CN104761547A - 噻吨酮-芳香胺化合物及应用该化合物的有机发光器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种噻吨酮-芳香胺化合物及应用该化合物的有机发光器件,该噻吨酮-芳香胺化合物包括式(Ⅰ)或式(Ⅱ)所示的化合物:其中,Ar1和Ar2分别选自具有式(Ⅲ)~式(Ⅶ)所示结构的氨类化合物或氢原子,发明的噻吨酮-芳香胺化合物,结构单一,分子量确定,具有较好的溶解性及成膜性,同时具有较低的生化温度和分解温度,薄膜形态稳定。
Description
技术领域
本发明涉及有机发光器件的蒸镀材料技术领域,尤其涉及一种噻吨酮-芳香胺化合物及应用该化合物的有机发光器件。
背景技术
有机发光二极管显示器(Organic Light Emitting Diode,OLED)是一种极具发展前景的平板显示技术,它不仅具有十分优异的显示性能,还具有自发光、结构简单、超轻薄、响应速度快、宽视角、低功耗及可实现柔性显示等特性,被誉为“梦幻显示器”,再加上其生产设备投资远小于液晶显示器(LiquidCrystal Display,LCD),得到了各大显示器厂家的青睐,已成为显示技术领域中第三代显示器件的主力军。
OLED显示器利用有机发光器件进行发光,因此改善有机发光器件的效率和寿命显得极为重要。至今,有机发光二极管已经取得了长足的进展,通过荧光磷光杂化,我们可以获得器件结构简单效率很高的白光器件。而这种荧光磷光杂化器件的效率很大程度上依赖于荧光的效率,因此发展高效的荧光材料依然具有举足轻重的意义。相比于聚合物而言,发光小分子由于制备步骤简便,结构稳定,能够纯化,因而可以获得更高的期间效率,从而可得到商业化应用。利用小分子进行蒸镀或者溶液加工,制备多层器件的方法已经受到了极大关注,并且取得了巨大的进展。
基于噻吨酮-芳香胺的蒸镀型有机小分子,结构单一,分子量确定,纯化步骤简单,可应用在包括有机发光二极管等有机发光器件中,并可借以硫原子价态的改变进一步改善该材料的平衡载流子的能力,从而提高器件的效率及稳定性。然而截止目前,用于有机发光器件的绝大多数的蒸镀分子的骨架为硫氧芴、磷氧、三苯胺等单元为核,而以噻吨酮为核的有机发光小分子却鲜有报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种噻吨酮-芳香胺化合物,其结构单一,分子量确定,具有较好的溶解性及成膜性。
本发明的另一目的在于提供一种有机发光器件,其具有较高的发光效率与稳定性。
为实现上述目的,本发明提供一种噻吨酮-芳香胺化合物,包括式(Ⅰ)或式(Ⅱ)所示的化合物:
其中,Ar1和Ar2分别选自具有式(Ⅲ)~式(Ⅶ)所示结构的氨类化合物或氢原子,
所述Ar1和Ar2分别选自具有式(Ⅲ)~式(Ⅶ)所示结构的氨类化合物,且Ar1和Ar2的结构相同。
所述噻吨酮-芳香胺化合物包括化合物P1,P2,P5,P6,P9,P10,P11,P12,P13,P14,P21,P22,P23,P24,P25,P26,P33,P34,P35,P36,P37和P38,其结构式分别如下:
所述Ar1和Ar2分别选自具有式(Ⅲ)~式(Ⅶ)所示结构的氨类化合物,且Ar1和Ar2的结构不同。
所述Ar1为氢原子,Ar2选自具有式(Ⅲ)~式(Ⅶ)所示结构的氨类化合物。
所述噻吨酮-芳香胺化合物包括化合物P3,P4,P7,P8,P15,P16,P17,P18,P19,P20,P27,P28,P29,P30,P31,P32,P39,P40,P41,P42,P43和P44,其结构式分别如下:
本发明还提供一种有机发光器件,包括基板、形成于所述基板上的阳极、形成于所述阳极上的空穴注入层、形成于所述空穴注入层上的空穴传输层、形成于所述空穴传输层上的数层发光层、形成于所述数层发光层上的电子传输层、及形成于所述电子传输层上的阴极,所述的数层发光层的材料为上述噻吨酮-芳香胺化合物中的一种或多种。
所述阳极的材料为氧化铟锡,所述阴极与所述电子传输层之间设有电子注入层,所述阴极的材料为铝,所述电子注入层的材料为氟化锂。
所述阳极的厚度为95nm,所述空穴注入层的厚度为5nm,所述空穴传输层的厚度为20nm,所述发光层的厚度为35nm,所述电子传输层的厚度为55nm,所述阴极的厚度为大于80nm,所述电子注入层的厚度为1nm。
所述空穴注入层的材料为2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂三亚苯(HAT-CN),其结构式为
所述空穴传输层的材料为4-(2-噻唑偶氮)-苯二甘氨酸(TAPC),其结构式为
所述发光层的材料为1,3二咔唑基苯(mCP)掺杂噻吨酮-芳香胺化合物P2,所述1,3二咔唑基苯(mCP)的结构式为
所述噻吨酮-芳香胺化合物P2的结构式为
所述电子传输层的材料为1,3,5-三[(3-吡啶基)-3-苯基]苯(TmPyPB),其结构式为
本发明的有益效果:本发明的噻吨酮-芳香胺化合物,结构单一,分子量确定,具有较好的溶解性及成膜性,同时具有较低的生化温度和分解温度,薄膜形态稳定,通过改变连接的化学结构可以有效地调控该材料的共轭长度和发光的颜色,通过改变含芳香结构上的修饰基团,可进一步改善其物理特性以及基于该噻吨酮-芳香胺化合物的光电器件的性能。本发明的有机发光器件,发光层材料采用噻吨酮-芳香胺化合物,具有较高的发光效率与稳定性。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容,请参阅以下有关本发明的详细说明与附图,然而附图仅提供参考与说明用,并非用来对本发明加以限制。
附图说明
下面结合附图,通过对本发明的具体实施方式详细描述,将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
附图中,
图1为本发明噻吨酮-芳香胺化合物P1,P2,P3,P4在二氯甲烷溶液中的吸收光谱图;
图2为本发明噻吨酮-芳香胺化合物P1,P2,P3,P4在甲苯溶液中的发射光谱图;
图3为本发明噻吨酮-芳香胺化合物P1的核磁氢谱图;
图4为本发明噻吨酮-芳香胺化合物P2的核磁氢谱图;
图5为本发明噻吨酮-芳香胺化合物P3的核磁氢谱图;
图6为本发明噻吨酮-芳香胺化合物P4的核磁氢谱图;
图7为本发明有机发光器件的结构示意图;
图8为本发明有机发光器件掺杂不同浓度的噻吨酮-芳香胺化合物P2的电流密度-发光亮度-电压关系曲线图;
图9为本发明有机发光器件掺杂不同浓度的噻吨酮-芳香胺化合物P2的发光亮度-电流效率-功率效率关系曲线图;
