CN107163086A - 一种含烷基位阻基团的哒嗪类铱配合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种含烷基位阻基团的哒嗪类铱配合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含烷基位阻基团的哒嗪类铱配合物及其制备方法和应用，属于有机光电材料领域。解决了现有技术中存在的哒嗪类三环金属化铱配合物的制备需要昂贵原料或原料适应性不强的问题以及铱配合物发光浓度淬灭明显的问题。本发明含烷基位阻基团的哒嗪类铱配合物结构通式如式(1)所示，制备方法为：首先合成含二环烷基的哒嗪配体，然后将二环烷基的哒嗪配体与IrCl3.(tht)3反应生成哒嗪类三环金属化铱配合物，所得的铱配合物的浓度淬灭明显减少，由此制备的有机电子发光器件掺杂浓度大大提高。

Description

一种含烷基位阻基团的哒嗪类铱配合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于有机光电材料领域，更具体地说，涉及一种含烷基位阻基团的哒嗪类铱配合 物及其制备方法和应用。
背景技术
有机电致发光二极管(OLED)由于同时具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、 视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异的特 性，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。在磷光金属配合物中，由于重金属原子的 引入能够增大旋轨耦合，从而缩短磷光寿命，提高发光效率，内量子效率可以达到100％。在 这些配合物中，铱配合物具有很好的发光性能，如颜色纯度高，三重态寿命短，量子效率高 和稳定性好等优点。用于有机电致发光的铱配合物结构主要有三环金属化和双环金属化铱配 合物两种类型。由于有更多的C-金属键，三环铱配合物比双环的更稳定，而且发光效率更高， 但是合成难度更高，一般需要多步反应，如果要通过一步反应来制备则需要比较昂贵的催化 剂，并且产率都很低，严重阻碍了三环铱配合物在OLED领域的应用。
在一般环金属配体中，碳原子及氮原子与铱原子以环化形式配位，氮原子与另一个不配 位的碳原子相连，而哒嗪类配体中，将不配体的碳原子换成sp2杂化的氮原子，相较于一般 结构，哒嗪类配体排除了氢原子的干扰，使得氮原子和铱原子之间结合的更为牢固，因此更 容易生成三环金属铱(III)配合物(B X Mi,P F Wang,Z Q Gao,C S Lee,S TLee,H L Hong,X M Chen,M S Wong,P F Xia,K W Cheah,C H Chen and W Huang.Strongluminescent iridium complexes with C^N＝N structure in ligands and theirpotential in efficient and thermally stable phosphorescent OLEDs[J].Adv.Mater.,2009,339-343)。同时这种结构的铱配合物有很高的热稳 定性，基于此类材料的OLED器件的使用寿命也更长。目前报道的哒嗪类三环铱配合物并不 多。例如以哒嗪衍生物PYA可与三氯化铱可不加催化剂直接反应生成三环铱配合物Ir(PYA)3， 且由此配合物掺杂的OLED器件，热稳定性好，最大发光亮度可达8256.2cd m-2，以及最大 量子效率9.1％(Y Fang,Y H Li,S J Wang,Y Z Meng,J B Peng,B Wang.Synthesis, characterizationand electroluminescence properties of iridium complexes based on pyridazineand phthalazine derivatives with C^N＝N structure[J].Synth.Met.,2010,2231-2238)。配合物Ir(DMP)3也可通过配体DMP与三氯化铱一步反应得到，并已成功应用于OLEDs，发576nm的黄光， 它的最高发光亮度为(10564cd m-1)(S Mulani,M Xiao,S J Wang,Y W Chen,J B Peng,Y Z Meng.Structure properties of a highly luminescentyellow emitting material for OLED and its application[J].RSC Adv.,2013,215-220)。然而，二苯基取代的对称哒嗪，用同样的方法不能得 到三环铱配合物Ir(BPPya)3(用昂贵的乙酰丙酮铱做原料才能合成)，具有苯环和Cl取代的哒 嗪类配体6Clppdz(结构式如附图9所示)配体也不能生成三环铱配合物，MCOMppdz(结 构式如下图所示)依然只能生成双环铱配合物(S J Lee,J S Lee,KJ Hwang,Y K Kim,Y S Kim, N G Park,E J Shin,S HLee.Synthesis and characterization of phosphorescent iridium complexes of 6-chloro-3-phenylp-yridazine and 3-chloro-6-(3’-methoxy-phenyl)-4-methyl-pyridazine[J].Curr. Appl.Phys.,2005,43-46)。
