CN104447880A - 氮杂咔唑类oled磷光材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种氮杂咔唑类OLED磷光材料。该OLED磷光材料的结构如式I所示。本发明的式I化合物化学稳定性好、材料的玻璃化温度,分解温度大于300℃,是一种性能优异的OLED材料。该材料的合成路线简单易操作,反应收率较高,可以降低OLED材料的制备成本,具有很好的工业化前景。该OLED材料可作为发光层的掺杂物使用在有机电致发光器件中。使用此OLED材料制备的有机电致发光二极管,可实现高亮度、高效率、低电压的效果,能够有效避免屏幕暗点,性能更加优异。
Description
技术领域
本发明属于有机电致发光显示技术领域,涉及一种氮杂咔唑类OLED磷光材料及其制备方法与应用。
背景技术
有机电致发光(简称OLED)及相关的研究早在1963年pope等人首先发现了有机化合物单晶蒽的电致发光现象。1987年美国的柯达公司用蒸镀有机小分子的方法制成了一种非晶膜型器件,将驱动电压降到了20V以内。这类器件由于具有超轻薄、全固化、自发光、亮度高、视角宽、响应速度快、驱动电压低、功耗小、色彩鲜艳、对比度高、工艺过程简单、温度特性好、可实现柔软显示等优点,可广泛应用于平板显示器和面光源,因此得到了广泛地研究、开发和使用。
有机电致发光主要分为荧光和磷光,但根据自旋量子统计理论,单重态激子和三重态激子的概率为1:3,即来白单重态激子辐射跃迁的荧光的理论极限为25,三重态激子辐射跃迁的荧光的理论极限为75。如何利用75%的三线态激子的能量成为当务之急。1997年Forrest等发现磷光电致发光现象突破了有机电致发光材料量子效率25%效率的限制,引起人们对金属配合物磷光材料的广泛关注。从此,人们对磷光材料进行大量的研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种氮杂咔唑类OLED磷光材料及其制备方法与应用。
本发明提供的氮杂咔唑类OLED磷光材料,其结构通式如式I所示,
所述式I中:
R1、R3、R4、R5和R6均选自H、-F、-Cl、-Br、-CN、-CF3、-OCF3、碳原子总数为1-15的烷基、碳原子总数为1-15的烷氧基、碳原子总数为2-15的直链烯烃基、氟代的碳原子总数为1-15的烷基、氟代的碳原子总数为1-15的烷氧基和氟代的碳原子总数为2-15的直链烯烃基中的任意一种;
R2选自下述基团中的任意一种:
其中R1、R3、R4均选自H、-F、-Cl、-Br、-CN、-CF3、-OCF3、碳原子总数为1-15的烷基、碳原子总数为1-15的烷氧基、碳原子总数为2-15的直链烯烃基、氟代的碳原子总数为1-15的烷基、氟代的碳原子总数为1-15的烷氧基和氟代的碳原子总数为2-15的直链烯烃基中的任意一种;
均表示取代位;
M为金属铱Ir或铂Pt;
x为1或2或3;
y为0或1或2或3;
L选自乙酰丙酮基、碳原子总数为5-25的带有支链的乙酰乙酰基和9-R1-8-R3-7-R4-6-R5-5-R6-1-R2-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚中的任意一种。
所述式I中,所述碳原子总数为1-15的烷基具体选自C2-C15的烷基、C3-C15的烷基、C4-C15的烷基、C5-C15的烷基、C6-C15的烷基、C1-C7的烷基、C2-C7的烷基、C3-C7的烷基、C4-C7的烷基、C5-C7的烷基、C6-C7的烷基、C1-C6的烷基、C2-C6的烷基、C3-C6的烷基、C4-C6的烷基、C5-C6的烷基、C1-C5的烷基、C2-C5的烷基、C3-C5的烷基、C4-C5的烷基、C1-C4的烷基、C2-C4的烷基、C3-C4的烷基、C1-C3的烷基、C1-C10的烷基、C2-C10的烷基、C3-C10的烷基、C1-C10的烷基、C1-C2的烷基和C2-C3的烷基中的至少一种;
