CN106146568A - 一种化合物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种以苯并咪唑为母体的具有结构式(I)所示结构的化合物、以及包含该化合物的有机电致铱磷光材料和有机电致发光器件：其中，R₁、R₂、R₃分别独立地选自H、取代或未取代C1-C20的烷基、环烷基、芳香基；Ar选自苯基、萘基、菲基、蒽基、氮杂苯基、氮杂萘基、氮杂菲基、氮杂蒽基。这类材料具有高的三重态能级、高的玻璃化转变温度等优点，制作的显示屏器件反应速度快、耗电少、视角广。本发明还提供了上述化合物的合成方法，合成路线为：

Description

一种化合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种化合物，尤其涉及一种用于有机致电铱磷光材料的化合物、所述化合物的制备方法、以及所述化合物的应用。

背景技术

目前显示屏以TFT(Thin Film Transistor，薄膜场效应晶体管)-LCD为主，由于TFT-LCD为非自发光显示器，必须透过背光源投射光线，依序穿透TFT-LCD面板中的偏光板、玻璃基板、液晶层、彩色滤光片、等相关零部件，最后进入人眼睛成像，达到显示功能。

LED显示器集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体，以其色彩鲜艳、动态范围广、亮度高、寿命长、工作稳定可靠等优点，成为最具优势的公众显示媒体，目前，LED显示器已广泛应用于大型广场、商业广告、体育场馆、证券交易等，可以满足不同环境的需要。

OLED显示是类似于且优于LCD的下一代平板显示技术。OLED具有非常简单的三明治结构，即两层电极之间夹有一层非常薄的有机材料，当有电流通过时，这些有机材料就会发光。与LCD显示相比，OLED具有诸多优点：由于OLED本身可以发光、无需背光源，因此OLED显示屏可以做得更轻更薄，可视角度更大，色彩更加丰富，并且能够显著节省电能。基于这些优点，OLED已经广泛使用在MP3、手机等移动电子设备上，并逐渐扩展到PC显示器、笔记本电脑、电视机等中大尺寸显示领域。

OLED的基本结构是由一薄而透明具本道题特性的铟锡氧化物(ITO)，与电力的正极相连，再加上另一个金属阴极，包成如三明治的结构，如US4769292中公开的OLED。整个结构层中包括了：空穴传输层(HTL)、发光层(EL)与电子传输层(ETL)。当电力供应至适当电压时，正极空穴与阴极电荷就会在发光层中结合，产生光亮，依其配方不同产生红、绿和蓝RGB三原色，构成基本色彩。OLED的特性是自己发光，不像TFT LCD需要背光，因此可视度和亮度均高，其次是电压需求低且省电效率高，加上反应快、重量轻、厚度薄，构造简单，成本低，使得它的应用市场十分广泛，如照明系统、通讯系统、车载显示、便携式电子设备、高清晰度显示、甚至是军事领域。

有机金属磷光配合物由于可同时利用单线态和三线态激子，使理论内量子效率可达100％，是荧光材料的4倍，因此在有机电致发光器件方面的应用呈现出巨大优势是研究的热点。有机金属磷光材料常用的重金属原子多为第VIII族过渡金属，其中研究得最多、最详细病情在有机电致发光的应用中取得最大成就的是磷光铱配合物，这是因为磷光铱配合物具有更好的发光效率，室温下较强的磷光发射以及可以通过配体结构调节发光波长而使电致发光器件颜色覆盖整个可见光区。

在分子设计上，对磷光铱配合物的环金属配体上进行了各种修饰和功能化，然而，由于大多数有机电致发光材料存在高浓度淬灭等问题，所以一般使用低浓度掺杂的方式解决，限制了材料的使用浓度范围，所以有必要开发一类磷光材料，使主客体能量能够充分传递，并且在较高浓度下有较好的器件效率，降低浓度淬灭。