通常磷光材料自身的聚集会引起发光减弱，也就是通常所说的浓度淬灭效应。为了防止 这些问题，铱配合物应用于器件时一般以低浓度掺杂到主体之中，目前绝大多数高效磷光 OLEDs都是在较低的掺杂浓度(﹤10％)下实现的。但是这就使得器件的制备很繁琐且重复 性差，器件的光色稳定性和长效性能都会受到影响，增加了产业化生产的难度和成本。因此 设计合成在很宽的掺杂浓度范围内，甚至在非掺杂的器件结构中都能实现高性能(低驱动电 压、高亮度、高效率)磷光发射的新型材料体系，无论对促进实验室基础研究还是对提高未 来产业化的生产效率都有着深远的意义。通过超支化或在铱配合物配体上增加阻隔基团可以 降低磷光淬灭，进而达到以上目的。其中超支化铱配合物的合成比较复杂，而且过多超支化 也会因为空穴和电子不能在铱核上复合而使器件效率较低。而在铱配合物配体上增加紧凑的 阻隔基团则是一种更为简便有效的方法，其中引入刚性、非共轭、同时具有大空间位阻的官 能团的设计最为有效。现有技术中在铱配合物上引入了立体位阻的派烯结构，刚性的咔唑作 为铱配合物的阻隔基团，用二苯胺作为铱配合物的阻隔基团，立体位阻芳基硅烷作为树枝合 成铱配合物或在配体上紧密地接上一个具有很大立体位阻的多芳基，掺杂器件的最大流明效 率为49.8cd A-1。总体而言，由于大部分位阻的刚性不够或者间隔的空间不够，能有效减低 浓度淬灭的实例还不多。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有的哒嗪类三环金属化铱配合物的制备需要昂贵原料或原料适应性不强的问题以 及铱配合物发光浓度淬灭明显的问题，本发明提供一种含二环烷基的哒嗪类铱配合物及其制 备方法。本发明以含二环烷基结构的配体与IrCl3.(tht)3配位，获得二环烷基包裹的哒嗪类三环 金属化铱配合物磷光材料，并将其作为掺杂于发光层，制成的OLED器件可实现掺杂浓度高， 磷光淬灭小，光谱稳定性好，效率高的效果。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种含烷基位阻基团的哒嗪类铱配合物，该配合物的结构通式如式(1)所示(图8)：
其中，Ar表示芳基或取代芳基，R为与Ar相同或不同的芳基或取代芳基、芳氧基、二芳胺基、咔唑基。
更进一步地，所述的Ar为芳基时，芳基为苯、吡啶、嘧啶、萘、蒽、菲、苝中的一种；所述的Ar为取代芳基时，芳基为苯、吡啶、嘧啶、萘、蒽、菲、苝中的一种，芳基上的取代 基为卤素、氰基、1到8个碳原子的烷基、烷氧基、酯基、醛基、酰胺基、酰基、氨基的一 种。
上述的一种含烷基位阻基团的哒嗪类铱配合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)以1,4-二氯-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪、芳基硼酸或硼酸酯、碱为原料，在催化 剂作用下，合成含二环烷基的哒嗪配体；
(2)将含二环烷基的哒嗪配体、IrCl3.(tht)3(tht为四氢噻吩)、有机溶剂及碱混合，温度 控制在100～250℃，惰性气体保护搅拌10～48h，得到所述的含烷基位阻基团的哒嗪类铱配合 物。
更进一步地，所述的步骤(1)中将1,4-二氯-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪、芳基硼酸或 硼酸酯、碱与催化剂混合，在溶剂中，60～150℃进行偶合反应，反应2～24h，得到对称的含 二环烷基的哒嗪配体，反应过程如下所示：
更进一步地，所述的步骤(1)中先将1,4-二氯-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪、芳基硼酸 或硼酸酯、碱与催化剂混合，在溶剂中，60～150℃进行偶合反应，反应2～24h，得到单取代 中间体；将单取代中间体、芳基硼酸或硼酸酯、碱与催化剂混合，在溶剂中，60～150℃进行 偶合反应，反应2～24h，得到A类不对称的含二环烷基的哒嗪配体；反应过程如下所示：
或者将单取代中间体、含活性氢的化合物、碱、催化剂、有机溶剂中，60～150℃反应2～24 h，得到B类不对称的含二环烷基的哒嗪配体，反应过程如下所示：
更进一步地，所述的步骤(1)中反应物用量按摩尔份数计：1,4-二氯-5,6,7,8-四氢-5,8- 乙烷酞嗪1份，芳基硼酸或硼酸酯2～4份，碱1～6份，催化剂0.01～1份，溶剂50～500份； 所述的碱为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钡、醋酸钠、碳酸铯中的一种； 所述的溶剂为四氢呋喃、1,4-二氧六环、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基 亚砜、乙醇、甲醇、水、甲苯及其混合物中的一种；所述的催化剂为Pd(PPh3)4、Pd(PPh3)2Cl2、 Pd(dppf)Cl2等。