所述碳原子总数为1-15的烷氧基具体选自C2-C15的烷氧基、C3-C15的烷氧基、C4-C15的烷氧基、C5-C15的烷氧基、C6-C15的烷氧基、C1-C7的烷氧基、C2-C7的烷氧基、C3-C7的烷氧基、C4-C7的烷氧基、C5-C7的烷氧基、C6-C7的烷氧基、C1-C6的烷氧基、C2-C6的烷氧基、C3-C6的烷氧基、C4-C6的烷氧基、C5-C6的烷氧基、C1-C5的烷氧基、C2-C5的烷氧基、C3-C5的烷氧基、C4-C5的烷氧基、C1-C4的烷氧基、C2-C4的烷氧基、C3-C4的烷氧基、C1-C3的烷氧基、C1-C10的烷氧基、C2-C10的烷氧基、C3-C10的烷氧基、C1-C10的烷氧基、C1-C2的烷氧基和C2-C3的烷氧基中的至少一种;
所述碳原子总数为2-15的直链烯烃基具体选自C3-C15的直链烯烃基、C4-C15的直链烯烃基、C5-C15的直链烯烃基、C6-C15的直链烯烃基、C1-C6的直链烯烃基、C2-C6的直链烯烃基、C3-C6的直链烯烃基、C4-C6的直链烯烃基、C5-C6的直链烯烃基、C2-C5的直链烯烃基、C3-C5的直链烯烃基、C4-C5的直链烯烃基、C2-C4的直链烯烃基、C3-C4的直链烯烃基、C2-C10的直链烯烃基、C3-C10的直链烯烃基、C2-C8的直链烯烃基和C2-C3的直链烯烃基中的至少一种;
所述氟代的碳原子总数为1-15的烷基具体选自C2-C15的氟代的烷基、C3-C15的氟代的烷基、C4-C15的氟代的烷基、C5-C15的氟代的烷基、C6-C15的氟代的烷基、C1-C7的氟代的烷基、C2-C7的氟代的烷基、C3-C7的氟代的烷基、C4-C7的氟代的烷基、C5-C7的氟代的烷基、C6-C7的氟代的烷基、C1-C6的氟代的烷基、C2-C6的氟代的烷基、C3-C6的氟代的烷基、C4-C6的氟代的烷基、C5-C6的氟代的烷基、C1-C5的氟代的烷基、C2-C5的氟代的烷基、C3-C5的氟代的烷基、C4-C5的氟代的烷基、C1-C4的氟代的烷基、C2-C4的氟代的烷基、C3-C4的氟代的烷基、C1-C3的氟代的烷基、C1-C10的氟代的烷基、C2-C10的氟代的烷基、C3-C10的氟代的烷基、C1-C10的氟代的烷基、C1-C2的氟代的烷基和C2-C3的氟代的烷基中的至少一种;
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所述氟代的碳原子总数为2-15的直链烯烃基具体选自C3-C15的氟代的直链烯烃基、C4-C15的氟代的直链烯烃基、C5-C15的氟代的直链烯烃基、C6-C15的氟代的直链烯烃基、C1-C6的氟代的直链烯烃基、C2-C6的氟代的直链烯烃基、C3-C6的氟代的直链烯烃基、C4-C6的氟代的直链烯烃基、C5-C6的氟代的直链烯烃基、C2-C5的氟代的直链烯烃基、C3-C5的氟代的直链烯烃基、C4-C5的氟代的直链烯烃基、C2-C4的氟代的直链烯烃基、C3-C4的氟代的直链烯烃基、C2-C10的氟代的直链烯烃基、C3-C10的氟代的直链烯烃基、C2-C8的氟代的直链烯烃基和C2-C3的氟代的直链烯烃基中的至少一种;
具体的,所述式I所示化合物为如下化合物中的任意一种:
本发明提供的制备式I所示化合物的方法,包括如下步骤:
a、将配体L及碱于溶剂中回流进行配位反应,反应完毕后得到x为1、2的式I所示化合物;
所述配体L为乙酰丙酮、碳原子总数为5-25的带有支链的乙酰基乙酰;
b、将配体L及碱于溶剂中回流进行配位反应,反应完毕后得到x为3的式I所示化合物;
所述配体L为9-R1-8-R3-7-R4-6-R5-5-R6-1-R2-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚;
所述中,R1至R6、M的定义均与前述式I中R1至R6、M的定义相同。
上述方法中,所述碱选自碳酸钠和碳酸钾中的任意一种;所述溶剂选自乙二醇乙醚、甘油、乙腈和氯仿中的至少一种;
所述式I所示化合物中x为1或2时,所述与配体L的摩尔比为1:2~4,具体可为1:2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:4,优选1:2.5;化合物与碱的摩尔比为1:5~15,具体可为1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:11、1:12、1:13、1:14、1:15,优选1:10;
