CN106715441A - 有机电致发光化合物和包含其的有机电致发光装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种有机电致发光化合物和一种包含其的有机电致发光装置。本公开的有机电致发光化合物具有良好的色彩纯度、溶解性和热稳定性。通过包含本公开的有机电致发光化合物，可提供展示低驱动电压、极佳电流效率和功率效率以及显著改进的寿命的有机电致发光装置。

Description

有机电致发光化合物和包含其的有机电致发光装置
技术领域
本公开涉及一种有机电致发光化合物和一种包含其的有机电致发光装置。
背景技术
电致发光(EL)装置是一种自发光装置，其优点在于其提供较宽的视角、较大的对比率和较快的响应时间。有机EL装置最初由Eastman Kodak通过使用小芳族二胺分子和铝络合物作为用于形成发光层的材料而开发[《应用物理学报(Appl.Phys.Lett.)》51，913，1987]。
决定有机EL装置中发光效率的最重要因素是发光材料。迄今为止，荧光材料已经广泛用作发光材料。然而，鉴于电致发光机制，由于磷光材料与荧光材料相比在理论上使发光效率增强四(4)倍，磷光发光材料已得到广泛研究。铱(III)络合物已广泛地被称为磷光材料，包括双(2-(2'-苯并噻吩基)-吡啶根-N,C-3')铱(乙酰基丙酮酸盐)((acac)Ir(btp)2)、三(2-苯基吡啶)铱(Ir(ppy)3)以及双(4,6-二氟苯基吡啶根-N,C2)吡啶甲酸铱(Firpic)分别作为发红光、绿光以及蓝光的材料。
目前，4,4'-N,N'-二咔唑-联苯(CBP)是关于磷光材料最广泛已知的主体材料。最近，Pioneer(日本)等人研发出了一种高性能有机EL装置，其使用浴铜灵(bathocuproine，BCP)和双(2-甲基-8-喹啉)(4-苯基苯酚)铝(III)(BAlq)等作为主体材料，所述材料已知为空穴阻挡材料。
虽然这些材料提供良好的发光特性，但是它们具有以下缺点：(1)由于其低玻璃态化温度和差热稳定性，在真空中在高温沉积工艺期间可发生其降解，并且寿命短。(2)有机EL装置的功率效率由[(π/电压)×电流效率]给定，并且所述功率效率与电压成反比。尽管包含磷光主体材料的有机EL装置提供高于包含荧光材料的有机EL装置的电流效率(cd/A)，但显著较高的驱动电压是必需的。因此，就功率效率(lm/W)来说，不存在优点。(3)此外，有机EL装置的使用寿命较短，并且仍需要改进发光效率。
德国专利申请案公开第19808088号和美国专利案第8174002号公开了一种具有通过在咔唑和苯基之间的交联形成在下式A中示出的结构的化合物。WO 2011-042107公开了一种具有通过在咔唑和经烷基取代的苯基之间交联形成的在下式B中示出的结构的化合物。然而，它们未能公开通过在咔唑和经苯基取代的喹啉或喹喏啉基团之间的交联形成的化合物。
发明内容
需要解决的问题
本公开的目标是提供有机电致发光化合物，其可提供展示长寿命、低驱动电压和在发光效率如电流效率和功率效率、色彩纯度、溶解性和热稳定性方面极佳有机电致发光装置，并且提供包含所述有机电致发光化合物的有机电致发光装置。
问题的解决方案
本发明人发现，以上目标可通过由以下式1表示的有机电致发光化合物来实现。
其中
环A和环B各自独立地表示下式2-1到2-3中的任一个：
X和Y各自独立地表示-CR8-或-N-；其条件是X和Y两者不同时为-CR8-；
R1到R8各自独立地表示氢、氘、卤素、氰基、经取代或未经取代的(C1-C30)烷基、经取代或未经取代的(C6-C30)芳基、经取代或未经取代的3元到30元杂芳基、经取代或未经取代的(C3-C30)环烷基、经取代或未经取代的(C1-C30)烷氧基、经取代或未经取代的三(C1-C30)烷基硅烷基、经取代或未经取代的二(C1-C30)烷基(C6-C30)芳基硅烷基、经取代或未经取代的(C1-C30)烷基二(C6-C30)芳基硅烷基、经取代或未经取代的三(C6-C30)芳基硅烷基、经取代或未经取代的单或二(C1-C30)烷基氨基、经取代或未经取代的单或二(C6-C30)芳基氨基，或经取代或未经取代的(C1-C30)烷基(C6-C30)芳基氨基；或可键联到(一个或多个)相邻取代基以形成经取代或未经取代的(C3-C30)单环或多环脂环族环或芳族环，其(一个或多个)碳原子可经至少一个选自氮、氧和硫的杂原子置换；并且
所述杂芳基含有至少一个选自B、N、O、S、Si和P的杂原子。
本发明的有利效果
本公开的有机电致发光化合物具有良好的色彩纯度、溶解性和热稳定性。通过包含本公开的有机电致发光化合物，可提供展示低驱动电压、极佳电流效率和功率效率以及显著改进的寿命的有机电致发光装置。
具体实施方式
在下文中，将详细地描述本公开。然而，以下描述旨在解释本发明，并且不打算以任何方式限制本发明的范围。
本公开提供了由上述式1表示的有机电致发光化合物、包含所述有机电致发光化合物的有机电致发光材料以及包含所述化合物的有机电致发光装置。
式1的有机电致发光化合物的细节如下。
