CN104177434A - 红色磷光铱金属配合物、其制备方法及有机电致发光器件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种红色磷光铱金属配合物、其制备方法及有机电致发光器件。该红色磷光铱金属配合物的结构式为，其中，-R为通式为-CnH2n+1的烷基、通式为-OCnH2n+1的烷氧基、苯基或苯氧基，n为1～20的整数。该红色磷光铱金属配合物将苊-5-基引入到酞嗪中可以获得满意红光发光波长，在室温下就有很强的磷光发射；并且，不同链长的烷基或烷氧基能增加该材料在有机溶剂中的溶解性并有效控制发光波长；拥有较大平面刚性的苊基和酞嗪环结构，加上苯基、苯氧基大基团的引入，一方面有利于磷光的发光，并能有效控制材料的最高占有分子轨道和最低未占有分子轨道能级，且有利于平衡器件中的电荷传输，能够提高器件的电致发光性能。
Description
技术领域
本发明涉及电致发光材料技术领域，特别是涉及一种红色磷光铱金属配合物、其制备方法及有机电致发光器件。
背景技术
有机电致发光是指有机材料在电场作用下，将电能直接转化为光能的一种发光现象。早期由于有机电致发光器件的驱动电压过高、发光效率很低等原因而使得对有机电致发光的研究处于停滞状态。直到1987年，美国柯达公司的Tang等人发明了以8-羟基喹啉铝(Alq3)为发光材料，与芳香族二胺制成均匀致密的高质量薄膜，制得了低工作电压、高亮度、高效率的有机电致发光器件，开启了对有机电致发光材料研究的新序幕。但由于受到自旋统计理论的限制，荧光材料的理论内量子效率极限仅为25%，如何充分利用其余75%的磷光来实现更高的发光效率成了此后该领域中的热点研究方向。1997年，Forrest等发现磷光电致发光现象，有机电致发光材料的内量子效率突破了25%的限制，使有机电致发光材料的研究进入另一个新时期。
在随后的研究中，小分子掺杂型过渡金属的配合物成了人们的研究重点，如铱、钌、铂等的配合物。这类配合物的优点在于它们能从自身的三线态获得很高的发射能量，而其中金属铱(III)化合物，由于稳定性好，在合成过程中反应条件温和，且具有很高的电致发光性能，在随后的研究过程中一直占着主导地位。
为了使有机电致器件得到全彩显示，一般必须同时得到性能优异的红光磷光、绿光磷光和蓝光磷光材料。总的来说，蓝光磷光材料的发展总是落后于红光和绿光，就单从色纯度这一指标来说，蓝光磷光材料至今很少能做到像深红光和深绿光的色纯度。为了制造出令人满意的白光有机电致发光器件，目前选用的还是以天蓝光的磷光材料为主，如双(4,6-二氟苯基吡啶-N,C2)吡啶甲酰合铱（FIrpic），这就要求所搭配的红光磷光材料要接于饱和红的深红色才可以。所以，研发出高色纯度的红光磷光发光材料仍为有机电致发光研究领域的一大热点。然而，目前的红光磷光发光材料的效率比较低，将其应用于电致发光器件中，难以得到满意的发光性能。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够提高电致发光器件的发光性能的红色磷光铱金属配合物。
进一步，提供一种红色磷光铱金属配合物的制备方法。
还提供一种使用该红色磷光铱金属配合物的有机电致发光器件。
一种红色磷光铱金属配合物，结构式如下：
其中，-R为通式为-CnH2n+1的烷基、通式为-OCnH2n+1的烷氧基、苯基或苯氧基，n为1～20的整数。
一种红色磷光铱金属配合物的制备方法，包括如下步骤：
在第一惰性气体氛围中，按摩尔比为4:4.8～5将1-R-4-溴酞嗪和苊-5-硼酸溶于第一溶剂中，加入催化剂和碳酸盐溶液，进行Suzuki偶联反应8～12小时，分离纯化后得到环金属主配体1-R-4-(苊-5-基)酞嗪，其中，-R为通式为-CnH2n+1的烷基、通式为-OCnH2n+1的烷氧基、苯基或苯氧基，n为1～20的整数；
在第二惰性气体氛围中，按摩尔比为2.5～3:1将所述环金属主配体1-R-4-(苊-5-基)酞嗪和三水合三氯化铱溶于第二溶剂中，加热至回流状态反应22～25小时，分离纯化后得到主配体为1-R-4-(苊-5-基)酞嗪的含铱氯桥二聚物；
在第三惰性气体氛围中，按摩尔比0.5:1.5～2将所述主配体为1-R-4-(苊-5-基)酞嗪的含铱氯桥二聚物和环金属主配体1-R-4-(苊-5-基)酞嗪溶于第三溶剂中，加入碳酸盐，加热至回流状态反应8～15小时，分离纯化后得到红色磷光铱金属配合物，所述红色磷光铱金属配合物的结构式为：
在其中一个实施例中，所述第一溶剂为甲苯或四氢呋喃；所述第二溶剂为2-甲氧基乙醇或2-乙氧基乙醇；所述第三溶剂为2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇或二氯甲烷。
在其中一个实施例中，所述催化剂为四三苯基膦钯或二氯双三苯基膦钯。
