CN102050794B - 喹喔啉衍生物及包括此喹喔啉衍生物的有机发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种喹喔啉衍生物,具有下列化学式(I)或(II),其中R1与R2独立地为氢、卤素、甲基、乙基、丙基、丁基、芳基或杂芳基。本发明另提供一种包含该喹喔啉衍生物的有机发光二极管。
Description
【技术领域】
本发明系有关于一种杂环衍生物,特别是有关于一种用于有机发光二极管的喹喔啉衍生物。
【背景技术】
有机电激发光元件(organic light emitting diodes,OLED)有轻、薄、自发光、低消耗功率、不需背光源、无视角限制、高反应速率及可制作在软性基板等优良特性,已被视为平面显示器和软性显示器的明日之星。传统的电子传输材料的载子迁移率(carrier mobility)是空穴传输材料的一千分之丨,且热稳定性不佳,因此,常导致发光效率不佳或是元件寿命不长等问题,根据相关文献表示,电子传输材料所占电荷消耗比率达35.9%,是仅次于发光层的消耗(39.8%),因此,现今开发高载子迁移率的电子传输材料是现今OLED材料开发的重点。
Alq3因具有好的成膜性,因此,是目前常用的电子传输材料和主发光体,不过陆续有一些载子迁移率和Tg点高于Alq3的材料出现,如金属(Be、Al、Zn)络合物、1,2,4-三唑(1,2,4-triazoles,TAZ)的衍生物、含氟化合物和含硅化合物等,然而,这些已知的材料载子迁移率仍不佳,且有着热稳定性不佳或运用在元件上产生电流密度低等问题,因此,开发新的电子传输材料是一个很重要的课题。
【发明内容】
本发明之一实施例,提供一种喹喔啉衍生物,具有下列化学式(I)或(II):
其中
R1与R2独立地为氢、卤素、甲基、乙基、丙基、丁基、芳基或杂芳基。
本发明之一实施例,提供一种有机发光二极管,包括:阴极与阳极;发光层,设置于该阴极与该阳极之间;以及电子传输层,设置于该发光层与该阴极之间,其包含如上述化学式(I)或(II)所述之喹喔啉衍生物。
为让本发明之上述目的、特征及优点能更明显易懂,下文特举一较佳实施例,并配合所附图式,作详细说明如下:
【具体实施方式】
本发明之一实施例,提供一种喹喔啉衍生物,具有下列化学式(I)或(II):
在化学式(I)或(II)中,R1与R2可独立地为氢、卤素、甲基、乙基、丙基、丁基、芳基或杂芳基,例如苯基、呋喃基(furyl)、噻吩基(thienyl)、吡啶基(pyridyl)、嘧啶基(pyrimidyl)、苯并噻唑基(benzothiazolyl)或苯并咪唑基(benzoimidazolyl)。
以下列举本发明喹喔啉衍生物的特定实例:
本发明之一实施例,提供一种有机发光二极管,包括阴极与阳极;发 光层,设置于阴极与阳极之间;以及电子传输层,设置于发光层与阴极之间,其包含如上述化学式(I)或(II)所述之喹喔啉衍生物。
本发明有机发光二极管可还包括空穴传递层、空穴阻挡层或缓冲层。空穴传递层的材料例如为HTM2(1,1-二{4-[二(4-甲苯基)氨基]苯基}环己烷)、TPD(N,N-二苯基-N,N-二(3-甲苯基)-4,4-联苯二胺)、NPB(N,N-二苯基-N,N-二(α-萘基)-4,4-联苯二胺)、PPD(N,N-二苯基-N,N-二(9-菲基)-4,4-联苯二胺)、TBPB(N,N-四(4-联苯基)-4,4-联苯二胺)、spiro-TAD(2,2′,7,7′-四(二苯基氨基)-9,9′-螺旋二芴)、spiro-NPB(2,2′,7,7′-四(α-萘基苯基氨基)-9,9′-螺旋二芴)、TPTE2(N,N-二苯基-N,N-二{4-[4’-二(3-甲苯基)氨基]联苯基}-4,4-联苯二胺)、TPTE1(N,N-二苯基-N,N-二[4-(4’-二苯基氨基)联苯基]-4,4-联苯二胺)、NTPA(N,N-二苯基-N,N-二[4-(4’-α-萘基苯基氨基)联苯基]-4,4-联苯二胺)或DNPD(N,N-二(β-萘基)-N,N-二[4-(4’-α-萘基苯基氨基)联苯基]-4,4-联苯二胺)。