所述式I所示化合物中x为3时,所述与配体L的摩尔比为1:1~1.5,具体可为1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5,优选1:1.5;
所述配位反应步骤中,反应温度为150℃~200℃,具体可为150℃、160℃、170℃、180℃、190℃,优选180℃;反应时间为8~24小时,优选为10~16小时;反应气氛为惰性气氛。
其中,作为起始反应物的可按照包括如下步骤的方法制备而得:
1)将R2-CHO和于溶剂中混匀,滴加入三氟乙酸进行缩合加成反应,反应完毕得到
2)将步骤1)所得与钯/炭于溶剂中混匀进行脱氢氧化反应后,得到
3)将步骤2)所得R1-W(W=Cl,Br,I)与无机碱混合进行偶联反应,得到
4)将步骤3)所得与M金属的盐(三氯化铱、四氯铂酸钾)进行配位反应,反应完毕后得到
所述步骤1)中,所述R2-CHO、和三氟乙酸的投料摩尔用量为1.0:1.0-1.5:1.0-1.5,具体为1.0:1.0:1.0;所述缩合加成反应步骤中,温度为0-40℃,时间为8-16小时,具体为12小时;
所述步骤2)中,与钯/炭的投料质量用量为1.0:0.01-1.0,具体为1.0:0.02;所述脱氢氧化反应步骤中,温度为120-140℃,时间为12-48小时,具体为24小时;
所述步骤3)中,R1-W(W=Cl,Br,I)和无机碱的投料摩尔用量比为1.0:1.0-2.0:1.0-2.0,具体为1.0:1.2:1.2、1.0:1.3:1.3、1.0:1.4:1.4、1.0:1.5:1.5、1.0:1.1:1.2或1.0:1.2:1.5;所述无机碱具体可为氢化钠、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、叔丁醇钠和叔丁醇钾中的至少一种;
所述反应步骤中,温度为0-80℃,时间为12-48小时,具体为24小时;
所述步骤4)中,金属盐的摩尔比为1:0.2~2,具体可为式与三价的金属(如:三氯化铱)的摩尔比可为1:0.2、1:0.3、1:0.4、1:0.5、1:0.6,优选1:0.5;化合物与二价的金属(如:四氯铂酸钾)的摩尔比可为1:0.5、1:0.6、1:0.7、1:0.8、1:0.9、1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:1.6、1:1.7、1:1.8、1:1.9、1:2,优选1:0.9;所用溶剂为乙二醇乙醚和水,水和乙二醇乙醚的体积比1:1~5,具体体积比可为1:2、1:3、1:4、1:5,优选1:3;所述反应步骤中,温度为80℃~110℃,具体可为80℃~85℃、85℃~90℃、90℃~95℃、95℃~100℃、100℃~110℃,优选95℃~100℃;反应时间为8~20小时,优选为10~12小时;
上述本发明提供的式I所示化合物在制备电致发光器件材料或制备有机发光二极管中的应用及含有式I所示化合物在有机电致发光器件材料或有机发光二极管中,也属于本发明的保护范围。
其中,所述电致发光器件中,式I所示化合物为构成有机发光层的材料;
所述电致发光器件具体可为如下结构:
由下至上依次由透明基片、阳极、空穴传输层、有机发光层、电子传输层和阴极层组成;
其中,构成所述透明基片的材料为玻璃或柔性基片;
构成所述阳极层的材料为无机材料或有机导电聚合物;其中,所述无机材料为氧化铟锡、氧化锌、氧化锡锌、金、银或铜;所述有机导电聚合物选自聚噻吩、聚乙烯基苯磺酸钠和聚苯胺中的至少一种;
构成所述空穴注入层和空穴传输层的材料为BNP、PEDOT:PSS、TAPC或PDNA;
所述BNP、PEDOT:PSS、TAPC或PDNA的结构式如下:
构成所述有机发光层的材料为由式I所示化合物和磷光主体材料组成的混合物;所述式I所示化合物和磷光主体材料的质量比为0.001-0.2:1,具体可为0.08:1;
所述主体材料为PVK、CBP、CDBP、TRZ、26DCZPPY、BBCP、PVK-TF、Host-D或SiMCP;
所述PVK、CBP、CDBP、TRZ、26DCZPPY、BBCP、PVK-TF、Host-D和SiMCP的结构式如下所示:
构成所述电子传输层的材料为Alq3、Gaq3、TPBI或Slichem-EL-068;
其中,Alq3、TPBI、Gaq3和Slichem-EL-068的结构式依次如下:
构成所述阴极层的材料选自下述元素中的任意一种或任意两种组成的合金或下述元素的氟化物:锂、镁、银、钙、锶、铝、铟、铜、金和银。
所述空穴注入层的厚度为5nm-15nm,具体可为10nm;
所述空穴传输层的厚度为5nm-15nm,具体可为10nm;
所述有机发光层的厚度为10nm-100nm,具体为20nm-80nm;
所述电子传输层的厚度为40-60nm,具体可为50nm;
所述阴极层的厚度为90nm-110nm,具体可为100nm。
基于现阶段红橙光材料研究较少,缺乏高效率、高稳定性的红橙光发光材料,本发明提供了一种氮杂咔唑类OLED磷光材料。与现有的其它红橙光发光材料相比,该类化合物原料易得,制备简便,总体收率高,而且材料在有机溶媒中的溶解性较好,可用于打印、滴注、旋涂的方式制备发光设备,对于照明与平面显示的进展与应用,具有重要的应用价值。该OLED磷光材料可以与主体材料混合蒸镀制备红橙光器件,或者与主体材料混合溶于有机溶媒涂布、打印、滴注、印刷等方式制备红橙光器件,再搭配蓝光发光层可以制备白光照明设备。本发明提供的式I化合物化学稳定性好、材料的玻璃化温度,分解温度大于300℃,是一种性能优异的OLED材料。该材料的合成路线简单易操作,反应收率较高,可以降低OLED材料的制备成本,具有很好的工业化前景。该OLED材料可作为发光层的掺杂物使用在有机电致发光器件中。使用此OLED材料制备的有机电致发光二极管,可实现高亮度、高效率、低电压的效果,能够有效避免屏幕暗点,性能更加优异。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述,但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。
实施例4和5所得器件OD-1至OD-5的性能检测条件如下:
亮度和色度坐标:使用光谱扫描仪PhotoResearch PR-715测试;
电流密度和起亮电压:使用数字源表Keithley 2420测试;
功率效率:使用NEWPORT 1931-C测试。
实施例1、化合物OR-1的合成(n=1)
步骤1:化合物1-苯基-2,3,4,9-四氢-1H-哌啶并[3,4-b]吲哚的合成
向500mL反应瓶内,投入5.85g(55mmol)苯甲醛、8.8g(55mmol)色胺、250ml的二氯甲烷、室温下滴加入6.27g(55mmol)三氟乙酸,搅拌反应8小时后,将反应体系倒入盛有250ml冰水和3g氢氧化钠的烧杯中,搅拌分液,水相用20mL二氯甲烷萃取2次,合并有机相,过硅胶柱,石油醚/二氯甲烷淋洗得到白色固体产品。收率:92%。
步骤2:化合物1-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚的合成
向500mL反应瓶内,投入7.44g(30mmol)步骤1产物1-苯基-2,3,4,9-四氢-1H-哌啶并[3,4-b]吲哚、2.5g 10%钯/炭、250ml的二甲苯,搅拌升温回流反应24小时后,冷却到室温,过滤,将滤饼返回反应瓶内,加200ml四氢呋喃和200ml二氯甲烷,搅拌升温回流2小时,冷却到室温,过滤,滤液减压浓缩干,加入20ml乙酸乙酯过滤,滤饼用乙酸乙酯洗,干燥得灰白色固体。收率:65%。
步骤3:化合物9-甲基-1-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚的合成
向250mL反应瓶内,投入7.35g(30mmol)步骤2产物1-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚、80ml的干燥四氢呋喃,冰水浴降温至5℃,分批加入1.4g(33mmol,60%)氢化钠,保温搅拌反应1小时,滴加入5.1g(36mmol)碘甲烷,室温搅拌反应24小时后,加入50ml水搅拌30分钟,分出有机相,水相用100ml二氯甲烷萃取三次,合并有机相减压浓缩干,残余物用硅胶柱分离纯化,用二氯甲烷/石油醚洗脱,得黄色固体。收率:98%。