在其中一个实施例中，所述催化剂与所述苊-5-硼酸的摩尔比为0.2～0.24:4.8～5。
在其中一个实施例中，分离纯化后得到环金属主配体1-R-4-(苊-5-基)酞嗪的步骤中，分离纯化的方法具体为：反应完全后，反应液自然冷至室温，用适量水和乙酸乙酯萃取数次，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，旋转蒸除滤液中的溶剂，油状粗产物用硅胶柱色谱分离提纯，以体积比为1:3～1:10的二氯甲烷和石油醚的混合液为洗脱剂，蒸除溶剂，干燥后得纯环金属主配体1-R-4-(苊-5-基)酞嗪。
在其中一个实施例中，分离纯化后得到氯桥二聚物的步骤中，分离纯化的方法具体为：反应结束，反应液冷至室温后，反应液用氯仿和蒸馏水萃取数次，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，蒸除溶剂，对粗产物进行硅胶柱色谱分离提纯，以体积比为1:5～1:15的丙酮和正己烷的混合液为洗脱剂，得到纯氯桥二聚物。
在其中一个实施例中，分离纯化后得到红色磷光铱金属配合物的步骤中，分离纯化的方法具体为：反应完全后，待反应液自然冷至室温，用氯仿和蒸馏水萃取数次。有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，旋转蒸除溶剂。粗产物用硅胶柱色谱分离提纯，以体积比为1:10～1:22的二氯甲烷和石油醚的混合液为洗脱剂，蒸除溶剂，干燥后最终得纯红色磷光铱金属配合物。
一种有机电致发光器件，包括依次层叠的基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入缓冲层及阴极，所述发光层的材料包括发光主体材料和掺杂于所述发光主体材料中的发光客体材料，所述发光客体材料为上述红色磷光铱金属配合物。
上述红色磷光铱金属配合物以4-(苊-5-基)酞嗪为环金属配体主体结构，将苊-5-基引入到酞嗪中可以获得满意红光发光波长，并在一定程度上产生空间位阻效应，从而减少铱原子间的直接作用，减少三重态激子的自淬灭现象，在室温下就有很强的磷光发射；并且，不同链长的烷基、烷氧基的引入，不仅能增加该材料在有机溶剂中的溶解性，还能有效控制材料的发光波长；同时，分别拥有较大平面刚性的苊基和酞嗪环结构，加上苯基、苯氧基大基团的引入，一方面有利于磷光的发光，另一方面能有效控制材料的最高占有分子轨道（HOMO）和最低未占有分子轨道（LUMO）能级，且有利于平衡器件中的电荷传输，将其应用于有机电致发光器件中，能够提高器件的电致发光性能。
附图说明
图1为一实施方式的红色磷光铱金属配合物的制备方法的流程图；
图2为一实施方式有机电致发光器件的结构示意图；
图3为实施例1制备的红色磷光三[1-甲基-4-(苊-5-基)酞嗪-N,C2']合铱配合物的发射光谱图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
一种红色磷光铱金属配合物，其结构式如下：
其中，-R为通式为-CnH2n+1的烷基、通式为-OCnH2n+1的烷氧基、苯基或苯氧基，n为1～20的整数。
通式为-CnH2n+1的烷基为直链烷基或支链烷基。通式为-OCnH2n+1的烷氧基为直链烷氧基或支链烷氧基。
上述红色磷光铱金属配合物以4-(苊-5-基)酞嗪为环金属配体主体结构，将苊-5-基引入到酞嗪中，可以获得满意的红光。
并且，不同链长的烷基、烷氧基的引入，不仅能增加材料在有机溶剂中的溶解性，还能有效控制材料的发光波长。
同时，分别拥有较大平面刚性的苊基和酞嗪环结构，加上苯基、苯氧基大基团的引入，一方面有利于磷光的发光，另一方面能有效控制材料的最高占有分子轨道（HOMO）和最低未占有分子轨道（LUMO）能级，且有利于平衡器件中的电荷传输，将其应用于有机电致发光器件中，能够提高器件的电致发光性能。
请参阅图1，一实施方式的红色磷光铱金属配合物的制备方法，包括如下步骤：
步骤S110：在第一惰性气体氛围中，按摩尔比为4:4.8～5将1-R-4-溴酞嗪和苊-5-硼酸溶于第一溶剂中，加入催化剂和碳酸盐溶液，进行Suzuki偶联反应8～12小时，分离纯化后得到环金属主配体1-R-4-(苊-5-基)酞嗪。
其中，1-R-4-溴酞嗪中的-R为通式为-CnH2n+1的烷基、通式为-OCnH2n+1的烷氧基、苯基或苯氧基，n为1～20的整数。
通式为-CnH2n+1的烷基为直链烷基或支链烷基。通式为-OCnH2n+1的烷氧基为直链烷氧基或支链烷氧基。
第一惰性气体为氩气、氦气或氖气。
第一溶剂为甲苯或四氢呋喃。第一溶剂的用量以使1-R-4-溴酞嗪和苊-5-硼酸充分溶解为宜。
催化剂为钯催化剂，优选为四三苯基膦钯（Pd(PPh3)4）或二氯双三苯基膦钯（PdCl2(PPh3)2）。
优选地，催化剂与苊-5-硼酸的摩尔比为0.2～0.24:4.8～5。
