CN103805169B - 含硅的苯并蒽类有机电致发光材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含硅的苯并蒽类有机电致发光材料及其制备方法和应用。解决现有技术中蓝光材料无法满足工业化的发展要求的技术问题。本发明提供的含硅的苯并蒽类有机电致发光材料，是以含R₁、R₂取代基的胺类化合物和含硅的苯并蒽类溴取代物为原料，反应得到含有R₁取代基和R₂取代基的含硅的苯并蒽类化合物。该类材料由于取代基的引入，使其溶解性提高，成膜性能良好，具有较高的发光效率，适合用于制作OLED器件。并且该材料的制备方法简单，成本低，产品容易提纯，产率提高。可作为发光材料、发光主体材料或传输材料，应用在电致发光器件上，是非常有前景的一类有机电致发光材料。

Description

含硅的苯并蒽类有机电致发光材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及有机光电材料领域，具体涉及一种含硅的苯并蒽类有机电致发光材料及其制备方法和应用。

背景技术

有机电致发光器件（OLED）经过十年来的发展，已经成为了下一代平面显示器件最有力的竞争者。与液晶平面显示器相比，有机电致发光平面显示器具有主动发光、无角度依赖性、对比度好、轻、薄、能耗低等显著特点，具有广阔的应用前景。红、绿、蓝三原色是实现有效全色显示的必备条件。而在红绿蓝三基色发光材料中，绿光和红光材料不论从效率还是寿命都已经达到或接近实用化的要求，相比之下，蓝光材料在效率和寿命上都有较大的差距。

目前，蓝光有机发光材料主要集中在三芳胺体系，蒽类衍生物，咔唑衍生物，金属配合物等一些经典化合物体系。但是，这些蓝光有机发光材料因寿命短，效率低，成膜性能不好等问题，无法满足产业化的需求。并且，这些材料的合成方法复杂，提纯困难，成本高。因此，如何开发性能优良的蓝光有机发光材料以满足工业化的发展要求就是当务之急。

发明内容

本发明为解决现有技术中蓝光材料无法满足工业化的发展要求的技术问题，而提供了一种制备方法简单，发光效率高，成膜性能好，寿命长的含硅的苯并蒽类有机电致发光材料及其制备方法和应用。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

含硅的苯并蒽类有机电致发光材料，该材料的具体结构通式如式（1）所示：

式（1）

其中，R₁、R₂各自独立地选自N-苯基-2-咔唑基、苯基、对联苯基或2-萘基。

优选本发明的含硅的苯并蒽类有机电致发光材料为：

R₁为N-苯基-2-咔唑基，R₂为苯基；

R₁为N-苯基-2-咔唑基，R₂为对联苯基；

R₁为N-苯基-2-咔唑基，R₂为2-萘基；

R₁为苯基，R₂为2-萘基；

R₁为对联苯基，R₂为2-萘基；

R₁为苯基，R₂为对联苯基。

上述优选本发明的含硅的苯并蒽类有机电致发光材料，具体的结构式分别对应为如下001-006的化学结构式：

以上一些就是该化合物的具体的结构形式，但是这系列化合物不局限与所列的这些化学结构。凡是以结构式（1）为基础，R₁和R₂基团分别为之前给出的具体结构的任意组合都应该包含在内。

含硅的苯并蒽类有机电致发光材料的制备方法，该制备方法的具体步骤和条件如下：

（1）按摩尔比为1：2.0~2.5称取含硅的苯并蒽类溴取代物与含R₁、R ₂取代基的胺类化合物，用溶剂溶解；

（2）再加入叔丁醇钾、乙酸钯、三叔丁基磷，叔丁醇钾与含硅的苯并蒽类溴取代物的摩尔比为2.0~2.5：1，乙酸钯与含硅的苯并蒽类溴取代物的摩尔比为1：20~15，三叔丁基磷与含硅的苯并蒽类溴取代物的摩尔比为1：20~15；

