CN104710342B

CN104710342B - 一类二苯砜衍生物的合成方法及其应用

Info

Publication number: CN104710342B
Application number: CN201410596593.2A
Authority: CN
Inventors: 陶友田; 王芳芳; 汤超; 黄维
Original assignee: Nanjing Tech University
Current assignee: Nanjing Tech University
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2017-08-25
Anticipated expiration: 2034-10-28
Also published as: CN104710342A

Abstract

本发明公开了一种原料廉价易得，无需加入贵金属催化剂，操作简便，反应条件温和，生产成本低，产率高，便于商业化的一步法合成二苯砜系列化合物的方法，涉及有机电致发光材料领域，具体涉及一步法合成一种具有双极载流子传输性能的材料及其做为电致磷光主体在电致发光领域的应用。本发明所说的具有双极载流子传输性能的材料，既分别含不同的空穴传输性能的给体单元，又含电子传输性能的二苯砜单元，化合物分别为4，4’‑二咔啉基二苯砜、4，4’‑二(1，2，3，4‑四氢咔唑)基二苯砜、4，4’‑二(7‑氮杂吲哚)基二苯砜。

Description

一类二苯砜衍生物的合成方法及其应用

技术领域

本发明涉及有机电致发光材料领域，具体涉及一步法合成一类具有双极载流子传输性能的材料及其做为电致磷光主体在电致发光领域的应用。

技术背景

1997年等在《Nature》上报道了首例以有机过渡金属配合物为发光体的有机电致磷光器件，发现电致磷光材料可同时利用单线态和三线态激子发光，其理论内量子效率可达到100％，引起了广泛关注和研究。近年来，基于磷光材料的有机电致发光二极管(OLED)由于其体积小质量轻、可挠曲、发光效率高、响应速度快等突出的优点而备受关注。然而，由于电致磷光材料本身较长的激发态寿命使得其本身存在严重的浓度淬灭和三重态-三重态湮灭效应，从而大大降低器件的发光效率和亮度。

现在的磷光电致发光器件中大多采用主客体结构，即将磷光发射物质以一定的浓度掺杂在主体物质中，以避免三重态-三重态的湮灭，提高磷光发射效率。

1999年Forrest和Thompson等[M.A.Baldo，S.Lamansky，P.E.Burroes，M.E.Thompson，S.R.Forrest.Appl Phys Let，1999，75，4.]将绿色磷光材料Ir(ppy)₃以6wt％的浓度掺杂在4，4’-N，N’-二咔唑-联苯(CBP)的主体材料中，并引入了空穴阻挡层材料2，9-二甲基4，7-二苯基-1，10-邻菲罗啉(BCP)，获得的绿光OLED最大外量子效率达8％，功率效率达31lm/W，均大大超过电致荧光发光器件，立即引起人们对主体材料的广泛关注。

2012年Qi-Sheng Zhang等[Qi-Sheng Zhang，Jie Li，Katsuyuki Shizu，Shu-PingHuang，Shuzo Hirata，Hiroshi Miyazaki，and Chihaya Adachi.J.Am.Chem.Soc.2012，134，14706-14709]将3，6-二叔丁基咔唑在氢化钠条件下与4，4’-二氟二苯砜反应获得热活化延迟荧光材料，基于这个材料的蓝光OLED呈现出了在低电流密度时接近10％的高外量子效率。

咔唑、咔啉等二苯砜类衍生物具有较好的电子传输性能和较高的三线态能级。本发明中将具有空穴传输性能的咔啉、1，2，3，4-四氢咔唑或7-氮杂吲哚单元和具有电子传输性能的二苯砜单元以一定的方式连接，而传统方法形成碳氮键都需加入价格昂贵的贵金属催化剂，因此，本发明开发了一种原料廉价易得，无需加入贵金属催化剂，操作简便，反应条件温和，生产成本低，产率高，适合大规模生产的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效、低廉、具有巨大商业价值的一步合成的方法获得具有双极载流子传输性能的材料和采用这种材料作为主体的高效电致磷光器件，该材料应用于电致磷光器件中，可获得高效的电致发光性能。