碳酸盐溶液为碳酸钠或碳酸钾溶液。碳酸盐溶液的摩尔浓度为0.8mmol/mL。碳酸盐溶液中的碳酸盐与催化剂的摩尔比为8:0.2。
按摩尔比为4:4.8～5将1-R-4-溴酞嗪和苊-5-硼酸溶于第一溶剂中，加入催化剂和碳酸盐溶液，加热，在回流状态下搅拌8～12小时，进行Suzuki偶联反应，分离纯化后得到环金属主配体1-R-4-(苊-5-基)酞嗪。
上述Suzuki偶联反应的反应式为：
分离纯化的方法具体为：反应完全后，反应液自然冷至室温，用适量水和乙酸乙酯萃取数次。有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，旋转蒸除滤液中的溶剂，油状粗产物用硅胶柱色谱分离提纯，以体积比为1:3～1:10的二氯甲烷和石油醚的混合液为洗脱剂，蒸除溶剂，干燥后得纯环金属主配体1-R-4-(苊-5-基)酞嗪。
可以理解，分离纯化的方法不限于上述方法，能够对上述反应产物进行分离纯化的方法均可以。
步骤S120：在第二惰性气体氛围中，按摩尔比为2.5～3:1将环金属主配体1-R-4-(苊-5-基)酞嗪和三水合三氯化铱溶于第二溶剂中，加热至回流状态反应22～25小时，分离纯化后得到主配体为1-R-4-(苊-5-基)酞嗪的含铱氯桥二聚物。
第二惰性气体为氩气、氦气或氖气。
第二溶剂为2-甲氧基乙醇或2-乙氧基乙醇。第二溶剂的用量以使环金属主配体1-R-4-(苊-5-基)酞嗪和三水合三氯化铱充分溶解为宜。
按摩尔比为2.5～3:1将环金属主配体1-R-4-(苊-5-基)酞嗪和三水合三氯化铱（IrCl3·3H2O）溶于第二溶剂中，加热至回流状态反应22～25小时，分离纯化后得到主配体为1-R-4-(苊-5-基)酞嗪的含铱氯桥二聚物，反应式如下：
分离纯化的方法具体为：反应结束，反应液冷至室温后，反应液用氯仿和蒸馏水萃取数次，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，蒸除溶剂，对粗产物进行硅胶柱色谱分离提纯，以体积比为1:5～1:15的丙酮和正己烷的混合液为洗脱剂，得到纯主配体为1-R-4-(苊-5-基)酞嗪的含铱氯桥二聚物。
可以理解，分离纯化的方法不限于上述方法，能够对上述反应产物进行分离纯化的方法均可以。
步骤S130：在第三惰性气体氛围中，按摩尔比0.5:1.2～2将主配体为1-R-4-(苊-5-基)酞嗪的含铱氯桥二聚物和环金属主配体1-R-4-(苊-5-基)酞嗪溶于第三溶剂中，加入碳酸盐，加热至回流状态反应8～15小时，分离纯化后得到红色磷光铱金属配合物。
惰性气体为氩气、氦气或氖气。
第三溶剂为2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇或二氯甲烷。第三溶剂的用量以使氯桥二聚物和环金属主配体1-R-4-(苊-5-基)酞嗪充分溶解为宜。
碳酸盐为碳酸钠或碳酸钾。
按摩尔比0.5:1.2～2将主配体为1-R-4-(苊-5-基)酞嗪的含铱氯桥二聚物和环金属主配体1-R-4-(苊-5-基)酞嗪溶于第三溶剂中，加入碳酸盐，加热至回流状态反应8～15小时，氯桥二聚物与环金属主配体1-R-4-(苊-5-基)酞嗪发生配体交换，分离纯化后得到红色磷光铱金属配合物，反应式如下：
分离纯化后得到的红色磷光铱金属配合物中，-R为通式为-CnH2n+1的烷基、通式为-OCnH2n+1的烷氧基、苯基或苯氧基，n为1～20的整数。
通式为-CnH2n+1的烷基为直链烷基或支链烷基。通式为-OCnH2n+1的烷氧基为直链烷氧基或支链烷氧基。
分离纯化的方法具体为：反应完全后，待反应液自然冷至室温，用氯仿和蒸馏水萃取数次。有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，旋转蒸除溶剂。粗产物用硅胶柱色谱分离提纯，以体积比为1:10～1:22的二氯甲烷和石油醚的混合液为洗脱剂，蒸除溶剂，干燥后最终得纯红色磷光铱金属配合物。
可以理解，分离纯化的方法不限于上述方法，能够对上述反应产物进行分离纯化的方法均可以。
上述红色磷光铱金属配合物的制备方法反应条件温和，对设备要求较低，制备成本低，易于大规模制备。
请参阅图2，一实施方式的有机电致发光器件300，包括依次层叠的基板301、阳极302、空穴注入层303、空穴传输层304、发光层305、空穴阻挡层306、电子传输层307、电子注入缓冲层308及阴极309。
基板301、阳极302、空穴注入层303、空穴传输层304、空穴阻挡层306、电子传输层307、电子注入缓冲层308及阴极309的材料分别为本领域的常用材料。例如，基板101为玻璃基板，阳极302的材料为氧化铟锡（ITO）、空穴注入层303的材料为4,4',4''-三(N-(萘-2-基)-N-苯基氨基)三苯胺（2-TNATA）、空穴传输层304的材料为N,N'-双(1-萘基)-N,N’-二苯基对二氨基联苯（NPB）、空穴阻挡层306的材料为2,9-二甲基-4,7-二苯基-邻二氮杂菲（BCP）、电子传输层307的材料为三（8-羟基喹啉）铝(Alq3)、电子注入缓冲层308的材料为8-羟基喹啉锂（Liq）、阴极309的材料为金属铝（Al）。