（3）在氮气保护条件下，反应温度为80℃~90℃，反应6~8小时；

（4）冷却，过滤，柱层析，重结晶，干燥后，得到所述的含硅的苯并蒽类有机电致发光材料。

本发明的有益效果是：

1、本发明提供的含硅的苯并蒽类有机电致发光材料是：以含有硅元素的苯并蒽类衍生物为基础，在此基础上引入取代基合成的一类新型有机电致发光材料。并且，硅元素上连接有甲基，使该材料与单纯的苯并蒽相比，溶解性提高， 成膜性能良好，容易用作OLED器件。通过其他不同取代基团的引入，该系列衍生物共轭体系大，可以形成较大的大π共轭体系。因此，发光光谱具有可调节性，能够满足发光材料的需求，特别是现在所需要的浅蓝发光材料。该材料的发光效率也较高，在稀溶液中的发光效率为94.8%，在薄膜中的发光效率为61.7%。该类材料制作成电致发光器件，器件的半衰期寿命为20000小时，表明该材料制作的器件的寿命较长。

2、本发明提供的含硅的苯并蒽类有机电致发光材料的制备方法，这类材料的合成和提纯比较简单，材料容易提纯，产率高，成本低廉，可以满足工业化发展需求。其产率可以达到93%，HPLC纯度大于98%。

该方法制备的材料可以实现材料的效能方面的调节，并且能够实现效率的显著提高，在成膜性能，寿命的方面都有明显的提高，而且合成简便，用途广泛，可以用作器件的多种材料中，前景广阔。

3、本发明的含硅的苯并蒽类有机电致发光材料的应用，本发明实施例1制备的化合物001制作的器件在10v电压下观察到效率为25Lm/w，色坐标（CIE）值为x：0.14；y：0.17，得到一个蓝色器件，器件的半衰期寿命为20000小时。表明该类材料是性能优良的有机电致发光材料，可作为发光材料、发光主体材料或传输材料，应用在电致发光器件上，是非常有前景的一类有机电致发光材料。

具体实施方式

本发明提供的含硅的苯并蒽类有机电致发光材料，是以含R₁、R₂取代基的胺类化合物和含硅的苯并蒽类溴取代物为原料，反应得到含有R₁取代基和R₂取代基的含硅的苯并蒽类化合物，其具体合成路线如下：

实施例1：化合物001 的合成

具体合成路线如下式所示：

称取含硅的苯并蒽类溴取代物16.97g，N-苯基-2-咔唑基苯基胺42.05g，叔丁醇钾12.32g，乙酸钯（Ⅱ）0.56g，三叔丁基磷0.51g，用250ml甲苯溶解，在氮气保护下，于80℃反应6小时。过滤反应溶液，用硅胶色谱精制得到的粗产物，用甲苯对得到的固体进行重结晶，干燥后，得到27.86g黄白色固体化合物001，产率94%以上，HPLC纯度大于98%。质谱：计算值为592.80；测试值为592.78。元素分析：计算值为C：85.10%；H：5.44%；N：4.73%；Si：4.74%；测试值为C：85.10%；H：5.44%；N：4.73%；Si：4.74%。

实施例2：化合物002的合成

具体合成路线如下式所示：

称取含硅的苯并蒽类溴取代物16.97g，N-苯基-2-咔唑基对联苯基胺45.15g， 叔丁醇钾12.32g，乙酸钯（Ⅱ）0.56g，三叔丁基磷0.51g，用250ml甲苯溶解，在氮气保护下，于86℃反应8小时。过滤反应溶液，用硅胶色谱精制得到的粗产物，用甲苯对得到的固体进行重结晶，干燥后，得到31.43g黄白色固体化合物002，产率94%以上，HPLC纯度大于98%。质谱：计算值为668.90；测试值为668.88。元素分析：计算值为C：86.19%；H：5.42%；N：4.19%；Si：4.20%；测试值为C：86.17%；H：5.43%；N：4.21%；Si：4.19%。

