CN103570628B - 一种含有嘧啶或吡嗪或三嗪基团的苯并茚并芴衍生物及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种新型化合物,其结构用式(I)表示。其中R1至R5分别独立选自C1~C20的脂肪族烷基或C6~C20的芳香族基团;Ar选自C4~C30的芳环、C4~C30的含N杂环、C4~C30的稠合杂环芳烃、C4~C30的芳氨基或C4~C30的芳氧基;n为1或2;A1至A4为N原子或C原子;当A1、A3同时为N原子时,A2和A4为C原子;或者,当A1、A4同时为N原子时,A2和A3为C原子;或者,当A2、A4同时为N原子时,A1和A3为C原子;或者,当A3、A4同时为N原子时,A1和A2为C原子;或者,A1、A3、A4同时为N原子时,A2为C原子;L为单键或C6~C10的芳环或C4~C10的含N杂环。该类化合物在有机电致发光器件中用作电子传输层材料或发光主体材料。

Description

一种含有嘧啶或吡嗪或三嗪基团的苯并茚并芴衍生物及应用
技术领域
本发明涉及一种新型有机材料,尤其涉及一种用于有机电致发光器件的化合物及其制备方法和该化合物在有机电致发光显示技术领域中的应用。
背景技术
在电致发光器件中传统使用的电子传输材料是Alq3,但Alq3的电子迁移率比较低(大约在10-6cm2/Vs)。为了提高电发光器件的电子传输性能,研究人员做了大量的探索性研究工作。YangYang等人在电致发光器件中用纳米级碳酸铯作为电子传输和注入材料,提高了器件的发光效率(AdvancedFunctionalMaterials,2007,17,1966–1973)。曹镛等人合成出FFF-Blm4(J.Am.Chem.Soc.;(Communication);2008;130(11);3282-3283.)作为电子传输和注入层材料(与Ba/Al和单独用Al作为阴极相比较),大大地改善了器件的电子注入和传输能力,提高了电致发光效率;曹镛等人也用对空气和各种化学腐蚀都稳定的Au作为高效电子注入型阴极材料,提高了电致发光器件的电子注入能力(OrganicElectronics,6(2005),118-128.)。柯达公司在美国专利(公开号US2006/0204784和US2007/0048545)中,提到混合电子传输层,采用一种低LUMO能级的材料与另一种低起亮电压的电子传输材料和其他材料如金属材料等掺杂而成。基于这种混合电子传输层的器件,效率和寿命等都得以提高,但是增加了器件制造工艺的复杂性,不利于降低OLED成本。
理想的电子传输材料,应该具有以下几方面的特性:具有可逆的电化学还原反应;HOMO和LUMO能级合适;电子迁移率高;成膜性好;Tg高;最好能够阻挡空穴。从化合物结构方面,要求分子构型接近平面,增加分子堆叠时分子之间的π-π相互作用,同时要求分子结构不能完全平面,防止因为分子结晶影响成膜性能;要求分子含有缺电子结构单元,具有良好的接受电子能力;分子量足够大,保证具有较高的Tg,从而具有良好的热稳定性,同时分子量不能太大,以利于真空蒸镀成膜。
研究表明了含吡啶基的一类化合物,可作为电子传输材料(中国专利申请号:200910234760.8,201010258716.3,201010512611.6,等等)。在此基础上,继续研究了含有嘧啶、吡嗪、三嗪等基团的化合物,这些化合物是典型的缺电子体系,具有良好的接受电子能力;苯并茚并芴具有三联苯结构,但由于苯与苯之间被一五元环固定,使三个苯环处于同一个平面,三个苯环之间的π分子轨道之间共轭很好,因而具有良好的传输能力。当这些缺电子基团与苯并茚并芴相连时,苯并茚并芴的平面规整性以及大的长链共轭体系,有利于分子的π-π轨道堆叠和形成电子通道。
因此,开发稳定高效的电子传输材料和/或电子注入材料,从而降低起亮电压,提高器件效率,延长器件寿命,具有很重要的实际应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一类低起亮电压、高发光效率的新型化合物,以及采用该化合物的有机电致发光器件。
苯并茚并芴具有长链共轭结构,并且由于五元环的限定,使苯并茚并芴的三个苯环具有很好的共平面性,有利于分子的π-π轨道堆叠和形成电子通道。而嘧啶、吡嗪、三嗪基团的还原电位比相似结构不含杂原子的芳香性基团要低,更利于接受电子,分别将缺电子的嘧啶、吡嗪、三嗪基团引入到入到苯并茚并芴的两侧,一方面提高了该类化合物的电子接受能力和迁移率,另一方面有利于该类化合物的成膜性。因此本发明的化合物具有较高的电子传输性能,成膜性好,所应用的器件在室温下具有较高的稳定性。此外,这类材料具有与发光染料彼此匹配的分子轨道,所以这类材料在电发光器件中既可用作电子传输材料,也可用作发光主体材料。
一种苯并茚并芴衍生物,具有如式(I)所示的结构:
其中:
R1至R5分别独立选自C1~C20的脂肪族烷基或C6~C20的芳香族基团;