发光层305的材料包括发光主体材料和掺杂于发光主体材料中的发光客体材料。其中，发光客体材料为上述红色磷光铱金属配合物，发光主体材料为N,N'-双咔唑基-4,4'-联吡啶(CBP)。上述红色磷光铱金属配合物占发光主体材料的质量百分数为8%。
上述红色磷光铱金属配合物与发光主体材料具有较好的相容性，可广泛用于制备红光或白光磷光电致发光器件。有机电致发光器件300由于发光层305中含有高色纯度的红色磷光铱金属配合物，从而能够发射高纯度红光，并且该红色磷光铱金属配合物有利于平衡器件中的电荷传输，能够提高有机电致发光器件300的电致发光性能。
以下为具体实施例。
实施例1
红色磷光三[1-甲基-4-(苊-5-基)酞嗪-N,C2']合铱配合物的合成。
红色磷光三[1-甲基-4-(苊-5-基)酞嗪-N,C2']合铱配合物的结构式如下：
（1）1-甲基-4-(苊-5-基)酞嗪的合成
在氩气氛围中，将0.89g(4mmol)1-甲基-4-溴酞嗪、0.95g(4.8mmol)苊-5-硼酸和0.23g(0.20mmol)四三苯基膦钯溶于30mL甲苯中，随后往反应体系中滴加10mL含0.85g(8mmol)碳酸钠的水溶液。加热，回流状态下搅拌反应10h。反应完全后，反应液自然冷至室温，用适量水和乙酸乙酯萃取数次，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，旋转蒸除滤液中的溶剂，油状粗产物用硅胶柱色谱分离提纯，以体积比为1:3的二氯甲烷和石油醚的混合液为洗脱剂，蒸除溶剂，干燥后得纯1-甲基-4-(苊-5-基)酞嗪0.71g，收率为59.9%。
具体反应式如下：
结构鉴定：
质谱(MS m/z)：296.1(M+)
元素分析：C21H16N2
理论值：C,85.11;H,5.44;N,9.45；
实测值：C,85.17;H,5.41;N,9.42。
以上数据证实上述反应所得到的物质是1-甲基-4-(苊-5-基)酞嗪。
（2）主配体为1-甲基-4-(苊-5-基)酞嗪的含铱二氯二聚物的合成
在氩气氛围中，将0.35g(1mmol)三水合三氯化铱和0.74g(2.5mmol)1-甲基-4-(苊-5-基)酞嗪溶于20mL2-乙氧基乙醇中，加热至回流状态反应24h。反应结束，反应液冷至室温后，反应液用氯仿和蒸馏水萃取数次，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，蒸除溶剂，对粗产物进行硅胶柱色谱分离提纯，以体积比为1:5的丙酮和正己烷的混合液为洗脱剂，得到纯主配体为1-甲基-4-(苊-5-基)酞嗪的含铱二氯二聚物0.27g，收率为33.02%。
具体反应式如下：
结构鉴定：
质谱(MS m/z)：1637.4(M+)
元素分析：C84H60Cl2Ir2N8
理论值：C,61.64;H,3.69;Cl,4.33;Ir,23.49;N,6.85；
实测值：C,61.67;H,3.62;Cl,4.38;Ir,23.45;N,6.88。
以上数据证实上述反应所得到的物质是主配体为1-甲基-4-(苊-5-基)酞嗪的含铱二氯二聚物。
（3）红色磷光三[1-甲基-4-(苊-5-基)酞嗪-N,C2']合铱配合物的合成
在氩气氛围中，将0.82g(0.5mmol)主配体为1-甲基-4-(苊-5-基)酞嗪的含铱二氯二聚物、0.44g(1.5mmol)1-甲基-4-(苊-5-基)酞嗪和0.53g(5mmol)碳酸钠溶于已除气的20mL2-乙氧基乙醇溶剂中，加热至回流状态反应10h。反应完全后，待反应液自然冷至室温，用氯仿和蒸馏水萃取数次，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，旋转蒸除溶剂，粗产物用硅胶柱色谱分离提纯，以体积比为1:10的二氯甲烷和石油醚的混合液为洗脱剂，蒸除溶剂，干燥后最终得纯红色磷光三[1-甲基-4-(苊-5-基)酞嗪-N,C2']合铱配合物0.38g，收率为35.2%。
具体反应式如下：
结构鉴定：
质谱(MS m/z)：1078.3(M+)
元素分析：C63H45IrN6
理论值：C,70.17;H,4.21;Ir,17.83;N,7.79；
实测值：C,70.17;H,4.21;Ir,17.83;N,7.79。
以上数据证实上述反应所得到的物质是红色磷光三[1-甲基-4-(苊-5-基)酞嗪-N,C2']合铱配合物。