更进一步地，所述的步骤(1)中合成单取代中间体时，反应物用量按摩尔份数计：1,4- 二氯-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪1份，芳基硼酸或硼酸酯1份，碱1～6份，催化剂0.01～1 份，溶剂50～500份；合成A类不对称的含二环烷基的哒嗪配体时，反应物用量按摩尔份数 计：单取代中间体1份，芳基硼酸或硼酸酯1～3份，碱1～6份，催化剂0.01～1份，溶剂 50～500份；所述的碱为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钡、醋酸钠、碳酸铯中的一种；所述的溶剂为四氢呋喃、1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、 二甲基亚砜、乙醇、甲醇、水、甲苯及其混合物中的一种；所述的催化剂为钯催化剂，如Pd(PPh3)4、 Pd(PPh3)2Cl2、Pd(dppf)Cl2。
更进一步地，所述的步骤(1)中合成B类不对称的含二环烷基的哒嗪配体时，反应物 用量按摩尔份数计：单取代中间体1份，含活性氢的化合物1～3份，碱1～6份，催化剂0.01～ 1份，溶剂50～500份；所述的碱为正丁基锂、二异丙基胺锂、氢化钠、碳酸钠、碳酸钾、 氢氧化钠、碳酸铯中的一种；所述的溶剂为四氢呋喃、1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、 N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、甲苯及其混合物中的一种；所述的催化剂为钯催化 剂，如Pd(PPh3)4、Pd(PPh3)2Cl2、Pd(dppf)Cl2。
更进一步地，步骤(2)中反应物用量按摩尔份数计：IrCl3(tht)3 1份，二环烷基的哒嗪配 体3～5份，碱1～5份，有机溶剂50～500份，所述的有机溶剂为高温导热油中的一种，包 括十氢化萘、二苯醚、联苯、三甲基苯、甲基萘；所述的碱为乙酸钠、乙酸钾、碳酸钾、碳 酸氢钾、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种。
上述的一种含烷基位阻基团的哒嗪类铱配合物在有机电致发光二极管领域中的应用。
本发明的烷基位阻基团有两个共价键与配体连接，因此刚性比普通单键连接的位阻基团 强，因而不会明显增加发光材料的非辐射跃迁率，但能显著降低发光材料的聚集态发光淬灭。 同时烷基上为饱和碳，不会明显增加配体的共轭程度，对最终配合物的发光波长影响较小， 而且烷基能增强配合物在有机溶剂中的溶剂性，降低分子间作用力，从而增加挥发性，便于 配合物在的旋涂或蒸镀中应用。烷基的位置在配位点的对位，对配位的影响降到最低，结合 哒嗪类铱配合物易于生成三环金属铱配合物的特点，可以使铱配合物的三个配体上都有位阻 基团，使位阻效果最大化，但是文献报道的哒嗪类三环金属铱配合物制备方法难以保证配合 物顺利制备，在此基础上，我们用油溶性铱化合物为原料，去除配位水对配位的干扰，同时 采用高温导热油为反应溶剂，在高温下促进了哒嗪类三环金属铱配位物的生成。总之，配体 结构的设计提高了材料的实用性能，配体的制备方法(包括铱原料的选择、溶剂的选择)促 进了哒嗪类三环金属铱配合物的顺利生成。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明二环烷基的引入使铱配合物的浓度淬灭明显减少，因此器件掺杂浓度大大提 高，现有技术中的掺杂浓度一般在6-8％左右，而本发明中提供的这种铱配合物能使掺杂浓度 提高到15％左右，与现有技术相比，有了显著的改进；
(2)本发明提供的哒嗪类三环铱配合物的制备方法原料适应性强，所需铱原料便宜，现 有技术中未有相关的制备方法公开，而本发明提供的制备方法，产率能到55％左右，弥补了 领域中的空白；
(3)本发明中制备得到的磷光材料制成的有机电子发光器件驱动电压低至2.9V，亮度 高达33920cd/m2，最大电流效率和外量子效率分别为55.63cd/A和20.45％。
附图说明
图1为本发明中磷光铱配合物PhDZIr在二氯甲烷溶液中的紫外可见吸收(UV/vis)光谱 和光致发光(PL)光谱图；
图2为本发明中磷光铱配合物PCFDZIr在二氯甲烷溶液中的紫外可见吸收(UV/vis)光 谱和光致发光(PL)光谱图；
图3为本发明中磷光铱配合物MCFDZIr在二氯甲烷溶液中的紫外可见吸收(UV/vis) 光谱和光致发光(PL)光谱图；
图4为本发明中磷光铱配合物MTMDZIr在二氯甲烷溶液中的紫外可见吸收(UV/vis) 光谱和光致发光(PL)光谱图；
图5为本发明中磷光铱配合物MDPODZIr在二氯甲烷溶液中的紫外可见吸收(UV/vis) 光谱和光致发光(PL)光谱图；
图6为本发明中实施例13中电致发光器件的亮度-电流效率图；
图7为本发明中实施例13中电致发光器件的亮度-外量子效率图；
图8为本发明中含烷基位阻基团的哒嗪类铱配合物的结构通式；
图9为具有苯环和Cl取代的哒嗪类配体6Clppdz的结构式示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