发明内容

本发明为解决现有技术中的上述问题提出的。

本发明提供了一种苯并咪唑为母体的化合物、以及包含该化合物的有机电致铱磷光材料和有机电致发光器件。

本发明还提供了一种上述化合物的合成方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一个方面是提供一种化合物，所述化合物具有结构式(I)所示结构：

其中，R₁、R₂、R₃分别独立地选自H、取代或未取代C1-C20的烷基、环烷基、芳香基；Ar选自苯基、萘基、菲基、蒽基、氮杂苯基、氮杂萘基、氮杂菲基、氮杂蒽基。

在上述化合物的优选方案中，所述化合物包括如下结构所示化合物：

其中，R₁、R₂、R₃分别独立地选自H、取代或未取代C1-C20的烷基、环烷基、芳香基。

本发明的第二个方面是提供一种含有结构式(I)所示化合物的有机电致铱磷光材料：

其中，R₁、R₂、R₃分别独立地选自H、取代或未取代C1-C20的烷基、环烷基、芳香基；Ar选自苯基、萘基、菲基、蒽基、氮杂苯基、氮杂萘基、氮杂菲基、氮杂蒽基。

本发明的第三个方面是提供一种OLED器件，包括阴极、阳极以及位于阴极和阳极之间的有机层，所述有机层含有结构式(I)所示的化合物：

其中，R₁、R₂、R₃分别独立地选自H、取代或未取代C1-C20的烷基、环烷基、芳香基；Ar选自苯基、萘基、菲基、蒽基、氮杂苯基、氮杂萘基、氮杂菲基、氮杂蒽基。

本发明的第四个方面是提供一种合成结构式(I)所示化合物的方法，合成路线为：

合成步骤为：将铱二聚体(II)、乙酰丙酮在无水碳酸钠、有机溶剂的存在下，在惰性气体下反应完全，反应结束后冷却至室温，加水淬灭、收集固体，得到化合物(I)；

其中，R₁、R₂、R₃分别独立地选自H、取代或未取代C1-C20的烷基、环烷基、芳香基；Ar选自苯基、萘基、菲基、蒽基、氮杂苯基、氮杂萘基、氮杂菲基、氮杂蒽基。

在上述合成方法中，所述有机溶剂优选为2-乙醇单乙醚。

在上述合成方法中，所述反应温度优选为110℃-150℃、更优选为120℃-140℃、例如130℃，反应时间优选为至少8小时、更优选为10-14小时、例如12小时。

OLED主体材料的宽的能隙、高的玻璃化转变温度对于器件的稳定性有极大的影响，相对大的分子尺寸会带来玻璃化转变温度的提升，同时，分子间的空间效应也会有一定的增强作用。基于此，本发明提供了以苯并咪唑为母体的主体材料，提高了电子传输性能、玻璃化转变温度和三重态能级，苯并咪唑连接选自苯基、萘基、菲基、蒽基、氮杂苯基、氮杂萘基、氮杂菲基、氮杂蒽基的Ar进一步提高空穴传输能力，及其刚性结构能有效提高玻璃化转变温度。这类结构的分子由于苯环和苯环之间的不完全共轭，使得所述主体材料具有以下几个优点：

1)HOMO(最高占据分子轨道)和LUMO(最低空分子轨道)的能级差较大，不易产生能量回传给主体材料的现象；

2)分子的不共平面一定程度上阻止浓度淬灭效应的产生；

3)通过引入具有空穴传输性能的选自苯基、萘基、菲基、蒽基、氮杂苯基、氮杂萘基、氮杂菲基、氮杂蒽基的Ar单元，以提升材料的空穴传输性能，及其刚性结构进一步提高了玻璃化转变温度；

4)选自苯基、萘基、菲基、蒽基、氮杂苯基、氮杂萘基、氮杂菲基、氮杂蒽基的Ar基团具有良好的电化学氧化还原性，增加了材料的稳定性能。

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

本发明提供了一种以苯并咪唑为母体的化合物、以及包含该化合物的有机电致铱磷光材料和有机电致发光器件，这类材料具有高的三重态能级、高的玻璃化转变温度等优点，制作的显示屏器件反应速度快、耗电少、视角广。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。