本文中，“烷基”包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基等。“环烷基”包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基等。“(3元到7元)杂环烷基”指示具有3到7个环主链原子(包括至少一个选自B、N、O、S、Si和P，优选地O、S和N的杂原子)的环烷基，并且包括四氢呋喃、吡咯烷、硫杂环戊烷、四氢吡喃等。此外，“(亚)芳基”指示衍生自芳族烃的单环或稠环基团，且包括其中两个环经由一个原子连接的螺化合物。芳基包括苯基、联苯基、联三苯基、萘基、联萘基、苯基萘基、萘基苯基、芴基、苯基芴基、苯并芴基、二苯并芴基、菲基、苯基菲基、蒽基、茚基、联亚三苯基、芘基、并四苯基、苝基、屈基、稠四苯基、荧蒽基、螺联芴基等。“(3元到30元)(亚)杂芳基”指示具有3到30个环主链原子(包括至少一个，优选地1到4个选自由B、N、O、S、Si以及P，优选地O、S和N组成的群组的杂原子)的芳基；可为单环或与至少一个苯环稠合的稠环；可为部分饱和的；可为通过使至少一个杂芳基或芳基经由(一个或多个)单键键联到杂芳基所形成的基团；并且包括单环型杂芳基，如呋喃基、噻吩基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、噻唑基、噻二唑基、异噻唑基、异噁唑基、噁唑基、噁二唑基、三嗪基、四嗪基、三唑基、四唑基、呋吖基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基等，和稠环型杂芳基，如苯并呋喃基、苯并噻吩基、异苯并呋喃基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并异噻唑基、苯并异噁唑基、苯并噁唑基、异吲哚基、吲哚基、吲唑基、苯并噻二唑基、喹啉基、异喹啉基、噌啉基、喹唑啉基、喹喔啉基、咔唑基、啡噁嗪基、啡啶基、苯并间二氧杂环戊烯基、二氢吖啶基等。此外，“卤素”包括F、Cl、Br和I。
本文中，表述“经取代或未经取代的”中的“经取代的”意指某一官能团中的氢原子被另一个原子或基团(即取代基)置换。在本公开中，对于在R1到R8中经取代的烷基、经取代的芳基、经取代的杂芳基、经取代的环烷基、经取代的烷氧基、经取代的三烷基硅烷基、经取代的二烷基芳基硅烷基、经取代的烷基二芳基硅烷基、经取代的三芳基硅烷基、经取代的单或二烷基氨基、经取代的单或二芳基氨基和经取代的烷基芳基氨基的取代基各自独立地可为选自由以下组成的群组至少一种：氘、卤素、氰基、羧基、硝基、羟基、(C1-C30)烷基、卤代(C1-C30)烷基、(C2-C30)烯基、(C2-C30)炔基、(C1-C30)烷氧基、(C1-C30)烷基硫基、(C3-C30)环烷基、(C3-C30)环烯基、3元到7元杂环烷基、(C6-C30)芳氧基、(C6-C30)芳基硫基、未经取代或经(C6-C30)芳基取代的5元到30元杂芳基、未经取代或经5元到30元杂芳基取代的(C6-C30)芳基、三(C1-C30)烷基硅烷基、三(C6-C30)芳基硅烷基、二(C1-C30)烷基(C6-C30)芳基硅烷基、(C1-C30)烷基二(C6-C30)芳基硅烷基、氨基、单或二(C1-C30)烷基氨基、单或二(C6-C30)芳基氨基、(C1-C30)烷基(C6-C30)芳基氨基、(C1-C30)烷基羰基、(C1-C30)烷氧羰基、(C6-C30)芳基羰基、二(C6-C30)芳基硼基、二(C1-C30)烷基硼基、(C1-C30)烷基(C6-C30)芳基硼基、(C6-C30)芳基(C1-C30)烷基，和(C1-C30)烷基(C6-C30)芳基；以及优选地(C1-C10)烷基、5元到18元杂芳基、经(C6-C18)芳基取代的5元到18元杂芳基、(C6-C18)芳基、经5元到18元杂芳基取代的(C6-C18)芳基、二(C6-C12)芳基氨基，和(C1-C10)烷基(C5-C18)芳基。
优选地，R1到R8各自独立地可表示氢、经取代或未经取代的(C6-C20)芳基、经取代或未经取代的5元到25元杂芳基，或经取代或未经取代的二(C6-C20)芳基氨基，或可键联到(一个或多个)相邻取代基以形成经取代或未经取代的(C3-C20)单环或多环脂环族环或芳族环。更优选地，R1到R7各自独立地可表示氢、未经取代或经(C1-C6)烷基取代的(C6-C20)芳基、5元到20元杂芳基或二(C6-C12)芳基氨基；或未经取代或经(C1-C6)烷基、(C6-C12)芳基或二(C6-C12)芳基氨基取代的5元到20元杂芳基；或可键联到(一个或多个)相邻取代基以形成未经取代或经(C1-C6)烷基取代的(C3-C20)单环或多环芳环；其条件是R1到R7不同时为氢；并且R8可表示氢或(C1-C6)烷基。
具体地说，R1到R7各自独立地可表示氢、(C1-C20)烷基，或下式3-1到3-6中的任一个，或可键联到(一个或多个)相邻取代基以形成未经取代或经(C1-C6)烷基取代的苯环或未经取代或经(C1-C6)烷基取代的萘环，其条件是R1到R7不同时为氢。
其中，
Ar1和Ar2各自独立地表示氢、经取代或未经取代的(C1-C30)烷基，或经取代或未经取代的(C6-C30)芳基；其条件是Ar1和Ar2不为芴基；
La、Lb、Lc和Ld各自独立地表示单键、经取代或未经取代的(C6-C30)亚芳基或经取代或未经取代的3元到30元亚杂芳基；
Z表示-S-、-O-、-NR11-或-CR12R13-；
R11到R13各自独立地表示氢、经取代或未经取代的(C1-C30)烷基、经取代或未经取代的(C6-C30)芳基、经取代或未经取代的3元到30元杂芳基、经取代或未经取代的(C3-C30)环烷基，或经取代或未经取代的3元到7元杂环烷基；或可键联到(一个或多个)相邻取代基以形成经取代或未经取代的3元到30元单环或多环脂环族环或芳族环；
R31到R39各自独立地表示氢、氘、卤素、氰基、经取代或未经取代的(C1-C30)烷基、经取代或未经取代的(C3-C30)环烷基、经取代或未经取代的(C3-C30)环烯基、经取代或未经取代的3元到7元杂环烷基、经取代或未经取代的(C6-C30)芳基、经取代或未经取代的3元到30元杂芳基、经取代或未经取代的三(C1-C30)烷基硅烷基、经取代或未经取代的三(C6-C30)芳基硅烷基、经取代或未经取代的二(C1-C30)烷基(C6-C30)芳基硅烷基、经取代或未经取代的(C1-C30)烷基二(C6-C30)芳基硅烷基、经取代或未经取代的单或二(C1-C30)烷基氨基、经取代或未经取代的单或二(C6-C30)芳基氨基，或经取代或未经取代的(C1-C30)烷基(C6-C30)芳基氨基；或可键联到(一个或多个)相邻取代基以形成经取代或未经取代的3元到30元单环或多环脂环族环或芳族环，其(一个或多个)碳原子可经至少一个选自氮、氧和硫的杂原子置换；