步骤4:化合物IV的合成
向250mL反应瓶内,投入6.45g(25mmol)步骤3产物9-甲基-1-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚、90ml的乙二醇乙醚和30ml的水,加入4.4g(12.5mmol)氯化铱,升温回流反应12小时,冷却到室温,过滤,滤饼用水洗,乙醚洗,真空干燥,得褐色的固体。收率:76%。
步骤5:化合物OR-1的合成
向250mL反应瓶内,投入5.0g(3.3mmol)步骤4产物式IV、842mg(8.4mmol)乙酰丙酮,20ml的乙腈和20ml的氯仿,加入3.5g(33mmol)无水碳酸钠,升温回流反应12小时,冷却到室温,倒入200mL的水中,用氯仿萃取,有机相干燥,减压浓缩干,硅胶柱分离纯化,得产物式OR-1,红褐色的固体。
该产物的结构及性能检测结果如下:
(1)1H NMR(CDCl3,300MHz):δ=1.77(s,6H),3.98(s,6H),5.19(s,1H),6.37-6.40(d,2H),6.62-6.65(t,2H),6.86-6.89(t,2H),7.37-7.42(t,2H),7.58-7.78(m,10H),8.14-8.17(d,2H),8.46-8.47(d,2H)。由上可知,该褐色固体产品结构正确,为化合物OR-1(n=1)。
(2)玻璃化温度Tg:>300℃;
(3)紫外吸收波长:295nm,325nm;
(4)荧光发射波长:582nm。
实施例2、化合物OR-75的合成(d=6)
步骤1:化合物1-(3-噻吩基)-2,3,4,9-四氢-1H-哌啶并[3,4-b]吲哚的合成
按照实施例1的步骤,仅将步骤1)中所用苯甲醛替换为3-噻吩甲醛,得到目标化合物1-(3-噻吩基)-2,3,4,9-四氢-1H-哌啶并[3,4-b]吲哚,白色固体,收率:94%。
步骤2:化合物1-(3-噻吩基)-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚的合成
按照实施例1的步骤,仅将步骤2)中所用1-苯基-2,3,4,9-四氢-1H-哌啶并[3,4-b]吲哚替换为1-(3-噻吩基)-2,3,4,9-四氢-1H-哌啶并[3,4-b]吲哚,得到目标化合物1-(3-噻吩基)-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚,黄色晶体,收率:74%。
步骤3:化合物V的合成
向250mL反应瓶内,投入7.5g(30mmol)步骤2产物1-(3-噻吩基)-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚、75ml的甲苯,75ml的50%氢氧化钠水溶液,1g(3mmol)四丁基溴化铵,62g(0.24mol)1,7-二溴庚烷,升温至45℃,保温搅拌反应5小时,冷却到室温,分出有机相,水相用50ml二氯甲烷萃取三次,合并有机相减压浓缩干,残余物用硅胶柱分离纯化,再用乙醇重结晶,得黄色固体。收率:82%。
步骤4:化合物VI的合成
向250mL反应瓶内,投入6.4g(15mmol)步骤3产物式V、50ml的正己烷,50ml的50%氢氧化钠水溶液,1g(3mmol)四丁基溴化铵,2.5g(20mmol)3-乙基3-氧杂丁环甲醇,升温回流反应5小时,冷却到室温,加入100ml水稀释,分出有机相,水相用50ml二氯甲烷萃取三次,合并有机相减压浓缩干,残余物用硅胶柱分离纯化,得黄色油状物。收率:64%。
步骤5:化合物VII的合成
按照实施例1的步骤,将步骤4)中所用9-甲基-1-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚替换为步骤4的产物式VI,得到铱桥联化合物式VII,褐色固体粉末,收率:87%。
步骤6:化合物VIII的合成
按照实施例1的步骤,将步骤5)中所用IV替换为步骤5的产物式VII,得到铱化合物配体式VIII,褐色固体,收率:85%。
步骤7:化合物OR-75的合成