将2.3g(10mmol)1,4-二氯-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪、2.4g(20mmol)苯硼酸和1.4g(10mmol)碳酸钾加入250mL圆底烧瓶中，加入0.23g(0.2mmol)Pd(PPh3)4，再倒 入30mL四氢呋喃和15mL水，N2保护，100℃回流12h。冷却，旋干四氢呋喃，用二氯甲 烷萃取，得下层有机相，旋干，用石油醚：乙酸乙酯＝1:1洗脱剂硅胶柱层析分离，得0.62g 1, 4-二苯基-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪的白色固体，产率为20％。产物的核磁图谱为：1H NMR (400MHz,CDCl3)δ7.71(dd,J＝7.5,5.8Hz,5H),7.54-7.48(m,5H),3.44(s,2H),1.88 (d,J＝8.0Hz,4H),1.46(d,J＝7.6Hz,4H)。产物的质谱为：MS((+)-ESI):m/z＝313.33 (calcd.313.17forC22H21N2,[M+H+])。
将0.94g(3mmol)1,4-二苯基-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪、0.56g(1mmol)IrCl3.(tht) 3、0.41g(5mmol)无水醋酸钠及50mL十氢萘溶液，N2保护，200℃反应24h。反应完后 冷却，减压蒸馏除十氢萘，硅胶柱层析分离，得PhDZIr黄色固体0.09g，产率为8％。产物 的核磁图谱为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.76(d,J＝8.0Hz,3H),7.31(d,J＝7.5Hz, 3H),7.19(ddd,J＝23.5,15.5,6.9Hz,15H),7.03(t,J＝7.2Hz,3H),6.95(t,J＝7.5Hz,3 H),4.13(s,3H),3.16(s,3H),1.61(s,12H),1.52-1.23(m,12H)。产物的质谱为： MS((+)-ESI):m/z＝1127.4360(calcd.1127.4352for C66H58N6Ir,[M+H+])。产物在二氯甲烷 溶液中的紫外可见吸收(UV/vis)光谱和光致发光(PL)光谱图如图1所示。产物的结构式 如下所示。
实施例2
将2.3g(10mmol)1,4-二氯-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪、4.8g(40mmol)苯硼酸和8.4g(60mmol)碳酸钾加入500mL圆底烧瓶中，加入1.15g(1mmol)Pd(PPh3)4，再倒入 60mL四氢呋喃和30mL水，N2保护，150℃回流5h。冷却，旋干四氢呋喃，用二氯甲烷 萃取，得下层有机相，旋干，用石油醚：乙酸乙酯＝1:1洗脱剂硅胶柱层析分离，得0.78g 1,4- 二苯基-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪的白色固体，产率为25％。产物的核磁图谱和质谱基本同 实施例1。
将1.57g(5mmol)1,4-二苯基-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪、0.56g(1mmol)IrCl3.(tht) 3、0.246g(3mmol)无水醋酸钠及60mL十氢萘溶液，N2保护，250℃反应40h。反应完后冷却，减压蒸馏除十氢萘，硅胶柱层析分离，得PhDZIr黄色固体0.11g，产率为10％。产物 的核磁图谱和质谱基本同实施例1。
实施例3:
将2.3g(10mmol)1,4-二氯-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪、5.4g(20mmol)4-(三氟甲 基)苯硼酸频哪醇酯和1.4g(10mmol)碳酸钾加入250mL圆底烧瓶中，加入0.2g(0.3mmol)PdCl2(dppf)，再倒入30mL四氢呋喃和15mL水，N2保护，100℃回流12h。冷却，旋干 四氢呋喃，用二氯甲烷萃取，得下层有机相，旋干，用石油醚：乙酸乙酯＝1:1洗脱剂硅胶柱 层析分离，得2.0g 1,4-二(对三氟甲基苯基)-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪的白色固体，产 率为44％。产物的核磁图谱为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.82(s,8H),3.40(s,2H), 1.93(d,J＝8.0Hz,4H),1.47(d,J＝7.8Hz,4H)。19F NMR(CDCl3,367MHz)δ-62.73(s, 6F)。产物的质谱为：MS((+)-ESI):m/z＝449.42(calcd.449.14for C24H19F6N2,[M+H+])。
