CN101580708B - 一种有机小分子光电材料 - Google Patents

一种有机小分子光电材料 Download PDF

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Abstract

一种有机小分子光电材料，具有以下分子结构：TP1--Ar--TP2，其中，Ar芳基，其结构为结构a或结构b的一种，结构a为：
Figure D2009100230873A00011
结构b为：结构a或结构b中——＊为噻吩环与TP1、TP2连接的位置；TP1、TP2为三苯胺，N，N，N′，N′-四苯基-1，4-苯二胺，或N，N，N′，N′-四苯基-1，1′-联苯-4，4′-二胺。本发明提供的有机小分子光电材料作为发光器件中的空穴传输层的空穴传输材料，具有良好的空穴传输能力。

Description

一种有机小分子光电材料
技术领域
本发明属于光电子材料技术领域，涉及一种新型的有机小分子光电材料。
背景技术
三苯胺及其衍生物作为一种富电子体系，由于具有较强的电子给予能力(易氧化)，在有光电子领域得到了广泛的应用。为了改善这些材料的光电性能，人们采用了很多方法对其进行修饰。虽然这些研究工作已经取得了一定的进展，但是在实际应用上来说，光电材料的性能仍然需要提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以作为光电子器件中空穴传输材料的光电材料，通过在三苯胺及其衍生物的分子中植入噻吩结构提高空穴传输能力。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种有机小分子光电材料，具有以下分子结构：
TP1——Ar——TP2
其中，Ar为芳基，其结构为结构a或结构b的一种，
结构a为：
结构b为：
Figure G2009100230873D00021
结构a或结构b中——＊为噻吩环与TP1、TP2连接的位置；
TP1、TP2为三苯胺，N，N，N′，N′-四苯基-1，4-苯二胺，或N，N，N′，N′-四苯基-1，1′-联苯-4，4′-二胺，其结构分别如下：
三苯胺：
Figure G2009100230873D00022
N，N，N′，N′-四苯基-1，4-苯二胺：
Figure G2009100230873D00023
N，N，N′，N′-四苯基-1，1′-联苯-4，4′-二胺：
Figure G2009100230873D00024
更进一步，本发明提供以下几种有机小分子光电材料：
所述的Ar为结构式a，TP1、TP2均为三苯胺，其分子结构为：
Figure G2009100230873D00025
所述的Ar为结构式a，TP1、TP2均为N，N，N′，N′-四苯基-苯-1，4-二胺，其分子结构为：
所述的Ar为结构式a，TP1、TP2均为N，N，N′，N′-四苯基-1，1′-联苯-4，4′-二胺，其分子结构为：
所述的Ar为结构式b，TP1、TP2均为三苯胺，其分子结构为：
Figure G2009100230873D00033
所述的Ar为结构式b，TP1、TP2均为N，N，N′，N′-四苯基-苯-1，4-二胺，其分子结构为：
Figure G2009100230873D00034
所述的Ar为结构式b，TP1、TP2均为N，N，N′，N′-四苯基-1，1′-联苯-4，4′-二胺，其分子结构为：
Figure G2009100230873D00035
所述的Ar为结构式a，TP1为三苯胺，TP2为N，N，N′，N′-四苯基-1，4-苯二胺，其分子结构为：
Figure G2009100230873D00041
所述的Ar为结构式b，TP1为N，N，N′，N′-四苯基-1，4-苯二胺，TP2为N，N，N′，N′-四苯基-1，1′-联苯-4，4′-二胺，其分子结构为：
Figure G2009100230873D00042
本发明提供的有机小分子光电材料作为发光器件中的空穴传输层的空穴传输材料，具有良好的空穴传输能力，在制备光电功能器件中，可用于有机小分子材料组成的有机电致发光器件中的空穴传输层，可用来制作有机电致发光器件；可用于有机小分子材料组成的太阳能电池器件中的光活性层，可用来制作有机太阳能电池器件。
附图说明
图1为本发明的合成路线之一；
图2为本发明的合成路线之二；
图3为本发明的合成路线之三；
图4为本发明的合成路线之四。
具体实施方式
本发明的目的是提供一种可以作为光电子器件中空穴传输材料的光电材料，通过在三苯胺及其衍生物的分子中植入噻吩结构提高空穴传输能力。
本发明的有机小分子光电材料采用在有机溶剂中合成的方法制备。
实施例1：参见图1，三苯胺-结构a-三苯胺的制备：
步骤(1)：250mL三口瓶中加入环戊二烯(2，1-b：3，4-b′)二噻吩0.10mol，然后加入体积比为1∶1的氯仿和乙酸混合液120mL，搅拌。向其中缓缓加入N-溴代琥珀酰胺(NBS)0.20mol，100℃条件下反应物回流3个小时后，将反应液倒入冷水中，分离有机相，水相用氯仿萃取两次，合并有机相之后用水洗两次，用无水硫酸镁干燥之后旋转蒸发除去溶剂；剩余产物采用硅胶层析柱分离得到环戊二烯(2，1-b：3，4-b′)二(5-溴噻吩)。
