CN103508835B - 茚并苯并菲衍生物及使用其的有机电致发光器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新的茚并苯并菲衍生物及使用该衍生物的有机电致发光器件。使用新的茚并苯并菲衍生物作为主体材料的有机电致发光器件能降低驱动电压、延长半衰期、提高效率。这种新的茚并苯并菲衍生物由下式(A)表示:式(A)其中A1,A2为具有1‑5个环的取代的或未取代的稠合烃环单元;优选地A1,A2为苯基、萘基、蒽基、芘基、屈基、苝基;R1‑R4相同或不同;R1‑R4独立选自氢原子、卤素、具有1‑20个碳原子的烷基、具有6‑30个碳原子的取代的或未取代的芳基、具有6‑30个碳原子的取代的或未取代的芳烷基、具有6‑30个碳原子的取代的或未取代的杂芳基。X选自碳原子或氮原子。
Description
技术领域
本发明一般涉及茚并苯并菲衍生物及使用该衍生物的有机电致发光器件。更具体地,本发明涉及具有通式(A)的茚并苯并菲衍生物,含有茚并苯并菲衍生物作为发光层材料的有机电致发光器件能降低驱动电压、延长半衰期、提高效率和增加有机电致发光器件的稳定性。
背景技术
有机电致发光器件(OLED)因为在全彩色平板显示器中的潜在应用倍受人们关注。特别是,这些年小尺寸AMOLED平板已被安装在智能手机上。OLED通常由按功能划分的有机多层组成,例如空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、发光层(EML)、电子传输层(ETL)和电子注入层(EIL)等。发光材料(emissive material)具有良好的载流子迁移率和极好的运行耐久性,能够降低驱动电压和功耗,增加OLED的效率和延长半衰期。
对于AMOLED中的全彩色平板显示器而言,用于蓝光发光层的化合物在半衰期和发光颜色方面仍旧不能令人满意。许多稠合的芳香族化合物被用于发光层中的蓝光基质(blue host)。美国专利No5,935,721使用9,10-二(萘-2-基)蒽(9,10-di(naphtha-2-yl)anthrance,AND)作为发光层中的蓝光基质。美国专利No 7,691,492使用1,1’(9,9-二甲基-9H-氟-2,7-二基)二芘(DFDP)作为蓝色电致发光器件的基质。美国专利No.7,985,491B2、美国专利No.7,839,074B2要求保护用于蓝色有机电致发光器件基质的蒽衍生物。这些化合物仍然存在不能工业应用的缺陷。特别是对于AMOLED,除了延长半衰期之外,有必要改善深蓝光发光(CIE纵坐标在0.15以下)。
发明内容
本发明提供了茚并苯并菲衍生物及其在OLED发光材料中的应用。这些茚并苯并菲衍生物能够克服传统材料的缺陷,例如较短的半衰期、低效率和低CIE色彩纯度,尤其能用于本发明的蓝色荧光发光材料。对于全彩色平板显示器,蓝色发光材料由于较短的寿命和CIE色彩纯度在实践应用方面仍然不能令人满意。为了获得更好的热稳定性和实际运行持久性,在本发明中,我们引入了具有2到5个环的两个重复稠合的烃环单元并与茚并苯并菲核结合得到一种茚并苯并菲衍生物。美国专利No.2004/0076853、WO2006/130598,WO20120359 62A1、CN102702072A、KR2012072784A描述了用于有机电致发光器件的基于苯并菲骨架的衍生物。现有技术没有描述本发明式(A)的茚并苯并菲骨架并将其用作OLED的荧光蓝光基质。
本发明的一个目的是提供一类可用作OLED发光材料的新的茚并苯并菲衍生物。
本发明的另一个目的是将这些茚并苯并菲衍生物用于OLED的发射蓝光的材料,并改善CIE色彩纯度&主波长。
本发明的又一个目的是将这些茚并苯并菲衍生物用于OLED的发射蓝光的材料,并改善半衰期、降低驱动电压、降低功耗和提高效率。
本发明在工业实践上具有经济优势。因此本发明公开了可用于OLED的茚并苯并菲衍生物。前述茚并苯并菲衍生物由下述式(A)表示:
其中A1,A2为具有1-5个环的取代的或未取代的稠合烃环单元。优选地A1,A2为苯基、萘基、蒽基、芘基、屈基(chrysenyl group)、苝基。R1-R4相同或不同。R1-R4独立选自氢原子、卤素、具有1-20个碳原子的烷基、具有6-30个碳原子的取代的或未取代的芳基、具有6-30个碳原子的取代的或未取代的芳烷基、具有6-30个碳原子的取代的或未取代的杂芳基。X选自碳原子或氮原子。
具体实施方式
本发明探究地是茚并苯并菲衍生物及使用该化合物的有机电致发光器件。下面提供了其制备、结构和元件的详细说明以使本发明能被充分理解。显而易见地是,本发明申请不限于本领域技术人员熟悉的具体细节。另一方面,人们公知的相同元件和步骤没有被详细说明以避免对本发明造成不必要的限制。本发明的一些优选具体实施方案将在下文中进行更加详细的说明。然而,应当理解,除了这些详细描述的具体实施方案,本发明可通过大范围的其它具体实施方案实施,即,本发明还可普遍应用于其它具体实施方案,而且本发明的范围显然不限于随附权利要求书中记载的那些。
定义
本发明的第一具体实施方案中,公开了茚并苯并菲衍生物可用作OLED的发光材料。所述茚并苯并菲衍生物由下式(A)表示:
其中A1,A2为具有1-5个环的取代的或未取代的稠合烃环单元。优选地,A1,A2为苯基、萘基、蒽基、芘基、屈基、苝基。R1-R4相同或不同。R1-R4独立选自氢原子、卤素、具有1-20个碳原子的烷基、具有6-30个碳原子的取代的或未取代的芳基、具有6-30个碳原子的取代的或未取代的芳烷基、具有6-30个碳原子的取代的或未取代的杂芳基。X选自碳原子或氮原子。X选自碳原子或氮原子。
在该具体实施方案中,示出了下述的一些茚并苯并菲衍生物:
式(A)的茚并苯并菲衍生物可通过起始原料二氧硼戊环取代的茚并苯并菲单元与具有1-5个环的溴化物取代的相同或不同的稠合烃环单元进行Suzuki偶合制备,如方案I:
方案I
其中A1,A2为具有1-5个环的取代的或未取代的稠合烃环单元。优选地,A1,A2为苯基、萘基、蒽基、芘基、屈基、苝基。
R1-R4相同或不同。R1-R4独立选自氢原子、卤素、具有1-20个碳原子的烷基、具有6-30个碳原子的取代的或未取代的芳基、具有6-30个碳原子的取代的或未取代的芳烷基、具有6-30个碳原子的取代的或未取代的杂芳基。X选自碳原子或氮原子。
二氧硼戊环取代的茚并苯并菲单元可通过方案II制备:由起始原料二苯基-2-基硼酸与二溴取代的单元(中间体Ia)进行Suzuki偶合得到期望的中间体Ib,然后进行FeCl3氧化偶合反应得到取代的茚并苯并菲单元并最终转变成期望的二氧硼戊环取代的茚并苯并菲单元。
方案II
Br-A1-A2可按照方案III制备
方案III
重要的(Br)2A1结构可由下述表示:
重要的A2-B(OH)2结构可表示如下:
式(A)的详细制备可通过示例性具体实施方案进行阐明,但本发明并不仅限于这些示例性具体实施方案。
实施例1
化合物A12的合成
2-(二苯基-2-基)-7-溴-9,9-二甲基-9H-芴的合成
将35.2g(100mmol)2,7-二溴-9,9-二甲基-9H-芴、21.8g(110mmol)二苯基-2-基硼酸、2.31g(2mmol)四(三苯基膦)钯、75ml 2M Na2CO3,150ml EtOH和300ml甲苯的混合物进行脱气并置于氮气下,然后在100℃下加热12h。反应完成后,将混合物冷却至室温。有机层用乙酸乙酯和水萃取,无水硫酸镁干燥,除去溶剂,残留物通过硅胶柱层析纯化(己烷-二氯甲烷)得到白色固体产物(26.8g,63.0mmol,63%)。1H NMR(CDCl3,400MHz):化学位移(ppm)7.61(d,J=7.8Hz,1H),7.55~7.53(m,2H),7.49~7.42(m,5H),7.29(d,J=8.0Hz,1H),7.20~7.14(m,5H),6.98(s,1H),1.21(s,6H)
12-溴-10,10-二甲基-10H-茚并[1,2-b]苯并菲的合成
在已脱气并充满氮气的3000ml三颈烧瓶中,将26.8g(63mmol)2-(二苯基-2-基)-7-溴-9,9-二甲基-9H-芴溶于无水二氯甲烷(1500ml)中,然后加入102.4g(630mmol)氯化铁(III),搅拌混合物1小时。向混合物中加入甲醇500ml,分出有机层,真空除去溶剂。残留物通过硅胶柱层析纯化(己烷–二氯甲烷)得到白色固体。(10.7g,25.3mmol,40%)。1H NMR(CDCl3,400MHz):化学位移(ppm)8.95(s,1H),8.79~8.74(m,2H),8.69~8.68(m,3H),7.84(d,J=8.0Hz,1H),7.72~7.65(m,5H),7.57(d,J=8.0Hz,1H),1.66(s,6H)。
2-(10,10-二甲基-10H-茚并[1,2-b]苯并菲-12-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼戊环的合成
将10.7g(25.3mmol)12-溴-10,10-二甲基-10H-茚并[1,2-b]苯并菲、7.7g(30.3mmol)双(频哪醇合)二硼、0.3g(0.26mmol)四(三苯基膦)钯、7.4g(75.4mmol)乙酸钾和300ml 1,4-二氧六环的混合物脱气并置于氮气下,然后在90℃下加热16h。反应完成后,将混合物冷却至室温。分离有机层,并用乙酸乙酯和水洗涤。硫酸镁干燥后,真空去除溶剂。残留物通过硅胶柱层析纯化(己烷–二氯甲烷)得到浅黄色固体产物(9.5g,20.2mmol,80%);1H NMR(CDCl3,400MHz):化学位移(ppm)9.03(s,1H),8.81(d,J=7.84Hz,1H),8.77(d,J=7.88Hz,1H),8.70~8.67(m,3H),8.02~7.93(m,3H),7.71~7.67(m,4H),1.69(s,6H),1.42(s,12H)。
芘-1-基硼酸的合成
在-78℃和N2下,将过量的1.6M在己烷中的n-BuLi(50mL,80mmol)加入到1-溴代芘(20.4g,72.6mmol)的500ml干燥的四氢呋喃溶液中。然后将反应混合物维持在0℃1h,随后冷却至-78℃。滴加硼酸三甲酯(10.4g,100mmol);然后将溶液缓慢加热至室温,搅拌24h。加入2N HCl(150ml),随后再搅拌混合物1h。将反应混合物用乙酸乙酯和水萃取,无水硫酸镁干燥,真空蒸发溶剂,重结晶残留物(正己烷)得到12.5g芘-1-基硼酸黄色固体(70%)。