本发明所说的具有双极载流子传输性能的材料，既含空穴传输性能的咔唑、咔啉或吲哚单元又含电子传输性能的二苯砜单元，结构式为4，4’CbSF、4，4’-4HCzSF或4，4’-4HCzSF AzIdSF，结构如下所示：

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面通过具体的实施例来具体说明本发明的技术方案。

实施例1：4，4’-二咔唑基二苯砜(1)的合成

4，4’-二氟二苯砜(0.34g，1.3mmol)，氢氧化钠(0.64g，16.0mmol)，咔啉(0.49g，2.9mmol)，DMF 8ml，150℃加热回流12h。冷却至室温倒入200ml水中析出大量固体搅拌0.5h，抽滤得棕色固体，柱层析提纯得白色固体0.59g，产率82％。¹H NMR(CDCl₃，300MHz)：δppm8.49-8.43(m，4H)，8.29(d，4H，J＝8.4Hz)，8.14(d，2HJ＝7.8Hz)，7.95(d，4H J＝8.4Hz)，7.62-7.51(m，4H)，7.43-7.30(m，4H)。

实施例2：4，4’-二(1，2，3，4-四氢咔唑)基二苯砜(2)的合成

4，4’-二氟二苯砜(0.67g，2.6mmol)，碳酸钾(1.96g，8.0mmol)，1，2，3，4-四氢咔唑(0.99g，5.8mmol)，DMSO 8ml，150℃加热回流12h。冷却至室温倒入200ml水中析出大量固体搅拌0.5h，抽滤得棕色固体，柱层析提纯得白色固体1.21g，产率83％。¹H NMR(CDCl₃，300MHz)：δppm 8.14(d，4HJ＝8.4Hz)，7.59-7.50(m，6H)，7.30(t，2H J＝4.5Hz)，7.15(t，4HJ＝3.7Hz)。

实施例3：4，4’-二(7-氮杂吲哚)基二苯砜(3)的合成

4，4’-二氟二苯砜(0.49g，1.9mmol)，氢氧化钠(0.92g，23.2mmol)，7-氮杂吲哚(0.50g，4.2mmol)，DMF 8ml，150℃加热回流12h。冷却至室温倒入200ml水中析出大量固体搅拌0.5h，抽滤得棕色固体，柱层析提纯得白色固体0.74g，产率85％。¹H NMR(CDCl₃，300MHz)：δppm8.37(d，2HJ＝4.2Hz)，8.14-7.96(m，10H)，7.55(d，2HJ＝3.3Hz)，7.19-7.15(m，2H)，6.68(m，2HJ＝3.0Hz)。

本发明制备了一类具有双极载流子传输性能的化合物，它们作为电致磷光器件发光层的主体材料，器件结构为：MoO₃(5nm)/NPB(60nm)/TCTA(5nm)/主体：Firpic(13％或17％，10nm)/TmPyPb(35nm)/CsCO₃(2nm)。所示制备的蓝光器件最大电流效率高达14.87cd/A，最大能量效率12.29lm/W，开启电压≤3V。

表1

Claims

1.三个4，4’-取代的二苯砜化合物，其结构式如下：

2.一种合成如权利要求1所述化合物的方法，反应关键步骤如下：

咔啉、1，2，3，4-四氢咔唑或7-氮杂吲哚，4，4’-二氟二苯砜，碱，加入溶剂，氮气氛围回流5-12h，后处理直接通过乙醇重结晶或柱层析的方法分离提纯。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述溶剂为二甲基亚砜或N，N-二甲基甲酰胺中的一种。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述碱是碳酸钾、氢氧化钠或叔丁醇钠中的一种。

5.一种如权利要求1所述的化合物作为双极载流子传输材料在有机电致发光器件中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，有机电致发光器件的结构包括玻璃、附着在玻璃上的导电玻璃衬底层，与导电玻璃衬底层贴合的空穴注入层，与空穴注入层贴合的空穴传输层，与空穴传输层贴合的发光层，与发光层贴合的空穴阻挡层，与空穴阻挡层贴合的电子传输层，与电子传输层贴合的阴极层，所述发光层含有权利要求1所述的化合物。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：有机电致发光器件的发光层由主体材料和掺杂材料组成，发光层的主体材料为如权利要求1所述的化合物。