空穴阻挡层的材料例如为Bphen(4,7-二苯基-1,10-邻二氮杂菲)、BCP(2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-二氮杂菲)、BAlq(二(2-甲基-8-喹啉氧基)-4-联苯氧基铝)、CF-X(氟碳化物)、TAZ(3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑)或CF-Y(氟碳化物)。缓冲层的材料例如为氟化锂或氧化锂。上述各化合物的缩写,系代表下列结构式:
本发明提供一种新颖高电子传输速率电子传输材料,用来制作磷光OLED元件,此新颖高电子传输速率电子传输材料之化学结构系以喹喔啉(Quinoxaline)为主体结构,此电子传输材料具有高电子传输速率,可以改善电子传输材料传递电子到发光层(emitter)的效率,进而改善蓝光和绿光磷光OLED元件之驱动电压和发光效率。
本发明设计的化学结构系将具有较佳电子传输性质的含氮喹喔啉(Quinoxaline)杂环化合物连接上例如具有较佳电子传输效率的杂环官能基的共轭结构,以此两种结构的结合与磷光材料搭配,可以提升PHOLED元件效率。
本发明喹喔啉(Quinoxaline)杂环化合物连接上例如苯环的化合物主要可以控制材料的LUMO能阶,而苯环上所连接的取代基主要可以控制HOMO能阶,由此两种结构的结合与磷光材料搭配,可以达到降低PHOLED元件驱动电压与提升PHOLED元件效率的目的。
【实施例】
【实施例1】
化合物C2合成
将苯并噻二唑(benzothiadiazole)(化合物1,13.6g,100mmol)放入1,000mL圆底瓶中,加入48%HBr水溶液(300mL),加热至回流,再慢慢地滴入Bromine(15.4mL,300mmol),反应隔夜。以硫代硫酸钠水溶液淬息反应后,过滤固体,以丙酮清洗之,可得淡土色固体产物(化合物2,25.3g,产率86%)。
将化合物2(2.94g,10mmol)放入250mL圆底瓶中,加入乙醇(150mL)及THF(50mL),搅拌10分钟后,加入硼氢化钠(1.51g,10mmol),加热至回流。反应隔夜后,以滤纸过滤掉固体,再将滤液抽干,接着,以乙醚和饱和食盐水萃取。收集有机层后,以无水硫酸镁除水,减压浓缩后可得白色固体产物(化合物3,2.4g,产率90%)。
将化合物3(585mg,2.2mmol)、化合物4(苯偶酰,benzil,420mg,2mmol)和催化量的p-TSA(对甲苯磺酸一水合物,p-toluenesulfonic acid monohydrate)放入50mL双颈瓶中,加入三氯甲烷(20mL),加热至回流。反应12小时后,以碳酸氢钠水溶液(20mL)淬息反应,再以二氯甲烷(20mL.)萃取数次,并以饱和食盐水洗有机层。收取有机层,以无水硫酸镁除水,过滤并将滤液减压浓缩,接着,以管柱层析(二氧化硅,正己烷/乙酸乙酯=19/1)进行分离纯化,得淡黄色固体产物(化合物5,820mg,90%)。
取化合物6(695mg,4.4mmol)、化合物5(910mg,2mmol)和Pd(PPh3)4 (115.5mg,0.1mmol)放入150mL双颈瓶中,分别加入K2CO3(2M in H2O,2.1mL,4.2mmol)以及二甲氧基乙烷(dimethoxyethane,DME)(50mL),加热回流24小时。以乙酸乙酯(20mL)萃取数次,并以饱和食盐水洗有机层,取有机层,以无水硫酸镁除水,过滤并将滤液减压浓缩,再以管柱层析法(二氧化硅,三氯甲烷/正己烷=1/4)纯化,得淡黄色固体(化合物C2,750mg,72%)。
1H NMR(CDCl3,200MHz)67.79(s,2H),7.54~7.61(m,2H),7.47(dd,J=8.0,2.2Hz,4H),7.18~7.33(m,6H),6.93~7.04(m,4H)。