1-(4-溴代苯基)芘的合成
将10g(42.4mmol)1,4-二溴代苯、10.43g(42.4mmol)芘-1-基硼酸、0.5g(0.424mmol)四(三苯基膦)钯、32ml 2M Na2CO3、80ml EtOH和160ml甲苯的混合物脱气并置于氮气下,然后在90℃下加热24h。反应完成后,将混合物冷却至室温。有机层用乙酸乙酯和水萃取,无水硫酸镁干燥,去除溶剂,残留物通过硅胶柱层析纯化(己烷–二氯甲烷)得到白色固体产物9.5g(63%)。
10,10-二甲基-12-(4-(芘-1-基)苯基)-10H-茚并[1,2-b]苯并菲的合成
将5g(14mmol)1-(4-溴代苯基)芘、7.53(16mmol)2-(10,10-二甲基-10H-茚并[1,2-b]苯并菲-12-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2–二氧硼戊环、0.16g(0.14mmol)四(三苯基膦)钯、11ml 2M Na2CO3、30ml EtOH和65ml甲苯的混合物脱气并置于氮气下,然后在90℃下加热12h。反应完成后,将混合物冷却至室温。然后在搅拌下加入500ml MeOH,抽滤出沉淀产物。甲苯重结晶得到4.95g(产率57%)黄色产物。MS(m/z,FAB+):620.2;1H NMR(CDCl3,400MHz):化学位移(ppm)9.06(s,1H),8.86(d,J=8.00Hz,1H),8.80(d,J=8.00Hz,1H),8.75(s,1H),8.71(d,J=8.00Hz,2H),8.33~8.27(m,2H),8.22~8.20(m,2H),8.14~8.05(m,6H),7.94(d,J=8.00Hz,2H),7.89(s,1H),7.85~7.69(m,7H),1.77(s,6H)。
实施例2
化合物A13的合成
1-溴-6-(萘-1-基)芘的合成
将27.2g(75.6mmol)1,6-二溴代芘、13g(75.6mmol)萘-1-基硼酸、0.87g(0.756mmol)四(三苯基膦)钯,57ml 2M Na2CO3、120ml EtOH和300ml甲苯的混合物脱气并置于氮气下,然后在90℃下加热24h。反应完成后,将混合物冷却至室温。随后在搅拌下加入500ml MeOH,抽滤出沉淀产物。用1,4-二氧六环重结晶得到14g褐色产物(产率45.5%)。
10,10-二甲基-12-(6-(萘-1-基)芘-1-基)-10H-茚并[1,2-b]苯并菲的合成
将7g(17.2mmol)1-溴-6-(萘-1-基)芘、8.1g(17.2mmol)2-(10,10-二甲基-10H-茚并[1,2-b]苯并菲-12-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼戊环、0.2g(0.172mmol)四(三苯基膦)钯、13ml 2M Na2CO3、30ml EtOH和100ml甲苯的混合物脱气并置于氮气下,然后在90℃下加热24h。反应完成后,将混合物冷却至室温。然后在搅拌下加入500ml MeOH,抽滤出沉淀产物。用甲苯重结晶得到5.4g(产率47%)黄色产物。MS(m/z,FAB+):670.1;1H NMR(CDCl3,400MHz):化学位移(ppm)9.11(s,1H),8.89(d,J=8.00Hz,1H),8.82(d,J=8.00Hz,1H),8.78(s,1H),8.72(d,J=8.00Hz,2H),8.38(d,J=9.20Hz,1H),8.30~8.26(m,3H),8.19~8.05(m,7H),8.02~7.98(m,2H),7.83~7.82(m,2H),7.78~7.68(m,5H),7.61~7.59(m,2H),1.79(s,6H)。
实施例3
化合物A15的合成
9-溴-10-(萘-2-基)蒽的合成
将15g(44.6mmol)9,10-二溴代蒽、7.7g(44.6mmol)萘-2-基硼酸、0.52g(0.446mmol)四(三苯基膦)钯、33ml 2M Na2CO3、60ml EtOH和150ml甲苯的混合物脱气并置于氮气下,然后在90℃下加热24h。反应完成后,将混合物冷却至室温。有机层用乙酸乙酯和水萃取,无水硫酸镁干燥,去除溶剂,残留物通过硅胶柱层析纯化(己烷–二氯甲烷)得到黄色固体产物10.4g(61%)。
10,10-二甲基-12-(10-(萘-2-基)蒽-9-基)-10H-茚并[1,2-b]苯并菲的合成