将1.2g步骤6所示化合物VIII和0.9g步骤4所示化合物VI用50ml的甘油搅拌分散、在氮气保护下,升温至180℃,搅拌进行取代反应8小时,冷却到室温,将反应液倾倒入200ml的1N稀盐酸中,抽滤、滤饼用水洗、将得到固体用硅胶柱分离纯化、得到0.75g的红褐色固体。
该产物的结构及性能检测结果如下:
(1)1H NMR(CDCl3,300MHz):δ=0.83(s,3H),1.27-1.86(m,12H),3.24-3.27(m,8H),3.77(m,2H),6.98-6.99(d,2H),7.58-7.78(m,4H),8.15-8.17(d,1H),8.46-8.47(d,1H)。由上可知,该红褐色固体产品结构正确,为化合物OR-75(d=6)。
(2)玻璃化温度Tg:>300℃;
(3)紫外吸收波长:315nm,325nm;
(4)荧光发射波长:588nm。
实施例3、化合物OR-132的合成(n=1)
步骤1:化合物1-(9,9-二甲基-9H-2-芴基)-2,3,4,9-四氢-1H-哌啶并[3,4-b]吲哚的合成
按照实施例1的步骤,仅将步骤1)中所用苯甲醛替换为9,9-二甲基-9H-芴-2-甲醛,得到目标化合物1-(9,9-二甲基-9H-2-芴基)-2,3,4,9-四氢-1H-哌啶并[3,4-b]吲哚,白色固体,收率:88%。
步骤2:化合物1-(9,9-二甲基-9H-2-芴基)-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚的合成
按照实施例1的步骤,仅将步骤2)中所用1-苯基-2,3,4,9-四氢-1H-哌啶并[3,4-b]吲哚替换为1-(9,9-二甲基-9H-2-芴基)-2,3,4,9-四氢-1H-哌啶并[3,4-b]吲哚,得到目标化合物1-(9,9-二甲基-9H-2-芴基)-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚,黄色晶体,收率:85%。
步骤3:化合物1-(9,9-二甲基-9H-2-芴基)-9-甲基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚的合成
按照实施例1的步骤,仅将步骤3)中所用1-苯基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚替换为1-(9,9-二甲基-9H-2-芴基)-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚,得到目标化合物1-(9,9-二甲基-9H-2-芴基)-9-甲基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚,黄色晶体,收率:92%。
步骤4:化合物IX的合成
4.0g的步骤3产物1-(9,9-二甲基-9H-2-芴基)-9-甲基-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚和4.0g的K2PtCl4分散在90ml的乙二醇乙醚和30ml水中,在氮气保护下,升温至80℃搅拌反应24小时,冷却到室温,过滤,滤饼用水洗,真空干燥,得4.6g的化合物IX,褐色固体。
步骤5:化合物OR-132的合成
1.2g(1mmol)的化合物IX和250mg(2.5mmol)的乙酰丙酮以及1.06g(10mmol)的无水碳酸钠分散在40ml的乙腈和40ml的氯仿中,在氮气保护下,升温回流进行取代反应24小时,冷却到室温,将反应液倒入水中,用DCM萃取,有机相干燥,过滤,滤液减压浓缩干,残余物经硅胶柱分离纯化,得830mg的化合物OR-132,红色固体。
该产物的结构及性能检测结果如下:
(1)1H NMR(CDCl3,300MHz):δ=1.71(s,6H),1.78(s,6H),3.98(s,3H),5.19(s,1H),7.21-7.24(m,5H),7.31-7.32(s,1H),7.37-7.42(t,2H),8.14-8.17(d,2H),8.46-8.47(d,2H)。由上可知,该红色固体产品结构正确,为化合物OR-132(n=1)。
(2)玻璃化温度Tg:>300℃;
(3)紫外吸收波长:325nm,338nm;
(4)荧光发射波长:588nm。
