CN102516310A

CN102516310A - 环金属铱配合物有机电致磷光材料、其制备方法和应用

Info

Publication number: CN102516310A
Application number: CN2011103280443A
Authority: CN
Inventors: 周宇扬; 李宛飞; 刘扬; 周明
Original assignee: Suzhou Institute of Nano Tech and Nano Bionics of CAS
Current assignee: Suzhou Institute of Nano Tech and Nano Bionics of CAS
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2012-06-27

Abstract

本发明公开了一种环金属铱配合物有机电致磷光材料、其制备方法和应用。该环金属铱配合物有机电致磷光材料具有如下结构式：

，其中L_CN是与金属铱形成环金属配位化合物的C、N配体，其至少选自2-苯基吡啶（ppy）及其衍生物、2-苯基苯并噻唑（bt）及其衍生物、2-苯并噻吩吡啶(btp)及其衍生物、2-苯基喹啉（pq）及其衍生物、2-苯基异喹啉（piq）及其衍生物、5-甲基-1-苯基异喹啉（mpiq）及其衍生物和2-（3,5-二甲基苯基）喹啉（dmq）及其衍生物中的任意一种。该环金属铱配合物有机电致磷光材料是采用阿伏苯宗为辅助配体合成，具有高量子效率，可作为磷光掺杂材料应用于有机电致发光器件(OLED)中，且其制备方法简单，产率高。

Description

环金属铱配合物有机电致磷光材料、其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种有机电致发光材料，尤其涉及一类以阿伏苯宗为辅助配体的环金属铱配合物有机电致磷光材料及其制备工艺和应用。

背景技术

有机电致发光器件(OLED)具有响应速度快、驱动电压低、色饱度好、可视角度宽，可在柔性衬底上制作等优点，因此成为了平板显示领域研究的热点。

根据发光层材料的发光性质不同，有机电致发光器件可分为荧光掺杂器件和磷光掺杂器件。根据量子统计的禁阻效应，荧光小分子掺杂器件理论上的最大内量子效率只有25%，而含重金属（包括Pt、Ir、Os、Rh等）的磷光掺杂材料由于重金属的自旋轨道耦合作用，其制成的磷光掺杂器件理论上最大的内量子效率可达到100%。有机电致磷光器件继Forrest等人的开创性工作之后（参阅“Highly efficient phosphorescent emission from organic electroluminescent devices”，《Nature》，1998，395，151-154），引起了人们的极大关注。

环金属铱（III）磷光配合物由于具有发光颜色可以调节（参阅“Highly Phosphorescent Bis-Cyclometalated Iridium Complexes: Synthesis, Photophysical Characterization, and Use in Organic Light Emitting Diodes”，《Journal of the American Chemical Society》，2001，123，4304-4312），量子效率高和磷光寿命短等优点而成为有机电致磷光材料研究的热点（参阅“Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence”，《Applied Physics Letters》, 1999, 75, 4-6）。在环金属铱（III）磷光配合物的设计合成过程中，配体结构的选择和优化对配合物的发光性能起着至关重要的作用，虽然已经有很多环金属铱的磷光配合物被设计合成出来，但是还远远不能满足工业化的要求，所以开发合成方法简单、成本低廉，高产率、高性能（主要包括色纯度好和量子产率高）的环金属铱（III）有机电致磷光材料仍然具有重要很重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提出一种以阿伏苯宗为辅助配体的环金属铱配合物有机电致磷光材料及其制备工艺和应用，该环金属铱配合物有机电致磷光材料具有色纯度好和量子产率高等优点，且制备工艺简单，产率高，成本低廉，从而克服了现有技术中的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种环金属铱配合物有机电致磷光材料，其特征在于，它具有如下结构通式：

。

如上所述环金属铱配合物有机电致磷光材料的制备方法，其特征在于，该方法为：在氮气保护下，取摩尔比为2~2.5:1:1~10的铱源、阿伏苯宗以及无水碳酸钠和/或无水碳酸钾在沸点为50℃-200℃的有机溶剂中回流反应3h-72h后，静置至室温，再采用旋干方式等除去有机溶剂，残留物经柱层析分离得到目标产物；