将6.6g(17.2mmol)9-溴-10-(萘-2-基)蒽、8.1g(17.2mmol)2-(10,10-二甲基-10H-茚并[1,2-b]苯并菲-12-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼戊环、0.2g(0.172mmol)四(三苯基膦)钯、13ml 2M Na2CO3、30ml EtOH和100ml甲苯的混合物脱气并置于氮气下,然后在90℃下加热24h。反应完成后,将混合物冷却至室温。然后在搅拌下加入500ml MeOH,抽滤出沉淀产物。甲苯重结晶得到5.9g(产率53%)黄色产物。MS(m/z,FAB+):646.4;1H NMR(CDCl3,400MHz):化学位移(ppm)9.14(s,1H),8.90(d,J=7.80Hz,1H),8.82(d,J=7.92Hz,1H),8.79(s,1H),8.73(d,J=7.88Hz,2H),8.23(d,J=7.72Hz,1H),8.11(d,J=8.24Hz,1H),8.07~8.02(m,2H),7.96(d,J=7.40Hz,1H),7.89(d,J=8.64Hz,2H),7.78~7.59(m,10H),7.42~7.33(m,4H),7.20(d,J=7.40Hz,1H),1.76(s,6H)。
实施例4
化合物A27的合成
5H-茚并[1,2-b]吡啶-5-酮的合成
将苯并[h]喹啉(6g,33.5mmol)和KOH(5.6g,100.5mmol)的水(400mL)溶液的溶液煮沸。用一小时将KMnO4(14.8g,93.8mmol)的热水(240mL)溶液滴加到煮沸的溶液中。将混合物再回流6小时,热过滤。将滤液冷却至室温。有机层用氯仿和水萃取,无水硫酸镁干燥。去除溶剂后,残留物通过硅胶柱层析纯化(丙酮–石油醚)得到黄色固体产物2.5g(42%)。
5H-茚并[1,2-b]吡啶的合成
将18.1g(100mmol)5H-茚并[1,2-b]吡啶-5-酮、27ml(400mmol)水合肼、和500ml二甘醇的混合物脱气并置于氮气下,然后在170℃下加热12h。反应完成后,将混合物冷却至室温。有机层用乙酸乙酯和水萃取,无水硫酸镁干燥,去除溶剂得到产物13.5g(81%)。
5,5-二甲基-5H-茚并[1,2-b]吡啶的合成
将13.5g(80.7mmol)5H-茚并[1,2-b]吡啶溶于120ml干燥的四氢呋喃中,在-10℃下,向溶液中加入22.7g(202mmol)叔丁醇钾。将反应混合物维持在-10℃下1小时。然后滴加碘甲烷28.7g(202mmol);随后将溶液缓慢加热至室温,搅拌6h。反应完成后,向混合物中加水中止反应。反应混合物用乙酸乙酯和水萃取,无水硫酸镁干燥,真空蒸发溶剂,残留物用甲苯重结晶得到5,5-二甲基-5H-茚并[1,2-b]吡啶,3.5g(86%)。
3,7-二溴-5,5-二甲基-5H-茚并[1,2-b]吡啶的合成
将5,5-二甲基-5H-茚并[1,2-b]吡啶(13.5g,69.1mmol)溶于氯仿中(300mL),避光,滴加氯仿(50ml)稀释的溴(23.2g,145.1mmol)。室温下搅拌混合物24小时,随后加水(600ml),然后抽滤出沉淀产物,用MeOH洗涤,用氯仿重结晶得到3,7-二溴-5,5-二甲基-5H-茚并[1,2-b]吡啶13g(53%)。
7-(二苯基-2-基)-3-溴-5,5-二甲基-5H-茚并[1,2-b]吡啶和3-(二苯基-2-基)-7-溴-5,5-二甲基-5H-茚并[1,2-b]吡啶的同分异构体的合成
将13g(36.8mmol)3,7-二溴-5,5-二甲基-5H-茚并[1,2-b]吡啶、8.7g(44mmol)二苯基-2-基硼酸、0.43g(0.368mmo l)四(三苯基膦)钯、28ml 2M Na2CO3,50ml EtOH和120ml甲苯的混合物脱气并置于氮气下,在90℃下加热24h。反应完成后,将混合物冷却至室温。有机层用乙酸乙酯和水萃取,无水硫酸镁干燥,去除溶剂,残留物用MeOH洗涤得到同分异构体产物(10.4g,66%),其直接使用无需纯化。
12-溴-10,10-二甲基-10H-环戊并[b]吡啶并[1,2-b]苯并菲和12-溴-10,10-二甲基-10H-二苯并[f,h]茚并[1,2-b]喹啉的合成
在已脱气并充满氮气的2000ml三颈烧瓶中,将10.4g(24.4mmol)7-(二苯基-2-基)-3-溴-5,5-二甲基-5H-茚并[1,2-b]吡啶和3-(二苯基-2-基)-7-溴-5,5-二甲基-5H-茚并[1,2-b]吡啶的同分异构体溶于无水二氯甲烷(600ml)中,然后加入39.5g(244mmol)氯化铁(III),将混合物搅拌1小时。向混合物中加入500ml甲醇,分出有机层并真空除去溶剂。残留物通过硅胶柱层析(己烷–二氯甲烷)纯化得到12-溴-10,10-二甲基-10H-环戊并[b]吡啶并[1,2-b]苯并菲(1.8g,17.4%);1H NMR(CDCl3,400MHz):化学位移(ppm)9.08(s,1H),8.76(s,1H),8.46~8.41(m,2H),8.38(s,1H),8.05(d,J=8.00Hz,1H),7.96(d,J=8.00Hz,1H),7.74(s,1H),7.66~7.49(m,4H),1.73(s,6H)。和12-溴-10,10-二甲基-10H-二苯并[f,h]茚并[1,2-b]喹啉(3.7g,35.7%);1H NMR(CDCl3,400MHz):化学位移(ppm)8.62~8.52(m,3H),8.31(s,1H),8.02(d,J=8.00Hz,1H),7.66~7.57(m,3H),7.30(t,J=8.00Hz,1H),7.22(s,1H),7.14~7.00(m,2H),1.79(s,6H)。