图10为本发明有机发光器件掺杂不同浓度的噻吨酮-芳香胺化合物P2的发光亮度-外部量子效率关系曲线图;
图11为本发明有机发光器件掺杂不同浓度的噻吨酮-芳香胺化合物P2的发光光谱图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果,以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
本发明首先提供一种噻吨酮-芳香胺化合物,包括结构通式为式(Ⅰ)或式(Ⅱ)所示的化合物:
其中,所述Ar1和Ar2分别选自具有式(Ⅰ)~式(Ⅴ)所示结构的氨类化合物或氢原子,
具体地,Ar1和Ar2可以分别选自具有式(Ⅲ)~式(Ⅶ)所示结构的氨类化合物,且Ar1和Ar2的结构相同,此时,所述噻吨酮-芳香胺化合物包括化合物P3,P4,P7,P8,P15,P16,P17,P18,P19,P20,P27,P28,P29,P30,P31,P32,P39,P40,P41,P42,P43和P44,其结构式分别如下:
具体地,Ar1和Ar2也可以分别选自具有式(Ⅲ)~式(Ⅶ)所示结构的氨类化合物,且Ar1和Ar2的结构不同。
具体地,也可以是Ar1为氢原子,Ar2选自具有式(Ⅲ)~式(Ⅶ)所示结构的氨类化合物,此时,所述噻吨酮-芳香胺化合物包括化合物P3,P4,P7,P8,P15,P16,P17,P18,P19,P20,P27,P28,P29,P30,P31,P32,P39,P40,P41,P42,P43和P44,其结构式分别如下:
制备本发明的噻吨酮-芳香胺化合物之前,需首先制备出中间体1、中间体2、中间体3、或中间体4。
具体地,所述中间体1的结构式和合成路线如下图所示:
其中,式s1所示化合物的制备方法为:将氢氧化钾KOH(5.45g,97.3mmol)和60ml水配成溶液冷却至室温。氮气(N2)保护下,加入巯基水杨酸(3.0g,38.9mmol),加入到250ml三口烧瓶中,加入溴化亚铜CuBr(0.167g,1.16mmol),室温下搅拌20-30min。然后加反应液加热到60℃,通过注射器缓慢滴加碘苯(6.08g,29.8mmol),升温至回流,反应20-24h。冷却至室温,然后滴加10ml浓盐酸,滴加完毕后,反应液有大量固体析出,抽滤得黄色固体,水洗得白色固体,利用少量甲醇洗涤,并真空干燥。产物不纯不影响下一步,直接进行下一步反应。
其中,式s2所示化合物的制备方法为:氮气(N2)气保护下,将式s1所示化合物(6.53g,328.4mmol)和30ml多聚磷酸混匀,加热到150℃,反应7-8h,冷却至室温,小心倒入碎冰中,抽滤,并使用100ml水洗,烘干,用2×100ml二氯甲烷萃取两次,旋干得到灰色固体,烘干后得到5.55g固体,产率95.5%。
具体地,所述中间体1的制备方法为:在氮气气氛下,在100ml三颈烧瓶中加入式s2所示化合物9-噻吨酮(1.0g,4.72mmol),加入20ml醋酸作为溶剂,在30min内滴加完溴水2.5ml,回流反应20-24小时。冷却至室温,倒入冰水中,加入亚硫酸钠,搅拌,抽滤,干燥。用柱色谱分离得0.83g黄绿色固体,收率为47%。
具体地,所述中间体2的结构式和合成路线如下:
具体地,所述中间体2的制备方法为:在室温下,往50ml的单口烧瓶中加入40ml冰醋酸和20ml二氯甲烷,加入原料中间体1(0.74g,2mmol),5倍当量30%的双氧水,55-60℃搅拌20-24小时,冷却至室温后,利用二氯甲烷萃取,过柱,得白色固体0.66g,收率83%。C13H6Br2OS理论值M/S=367.85(100.0%),367.85(50.2%),371.85(47.8%),370.85(14.9%),372.85(7.7%),368.85(7.5%),371.84(4.4%),373.84(2.2%)。
具体地,所述中间体3的结构式和合成路线如下:
具体地,所述中间体3的制备方法为:在室温下,往50ml的单口烧瓶中加入20ml浓硫酸,然后加入6ml溴苯液体,室温搅拌半小时,得白色浑浊液体,然后在半小时分批加入1.0g巯基水杨酸。室温搅拌20-24小时,然后在100℃加热2-3h,冷却至室温后,小心倒入冰水中,抽滤,得到固体,然后加入20%的NaOH水溶液,搅拌2h,抽滤,水洗至中性,得黄色固体。收率83%。HNMR(400MHz,CDCl3,ppm):7.70-7.90(s,2H),7.40-7.60(m,4H),7.30(m,1H)。
具体地,所述中间体4的结构式和合成路线如下:
具体地,中间体4的制备方法为:在室温下,往50ml的单口烧瓶中加入40ml冰醋酸和20ml二氯甲烷,加入原料中间体3(0.87g,3mmol),5倍当量30%的双氧水,55-60℃搅拌20-24小时,冷却至室温后,二氯甲烷萃取,过柱,得白色固体0.83g,收率86%。C13H7BrO3S理论值M/S=321.93,323.93(100.0%),321.93(97.5%),324.93(14.9%),322.93(14.6%),325.92(4.3%),325.93(1.6%)。
以下结合具体实施例,详细说明本发明的噻吨酮-芳香胺化合物的制备方法。
实施例1:
本实施例制备化合物P1(2,7-二咔唑噻吨酮),其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
在氮气气氛下,往100ml烧瓶中加入3,7-二溴-9-噻吨酮(2.22g,6mmol),20ml DMPU,碘化亚铜0.167g,碳酸钾0.600g,咔唑(2.22g,1.2equ),18-冠-60.36g,通气5min,160-170℃下反应18-24h。二氯甲烷萃取,分液,合并有机相,用无水硫酸镁干燥,抽滤,所得的滤液在减压下除去溶剂,真空干燥,柱分离得黄色固体1.56g,产率48%。C37H22N2OS M/S=542.15;元素分析:C,81.89;H,4.09;N,5.16;O,2.95;S,5.91。图3为本发明噻吨酮-芳香胺化合物P1的核磁氢谱图。
实施例2:
本实施例制备化合物P2(2,7-二咔唑噻吨酮-硫,硫-二氧化物),其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