经测量,化合物C2的载子迁移率为6X10-5cm2/Vs,明显优于已知Alq3的载子迁移率2X10-6cm2/Vs。
【实施例2】
化合物C3合成
将2-溴芴(2-bromo-fluorene)(化合物7,25g,2mmol)放入一500mL锥形瓶中,分别加入吡啶(pyridine,300mL)、triton B(氢氧化苄基三甲铵,benzyltrimethyl ammonium hydroxide,5mL),接着,通入高压氧气。反应6小时后,加入醋酸(200mL)淬息反应,过滤后可得金黄色固体(化合物8,21.7g,80%)。
取镁片(1.215g,50mmol),放入500mL双颈瓶中,接上冷凝管和加料管,真空下火烤除水后,加入一小粒碘,于加料管中加入50mL除水过的THF和4-溴甲苯(6.15mL,100mmol),慢慢滴入反应瓶中。滴完后,加热至回流,待镁片完全消失后,将化合物8(6.4g,25.0mmol)溶于150mL THF,加入加料管中,于回流状态下慢慢滴入反应瓶。滴完后回流4小时,再以水淬息反应,以乙醚萃取,浓缩后得褐色液体的中间产物。另取1,000mL双颈瓶接上加料管,分别加入200mL甲苯和3mL浓H2SO4,加热至60℃。再将中间产物溶于100mL甲苯,加入加料管中慢慢滴入反应瓶中。滴完后回温,直接加入无水碳酸钾固体,过滤后浓缩,以硅胶管柱(洗脱液为纯己烷)纯化,得白色产物(化合物9,6.51g,62%)。
将化合物9(3.0g,7.1mmol)放入250mL双颈瓶中,加入无水四氢呋喃(100mL),降温至-78℃。于-78℃下注入正丁基锂试剂(1.6M,2.2mL,10.6mmol),反应0.5小时后,同样在-78℃下加入2-异丙氧基-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧环戊硼烷(2-isopropoxy-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane,6.6mL,10.6mmol)。将反应慢慢回到室温,室温下反应8小时,以正己烷淬息反应,以乙酸乙酯(20mL)萃取数次,并以饱和食盐水洗有机层,取有机层,以无水硫酸镁除水,过滤并将滤液减压浓缩,以甲醇作再结晶,得白色固体产物(化合物10,2.5g,75%)。
取化合物10(2.5g,5.3mmol)、化合物5(1.1g,2.4mmol)和Pd(PPh3)4(139mg,0.12mmol)放入250mL双颈瓶中,分别加入K2CO3(2M in H2O,2.5mL)以及甲苯(100mL),加热回流18小时。以二氯甲烷(20mL)萃取数次,并以饱和食盐水洗有机层,取有机层,以无水硫酸镁除水,过滤并将滤液减压浓缩,再以管柱层析法(二氧化硅,二氯甲烷/正己烷=1/4)纯化,得白色固体(化合物C3,1.5g,64%)。
1H NMR(CDCl3,200MHz)67.78~7.89(m,10H),7.28~7.46(m,16H),7.13(d,J=7.0Hz,8H),6.98(d,J=8.0Hz,8H),2.27(s,12H)。
经测量,化合物C3的载子迁移率为2X10-4cm2/Vs,明显优于已知Alq3的载子迁移率2X10-6cm2/Vs。
【实施例3】
化合物C4合成
取化合物12(4.4g,20mmol)放入250mL双颈瓶中,分别加入N-甲基吡咯酮(N-methyl-pyrrolidinone,NMP)(50mL)和化合物11(2.1mL,20mmol),加热至100℃。1小时后降至室温,以氨水溶液(aqueous ammonia)碱化至pH8~9,过滤并以水清洗固体数次,得白色固体(化合物13,4.1g,72%)。