Ar选自C4~C30的芳环、C4~C30的含N杂环、C4~C30的稠合杂环芳烃、C4~C30的芳氨基或C4~C30的芳氧基;
n为1或2;
A1至A4为N原子或C原子;
当A1、A3同时为N原子时,A2和A4为C原子;
或者,当A1、A4同时为N原子时,A2和A3为C原子;
或者,当A2、A4同时为N原子时,A1和A3为C原子;
或者,当A3、A4同时为N原子时,A1和A2为C原子;
或者,A1、A3、A4同时为N原子时,A2为C原子;
L为单键或C6~C10的芳环或C4~C10的含N杂环。
进一步的,所述含有A1~A4的六元环基团选自结构式:
进一步的,所述苯并茚并芴衍生物具有式(II)所示结构:
其中:
R1至R5分别独立选自C1~C20的脂肪族烷基或C6~C20的芳香族基团;
Ar选自C4~C30的芳环、C4~C30的含N杂环、C4~C30的稠合杂环芳烃、C4~C30的芳氨基或C4~C30的芳氧基;
n为1或2;
L为单键或C6~C10的芳环或C4~C10的含N杂环。
进一步的,所述苯并茚并芴衍生物具有式(III)所示结构:
其中:
R1至R5分别独立选自C1~C20的脂肪族烷基或C6~C20的芳香族基团;
Ar选自C4~C30的芳环、C4~C30的含N杂环、C4~C30的稠合杂环芳烃、C4~C30的芳氨基或C4~C30的芳氧基;
n为1或2;
L为单键或C6~C10的芳环或C4~C10的含N杂环。
进一步的,所述苯并茚并芴衍生物具有式(IV)所示结构:
其中:
R1至R5分别独立选自C1~C20的脂肪族烷基或C6~C20的芳香族基团;
Ar选自C4~C30的芳环、C4~C30的含N杂环、C4~C30的稠合杂环芳烃、C4~C30的芳氨基或C4~C30的芳氧基;
n为1或2;
L为单键或C6~C10的芳环或C4~C10的含N杂环。
所述脂肪族烷基选自:C3~C12的环烷基或者含有烯键或炔键的C3~C12的烷基。
所述芳香族基团选自:吡啶基、苯基或萘基。
所述稠合杂环芳烃中的杂原子为N原子。
为了更清楚说明本发明内容,下面具体叙述本发明涉及到的化合物类型中的优选结构。
所述的苯并茚并芴衍生物,选自以下结构式:
本发明还提供了一种制备所述的苯并茚并芴衍生物的方法,即在氩气保护下,将式(V)或式(VI)所示的中间体经过偶联反应得到。
本发明所述的苯并茚并芴衍生物在有机电致发光器件中可用作电子传输层材料或发光主体材料。
本发明还提供了一种有机电致发光器件,包括第一电极和第二电极、以及位于两电极之间的若干个有机功能层,其中,所述有机功能层中的至少一层包含具有下列结构式的化合物:
其中:
R1至R5分别独立选自C1~C20的脂肪族烷基或C6~C20的芳香族基团;
Ar选自C4~C30的芳环、C4~C30的含N杂环、C4~C30的稠合杂环芳烃、C4~C30的芳氨基或C4~C30的芳氧基;
n为1或2;
A1至A4为N原子或C原子;
当A1、A3同时为N原子时,A2和A4为C原子;
或者,当A1、A4同时为N原子时,A2和A3为C原子;
或者,当A2、A4同时为N原子时,A1和A3为C原子;
或者,当A3、A4同时为N原子时,A1和A2为C原子;
或者,A1、A3、A4同时为N原子时,A2为C原子;
L为单键或C6~C10的芳环或C4~C10的含N杂环。
本发明的苯并茚并芴衍生物具有以下优点:
本发明的苯并茚并芴衍生物具有良好的热稳定性,高的电子迁移率,并且成膜性能很好,在有机电致发光器件中可用作电子传输层材料。
本发明的苯并茚并芴衍生物三线态能级较高,具有与发光染料,特别是磷光染料彼此匹配的分子轨道,可以在电致发光器件中用作发光主体材料。
具体实施方式
本发明中所用的二氯嘧啶、三氯嘧啶、二氯吡嗪、三聚氯氰、芳基硼酸、苯并茚并芴硼酸、苯并茚并芴硼酸嚬啦醇酯、咔唑、芳基仲胺等基础化工原料,均可在国内化工产品市场买到,或在有关有机中间体合成厂定做。这里我们仅将本专利的主要中间体苯并茚并芴双硼酸和其嚬啦醇酯的合成叙述如下:
(1)2-(1-萘基)芴衍生物的合成
在氮气保护下,在1000mL三口瓶中,加入9,9-二甲基芴-2-硼酸29.5g(分子量238,0.124mol),1-溴-2-萘甲酸甲酯32.85g(分子量264,0.124mol),200mL甲苯,200mL乙醇,51.06g碳酸钾,1.1g四(三苯基膦)钯,回流反应18h,降温,加水,分出有机层,用硅胶柱层析分离,得到微黄色油状产物31.5g,收率67.1%。
(2)苯并茚并芴骨架的合成
在氮气保护下,在500mL三口瓶中,加入1-(9,9-二甲基芴-2-基)-2-萘甲酸甲酯7.6g(分子量378,0.02mol),150mL重蒸的四氢呋喃,于-30℃滴加20mL的甲基锂的乙醚溶液(浓度3.0mol/L,0.06mol)。加毕升至25℃,反应5h,加甲醇,加氯化铵水溶液分液,有机层硫酸镁干燥后浓缩至干,得到微微黄色油状物8.5g。将此油状物用30mL二氯甲烷溶解,于-5℃缓慢滴加5g甲烷磺酸,加毕升至25℃反应2h,加水分液,有机层硅胶柱层析分离,石油醚:乙酸乙酯=10:1洗脱,得白色固体产品3.1g,分子量360,收率43%。