在室温下,将0.60g化合物P1加入到50ml单口烧瓶中,加入20ml醋酸和过量的30%双氧水,氧化18-24小时,抽滤,水洗,少量甲醇洗,干燥,得产物。过短柱,石油醚:二氯甲烷=1:1过柱,得黄色固体0.61g,产率97%。C37H22N2O3S M/S=574.14理论值:574.14(100.0%),575.14(40.4%),576.14(9.2%),576.13(4.5%),577.13(1.8%),575.13(1.5%),577.15(1.0%)。元素分析:C,77.33;H,3.86;N,4.87;O,8.35;S,5.58。图4为本发明噻吨酮-芳香胺化合物P2的核磁氢谱图。
实施例3:
本实施例制备化合物P3(2-咔唑噻吨酮),其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
在氮气气氛下,往100ml烧瓶中加入3-溴-9-噻吨酮(1.01g,3.5mmol),15ml DMPU,碘化亚铜0.56g碳酸钾1.40g,咔唑0.71g,1.2equ,18-冠-60.21g通气5min,160-170℃下反应24h。二氯甲烷萃取,分液,合并有机相,用无水硫酸镁干燥,抽滤,所得的滤液在减压下除去溶剂,柱分离得到黄色产物0.739g,产率56%。C25H15NOS M/S=377.09理论值:377.09(100.0%),378.09(28.1%),379.08(4.5%),379.09(4.0%),380.09(1.3%)。元素分析:C,79.55;H,4.01;N,3.71;O,4.24;S,8.49。图5为本发明噻吨酮-芳香胺化合物P3的核磁氢谱图。
实施例4:
本实施例制备化合物P4(2-咔唑噻吨酮-硫,硫-二氧化物),其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
在室温下,将0.50g化合物P3加入到50ml单口烧瓶中,加入20ml醋酸和过量的30%双氧水,氧化18-24小时,抽滤,水洗,少量甲醇洗,干燥,二氯甲烷:石油醚=1:1过柱得黄色固体产物0.505g,产率98%。C25H15NO3SM=409.08理论值:409.08(100.0%),410.08(28.1%),411.07(4.5%),411.08(4.5%),412.08(1.5%)。元素分析:C,73.33;H,3.69;N,3.42;O,11.72;S,7.83。图6为本发明噻吨酮-芳香胺化合物P4的核磁氢谱图。
图1和图2分别为本发明噻吨酮-芳香胺化合物P1,P2,P3,P4在二氯甲烷溶液中的吸收光谱图与本发明噻吨酮-芳香胺化合物P1,P2,P3,P4在甲苯溶液中的发射光谱图。
实施例5:
本实施例制备化合物P5,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
在氮气保护下,向三口烧瓶中加入100ml甲苯,0.74g中间体1(2mmol),0.85g二甲基吖啶(5mmol),在搅拌下加入0.58g叔丁基醇钠,再加入20mgPd2(dba)3(双二苄基丙酮钯),再加入10%三叔丁基正己烷溶液,加热回流,反应18-24h。降温,用二氯甲烷萃取有机相,旋干,过柱,得白色固体产物0.85g,产率56%。C55H42N2S M/S=762.31理论值:762.31(100.0%),763.31(62.6%),764.31(19.3%),764.30(4.4%),765.32(3.7%),765.31(3.0%)。元素分析:C,86.58;H,5.55;N,3.67;S,4.20。
实施例6:
本实施例制备化合物P6,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例5中的中间体1换成等当量的中间体2,其他原料和步骤均同于实施例5,得白色固体产物0.81g,产率51%,C55H42N2O2S M/S=794.30理论值:794.30(100.0%),795.30(62.7%),796.30(19.8%),796.29(4.4%),797.31(3.7%),797.30(3.3%)。元素分析:C,83.09;H,5.32;N,3.52;O,4.03;S,4.03。
实施例7:
本实施例制备化合物P7,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例5中的中间体1换成等当量的中间体3,其他原料和步骤均同于实施例5,得白色固体产物0.57g,产率52%,C40H29NS M/S=555.20理论值:555.20(100.0%),556.21(44.9%),557.21(9.8%),557.20(4.9%),558.20(2.0%),558.21(1.5%),556.20(1.2%)。元素分析:C,86.45;H,5.26;N,2.52;S,5.77。
实施例8:
本实施例制备化合物P8,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例5中的中间体1换成等当量的中间体4,其他原料和步骤均同于实施例5,得白色固体产物0.61g,产率52%,C40H29NO2S M/S=587.19理论值:587.19(100.0%),588.20(45.0%),589.20(10.3%),589.19(5.0%),590.19(2.0%),590.20(1.7%),588.19(1.2%)。元素分析:C,81.74;H,4.97;N,2.38;O,5.44;S,5.46。
实施例9:
本实施例制备化合物P9,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
在氮气气氛下,往100ml烧瓶中加入甲苯24ml,乙醇8ml,2M的碳酸钾水溶液5ml,3,7-二溴-9-噻吨酮0.555g,1.5mmol,咔唑苯硼酸酯1.545g,1.2equ,室温搅拌,然后加入三苯基磷钯催化剂,90-96℃回流24小时。冷却至室温,二氯甲烷萃取,无水硫酸镁干燥。柱色谱分流得浅黄色固体0.68g,产率65%。C49H30N2O3S M/S=726.20理论值:726.20(100.0%),727.20(54.3%),728.20(15.2%),728.19(4.5%),729.21(2.7%),729.20(2.6%)。元素分析:C,80.97;H,4.16;N,3.85;O,6.60;S,4.41。
实施例10:
