在阳极100和第一空穴传输层321之间还设置有空穴注入层310,以增强向第一空穴传输层321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。例如,空穴注入层310选自以下化合物所组成的组:
在一种具体的实施方式中,空穴注入层310的材料为HAT-CN。
可选地,如图1所示,在阴极200和电子传输层340之间还设置有电子注入层350,以增强向电子传输层340注入电子的能力。电子注入层350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。例如,电子注入层350的材料可以选自LiF、NaCl、CsF、Li2O、BaO、LiQ、NaCl、CsF、Cs2CO3、Na、Li、Ca、Al、Yb中的一种或两种以上。在一种具体的实施方式中,所述电子注入层350的材料可以包括LiQ或Yb。
第三方面,本申请提供一种电子装置,该电子装置包括上述有机电致发光器件。
如图2所示,所述电子装置为电子装置400,电子装置400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。
下面通过实施例来进一步说明本发明,但是本发明并不因此而受到任何限制。未提到合成方法的化合物可通过商业途径获得的原料产品。
1、Sub-aX的合成
以Sub-a1为例说明各Sub-aX的合成。
氮气氛围下,向500mL三口瓶中依次加入3-溴-5,5,8,8-四甲基-5,6,7,8-四氢萘-2-酚(14.16g,50mmol),4-氯-2-氟苯硼酸(9.59g,55mmol),四(三苯基膦)钯(Pd(PPh3)4,0.58g,0.5mmol),无水碳酸钾(13.82g,100mmol),甲苯(140mL),无水乙醇(35mL)和去离子水(35mL),开启搅拌并加热,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。用正庚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(7.16g,收率43%)。
参照Sub-a1的合成方法合成表1所列的其它Sub-aX,不同的是,以反应物A替代3-溴-5,5,8,8-四甲基-5,6,7,8-四氢萘-2-酚,以反应物B替代4-氯-2-氟苯硼酸。
表1
2、Sub-bX的合成
以Sub-b1为例说明各Sub-bX的合成。
氮气氛围下,向250mL三口瓶中加入Sub-a1(16.64g,50mmol),碳酸铯(32.58g,100mmol)和二甲基亚砜(DMSO,160mL),开启搅拌和加热,升温至80℃反应4h。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。用正庚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-b1(13.92g,收率89%)。
参照Sub-b1的合成方法合成表2所列的其它Sub-bX,不同的是,以反应物C替代Sub-a1。
表2
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3、Sub-cX的合成
以Sub-c1为例说明各Sub-cX的合成。
在氮气气氛下,向10L三口瓶中加入Sub-a9(15g,43.6mmol),开始升温至熔融,然后加入升华硫(25.8g,100.5mmol),此时体系呈黄色,继续升温至115~120℃,而后分批加入三氯化铝(0.35g,2.6mmol),在加三氯化铝的过程中,体系逐渐变成黑色,放出大量硫化氢气体,三氯化铝加完后保温4h后,开始缓慢升温至200~210℃,反应4h后趁热将反应液倒入到250mL的单口瓶中,减压蒸馏,油泵真空度约40Pa,收集120~130℃之间的馏分,得到8.2g白色晶体,将固体用无水乙醇溶解,在-20℃下结晶,重复两次,得到Sub-c1(7.3g,收率45%)。
参照Sub-c1的合成方法合成表3所列的其它Sub-cX,不同的是,以反应物D替代Sub-a9。
表3
4、Sub-d1的合成
在250mL三口瓶中,将Sub-a11(20.78g,55mmol)溶于50mL的THF中,冷却至-78℃,然后滴加n-BuLi(22mL,2.5M,55mmol),反应4h后,加入二苯甲酮(10g,55mmol),保温30min后,升至室温反应30min,用甲醇淬灭反应,并减压除去溶剂。然后加入冰醋酸(100mL)和盐酸(25mL),回流24h后,降至室温,将反应液水洗至中性,过滤沉淀物,将沉淀物烘干得到Sub-d1(15.87g,收率62.3%)。
5、Sub-e1的合成:
在250mL三口瓶中,将2,5-二氯-2,5-二甲基己烷(10g,54.6mmol)溶于50mL的二氯乙烷(DCE)中,然后将反应溶液降至0℃,加入AlCl3(7.3g,54.6mmol),在氮气氛围下,滴加2-溴-9,9-二甲基-9H-芴(14.9g,54.6mmol)的DCE(50mL)溶液,反应30min后,将反应溶液的温度升至80℃反应12h。之后降至室温,加入冰(100g)和浓盐酸(20mL),搅拌20min。使用二氯甲烷将反应液萃取三次,用无水硫酸镁干燥后,过硅胶柱得到粗产品,最后使用二氯甲烷/甲醇重结晶,得到Sub-e1(16.5g,收率78.6%)。
6、Sub-fX的合成
以Sub-f1为例说明各Sub-fX的合成。