实施例3：化合物003的合成

具体合成路线如下式所示：

称取含硅的苯并蒽类溴取代物16.97g，N-苯基-2-咔唑基萘基胺46.38g，叔丁醇钾12.32g，乙酸钯（Ⅱ）0.56g，三叔丁基磷0.51g，用250ml甲苯溶解，在氮气保护下，于89℃反应8小时。过滤反应溶液，用硅胶色谱精制得到的粗产物，用甲苯对得到的固体进行重结晶，干燥后，得到29.89g黄白色固体化合物003，产率93%以上，HPLC纯度大于98%。质谱：计算值为642.86；测试值为642.84。元素分析：计算值为C：85.94%；H：5.33%；N：4.36%；Si：4.37%；测试值为C：85.92%；H：5.34%；N：4.36%；Si：4.38%。

实施例4：化合物004的合成

具体合成路线如下式所示：

称取含硅的苯并蒽类溴取代物16.97g， 2-萘基苯基胺48.24g，叔丁醇钾12.32g，乙酸钯（Ⅱ）0.56g，三叔丁基磷0.51g，用250ml甲苯溶解，在氮气保护下，于88℃反应7小时。过滤反应溶液，用硅胶色谱精制得到的粗产物，用甲苯对得到的固体进行重结晶，干燥后，得到22.21g黄白色固体化合物004，产率93%以上，HPLC纯度大于98%。质谱：计算值为477.67；测试值为477.65。元素分析：计算值为C：85.49%；H：5.70%；N：2.93%；Si：5.88%；测试值为C：85.50%；H：5.71%；N：2.92%；Si：5.87%。

实施例5：化合物005的合成

具体合成路线如下式所示：

称取含硅的苯并蒽类溴取代物16.97g， 2-萘基对联苯基胺32.49g，叔丁醇钾12.32g，乙酸钯（Ⅱ）0.56g，三叔丁基磷0.51g，用250ml甲苯溶解，在氮气保护下，于90℃反应7小时。过滤反应溶液，用硅胶色谱精制得到的粗产物，用甲苯对得到的固体进行重结晶，干燥后，得到25.75g黄白色固体化合物005，产率93%以上，HPLC纯度大于98%。质谱：计算值为553.77；测试值为553.75。元素分析：计算值为C：86.76%；H：5.64%；N：2.53%；Si：5.07%；测试值为C：86.74%；H：5.65%；N：2.54%；Si：5.06%。

实施例6：化合物006的合成

具体合成路线如下式所示：

称取含硅的苯并蒽类溴取代物16.97g，对联苯基苯基胺26.98g，叔丁醇钾12.32g，乙酸钯（Ⅱ）0.56g，三叔丁基磷0.51g，用250ml甲苯溶解，在氮气保护下，于86℃反应8小时。过滤反应溶液，用硅胶色谱精制得到的粗产物，用甲苯对得到的固体进行重结晶，干燥后，得到23.17g黄白色固体化合物006，产率92%以上，HPLC纯度大于98%。质谱：计算值为503.71；测试值为503.70。元素分析：计算值为C：85.84%；H：5.80%；N：2.78%；Si：5.58%；测试值为C：85.86%；H：5.81%；N：2.77%；Si：5.56%。

应用实例

将其在上面形成有1000 Å厚度的ITO玻璃基板，放在有洗涤液的超声中清洗30分钟，然后用蒸馏水超声清洗10分钟两次。蒸馏水洗涤完毕后，分别用异丙醇，甲苯，丙酮，乙醇分别超声清洗30分钟，然后干燥。最后放入等离子洗涤机，用氧等离子清洗基板5分钟，送入真空蒸镀设备进行加工。