本实施例制备化合物P10,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例9中的中间体1换成等当量的中间体2,其他原料和步骤均同于实施例9,得产物1.05g,产率97%。C49H30N2O3S M/S=726.2理论值:726.20(100.0%),727.20(54.3%),728.20(15.2%),728.19(4.5%),729.21(2.7%),729.20(2.6%)。元素分析:C,80.97;H,4.16;N,3.85;O,6.60;S,4.41。
实施例11:
本实施例制备化合物P11,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例9中的对位苯基咔唑硼酸酯换成等当量的间位苯基咔唑硼酸酯,其他原料和步骤均同于实施例9,得白色固体产物0.99g,产率80%,C61H38N2SM/S=830.28理论值:830.28(100.0%),831.28(68.4%),832.28(23.7%),833.29(5.1%),832.27(4.4%),833.27(3.0%),831.27(1.5%),834.28(1.1%)。元素分析:C,88.16;H,4.61;N,3.37;S,3.86。
实施例12:
本实施例制备化合物P12,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例9中的对位苯基咔唑硼酸酯换成等当量的间位苯基咔唑硼酸酯,中间体1换成等当量的中间体2,其他原料和步骤均同于实施例9,得白色固体产物1.05g,产率81%,C61H38N2O2S M/S=862.27理论值:862.27(100.0%),863.27(68.5%),864.27(24.5%),865.28(5.1%),864.26(4.4%),865.26(3.0%),863.26(1.5%),866.27(1.1%)。元素分析:C,84.89;H,4.44;N,3.25;O,3.71;S,3.72。
实施例13:
本实施例制备化合物P13,其结构式及及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例9中的对位苯基咔唑硼酸酯换成等当量的邻位苯基咔唑硼酸酯,其他原料和步骤均同于实施例9,得白色固体产物1.0g,产率81%,C61H38N2SM/S=830.28理论值:830.28(100.0%),831.28(68.4%),832.28(23.7%),833.29(5.1%),832.27(4.4%),833.27(3.0%),831.27(1.5%),834.28(1.1%)。元素分析:C,88.16;H,4.61;N,3.37;S,3.86。
实施例14:
本实施例制备化合物P14,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例9中的对位苯基咔唑硼酸酯换成等当量的邻位苯基咔唑硼酸酯,中间体1换成等当量的中间体2,其他原料和步骤均同于实施例9,得白色固体产物1.08g,产率82%,C62H42N2O2S M/S=878.30理论值:878.30(100.0%),879.30(70.5%),880.30(24.9%),881.31(5.4%),880.29(4.4%),881.30(3.7%),882.30(1.1%),882.31(1.0%)。元素分析:C,84.71;H,4.82;N,3.19;O,3.64;S,3.65.
实施例15:
本实施例制备化合物P15,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
在氮气气氛下,往100ml烧瓶中加入甲苯48ml,乙醇16ml,2M的碳酸钾水溶液10ml,3-溴-9-噻吨酮(0.582g,2mmol),咔唑苯硼酸酯1.03g,1.2equ,室温搅拌,然后加入三苯基磷钯催化剂75mg,90-96℃回流18-24小时。冷却至室温,二氯甲烷萃取,无水硫酸镁干燥。石油醚:二氯甲烷=1:3过柱的产物得浅绿色固体0.580g,产率64%,C105H64N4O5S3M/S=1556.40理论值:m/z:1557.41(100.0%),1556.40(87.3%),1558.41(60.0%),1559.41(24.2%),1559.40(13.9%),1558.40(13.4%),1560.41(9.1%),1560.42(5.9%),1557.40(3.4%),1561.41(3.3%),1561.42(1.7%),1560.40(1.1%)。元素分析:C,80.95;H,4.14;N,3.60;O,5.14;S,6.17。
实施例16:
本实施例制备化合物P16,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例15中的对位苯基咔唑硼酸酯换成等当量的邻位苯基咔唑硼酸酯,中间体3换成等当量的中间体4,其他原料和步骤均同于实施例15,过柱得浅绿色固体,产率97%,C31H19NO3S,M/S=485.11理论值:m/e:485.11(100.0%),486.11(35.0%),487.12(5.6%),487.10(4.5%),488.11(1.6%),487.11(1.0%)。元素分析:C,76.68;H,3.94;N,2.88;O,9.89;S,6.60。
实施例17:
本实施例制备化合物P17,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例15中的对位苯基咔唑硼酸酯量换成等当量间位苯基咔唑硼酸酯,其他原料和步骤均同于实施例15,得白色固体产物0.68g,产率78%,C43H27NS M/S=:589.19理论值:589.19(100.0%),590.19(49.0%),591.19(11.7%),591.18(4.4%),592.19(2.3%),592.20(1.7%)。元素分析:C,87.57;H,4.61;N,2.38;S,5.44。
实施例18:
本实施例制备化合物P18,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例15中的对位苯基咔唑硼酸酯量换成等当量间位苯基咔唑硼酸酯,中间体3换成等当量的中间体4,其他原料和步骤均同于实施例15,得白色固体产物0.72g,产率78%,C43H27NO2S M/S=621.18理论值:621.18(100.0%),622.18(49.1%),623.18(12.2%),623.17(4.4%),624.18(2.5%),624.19(1.8%)。元素分析:C,83.07;H,4.38;N,2.25;O,5.15;S,5.16。