所述(亚)杂芳基和杂环烷基各自独立地含有至少一个选自氮、氧和硫的杂原子；
a表示1到3的整数；
b到d和f各自独立地表示1到4的整数；
e、g和h各自独立地表示1到5的整数；并且
其中a、b、c、d、e、f、g或h为2或更大的整数，每个R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38或R39可相同或不同。
具体地说，Ar1和Ar2各自独立地可表示氢、经取代或未经取代的(C1-C20)烷基、经取代或未经取代的苯基、经取代或未经取代的联苯基、经取代或未经取代的萘基、经取代或未经取代的蒽基、经取代或未经取代的菲基、经取代或未经取代的屈基、经取代或未经取代的并四苯基、经取代或未经取代的芘基、经取代或未经取代的联亚三苯基或经取代或未经取代的荧蒽基。
具体地说，La到Ld各自独立地可表示单键，或经取代或未经取代的(C6-C18)亚芳基。更具体来说，La到Ld各自独立地可表示单键、经取代或未经取代的亚苯基、经取代或未经取代的亚联苯基或被取代或未被取代的亚萘基。
具体地说，Z可表示-NR11-。
具体地说，R11到R13各自独立地可表示氢、经取代或未经取代的(C1-C10)烷基，或经取代或未经取代的(C5-C18)芳基，或可键联到(一个或多个)相邻取代基以形成经取代或未经取代的3元到30元单环或多环芳族环。更具体来说，R11到R13各自独立地可表示氢、未经取代的(C1-C6)烷基、经取代或未经取代的苯基、经取代或未经取代的联苯基或经取代或未经取代的萘基。
具体地说，R31到R39各自独立地可表示氢、经取代或未经取代的(C1-C10)烷基、经取代或未经取代的(C6-C18)芳基，或经取代或未经取代的5元到18元杂芳基，或可键联到(一个或多个)相邻取代基以形成经取代或未经取代的5元到18元单环或多环脂环族环或芳族环，其(一个或多个)碳原子可经选自氮、氧和硫的一种到三种杂原子置换。更具体来说，R31到R39各自独立地可表示氢、经取代或未经取代的苯基、经取代或未经取代的联苯基、经取代或未经取代的萘基、经取代或未经取代的咔唑基、经取代或未经取代的二苯并呋喃基，或经取代或未经取代的二苯并噻吩基，或可键联到(一个或多个)相邻取代基以形成苯环或下式4-1到4-5中的任一个。
其中，*表示键结位点。
根据本公开的一个实施例，X和Y各自独立地可表示-CR8-或-N-，其条件是X和Y两者不同时为-CR8-；环A和环B各自独立地可表示式2-1到2-3中的任一个；R1到R8各自独立地可表示氢、经取代或未经取代的(C6-C20)芳基、经取代或未经取代的5元到25元杂芳基，或经取代或未经取代的二(C6-C20)芳基氨基，或可键联到(一个或多个)相邻取代基以形成经取代或未经取代的(C3-C20)单环或多环脂环族环或芳族环。
根据本公开的另一个实施例，X和Y各自独立地可表示-CR8-或-N-，其条件是X和Y两者不同时为-CR8-；环A和环B各自独立地可表示式2-1到2-3中的任一个；R1到R7各自独立地可表示氢、未经取代或经(C1-C6)烷基取代的(C6-C20)芳基、5元到20元杂芳基或二(C6-C12)芳基氨基或未经取代或经(C1-C6)烷基、(C6-C12)芳基或二(C6-C12)芳基氨基取代的5元到20元杂芳基，或可键联到(一个或多个)相邻取代基以形成未经取代或经(C1-C6)烷基取代的(C3-C20)单环或多环芳族环；其条件是R1到R7不同时为氢；并且R8可表示氢或(C1-C6)烷基。
根据本公开的另一个实施例，R1到R7各自独立地可表示氢、(C1-C20)烷基，或式3-1到3-6中的任一个，或可键联到(一个或多个)相邻取代基以形成未经取代或经(C1-C6)烷基取代的苯环或未经取代或经(C1-C6)烷基取代的萘环，其条件是R1到R7不同时为氢；并且R8可表示氢或(C1-C6)烷基。
根据本公开的另一个实施例，R1到R7中的至少一个可选自式3-3到3-5，并且式3-3的Z可表示-NR11-。
更具体来说，式1有机电致发光化合物包括以下，但不限于此：
本公开的有机电致发光化合物可通过所属领域的技术人员已知的合成方法来制备。举例来说，其可根据以下反应流程1制备。
[反应流程1]
其中R1到R3、环A、环B、X和Y如上式1中所定义，并且Hal表示卤素。
本公开提供了包含式1的有机电致发光化合物的有机电致发光材料，以及包含所述材料的有机电致发光装置。
材料可以由本发明的有机电致发光化合物组成。另外，所述材料可进一步包含已包含用于有机电致发光材料的(一种或多种)常规化合物。有机电致发光材料可优选地为主体材料，更优选地磷光主体材料，并且甚至更优选地磷光发红光的主体材料。当有机电致发光材料用作主体材料时，除了式1化合物之外，其可进一步包含以下第二主体材料。
本公开的有机电致发光装置可包含第一电极、第二电极以及至少一个安置于第一和第二电极之间的有机层。有机层可以包含至少一种式1有机电致发光化合物。
第一和第二电极中的一个可为阳极，并且另一个可为阴极。所述有机层可包含发光层，并且可进一步包含至少一个选自空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、电子注入层、夹层、空穴阻挡层、电子缓冲层以及电子阻挡层的层。
本公开的式1的有机电致发光化合物可包含在发光层中。当在发光层中使用时，可包含本公开的有机电致发光化合物作为主体材料，优选地磷光主体材料，并且更优选地磷光发红光主体材料。优选地，发光层可进一步包含至少一种或多种掺杂剂，并且视需要，除本公开的式1化合物以外还包含第二主体材料。第一主体材料与第二主体材料之间的重量比在1:99到99:1的范围内。