将化合物13(3.3g,11.4mmol)放入250mL双颈瓶中,加入无水四氢呋喃(100mL),降温至-78℃。于-78℃下注入正丁基锂试剂(1.6M,10.7mL,17.1mmol),反应0.5小时后,同样在-78℃下加入2-异丙氧基-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧环戊硼烷(2-isopropoxy-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane,3.5mL,17.1mmol)。将反应慢慢回到室温,室温下反应12小时后,以乙酸乙酯和饱和食盐水溶液萃取,取有机层,以无水硫酸镁除水,过滤并将滤液减压浓缩,以甲醇作再结晶,得白色固体产物(化合物14,1.9g,50%)。
取化合物14(1.8g,5.3mmol)、化合物5(1.1g,2.4mmol)和Pd(PPh3)4(280mg,0.24mmol)放入250mL双颈瓶中,分别加入K2CO3(2M in H2O,2.4mL)以及DME(100mL),加热回流48小时。以二氯甲烷(20mL)萃取数次,并以饱和食盐水洗有机层,取有机层,以无水硫酸镁除水,过滤并将滤液减压浓缩,再以管柱层析法(二氧化硅,二氯甲烷/正己烷=1/4)纯化,得黄色固体(化合物C4,1.6g,43%)。
1H NMR(CDCl3,200MHz)δ8.23(d,J=8.0Hz,2H),8.18(d,J=7.6Hz,2H),7.80~8.00(m,6H),7.47~7.61(m,6H),7.27~7.44(m,10H)。
【实施例4】
化合物C5合成
取化合物15(5.0g,40.6mmol)、化合物16(11.5g,40.6mmol)和Pd(PPh3)4(2.3g,2.0mmol)放入500mL双颈瓶中,分别加入碳酸钾水溶液(2M,43mL)、甲苯(100mL)以及乙醇(50mL),于氮气下加热回流24小时。待反应回至室温后,以二氯甲烷(20mL)萃取数次,并以饱和食盐水洗有机层,取有机层,以无水硫酸镁除水,过滤并将滤液减压浓缩,再以管柱层析法纯化(二氧化硅,三氯甲烷/乙酸乙酯=3/1),得无色液体(化合物17,7.5g,79%)。
将化合物17(1.0g,4.27mmol)、双(频哪醇)二硼(bis(pinacolato)diboron,1.2g,4.7mmol)、PdCl2(dppf)(174mg,0.21mmol)以及醋酸钾(1.3g,12.8mmol)放入250mL双颈瓶中。加入无水二噁烷(dioxane,50mL)后,加热至80℃,于80℃下持续搅24小时。待反应回至室温后,以硅藻土(Celite545)过滤,再以乙酸乙酯和饱和食盐水萃取,接着,以无水硫酸镁除水,将滤液减压浓缩,再以管柱层析法(二氧化硅,三氯甲烷/乙酸乙酯=2/1)纯化,得淡黄色固体(化合物18,984mg,82%)。
取化合物18(1.49g,5.3mmol)、化合物5(1.1g,2.4mmol)和Pd(PPh3)4 (280mg,0.24mmol)放入250mL双颈瓶中,分别加入碳酸钾水溶液(2M,2.4mL)、甲苯(100mL)以及乙醇(50mL),加热回流48小时。以三氯甲烷(30mL)萃取数次,并以饱和食盐水洗有机层,取有机层,以无水硫酸镁除水,过滤并将滤液减压浓缩,再以管柱层析法(二氧化硅,三氯甲烷/乙酸乙酯=2/1)纯化,得灰色固体(化合物C5,1.25g,40%)。
【实施例5】
化合物C6合成
取化合物19(2.0g,16.1mmol)、化合物16(4.6g,16.1mmol)和Pd(PPh3)4(930mg,0.81mmol)放入500mL双颈瓶中,分别加入碳酸钾水溶液(2M,4.3mL)、甲苯(100mL)以及乙醇(50mL),于氮气下加热回流24小时。待反应回至室温后,以二氯甲烷(20mL)萃取数次,并以饱和食盐水洗有机层,取有机层,以无水硫酸镁除水,过滤并将滤液减压浓缩,再以管柱层析法纯化(二氧化硅,三氯甲烷/乙酸乙酯=3/1),得无色液体(化合物20,7.5g,70%)。
