技术领域
本发明涉及有机光电材料技术领域,具体涉及一种电子传输材料及制备方法与其在有机电致发光器件、有机电致发光装置中的应用。
背景技术
有机发光二极管(OLED)由于具有自发光、质轻、高对比度、宽视角、低功耗、响应速度极快以及可以实现柔性和透明器件等特性,被普遍认为是继阴极射线管和液晶显示后的第三代显示技术。目前,OLED已逐步应用于手机、穿戴设备、车载和电脑等高端显示领域,许多企业也在研制可折叠、卷曲的OLED屏幕,用以满足人们对于大屏体验和产品便携性的要求。
有机发光器件通过向有机电致发光材料施加电力而将电能转换为光,并且通常包括阳极、阴极以及阳极和阴极两个电极之间或两个电极外侧形成的有机物层。有机物层可以包含空穴注入层、空穴传输层、空穴辅助层、发光辅助层、电子阻挡层、发光层、电子缓冲层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层、覆盖层等。
有机电子传输材料是OLED器件的基本组成部分,能避免由阴极和发光层直接接触而引起的发光猝灭,在决定OLED效率和稳定性方面起着至关重要的作用。三嗪基团具有强吸电性,电子亲和能高于大部分的杂环芳烃,可有效加深LUMO 能级,利于电子由电极注入,进而提高PE,降低能耗;同时三嗪基团亦有望增大HOMO 能级,使材料获得空穴阻挡能力。1,3,5-三嗪基团,兼具三嗪的强电子亲和能与大π骨架具有的好的热性能和高膜层质量,同时其2,4,6位点因易受到亲核试剂攻击而便于其衍生物的合成,是电子传输材料优异的构筑单元。
但是,现有能够形成电子传输层且具有优异器件性能的材料较少。特别是,有机电致发光材料的寿命和发光效率提升不明显,因此开发更高性能的有机材料,进而推进产业化进程显得尤为重要。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种电子传输材料及其制备方法,将本发明所述的电子传输材料应用在特定的发光器件上,具有低驱动电压、高发光效率和长使用寿命。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
本发明的第一技术目的是提供一种电子传输材料,所述电子传输材料的结构通式为化学式I:
化学式I中:
R1独立选自氢、氰基、取代或未经取代的C1-C6烷基、取代或未经取代的C6-C24芳基、取代或未经取代的C3-C24杂芳基;其杂原子至少含有O、S、N、Si、Se中的一种;
R2独立选自氢、氰基、取代或未经取代的C1-C6烷基、取代或未经取代的C6-C24芳基;
L独立选自化学键、苯基、萘基、联苯基、三联苯基;
X1、X2独立选自化学键、O、S、CR3R4、NR5,且不可同时为化学键,其中R3-R5分别独立选自经取代或未取代的C1-C6烷基;经取代或未取代的C6-C12的芳基;
Z1-Z3至少有一个为N,其余为C;
Ar1、Ar2独立为以下基团:
其中上述式中*表示为连接点。
可选地,R1独立选自氢、氰基、甲基、乙基,叔丁基、叔戊基、苯基、萘基、菲基、甲基苯基、苯基萘基、氰基苯基、氰基吡啶基、苯基吡啶基、甲基吡啶基、甲基嘧啶基、联苯基、三联苯基、三嗪基、吡啶基、嘧啶基、喹啉基、喹喔啉基;
R2独立选自氢、氰基、甲基、乙基,叔丁基、叔戊基、苯基、联苯基、三联苯基、萘基、菲基;
R3、R4选自甲基,R5独立选自苯基;
Z1-Z3中有2-3个N。
进一步的,化学式I如下:
进一步的,化学式I如下:
本发明中,“取代”意指被选自以下的一个、两个或更多个取代基取代:
氢、氘、卤素基、氰基、三氟甲基、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、1-甲基己基、苯基、萘基、蒽基、菲基、噻吩基、呋喃基、吡咯基、苯并噻吩基、苯并呋喃基、吡啶基、吲哚基、环戊烷基、环己烷基、金刚烷。
进一步地,所述电子传输材料选自下述结构式所示化合物中的任一种:
本发明的第二技术目的是提供上述电子传输材料的制备方法,本发明的电子传输材料可通过所属领域的技术人员已知的合成方法制备。或者,优选以下反应流程来进行制备,具体合成路线,如下:
上述式中,R1、R2、X1、X2、L、Z1-Z3、Ar1、Ar2如上述通式Ⅰ中所定义,Hal独立的选自氯、溴或碘。
特别地,对于没有公开过的复杂原料,采用经典的Suzuki偶联反应和锂化反应合成,并应用到本发明中。
具体制备方法:
步骤1具体包括以下过程:
降温至-78℃,将原料A(1.2eq)溶于四氢呋喃溶液中,换气3次,搅拌10分钟,将正丁基锂(1.2eq)缓慢加入到反应瓶中,反应2h,将原料B(1.0eq)溶解在四氢呋喃中,再将原料B的溶液缓慢滴加到反应瓶中,搅拌均匀,停止制冷,升温至室温继续反应6-12h;利用薄层色谱法检测反应,反应结束后,水洗三遍,保留有机相,接着用二氯甲烷萃取水相;合并有机相后浓缩,利用二氯甲烷和石油醚(V:V=1:2)的混合溶液,通过柱色谱法纯化得到中间体1。
步骤2具体包括以下过程:
将中间体1(1.0eq)溶于DCM中,在-10℃下搅拌,随后将三乙基硅烷(1.5eq)加到反应瓶中,搅拌30min,再加入甲基磺酸(3.0eq),继续搅拌30min,随后将反应瓶置于室温下继续反应过夜;利用薄层色谱法检测反应,反应结束后,加水搅拌10min,萃取、分液,保留有机相,接着用二氯甲烷萃取水相;合并有机相后浓缩,利用石油醚作为洗脱剂,通过柱色谱法纯化得到中间体2。
步骤3具体包括以下过程:
将中间体2(1.0eq)溶于THF中,室温下搅拌至溶解,随后将t-BuOK(5.0eq)缓慢加到反应瓶中,搅拌2h后,缓慢滴加碘甲烷(10.0eq),升温至70-90℃,反应8-12h;利用薄层色谱法检测反应,反应结束后,稍降温度,加水搅拌,随后加二氯甲烷萃取、分液,保留有机相,再用二氯甲烷萃取水相,合并有机相后浓缩,利用二氯甲烷和石油醚(V:V=1:6)的混合溶液,通过柱色谱法纯化得到中间体3。
步骤4具体包括以下过程:
将中间体3(1.0eq)、原料D(1.5eq)和醋酸钾(2.0eq)加入到反应瓶中,随后加入1,4-二氧六环,换气三次,氮气保护下加入三(二亚苄基丙酮)二钯(0.02eq)和X-Phos(0.1eq),升温到120℃,并回流反应4-12h;利用薄层色谱法检测反应,反应结束后,稍降温度,使用硅藻土进行过滤,除去盐以及催化剂,滤液冷却至室温后,水洗三遍,保留有机相,接着用二氯甲烷萃取水相;合并有机相后浓缩,利用二氯甲烷和石油醚(V:V=1:5)的混合溶液,通过柱色谱法纯化得到中间体4。
步骤5具体包括以下过程:
将中间体4(1.0eq)和原料E(1.1eq)加入到反应瓶中,随后加入甲苯、乙醇、水的混合溶液(V:V:V =3:1:1),换气三次,氮气保护下加入四(三苯基膦)钯(0.01eq)和碳酸钾(3.0eq)或醋酸钯(0.05eq)、X-Phos(0.1eq)和碳酸铯(3.0eq),升温到80℃-120℃,并回流反应4-12h;利用薄层色谱法检测反应,反应结束后,稍降温度,使用硅藻土进行过滤,除去盐以及催化剂,滤液冷却至室温后,水洗三遍,保留有机相,接着用二氯甲烷萃取水相;合并有机相后浓缩,利用二氯甲烷和石油醚(V:V=1:15)的混合溶液,通过柱色谱法纯化得到化学式Ⅰ。
且,本发明还请求保护上述电子传输材料在制备有机电致发光器件中的应用。
具体地,所述有机电致发光器件包括第一电极,第二电极,置于所述第一电极和所述第二电极之间的一个或多个有机物层;且,
所述有机物层至少包括空穴注入层、空穴传输层、空穴注入和传输层、电子阻挡层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层及电子注入层中的一种;且,
所述电子传输层包含一种或多种所述的电子传输材料。
以及,本发明请求保护上述有机电致发光器件在有机电致发光装置中的应用。
具体地,所述有机电致发光装置包括但不限于平板显示器,计算机监视器,一种医用监护仪,一种电视机,广告牌,一种用于内部或外部照明和/或信号的灯,平视显示器,全透明或部分透明的显示器,柔性显示器,一种激光打印机,一种电话机,一种手机,片剂,一个相簿,个人数字助理(PDA),一种可穿戴装置,一种笔记本电脑,一种数码相机,摄像机,取景器,微型显示器,三维显示器,虚拟现实或增强现实显示器,车辆,包括平铺在一起的多个显示器的视频墙,剧场或场馆屏幕,光疗装置和标志。