由上述实施例1~3可以看出,本发明提供的具有式I所示化合物,具有很高的玻璃化转变温度,以及较好的发光能力,因此在OLED领域具有良好的应用前景。在上述三个实施例的制备过程基础上,将反应物用量同比扩大或缩小,均不影响所得OLED材料的质量。
实施例4、制备电致发光器件OD-1
1)将涂布了ITO导电层的玻璃基片在清洗剂中超声处理30分钟,在去离子水中冲洗,在丙酮/乙醇混合溶剂中超声30分钟,在洁净的环境下烘烤至完全干燥,用紫外光清洗机照射10分钟,并用低能阳离子束轰击表面。
2)把上述处理好的ITO玻璃基片置于真空腔内,抽真空至1×10-5~9×10-3Pa,在上述阳极层膜上继续分别蒸镀化合物BNP作为空穴注入层,TAPC作为空穴传输层,蒸镀速率为0.1nm/s,蒸镀膜厚各为10nm;
其中,BNP和TAPC的结构式如下:
3)在空穴传输层上继续蒸镀一层实施例1所得式I所示化合物OR-1(n=1)和磷光主体材料BBCP组成的混合物作为器件的有机发光层,蒸镀速率为0.1nm/s,蒸镀膜厚为80nm;其中,式I所示化合物OR-1(n=2)为BBCP质量的8%;
其中,BBCP的结构式如下:
4)在有机发光层上继续蒸镀一层TPBI材料作为器件的电子传输层,蒸镀速率为0.1nm/s,蒸镀膜厚为50nm;
其中,TPBI的结构式如下:
5)在电子传输层之上依次蒸镀镁/银合金层作为器件的阴极层,其中镁/银合金层的蒸镀速率为2.0~3.0nm/s,蒸镀膜厚为100nm,镁和银的质量比为1:9,得到本发明提供的器件OD-1。
实施例5、制备电致发光器件OD-2
1)将涂布了ITO导电层的玻璃基片在清洗剂中超声处理30分钟,在去离子水中冲洗,在丙酮/乙醇混合溶剂中超声30分钟,在洁净的环境下烘烤至完全干燥,用紫外光清洗机照射10分钟,并用低能阳离子束轰击表面。
2)把上述处理好的ITO玻璃基片置于旋转涂布机内,在上述阳极层膜上涂布化合物PEDOT:PSS作为空穴注入层,膜厚为20nm;真空180℃干燥1小时,继续旋涂PDNA作为空穴传输层,真空180℃干燥1小时,膜厚为20nm;
其中,PEDOT:PSS和PDNA的结构式如下:
3)在空穴传输层上继续旋涂一层式I所示化合物OR-79(n=5,d=4)和磷光主体材料PVK组成的混合物作为器件的有机发光层,真空180℃干燥20分钟,膜厚为80nm;其中,式I所示化合物OR-79(n=5,d=4)为PVK质量的8%;
其中,PVK的结构式如下(CAS号为25067-59-8):
4)在有机发光层上继续蒸镀一层Slichem-EL-068材料作为器件的电子传输层,蒸镀速率为0.1nm/s,蒸镀膜厚为50nm;
其中,Slichem-EL-068的结构式如下:
5)在电子传输层之上依次蒸镀镁/银合金层作为器件的阴极层,其中镁/银合金层的蒸镀速率为2.0~3.0nm/s,蒸镀膜厚为100nm,镁和银的质量比为1:9,得到本发明提供的器件OD-2。
实施例6、制备电致发光器件OD-3
按照与实施例4相同的步骤,将步骤3)所用OR-1(n=2)替换为式I所示化合物OR-142(n=1),得到本发明提供的器件OD-3;
对照例1、制备器件OD-4和OD-5
按照实施例4的步骤,仅将步骤3)所用OR-1(n=2)替换为Ir(dpm)PQ2,得到器件OD-4。
其中,Ir(dpm)PQ2的结构式如下:
按照实施例5的步骤,仅将步骤3)所用OR-79(n=5,d=4)替换为Ir(dpm)PQ2,得到器件OD-5。
所得器件OD-1至OD-5的性能检测结果如表1所示。
表1、OD-1至OD-5的性能检测结果
由上明显可以看出,本发明的氮杂咔唑类OLED磷光材料制作成的有机发光器件,功率效率较高、起亮电压低,光色位于红橙光区域。
尽管结合优选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 (9)
1.式I所示化合物,
所述式I中:
R1、R3、R4、R5和R6均选自H、-F、-Cl、-Br、-CN、-CF3、-OCF3、碳原子总数为1-15的烷基、碳原子总数为1-15的烷氧基、碳原子总数为2-15的直链烯烃基、氟代的碳原子总数为1-15的烷基、氟代的碳原子总数为1-15的烷氧基和氟代的碳原子总数为2-15的直链烯烃基中的任意一种;