(3)二溴代苯并茚并芴的合成
在250mL三口瓶中,加入3.1g苯并茚并芴(分子量360,0.0086mol),30mLDMF,于35℃缓慢滴加N-溴代丁二酰亚胺3.5g(分子量177,0.0198mol)的15mLDMF溶液,加毕,保持35℃反应6h,加水,固体过滤,甲醇和氯仿混合溶剂重结晶,得到白色产品3.0g,分子量518,收率67.3%。
(4)硼酸的合成
在一500mL三口瓶,配磁力搅拌,Ar气保护,加入22.2g的二溴苯并茚并芴(分子量518,0.0428mol)和250ml的THF,加热使全溶,冷至-78℃,滴加41.7ml的BuLi(浓度2.4M,0.1mol),温度一直维持在-78℃,搅拌10min后在-78℃时滴加30ml的B(OiPr)3,搅至室温后加入稀酸水解,上层是白色固体。过滤,分出固体产物,水层中和至中性,用乙酸乙酯提取,提取液蒸干,加入稀碱,用乙酸乙酯提走在碱中未溶杂质,水层中和至中性,有白色固体析出,过滤,得到产物。共得17.64g固体产物,分子量448,产率92%。
(5)硼酸嚬啦醇酯的合成
在氮气保护下,双硼酸双嚬啦醇酯12.3g(分子量254,0.0484mol),二溴苯并茚并芴11.9g(分子量518,0.023mol),PdCl2(dppf)是1.8g(0.0022mol),无水醋酸钾13g(0.133mol),无水二氧六环150ml,混合在一起。在85℃下搅拌24h。冷至室温,沙芯漏斗过滤,滤液在搅拌下倾入水中,收集白色固体产物,共约12.81g,分子量612,产率91%。
化合物合成实施例
实施例1化合物1的合成
(1)第一步
在Ar气保护下,在一5000ml的三口瓶中加入2,4,6-三氯嘧啶18.2g(分子量182,0.10mol),苯并茚并芴二硼酸27.54g(分子量612,0.045mol),四(三苯基膦合)钯6.0g(0.0052mol),600ml的THF,400ml甲苯,碳酸钾60g(0.435mol)溶于400ml水中形成的溶液加入反应瓶。在减压下反复换气后,开动电动搅拌,用TLC(薄层色谱)监控反应,回流4h后,反应完全。放冷,反应体系分作二层,分出有机层,蒸干,得到固体产物,用甲苯重结晶,得到23.54g中间体,分子量654,产率80%。
(2)第二步
在Ar气保护下,在一2000ml的三口瓶中加入上一步得到的产物13.1g(分子量654,0.02mol),苯硼酸嚬啦醇酯20.4g(分子量204,0.1mol),四(三苯基膦合)钯5.0g(0.0044mol),360ml的THF,240ml甲苯,36g(分子量138,0.26mol)碳酸钾溶于240ml水中形成的溶液加入反应瓶。在减压下反复换气后,开动电动搅拌,用TLC(薄层色谱)监控反应,回流12h后,反应完全。放冷,反应体系分作二层,分出有机层,蒸干,得到固体产物,用甲苯反复重结晶,得到8.36g产物,分子量820,产率51%。
产物MS(m/e):820,元素分析(C60H44N4):理论值C:87.77%,H:5.40%,N:6.82%;实测值C:87.81%,H:5.45%,N:6.74%。
实施例2化合物2的合成
(1)第一步
在Ar气保护下,在一5000ml的三口瓶中加入2,4,6-三氯嘧啶18.2g(分子量182,0.10mol),苯硼酸28.1g(分子量122,0.23mol),四(三苯基膦合)钯12.0g(0.0104mol),600ml的THF,400ml甲苯,碳酸钾60g(0.435mol)溶于400ml水中形成的溶液加入反应瓶。在减压下反复换气后,开动电动搅拌,用TLC(薄层色谱)监控反应,回流8h后,反应完全。放冷,反应体系分作二层,分出有机层,蒸干,得到固体产物,用甲苯重结晶,得到19.9g中间体,分子量266,产率75%。
(2)第二步
在Ar气保护下,在一2000ml的三口瓶中加入上一步得到的产物13.3g(分子量266,0.05mol),苯并茚并芴二硼酸嚬啦醇酯12.25g(分子量612,0.02mol),四(三苯基膦合)钯2.52g(0.0022mol),360ml的THF,240ml甲苯,36g(分子量138,0.26mol)碳酸钾溶于240ml水中形成的溶液加入反应瓶。在减压下反复换气后,开动电动搅拌,用TLC(薄层色谱)监控反应,回流12h后,反应完全。放冷,反应体系分作二层,分出有机层,蒸干,得到固体产物,用甲苯反复重结晶,得到9.2g产物,分子量820,产率56.1%。
产物MS(m/e):820,元素分析(C60H44N4):理论值C:87.77%,H:5.40%,N:6.83%;实测值C:87.69%,H:5.52%,N:6.79%。
实施例3化合物3的合成
(1)第一步