4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼戊环-10,10-二甲基-10H-环戊并[b]吡啶并[1,2-b]苯并菲的合成
将3g(7mmol)12-溴-10,10-二甲基-10H-环戊并[b]吡啶并[1,2-b]苯并菲、2g(7.9mmol)双(频哪醇合)二硼、0.085g(0.07mmol)四(三苯基膦)钯、2g(21mmol)乙酸钾和50ml 1,4-二氧六环的混合物脱气并置于氮气下,然后在90℃下加热8h。反应完成后,将混合物冷却至室温。分出有机层并用乙酸乙酯和水洗涤。无水硫酸镁干燥后,真空去除溶剂。残留物通过硅胶柱层析纯化(己烷-二氯甲烷)得到浅黄色固体产物(2.65g,80%)。
1-(10-溴蒽-9-基)芘的合成
将15g(44.6mmol)9,10-二溴代蒽、11g(44.6mmol)芘-1-基硼酸、0.52g(0.446mmol)四(三苯基膦)钯、33ml 2M Na2CO3、60ml EtOH和150ml甲苯的混合物脱气并置于氮气下,然后在90℃下加热24h。反应完成后,将混合物冷却至室温。将有机层用乙酸乙酯和水萃取,无水硫酸镁干燥,去除溶剂,残留物通过硅胶柱层析纯化(己烷–二氯甲烷)得到黄色固体产物8.8g(43%)。
化合物A27的合成
将2.6g(5.6mmol)1-(10-溴蒽-9-基)芘、2.65g(5.6mmol)4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼戊环-10,10-二甲基-10H-环戊并[b]吡啶并[1,2-b]苯并菲、0.06g(0.056mmol)四(三苯基膦)钯、4.2ml 2M Na2CO3、15ml EtOH和50ml甲苯的混合物脱气并置于氮气下,然后在100℃下加热24h。反应完成后,将混合物冷却至室温。然后加入100ml MeOH,搅拌下抽滤出沉淀产物。用甲苯重结晶得到2.1g(产率53%)黄色产物。
MS(m/z,FAB+):721.1;1H NMR(CDCl3,400MHz):化学位移(ppm)9.01(s,1H),8.46~8.41(m,3H),8.40(s,1H),8.05(d,J=8.00Hz,1H),8.00(d,J=8.00Hz,1H),7.98~7.92(m,3H),7.89~7.84(m,3H),7.79~7.68(m,6H),7.66~7.59(m,2H),7.54~7.49(m,3H),7.42(s,1H),7.39~7.35(m,2H),7.30~7.26(m,2H),1.86(s,6H)。
实施例5
化合物A28的合成
4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼戊环-10,10-二甲基-10H-二苯并[f,h]茚并[1,2-b]喹啉的合成
将3g(7mmol)12-溴-10,10-二甲基-10H-二苯并[f,h]茚并[1,2-b]喹啉、2g(7.9mmol)双(频哪醇合)二硼、0.085g(0.07mmol)四(三苯基膦)钯、2g(21mmol)乙酸钾和50ml 1,4-二氧六环的混合物脱气并置于氮气下,在90℃下加热8h。反应完成后,将混合物冷却至室温。分出有机层并用乙酸乙酯和水洗涤。硫酸镁干燥后,真空去除溶剂。残留物通过硅胶柱层析纯化(己烷–二氯甲烷)得到浅黄色固体产物(2.4g,72%)。
化合物A28的合成
将1.8g(5.1mmol)1-(4-溴代苯基)芘、2.4g(5.1mmol)4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼戊环-10,10-二甲基-10H-二苯并[f,h]茚并[1,2-b]喹啉、0.06g(0.05mmol)四(三苯基膦)钯、5ml 2M Na2CO3、20ml EtOH和60ml甲苯的混合物脱气并置于氮气下,在90℃下加热24h。反应完成后,将混合物冷却至室温。随后在搅拌下加入400ml MeOH,抽滤出沉淀产物。用甲苯重结晶得到1.5g(产率48%)黄色产物。MS(m/z,FAB+):621.3;1H NMR(CDCl3,400MHz):化学位移(ppm)8.62~8.51(m,3H),8.35(d,J=8.00Hz,1H),8.17(s,1H),8.01~7.84(m,8H),7.79(d,J=8.00Hz,1H),7.73(d,J=8.00Hz,1H),7.66~7.56(m,5H),7.32~7.25(m,5H),1.79(s,6H)。
实施例6
化合物A29的合成
4,5-二氮杂芴的合成
将18.2g(100mmol)4,5-二氮杂芴-9-酮、27ml(400mmol)水合肼、和500ml二甘醇的混合物脱气并置于氮气下,在170℃下加热12h。反应完成后,将混合物冷却至室温。有机层用乙酸乙酯和水萃取,无水硫酸镁干燥,去除溶剂得到产物15.4g(91.7%)。