如图3所示，横轴为发光波长(单位nm)，纵轴为归一化后的光致发光强度(a.u.)，终产物在298K温度下CH2Cl2溶液(～10-5M)的中发射光谱的最大发射峰在625nm处，可作为红光电致发光材料广泛应用在有机电致发光器件的制备领域。
此外，10-5M终产物的CH2Cl2溶液在298K温度下，以相同条件下的fac-Ir(ppy)3的CH2Cl2溶液为标准(Φph=0.40)，测得终产物的ΦPL=0.28，可见本实施例的红色磷光三[1-甲基-4-(苊-5-基)酞嗪-N,C2']合铱配合物具有较高的内量子效率及电致发光效率。
实施例2
红色磷光三[1-甲氧基-4-(苊-5-基)酞嗪-N,C2']合铱配合物的合成。
红色磷光三[1-甲氧基-4-(苊-5-基)酞嗪-N,C2']合铱配合物的结构式如下：
（1）1-甲氧基-4-(苊-5-基)酞嗪的合成
在氖气氛围中，将0.96g(4mmol)1-甲氧基-4-溴酞嗪、0.99g(5mmol)苊-5-硼酸和0.28g(0.24mmol)四三苯基膦钯溶于25mL THF中，随后往反应体系中滴加10mL含1.38g(10mmol)碳酸钾的水溶液。加热，回流状态下搅拌反应12h。反应完全后，反应液自然冷至室温，用适量水和乙酸乙酯萃取数次，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，旋转蒸除滤液中的溶剂，油状粗产物用硅胶柱色谱分离提纯，以体积比为1:5的二氯甲烷和石油醚的混合液为洗脱剂，蒸除溶剂，干燥后得纯1-甲氧基-4-(苊-5-基)酞嗪0.71g，收率为56.8%。
具体反应式如下：
结构鉴定：
质谱(MS m/z)：282.1(M+)
元素分析：C21H16N2O
理论值：C,80.75;H,5.16;N,8.97;O,5.12；
实测值：C,80.72;H,5.19;N,8.93;O,5.16。
以上数据证实上述反应所得到的物质是1-甲氧基-4-(苊-5-基)酞嗪。
（2）主配体为1-甲氧基-4-(苊-5-基)酞嗪的含铱二氯二聚物的合成
在氖气氛围中，将0.35g(1mmol)三水合三氯化铱和0.94g(3mmol)1-甲氧基-4-(苊-5-基)酞嗪溶于20mL2-甲氧基乙醇中，加热至回流状态反应22h。反应结束，反应液冷至室温后，反应液用氯仿和蒸馏水萃取数次，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，蒸除溶剂，对粗产物进行硅胶柱色谱分离提纯，以体积比为1:8的丙酮和正己烷的混合液为洗脱剂，得到纯主配体为1-甲氧基-4-(苊-5-基)酞嗪的含铱二氯二聚物0.26g，收率为30.6%。
具体反应式如下：
结构鉴定：
质谱(MS m/z)：1701.3(M+)
元素分析：C84H60Cl2Ir2N8O4
理论值：C,59.32;H,3.56;Cl,4.17;Ir,22.60;N,6.59;O,3.76；
实测值：C,59.35;H,3.51;Cl,4.15;Ir,22.66;N,6.53;O,3.80。
以上数据证实上述反应所得到的物质是主配体为1-甲氧基-4-(苊-5-基)酞嗪的含铱二氯二聚物。
（3）红色磷光三[1-甲氧基-4-(苊-5-基)酞嗪-N,C2']合铱配合物的合成
在氖气氛围中，将0.85g(0.5mmol)主配体为1-甲氧基-4-(苊-5-基)酞嗪的含铱二氯二聚物、0.62g(2mmol)1-甲氧基-4-(苊-5-基)酞嗪和0.69g(5mmol)碳酸钾溶于已除气的20mL二氯甲烷溶剂中，加热至回流状态反应15h。反应完全后，待反应液自然冷至室温，用氯仿和蒸馏水萃取数次，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，旋转蒸除溶剂，粗产物用硅胶柱色谱分离提纯，以体积比为1:15的二氯甲烷和石油醚的混合液为洗脱剂，蒸除溶剂，干燥后最终得纯红色磷光三[1-甲氧基-4-(苊-5-基)酞嗪-N,C2']合铱配合物0.35g，收率为31.1%。
具体反应式如下：
结构鉴定：
质谱(MS m/z)：1126.3(M+)
元素分析：C63H45IrN6O3
理论值：C,67.18;H,4.03;Ir,17.07;N,7.46;O,4.26；
实测值：C,67.13;H,4.11;Ir,17.05;N,7.42;O,4.29。
以上数据证实上述反应所得到的物质是红色磷光三[1-甲氧基-4-(苊-5-基)酞嗪-N,C2']合铱配合物。
终产物在298K温度下CH2Cl2溶液(～10-5M)的中发射光谱的最大发射峰在623nm处。此外，10-5M终产物的CH2Cl2溶液在298K温度下，以相同条件下的fac-Ir(ppy)3的CH2Cl2溶液为标准（Φph=0.40），测得终产物的ΦPL=0.23。
实施例3
红色磷光三[1-苯基-4-(苊-5-基)酞嗪-N,C2']合铱配合物的合成。