将化合物20(1.0g,4.27mmol)、双(频哪醇)二硼(bis(pinacolato)diboron,1.2g,4.7mmol)、PdCl2(dppf)(174mg,0.21mmol)以及醋酸钾(1.3g,12.8mmol)放入250mL双颈瓶中。加入无水二噁烷(50mL)后,加热至80℃,于80℃ 下持续搅24小时。待反应回至室温后,以硅藻土(Celite545)过滤,再以乙酸乙酯和饱和食盐水萃取,接着以无水硫酸镁除水,将滤液减压浓缩,再以管柱层析法纯化(二氧化硅,三氯甲烷/乙酸乙酯=2/1),得淡黄色固体(化合物21,626mg,52%)。
取化合物21(1.49g,5.3mmol)、化合物5(1.1g,2.4mmol)和Pd(PPh3)4(280mg,0.24mmol)放入250mL双颈瓶中,分别加入碳酸钾水溶液(2M,2.4mL)、甲苯(100mL)以及乙醇(50mL),加热回流48小时。以三氯甲烷(30mL)萃取数次,并以饱和食盐水洗有机层,取有机层,以无水硫酸镁除水,过滤并将滤液减压浓缩,再以管柱层析法纯化(二氧化硅,三氯甲烷/乙酸乙酯=2/1),得灰色固体(化合物C6,1.41g,45%)。
【实施例6】
化合物NE1合成
将苯并噻二唑(benzothiadiazole)(化合物1,13.6g,100mmol)放入1,000mL 圆底瓶中,加入48%HBr水溶液(300mL),加热至回流,再慢慢地滴入溴(Bromine,15.4mL,300mmol),反应隔夜。以硫代硫酸钠水溶液淬息反应后,过滤固体,以丙酮清洗之,可得淡土色固体产物(化合物2,25.3g,产率86%)。
将化合物2(2.94g,10mmol)放入250mL圆底瓶中,加入乙醇(150mL)及THF(50mL),搅拌10分钟后,加入硼氢化钠(1.51g,10mmol),加热至回流。反应隔夜后,以滤纸过滤掉固体,再将滤液抽干,接着,以乙醚和饱和食盐水萃取。收集有机层后,以无水硫酸镁除水,减压浓缩后可得白色固体产物(化合物3,2.4g,产率90%)。
将化合物3(585mg,2.2mmol)、化合物22(420mg,2mmol)和催化量的PTSA(对甲苯磺酸一水合物,p-toluenesulfonic acid monohydrate)放入50mL双颈瓶中,加入三氯甲烷(20mL),加热至回流。反应12小时后,以碳酸氢钠水溶液(20mL)淬息反应,再以二氯甲烷(20mL)萃取,并以饱和食盐水洗有机层。收取有机层,以无水硫酸镁除水,过滤并将滤液减压浓缩至饱和,接着,滴入甲醇溶液进行再沉淀,得淡黄色固体产物(化合物23,875mg,90%)。
取化合物6(1.39g,9.9mmol)、化合物23(2g,4.5mmol)、Pd(PPh3)4(313mg,0.27mmol)和P(t-Bu)3(165mg,0.81mmol)放入150mL双颈瓶中,分别加入K2CO3(2M in H2O,5.8mL,11.7mmol)以及甲苯(80mL),加热回流24小时。以二氯甲烷萃取,并以饱和食盐水洗有机层,取有机层,以无水硫酸镁除水,过滤并将滤液减压浓缩至饱和,并以等量的甲醇再沉淀,可得到白色固体(化合物NE1,1.73g,81%)。
【实施例7】
化合物NE2合成
将苯并噻二唑(benzothiadiazole)(化合物1,13.6g,100mmol)放入1,000mL圆底瓶中,加入48%HBr水溶液(300mL),加热至回流,再慢慢地滴入溴(Bromine,15.4mL,300mmol),反应隔夜。以硫代硫酸钠水溶液淬息反应后,过滤固体,以丙酮清洗之,可得淡土色固体产物(化合物2,25.3g,严率86%)。