将1.35g(3mmol)1,4-二(对三氟甲基苯基)-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪、0.56g(1mmol) IrCl3.(tht)3、0.41g(5mmol)无水醋酸钠及50mL十氢萘溶液，N2保护，200℃反应24h。 反应完后冷却，减压蒸馏除十氢萘，硅胶柱层析分离，得PCFDZIr黄色固体0.89g，产率为 58％。产物的核磁图谱为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.82(d,J＝8.2Hz,3H),7.51(d,J ＝8.1Hz,6H),7.41(d,J＝1.5Hz,3H),7.24(dd,J＝8.3,1.6Hz,3H),7.18(d,J＝8.0Hz, 6H),4.10(s,3H),3.13(s,3H),1.95(d,J＝29.8Hz,7H),1.66(d,J＝19.4Hz,11H), 1.36(d,J＝46.9Hz,6H)。19F NMR(CDCl3,367MHz)δ-62.77(s,9F),-63.15(s,9F)。 产物的质谱为：MS((+)-ESI):m/z＝1535.3623(calcd.1535.3595for C72H52F18N6Ir,[M+H+])。 产物在二氯甲烷溶液中的紫外可见吸收(UV/vis)光谱和光致发光(PL)光谱图如图2所示。 产物的结构式如下所示。
实施例4:
将2.3g(10mmol)1,4-二氯-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪、3.8g(20mmol)间三氟甲基 苯硼酸和1.4g(10mmol)碳酸钾加入250mL圆底烧瓶中，加入0.2g(0.3mmol)PdCl2(dppf)， 再倒入30mL四氢呋喃和15mL水，N2保护，100℃回流12h。冷却，旋干四氢呋喃，用二氯甲烷萃取，得下层有机相，旋干，用石油醚：乙酸乙酯＝1:1洗脱剂硅胶柱层析分离，得4.1g 1,4-二(间三氟甲基苯基)-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪的白色固体，产率为91％。产物的 核磁图谱为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.00(s,2H),7.92(d,J＝7.6Hz,2H),7.82(d, J＝7.8Hz,2H),7.72(t,J＝7.7Hz,2H),3.43(s,2H),1.98(d,J＝7.9Hz,4H),1.52(d, J＝7.5Hz,4H)。19F NMR(CDCl3,367MHz)δ-62.86(s,6F)。产物的质谱为：MS((+) -ESI):m/z＝449.67(calcd.449.14for C24H19F6N2,[M+H+])。
将1.35g(3mmol)1,4-二(间三氟甲基苯基)-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪、0.56g(1mmol) IrCl3.(tht)3、0.41g(5mmol)无水醋酸钠及50mL十氢萘溶液，N2保护，200℃反应24h。 反应完后冷却，减压蒸馏除十氢萘，硅胶柱层析分离，得MCFDZIr黄色固体0.84g，产率为 55％。产物的核磁图谱为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.93(s,3H),7.56(d,J＝6.3Hz,3 H),7.42(s,3H),7.34(t,J＝8.1Hz,3H),7.24(d,J＝9.6Hz,9H),4.04(s,3H),3.02 (s,3H),1.58(d,J＝19.8Hz,12H),1.24(s,12H)。19F NMR(CDCl3,367MHz)δ-61.59 (s,9F),-62.67(s,9F)。产物的质谱为：MS((+)-ESI):m/z＝1534.414(calcd.1534.351 forC72H51F18N6Ir)。产物在二氯甲烷溶液中的紫外可见吸收(UV/vis)光谱和光致发光(PL) 光谱图如图3所示。产物的结构式如下所示。
实施例5:
将2.3g(10mmol)1,4-二氯-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪、1.9g(10mmol)间三氟甲基 苯硼酸和1.4g(10mmol)碳酸钾加入250mL圆底烧瓶中，加入0.2g(0.3mmol)PdCl2(dppf)， 再倒入30mL四氢呋喃和15mL水，N2保护，100℃回流12h。冷却，旋干四氢呋喃，用二氯甲烷萃取，得下层有机相，旋干，用硅胶柱层析分离，得0.17g 1-(间三氟甲基苯基)-4-氯-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪的白色固体，产率为50％。产物的核磁图谱为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.88(d,J＝9.0Hz,1H),7.78(d,J＝7.8Hz,1H),7.67(t,J＝7.8Hz,1H), 7.62(d,J＝9.0Hz,1H),3.51(s,2H),2.10(d,J＝7.9Hz,4H),1.63(d,J＝7.5Hz,4H)。 19F NMR(CDCl3,367MHz)δ-62.77(s,3F)。产物的质谱为：MS((+)-ESI):m/z＝339.17(calcd.339.09for C17H15ClF3N2,[M+H+])。