红色磷光三[1-苯基-4-(苊-5-基)酞嗪-N,C2']合铱配合物的结构式如下：
（1）1-苯基-4-(苊-5-基)酞嗪的合成
在氦气氛围中，将1.14g(4mmol)1-苯基-4-溴酞嗪、0.99g(5mmol)苊-5-硼酸和0.17g(0.24mmol)二氯双三苯基膦钯溶于20mL甲苯中，随后往反应体系中滴加10mL含1.06g(10mmol)碳酸钠的水溶液。加热，回流状态下搅拌反应8h。反应完全后，反应液自然冷至室温，用适量水和乙酸乙酯萃取数次。有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，旋转蒸除滤液中的溶剂，油状粗产物用硅胶柱色谱分离提纯，以体积比为1:8的二氯甲烷和石油醚的混合液为洗脱剂，蒸除溶剂，干燥后得纯1-苯基-4-(苊-5-基)酞嗪0.71g，收率为49.5%。
具体反应式如下：
结构鉴定：
质谱(MS m/z)：358.1(M+)
元素分析：C26H18N2
理论值：C,87.12;H,5.06;N,7.82；
实测值：C,87.16;H,5.01;N,7.83。
以上数据证实上述反应所得到的物质是1-苯基-4-(苊-5-基)酞嗪。
（2）主配体为1-苯基-4-(苊-5-基)酞嗪的含铱二氯二聚物的合成
在氦气氛围中，将0.35g(1mmol)三水合三氯化铱和1.08g(3mmol)1-苯基-4-(苊-5-基)酞嗪溶于25mL2-乙氧基乙醇中，加热至回流状态反应24h，反应结束，反应液冷至室温后，反应液用氯仿和蒸馏水萃取数次，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，蒸除溶剂。对粗产物进行硅胶柱色谱分离提纯，以体积比为1:12的丙酮和正己烷的混合液为洗脱剂，得到纯主配体为1-苯基-4-(苊-5-基)酞嗪的含铱二氯二聚物0.27g，收率为28.6%。
具体反应式如下：
结构鉴定：
质谱(MS m/z)：1885.4(M+)
元素分析：C104H68Cl2Ir2N8
理论值：C,66.26;H,3.64;Cl,3.76;Ir,20.39;N,5.94；
实测值：C,66.23;H,3.69;Cl,3.73;Ir,20.44;N,5.91。
以上数据证实上述反应所得到的物质是主配体为1-苯基-4-(苊-5-基)酞嗪的含铱二氯二聚物。
（3）红色磷光三[1-苯基-4-(苊-5-基)酞嗪-N,C2']合铱配合物的合成
在氦气氛围中，将0.94g(0.5mmol)主配体为1-苯基-4-(苊-5-基)酞嗪的含铱二氯二聚物、0.72g(2mmol)1-苯基-4-(苊-5-基)酞嗪和0.53g(5mmol)碳酸钠溶于已除气的25mL2-乙氧基乙醇溶剂中，加热至回流状态反应8h。反应完全后，待反应液自然冷至室温，用氯仿和蒸馏水萃取数次，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，旋转蒸除溶剂，粗产物用硅胶柱色谱分离提纯，以体积比为1:20的二氯甲烷和石油醚的混合液为洗脱剂，蒸除溶剂，干燥后最终得纯红色磷光三[1-苯基-4-(苊-5-基)酞嗪-N,C2']合铱配合物0.38g，收率为30.0%。
具体反应式如下：
结构鉴定：
质谱(MS m/z)：1264.4(M+)
元素分析：C78H51IrN6
理论值：C,74.09;H,4.07;Ir,15.20;N,6.65；
实测值：C,74.13;H,4.02;Ir,15.25;N,6.60。
以上数据证实上述反应所得到的物质是红色磷光三[1-苯基-4-(苊-5-基)酞嗪-N,C2']合铱配合物。
终产物在298K温度下CH2Cl2溶液(～10-5M)的中发射光谱的最大发射峰在635nm处。此外，10-5M终产物的CH2Cl2溶液在298K温度下，以相同条件下的fac-Ir(ppy)3的CH2Cl2溶液为标准（Φph=0.40），测得终产物的ΦPL=0.30。
实施例4
红色磷光三[1-苯氧基-4-(苊-5-基)酞嗪-N,C2']合铱配合物的合成。
红色磷光三[1-苯氧基-4-(苊-5-基)酞嗪-N,C2']合铱配合物的结构式如下：
（1）1-苯氧基-4-(苊-5-基)酞嗪的合成
在氩气氛围中，将1.20g(4mmol)1-苯氧基-4-溴酞嗪、0.99g(5mmol)苊-5-硼酸和0.28g(0.24mmol)四三苯基膦钯溶于20mL THF中，随后往反应体系中滴加10mL含1.38g(10mmol)碳酸钾的水溶液。加热，回流状态下搅拌反应10h。反应完全后，反应液自然冷至室温，用适量水和乙酸乙酯萃取数次，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，旋转蒸除滤液中的溶剂，油状粗产物用硅胶柱色谱分离提纯，以体积比为1:10的二氯甲烷和石油醚的混合液为洗脱剂，蒸除溶剂，干燥后得纯1-苯氧基-4-(苊-5-基)酞嗪0.67g，收率为44.7%。