将化合物2(2.94g,10mmol)放入250mL圆底瓶中,加入乙醇(150mL)及THF (50mL),搅拌10分钟后,加入硼氢化钠(1.51g,10mmol),加热至回流。反应隔夜后,以滤纸过滤掉固体,再将滤液抽干,接着,以乙醚和饱和食盐水萃取。收集有机层后,以无水硫酸镁除水,减压浓缩后可得白色固体产物(化合物3,2.4g,产率90%)。
将化合物3(585mg,2.2mmol)、化合物22(420mg,2mmol)和催化量的PTSA(对甲苯磺酸一水合物,p-toluenesulfonic acid monohydrate)放入50mL双颈瓶中,加入三氯甲烷(20mL),加热至回流。反应12小时后,以碳酸氢钠水溶液(20mL)淬息反应,再以二氯甲烷(20mL)萃取,并以饱和食盐水洗有机层。收取有机层,以无水硫酸镁除水,过滤并将滤液减压浓缩至饱和, 接着,滴入甲醇溶液进行再沉淀,得淡黄色固体产物(化合物23,875mg,90%)。
取化合物7(2.3g,9.5mmol)、化合物23(2g,4.5mmol)、Pd(PPh3)4(313mg,0.27mmol)和P(t-Bu)3(165mg,0.81mmol)放入150mL双颈瓶中,分别加入K2CO3(2M in H2O,5.8mL,11.7mmol)以及甲苯(80mL),加热回流24小时。以二氯甲烷萃取,并以饱和食盐水洗有机层,取有机层,以无水硫酸镁除水,过滤并将滤液减压浓缩至饱和,并以等量的甲醇再沉淀,可得到白色固体(化合物NE2,1.95g,85%)。
【实施例8】
化合物NE3合成
将苯并噻二唑(benzothiadiazole)(化合物1,13.6g,100mmol)放入1,000mL圆底瓶中,加入48%HBr水溶液(300mL),加热至回流,再慢慢地滴入溴 (Bromine,15.4mL,300mmol),反应隔夜。以硫代硫酸钠水溶液淬息反应后,过滤固体,以丙酮清洗之,可得淡土色固体产物(化合物2,25.3g,产率86%)。
将化合物2(2.94g,10mmol)放入250mL圆底瓶中,加入乙醇(150mL)及THF(50mL),搅拌10分钟后,加入硼氢化钠(1.51g,10mmol),加热至回流。反应隔夜后,以滤纸过滤掉固体,再将滤液抽干,接着,以乙醚和饱和食盐水萃取。收集有机层后,以无水硫酸镁除水,减压浓缩后可得白色固体产物(化合物3,2.4g,产率90%)。
将化合物3(585mg,2.2mmol)、化合物22(420mg,2mmol)和催化量的PTSA(对甲苯磺酸一水合物,p-toluenesulfonic acid monohydrate)放入50mL双颈瓶中,加入三氯甲烷(20mL),加热至回流。反应12小时后,以碳酸氢钠水溶液(20mL)淬息反应,再以二氯甲烷(20mL)萃取,并以饱和食盐水洗有机层。收取有机层,以无水硫酸镁除水,过滤并将滤液减压浓缩至饱和,接着,滴入甲醇溶液进行再沉淀,得淡黄色固体产物(化合物23,875mg,90%)。
取化合物8(2.3g,9.5mmol)、化合物23(2g,4.5mmol)、Pd(PPh3)4(313mg,0.27mmol)和P(t-Bu)3(165mg,0.81mmol)放入150mL双颈瓶中,分别加入K2CO3(2M in H2O,5.8mL,11.7mmol)以及甲苯(80mL),加热回流24小时。以二氯甲烷萃取,并以饱和食盐水洗有机层,取有机层,以无水硫酸镁除水,过滤并将滤液减压浓缩至饱和,并以等量的甲醇再沉淀,可得到白色固体(化合物NE3,2.15g,58%)。
【实施例9】
化合物NE4合成
将苯并噻二唑(benzothiadiazole)(化合物1,13.6g,100mmol)放入1,000mL圆底瓶中,加入48%HBr水溶液(300mL),加热至回流,再慢慢地滴入Bromine(15.4mL,300mmol),反应隔夜。以硫代硫酸钠水溶液淬息反应后,过滤固体,以丙酮清洗之,可得淡土色固体产物(化合物2,25.3g,产率86%)。