在Ar气保护下,咔唑16.7g(分子量167,0.1mol)溶在无水DMF180ml中,滴加5.64gNaH(含量55%,0.235mol)在180mlDMF中的溶液,用时20分钟,搅拌1h,然后将2,4,6-三氯嘧啶18.2g(分子量182,0.1mol)溶在180mlDMF中的溶液,用20分钟加入其中,搅拌3h,倾入水1000ml中,过滤沉淀,真空干燥,产物用硅胶柱纯化,得到25.4g目标分子(0.081mol),分子量313,产率81%。
(2)第二步
在Ar气保护下,在一5000ml的三口瓶中加入上步反应产物15.6g(分子量313,0.05mol),苯硼酸6.71g(分子量122,0.055mol),四(三苯基膦合)钯3.0g(0.0026mol),150ml的THF,100ml甲苯,碳酸钾15g(分子量138,0.108mol)溶于100ml水中形成的溶液加入反应瓶。在减压下反复换气后,开动电动搅拌,用TLC(薄层色谱)监控反应,回流6h后,反应完全。放冷,反应体系分作二层,分出有机层,蒸干,得到固体产物,用甲苯重结晶,得到13.8g中间体,分子量355,产率78%。(可放大合成)
(3)第三步
在Ar气保护下,在一2000ml的三口瓶中加入上一步得到的产物17.75g(分子量355,0.05mol),苯并茚并芴二硼酸嚬啦醇酯11.3g(分子量612,0.02mol),四(三苯基膦合)钯2.52g(0.0022mol),360ml的THF,240ml甲苯,36g(分子量138,0.26mol)碳酸钾溶于240ml水中形成的溶液加入反应瓶。在减压下反复换气后,开动电动搅拌,用TLC(薄层色谱)监控反应,回流12h后,反应完全。放冷,反应体系分作二层,分出有机层,蒸干,得到固体产物,用甲苯反复重结晶,得到7.59g产物,分子量998,产率38%。
产物MS(m/e):998,元素分析(C72H50N6):理论值C:86.55%,H:5.04%,N:8.41%;实测值C:86.53%,H:5.11%,N:8.36%。
实施例4化合物4的合成
(1)第一步
在Ar气保护下,在一5000ml的三口瓶中加入四氯中间体(按实施例1中第一步合成的产物)32.6g(分子量652,0.05mol),苯硼酸14.64g(分子量122,0.12mol),四(三苯基膦合)钯3.0g(0.0026mol),150ml的THF,100ml甲苯,碳酸钾15g(分子量138,0.108mol)溶于100ml水中形成的溶液加入反应瓶。在减压下反复换气后,开动电动搅拌,用TLC(薄层色谱)监控反应,回流6h后,反应完全。放冷,反应体系分作二层,分出有机层,蒸干,得到固体产物,用甲苯重结晶,得到22.82g中间体,分子量736,产率62%。
(2)第二步
在Ar气保护下,咔唑16.7g(分子量167,0.1mol)溶在无水DMF90ml中,滴加5.11gNaH(含量55%,0.117mol)在90mlDMF中的溶液,用时20分钟,搅拌1h,然后将二氯中间体33.2g(分子量736,0.045mol)溶在90mlDMF中的溶液,用20分钟加入其中,搅拌3h,倾入水500ml中,过滤沉淀,真空干燥,产物用硅胶柱纯化,得到23.5g目标分子,分子量998,产率55%。
产物MS(m/e):998,元素分析(C72H50N6):理论值C:86.55%,H:5.04%,N:8.41%;实测值C:86.64%,H:5.01%,N:8.35%。
实施例5化合物5的合成
在Ar气保护下,在一反应瓶中加入二苯胺2.02g(分子量169,0.012mol),无水THF20ml。冷至00C,搅拌。将5.5ml的n-BuLi(2.4M,0.013mol)缓慢加入其中。在室温下搅拌30分钟,颜色变黄。冷至00C。将该溶液用30分钟,缓慢加进二氯中间体(按实施例4中第一步合成的产物)3.62g(分子量724,0.005mol)的50mlTHF溶液中,在35℃搅拌4h,在50℃搅拌8h,冷却,混合物被倒进水里,用二氯甲烷提取,有机层蒸干,得到的固体用柱色谱分离,得到4.8g微黄色固体,分子量1002,产率50%。
产物MS(m/e):1002,元素分析(C72H54N6):理论值C:86.20%,H:5.43%,N:8.38%;实测值C:86.25%,H:5.48%,N:8.27%。
实施例6化合物6的合成
(1)第一步
在Ar气保护下,在一反应瓶中加入二苯胺20.2g(分子量169,0.12mol),无水THF200ml。冷至0℃,搅拌。将55ml的n-BuLi(浓度2.4M,0.13mol)缓慢加入其中。在室温下搅拌30分钟,颜色变黄。冷至0℃。将该溶液用30分钟,缓慢加进2,4,6-三氯嘧啶20.02g(分子量182,0.11mol)的200mlTHF溶液中,在0℃搅拌4h,混合物被倒进水里,用二氯甲烷提取,有机层蒸干,得到的固体用柱色谱分离,得到31.2g微黄色固体,分子量315,产率90%。
(2)第二步