前述铱源包括含有碳氮配体L_CN的氯桥配合物。

前述L_CN环金属铱C,N配体至少选自2-苯基吡啶（ppy）及其衍生物、2-苯基苯并噻唑（bt）及其衍生物、2-苯并噻吩吡啶(btp)及其衍生物、2-苯基喹啉（pq）及其衍生物、2-苯基异喹啉（piq）及其衍生物、5-甲基-1-苯基异喹啉（mpiq）及其衍生物和2-（3,5-二甲基苯基）喹啉（dmq）及其衍生物中的任意一种。

前述有机溶剂至少选自乙二醇单乙醚、乙二醇单甲醚、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺和一二氯乙烷中的任意一种。

如上所述环金属铱配合物有机电致磷光材料在有机电致磷光器件中的应用。

与现有技术相比，本发明采用阿伏苯宗为辅助配体，以简单合成方法，高产率的制得相应的环金属铱配合物有机电致磷光材料，此类磷光材料具有高量子效率，可作为磷光掺杂材料应用于有机电致发光器件(OLED)中。

附图说明

图1是本发明实施例1中二[（2-苯基吡啶-C, N）](阿伏苯宗) 合铱（III）（缩写为Ir(ppy)₂avo）在二氯甲烷中的紫外-可见吸收光谱和荧光光谱图；

图2是本发明实施例2中二[（2-苯基苯并噻唑-C, N）](阿伏苯宗) 合铱（III）（缩写为Ir(bt)₂avo）在二氯甲烷中紫外-可见吸收光谱和荧光光谱图。

具体实施方式

针对现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和实践，发现以阿伏苯宗为辅助配体可以简单高产率的合成高量子效率的环金属铱（III）有机电致磷光材料，且光谱测试结果表明此类新型有机电致磷光材料可以用于有机电致磷光器件。

前述阿伏苯宗的结构如下式所示：

。

前述环金属铱配合物有机电致磷光材料为中性配合物，其结构式如下：

，

其中，以阿伏苯宗为辅助配体，铱为中心金属，L_CN为主配体。进一步的讲，辅助配体为阴离子型[OO]双齿配体，主配体为阴离子型[CN]双齿配体，且辅助配体的配体数为1，主配体的配体数为2，中心金属的配位数为6，铱的价态为正三价。更进一步的讲，前述主配体L_CN可以2-苯基吡啶（ppy）及其衍生物，2-苯基苯并噻唑（bt）及其衍生物，2-苯并噻吩吡啶(btp)及其衍生物，2-苯基喹啉（pq）及其衍生物，2-苯基异喹啉（piq）及其衍生物，5-甲基-1-苯基异喹啉（mpiq）及其衍生物，2-（3,5-二甲基苯基）喹啉（dmq）及其衍生物，但不局限于这些碳氮环金属配体。

前述以阿伏苯宗为辅助配体的一类环金属铱磷光配合物的合成通式可如下式所示：

当然，上式中的无水碳酸钠可以无水碳酸钾替代，而乙二醇单乙醚还可以乙二醇单甲醚、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺和二氯乙烷等溶剂替代。

以下结合若干较佳实施实例及附图对本发明的技术方案作详细说明。

实施例1 称取428 mg [Ir(ppy)₂Cl]₂, 310 mg阿伏苯宗和211 mg 无水碳酸钠，加入到50 mL的乙二醇单乙醚中，在氮气保护下，回流反应24小时，然后静置室温，将溶剂旋干，用二氯甲烷：石油醚=2:1进行柱层析分离纯化到500 mg 目标产物。产率：77%。产物经核磁表征，其结果如下：¹H NMR in CDCl₃，8.59（dd, J=6,10 Hz, 2 H）, 7.79 (m, 6 H), 7.63(m, 2 H), 7.57 (m, 2 H), 7.31 (d, J=7.6 Hz, 2 H), 7.00(m, 2 H), 6.84 (m, 2 H), 6.78 (m, 2 H), 6.72 (m, 2 H), 6.53(s, 1 H), 6.36(t, J=7.6 Hz, 2 H), 3.78(s, 3 H), 1.27 (s, 9 H)。MS (EI): m/z 810(M⁺)。该产物的光谱性能如图1所示。