将化合物2(2.94g,10mmol)放入250mL圆底瓶中,加入乙醇(150mL)及THF(50mL),搅拌10分钟后,加入硼氢化钠(1.51g,10mmol),加热至回流。反应隔夜后,以滤纸过滤掉固体,再将滤液抽干,接着,以乙醚和饱和食盐水萃取。收集有机层后,以无水硫酸镁除水,减压浓缩后可得白色固体产物(化合物3,2.4g,产率90%)。
将化合物3(585mg,2.2mmol)、化合物22(420mg,2mmol)和催化量的PTSA(对甲苯磺酸一水合物,p-toluenesulfonic acid monohydrate)放入50mL双颈瓶中,加入三氯甲烷(20mL),加热至回流。反应12小时后,以碳酸氢钠水溶液(20mL)淬息反应,再以二氯甲烷(20mL)萃取,并以饱和食盐水洗有机层。收取有机层,以无水硫酸镁除水,过滤并将滤液减压浓缩至饱和,接着,滴入甲醇溶液进行再沉淀,得淡黄色固体产物(化合物23,875mg,90%)。
取化合物9(4.7g,9.5mmol)、化合物23(2g,4.5mmol)、Pd(PPh3)4(313mg,0.27mmol)和P(t-Bu)3(165mg,0.81mmol)放入150mL双颈瓶中,分别加入K2CO3(2M in H2O,5.8mL,11.7mmol)以及甲苯(80mL),加热回流24小时。以二氯甲烷萃取,并以饱和食盐水洗有机层,取有机层,以无水硫酸镁除 水,过滤并将滤液减压浓缩至饱和,并以等量的甲醇再沉淀,可得到白色固体(化合物NE4,2.69g,61%)。
【实施例10】
化合物NE5合成
取化合物12(4.4g,20mmol)放入250mL双颈瓶中,分别加入N-甲基吡咯酮(N-methyl-pyrrolidinone,NMP)(50mL)和化合物11(2.1mL,20mmol),加热至100℃。1小时后降至室温,以氨水溶液(aqueous ammonia)碱化至pH8~9,过滤并以水清洗固体数次,得白色固体(化合物13,4.1g,72%)。
将化合物13(3.3g,11.4mmol)放入250mL双颈瓶中,加入无水四氢呋喃(100mL),降温至-78℃。于-78℃下注入正丁基锂试剂(1.6M,10.7mL,17.1mmol),反应0.5小时后,同样在-78℃下加入2-异丙氧基-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧环戊硼烷(2-isopropoxy-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane,3.5mL,17.1mmol)。将反应慢慢回到室温,室温下反应12小时后,以乙酸乙酯和饱和食盐水溶液萃取,取有机层,以无水硫酸镁除水,过滤并将滤液减压浓缩,以甲醇作再结晶,得白色固体产物(化合物14,1.9g,50%)。
取化合物14(1.8g,5.3mmol)、化合物23(1.1g,2.4mmol)和Pd(PPh3)4(280mg,0.24mmol)放入250mL双颈瓶中,分别加入K2CO3(2M in H2O, 2.4mL)以及DME(100mL),加热回流18小时。反应完成后,将反应液降至室温并藉由减压浓缩移除溶剂,形成大量暗绿色沉淀物。之后,将沉淀物依序以水与甲醇进行清洗,形成黄绿色固体。将固体藉由升华进行纯化,得黄色固体(化合物NE5,2.1g,58%)。
【实施例11】
有机发光二极管制作与测试
首先,提供铟锡氧化物(Indium-tin-oxide,ITO)玻璃基板作为阳极。基板先以市售玻璃清洗剂清洗,再以去离子水清洗并烘干之。