R2选自下述基团中的任意一种:
其中R1、R3、R4均选自H、-F、-Cl、-Br、-CN、-CF3、-OCF3、碳原子总数为1-15的烷基、碳原子总数为1-15的烷氧基、碳原子总数为2-15的直链烯烃基、氟代的碳原子总数为1-15的烷基、氟代的碳原子总数为1-15的烷氧基和氟代的碳原子总数为2-15的直链烯烃基中的任意一种;
均表示取代位;
M为Ir或Pt;
x为1或2或3;
y为0或1或2或3;
L选自乙酰丙酮基、碳原子总数为5-25的带有支链的乙酰乙酰基和9-R1-8-R3-7-R4-6-R5-5-R6-1-R2-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的化合物,其特征在于:所述式I所示化合物为如下化合物中的任意一种:
3.一种制备权利要求1或2所述式I所示化合物的方法,包括如下步骤:
a、将配体L及碱于溶剂中回流进行配位反应,反应完毕后得到x为1或2的式I所示化合物;
所述配体L为乙酰丙酮或碳原子总数为5-25的带有支链的乙酰基乙酰;
b、将配体L及碱于溶剂中回流进行配位反应,反应完毕后得到x为3的式I所示化合物;
所述配体L为9-R1-8-R3-7-R4-6-R5-5-R6-1-R2-9H-吡啶并[3,4-b]吲哚;
所述中,R1至R6、M的定义均与权利要求1中式I中R1至R6、M的定义相同。
4.根据权利要求1-3所述的方法,其特征在于:所述碱选自碳酸钠和碳酸钾中的任意一种;所述溶剂选自乙二醇乙醚、甘油、乙腈和氯仿中的至少一种;
所述式I所示化合物中x为1或2时,所述与配体L的摩尔比为1:2~4;化合物与碱的摩尔比为1:5~15;
所述式I所示化合物中x为3时,所述与配体L的摩尔比为1:1~1.5;
所述配位反应步骤中,反应温度为150℃~200℃,反应时间为8~24小时;反应气氛为惰性气氛。
5.权利要求1-2任一所述式I所示化合物在制备电致发光器件或有机发光二极管中的应用。
6.含有权利要求1-2任一所述式I所示化合物的电致发光器件或有机发光二极管。
7.根据权利要求5所述的应用或权利要求6所述的器件,其特征在于:所述电致发光器件中,式I所示化合物为构成有机发光层的材料。
8.根据权利要求7所述的应用或权利要求7所述的器件,其特征在于:所述电致发光器件由下至上依次由透明基片、阳极层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层和阴极层组成;
其中,构成所述透明基片的材料为玻璃或柔性基片;
构成所述阳极层的材料为无机材料或有机导电聚合物;其中,所述无机材料为氧化铟锡、氧化锌、氧化锡锌、金、银或铜;所述有机导电聚合物选自聚噻吩、聚乙烯基苯磺酸钠和聚苯胺中的至少一种;
构成所述空穴注入层和空穴传输层的材料为BNP、PEDOT:PSS、TAPC或PDNA;
所述BNP、PEDOT:PSS、TAPC和PDNA的结构式如下:
构成所述有机发光层的材料为由权利要求1或2所述式I所示化合物和磷光主体材料组成的混合物;所述式I所示化合物和磷光主体材料的质量比为0.001-0.2:1;
所述主体材料为PVK、CBP、CDBP、TRZ、26DCZPPY、BBCP、PVK-TF、Host-D或SiMCP;
所述PVK、CBP、CDBP、TRZ、26DCZPPY、BBCP、PVK-TF、Host-D和SiMCP的结构式如下所示:
构成所述电子传输层的材料为Alq3、Gaq3、TPBI或Slichem-EL-068;
其中,Alq3、TPBI、Gaq3和Slichem-EL-068的结构式依次如下:
构成所述阴极层的材料选自下述元素中的任意一种或任意两种组成的合金或下述元素的氟化物:锂、镁、银、钙、锶、铝、铟、铜、金和银。
9.根据权利要求8所述的应用或器件,其特征在于:所述空穴注入层的厚度为5nm-15nm;
所述空穴传输层的厚度为5nm-15nm;
所述有机发光层的厚度为10nm-100nm;
所述电子传输层的厚度为40nm-60nm;
所述阴极层的厚度为90nm-110nm。
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