第二主体材料可选自任何已知的磷光主体。考虑到发光效率，选自由式11到式15的化合物组成的群组的材料优选作为第二主体材料。
H-(Cz-L4)i-M (11)
H-(Cz)j-L4-M (12)
其中Cz表示以下结构：
A表示-O-或-S-；
R21到R24各自独立地表示氢、氘、卤素、经取代或未经取代的(C1-C30)烷基、经取代或未经取代的(C6-C30)芳基、经取代或未经取代的5元到30元杂芳基或-SiR25R26R27；R25到R27各自独立地表示经取代或未经取代的(C1-C30)烷基，或经取代或未经取代的(C6-C30)芳基；L4表示单键、经取代或未经取代的(C6-C30)亚芳基，或经取代或未经取代的5元到30元亚杂芳基；M表示经取代或未经取代的(C6-C30)芳基，或经取代或未经取代的5元到30元杂芳基；Y1和Y2各自独立地表示-O-、-S-、-N(R41)-或-C(R42)(R43)-，并且Y1和Y2不同时存在；R41到R43各自独立地表示经取代或未经取代的(C1-C30)烷基、经取代或未经取代的(C6-C30)芳基，或经取代或未经取代的5元到30元杂芳基；R42和R43可相同或不同；i和j各自独立地表示1到3的整数；k、l、m和n各自独立地表示0到4的整数；并且其中i、j、k、l、m或n为2或更大的整数，每个(Cz-L4)、(Cz)、R21、R22、R23或R24可相同或不同。
具体地说，优选的第二主体材料包括以下但不限于此。
(其中TPS表示三苯基硅烷基。)
本公开的有机电致发光装置中包含的掺杂剂优选地为至少一种磷光掺杂剂。用于本公开的有机电致发光装置的磷光掺杂剂材料不受限制，但可优选地选自铱(Ir)、锇(Os)、铜(Cu)或铂(Pt)的金属化络合化合物，更优选地选自铱(Ir)、锇(Os)、铜(Cu)或铂(Pt)的邻位金属化络合化合物，并且甚至更优选地是邻位金属化铱络合化合物。
优选地，包含在本公开的有机电致发光装置中的掺杂剂可选自由下式101到103表示的化合物组成的群组。
其中L选自以下结构：
R100表示氢、经取代或未经取代的(C1-C30)烷基，或经取代或未经取代的(C3-C30)环烷基；R101到R109和R111到R123各自独立地表示氢、氘、卤素、未经取代或经卤素取代的(C1-C30)烷基、经取代或未经取代的(C3-C30)环烷基、经取代或未经取代的(C6-C30)芳基、氰基、或经取代或未经取代的(C1-C30)烷氧基；R106到R109可键联到(一个或多个)相邻取代基以形成经取代或未经取代的稠环，例如未经取代或经烷基取代的芴、未经取代或经烷基取代的二苯并噻吩，或未经取代或经烷基取代的二苯并呋喃；R120到R123可键联到(一个或多个)相邻取代基以形成经取代或未经取代的稠环，例如未经取代或经烷基或芳基取代的喹啉；R124到R127各自独立地表示氢、氘、卤素、经取代或未经取代的(C1-C30)烷基，或经取代或未经取代的(C6-C30)芳基；R124到R127可键联到(一个或多个)相邻取代基以形成经取代或未经取代的稠环，例如未经取代或经烷基取代的芴、未经取代或经烷基取代的二苯并噻吩，或未经取代或经烷基取代的二苯并呋喃；R201到R211各自独立地表示氢、氘、卤素、未经取代或经卤素取代的(C1-C30)烷基、经取代或未经取代的(C3-C30)环烷基，或经取代或未经取代的(C6-C30)芳基；R208到R211可键联到(一个或多个)相邻取代基以形成经取代或未经取代的稠环，例如未经取代或经烷基取代的芴、未经取代或经烷基取代的二苯并噻吩或未经取代或经烷基取代的二苯并呋喃；o表示1到3的整数；其中o为2或更大的整数，每个R100可相同或不同；并且p表示1到3的整数。
具体地说，掺杂材料包括以下各项但不限于此。
根据本公开的其它方面，提供了用于制备有机电致发光装置的混合物或组合物。所述混合物或组合物包含本公开化合物。所述混合物或组合物可用于制备有机电致发光装置的发光层或空穴传输层。用于制备有机电致发光装置的发光层的混合物或组合物可为用于制备磷光或荧光发光层，并且具体地说有机电致发光装置的磷光红光发光层的混合物或组合物。在本公开的化合物包含在用于制备有机电致发光装置的空穴传输层的混合物或组合物中情况下，它可作为空穴传输材料被包含。在本公开的化合物包含在用于制备有机电致发光装置的发光层的混合物或组合物中情况下，它可作为主体材料被包含。在本公开的化合物作为主体材料被包含情况下，所述混合物或组合物可进一步包含第二主体材料。第一主体材料与第二主体材料之间的重量比在1:99到99:1的范围内。
本公开的有机电致发光装置可包含第一电极、第二电极，和安置在第一电极和第二电极之间的至少一个有机层，其中有机层可包含发光层，并且发光层可包含用于本公开的有机电致发光装置的混合物或组合物。
除了式1的有机电致发光化合物之外，本公开的有机电致发光装置还可进一步包含至少一种选自由芳基胺类化合物和苯乙烯基芳基胺类化合物组成的群组的化合物。
在本公开的有机电致发光装置中，有机层除了式1化合物之外还可进一步包含至少一种选自由以下组成的群组的金属：周期表的第1族金属、第2族金属、第4周期过渡金属、第5周期过渡金属、镧系元素以及d-过渡元素的有机金属，或至少一种包含所述金属的络合物化合物。所述有机层可进一步包含发光层和电荷产生层。
另外，本公开的有机电致发光装置可通过进一步包含至少一个发光层而发射白光，除本公开化合物以外，所述发光层还包含所属领域中已知的蓝光电致发光化合物、红光电致发光化合物或绿光电致发光化合物。必要时，本公开的有机电致发光装置可进一步包含发黄光或发橙光层。