5H-环戊并[2,1-b:3,4-b']联吡啶,5,5-二乙基
将15.4g(91.6mmol)4,5-二氮杂芴溶于120ml干燥的四氢呋喃中,在-10℃下向溶液中加入25.7g(229mmol)叔丁醇钾。将反应混合物维持在-10℃下加热1小时。然后滴加35.7g(229mmol)碘甲烷;随后将溶液缓慢冷却至室温,搅拌6h。反应完成后,向混合物中加入中止反应。反应混合物用乙酸乙酯和水萃取,无水硫酸镁干燥,真空蒸发溶剂,残留物用甲苯重结晶得到5H-环戊并[2,1-b:3,4-b']联吡啶,5,5-二乙基-,15.8g(76%)。
5H-环戊并[2,1-b:3,4-b']联吡啶,3,7-二溴-5,5-二乙基
将5H-环戊并[2,1-b:3,4-b']联吡啶、5,5-二乙基-(15g,66.9mmol)溶于氯仿(300mL),避光,滴加稀释于氯仿(50ml)的溴(21.9g,137mmol)。将反应混合物在室温下搅拌24小时,随后加水(600ml),然后抽滤出沉淀产物,用MeOH洗涤,用氯仿重结晶得到5H-环戊并[2,1-b:3,4-b']联吡啶,3,7-二溴-5,5-二乙基-17.1g(67%)。
2-(二苯基-2-基)-7-溴--5,5-二乙基-5H-环戊并[2,1-b:3,4-b']联吡啶的合成
将17g(44.5mmol)5H-环戊并[2,1-b:3,4-b']联吡啶,3,7-二溴-5,5-二乙基-,9.7g(49mmol)二苯基-2-基硼酸、0.5g(0.445mmol)四(三苯基膦)钯、34ml 2M Na2CO3、80mlEtOH和160ml甲苯的混合物脱气并置于氮气下,然后在90℃下加热24h。反应完成后,将混合物冷却至室温。有机层用乙酸乙酯和水萃取,无水硫酸镁干燥,去除溶剂,残留物通过硅胶柱层析纯化(己烷-二氯甲烷)得到产物(9.7g,48%)。
7-二溴-5,5-二乙基吡啶-5H-环戊二苯并[f,h]喹啉的合成
在脱气并充满氮气的2000ml三颈烧瓶中,将9.7g(21.3mmol)2-(二苯基-2-基)-7-溴-5,5-二乙基-5H-环戊并[2,1-b:3,4-b']联吡啶溶于无水二氯甲烷(600ml),然后加入34.5g(213mmol)氯化铁(III),将反应混合物搅拌1小时,向混合物中加入甲醇500ml,分离有机层,真空除去溶剂。残留物用硅胶柱层析纯化(己烷–二氯甲烷)得到白色固体(3g,32%);1H NMR(CDCl3,400MHz);化学位移(ppm)8.63~8.50(m,5H),8.24 2.68(q(s,1H),7.99(d,J=8.00Hz,1H),7.68~7.53(m,3H),7.33(t,J=8.00Hz,1H),,J=8.00Hz,4H),0.71(t,J=6.00Hz,6H)。
4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼戊环-5,5-二乙基吡啶-5H-环戊二苯并[f,h]喹啉的合成
将3g(6.6mmol)7-二溴-5,5-二乙基吡啶-5H-环戊二苯并[f,h]喹啉、2g(7.9mmol)双(频哪醇合)二硼、0.08g(0.066mmol)四(三苯基膦)钯、1.9g(19.8mmol)乙酸钾和50ml 1,4-二氧六环的混合物脱气并置于氮气下,在90℃下加热16h。反应完成后,将混合物冷却至室温。分出有机相,用乙酸乙酯和水洗涤。硫酸镁干燥后,真空去除溶剂。残留物通过硅胶柱层析纯化(己烷-二氯甲烷)浅黄色固体产物(2.8g,84%)。
10-溴-9,9'-二蒽的合成
将9,9'-二蒽(10g,28.2mmol)溶于DMF(200mL),避光,在0℃下向溶液中加入稀释在DMF(20ml)的N-溴琥珀酰亚胺(5.5g,31mmol)。将反应混合物维持在0℃下加热1小时。然后将溶液缓慢加热至室温,搅拌4h。反应完成后,向混合物中加入中止反应。反应混合物用乙酸乙酯和水萃取,无水硫酸镁干燥,去除溶剂,残留物通过硅胶柱层析(己烷–二氯甲烷纯化得到4.5g(37%)黄色固体。
9,9'-二蒽-5,5-二乙基吡啶-5H-环戊二苯并[f,h]喹啉的合成
将2.4g(5.6mmol)10-溴-9,9'-二蒽、2.8g(5.6mmol)4,5,5,5,-四甲基-1,3,2-二氧硼戊环-5,5-二乙基吡啶-5H-环戊二苯并[f,h]喹啉、0.06g(0.056mmol)四(三苯基膦)钯、4.2ml 2M Na2CO3、15ml EtOH和50ml甲苯的混合物脱气并置于氮气下,在100℃下加热24h。反应完成后,将混合物冷却至室温。随后在搅拌下加入100ml MeOH,抽滤出沉淀产物。用甲苯重结晶得到2.6g(产率64%)黄色产物。MS(m/z,FAB+):726.3;1H NMR(CDCl3,400MHz):化学位移(ppm)9.21(s,1H),8.61~8.37(m,6H),7.98(d,J=8.00Hz,1H),7.93(d,J=8.00Hz,2H),7.83~7.52(m,11H),7.39~7.19(m,7H),2.62(q,J=8.00Hz,4H),0.73(t,J=6.00Hz,6H)。
实施例7
化合物A30的合成
1-(3-溴代苯基)芘的合成