在Ar气保护下,在一三口瓶中加入上步合成的中间体15.75g(分子量315,0.05mol),苯硼酸6.71g(分子量122,0.055mol),四(三苯基膦合)钯3.0g(0.0026mol),150ml的THF,100ml甲苯,碳酸钾15g(分子量138,0.108mol)溶于100ml水中形成的溶液加入反应瓶。在减压下反复换气后,开动电动搅拌,用TLC(薄层色谱)监控反应,回流6h后,反应完全。放冷,反应体系分作二层,分出有机层,蒸干,得到固体产物,用甲苯重结晶,得到14.7g中间体,分子量357,产率82%。
(3)第三步
在Ar气保护下,在一2000ml的三口瓶中加入上一步得到的产物17.85g(分子量357,0.05mol),苯并茚并芴-2,7-二硼酸嚬啦醇酯12.24g(分子量612,0.02mol),四(三苯基膦合)钯2.52g(0.0022mol),360ml的THF,240ml甲苯,36g(分子量138,0.26mol)碳酸钾溶于240ml水中形成的溶液加入反应瓶。在减压下反复换气后,开动电动搅拌,用TLC(薄层色谱)监控反应,回流12h后,反应完全。放冷,反应体系分作二层,分出有机层,蒸干,得到固体产物,用甲苯反复重结晶,得到6.48g产物,分子量1002,产率34%。
产物MS(m/e):1002,元素分析(C72H54N6):理论值C:86.20%,H:5.43%,N:8.38%;实测值C:86.16%,H:5.55%,N:8.29%。
实施例7化合物7的合成
合成步骤同于实施例1,只是将其中的一种原料2,4,6-三氯嘧啶改变为2,4-二氯嘧啶,得到微黄色固体产物。
产物MS(m/e):668,元素分析(C48H36N4):理论值C:86.20%,H:5.43%,N:8.38%;实测值C:86.34%,H:5.51%,N:8.15%。
实施例8化合物8的合成
合成步骤同于实施例2,只是将其中的一种原料2,4,6-三氯嘧啶改变为2,4-二氯嘧啶,得到微黄色固体产物。
产物MS(m/e):668,元素分析(C48H36N4):理论值C:86.20%,H:5.43%,N:8.38%;实测值C:86.24%,H:5.38%,N:8.48%。
实施例9化合物9的合成
在Ar气保护下,咔唑16.7g(分子量167,0.1mol)溶在无水DMF90ml中,滴加5.11gNaH(含量55%,0.117mol)在90mlDMF中的溶液,用时20分钟,搅拌1h,然后将二氯中间体26.3g(分子量584,0.045mol)溶在90mlDMF中的溶液,用20分钟加入其中,搅拌3h,倾入水500ml中,过滤沉淀,真空干燥,产物用硅胶柱纯化,得到20.8g固体产物,分子量846,产率53%。
产物MS(m/e):846,元素分析(C60H42N6):理论值C:85.08%,H:5.00%,N:9.92%;实测值C:84.99%,H:5.10%,N:9.81%。
实施例10化合物10的合成
合成步骤同于实施例3,只是将其中的一种原料2,4,6-三氯嘧啶改变为2,4-二氯嘧啶,并且没有了第二步与苯硼酸的反应,得到微黄色固体产物。
产物MS(m/e):846,元素分析(C60H42N6):理论值C:85.08%,H:5.00%,N:9.92%;实测值C:85.15%,H:5.07%,N:9.78%。
实施例11化合物12的合成
(1)第一步
在Ar气保护下,在一2000ml的三口瓶中加入2-氯-4,6-二苯基嘧啶26.6g(分子量266,0.10mol),对溴苯硼酸嚬啦醇酯34g(分子量282,0.12mol),四(三苯基膦合)钯6.0g(0.0052mol),300ml的THF,200ml甲苯,碳酸钾40g(分子量138,0.29mol)溶于200ml水中形成的溶液加入反应瓶。在减压下反复换气后,开动电动搅拌,用TLC(薄层色谱)监控反应,回流5h后,反应完全。放冷,反应体系分作二层,分出有机层,蒸干,得到固体产物,用甲苯重结晶,得到27g中间体,分子量386,产率70%。
(2)第二步
合成步骤同于实施例1中的第一步,只是将其中的一种原料2,4,6-三氯嘧啶改变为4,6-二苯基-2-对溴苯基嘧啶,得到微黄色固体产物。
产物MS(m/e):972,元素分析(C72H52N4):理论值C:88.86%,H:5.39%,N:5.75%;实测值C:88.92%,H:5.44%,N:5.64%。
实施例12化合物14的合成
合成步骤同于实施例1中的第一步,只是将其中的一种原料2,4,6-三氯嘧啶改变为4-苯基-2-对溴苯基嘧啶,得到微黄色固体产物。
产物MS(m/e):820,元素分析(C60H44N4):理论值C:87.77%,H:5.40%,N:6.83%;实测值C:87.79%,H:5.52%,N:6.69%。
实施例13化合物15的合成
合成步骤同于实施例1,只是将其中的一种原料2,4,6-三氯嘧啶改变为2,5-二氯嘧啶,得到微黄色固体产物。