经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
本发明提供的电子传输材料能有效呈现蓝色电子传输材料的特性,用其所制备的有机电致发光器件的使用寿命及效率明显提高。通过引入三嗪、嘧啶六元氮杂环来提升有机分子的迁移率,其中的N原子具有良好的电子传输性能,可拉低分子LUMO能级的能力,有利于与高功函的电极匹配,实现材料导电能力的增强,尤其是1,3,5-三嗪由于具有高电子亲和力、电化学稳定性及结构易修饰等优点;并引入一个芴基团,可平衡整体分子的分子量,进而调控蒸镀温度,使其不至于过高,提升器件寿命,与其它基团(一边含氮六元杂环,另一边为二苯并杂环基团)通过化学键连接还可起缓冲作用,增大分子体积,减少分子聚集堆积;且在芴的9位其中一个取代基为甲基,另一个取代基为二苯并杂环基团(二苯并呋喃、二苯并噻吩等),一方面利用极性原子O、S的电负性调整分子HOMO/LUMO能级,另一方面具有良好的化学稳定性,尤其是二苯并呋喃基团,更有利于提升器件的寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的中间体1的核磁共振氢谱图。
图2为本发明实施例1提供的化合物1的核磁共振氢谱图。
图3为本发明实施例2提供的化合物379的核磁共振氢谱图。
图4为本发明实施例3提供的化合物390的核磁共振氢谱图。
图5为本发明实施例4提供的化合物420的核磁共振氢谱图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
降温至-78℃,将原料A-1(1.2eq)(CAS号:89827-45-2)溶于四氢呋喃溶液中,换气3次,搅拌10分钟,将正丁基锂(1.2eq)缓慢加入到反应瓶中,反应2h,将原料B-1(1.0eq)(CAS号:3096-47-7)溶解在四氢呋喃中,再将原料B-1的溶液缓慢滴加到反应瓶中,搅拌均匀,停止制冷,升温至室温继续反应12h;利用薄层色谱法检测反应,反应结束后,水洗三遍,保留有机相,接着用二氯甲烷萃取水相;合并有机相后浓缩,利用二氯甲烷和石油醚(V:V=1:2)的混合溶液,通过柱色谱法纯化得到中间体1(产率:69.8%)。
将中间体1(1.0eq)溶于DCM中,在-10℃下搅拌,随后将三乙基硅烷(1.5eq)加到反应瓶中,搅拌30min,再加入甲基磺酸(3.0eq),继续搅拌30min,随后将反应瓶置于室温下继续反应过夜;利用薄层色谱法检测反应,反应结束后,加水搅拌10min,萃取、分液,保留有机相,接着用二氯甲烷萃取水相;合并有机相后浓缩,利用石油醚作为洗脱剂,通过柱色谱法纯化得到中间体2(产率:73.5%)。
将中间体2(1.0eq)溶于THF中,室温下搅拌至溶解,随后将t-BuOK(5.0eq)缓慢加到反应瓶中,搅拌2h后,缓慢滴加原料碘甲烷(10.0eq),升温至80℃,反应12h;利用薄层色谱法检测反应,反应结束后,稍降温度,加水搅拌,随后加二氯甲烷萃取、分液,保留有机相,再用二氯甲烷萃取水相,合并有机相后浓缩,利用二氯甲烷和石油醚(V:V=1:6)的混合溶液,通过柱色谱法纯化得到中间体3(产率:68.9%)。
将中间体3(1.0eq)、原料D-1(1.5eq)和醋酸钾(2.0eq)加入到反应瓶中,随后加入1,4-二氧六环,换气三次,氮气保护下加入三(二亚苄基丙酮)二钯(0.02eq)和X-Phos(0.1eq),升温到120℃,并回流反应10h;利用薄层色谱法检测反应,反应结束后,稍降温度,使用硅藻土进行过滤,除去盐以及催化剂,滤液冷却至室温后,水洗三遍,保留有机相,接着用二氯甲烷萃取水相;合并有机相后浓缩,利用二氯甲烷和石油醚(V:V=1:5)的混合溶液,通过柱色谱法纯化得到中间体4(产率:83.1%)。