氮气氛围下,向500mL三口瓶中依次加入Sub-b1(15.64g,50mmol),联硼酸频那醇酯(15.24g,60mmol),醋酸钾(10.8g,110mmol)和1,4-二氧六环(160mL),开启搅拌并加热,待体系升温至40℃,迅速加入三(二亚苄基丙酮)二钯(Pd2(dba)3,0.46g,0.5mmol)和2-二环己基膦-2',4',6'三异丙基联苯(XPhos,0.48g,1mmol),继续升温至回流,搅拌反应过夜。待体系冷却至室温后,向体系中加入200mL水,搅拌30min,减压抽滤,滤饼用去离子水洗至中性,再用100mL无水乙醇淋洗,得灰色固体;粗品用正庚烷打浆一次,再用200mL甲苯溶清后过硅胶柱,除去催化剂,浓缩后得白色固体Sub-f1(15.36g,产率76%)。
参照Sub-f1的合成方法合成表4所列的其它Sub-fX,不同的是,以反应物E替代Sub-b1。
表4
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7、Sub-gX的合成
以Sub-g1为例说明各Sub-gX的合成。
氮气氛围下,向500mL三口瓶中依次加入2,4-二氯-6-苯基-1,3,5-三嗪(16.95g,75mmol),二苯并噻吩-1硼酸(11.40g,50mmol),四(三苯基膦)钯(0.58g,0.5mmol),四丁基溴化铵(1.61g,5mmol),无水碳酸钾(13.82g,100mmol),甲苯(170mL)和去离子水(45mL),开启搅拌并加热,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),有机相用无水硫酸镁干燥后,过滤后减压蒸馏除去溶剂,得粗品。粗品用甲苯重结晶后得到白色固体Sub-g1(12.15g,收率65%)。
参照Sub-g1的合成方法合成表5所列的其它Sub-gX,不同的是,使用反应物F替代2,4-二氯-6-苯基-1,3,5-三嗪,反应物G替代二苯并噻吩-1硼酸。
表5
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8、Sub-hX的合成
以Sub-h1为例说明各Sub-hX的合成:
氮气氛围下,向500mL三口瓶中依次加入2-氯-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(13.38g,50mmol),二苯并噻吩-1硼酸(11.35g,55mmol),四(三苯基膦)钯(0.58g,0.5mmol),四丁基溴化铵(1.61g,5mmol),无水碳酸钾(13.82g,100mmol),甲苯(140mL),四氢呋喃(35mL)和去离子水(35mL),开启搅拌并加热,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),有机相用无水硫酸镁干燥后,过滤后减压蒸馏除去溶剂,得粗品。粗品用甲苯重结晶后得到白色固体Sub-h1(16.15g,收率82%)。
参照Sub-h1的合成方法合成表6所列的其它Sub-hX,不同的是,以反应物H替代2-氯-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪,反应物J替代二苯并噻吩-1硼酸。
表6
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9、Sub-jX的合成
以Sub-j1为例说明各Sub-hX的合成:
氮气氛围下,向500mL三口瓶中依次加入2-氯-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(13.38g,50mmol),Sub-f12(24.13g,55mmol),四(三苯基膦)钯0.58g,0.5mmol),四丁基溴化铵(1.61g,5mmol),无水碳酸钾(13.82g,100mmol),甲苯(240mL),无水乙醇(60mL)和去离子水(60mL),开启搅拌并加热,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),有机相用无水硫酸镁干燥后,过滤后减压蒸馏除去溶剂,得粗品。粗品用甲苯重结晶后得到白色固体Sub-j1(20.95g,收率77%)。
参照Sub-j1的合成方法合成表7所列的其它Sub-jX,不同的是,用反应物K替代2-氯-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪,反应物L替代Sub-f12。
表7
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10、Sub-kX的合成
以Sub-k1为例说明各Sub-kX的合成:
氮气氛围下,向500mL三口瓶中依次加入Sub-b8(21.55g,55mmol),9H-咔唑(8.36g,50mmol),Pd2(dba)3(0.916g,1mmol),XPhos(0.95g,2mmol),叔丁醇钠(9.61g,100mmol)和二甲苯(220mL),升温至回流,搅拌反应过夜;待体系降温至室温后,将反应液倒入500mL去离子水中,充分搅拌30min,抽滤,滤饼用去离子水淋洗至中性,再用无水乙醇淋洗(200mL)除去水分;滤饼用甲苯重结晶后,最终得灰色固体Sub-k1(16.73g,产率70%)。
参照Sub-k1的合成方法合成表8所列的其它Sub-kX,不同的是,以反应物M替代Sub-b8,反应物N替代9H-咔唑。
表8
11、Sub-mX的合成
以Sub-m1为例说明各Sub-mX的合成:
氮气氛围下,向500mL三口瓶中依次加入Sub-j3(23.95g,50mmol),联硼酸频那醇酯(15.24g,60mmol),醋酸钾(10.8g,110mmol)和1,4-二氧六环(240mL),开启搅拌并加热,待体系升温至40℃,加入Pd2(dba)3(0.46g,0.5mmol)和XPhos(0.48g,1mmol),继续升温至回流,搅拌反应过夜。待体系冷却至室温后,向体系中加入500mL水,充分搅拌30min,减压抽滤,滤饼用去离子水洗至中性,再用100mL无水乙醇淋洗,得灰色固体;粗品用正庚烷打浆一次,再用200mL甲苯溶清后过硅胶柱,除去催化剂,浓缩后得白色固体Sub-m1(19.11g,产率67%)。
参照Sub-m1的合成方法合成表9所列的其它Sub-mX,不同的是,使用反应物O替代Sub-j3。
表9
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合成例1
化合物1的合成:
氮气氛围下,向500mL三口瓶中依次加入Sub-f4(22.24g,55mmol),2-氯-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(13.38g,50mmol),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(13.82g,100mmol),甲苯(220mL),四氢呋喃(55mL)和去离子水(55mL),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),有机相用无水硫酸镁干燥后,过滤后减压蒸馏除去溶剂,得粗品。粗品用甲苯重结晶后得到白色固体化合物1(21.15g,收率83%),质谱:m/z=510.3[M+H]+
合成例2-71
参照化合物1的合成方法合成表10所列举的化合物,不同的是,以反应物P替代Sub-f4,反应物Q替代2-氯-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪,所采用的主要原料、相应合成的化合物及其收率和质谱表征结果如表10所示。
表10
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合成例72
化合物676的合成:
氮气氛围下,向500mL三口瓶中依次加入Sub-j7(32.21g,50mmol),9H-咔唑(9.20g,55mmol),三(二亚苄基丙酮)二钯(Pd2(dba)3,0.916g,1mmol),XPhos(0.95g,2mmol),叔丁醇钠(9.61g,100mmol)和二甲苯(220mL),升温至回流,搅拌反应过夜;待体系降温至室温后,将反应液倒入500mL去离子水中,充分搅拌30min,抽滤,滤饼用去离子水淋洗至中性,再用无水乙醇淋洗(200mL)除去水分;滤饼用甲苯重结晶后,最终得白色固体,即化合物676(24.0g,产率62%);质谱:m/z=775.3[M+H]+
合成例73-75
参照化合物676的合成方法合成表11所列的化合物,不同的是,以反应物R替代Sub-j7,反应物S替代Sub-j7,所采用的主要原料、相应合成的化合物及其收率和质谱表征结果如表11所示。
表11
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部分化合物的核磁数据如表12所示:
表12
实施例1:红色有机电致发光器件
先通过以下过程进行阳极预处理:在厚度依次为的ITO/Ag/ITO基板上,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,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。
在实验基板(阳极)上真空蒸镀HAT-CN,以形成厚度为的空穴注入层(HIL),然后在空穴注入层上真空蒸镀α-NPD,以形成厚度为/>的第一空穴传输层。
在第一空穴传输层上真空蒸镀化合物HT-6,形成厚度为的第二空穴传输层。
接着,在第二空穴传输层上,将RH-P:化合物6:Ir(piq)2(dpm)以49%:49%:2%的膜厚比进行共同蒸镀,形成厚度为的红光有机发光层。
在有机发光层上,将化合物ET-1和LiQ以1:1的重量比进行混合并蒸镀形成厚的电子传输层(ETL),将Yb蒸镀在电子传输层上以形成厚度为/>的电子注入层(EIL),然后将镁(Mg)和银(Ag)以1:9的蒸镀速率混合,真空蒸镀在电子注入层上,形成厚度为/>的阴极。
此外,在上述阴极上真空蒸镀厚度为的CP-1,从而完成红色有机电致发光器件的制造。
实施例2-60
除了在制作有机发光层时,分别下表13中的化合物(统称为“化合物X”)代替实施例1中的化合物6之外,利用与实施例1相同的方法制备有机电致发光器件。
比较例1-5
除了在制作有机发光层时,分别以化合物A、化合物B、化合物C、化合物D和化合物E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。
以上实施例和比较例中,所采用的主要材料结构如下:
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对实施例1-60和比较例1-5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13。
表13
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实施例61:绿光有机电致发光器件的制备
先通过以下过程进行阳极预处理:在厚度依次为的ITO/Ag/ITO基板上,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,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。