具体反应式如下：
结构鉴定：
质谱(MS m/z)：374.1(M+)
元素分析：C26H18N2O
理论值：C,83.40;H,4.85;N,7.48;O,4.27；
实测值：C,83.46;H,4.81;N,7.43;O,4.30。
以上数据证实上述反应所得到的物质是1-苯氧基-4-(苊-5-基)酞嗪。
（2）主配体为1-苯氧基-4-(苊-5-基)酞嗪的含铱二氯二聚物的合成
在氩气氛围中，将0.35g(1mmol)三水合三氯化铱和0.94g(2.5mmol)1-苯氧基-4-(苊-5-基)酞嗪溶于25mL2-甲氧基乙醇中，加热至回流状态反应25h。反应结束，反应液冷至室温后，反应液用氯仿和蒸馏水萃取数次，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，蒸除溶剂，对粗产物进行硅胶柱色谱分离提纯，以体积比为1:15的丙酮和正己烷的混合液为洗脱剂，得到纯主配体为1-苯氧基-4-(苊-5-基)酞嗪的含铱二氯二聚物0.26g，收率为26.7%。
具体反应式如下：
结构鉴定：
质谱(MS m/z)：1949.4(M+)
元素分析：C104H68Cl2Ir2N8O4
理论值：C,64.09;H,3.52;Cl,3.64;Ir,19.72;N,5.75;O,3.28；
实测值：C,64.13;H,3.45;Cl,3.68;Ir,19.70;N,5.78;O,3.26。
以上数据证实上述反应所得到的物质是主配体为1-苯氧基-4-(苊-5-基)酞嗪的含铱二氯二聚物。
（3）红色磷光三[1-苯氧基-4-(苊-5-基)酞嗪-N,C2']合铱配合物的合成
在氩气氛围中，将0.97g(0.5mmol)主配体为1-苯氧基-4-(苊-5-基)酞嗪的含铱二氯二聚物、0.75g(2mmol)1-苯氧基-4-(苊-5-基)酞嗪和0.69g(5mmol)碳酸钾溶于已除气的25mL2-甲氧基乙醇溶剂中，加热至回流状态反应10h。反应完全后，待反应液自然冷至室温，用氯仿和蒸馏水萃取数次，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，旋转蒸除溶剂，粗产物用硅胶柱色谱分离提纯，以体积比为1:22的二氯甲烷和石油醚的混合液为洗脱剂，蒸除溶剂，干燥后最终得纯红色磷光三[1-苯氧基-4-(苊-5-基)酞嗪-N,C2']合铱配合物0.37g，收率为28.2%。
具体反应式如下：
结构鉴定：
质谱(MS m/z)：1312.4(M+)
元素分析：C78H51IrN6O3
理论值：C,71.38;H,3.92;Ir,14.65;N,6.40;O,3.66；
实测值：C,71.32;H,3.99;Ir,14.61;N,6.45;O,3.63。
以上数据证实上述反应所得到的物质是红色磷光三[1-苯氧基-4-(苊-5-基)酞嗪-N,C2']合铱配合物。
终产物在298K温度下CH2Cl2溶液(～10-5M)的中发射光谱的最大发射峰在633nm处。此外，10-5M终产物的CH2Cl2溶液在298K温度下，以相同条件下的fac-Ir(ppy)3的CH2Cl2溶液为标准（Φph=0.40），测得终产物的ΦPL=0.29。
实施例5
一种有机电致发光器件，包括依次层叠的基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入缓冲层及阴极。
其中，基板为玻璃基板，在一个玻璃基板片上沉积一层厚度为100nm、方块电阻为10～20Ω/口的氧化铟锡(ITO)作为阳极，通过真空蒸镀依次在阳极上制备厚度为60nm的4,4',4''-三(N-(萘-2-基)-N-苯基氨基)三苯胺（2-TNATA）层作为空穴注入层，厚度为20nm的N,N'-双(1-萘基)-N,N’-二苯基对二氨基联苯（NPB）层作为空穴传输层和厚度为30nm的发光层，发光层的材料为包括发光主体材料和掺杂于发光主体材料中的发光客体材料，发光客体材料为实施例1制备的红色磷光三[1-甲基-4-(苊-5-基)酞嗪-N,C2']合铱配合物，发光主体材料为N,N'-双咔唑基-4,4'-联吡啶(CBP)中形成的掺杂材料，发光客体材料占发光主体材料的质量百分数为8%。再在此发光层上依次真空蒸镀厚度为10nm的2,9-二甲基-4,7-二苯基-邻二氮杂菲（BCP）层作为空穴阻挡层、厚度为20nm的三（8-羟基喹啉）铝(Alq3)作为电子传输层、厚度为2nm的8-羟基喹啉锂(Liq)层作为电子注入缓冲层，最后在电子注入缓冲层上采用真空镀膜沉积技术沉积厚度为100nm的金属Al层，作为有机电致发光器件的阴极，得到有机电致发光器件，结构表示为ITO(100nm)/2-TNATA(60nm)/NPB(20nm)/CBP:8wt%Ir配合物(30nm)/BCP(10nm)/Alq3(20nm)/Liq(2nm)/Al(100nm)。