在本公开的有机电致发光装置中，优选地，可将至少一个层(在下文中为“表面层”)放置在一个或两个电极的(一个或多个)内表面上，所述层选自硫族化物层、金属卤化物层以及金属氧化物层。具体来说，硅或铝的硫族化物(包括氧化物)层优选地位于电致发光中间层的阳极表面上，且金属卤化物层或金属氧化物层优选地位于电致发光中间层的阴极表面上。这类表面层为有机电致发光装置提供操作稳定性。优选硫族化物包括SiOX(1≤X≤2)、AlOX(1≤X≤1.5)、SiON、SiAlON等；金属卤化物包括LiF、MgF2、CaF2、稀土金属氟化物等；且金属氧化物包括Cs2O、Li2O、MgO、SrO、BaO、CaO等。
在本公开的有机电致发光装置中，电子传输化合物和还原性掺杂剂的混合区或空穴传输化合物和氧化性掺杂剂的混合区可位于一对电极的至少一个表面上。在这种情况下，电子传输化合物被还原为阴离子，并且因此注入电子并将其从混合区传输到电致发光介质中变得更加容易。此外，空穴传输化合物被氧化为阳离子，并且因此注入空穴并且将其从混合区传输到电致发光介质变得更加容易。优选地，氧化性掺杂剂包括各种路易斯酸(Lewis acid)和受体化合物；并且还原性掺杂剂包括碱金属、碱金属化合物、碱土金属、稀土金属以及其混合物。还原性掺杂剂层可用作电荷产生层以制造具有两个或更多个发光层并且发射白光的电致发光装置。
为了形成本公开的有机电致发光装置的每一层，可以使用干式成膜方法，如真空蒸发、溅镀、等离子体以及离子电镀方法；或湿式成膜方法，如喷墨印刷、喷嘴印刷、狭缝涂布、旋转涂布、浸渍涂布以及流动涂布方法。
当使用湿式成膜方法时，薄膜可通过将形成每一层的材料溶解或扩散到任何适合的溶剂中来形成，所述溶剂如乙醇、氯仿、四氢呋喃、二噁烷等。溶剂可为形成每一层的材料可溶解或扩散于其中并且不存在成膜能力问题的任何溶剂。
下文中，将参考以下实例具体解释本公开的有机电致发光化合物、化合物的制备方法以及装置的发光特性。
实例1：制备化合物A-1
1)制备化合物3
在将化合物1(3-溴-9H-咔唑)(20g，69.70mmol)、化合物2[(9-苯基-9H-咔唑-3-基)硼酸](17.2g，69.70mmol)、Pd(PPh3)4(2.4g，2.10mmol)和Na2CO3(18.5g，174.30mmol)溶解在烧瓶的甲苯、乙醇和H2O中之后，将混合物在120℃下回流一天。在反应完成之后，用乙酸乙酯萃取混合物。干燥得到的有机层，并且使其经历柱色谱以得到化合物3(12.8g，产率：45％)。
2)制备化合物5
在将化合物3(9'-苯基-9H,9'H-3,3'-二咔唑)(11.8g，28.90mmol)和化合物4(7.5g，37.60mmol)溶解在二甲基甲酰胺(DMF)(200mL)中之后，将NaH(1.8g，43.4mmol，60％于矿物油中)添加到其中。将混合物在室温下搅拌2.5hr，并且将甲醇添加到其中。将所得的固体减压过滤，并且使其经历柱色谱以得到化合物5(9.7g，产率：59％)。
3)制备化合物7
在将化合物5[9-(3-氯-喹喔啉-2-基)-9'-苯基-9H,9'H-3,3'-二咔唑](18g，31.5mmol)、化合物6(2-氯苯基)硼酸(6g，32.0mmol)、Pd(PPh3)4(1.83g，1.6mmol)和Na2CO3(10g，94mmol)溶解在烧瓶的甲苯、乙醇和H2O中之后，将混合物在120℃下回流一天。在反应完成之后，用乙酸乙酯萃取混合物。干燥得到的有机层，并且使其经历柱色谱以得到化合物7(16g，产率：78％)。
4)制备化合物A-1
将化合物7(15g，23.2mmol)、Pd(OAc)2(520mg，1.2mmol)、配位体(三环己基四氟硼酸鏻)(853mg，2.3mmol)、Cs2CO3(23g，70mmol)和二甲苯(77mL)的混合物在回流下搅拌1.5hr。在冷却到室温之后，将蒸馏水添加到其中。在反应完成之后，用乙酸乙酯萃取混合物。干燥得到的有机层，并且使其经历柱色谱以得到化合物A-1(8.5g，产率：58％)。
分子量(MW) UV PL 熔点(M.P)
A-1 610.70 324nm 496nm 220℃
实例2：制备化合物A-63
1)制备化合物3
在将化合物1(9-苯基-9H-咔唑-2-基)硼酸(50g，174.2mmol)、化合物2(2-溴-9H-咔唑)(43g，174.2mmol)、Pd(PPh3)4(10g，8.7mmol)和Na2CO3(54g，522mmol)溶解在烧瓶的甲苯、乙醇和H2O中之后，将混合物在120℃下回流一天。在反应完成之后，用乙酸乙酯萃取混合物。干燥得到的有机层，并且使其经历柱色谱以得到化合物3(40g，产率：56％)。
2)制备化合物5
在将化合物3(9-苯基-9H,9'H-2,2'-二咔唑)(40g，98mmol)和化合物4(23g，117mmol)溶解在DMF(200mL)中之后，将NaH(7.8g，196mmol，60％于矿物油中)添加到其中。将混合物在室温下搅拌2.5hr，并且将甲醇添加到其中。减压过滤得到的固体，并且使其经历柱色谱以得到化合物5(30g，产率：54％)。
3)制备化合物7
在将化合物5[9-(3-氯-喹喔啉-2-基)-9'-苯基-9H,9'H-2,2'-二咔唑](30g，53mmol)、化合物6(2-氯苯基)硼酸(9.8g，55mmol)、Pd(PPh3)4(3g，2.6mmol)和Na2CO3(17g，159mmol)溶解在烧瓶的甲苯、乙醇和H2O中之后，将混合物在120℃下回流一天。在反应完成之后，用乙酸乙酯萃取混合物。干燥得到的有机层，并且使其经历柱色谱以得到化合物7(20g，产率：58％)。
4)制备化合物A-63