产物MS(m/e):668,元素分析(C48H36N4):理论值C:86.20%,H:5.43%,N:8.38%;实测值C:86.24%,H:5.51%,N:8.25%。
实施例14化合物16的合成
合成步骤同于实施例2,只是将其中的一种原料2,4,6-三氯嘧啶改变为2,5-二氯嘧啶,得到微黄色固体产物。
产物MS(m/e):668,元素分析(C48H36N4):理论值C:86.20%,H:5.43%,N:8.38%;实测值C:86.14%,H:5.34%,N:8.52%。
实施例15化合物17的合成
在实施例1第一步中,将其中的一种原料2,4,6-三氯嘧啶改变为2,5-二氯嘧啶,其它试剂、溶剂和反应条件均不变,合成出二氯中间体,再用实施例3的第一步合成出微黄色固体最终产物。
产物MS(m/e):846,元素分析(C60H42N6):理论值C:85.08%,H:5.00%,N:9.92%;实测值C:85.02%,H:5.08%,N:9.90%。
实施例16化合物18的合成
在实施例3的第一步中,将其中的一种原料2,4,6-三氯嘧啶改变为2,5-二氯嘧啶,其它试剂、溶剂和反应条件均不变,合成出一氯中间体,再用实施例1第一步合成出微黄色固体最终产物。
产物MS(m/e):846,元素分析(C60H42N6):理论值C:85.08%,H:5.00%,N:9.92%;实测值C:85.10%,H:5.06%,N:9.84%。
实施例17化合物19的合成
在实施例1第一步中,将其中的一种原料2,4,6-三氯嘧啶改变为2,5-二氯嘧啶,其它试剂、溶剂和反应条件均不变,合成出二氯中间体,再使用实施例5的合成步骤,将其中的二氯中间体改变为这里第一步合成出的中间体,合成出微黄色固体最终产物。
产物MS(m/e):850,元素分析(C60H46N6):理论值C:84.68%,H:5.45%,N:9.87%;实测值C:84.72%,H:5.51%,N:9.77%。
实施例18化合物20的合成
使用实施例5的合成步骤,将其中的二氯中间体改变为2,5-二氯嘧啶,合成出一氯中间体,再使用实施例1中的第一步,将其中的一种原料2,4,6-三氯嘧啶改变为这里的一氯中间体,其它试剂、溶剂和反应条件均不变,合成出微黄色固体最终产物。
产物MS(m/e):850,元素分析(C60H46N6):理论值C:84.68%,H:5.45%,N:9.87%;实测值C:84.61%,H:5.46%,N:9.93%。
实施例19化合物22的合成
合成步骤同于实施例1,只是将其中的一种原料2,4,6-三氯嘧啶改变为5-苯基-2-对溴甲基嘧啶,得到微黄色固体产物。
产物MS(m/e):820,元素分析(C60H44N4):理论值C:87.77%,H:5.40%,N:6.82%;实测值C:87.68%,H:5.56%,N:6.76%。
实施例20化合物25的合成
合成步骤同于实施例1,只是将其中的一种原料2,4,6-三氯嘧啶改变为5-咔唑-N基-2-对溴甲基嘧啶,得到微黄色固体产物。
产物MS(m/e):998,元素分析(C72H50N6):理论值C:86.55%,H:5.04%,N:8.41%;实测值C:86.60%,H:5.06%,N:8.34%。
实施例21化合物26的合成
合成步骤同于实施例1,只是将其中的一种原料2,4,6-三氯嘧啶改变为5-二苯胺基-2-对溴苯基嘧啶,得到微黄色固体产物。
产物MS(m/e):1002,元素分析(C72H54N6):理论值C:86.20%,H:5.43%,N:8.38%;实测值C:86.31%,H:5.47%,N:8.22%。
实施例22化合物27的合成
按实施例1的步骤合成,只是将其中的一种原料2,4,6-三氯嘧啶改变为2,5-二氯吡嗪,在第二步的合成中,用苯基硼酸和它的嚬啦醇酯,结果一样,其它试剂、溶剂和反应条件均不变,合成出微黄色固体最终产物。
产物MS(m/e):668,元素分析(C48H36N4):理论值C:86.20%,H:5.43%,N:8.37%;实测值C:86.25%,H:5.45%,N:8.30%。
实施例23化合物28的合成
按实施例1的步骤合成,只是将其中的一种原料2,4,6-三氯嘧啶改变为3,5-二氯吡嗪,在第二步的合成中,用苯基硼酸和它的嚬啦醇酯,结果一样,其它试剂、溶剂和反应条件均不变,合成出微黄色固体最终产物。
产物MS(m/e):668,元素分析(C48H36N4):理论值C:86.20%,H:5.43%,N:8.37%;实测值C:86.16%,H:5.46%,N:8.38%。
实施例24化合物29的合成
按实施例1中的第一步,只是将其中的一种原料2,4,6-三氯嘧啶改变为2,5-二氯吡嗪,得到二氯中间体;再使用实施例4第二步,用这里合成出的二氯中间体取代原步骤中的二氯中间体,其它原材料不变,合成出最终微黄色固体产物。
产物MS(m/e):846,元素分析(C60H42N6):理论值C:85.08%,H:5.00%,N:9.92%;实测值C:85.13%,H:5.06%,N:9.81%。
实施例25化合物30的合成