将NPB，化合物001，AlQ，LiF，Al分别蒸镀到器件上，行成目标结构器件：[ITO/NPB(20nm)/ 化合物001（30nm）/AlQ(20nm)/LiF(5nm)/Al(10nm)]，有机物蒸发速度为1Å/s，LiF的蒸发速度为0.5Å/s，Al的蒸发速度为2Å/s，真空度保持为10^-5pa以下的真空度。

实施例1制备的化合物001制作的器件001的测试结果为开启电压5v，最大亮度为3500cd/m²，10v电压下观察到效率为25Lm/w，色坐标（CIE）值为x： 0.14；y：0.17，得到一个蓝色器件，器件的半衰期寿命为20000小时。

表1 实施例1-6中所得化合物的发光效率

样品	稀溶液中的发光效率	薄膜中的发光效率
			001	96%	63%
002	94%	61%
			003	97%	60%
004	95%	69%
			005	94%	54%
006	93%	63%

从表1数据可以看出，实施例1-6制备的化合物在稀溶液中的发光效率为94.8%，在薄膜中的发光效率为61.7%，表明该含硅的苯并蒽类化合物具有高的发光效率，可作为发光材料或发光主体材料和传输材料，应用在电致发光器件中。同时根据应用实例，我们将实施例1制备的化合物001应用到有机电致发光器件中，通过数据测试与比较，本发明实施例1制备的化合物001制作的器件在10v电压下观察到效率为25Lm/w，色坐标（CIE）值为x：0.14；y：0.17，得到一个蓝色器件，器件的半衰期寿命为20000小时。我们发现这类化合物是性能优良的有机电致发光材料，特别是，作为性能比较好的发光主体材料和传输材料，是非常有前景的一类有机电致发光材料。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.含硅的苯并蒽类有机电致发光材料，其特征在于，该材料的具体结构通式如式(1)所示：

其中，R₁、R₂各自独立地选自N-苯基-2-咔唑基、苯基、对联苯基或2-萘基。

2.根据权利要求1所述的含硅的苯并蒽类有机电致发光材料，其特征在于，R₁为N-苯基-2-咔唑基，R₂为苯基。

3.根据权利要求1所述的含硅的苯并蒽类有机电致发光材料，其特征在于，R₁为N-苯基-2-咔唑基，R₂为对联苯基。

4.根据权利要求1所述的含硅的苯并蒽类有机电致发光材料，其特征在于，R₁为N-苯基-2-咔唑基，R₂为2-萘基。

5.根据权利要求1所述的含硅的苯并蒽类有机电致发光材料，其特征在于，R₁为苯基，R₂为2-萘基。

6.根据权利要求1所述的含硅的苯并蒽类有机电致发光材料，其特征在于，R₁为对联苯基，R₂为2-萘基。

7.根据权利要求1所述的含硅的苯并蒽类有机电致发光材料，其特征在于，R₁为苯基，R₂对联苯基。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的含硅的苯并蒽类有机电致发光材料的制备方法，其特征在于，该制备方法的具体步骤和条件如下：

(1)按摩尔比为1：2.0～2.5称取含硅的苯并蒽类溴取代物与含R₁、R₂取代基的胺类化合物，用溶剂溶解；

(2)再加入叔丁醇钾、乙酸钯、三叔丁基磷，叔丁醇钾与含硅的苯并蒽类溴取代物的摩尔比为2.0～2.5：1，乙酸钯与含硅的苯并蒽类溴取代物的摩尔比为1：20～15，三叔丁基磷与含硅的苯并蒽类溴取代物的摩尔比为1：20～15；

(3)在氮气保护条件下，反应温度为80℃～90℃，反应6～8小时；

(4)冷却，过滤，柱层析，重结晶，干燥后，得到所述的含硅的苯并蒽类有机电致发光材料；

所述的含硅的苯并蒽类溴取代物的结构式为：

9.根据权利要求1-7任意一项所述的含硅的苯并蒽类有机电致发光材料的应用，其特征在于，该材料可作为发光材料、发光主体材料或传输材料，应用在电致发光器件上。