将中间体4(1.0eq)和原料E-1(1.1eq)(CAS号:3842-55-5)加入到反应瓶中,随后加入甲苯、乙醇、水的混合溶液(V:V:V =3:1:1),换气三次,氮气保护下醋酸钯(0.05eq)、X-Phos(0.1eq)和碳酸铯(3.0eq),升温到95℃,并回流反应9h;利用薄层色谱法检测反应,反应结束后,稍降温度,使用硅藻土进行过滤,除去盐以及催化剂,滤液冷却至室温后,水洗三遍,保留有机相,接着用二氯甲烷萃取水相;合并有机相后浓缩,利用二氯甲烷和石油醚(V:V=1:15)的混合溶液,通过柱色谱法纯化得到化合物1(产率:84.9%)。
对所得化合物1进行检测分析,结果如下:
HPLC纯度:>99.8%。
质谱测试:型号为Waters XEVO TQD的质谱仪,采用ESI源。
测试值((ESI,m/Z):[M+H]+):578.74。
元素分析:
计算值为:C, 85.25; H, 4.71; N, 7.27; O, 2.77;
测试值为:C, 84.95; H, 4.84; N, 7.48; O, 2.96。
核磁共振氢谱图:如图1(化合物1-中间体1)所示、如图2(化合物1)所示。
实施例2
降温至-78℃,将原料A-379(1.2eq)(CAS号:1694676-51-1)溶于四氢呋喃溶液中,换气3次,搅拌10分钟,将正丁基锂(1.2eq)缓慢加入到反应瓶中,反应2h,将原料B-379(1.0eq)(CAS号:3096-47-7)溶解在四氢呋喃中,再将原料B-1356的溶液缓慢滴加到反应瓶中,搅拌均匀,停止制冷,升温至室温继续反应12h;利用薄层色谱法检测反应,反应结束后,水洗三遍,保留有机相,接着用二氯甲烷萃取水相;合并有机相后浓缩,利用二氯甲烷和石油醚(V:V=1:2)的混合溶液,通过柱色谱法纯化得到中间体1(产率:56.9%)。
将中间体1(1.0eq)溶于DCM中,在-10℃下搅拌,随后将三乙基硅烷(1.5eq)加到反应瓶中,搅拌30min,再加入甲基磺酸(3.0eq),继续搅拌30min,随后将反应瓶置于室温下继续反应过夜;利用薄层色谱法检测反应,反应结束后,加水搅拌10min,萃取、分液,保留有机相,接着用二氯甲烷萃取水相;合并有机相后浓缩,利用石油醚作为洗脱剂,通过柱色谱法纯化得到中间体2(产率:68.4%)。
将中间体2(1.0eq)溶于THF中,室温下搅拌至溶解,随后将t-BuOK(5.0eq)缓慢加到反应瓶中,搅拌2h后,缓慢滴加原料碘甲烷(10.0eq),升温至80℃,反应12h;利用薄层色谱法检测反应,反应结束后,稍降温度,加水搅拌,随后加二氯甲烷萃取、分液,保留有机相,再用二氯甲烷萃取水相,合并有机相后浓缩,利用二氯甲烷和石油醚(V:V=1:6)的混合溶液,通过柱色谱法纯化得到中间体3(产率:65.6%)。
将中间体3(1.0eq)、原料D-379(1.5eq)和醋酸钾(2.0eq)加入到反应瓶中,随后加入1,4-二氧六环,换气三次,氮气保护下加入三(二亚苄基丙酮)二钯(0.02eq)和X-Phos(0.1eq),升温到120℃,并回流反应10h;利用薄层色谱法检测反应,反应结束后,稍降温度,使用硅藻土进行过滤,除去盐以及催化剂,滤液冷却至室温后,水洗三遍,保留有机相,接着用二氯甲烷萃取水相;合并有机相后浓缩,利用二氯甲烷和石油醚(V:V=1:5)的混合溶液,通过柱色谱法纯化得到中间体4(产率:80.4%)。
将中间体4(1.0eq)和原料E-379(1.1eq)(CAS号:2138840-64-7)加入到反应瓶中,随后加入甲苯、乙醇、水的混合溶液(V:V:V =3:1:1),换气三次,氮气保护下醋酸钯(0.05eq)、X-Phos(0.1eq)和碳酸铯(3.0eq),升温到95℃,并回流反应9h;利用薄层色谱法检测反应,反应结束后,稍降温度,使用硅藻土进行过滤,除去盐以及催化剂,滤液冷却至室温后,水洗三遍,保留有机相,接着用二氯甲烷萃取水相;合并有机相后浓缩,利用二氯甲烷和石油醚(V:V=1:15)的混合溶液,通过柱色谱法纯化得到化合物379(产率:82.1%)。
对所得化合物379进行检测分析,结果如下:
HPLC纯度:>99.7%。
质谱测试:型号为Waters XEVO TQD的质谱仪,采用ESI源。
测试值((ESI,m/Z):[M+H]+):787.04。
元素分析:
计算值为:C, 87.10; H, 5.51; N, 5.35; O, 2.04;
测试值为:C, 86.80; H, 5.67; N, 5.54; O, 2.22。
核磁共振氢谱图:如图3(化合物379)所示。
实施例3
降温至-78℃,将原料A-390(1.2eq)(CAS号:26608-06-0)溶于四氢呋喃溶液中,换气3次,搅拌10分钟,将正丁基锂(1.2eq)缓慢加入到反应瓶中,反应2h,将原料B-390(1.0eq)(CAS号:4269-13-0)溶解在四氢呋喃中,再将原料B-1393的溶液缓慢滴加到反应瓶中,搅拌均匀,停止制冷,升温至室温继续反应12h;利用薄层色谱法检测反应,反应结束后,水洗三遍,保留有机相,接着用二氯甲烷萃取水相;合并有机相后浓缩,利用二氯甲烷和石油醚(V:V=1:2)的混合溶液,通过柱色谱法纯化得到中间体1(产率:67.8%)。
将中间体1(1.0eq)溶于DCM中,在-10℃下搅拌,随后将三乙基硅烷(1.5eq)加到反应瓶中,搅拌30min,再加入甲基磺酸(3.0eq),继续搅拌30min,随后将反应瓶置于室温下继续反应过夜;利用薄层色谱法检测反应,反应结束后,加水搅拌10min,萃取、分液,保留有机相,接着用二氯甲烷萃取水相;合并有机相后浓缩,利用石油醚作为洗脱剂,通过柱色谱法纯化得到中间体2(产率:72.1%)。
将中间体2(1.0eq)溶于THF中,室温下搅拌至溶解,随后将t-BuOK(5.0eq)缓慢加到反应瓶中,搅拌2h后,缓慢滴加原料碘甲烷(10.0eq),升温至80℃,反应12h;利用薄层色谱法检测反应,反应结束后,稍降温度,加水搅拌,随后加二氯甲烷萃取、分液,保留有机相,再用二氯甲烷萃取水相,合并有机相后浓缩,利用二氯甲烷和石油醚(V:V=1:6)的混合溶液,通过柱色谱法纯化得到中间体3(产率:66.3%)。
将中间体3(1.0eq)、原料D-390(1.5eq)和醋酸钾(2.0eq)加入到反应瓶中,随后加入1,4-二氧六环,换气三次,氮气保护下加入三(二亚苄基丙酮)二钯(0.02eq)和X-Phos(0.1eq),升温到120℃,并回流反应10h;利用薄层色谱法检测反应,反应结束后,稍降温度,使用硅藻土进行过滤,除去盐以及催化剂,滤液冷却至室温后,水洗三遍,保留有机相,接着用二氯甲烷萃取水相;合并有机相后浓缩,利用二氯甲烷和石油醚(V:V=1:5)的混合溶液,通过柱色谱法纯化得到中间体4(产率:82.0%)。
将中间体4(1.0eq)和原料E-390(1.1eq)(CAS号:1453806-59-1)加入到反应瓶中,随后加入甲苯、乙醇、水的混合溶液(V:V:V =3:1:1),换气三次,氮气保护下醋酸钯(0.05eq)、X-Phos(0.1eq)和碳酸铯(3.0eq),升温到95℃,并回流反应9h;利用薄层色谱法检测反应,反应结束后,稍降温度,使用硅藻土进行过滤,除去盐以及催化剂,滤液冷却至室温后,水洗三遍,保留有机相,接着用二氯甲烷萃取水相;合并有机相后浓缩,利用二氯甲烷和石油醚(V:V=1:15)的混合溶液,通过柱色谱法纯化得到化合物390(产率:83.8%)。
对所得化合物390进行检测分析,结果如下:
HPLC纯度:>99.8%。
质谱测试:型号为Waters XEVO TQD的质谱仪,采用ESI源。
测试值((ESI,m/Z):[M+H]+):679.85。
元素分析:
计算值为:C, 84.93; H, 4.45; N, 8.25; O, 2.36;
测试值为:C, 84.61; H, 4.61; N, 8.48; O, 2.52。
核磁共振氢谱图:如图4(化合物390)所示。
实施例4