接者,在ITO玻璃基板上蒸镀NPB(4,4’-双[N-(萘基)-N-苯基-氨基]联苯,4,4’-bis[N-(naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl)作为空穴传输层,其厚度为 之后,在空穴传递层上以蒸镀方式镀上Irppy3:CBP(Irppy3以6~7%的掺杂浓度与CBP共蒸镀)的发光层(light emitting layer),其厚度为 接着,在发光层上蒸镀BCP(2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉,bathocuproine)作为空穴阻挡层(hole blocker),其厚度为 或 亦可在发光层上蒸镀Bphen作为空穴阻挡层(hole blocker),其厚度为 接者,在空穴阻挡层上蒸镀化合物C3或化合物C4作为电子传输层,其厚度为 接着,在电子传递层上蒸镀氟化锂作为缓冲层(buffer layer),其厚度为 亦可在电子传输层与缓冲层之间,蒸镀Alq3层,其厚度为 最后,在缓冲层上镀上铝(Al)金属作为阴极,其厚度为 至此,即完成本发明有机发光二极管的制作。
本实施例系比较利用本发明喹喔啉衍生物(化合物C4)制作而成的有机发光二极管与利用已知电子传输材料(Bphen)制作而成的有机发光二极管,其两者在亮度测试上的差异。由测试结果得知,利用本发明喹喔啉衍生物(化合物C4)制作而成的有机发光二极管,在约600小时的测试过程中,其亮度仍可维持接近90%,然而,利用已知电子传输材料(Bphen)制作而成的有机发光二极管,在同一测试时间内,其亮度却衰退至低于80%。由此可知,本发明喹喔啉衍生物电子传输材系较已知Bphen电子传输材有较佳热稳定度。
此外,本实施例亦比较利用本发明喹喔啉衍生物(化合物C3、化合物C4)制作而成的有机发光二极管(元件A~C)与利用已知电子传输材料 (Bphen、Alq3)制作而成的有机发光二极管(元件D~E),其在最大亮度、驱动电压、电流效率及CIE上的差异,如表一所示。
元件A的组成:
NPB(300)/Irppy3:CBP(6~7%)(300)/BCP(50)/化合物C3(200)/Alq3(50)/LiF(5)/Al(1200)。
元件B的组成:
NPB(300)/Irppy3:CBP(6~7%)(300)/Bphen(50)/化合物C3(200)/Alq3(50)/LiF(5)/Al(1200)。
元件C的组成:
NPB(300)/Irppy3:CBP(6~7%)(300)/BCP(100)/化合物C4(200)/LiF(5)/Al(1200)。
元件D的组成:
NPB(300)/Irppy3:CBP(6~7%)(300)/Bphen(300)/LiF(5)/Al(1200)。
元件E的组成:
NPB(300)/Irppy3:CBP(6~7%)(300)/BCP(100)/Alq3(200)/LiF(5)/Al(1200)。
表一
元件 | 最大亮度[cd/m2] | 驱动电压[V] | 电流效率[cd/A] | CIE(x,y) |
A | 57,190 | 3.5 | 34.9 | (0.32,0.61) |
B | 82,123 | 3.5 | 46.0 | (0.32,0.62) |
C | 56,763 | 3.5 | 32.6 | (0.32,0.62) |
D | 51,177 | 3.5 | 31.3 | (0.32,0.61) |
E | 69,580 | 4.0 | 24.6 | (0.32,0.62) |
由表一的比较可看出,本发明以喹喔啉衍生物作为电子传输材制作而成的有机发光二极管,其无论在最大亮度及电流效率上均较现有技术有明显优异之处。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明,任何熟习此项技艺者,在不脱离本发明之精神和范围内,当可作更动与润饰,因此本发明之保护范围当视后附之权利要求所界定者为准。
Claims (3)
3.一种有机发光二极管,包括:
阴极与阳极;
发光层,设置于该阴极与该阳极之间;以及
电子传输层,设置于该发光层与该阴极之间,其包含如权利要求1所述的喹喔啉衍生物。
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