按实施例1中的第一步,只是将其中的一种原料2,4,6-三氯嘧啶改变为3,5-二氯吡嗪,得到二氯中间体;再使用实施例4第二步,用这里合成出的二氯中间体取代原步骤中的二氯中间体,其它原材料不变,合成出最终微黄色固体产物。
产物MS(m/e):846,元素分析(C60H42N6):理论值C:85.08%,H:5.00%,N:9.92%;实测值C:85.06%,H:5.09%,N:9.85%。
实施例26化合物31的合成
在实施例1第一步中,将其中的一种原料2,4,6-三氯嘧啶改变为2,5-二氯嘧啶,其它试剂、溶剂和反应条件均不变,合成出二氯中间体,再使用实施例5的合成步骤,将其中的二氯中间体改变为这里第一步合成出的中间体,合成出微黄色固体最终产物。
产物MS(m/e):850,元素分析(C60H46N6):理论值C:84.68%,H:5.45%,N:9.87%;实测值C:84.65%,H:5.52%,N:9.83%。
实施例27化合物32的合成
在实施例1第一步中,将其中的一种原料2,4,6-三氯嘧啶改变为3,5-二氯嘧啶,其它试剂、溶剂和反应条件均不变,合成出二氯中间体,再使用实施例5的合成步骤,将其中的二氯中间体改变为这里第一步合成出的中间体,合成出微黄色固体最终产物。
产物MS(m/e):850,元素分析(C60H46N6):理论值C:84.68%,H:5.45%,N:9.87%;实测值C:84.71%,H:5.42%,N:9.87%。
实施例28化合物33的合成
(1)第一步
在一烘干的反应瓶中加入2.9g(分子量24,0.121mol)的镁屑,100ml的无水THF(四氢呋喃),加入少许碘,氮气保护,缓慢滴加15.6g(分子量156,0.10mol)溴苯与100ml的THF形成的溶液,反应开始后,开动搅拌。滴加完毕,回流搅拌2h,得到溴苯的格氏试剂。冷至室温。将6.1g(分子量183,0.033mol)的三聚氯氰溶在200ml的THF中,冷至0-10℃。搅拌下,将上面制备的溴苯格氏试剂滴加在该三聚氯氰溶液中。滴加完毕,在50℃下搅拌10h。冷至室温,将反应混合物倾入500ml的12%的盐酸水溶液中,减压蒸除THF,过滤,得到固体产物。过一硅胶短柱,用石油醚:甲苯(5:1)淋洗,得到白色固体产物5.4g(分子量267,0.0202mol,61%)。
(2)第二步
在氮气保护下,将第一步产物8.03g(分子量267,0.0301mol),苯并茚并芴的双硼酸嚬啦醇酯8.6g(分子量612,0.014mol),四三苯基膦钯2.0g(0.0017mol),三环己基膦6.72g(分子量280,0.024mol),碳酸钠6.7g(分子量106,0.0634mol),甲苯200ml,乙醇100ml,100ml,回流搅拌5h,反应结束。加入甲苯和饱和食盐水,分出有机层,蒸干,用硅胶短柱分离,石油醚:氯仿(1:1)淋洗,产物再用甲苯重结晶,得到6.8g微黄色固体产物。
产物MS(m/e):822,元素分析(C58H42N6):理论值C:84.64%,H:5.14%,N:10.21%;实测值C:84.73%,H:5.20%,N:10.17%。
实施例29化合物34的合成
合成分二步进行,第一步步骤同于实施例28的第二步,只是在第二步中将原材料苯并茚并芴的双硼酸嚬啦醇酯换为对溴苯硼酸嚬啦醇酯;这里第二步的合成步骤也同于实施例28的第二步,只是将原材料2-氯-4,6-二苯基三嗪换为4-溴三苯基三嗪,合成出微黄色固体最终产物。
产物MS(m/e):974,元素分析(C70H50N6):理论值C:86.21%,H:5.17%,N:8.62%;实测值C:86.25%,H:5.24%,N:8.51%。
实施例30化合物35的合成
合成步骤同于实施例28,只是在第一步中将原材料溴苯换成对甲基溴苯,其它试剂和原料都不改变,合成出微黄色固体最终产物。
产物MS(m/e):878,元素分析(C62H50N6):理论值C:84.71%,H:5.73%,N:9.56%;实测值C:84.78%,H:5.81%,N:9.41%。
实施例31化合物36的合成
合成分三步进行,第一步同于实施例28中第一步,只是将原材料溴苯换成对甲基溴苯;第二步同于实施例28中第二步,只是将原材料苯并茚并芴的双硼酸嚬啦醇酯换为对溴苯硼酸嚬啦醇酯,将2-氯-4,6-二苯基三嗪换为4-溴三苯基三嗪;第三步合成同于实施例28中第二步,只是将2-氯-4,6-二苯基三嗪换为苯并茚并芴的双硼酸嚬啦醇酯,合成出微黄色固体最终产物。
产物MS(m/e):1030,元素分析(C74H58N6):理论值C:86.18%,H:5.67%,N:8.15%;实测值C:86.23%,H:5.71%,N:8.06%。
实施例32化合物37的合成
反应分二步进行,第一步合成步骤同于实施例28的第二步,只是将原一氯二苯基三嗪换成三聚氯氰;第二步合成步骤同于实施例3中的第一步,只是将原材料三聚氯氰换成这里第一步合成出的四氯中间体,合成出微黄色固体最终产物。