在实验基板(阳极)上真空蒸镀HAT-CN,以形成厚度为的空穴注入层(HIL),然后在空穴注入层上真空蒸镀α-NPD,以形成厚度为/>的第一空穴传输层。
在第一空穴传输层上真空蒸镀化合物HT-6,形成厚度为的第二空穴传输层。
在第二空穴传输层上,将化合物1:GH-P:Ir(3mppy)3以45%:45%:10%的膜厚比进行共同蒸镀,形成厚度为的绿光有机发光层。
在有机发光层上,将化合物ET-1和LiQ以1:1的重量比进行混合并蒸镀形成厚的电子传输层(ETL),将Yb蒸镀在电子传输层上以形成厚度为/>的电子注入层(EIL),然后将镁(Mg)和银(Ag)以1:9的蒸镀速率混合,真空蒸镀在电子注入层上,形成厚度为/>的阴极。
此外,在上述阴极上真空蒸镀厚度为的CP-1,从而完成绿色有机电致发光器件的制造。
实施例62~75
除了在制作发光层时,以下表14中的化合物(统称为“化合物X”)代替实施例61中的化合物1之外,利用与实施例61相同的方法制备有机电致发光器件。
比较例6~7
除了在制作发光层时,分别以化合物F、化合物G代替实施例61中的化合物1之外,利用与实施例61相同的方法制备有机电致发光器件。
对实施例61-75和比较例6-7制备所得的绿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14。
表14
参考上表13和表14可知,将本申请的有机化合物用做有机电致发光器件的主体材料时,作为红光主体材料时效率至少提高13.6%,寿命至少提高了16%;作为绿光主体材料时效率至少提高15.6%,寿命至少提高17.1%。以上结合附图详细描述了本申请的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.有机化合物,其特征在于,该有机化合物的结构如式I所示:
式I中,R1和R2相同或不同,且各自独立地选自氢或甲基;n选自1或2;
X选自C(R5R6)、O或S;R5和R6相同或不同,且各自独立地选自碳原子数为1~4的烷基或苯基;
R表示氢或
选自以下基团所组成的组:
L、L1、L2和La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、取代或未取代的亚萘基、取代或未取代的亚联苯基;
L、L1、L2和La中的取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、三氘代甲基、三甲基硅基、苯基或萘基;
Ar1、Ar2和Ara相同或不同,且各自独立地选自取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的芴基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的菲基、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、取代或未取代的苯并噁唑基、取代或未取代的菲啰啉基、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;
Ar1、Ar2和Ara中的取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、三氘代甲基、三甲基硅基、苯基、萘基、吡啶基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基或咔唑基;Ar1、Ar2和Ara中,任选地,任意两个相邻的取代基形成苯环、萘环、环戊烷、环己烷或芴环;
R3和R4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、三甲基硅基、苯基或萘基;
n3表示R3的个数,选自0、1或2,当n3为2时,各R3相同或不同;n4表示R4的个数,选自0、1、2或3,当n4大于1时,各R4相同或不同。
2.根据权利要求1所述的有机化合物,其中,所述有机化合物的结构选自以下结构所组成的组:
3.根据权利要求1所述的有机化合物,其中,Ar1和Ar2相同或不同,且各自独立地选自取代或未取代的基团Z,未取代的基团Z选自以下基团所组成的组:
取代的基团Z中具有一个或两个以上取代基,取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、三氘代甲基、三甲基硅基、苯基或萘基;当取代基的个数大于1时,各取代基相同或不同。
4.根据权利要求1所述的有机化合物,其中,Ara选自取代或未取代的基团V,未取代的基团V选自以下基团所组成的组:
取代的基团V中具有一个或两个以上取代基,取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、三氘代甲基、三甲基硅基或苯基;当取代基的个数大于1时,各取代基相同或不同。
5.根据权利要求1所述的有机化合物,其中,相同或不同,且各自独立地选自以下基团所组成的组:
6.根据权利要求5所述的有机化合物,其中,选自以下基团所组成的组:
7.根据权利要求1所述的有机化合物,其中,所述有机化合物选自以下化合物所组成的组:
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8.有机电致发光器件,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任意一项所述的有机化合物。
9.根据权利要求8所述的有机电致发光器件,其中,所述功能层包括有机发光层,所述有机发光层包含所述的有机化合物。
10.电子装置,包括权利要求8或9所述的有机电致发光器件。
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