实施例19:
本实施例化合物P19及合成路线:
具体实施步骤为:
将实施例15中的对位苯基咔唑硼酸酯量换成等当量邻位苯基咔唑硼酸酯,其他原料和步骤均同于实施例15,得白色固体产物0.68g,产率77%,C43H27NS M/S=589.19理论值:589.19(100.0%),590.19(49.0%),591.19(11.7%),591.18(4.4%),592.19(2.3%),592.20(1.7%)。元素分析:C,87.57;H,4.61;N,2.38;S,5.44。
实施例20:
本实施例制备化合物P20,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例15中的对位苯基咔唑硼酸酯量换成等当量邻位苯基咔唑硼酸酯,中间体3换成等当量的中间体4,其他原料和步骤均同于实施例15,得白色固体产物0.708g,产率76%,C43H27NO2S M/S=621.18理论值:621.18(100.0%),622.18(49.1%),623.18(12.2%),623.17(4.4%),624.18(2.5%),624.19(1.8%)。元素分析:C,83.07;H,4.38;N,2.25;O,5.15;S,5.16。
实施例21:
本实施例制备化合物P21,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例9中的苯甲咔唑硼酸酯换成等当量的苯代吖啶硼酸酯,其他原料和步骤均同于实施例9,得白色固体产物0.685g,产率75%,C67H50N2S M/S=914.37理论值:914.37(100.0%),915.37(76.1%),916.38(27.9%),917.38(7.0%),916.37(5.6%),917.37(3.5%),918.38(1.3%),918.37(1.3%)。元素分析:C,87.93;H,5.51;N,3.06;S,3.50。
实施例22:
本实施例制备化合物P22,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例9中的苯甲咔唑硼酸酯换成等当量的苯代吖啶硼酸酯,中间体1换成等当量的中间体2,其他原料和步骤均同于实施例9,得白色固体产物1.05g,产率74%,C67H50N2O2S M/S=946.36理论值:946.36(100.0%),947.36(76.1%),948.37(28.0%),949.37(7.3%),948.36(6.0%),949.36(3.6%),950.37(1.4%),950.36(1.3%)。元素分析:C,84.96;H,5.32;N,2.96;O,3.38;S,3.39。
实施例23:
本实施例制备化合物P23,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例9中的苯甲咔唑硼酸酯换成等当量的苯代吖啶硼酸酯,其他原料和步骤均同于实施例9,得白色固体产物1.10g,产率81%,C67H50N2S M/S=914.37理论值:914.37(100.0%),915.37(76.1%),916.38(27.9%),917.38(7.0%),916.37(5.6%),917.37(3.5%),918.38(1.3%),918.37(1.3%)。元素分析:C,87.93;H,5.51;N,3.06;S,3.50。
实施例24:
本实施例制备化合物P24,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例9中的苯甲咔唑硼酸酯换成等当量的苯代吖啶硼酸酯,中间体1换成等当量的中间体2,其他原料和步骤均同于实施例9,得白色固体产物1.15g,产率81%,C67H50N2O2S M/S=946.36理论值:946.36(100.0%),947.36(76.1%),948.37(28.0%),949.37(7.3%),948.36(6.0%),949.36(3.6%),950.37(1.4%),950.36(1.3%)。元素分析:C,84.96;H,5.32;N,2.96;O,3.38;S,3.39。
实施例25:
本实施例化合物P25及合成路线
具体实施步骤为:
将实施例9中的苯甲咔唑硼酸酯换成等当量的苯代吖啶硼酸酯,其他原料和步骤均同于实施例9,得白色固体产物1.07g,产率78%,C67H50N2S M/S=914.37理论值:914.37(100.0%),915.37(76.1%),916.38(27.9%),917.38(7.0%),916.37(5.6%),917.37(3.5%),918.38(1.3%),918.37(1.3%)。元素分析:C,87.93;H,5.51;N,3.06;S,3.50。
实施例26:
本实施例制备化合物P26,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例9中的苯基咔唑硼酸酯换成等当量的苯代吖啶,中间体1换成等当量的中间体2,其他原料和步骤均同于实施例9,得白色固体产物1.078g,产率76%,C67H50N2O2S M/S=946.36理论值:946.36(100.0%),947.36(76.1%),948.37(28.0%),949.37(7.3%),948.36(6.0%),949.36(3.6%),950.37(1.4%),950.36(1.3%)。元素分析:C,84.96;H,5.32;N,2.96;O,3.38;S,3.39。
实施例27:
本实施例制备化合物P27,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例15中的苯基咔唑硼酸酯换成等当量的苯代吖啶,其他原料和步骤均同于实施例15,得白色固体产物0.719g,产率76%,C46H33NS M/S=631.23理论值:631.23(100.0%),632.24(51.7%),633.24(13.5%),633.23(4.6%),634.23(2.3%),634.24(2.3%),632.23(1.2%)。元素分析:C,87.44;H,5.26;N,2.22;S,5.07。
实施例28:
本实施例制备化合物P28,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例15中的苯基咔唑硼酸值换成等当量的苯代吖啶硼酸值,中间体3换成等当量的中间体4,其他原料和步骤均同于实施例15,得白色固体产物0.75g,产率76%,C46H33NO2S M/S=663.22理论值:663.22(100.0%),664.23(51.7%),665.23(13.9%),665.22(4.6%),666.23(2.5%),666.22(2.3%),664.22(1.2%)。元素分析:C,83.23;H,5.01;N,2.11;O,4.82;S,4.83。
实施例29:
本实施例制备化合物P29,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例15中的苯甲咔唑硼酸酯换成等当量的苯代吖啶硼酸酯,其他原料和步骤均同于实施例15,得白色固体产物0.64g,产率68%,C46H33NS M/S=631.23理论值:631.23(100.0%),632.24(51.7%),633.24(13.5%),633.23(4.6%),634.23(2.3%),634.24(2.3%),632.23(1.2%)。元素分析:C,87.44;H,5.26;N,2.22;S,5.07。
实施例30:
本实施例制备化合物P30,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例15中的苯甲咔唑硼酸酯换成等当量的苯代吖啶硼酸酯,中间体3换成等当量的中间体4,其他原料和步骤均同于实施例15,得白色固体产物0.76g,产率76%,C46H33NO2S M/S=663.22理论值:663.22(100.0%),664.23(51.7%),665.23(13.9%),665.22(4.6%),666.23(2.5%),666.22(2.3%),664.22(1.2%)。元素分析:C,83.23;H,5.01;N,2.11;O,4.82;S,4.83。
实施例31:
本实施例化合物P31及合成路线
具体实施步骤为:
将实施例15中的苯甲咔唑硼酸酯换成等当量的苯代吖啶硼酸酯,其他原料和步骤均同于实施例15,得白色固体产物0.737g,产率78%,C46H33NS M/S=631.23理论值:631.23(100.0%),632.24(51.7%),633.24(13.5%),633.23(4.6%),634.23(2.3%),634.24(2.3%),632.23(1.2%)。元素分析:C,87.44;H,5.26;N,2.22;S,5.07。
实施例32:
本实施例制备化合物P32,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例15中的苯基咔唑硼酸酯换成等当量的苯代吖啶硼酸酯,中间体3换成等当量的中间体4,其他原料和步骤均同于实施例15,得白色固体产物0.77g,产率78%,C46H33NO2S M/S=663.22理论值:663.22(100.0%),664.23(51.7%),665.23(13.9%),665.22(4.6%),666.23(2.5%),666.22(2.3%),664.22(1.2%)。元素分析:C,83.23;H,5.01;N,2.11;O,4.82;S,4.83。
实施例33:
本实施例制备化合物P33,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例9中的苯甲咔唑硼酸酯换成等当量的苯代吩噻嗪二氧化物硼酸酯,其他原料和步骤均同于实施例9,得白色固体产物1.10g,产率77%,C61H38N2O4S3M/S=958.20理论值:958.20(100.0%),959.20(71.1%),960.21(23.1%),960.20(16.3%),961.20(9.3%),961.21(6.2%),962.20(3.4%),962.21(1.2%)。元素分析:C,76.38;H,3.99;N,2.92;O,6.67;S,10.03。
实施例34:
本实施例制备化合物P34,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例9中的苯甲咔唑硼酸酯换成等当量的苯代吩噻嗪二氧化物硼酸酯,中间体1换成等当量的中间体2,其他原料和步骤均同于实施例9,得白色固体产物1.13g,产率76%,C61H38N2O6S3M/S=990.19理论值:990.19(100.0%),991.19(71.2%),992.20(23.2%),992.18(13.3%),993.19(9.4%),993.20(6.5%),994.19(3.5%),992.19(3.4%),994.20(1.3%)。元素分析:C,73.92;H,3.86;N,2.83;O,9.69;S,9.71。
实施例35:
本实施例制备化合物P35,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例9中的苯甲咔唑硼酸酯换成等当量的苯代吩噻嗪二氧化物硼酸酯,其他原料和步骤均同于实施例9,得白色固体产物1.07g,产率75%,C61H38N2O4S3M/S=958.20理论值:958.20(100.0%),959.20(71.1%),960.21(23.1%),960.20(16.3%),961.20(9.3%),961.21(6.2%),962.20(3.4%),962.21(1.2%)。元素分析:C,76.38;H,3.99;N,2.92;O,6.67;S,10.03。
实施例36:
本实施例制备化合物P36,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例32中的苯甲咔唑硼酸酯换成等当量的苯代吩噻嗪二氧化物硼酸酯,中间体3换成等当量的中间体4,其他原料和步骤均同于实施例32,得白色固体产物1.10g,产率74%,C61H38N2O6S3M/S=990.19理论值:990.19(100.0%),991.19(71.2%),992.20(23.2%),992.18(13.3%),993.19(9.4%),993.20(6.5%),994.19(3.5%),992.19(3.4%),994.20(1.3%)。元素分析:C,73.92;H,3.86;N,2.83;O,9.69;S,9.71。
实施例37:
本实施例制备化合物P37,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例9中的苯甲咔唑硼酸酯换成等当量的苯代吩噻嗪二氧化物硼酸酯,其他原料和步骤均同于实施例9,得白色固体产物1.06g,产率74%,C61H38N2O4S3M/S=958.20理论值:958.20(100.0%),959.20(71.1%),960.21(23.1%),960.20(16.3%),961.20(9.3%),961.21(6.2%),962.20(3.4%),962.21(1.2%)。元素分析:C,76.38;H,3.99;N,2.92;O,6.67;S,10.03。
实施例38:
本实施例制备化合物P38,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例9中的苯甲咔唑硼酸酯换成等当量的苯代吩噻嗪二氧化物硼酸酯,中间体1换成等量的中间体2,其他原料和步骤均同于实施例9,得白色固体产物1.07g,产率72%,C61H38N2O6S3M/S=990.19理论值:990.19(100.0%),991.19(71.2%),992.20(23.2%),992.18(13.3%),993.19(9.4%),993.20(6.5%),994.19(3.5%),992.19(3.4%),994.20(1.3%)。元素分析:C,73.92;H,3.86;N,2.83;O,9.69;S,9.71。
实施例39:
本实施例制备化合物P39,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例15中的苯甲咔唑硼酸酯换成等当量的苯代噻吩嗪硼酸酯,其他原料和步骤均同于实施例15,得白色固体产物0.76g,产率78%,C43H27NO2S2M/S=653.15理论值:653.15(100.0%),654.15(50.3%),655.16(11.4%),655.14(8.9%),656.15(4.5%),656.16(1.9%),655.15(1.3%),657.15(1.1%)。元素分析:C,78.99;H,4.16;N,2.14;O,4.89;S,9.81。
实施例40:
本实施例制备化合物P40,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例15中的苯甲咔唑硼酸酯换成等当量的苯代噻吩嗪硼酸酯,中间体3换成等量的中间体4,其他原料和步骤均同于实施例15,得白色固体产物0.76g,产率74%,C43H27NO4S2M/S=685.14理论值:685.14(100.0%),686.14(50.3%),687.14(12.9%),687.13(8.9%),688.14(4.5%),688.15(2.2%),689.14(1.1%),元素分析:C,75.31;H,3.97;N,2.04;O,9.33;S,9.35。
实施例41:
本实施例制备化合物P41,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例15中的苯甲咔唑硼酸酯换成等当量的苯代噻吩嗪硼酸酯,中间体3换成等量的中间体4,其他原料和步骤均同于实施例15,得白色固体产物0.72g,产率74%,C43H27NO2S2M/S=653.15理论值:653.15(100.0%),654.15(50.3%),655.16(11.4%),655.14(8.9%),656.15(4.5%),656.16(1.9%),655.15(1.3%),657.15(1.1%)。元素分析:C,78.99;H,4.16;N,2.14;O,4.89;S,9.81。
实施例42:
本实施例制备化合物P42,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例15中的苯甲咔唑硼酸酯换成等当量的苯代噻吩嗪硼酸酯,其他原料和步骤均同于实施例15,得白色固体产物0.74g,产率72%,C43H27NO4S2M/S=685.14理论值:685.14(100.0%),686.14(50.3%),687.14(12.9%),687.13(8.9%),688.14(4.5%),688.15(2.2%),689.14(1.1%),元素分析:C,75.31;H,3.97;N,2.04;O,9.33;S,9.35。
实施例43:
本实施例制备化合物P43,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例15中的苯甲咔唑硼酸酯换成等当量的苯代噻吩嗪硼酸酯,中间体3换成等量的中间体4,其他原料和步骤均同于实施例15,得白色固体产物0.72g,产率74%,C43H27NO2S2M/S=653.15理论值:653.15(100.0%),654.15(50.3%),655.16(11.4%),655.14(8.9%),656.15(4.5%),656.16(1.9%),655.15(1.3%),657.15(1.1%)。元素分析:C,78.99;H,4.16;N,2.14;O,4.89;S,9.81。
实施例44
本实施例制备化合物P44,其结构式及合成路线如下图所示:
具体实施步骤为:
将实施例15中的苯甲咔唑硼酸酯换成等当量的苯代噻吩嗪硼酸酯,中间体3换成等量的中间体4,其他原料和步骤均同于实施例15,得白色固体产物0.78g,产率76%,C43H27NO4S2M/S=685.14理论值:685.14(100.0%),686.14(50.3%),687.14(12.9%),687.13(8.9%),688.14(4.5%),688.15(2.2%),689.14(1.1%),元素分析:C,75.31;H,3.97;N,2.04;O,9.33;S,9.35。
上述噻吨酮-芳香胺化合物,结构单一,分子量确定,具有较好的溶解性及成膜性,同时具有较低的生化温度和分解温度,薄膜形态稳定,通过改变连接的化学结构可以有效地调控该材料的共轭长度和发光的颜色,通过改变含芳香结构上的修饰基团,可进一步改善其物理特性以及基于该噻吨酮-芳香胺化合物的光电器件的性能。
请参阅图7,本发明还提供一种有机发光器件,包括基板1、形成于所述基板1上的阳极2、形成于所述阳极2上的空穴注入层3、形成于所述空穴注入层3上的空穴传输层4、形成于所述空穴传输层4上的数层发光层5、形成于所述数层发光层5上的电子传输层6、及形成于所述电子传输层6上的阴极7,所述的数层发光层5的材料为上述噻吨酮-芳香胺化合物中的一种或多种。
具体地,所述阳极2的材料为氧化铟锡,所述阴极7与所述电子传输层6之间设有电子注入层71,所述阴极7的材料为铝,所述电子注入层71的材料为氟化锂。