降温至-78℃,将原料A-420(1.2eq)(CAS号:1642127-10-3)溶于四氢呋喃溶液中,换气3次,搅拌10分钟,将正丁基锂(1.2eq)缓慢加入到反应瓶中,反应2h,将原料B-420(1.0eq)(CAS号:25569-86-2)溶解在四氢呋喃中,再将原料B-1461的溶液缓慢滴加到反应瓶中,搅拌均匀,停止制冷,升温至室温继续反应12h;利用薄层色谱法检测反应,反应结束后,水洗三遍,保留有机相,接着用二氯甲烷萃取水相;合并有机相后浓缩,利用二氯甲烷和石油醚(V:V=1:2)的混合溶液,通过柱色谱法纯化得到中间体1(产率:62.6%)。
将中间体1(1.0eq)溶于DCM中,在-10℃下搅拌,随后将三乙基硅烷(1.5eq)加到反应瓶中,搅拌30min,再加入甲基磺酸(3.0eq),继续搅拌30min,随后将反应瓶置于室温下继续反应过夜;利用薄层色谱法检测反应,反应结束后,加水搅拌10min,萃取、分液,保留有机相,接着用二氯甲烷萃取水相;合并有机相后浓缩,利用石油醚作为洗脱剂,通过柱色谱法纯化得到中间体2(产率:68.8%)。
将中间体2(1.0eq)溶于THF中,室温下搅拌至溶解,随后将t-BuOK(5.0eq)缓慢加到反应瓶中,搅拌2h后,缓慢滴加原料碘甲烷(10.0eq),升温至80℃,反应12h;利用薄层色谱法检测反应,反应结束后,稍降温度,加水搅拌,随后加二氯甲烷萃取、分液,保留有机相,再用二氯甲烷萃取水相,合并有机相后浓缩,利用二氯甲烷和石油醚(V:V=1:6)的混合溶液,通过柱色谱法纯化得到中间体3(产率:66.9%)。
将中间体3(1.0eq)、原料D-420(1.5eq)和醋酸钾(2.0eq)加入到反应瓶中,随后加入1,4-二氧六环,换气三次,氮气保护下加入三(二亚苄基丙酮)二钯(0.02eq)和X-Phos(0.1eq),升温到120℃,并回流反应10h;利用薄层色谱法检测反应,反应结束后,稍降温度,使用硅藻土进行过滤,除去盐以及催化剂,滤液冷却至室温后,水洗三遍,保留有机相,接着用二氯甲烷萃取水相;合并有机相后浓缩,利用二氯甲烷和石油醚(V:V=1:5)的混合溶液,通过柱色谱法纯化得到中间体4(产率:81.6%)。
将中间体4(1.0eq)和原料E-420(1.1eq)(CAS号:2641518-65-0)加入到反应瓶中,随后加入甲苯、乙醇、水的混合溶液(V:V:V =3:1:1),换气三次,氮气保护下醋酸钯(0.05eq)、X-Phos(0.1eq)和碳酸铯(3.0eq),升温到95℃,并回流反应9h;利用薄层色谱法检测反应,反应结束后,稍降温度,使用硅藻土进行过滤,除去盐以及催化剂,滤液冷却至室温后,水洗三遍,保留有机相,接着用二氯甲烷萃取水相;合并有机相后浓缩,利用二氯甲烷和石油醚(V:V=1:15)的混合溶液,通过柱色谱法纯化得到化合物420(产率:83.0%)。
对所得化合物420进行检测分析,结果如下:
HPLC纯度:>99.7%。
质谱测试:型号为Waters XEVO TQD的质谱仪,采用ESI源。
测试值((ESI,m/Z):[M+H]+):871.12。
元素分析:
计算值为:C, 88.35; H, 4.98; N, 4.83; O, 1.84;
测试值为:C, 88.04; H, 5.15; N, 5.01; O, 1.99。
核磁共振氢谱图:如图5(化合物420)所示。
实施例5-155
参照实施例1至4的合成方法完成对如下化合物的合成,采用型号为Waters XEVOTQD的质谱仪进行测试,其精度低,用ESI源进行测试,其质谱测试值如下表1所示。
表1 实施例5-155的质谱测试值
另外,需要说明,本发明其他化合物参照上述所列举的实施例合成方法即可获得,所以在此不再一一例举。
本发明的另一目的在于提供一种有机电致发光器件,包括第一电极、第二电极以及至少一层设置在所述第一电极和所述第二电极之间的有机物层。
本公开内容的有机发光器件的有机材料层可以形成为单层结构,但也可以形成为其中层和有两个或更多个有机材料层的多层结构。例如,本公开内容的有机发光器件可以具有包括空穴注入层、空穴传输层、空穴注入和传输层、电子阻挡层、发光层、电子传输层、电子注入层、空穴阻挡层、电子注入和传输层等作为有机材料层的结构。然而,有机发光器件的结构不限于此,并且可以包括更少数量的有机材料层或更多数量的有机材料层。