将化合物7[9-(3-(2-氯苯基)喹喔啉-2-基)-9'-苯基-9H,9'H-2,2'-二咔唑](20g，31mmol)、Pd(OAc)2(350mg，1.5mmol)、配位体(三环己基四氟硼酸鏻)(1.3mg，3.1mmol)、Cs2CO3(30g，90mmol)和二甲苯(70mL)的混合物在回流下搅拌1.5hr。在冷却到室温之后，将蒸馏水添加到其中。在反应完成之后，用乙酸乙酯萃取混合物。干燥得到的有机层，并且使其经历柱色谱以得到化合物A-63(6.5g，产率：41％)。
MW UV PL M.P
A-63 610.70 344nm 475nm 289℃
实例3：制备化合物A-62
1)制备化合物3
在将(9-苯基-9H-咔唑-3-基)硼酸(50g，174.10mmol)、2-溴-9H-咔唑(43g，174.10mmol)和Pd(PPh3)4(6.0g，5.22mmol)溶解在烧瓶的甲苯(870mL)、乙醇(200mL)和H2O(200mL)中之后，将混合物在120℃下回流7hr。在反应完成之后，用乙酸乙酯萃取混合物。所得有机层用硫酸镁干燥以除去剩余水分，并且使其经历柱色谱法以得到化合物3(53.5g，产率：75％)。
2)制备化合物5
在将化合物3(35.0g，85.70mmol)、2,3-二氯喹喔啉(25.6g，128.50mmol)、K2CO3(17.8g，128.5mmol)和4-二甲氨基吡啶(DMAP)(5.2g，42.9mmol)溶解在烧瓶的DMF(430mL)中之后，将混合物在90℃下搅拌6hr。在反应完成之后，将甲醇和H2O添加到其中。搅拌并且过滤混合物。使得到的固体经历柱色谱以得到化合物5(33.3g，产率：68.1％)。
3)制备化合物7
化合物7(15g，26.3mmol)、(2-氯苯基)硼酸(5.0g，31.5mmol)、Pd(PPh3)4(1.5g，1.32mmol)、Na2CO3(8.4g，78.9mmol)、甲苯(131mL)、乙醇(33mL)和H2O(33mL)的混合物在回流下搅拌2hr。在冷却到室温之后，将蒸馏水添加到其中。在反应完成之后，用乙酸乙酯萃取混合物。将得到的有机层用硫酸镁干燥以去除剩余水分，并且使其经历柱色谱以得到化合物7(17.0g，产率：99％)。
4)制备化合物A-62
化合物7(14.4g，22.3mmol)、Pd(OAc)2(250mg，1.11mmol)、配位体(三环己基四氟硼酸鏻)(820mg，2.22mmol)、Cs2CO3(21.7g，66.7mmol)和二甲苯(120mL)的混合物在回流下搅拌5hr。在冷却到室温之后，将甲醇添加到其中。过滤混合物，并且使得到的固体经历柱色谱以得到化合物A-62(9.5g，产率：70％)。
MW UV PL M.P
A-62 610.70 440nm 475nm 250.0℃
实例4：制备化合物A-117
1)制备化合物B
在将2-溴-4-氟-1-硝基苯(50g，227.3mmol)、苯基硼酸(30.5g，250mmol)、Pd(PPh3)4(13.1g，11.37mmol)、K2CO3(62.8g，454.6mmol)、甲苯(600mL)、乙醇(200mL)和H2O(200mL)引入到烧瓶中之后，将混合物在回流下搅拌6hr，冷却到室温，并且用乙酸乙酯(EA)和蒸馏水萃取。将有机层减压蒸馏。使残留物经历柱色谱以得到化合物B(5-氟-2-硝基-1,1'-联苯)(49g，产率：99％)。
2)制备化合物1d
在将化合物A(34.5g，128.9mmol)、化合物B(5-氟-2-硝基-1,1'-联苯)(28g，128.9mmol)、NaH(6.7g，167.6mmol)和DMF(600mL)引入到烧瓶中之后，将混合物在75℃下搅拌2hr。在冷却到室温之后，将甲醇(1L)和纯水添加到其中。过滤混合物，并且减压干燥得到的固体以得到化合物1d[7-(6-硝基-[1,1'-联苯基]-3-基)-7H-二苯并[c,g]咔唑](52g，产率：86.8％)。
3)制备化合物1c
在将化合物1d(52g，111.9mmol)、PPh3(88g，335.8mmol)和1,2-二氯苯(500mL)引入到烧瓶中之后，搅拌混合物。随后在回流下搅拌混合物6hr，并且蒸馏出1,2-二氯苯。使残留物经历柱色谱以得到化合物1c[7-(9H-咔唑-3-基)-7H-二苯并[c,g]咔唑](39g，产率：75.9％)。
4)制备化合物1b
在将化合物1c[7-(9H-咔唑-3-基)-7H-二苯并[c,g]咔唑](15g，34.68mmol)、化合物C[2,3-二氯喹喔啉](7.6g，38.15mmol)、4-二甲氨基吡啶(2.1g，17.34mmol)、K2CO3(4.8g，34.88mmol)和DMF(200mL)引入到烧瓶中之后，搅拌混合物。随后将混合物在回流下搅拌3hr，并且冷却到室温。在添加甲醇(400mL)和纯水之后，过滤混合物。干燥固体，并且使其经历柱色谱以得到化合物1b[7-(9-(3-二氯喹喔啉-2-基)-9H-咔唑-3-基)-7H-二苯并[c,g]咔唑](17.7g，产率：85.8％)。
5)制备化合物1a
在将化合物1b(17.7g)、2-氯-苯基硼酸(4.7g，29.74mmol)、Pd(PPh3)4(1.7g，1.487mmol)、K2CO3(8.2g，59.48mmol)、纯水(30mL)、甲苯(100mL)和乙醇(30mL)引入到烧瓶中之后，搅拌混合物。随后在回流下搅拌混合物4hr。在冷却到室温之后，将混合物用EA和纯水萃取。将得到的有机层在减压下浓缩。使残留物经历柱色谱以得到化合物1a[7-(9-(3-(2-氯苯基)喹喔啉-2-基)-9H-咔唑-3-基)-7H-二苯并[c,g]咔唑](15.3g，产率76.6％)。
6)制备化合物A-117
在将化合物1a(14.3g)、Pd(OAc)2(0.48g，2.13mmol)、三环己基四氟硼酸鏻(1.57g，4.26mmol)、Cs2CO3(20.8g，63.9mmol)和邻二甲苯(100mL)引入到烧瓶中之后，搅拌混合物。随后在回流下搅拌混合物2hr。在冷却到室温之后，将混合物用EA和纯水萃取。将有机层在减压下浓缩。使残留物经历柱色谱以得到化合物A-117(6.5g，产率：48％)。