具体地,所述阳极2的厚度为95nm,所述空穴注入层3的厚度为5nm,所述空穴传输层4的厚度为20nm,所述发光层5的厚度为35nm,所述电子传输层6的厚度为55nm,所述阴极7的厚度为大于80nm,所述电子注入层71的厚度为1nm。
具体地,所述空穴注入层3的材料为2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂三亚苯(HAT-CN),其结构式为
所述空穴传输层4的材料为4-(2-噻唑偶氮)-苯二甘氨酸(TAPC),其结构式为
所述发光层5的材料为1,3二咔唑基苯(mCP)掺杂噻吨酮-芳香胺化合物P2,所述1,3二咔唑基苯(mCP)的结构式为
所述噻吨酮-芳香胺化合物P2的结构式为
所述电子传输层6的材料为1,3,5-三[(3-吡啶基)-3-苯基]苯(TmPyPB),其结构式为
所述有机发光器件的制备过程如下:将氧化铟锡(ITO)透明导电玻璃在清洗剂中进行超声处理,再用去离子水清洗,在丙酮/乙醇的混合溶剂中利用超声除油,之后在洁净的环境下烘烤至完全除去水分,然后用紫外光和臭氧进行清洗,并用低能阳离子轰击得到阳极2,将所述阳极2置于真空腔内,抽真空至1×10-5~9×10-3Pa,然后在所述阳极2上依次蒸镀空穴注入层3、空穴传输层4、数层发光层5、电子传输层6,电子注入层71与阴极7,最终得到本实施例的有机电致发光器件。
上述有机电致发光器件的性能数据如表1所示。其中,器件A的发光层为1,3二咔唑基苯(mCP)掺杂1±0.2%wt上述噻吨酮-芳香胺化合物P2,器件B的发光层为1,3二咔唑基苯(mCP)掺杂3±0.2%wt上述噻吨酮-芳香胺化合物P2,器件C的发光层为1,3二咔唑基苯(mCP)掺杂5±1%wt上述噻吨酮-芳香胺化合物P2,器件D的发光层为1,3二咔唑基苯(mCP)掺杂10±1%wt上述噻吨酮-芳香胺化合物P2,器件E的发光层为1,3二咔唑基苯(mCP)掺杂30±2%wt上述噻吨酮-芳香胺化合物P2,其中起亮电压表示亮度为1cd/m2时的驱动电压。
表1本发明有机电致发光器件的性能数据汇总
图8、图9、图10、及图11分别为本发明有机发光器件掺杂不同浓度的噻吨酮-芳香胺化合物P2的电流密度-发光亮度-电压关系曲线图、发光亮度-电流效率-功率效率关系曲线图、发光亮度-外部量子效率关系曲线图、及发光光谱图。
上述有机发光器件,发光层材料采用噻吨酮-芳香胺化合物,具有较高的发光效率与稳定性。
综上所述,本发明的噻吨酮-芳香胺化合物,结构单一,分子量确定,具有较好的溶解性及成膜性,同时具有较低的生化温度和分解温度,薄膜形态稳定,通过改变连接的化学结构可以有效地调控该材料的共轭长度和发光的颜色,通过改变含芳香结构上的修饰基团,可进一步改善其物理特性以及基于该噻吨酮-芳香胺化合物的光电器件的性能。本发明的有机发光器件,发光层材料采用噻吨酮-芳香胺化合物,具有较高的发光效率与稳定性。
以上所述,对于本领域的普通技术人员来说,可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形,而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种噻吨酮-芳香胺化合物,其特征在于,包括式(Ⅰ)或式(Ⅱ)所示的化合物:
其中,Ar1和Ar2分别选自具有式(Ⅲ)~式(Ⅶ)所示结构的氨类化合物或氢原子,
2.如权利要求1所述的噻吨酮-芳香胺化合物,其特征在于,所述Ar1和Ar2分别选自具有式(Ⅲ)~式(Ⅶ)所示结构的氨类化合物,且Ar1和Ar2的结构相同。
3.如权利要求2所述的噻吨酮-芳香胺化合物,其特征在于,所述噻吨酮-芳香胺化合物包括化合物P1,P2,P5,P6,P9,P10,P11,P12,P13,P14,P21,P22,P23,P24,P25,P26,P33,P34,P35,P36,P37和P38,其结构式分别如下:
4.如权利要求1所述的噻吨酮-芳香胺化合物,其特征在于,所述Ar1和Ar2分别选自具有式(Ⅲ)~式(Ⅶ)所示结构的氨类化合物,且Ar1和Ar2的结构不同。
5.如权利要求1所述的噻吨酮-芳香胺化合物,其特征在于,所述Ar1为氢原子,Ar2选自具有式(Ⅲ)~式(Ⅶ)所示结构的氨类化合物。
6.如权利要求5所述的噻吨酮-芳香胺化合物,其特征在于,所述噻吨酮-芳香胺化合物包括化合物P3,P4,P7,P8,P15,P16,P17,P18,P19,P20,P27,P28,P29,P30,P31,P32,P39,P40,P41,P42,P43和P44,其结构式分别如下:
7.一种有机发光器件,其特征在于,包括基板(1)、形成于所述基板(1)上的阳极(2)、形成于所述阳极(2)上的空穴注入层(3)、形成于所述空穴注入层(3)上的空穴传输层(4)、形成于所述空穴传输层(4)上的数层发光层(5)、形成于所述数层发光层(5)上的电子传输层(6)、及形成于所述电子传输层(6)上的阴极(7),所述的数层发光层(5)的材料为权利要求1所述的噻吨酮-芳香胺化合物中的一种或多种。
8.如权利要求7所述的有机发光器件,其特征在于,所述阳极(2)的材料为氧化铟锡,所述阴极(7)与所述电子传输层(6)之间设有电子注入层(71),所述阴极(7)的材料为铝,所述电子注入层(71)的材料为氟化锂。
9.如权利要求8所述的有机发光器件,其特征在于,所述阳极(2)的厚度为95nm,所述空穴注入层(3)的厚度为5nm,所述空穴传输层(4)的厚度为20nm,所述发光层(5)的厚度为35nm,所述电子传输层(6)的厚度为55nm,所述阴极(7)的厚度为大于80nm,所述电子注入层(71)的厚度为1nm。
10.如权利要求7所述的有机发光器件,其特征在于,所述空穴注入层(3)的材料为2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂三亚苯(HAT-CN),其结构式为
所述空穴传输层(4)的材料为4-(2-噻唑偶氮)-苯二甘氨酸(TAPC),其结构式为
所述发光层(5)的材料为1,3二咔唑基苯(mCP)掺杂噻吨酮-芳香胺化合物P2,所述1,3二咔唑基苯(mCP)的结构式为
所述噻吨酮-芳香胺化合物P2的结构式为
所述电子传输层(6)的材料为1,3,5-三[(3-吡啶基)-3-苯基]苯(TmPyPB),其结构式为
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