将3.4g(10mmol)1-(间三氟甲基苯基)-4-氯-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪、1.6g(10 mmol)2,4,6-三甲基苯硼酸和1.4g(10mmol)碳酸钾加入250mL圆底烧瓶中，加入0.2g(0.3mmol)PdCl2(dppf)，再倒入30mL四氢呋喃和15mL水，N2保护，100℃回流12h。 冷却，旋干四氢呋喃，用二氯甲烷萃取，得下层有机相，旋干，用硅胶柱层析分离，得1.01g 1-(间三氟甲基苯基)-4-(间三甲基苯基)-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪的白色固体，产率为 24％。产物的核磁图谱为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.97(d,J＝13.5Hz,1H),7.77(d, J＝7.8Hz,1H),7.68(t,J＝7.8Hz,1H),7.49(d,J＝7.0Hz,1H),7.00(s,2H),3.49(s,2 H),2.36(s,3H),2.08(d,J＝7.8Hz,4H),2.08(s,6H),1.61(d,J＝7.6Hz,4H)。19F NMR (CDCl3,367MHz)δ-62.70(s,3F)。产物的质谱为：MS((+)-ESI):m/z＝423.36(calcd. 423.20for C26H26F3N2,[M+H+])。
将1.27g(3mmol)1-(间三氟甲基苯基)-4-(间三甲基苯基)-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷 酞嗪、0.56g(1mmol)IrCl3.(tht)3、0.41g(5mmol)无水醋酸钠及50mL十氢萘溶液， N2保护，200℃反应24h。反应完后冷却，减压蒸馏除十氢萘，硅胶柱层析分离，得MTMDZIr 黄色固体0.42g，产率为29％。产物的核磁图谱为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.80(s,3 H),7.26-7.17(m,6H),6.72(s,6H),4.05(s,3H),3.06(s,3H),2.24(s,9H),1.61 (d,J＝19.6Hz,12H),1.57(s,9H),1.24(s,9H),1.26(s,12H)。19F NMR(CDCl3,367 MHz)δ-61.72(s,9F)。产物的质谱为：MS((+)-ESI):m/z＝1457.5379(calcd.1457.5382 for C78H73F9N6Ir)。产物在二氯甲烷溶液中的紫外可见吸收(UV/vis)光谱和光致发光(PL) 光谱图如图4所示。产物的结构式如下所示。
实施例6
将2.3g(10mmol)1,4-二氯-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪、1.9g(10mmol)间三氟甲基 苯硼酸和8.4g(60mmol)碳酸钾加入500mL圆底烧瓶中，加入2g(3mmol)PdCl2(dppf)， 再倒入60mL四氢呋喃和30mL水，N2保护，80℃回流24h。冷却，旋干四氢呋喃，用二 氯甲烷萃取，得下层有机相，旋干，用硅胶柱层析分离，得0.18g 1-(间三氟甲基苯基)-4- 氯-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪的白色固体，产率为53％。产物的核磁图谱和质谱基本同实施 例5。
将3.4g(10mmol)1-(间三氟甲基苯基)-4-氯-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪、4.8g(30 mmol)2,4,6-三甲基苯硼酸和8.4g(60mmol)碳酸钾加入500mL圆底烧瓶中，加入2g(3mmol)PdCl2(dppf)，再倒入50mL四氢呋喃和25mL水，N2保护，80℃回流24h。冷却， 旋干四氢呋喃，用二氯甲烷萃取，得下层有机相，旋干，用硅胶柱层析分离，得1.27g 1-(间 三氟甲基苯基)-4-(间三甲基苯基)-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪的白色固体，产率为30％。 产物的核磁图谱和质谱基本同实施例5。
将1.27g(3mmol)1-(间三氟甲基苯基)-4-(间三甲基苯基)-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷 酞嗪、0.56g(1mmol)IrCl3.(tht)3、0.41g(5mmol)无水醋酸钠及50mL十氢萘溶液， N2保护，250℃反应24h。反应完后冷却，减压蒸馏除十氢萘，硅胶柱层析分离，得MTMDZIr 黄色固体0.45g，产率为32％。产物的核磁图谱和产物的质谱基本同实施例5。
实施例7:
将3.4g(10mmol)1-(间三氟甲基苯基)-4-氯-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪、1.6g(10 mmol)2,6-二甲基苯酚和1.4g(10mmol)碳酸钾加入250mL圆底烧瓶中，再倒入30mL 无水N,N-二甲基甲酰胺，N2保护，120℃反应12h。冷却，加水后用乙酸乙酯烷萃取，有 机相旋干，用硅胶柱层析分离，得3.65g 1-(间三氟甲基苯基)-4-(2,6-二甲基苯氧基)-5,6, 7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪的白色固体，产率为86％。产物的核磁图谱为：1H NMR(400MHz, CDCl3)δ8.32(s,1H),7.92(d,J＝9.2Hz,1H),7.57(t,J＝7.8Hz,1H),7.13-7.05(m,4 H),3.43(s,2H),2.16(s,6H),2.10(d,J＝7.8Hz,4H),1.68(d,J＝7.6Hz,4H)。19F NMR (CDCl3,367MHz)δ-62.77(s,3F)。产物的质谱为：MS((+)-ESI):m/z＝425.22(calcd. 425.18forC25H24F3N2O,[M+H+])。
将1.28g(3mmol)1-(间三氟甲基苯基)-4-(2,6-二甲基苯氧基)-5,6,7,8-四氢-5,8- 乙烷酞嗪、0.56g(1mmol)IrCl3.(tht)3、0.41g(5mmol)无水醋酸钠及50mL十氢萘溶 液，N2保护，200℃反应24h。反应完后冷却，减压蒸馏除十氢萘，硅胶柱层析分离，得 MDPODZIr黄色固体0.69g，产率为47％。产物的核磁图谱为：1H NMR(400MHz,CDCl3) δ8.17(dd,J＝16.7,9.1Hz,4H),7.94(s,3H),7.38(t,J＝7.8Hz,3H),7.33-7.26(m,8H), 4.10(s,3H),3.09(s,3H),1.63(d,J＝19.9Hz,12H),1.57(s,18H),1.27(s,12H)。19F NMR(CDCl3,367MHz)δ-61.75(s,9F)。产物的质谱为：MS((+)-ESI):m/z＝1463.4763(calcd.1463.4760for C75H67F9N6O3Ir)。产物在二氯甲烷溶液中的紫外可见吸收(UV/vis)光 谱和光致发光(PL)光谱图如图5所示。产物的结构式如下所示。
实施例8：
本实施例是对配合物PhDZIr的光物理特性研究。图1所示是配合物PhDZIr在二氯甲烷 中形成的稀溶液的吸收和发射光谱。该配合物的吸收峰位λmax＝288nm，发射峰位λmax＝527 nm。
实施例9：
本实施例是对配合物PCFDZIr的光物理特性研究。图2所示是配合物PCFDZIr在二氯甲 烷中形成的稀溶液的吸收和发射光谱。该配合物的吸收峰位λmax＝288nm，发射峰位λmax＝ 525nm。
实施例10：
本实施例是对配合物MCFDZIr的光物理特性研究。图3所示是配合物MCFDZIr在二氯 甲烷中形成的稀溶液的吸收和发射光谱。该配合物的吸收峰位λmax＝290nm，发射峰位λmax＝ 510nm。
实施例11：
本实施例是对配合物MTMDZIr的光物理特性研究。图4所示是配合物MTMDZIr在二氯甲烷中形成的稀溶液的吸收和发射光谱。该配合物的吸收峰位λmax＝291nm，发射峰位λmax＝508nm。
实施例12：
本实施例是对配合物MDPODZIr的光物理特性研究。图5所示是配合物MDPODZIr在二氯甲烷中形成的稀溶液的吸收和发射光谱。该配合物的吸收峰位λmax＝288nm，发射峰位λmax＝530nm。
实施例13：
本实施例对含铱配合物MCFDZIr的有机电致发光器件性能测试。本实验的器件结构为： ITO/MoO3(1nm)/mCP(40nm)/mCP:MCFDZIr(15wt％,20nm)/Bphen(40nm)/LiF(1 nm)/Al。mCP为9,9′-(1,3-苯基)二-9H-咔唑，Bphen为4,7-二苯基-1,10-邻二氮杂菲。器 件的开启电压为2.9V；器件的最大电流效率(图6)和外量子效率(图7)分别为55.63cd/A 和20.45％。文献报道的哒嗪类三环金属铱配合物的最佳掺杂浓度为6％(L Y Guo,X LZhang, H S Wang,C Liu,Z G Li,Z L Liao,B X Mi,X H Zhou,C Zheng,Y H Li and Z QGao,New homoleptic iridium complexes with C^N＝N type ligand for highefficiency orange and single emissive-layer white OLEDs,J.Mater.Chem C.2015,3,5412-5418)，而本发明的最佳掺杂浓度 达到15％，而且在更高的20％掺杂浓度下，外量子效率仍能达到19.5％，非掺杂时外量子效 率为9.6％，说明本发明的材料能明显降低浓度淬灭，提高掺杂浓度。
本发明中，铱配合物上的Ar基团可以是苯、吡啶、嘧啶、萘、蒽、菲、苝这些芳基基团中一种，或者是这些芳基的取代物，本发明中的这些芳基都具有芳香性，性质相似，都有与铱配位的位点，易于形成环金属化合物，因此都可以形成本发明中的哒嗪类铱配合物。从文献报道和本领域内技术人员的技术知识来看，芳基上的取代基不会干扰到本发明中的配位反 应，因此都可以采用本发明中提供的制备方法进行适当的调整制备得到相应结构的含烷基位 阻基团的哒嗪类铱配合物。

Claims (10)

1.一种含烷基位阻基团的哒嗪类铱配合物，其特征在于：该配合物的结构通式如式(1)所示：
其中，Ar表示芳基或取代芳基，R为与Ar相同或不同的芳基或取代芳基、芳氧基、二芳胺基、咔唑基。