MW UV PL M.P
A-117 634.73 442 477 300.1℃
[装置实例1]使用本公开化合物的OLED
OLED使用本公开的有机电致发光化合物如下制造。依序用丙酮、乙醇和蒸馏水对OLED(Geomatec)玻璃衬底上的透明电极氧化铟锡(ITO)薄膜(10Ω/sq)进行超声波洗涤，并且然后储存于异丙醇中。接着将ITO衬底安装在真空气相沉积设备的衬底固持器上。将HI-1引入所述真空气相沉积设备的单元中，且然后将所述设备的室中的压力控制在10-6托。此后，向所述单元施加电流以蒸发上述引入的材料，由此在ITO衬底上形成厚度为80nm的第一空穴注入层。然后，将HI-2引入所述真空气相沉积设备的另一单元中，且通过向所述单元施加电流而蒸发，从而在第一空穴注入层上形成厚度为5nm的第二空穴注入层。将HT-1引入真空气相沉积设备的一个单元中，且通过向所述单元施加电流而蒸发，从而在第二空穴注入层上形成厚度为10nm的第一空穴传输层。将HT-3引入真空气相沉积设备的另一单元中，且通过向所述单元施加电流而蒸发，从而在第一空穴传输层上形成厚度为60nm的第二空穴传输层。此后，化合物A-1作为主体被引入到真空气相沉积设备的一个单元中作为主体，并且化合物D-96作为掺杂剂被引入到另一个单元中。使两种材料以不同速率蒸发，以使得所述掺杂剂以按主体和掺杂剂的总量计3wt％的掺杂量沉积以在空穴传输层上形成厚度为40nm的发光层。将ET-1和EI-1分别引入真空气相沉积设备的两个单元中，且以1:1比率蒸发，以在发光层上形成厚度为30nm的电子传输层。EI-1沉积为厚度2nm的电子注入层之后，然后通过另一真空气相沉积设备在电子注入层上沉积厚度为80nm的Al阴极，从而制造OLED。所制造的OLED在3.6V V驱动电压下展示亮度为1,000cd/m2并且电流效率为30.4cd/A的红光发射。在5,000nit下降低到亮度的95％所需的最小时间为63小时。
[装置实例2]使用本公开化合物的OLED
以与装置实例1中相同的方式制造OLED，例外为使用化合物A-117作为发光材料的主体，并且HT-4代替HT-3用于第二空穴传输层。制造的OLED在4.0V驱动电压下展示亮度为1,000cd/m2并且电流效率为28.7cd/A的红光发射。在5,000nit下降低到亮度的95％所需的最小时间为9小时。
[装置实例3]使用本公开化合物的OLED
以与装置实例1相同的方式制造OLED，例外为使用化合物A-63作为发光材料的主体。所制造的OLED在3.7V驱动电压下展示亮度为1,000cd/m2并且电流效率为25.8cd/A的红光发射。在5,000nit下降低到亮度的95％所需的最小时间为11小时。
[装置实例4]使用本公开化合物的OLED
以与装置实例1相同的方式生产OLED，例外为使用化合物A-62作为发光材料的主体。制造的OLED在3.5V驱动电压下展示亮度为1,000cd/m2并且电流效率为29.0cd/A的红光发射。在5,000nit下降低到亮度的95％所需的最小时间为33小时。
[比较实例1]使用常规化合物的OLED
以与装置实例1相同的方式生产OLED，例外为使用下文所示的化合物X作为发光材料的主体。制造的OLED在10V驱动电压下展示亮度为1,000cd/m2并且电流效率为14.3cd/A的红光发射。在5,000nit下降低到亮度的95％所需的最小时间为0小时。
化合物X
现有技术的化合物(如以上所示的式A和B的那些)不具有对于有机电致发光装置的磷光发红光主体材料的适当的HOMO能级、LUMO能级和三重态能量。因此，当此类化合物用于磷光发红光主体材料时，有机电致发光装置显示出差的特性，如发光效率差、短寿命和高驱动电压。具有稠合结构(如以上式A)的化合物的溶解性差，并且因此不可用于制备大批量生产的制备工艺。虽然具有式B的化合物具有良好的溶解性，但是它们具有低三重态能量，从而导致效率差并且热稳定性低。然而，如在本公开的工作实例中所示，本公开的有机电致发光化合物具有比常规有机电致发光化合物较低的驱动电压、较佳的发光效率和长的寿命。包含本公开的有机电致发光化合物的装置示出了极佳发光效率，具体来说，极佳电流/功率效率和良好色彩纯度、热稳定性和溶解性。

Claims (8)

1.一种有机电致发光化合物，其由以下式1表示：
其中
环A和环B各自独立地表示下式2-1到2-3中的任一个：
X和Y各自独立地表示-CR8-或-N-；其条件是X和Y两者不同时为-CR8-；
R1到R8各自独立地表示氢、氘、卤素、氰基、经取代或未经取代的(C1-C30)烷基、经取代或未经取代的(C6-C30)芳基、经取代或未经取代的3元到30元杂芳基、经取代或未经取代的(C3-C30)环烷基、经取代或未经取代的(C1-C30)烷氧基、经取代或未经取代的三(C1-C30)烷基硅烷基、经取代或未经取代的二(C1-C30)烷基(C6-C30)芳基硅烷基、经取代或未经取代的(C1-C30)烷基二(C6-C30)芳基硅烷基、经取代或未经取代的三(C6-C30)芳基硅烷基、经取代或未经取代的单或二(C1-C30)烷基氨基、经取代或未经取代的单或二(C6-C30)芳基氨基，或经取代或未经取代的(C1-C30)烷基(C6-C30)芳基氨基；或可键联到(一个或多个)相邻取代基以形成经取代或未经取代的(C3-C30)单环或多环脂环族环或芳族环，其(一个或多个)碳原子可经至少一个选自氮、氧和硫的杂原子置换；并且
所述杂芳基含有至少一个选自B、N、O、S、Si和P的杂原子。