步骤(2)：环戊二烯(2，1-b：3，4-b′)二(5-溴噻吩)0.10mol与60mL四氢呋喃(THF)加入到氩气保护下的干燥烧瓶中，向其中加入浓度为2.5mol/L的丁基锂的己烷溶液84mL，70℃条件下回流2小时之后移开加热装置，反应物降至室温之后向其中加入三丁基氯化锡0.21mol。搅拌12小时之后停止反应，将其倒入冷水中，分出有机相，水相用氯仿萃取两次，合并有机相之后用水洗两次，用无水硫酸镁干燥之后旋转蒸发除去溶剂；剩余产物采用硅胶层析柱分离得到环戊二烯(2，1-b：3，4-b′)二(5-(三丁基锡-基)噻吩)。
步骤(3)：50mL的两口瓶中，加入环戊二烯(2，1-b：3，4-b′)二(5-(三丁基锡-基)噻吩)1mmol，N，N-二苯基-N-4-溴苯基胺2mmol，10mL甲苯，通入氩气15分钟以排净瓶内空气；然后向瓶中加入50mg的Pd(PPh3)4，再次通入氩气15分钟，回流3小时后停止反应。向反应物中加入30mL甲醇，生成的红色沉淀通过索氏提取器过滤，真空干燥得到有机小分子光电材料三苯胺-结构a-三苯胺。
实施例2：N，N，N′，N′-四苯基-苯-1，4-二胺-结构a-N，N，N′，N′-四苯基-苯-1，4-二胺的制备：
采用与实施例1相同的方法，将步骤(3)中的原料N，N-二苯基-N-4-溴苯基胺替换为N，N，N′-三苯基-N′-4-溴苯基-1，4-苯二胺，得到有机小分子光电材料N，N，N′，N′-四苯基-苯-1，4-二胺-结构a-N，N，N′，N′-四苯基-苯-1，4-二胺。
实施例3
采用与实施例1相同的方法，将步骤(3)中的原料N，N-二苯基-N-4-溴苯基胺替换为N，N，N′-三苯基-N′-4-溴苯基-1，1′-联苯-4，4′-二胺，可以得到有机小分子光电材料N，N，N′，N′-四苯基-1，1′-联苯-4，4′-二胺-结构a-N，N，N′，N′-四苯基-1，1′-联苯-4，4′-二胺。
实施例4：
参见图2，采用与实施例1相同的方法，将步骤(1)中的原料环戊二烯(2，1-b：3，4-b′)二噻吩替换为环戊二烯酮(3，2-b：4，5-b′)二噻吩，得到有机小分子光电材料三苯胺-结构b-三苯胺。
实施例5：
采用与实施例1相同的方法，将步骤(1)中的原料环戊二烯(2，1-b：3，4-b′)二噻吩替换为环戊二烯酮(3，2-b：4，5-b′)二噻吩，步骤(3)中的原料N，N-二苯基-N-4-溴苯基胺替换为N，N，N′-三苯基-N′-4-溴苯基-1，4-苯二胺，可以得到有机小分子光电材料N，N，N′，N′-四苯基-苯-1，4-二胺-结构b-N，N，N′，N′-四苯基-苯-1，4-二胺。
实施例6：
采用与实施例1相同的方法，将步骤(1)中的原料环戊二烯(2，1-b：3，4-b′)二噻吩替换为环戊二烯酮(3，2-b：4，5-b′)二噻吩，步骤(3)中的原料N，N-二苯基-N-4-溴苯基胺替换为N，N，N′-三苯基-N′-4-溴苯基-1，1′-联苯-4，4′-二胺，可以得到有机小分子光电材料N，N，N′，N′-四苯基-1，1′-联苯-4，4′-二胺-结构b-N，N，N′，N′-四苯基-1，1′-联苯-4，4′-二胺。
实施例7：
参见图3，三苯胺-结构a-N，N，N′，N′-四苯基-苯-1，4-二胺的制备：
步骤(1)、步骤(2)与实施例1相同；
步骤(3)：50mL的两口瓶中，加入环戊二烯(2，1-b：3，4-b′)二(5-(三丁基锡-基)噻吩)1mmol，10mL甲苯，通入氩气15分钟以排净瓶内空气；然后向瓶中加入50mg的Pd(PPh3)4，再次通入氩气15分钟，往两口瓶中缓缓滴加N，N-二苯基-N-4-溴苯基胺1mmol，充分搅拌，回流3小时后往两口瓶中滴加N，N，N′-三苯基-N′-4-溴苯基-1，4-苯二胺1mmol，回流3小时停止反应。向反应物中加入30mL甲醇，生成的红色沉淀通过索氏提取器过滤，真空干燥得到有机小分子光电材料三苯胺-结构a-N，N，N′，N′-四苯基-苯-1，4-二胺。
实施例8：
参见图4，N，N，N′，N′-四苯基-1，4-苯二胺-结构b-N，N，N′，N′-四苯基-1，1′-联苯-4，4′-二胺的制备：
步骤(1)、步骤(2)采用的方法与实施例1相同，将步骤(1)中的原料环戊二烯(2，1-b：3，4-b′)二噻吩替换为环戊二烯酮(3，2-b：4，5-b′)二噻吩；
步骤(3)：50mL的两口瓶中，加入环戊二烯酮(3，2-b：4，5-b′)二(5-(三丁基锡-基)噻吩)1mmol，10mL甲苯，通入氩气15分钟以排净瓶内空气；然后向瓶中加入50mg的Pd(PPh3)4，再次通入氩气15分钟，往两口瓶中缓缓滴加N，N，N′-三苯基N′-4-溴苯基-1，4-苯二胺1mmol，充分搅拌，回流3小时后往两口瓶中滴加N，N，N′-三苯基-N′-4-溴苯基-1，1′-联苯-4，4′-二胺1mmol，回流3小时停止反应。向反应物中加入30mL甲醇，生成的红色沉淀通过索氏提取器过滤，真空干燥得到有机小分子光电材料N，N，N′，N′-四苯基-1，4-苯二胺-结构b-N，N，N′，N′-四苯基-1，1′-联苯-4，4′-二胺。