本发明提供了一种以苯并咪唑为母体的具有结构式(I)所示结构的化合物、以及包含该化合物的有机电致铱磷光材料和有机电致发光器件：

其中，R₁、R₂、R₃分别独立地选自H、取代或未取代C1-C20的烷基、环烷基、芳香基；Ar选自苯基、萘基、菲基、蒽基、氮杂苯基、氮杂萘基、氮杂菲基、氮杂蒽基。

在上述化合物的优选方案中，所述化合物包括如下结构所示化合物：

其中，R₁、R₂、R₃分别独立地选自H、取代或未取代C1-C20的烷基、环烷基、芳香基。

进一步的实施方案中，以化合物(I-16)为例，所述化合物的实例包括：

化合物(I-16-1)的合成：

合成路线：

在50ml干燥的烧瓶中，依次将铱二聚体(II-16-1)(2.2g，12.0mmol)、乙酰丙酮(3.5g，10.0mmol)、无水碳酸钠(0.2g，1.0mmol)，加入到2-乙醇单乙醚中，加热至130℃，氮气环境下反应12小时，待反应冷却至室温，加水淬灭反应，过滤，滤饼柱层析纯化得黄色固体化合物(I-16-1)2.8g，产率70％。

测试数据：

测得化合物(I-16-1)的玻璃化转变温度Tg约为90℃；

H-NMR(CDC13)：δ(ppm)，7.36(d，4H)，7.13(d，4H)，7.05(m，4H)，6.97(d，2H)，6.79(d，4H)，6.62(d，4H)，5.47(s，4H)，3.70(s，6H)，3.69(s，6H)，3.50(m，1H)，2.35(s，6H)，2.06(d，6H)。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种化合物，其特征在于，所述化合物具有结构式(I)所示结构：

其中，R₁、R₂、R₃分别独立地选自H、取代或未取代C1-C20的烷基、环烷基、芳香基；Ar选自苯基、萘基、菲基、蒽基、氮杂苯基、氮杂萘基、氮杂菲基、氮杂蒽基。

2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，所述化合物包括如下结构所示化合物：

其中，R₁、R₂、R₃分别独立地选自H、取代或未取代C1-C20的烷基、环烷基、芳香基。

3.一种含有结构式(I)所示化合物的有机电致铱磷光材料：

其中，R₁、R₂、R₃分别独立地选自H、取代或未取代C1-C20的烷基、环烷基、芳香基；Ar选自苯基、萘基、菲基、蒽基、氮杂苯基、氮杂萘基、氮杂菲基、氮杂蒽基。

4.一种OLED器件，包括阴极、阳极以及位于阴极和阳极之间的有机层，其特征在于，所述有机层含有结构式(I)所示的化合物：

其中，R₁、R₂、R₃分别独立地选自H、取代或未取代C1-C20的烷基、环烷基、芳香基；Ar选自苯基、萘基、菲基、蒽基、氮杂苯基、氮杂萘基、氮杂菲基、氮杂蒽基。

5.一种合成结构式(I)所示化合物的方法，其特征在于，合成路线为：

合成步骤为：将铱二聚体(II)、乙酰丙酮在无水碳酸钠、有机溶剂的存在下，在惰性气体下反应完全，反应结束后冷却至室温，加水淬灭、收集固体，得到化合物(I)；

其中，R₁、R₂、R₃分别独立地选自H、取代或未取代C1-C20的烷基、环烷基、芳香基；Ar选自苯基、萘基、菲基、蒽基、氮杂苯基、氮杂萘基、氮杂菲基、氮杂蒽基。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂为2-乙醇单乙醚。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述反应温度为110℃-150℃，反应时间为至少8小时。