2.根据权利要求1所述的有机电致发光化合物，其中在R1到R8中所述经取代的烷基、所述经取代的芳基、所述经取代的杂芳基、所述经取代的环烷基、所述经取代的烷氧基、所述经取代的三烷基硅烷基、所述经取代的二烷基芳基硅烷基、所述经取代的烷基二芳基硅烷基、所述经取代的三芳基硅烷基、所述经取代的单或二烷基氨基、所述经取代的单或二芳基氨基和所述经取代的烷基芳基氨基的所述取代基各自独立地为选自由以下组成的群组的至少一个：氘、卤素、氰基、羧基、硝基、羟基、(C1-C30)烷基、卤代(C1-C30)烷基、(C2-C30)烯基、(C2-C30)炔基、(C1-C30)烷氧基、(C1-C30)烷基硫基、(C3-C30)环烷基、(C3-C30)环烯基、3元到7元杂环烷基、(C6-C30)芳基氧基、(C6-C30)芳基硫基、未经取代或经(C6-C30)芳基取代的5元到30元杂芳基、未经取代或经5元到30元杂芳基取代的(C6-C30)芳基、三(C1-C30)烷基硅烷基、三(C6-C30)芳基硅烷基、二(C1-C30)烷基(C6-C30)芳基硅烷基、(C1-C30)烷基二(C6-C30)芳基硅烷基、氨基、单或二(C1-C30)烷基氨基、单或二(C6-C30)芳基氨基、(C1-C30)烷基(C6-C30)芳基氨基、(C1-C30)烷基羰基、(C1-C30)烷氧羰基、(C6-C30)芳基羰基、二(C6-C30)芳基硼基、二(C1-C30)烷基硼基、(C1-C30)烷基(C6-C30)芳基硼基、(C6-C30)芳基(C1-C30)烷基和(C1-C30)烷基(C6-C30)芳基。
3.根据权利要求1所述的有机电致发光化合物，其中
X和Y各自独立地表示-CR8-或-N-；其条件是X和Y两者不同时为-CR8-；
环A和环B各自独立地表示下式2-1到2-3中的任一个：
R1到R8各自独立地表示氢、经取代或未经取代的(C6-C20)芳基、经取代或未经取代的5元到25元杂芳基，或经取代或未经取代的二(C6-C20)芳基氨基；或可键联到(一个或多个)相邻取代基以形成经取代或未经取代的(C3-C20)单环或多环脂环族环或芳族环。
4.根据权利要求1所述的有机电致发光化合物，其中
X和Y各自独立地表示-CR8-或-N-；其条件是X和Y两者不同时为-CR8-；
环A和环B各自独立地表示下式2-1到2-3中的任一个：
R1到R7各自独立地表示氢；未经取代或经(C1-C6)烷基、5元到20元杂芳基或二(C6-C12)芳基氨基取代的(C6-C20)芳基；或未经取代或经(C1-C6)烷基、(C6-C12)芳基或二(C6-C12)芳基氨基取代的5元到20元杂芳基；或可键联到(一个或多个)相邻取代基以形成未经取代或经(C1-C6)烷基取代的(C3-C20)单环或多环芳族环；其条件是R1到R7不同时为氢；并且
R8表示氢或(C1-C6)烷基。
5.根据权利要求1所述的有机电致发光化合物，其中
R1到R7各自独立地表示氢、(C1-C20)烷基，或下式3-1到3-6中的任一个；或可键联到(一个或多个)相邻取代基以形成未经取代或经(C1-C6)烷基取代的苯环，或未经取代或经(C1-C6)烷基取代的萘环；其条件是R1到R7不同时为氢；并且R8表示氢或(C1-C6)烷基。
其中，
Ar1和Ar2各自独立地表示氢、经取代或未经取代的(C1-C30)烷基，或经取代或未经取代的(C6-C30)芳基；其条件是Ar1和Ar2不为芴基；
La、Lb、Lc和Ld各自独立地表示单键、经取代或未经取代的(C6-C30)亚芳基或经取代或未经取代的3元到30元亚杂芳基；
Z表示-S-、-O-、-NR11-或-CR12R13-；
R11到R13各自独立地表示氢、经取代或未经取代的(C1-C30)烷基、经取代或未经取代的(C6-C30)芳基、经取代或未经取代的3元到30元杂芳基、经取代或未经取代的(C3-C30)环烷基，或经取代或未经取代的3元到7元杂环烷基；或可键联到(一个或多个)相邻取代基以形成经取代或未经取代的3元到30元单环或多环脂环族环或芳族环；
R31到R39各自独立地表示氢、氘、卤素、氰基、经取代或未经取代的(C1-C30)烷基、经取代或未经取代的(C3-C30)环烷基、经取代或未经取代的(C3-C30)环烯基、经取代或未经取代的3元到7元杂环烷基、经取代或未经取代的(C6-C30)芳基、经取代或未经取代的3元到30元杂芳基、经取代或未经取代的三(C1-C30)烷基硅烷基、经取代或未经取代的三(C6-C30)芳基硅烷基、经取代或未经取代的二(C1-C30)烷基(C6-C30)芳基硅烷基、经取代或未经取代的(C1-C30)烷基二(C6-C30)芳基硅烷基、经取代或未经取代的单或二(C1-C30)烷基氨基、经取代或未经取代的单或二(C6-C30)芳基氨基，或经取代或未经取代的(C1-C30)烷基(C6-C30)芳基氨基；或可键联到(一个或多个)相邻取代基以形成经取代或未经取代的3元到30元单环或多环脂环族环或芳族环，其(一个或多个)碳原子可经至少一个选自氮、氧和硫的杂原子置换；
所述(亚)杂芳基和杂环烷基各自独立地含有至少一个选自氮、氧和硫的杂原子；
a表示1到3的整数；
b到d和f各自独立地表示1到4的整数；
e、g和h各自独立地表示1到5的整数；并且
其中a、b、c、d、e、f、g或h为2或更大的整数，每个R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38或R39可相同或不同。
6.根据权利要求5所述的有机电致发光化合物，其中R1到R7中的至少一个选自式3-3到式3-5，并且式3-3的Z表示-NR11-。
7.根据权利要求1所述的有机电致发光化合物，其中所述由式1表示的化合物是选自由以下组成的群组：
8.一种有机电致发光装置，其包含根据权利要求1所述的有机电致发光化合物。
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