Claims (9)

1.一种有机小分子光电材料，其特征在于，具有以下分子结构：
TP1——Ar——TP2
其中，Ar为芳基，其结构为结构a或结构b的一种，
结构a为：
Figure FDA0000104073220000011
结构b为：
Figure FDA0000104073220000012
结构a或结构b中——＊为噻吩环与TP1、TP2连接的位置；
TP1、TP2为三苯胺、N，N，N′，N′-四苯基-1，4-苯二胺或N，N，N′，N′-四苯基-1，1′-联苯-4，4′-二胺，与其结构分别如下：
三苯胺：
N，N，N′，N′-四苯基-1，4-苯二胺：
Figure FDA0000104073220000014
N，N，N′，N′-四苯基-1，1′-联苯-4，4′-二胺：
Figure FDA0000104073220000021
其中，三苯胺通过N原子的对位与Ar连接，N，N，N′，N′-四苯基-1，4-苯二胺、N，N，N′，N′-四苯基-1，1′-联苯-4，4′-二胺均通过N原子的间位与Ar连接。
2.如权利要求1所述的有机小分子光电材料，其特征在于，所述的Ar为结构式a，TP1、TP2均为三苯胺，其分子结构为：
3.如权利要求1所述的有机小分子光电材料，其特征在于，所述的Ar为结构式a，TP1、TP2均为N，N，N′，N′-四苯基-苯-1，4-二胺，其分子结构为：
Figure FDA0000104073220000023
4.如权利要求1所述的有机小分子光电材料，其特征在于，所述的Ar为结构式a，TP1、TP2均为N，N，N′，N′-四苯基-1，1′-联苯-4，4′-二胺，其分子结构为：
Figure FDA0000104073220000024
5.如权利要求1所述的有机小分子光电材料，其特征在于，所述的Ar为结构式b，TP1、TP2均为三苯胺，其分子结构为：
6.如权利要求1所述的有机小分子光电材料，其特征在于，所述的Ar为结构式b，TP1、TP2均为N，N，N′，N′-四苯基-苯-1，4-二胺，其分子结构为：
Figure FDA0000104073220000032
7.如权利要求1所述的有机小分子光电材料，其特征在于，所述的Ar为结构式b，TP1、TP2均为N，N，N′，N′-四苯基-1，1′-联苯-4，4′-二胺，其分子结构为：
Figure FDA0000104073220000033
8.如权利要求1所述的有机小分子光电材料，其特征在于，所述的Ar为结构式a，TP1为三苯胺，TP2为N，N，N′，N′-四苯基-1，4-苯二胺，其分子结构为：
Figure FDA0000104073220000034
9.如权利要求1所述的有机小分子光电材料，其特征在于，所述的Ar为结构式b，TP1为N，N，N′，N′-四苯基-1，4-苯二胺，TP2为N，N，N′，N′-四苯基-1，1′-联苯-4，4′-二胺，其分子结构为：
Figure FDA0000104073220000041
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