产物MS(m/e):1178,元素分析(C82H54N10):理论值C:83.51%,H:4.62%,N:11.88%;实测值C:83.67%,H:4.57%,N:11.76%。
实施例33化合物38的合成
反应分三步进行,第一步合成步骤同于实施例28的第二步,只是将原一氯二苯基三嗪换成三聚氯氰;第二步合成同于实施例1中的第二步,只是将其中的四氯嘧啶中间体换为四氯三嗪中间体;第三步合成步骤同于实施例3中的第一步,只是将原材料三聚氯氰换成这里第二步合成出的二氯中间体,合成出微黄色固体最终产物。
产物MS(m/e):1000,元素分析(C70H48N8):理论值C:83.98%,H:4.83%,N:11.19%;实测值C:84.02%,H:4.91%,N:11.07%。
实施例34化合物39的合成
反应分二步进行,第一步合成步骤同于实施例28的第二步,只是将原一氯二苯基三嗪换成三聚氯氰;第二步合成步骤同于实施例5中的第一步,只是将原材料二氯嘧啶中间体换成这里第一步合成出的四氯三嗪中间体,合成出微黄色固体最终产物。
产物MS(m/e):1186,元素分析(C82H62N10):理论值C:82.94%,H:5.26%,N:11.80%;实测值C:82.88%,H:5.40%,N:11.72%。
实施例35化合物40的合成
反应分三步进行,第一步合成步骤同于实施例28的第二步,只是将原一氯二苯基三嗪换成三聚氯氰;第二步合成同于实施例1中的第二步,只是将其中的四氯嘧啶中间体换为四氯三嗪中间体;第三步合成步骤同于实施例5中的第一步,只是将原材料二氯嘧啶中间体换成这里第二步合成出的二氯三嗪中间体,合成出微黄色固体最终产物。
产物MS(m/e):1004,元素分析(C70H52N8):理论值C:83.64%,H:5.21%,N:11.15%;实测值C:83.55%,H:5.24%,N:11.21%。
下面是本发明化合物的应用实施例:
实施例36:制备器件OLED-1~OLED-10
制备器件的优选实施方式:
(1)器件设计
为了方便比较这些电子传输材料的传输性能,本发明设计了一简单电发光器件(基片/阳极/空穴传输层(HTL)/有机发光层(EL)/电子传输层(ETL)/阴极),仅使用化合物1、2、3、5、9、12、15、17、23、27、29、33、35、40作为电子传输材料例证,高效电子传输材料Bphen作为比较材料。Bphen的结构为:
基片可以使用传统有机发光器件中的基板,例如:玻璃或塑料。在本发明的器件制作中选用玻璃基板,ITO作阳极材料。
空穴传输层可以采用各种三芳胺类材料。在本发明的器件制作中所选用的空穴传输材料是NPB。
阴极可以采用金属及其混合物结构,如Mg:Ag、Ca:Ag等,也可以是电子注入层/金属层结构,如LiF/Al、Li2O等常见阴极结构。在本发明的器件制作中所选用的电子注入材料是LiF,阴极材料是Al。
(2)制备器件OLED-1
将涂布了ITO透明导电层的玻璃板在商用清洗剂中超声处理,在去离子水中冲洗,在丙酮:乙醇混合溶剂中超声除油,在洁净环境下烘烤至完全除去水份,用紫外光和臭氧清洗,并用低能阳离子束轰击表面;
把上述带有阳极的玻璃基片置于真空腔内,抽真空至1×10-5~9×10-3Pa,在上述阳极层膜上真空蒸镀NPB作为空穴传输层,蒸镀速率为0.1nm/s,蒸镀膜厚为40nm;
在空穴传输层之上真空蒸镀发光层,以双源共蒸的方法,蒸镀ADN和TBPe,ADN的蒸镀速率为0.1nm/s,TBPe的蒸镀速率为0.005nm/s,蒸镀总膜厚为30nm;
在发光层之上真空蒸镀一层化合物2作为器件OLED-1的电子传输层,其蒸镀速率为0.1nm/s,蒸镀总膜厚为20nm;
在电子传输层(ETL)上真空蒸镀LiF和Al层作为器件的阴极,厚度分别为0.5nm和150nm。
按上述方法制备制备OLED-2~OLED-11,仅是改变了作为电子传输材料的化合物。
对比例
方法同实施例36,将ETL材料换成Bphen。
器件性能见表1(标准器件结构:ITO/NPB(40nm)/ADN:5%wtTBPe(30nm)/ETL材料(20nm)/LiF(0.5nm)/Al(150nm)):
表1
表2
方法同实施例36,将发光主体材料换成化合物23。器件的性能见表3:
表3
以上结果表明,本发明的新型有机材料用于有机电致发光器件,可以有效的降低起降电压,提高电流效率,是性能良好的电子传输材料。
尽管结合实施例对本发明进行了说明,但本发明并不局限于上述实施例,应当理解,在本发明构思的引导下,本领域技术人员可进行各种修改和改进,所附权利要求概括了本发明的范围。

Claims (2)

1.一种苯并茚并芴衍生物,其特征在于,所述化合物选自结构式:
2.权利要求1所述的苯并茚并芴衍生物在有机电致发光器件中用作电子传输层料或发光主体材料。
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