作为阳极材料,通常优选具有大功函数的材料使得空穴顺利注入有机材料层。在本公开内容中能够使用的阳极材料的具体实例包括:金属,例如钒、铬、铜、锌和金,或其合金;金属氧化物,例如氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO);金属和氧化物的组合,例如ZnO:Al或SnO2:Sb;导电聚合物,例如聚(3-甲基噻吩)、聚[3,4-(乙烯-1 ,2-二氧)噻吩](PEDOT)、聚吡咯和聚苯胺,但不限于此。
空穴注入材料是有利地在低电压下接收来自阳极的空穴材料,并且空穴注入材料的最高占据分子轨道(HOMO)优选地在阳极材料的功函数与周围有机材料层的HOMO之间。空穴注入材料的具体实例包括金属卟啉、低聚噻吩、基于芳基胺的有机材料、基于六腈六氮杂苯并菲的有机材料、基于喹吖啶酮的有机材料、基于苝的有机材料、蒽醌、以及基于聚苯胺和基于聚噻吩的导电聚合物等,但不限于此,并且还可以包含能够进行p掺杂的另外化合物。
空穴传输材料是能够接收来自阳极或空穴注入层的空穴并将空穴传输至发光层的材料,并且具有高空穴迁移率的材料是合适的。其具体实例包括基于芳基胺的有机材料、导电聚合物、同时具有共轭部分和非共轭部分的嵌段共聚物等,但不限于此。
发光层可以发射红色、绿色或蓝色的光,并且可以由磷光材料或荧光材料形成。发光材料是能够通过接收分别来自空穴传输层和电子传输层的空穴和电子并使空穴与电子结合而发出在可见光区域内的光的材料,并且优选为对荧光或磷光具有有利的量子效率的材料。其具体实例包括:8-羟基喹啉铝配(Alq3);基于咔唑的化合物;二聚苯乙烯基化合物;BAlq;10-羟基苯并喹啉-金属化合物;基于苯并咔唑、基于苯并噻唑和基于苯并咪唑的化合物;基于聚(对亚苯基亚乙烯基) (PPV)的聚合物;螺环化合物;聚芴;红荧烯等,但不限于此。
发光层可以包含主体材料和掺杂材料。
发光层的主体材料包括稠合芳族环衍生物、含杂环的化合物等。具体地,稠合芳族环衍生物包括蒽衍生物、芘衍生物、萘衍生物、并五苯衍生物、菲化合物、荧蒽化合物等,含杂环的化合物包括咔唑衍生物、二苯并呋喃衍生物、梯子型呋喃化合物、嘧啶衍生物等,然而,材料不限于此。
发光层的掺杂材料包括荧光掺杂和磷光掺杂。可以选自芳香族胺衍生物、苯乙烯基胺化合物、硼配合物、荧蒽化合物、金属配合物等。
电子传输层可以起到促进电子传输的作用。电子传输材料是有利地接收来自阴极的电子并将电子传输至发光层的材料,具有高电子迁移率的材料是合适的。本发明电子传输层材料为化学式Ⅰ所示的化合物。
电子注入层可以起到促进电子注入的作用。电子注入材料优选为这样的化合物:其具有传输电子的能力,具有来自阴极的注入电子效应,对发光层或发光材料具有优异的电子注入效应,防止发光层中产生的激子迁移至空穴注入层,并且除此之外,具有优异的薄膜形成能力。其具体实例包括芴酮、蒽醌二甲烷、联苯醌、噻喃二氧化物、唑、二唑、三唑、咪唑、苝四羧酸、亚芴基甲烷、蒽酮等及其衍生物,金属配合物,含氮5元环衍生物等,但不限于此。
作为阴极材料,通常优选具有小功函数的材料使得电子顺利注入有机材料层。阴极材料的具体实例包括:金属,例如镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡和铅,或其合金;多层结构材料,例如LiF/Al或LiO2/Al等等,但不限于此。
器件实施例1: 有机电致发光器件制备
所制备OLED器件的结构为:ITO阳极/HIL/HTL/Prime/EML/HBL/ETL /EIL/阴极/光取出层。
a、ITO阳极:将涂层厚度为1500Å的ITO(氧化铟锡)-Ag-ITO(氧化铟锡)玻璃基板在蒸馏水中清洗2次,超声波洗涤30min,再用蒸馏水反复清洗2次,超声波洗涤10min,洗涤结束后,用甲醇、丙酮、异丙醇依次超声波洗涤(每次洗涤5min),干燥,然后转移至等离子体清洗机内洗涤5min,再送至蒸镀机中,以该基板为阳极,在其上依次蒸镀其它功能层。