将10g(42.4mmol)1,3-二溴代苯10.43g(42.4mmol)芘-1-基硼酸、0.5g(0.424mmol)四(三苯基膦)钯、32ml 2M Na2CO3、80ml EtOH和160ml甲苯的混合物脱气并置于氮气下,在90℃下加热24h。反应完成后,将混合物冷却至室温。有机层用乙酸乙酯和水萃取,无水硫酸镁干燥,去除溶剂,残留物通过硅胶柱层析纯化(己烷–二氯甲烷)得到白色固体产物7.4g(49%)。
10,10-二甲基-12-(3-(芘-1-基)苯基)-10H-茚并[1,2-b]苯并菲的合成
将5g(14mmol)1-(3-溴代苯基)芘、7.53g(16mmol)2-(10,10-二甲基-10H-茚并[1,2-b]苯并菲-12-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼戊环、0.16g(0.14mmol)四(三苯基膦)钯、11ml 2M Na2CO3、30ml EtOH和65ml甲苯的混合物脱气并置于氮气下,在90℃下加热12h。反应完成后,将混合物冷却至室温。随后在搅拌下加入500ml MeOH,抽滤出沉淀产物。用甲苯重结晶得到4.2g(产率49%)黄色产物。MS(m/z,FAB+):620.1;1H NMR(CDCl3,400MHz):化学位移(ppm)9.05(s,1H),8.46~8.41(m,2H),8.40(s,1H),8.06~7.84(m,9H),7.74(d,J=8.00Hz,1H),7.69~7.59(m,4H),7.54~7.39(m,5H),7.31~7.16(m,3H),1.82(s,6H)。
实施例8
化合物A31的合成
1-(6-溴萘-2-基)芘的合成
将12.1g(42.4mmol)2,6-二溴萘、10.43g(42.4mmol)芘-1-基硼酸、0.5g(0.424mmol)四(三苯基膦)钯、32ml 2M Na2CO3、80ml EtOH和160ml甲苯的混合物脱气并置于氮气下,在90℃下加热24h。反应完成后,将混合物冷却至室温。有机层用乙酸乙酯和水萃取,无水硫酸镁干燥,去除溶剂,残留物通过硅胶柱层析纯化(己烷–二氯甲烷)得到白色固体产物8.3g(4 8%)。
10,10-二甲基-12-(6-(芘-1-基)萘-2-基)-10H-茚并[1,2-b]苯并菲的合成
将8.3g(20.3mmol)1-(6-溴萘-2-基)芘、9.5g(20.3mmol)2-(10,10-二甲基-10H-茚并[1,2-b]苯并菲-12-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼戊环、0.29g(0.25mmol)四(三苯基膦)钯、17ml 2M Na2CO3、40ml EtOH和100ml甲苯的混合物脱气并置于氮气下,在90℃下加热12h。反应完成后,将混合物冷却至室温。随后在搅拌下加入500ml MeOH,抽滤出沉淀产物。用甲苯重结晶得到6.3g(产率46%)黄色产物。MS(m/z,FAB+):671.5;1H NMR(CDCl3,400MHz):化学位移(ppm)9.01(s,1H),8.52~8.45(m,3H),8.25(s,1H),8.10~7.89(m,9H),7.78(d,J=8.00Hz,1H),7.66~7.49(m,10H),7.44(d,J=8.00Hz,1H),7.28(d,J=8.00Hz,1H),1.84(s,6H)。
制备OLED的通用方法
提供电阻为12ohm/square和厚度为120nm的ITO-涂覆的玻璃(下称ITO基底),并在超声波清洗器中通过多个清洗步骤对其进行清洁(例如去垢剂,去离子水)。在气相沉积有机层之前,将清洁过的ITO基底用UV和臭氧进一步处理。对于ITO基底的所有预处理步骤均在净化室进行(等级100)
在高真空器件(10-6托),例如:耐热石英舟中,通过气相沉积将这些有机层按顺序应用到ITO基底上。各层厚度和气相沉积率(0.1~0.3nm/sec)被精确监测或在石英晶体检测器的帮助下进行设定。如上所述,各层也可以由一种以上化合物组成,即,通常为主体材料(host material)掺杂客体材料(guest material)。这通过来自两个或多个来源的的共汽化(co-vaporization)获得。
将二吡嗪并[2,3-f:2’,3’-h]喹喔啉-2,3,6,7,10,11-己腈(Hat-CN)用作该OLED的空穴注入层。N,N-双(萘-1-基)-N,N’-双(苯基)-联苯胺(NPB)最广泛地用作空穴传输层,且2,9-双(萘-2-基)-4,7-二苯基-1,10-邻二氮杂菲(NBphen)由于其相对于BPh e n/BC P的高热稳定性和长寿命被用作OLED的电子传输材料。将9,10-二(萘-2-基)蒽(A N D)和1,1’-(9,9-二甲基-9H-芴-2,7-二基)二芘(DFDP)用作发光主体(host),且将(E)-6-(4-(二苯氨基)苯乙烯基)-N,N-二苯基萘-2-胺(DPASN)用作客体(guest)。本发明制备标准OLED的上述OLED材料的化学结构如下:
典型的OLED由低逸出功金属例如Al,Mg,Ca,Li和K组成,作为阴极并通过热蒸发,该低逸出功金属可帮助电子从阴极注入电子传输层,以降低电子注入势垒并改善OLED性能,将薄膜电子注入层引入到阴极和电子传输层之间。电子注入层的常规材料为低功耗的金属卤化物或金属氧化物,例如LiF,MgO,或Li2O。
另一方面,制备OLED后,使用PR650光谱扫描分光仪测量EL光谱和CIE坐标(coordination)。此外,电流/电压、发光(luminescence)/电压和产率/电压特征由吉时利(Keithley)2400可编程电压-电源提供。前述设备在室温(约25℃)和大气压下进行。
实施例9
采用类似于前述通用方法的步骤,制备具有下述器件结构的荧光蓝光发光OLED:ITO/HAT-CN(20nm)/NPB(60nm)/荧光蓝光基质掺杂5%DPASN(30nm)/NPhen(30nm)/LiF(0.5nm)/Al(160nm)。I-V-B和荧光蓝光发光OLED器件的半衰期的试验报告如表一所示,半衰期定义为初始亮度3000cd/m2降至一半。
表1
在前述优选的具体实施方案中,我们示出了茚并苯并菲衍生物用作荧光蓝光基质较实施例DFDP和ADN具有更高的半衰期和实际运行持久性。在5V的驱动电压下,使用前述新的茚并苯并菲衍生物获得了较DFDP和AND更高的亮度。
对于蓝色发光有机电致发光器件。所有本发实施例的效率均显示超过4cd/A且CIE(y)在0/14-0.16。茚并苯并菲衍生物可用作荧光蓝光基质(fluorescent blue host)。
综上,本发明公开了可用于OLED的茚并苯并菲衍生物。所述茚并苯并菲衍生物由下式(A)表示:
式(A)
其中A1,A2为具有1-5个环的取代的或未取代的稠合烃环单元。优选地A1,A2为苯基、萘基、蒽基、芘基、屈基、苝基。R1-R4相同或不同。R1-R4-独立选自-氢原子、卤素、具有1-20个碳原子的烷基、具有6-30个碳原子的取代的或未取代的芳基、具有6-30个碳原子的取代的或未取代的芳烷基、具有6-30个碳原子的取代的或未取代的杂芳基。X选自碳原子或氮原子。
显而易见地是,根据上述教导可作出许多修改和变化。因此应理解除了本文说明的,在本发明所附权利要求书范围之内的技术方案均可实施。尽管本文说明和描述了特定的具体实施方案,对本领域技术人员显而易见地是本发明可作出许多改变而不会偏离所附权利要求书所限定的范围。
Claims (6)
1.式(A)表示的茚并苯并菲衍生物:
式(A)
其中A1,A2为苯基、萘基、蒽基、芘基、基或苝基;R1-R2相同或不同;R1-R2独立选自氢原子、卤素、具有1-20个碳原子的烷基、具有6-30个碳原子的未取代的芳基、具有6-30个碳原子的未取代的芳烷基、具有6-30个碳原子的未取代的杂芳基;X选自碳原子或氮原子,其中R3-R4为氢原子。
2.根据权利要求1所述的化合物,两个X均为氮原子,茚并苯并菲衍生物由下式(aI)表示:
式(aI)
其中A1,A2为苯基、萘基、蒽基、芘基、基或苝基;R1-R2相同或不同;R1-R2独立选自氢原子、卤素、具有1-20个碳原子的烷基、具有6-30个碳原子的未取代的芳基、具有6-30个碳原子的未取代的芳烷基、具有6-30个碳原子的未取代的杂芳基,其中R3-R4为氢原子。
3.根据权利要求1所述的化合物,两个X均为碳原子,茚并苯并菲衍生物由下式(aII)表示:
式(aII)
其中A1,A2为苯基、萘基、蒽基、芘基、基或苝基;R1-R2相同或不同;R1-R2独立选自氢原子、卤素、具有1-20个碳原子的烷基、具有6-30个碳原子的未取代的芳基、具有6-30个碳原子的未取代的芳烷基、具有6-30个碳原子的未取代的杂芳基,其中R3-R4为氢原子。
4.根据权利要求1所述的化合物,一个X为碳原子,另一个X为氮原子,茚并苯并菲衍生物由下式(aIII)表示:
式(aIII)
其中A1,A2为苯基、萘基、蒽基、芘基、基或苝基;R1-R2相同或不同;R1-R2独立选自氢原子、卤素、具有1-20个碳原子的烷基、具有6-30个碳原子的未取代的芳基、具有6-30个碳原子的未取代的芳烷基、具有6-30个碳原子的未取代的杂芳基,其中R3-R4为氢原子。
5.根据权利要求1所述的化合物,一个X为碳原子,另一个X为氮原子,茚并苯并菲衍生物由式(aIV)表示:
式(aIV)
其中A1,A2为苯基、萘基、蒽基、芘基、基或苝基;R1-R2相同或不同;R1-R2独立选自氢原子、卤素、具有1-20个碳原子的烷基、具有6-30个碳原子的未取代的芳基、具有6-30个碳原子的未取代的芳烷基、具有6-30个碳原子的未取代的杂芳基,其中R3-R4为氢原子。
6.式(A)表示的茚并苯并菲衍生物:
式(A)
其中A1表示为下述的烃环单元:
A2为苯基、萘基、蒽基、芘基、基或苝基;R1-R2相同或不同;R1-R2独立选自氢原子、卤素、具有1-20个碳原子的烷基、具有6-30个碳原子的未取代的芳基、具有6-30个碳原子的未取代的芳烷基、具有6-30个碳原子的未取代的杂芳基,X选自碳原子或氮原子,其中R3-R4为氢原子。
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