由Keithley源测量系统（Keithley2400Sourcemeter）测试上述有机电致发光器件的电流-亮度-电压特性，用法国JY公司SPEX CCD3000光谱仪测量其电致发光光谱，所有测量均在室温大气中完成，测得有机电致发光器件的最大外量子效率为6.3%，最大流明效率为5.3lm/W。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种红色磷光铱金属配合物，其特征在于，结构式如下：
其中，-R为通式为-CnH2n+1的烷基、通式为-OCnH2n+1的烷氧基、苯基或苯氧基，n为1～20的整数。
2.一种红色磷光铱金属配合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
在第一惰性气体氛围中，按摩尔比为4:4.8～5将1-R-4-溴酞嗪和苊-5-硼酸溶于第一溶剂中，加入催化剂和碳酸盐溶液，进行Suzuki偶联反应8～12小时，分离纯化后得到环金属主配体1-R-4-(苊-5-基)酞嗪，其中，-R为通式为-CnH2n+1的烷基、通式为-OCnH2n+1的烷氧基、苯基或苯氧基，n为1～20的整数；
在第二惰性气体氛围中，按摩尔比为2.5～3:1将所述环金属主配体1-R-4-(苊-5-基)酞嗪和三水合三氯化铱溶于第二溶剂中，加热至回流状态反应22～25小时，分离纯化后得到主配体为1-R-4-(苊-5-基)酞嗪的含铱氯桥二聚物；
在第三惰性气体氛围中，按摩尔比0.5:1.5～2将所述主配体为1-R-4-(苊-5-基)酞嗪的含铱氯桥二聚物和环金属主配体1-R-4-(苊-5-基)酞嗪溶于第三溶剂中，加入碳酸盐，加热至回流状态反应8～15小时，分离纯化后得到红色磷光铱金属配合物，所述红色磷光铱金属配合物的结构式为：
3.根据权利要求2所述的红色磷光铱金属配合物的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂为甲苯或四氢呋喃；所述第二溶剂为2-甲氧基乙醇或2-乙氧基乙醇；所述第三溶剂为2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇或二氯甲烷。
4.根据权利要求2所述的红色磷光铱金属配合物的制备方法，其特征在于，所述催化剂为四三苯基膦钯或二氯双三苯基膦钯。
5.根据权利要求2所述的红色磷光铱金属配合物的制备方法，其特征在于，所述催化剂与所述苊-5-硼酸的摩尔比为0.2～0.24:4.8～5。
6.根据权利要求2所述的红色磷光铱金属配合物的制备方法，其特征在于，分离纯化后得到环金属主配体1-R-4-(苊-5-基)酞嗪的步骤中，分离纯化的方法具体为：反应完全后，反应液自然冷至室温，用适量水和乙酸乙酯萃取数次，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，旋转蒸除滤液中的溶剂，油状粗产物用硅胶柱色谱分离提纯，以体积比为1:3～1:10的二氯甲烷和石油醚的混合液为洗脱剂，蒸除溶剂，干燥后得纯环金属主配体1-R-4-(苊-5-基)酞嗪。
7.根据权利要求2所述的红色磷光铱金属配合物的制备方法，其特征在于，分离纯化后得到氯桥二聚物的步骤中，分离纯化的方法具体为：反应结束，反应液冷至室温后，反应液用氯仿和蒸馏水萃取数次，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，蒸除溶剂，对粗产物进行硅胶柱色谱分离提纯，以体积比为1:5～1:15的丙酮和正己烷的混合液为洗脱剂，得到纯氯桥二聚物。
8.根据权利要求2所述的红色磷光铱金属配合物的制备方法，其特征在于，分离纯化后得到红色磷光铱金属配合物的步骤中，分离纯化的方法具体为：反应完全后，待反应液自然冷至室温，用氯仿和蒸馏水萃取数次。有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，旋转蒸除溶剂，粗产物用硅胶柱色谱分离提纯，以体积比为1:10～1:22的二氯甲烷和石油醚的混合液为洗脱剂，蒸除溶剂，干燥后最终得纯红色磷光铱金属配合物。
9.一种有机电致发光器件，包括依次层叠的基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入缓冲层及阴极，其特征在于，所述发光层的材料包括发光主体材料和掺杂于所述发光主体材料中的发光客体材料，所述发光客体材料为权利要求1所述的红色磷光铱金属配合物。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20141203 |