b、HIL(空穴注入层):以1Å/s的蒸镀速率,真空蒸镀空穴注入层材料HT和P-dopant,其化学式如下所示。所述HT和P-dopant的蒸镀速率比为97:3,厚度为10nm。
c、HTL(空穴传输层):以1.5Å/s的蒸镀速率,在空穴注入层上面真空蒸镀120nm的HT作为空穴传输层。
d、Prime(发光辅助层):以0.5Å/s的蒸镀速率,在空穴传输层上面真空蒸镀10nm的Prime作为发光辅助层。
e、EML(发光层):然后在上述发光辅助层上,以1Å/s的蒸镀速率,真空蒸镀厚度为25nm的主体材料(Host)和掺杂材料(Dopant)作为发光层,其Host和Dopant的化学式如下所示。其中Host和Dopant的蒸镀速率比为97:3。
f、HBL(空穴阻挡层):以0.5Å/s的蒸镀速率,真空蒸镀厚度为5.0nm的空穴阻挡层HB。
g、ETL(电子传输层):以1Å/s的蒸镀速率,真空蒸镀厚度为30nm的化合物1和Liq作为电子传输层。其中化合物1和Liq的蒸镀速率比为50:50。
h、EIL(电子注入层):以0.5Å/s的蒸镀速率,蒸镀Yb膜层1.0nm,形成电子注入层。
i、阴极:以1Å/s的蒸镀速率比,蒸镀镁和银13nm,其蒸镀速率比为1:9,得到OLED器件。
j、光取出层:以1Å/s的蒸镀速率,在阴极上真空蒸镀厚度为65nm的CPL,作为光取出层。
K、随后将蒸镀完成的基板进行封装。首先采用涂胶设备将清洗后盖板用UV胶进行涂覆工艺,然后将涂覆完成的盖板移至压合工段,将蒸镀完成的基板置于盖板上端,最后将基板和盖板在贴合设备作用下进行贴合,同时完成对UV胶光照固化。
参照上述器件实施例1提供的方法,分别选用表2中相对应的化合物替代化合物1,进行电子传输层的蒸镀,并制备得到相应的有机电致发光器件,分别记为器件实施例2~155。
器件对比例1-11:
该对比例提供了一种有机电致发光器件,该有机电致发光器件的制备方法与器件实施例1的唯一区别在于,该有机电致发光器件是采用现有的对比化合物a-k替代上述器件实施例1中的电子传输层(化合物1)进行蒸镀。其中,对比化合物a-k的化学结构式如下:
在1000(nits)亮度下对上述器件实施例1~155以及器件对比例1~11得到的有机电致发光器件的驱动电压、BI值以及寿命进行表征,测试结果如下表2:
表2 器件测试结果
本领域技术人员可知,在蓝光顶发射器件中,发光效率受色度影响较大,因此将色度对效率的影响因素考虑进去,将发光效率与CIEy比值定义为BI值,即BI=(cd/A)/ CIEy。
从表2的数据来看,使用本发明提供的电子传输材料制备的有机电致发光器件实施例1-155与对比化合物1-11所制备的器件相比,驱动电压,BI和寿命均得到提升。
化合物1、168、340和对比化合物c、d、e分别为平行对比例,其区别在于:化合物1、168、340中芴的9号位置上连接的是烷基(甲基)和二苯并呋喃基团,而对比化合物c、d、e中芴的9号位连接的是芳基(苯基或联苯基),在此处的芳基并没有起到共轭的作用,反而使化合物的分子量增大,蒸镀温度会更高,易造成材料裂解,影响器件的寿命。
化合物382和对比化合物h为平行对比例,其区别在于:对比化合物h中的二苯并对二噁英基团是与螺二芴基团共有一个苯环稠合在一起,位阻变大,使得构型扭转过大,易形成载流子陷阱,而本发明化合物382中的二苯并对二噁英基团是通过化学键连接在芴的9号位置上,一方面芴可在二苯并对二噁英基团与三嗪基团之间的起到缓冲从而延长体系的作用,另一方面这样的连接方式也会增大分子的体积,减少分子聚集堆积,更利于调整后期器件蒸镀时的均匀程度及厚度。
化合物10、131、339和对比化合物i、j、k分别为平行对比例,其区别在于:对比化合物i、j、k中三嗪上连接的两个取代基其中一个为二苯并呋喃基团,而本发明化合物10、131、339中三嗪上连接的两个取代基其中一个为苯基。与对比化合物i、j、k相比,用本发明化合物10、131、339所制备的器件的驱动电压更低,效率更高,寿命更长。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