实施例2 称取648 mg [Ir(bt)₂Cl]₂, 341 mg阿伏苯宗和230 mg 无水碳酸钠，加入到50 mL的乙二醇氮乙醚中，在氮气保护下，回流反应24小时，静置室温，将溶剂旋干，用二氯甲烷：石油醚=2:1进行柱层析分离纯化得到800 mg 目标产物。产率：87%。产物经核磁表征，其结果如下：¹H NMR in CDCl₃，8.10（m, 2 H），7.90 (m, 2H), 7.80(m, 6 H), 7.31(m, 4 H), 7.19 (m, 2 H), 6.90(m, 2 H), 6.79(m, 2 H), 6.68 (m, 2 H), 6.52 (m, 2 H), 6.41(s, 1 H), 3.79(s, 3 H), 1.28 (s, 9 H)。MS (EI): m/z 922(M⁺)。该产物的光谱性能测试结果如图2所示。

实施例3 称取648 mg [Ir(btp)₂Cl]₂, 341 mg阿伏苯宗和230 mg 无水碳酸钠，加入到50 mL的乙二醇氮乙醚中，在氮气保护下，回流反应24小时，静置室温，将溶剂旋干，用二氯甲烷：石油醚=2:1进行柱层析分离纯化得到780 mg 目标产物。产率：84%。MS (EI): m/z 922(M⁺)

实施例4 称取636 mg [Ir(pq)₂Cl]₂, 341 mg阿伏苯宗和230 mg 无水碳酸钠，加入到50 mL的乙二醇氮乙醚中，在氮气保护下，回流反应24小时，静置室温，将溶剂旋干，用乙酸乙酯：石油醚=2:1进行柱层析分离纯化得到693 mg 目标产物。产率：76%。MS (EI): m/z 910(M⁺)

实施例5称取636 mg [Ir(piq)₂Cl]₂, 341 mg阿伏苯宗和230 mg 无水碳酸钠，加入到50 mL的乙二醇氮乙醚中，在氮气保护下，回流反应24小时，静置室温，将溶剂旋干，用乙酸乙酯：石油醚=2:1进行柱层析分离纯化得到720 mg 目标产物。产率：79%。MS (EI): m/z 910(M⁺)。

上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种环金属铱配合物有机电致磷光材料，其特征在于，它具有如下结构通式：

，

上式中，L_CN是与金属铱形成环金属配位化合物的C、N配体，其至少选自2-苯基吡啶及其衍生物、2-苯基苯并噻唑及其衍生物、2-苯并噻吩吡啶及其衍生物、2-苯基喹啉及其衍生物、2-苯基异喹啉及其衍生物、5-甲基-1-苯基异喹啉及其衍生物和2-（3,5-二甲基苯基）喹啉及其衍生物中的任意一种。

2.如权利要求1所述环金属铱配合物有机电致磷光材料的制备方法，其特征在于，该方法为：在氮气保护下，取摩尔比为2~2.5:1:1~10的铱源、阿伏苯宗以及无水碳酸钠和/或无水碳酸钾在沸点为50℃-200℃的有机溶剂中回流反应3h-72h后，静置至室温，再除去有机溶剂，残留物经柱层析分离得到目标产物；

所述铱源包括含有碳氮配体L_CN的氯桥配合物，所述L_CN至少选自2-苯基吡啶及其衍生物、2-苯基苯并噻唑及其衍生物、2-苯并噻吩吡啶及其衍生物、2-苯基喹啉及其衍生物、2-苯基异喹啉及其衍生物、5-甲基-1-苯基异喹啉及其衍生物和2-（3,5-二甲基苯基）喹啉及其衍生物中的任意一种；

所述有机溶剂至少选自乙二醇单乙醚、乙二醇单甲醚、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺和二氯乙烷中的任意一种。

3.如权利要求1所述环金属铱配合物有机电致磷光材料在有机电致磷光器件中的应用。