2.根据权利要求1所述的一种含烷基位阻基团的哒嗪类铱配合物，其特征在于：所述的Ar为芳基时，芳基为苯、吡啶、嘧啶、萘、蒽、菲、苝中的一种；所述的Ar为取代芳基时，芳基为苯、吡啶、嘧啶、萘、蒽、菲、苝中的一种，芳基上的取代基为卤素、氰基、1到8个碳原子的烷基、烷氧基、酯基、醛基、酰胺基、酰基、氨基的一种。
3.权利要求1中所述的一种含烷基位阻基团的哒嗪类铱配合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)以1,4-二氯-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪、芳基硼酸或硼酸酯、碱为原料，在催化剂作用下，合成含二环烷基的哒嗪配体；
(2)将含二环烷基的哒嗪配体、IrCl3·(tht)3、有机溶剂及碱混合，温度控制在100～250℃，惰性气体保护搅拌10～48h，得到所述的含烷基位阻基团的哒嗪类铱配合物。
4.根据权利要求3所述的一种含烷基位阻基团的哒嗪类铱配合物的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中将1,4-二氯-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪、芳基硼酸或硼酸酯、碱与催化剂混合，在溶剂中，60～150℃进行偶合反应，反应2～24h，得到对称的含二环烷基的哒嗪配体。
5.根据权利要求3所述的一种含烷基位阻基团的哒嗪类铱配合物的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中先将1,4-二氯-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪、芳基硼酸或硼酸酯、碱与催化剂混合，在溶剂中，60～150℃进行偶合反应，反应2～24h，得到单取代中间体；将单取代中间体、芳基硼酸或硼酸酯、碱与催化剂混合，在溶剂中，60～150℃进行偶合反应，反应2～24h，得到A类不对称的含二环烷基的哒嗪配体；或者将单取代中间体、含活性氢的化合物、碱、催化剂、有机溶剂中，60～150℃反应2～24h，得到B类不对称的含二环烷基的哒嗪配体。
6.根据权利要求4所述的一种含烷基位阻基团的哒嗪类铱配合物的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中反应物用量按摩尔份数计：1,4-二氯-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪1份，芳基硼酸或硼酸酯2～4份，碱1～6份，催化剂0.01～1份，溶剂50～500份；所述的碱为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钡、醋酸钠、碳酸铯中的一种；所述的溶剂为四氢呋喃、1,4-二氧六环、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙醇、甲醇、水、甲苯及其混合物中的一种；所述的催化剂为钯催化剂，包括Pd(PPh3)4、Pd(PPh3)2Cl2、Pd(dppf)Cl2。
7.根据权利要求5所述的一种含烷基位阻基团的哒嗪类铱配合物的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中合成单取代中间体时，反应物用量按摩尔份数计：1,4-二氯-5,6,7,8-四氢-5,8-乙烷酞嗪1份，芳基硼酸或硼酸酯1份，碱1～6份，催化剂0.01～1份，溶剂50～500份；合成A类不对称的含二环烷基的哒嗪配体时，反应物用量按摩尔份数计：单取代中间体1份，芳基硼酸或硼酸酯1～3份，碱1～6份，催化剂0.01～1份，溶剂50～500份；所述的碱为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钡、醋酸钠、碳酸铯中的一种；所述的溶剂为四氢呋喃、1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙醇、甲醇、水、甲苯及其混合物中的一种；所述的催化剂为钯催化剂，包括Pd(PPh3)4、Pd(PPh3)2Cl2、Pd(dppf)Cl2。
8.根据权利要求7所述的一种含烷基位阻基团的哒嗪类铱配合物的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中合成B类不对称的含二环烷基的哒嗪配体时，反应物用量按摩尔份数计：单取代中间体1份，含活性氢的化合物1～3份，碱1～6份，催化剂0.01～1份，溶剂50～500份；所述的碱为正丁基锂、二异丙基胺锂、氢化钠、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、碳酸铯中的一种；所述的溶剂为四氢呋喃、1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、甲苯及其混合物中的一种；所述的催化剂为钯催化剂，包括Pd(PPh3)4、Pd(PPh3)2Cl2、Pd(dppf)Cl2。
9.根据权利要求3-8中任意一项所述的一种含烷基位阻基团的哒嗪类铱配合物的制备方法，其特征在于：步骤(2)中反应物用量按摩尔份数计：IrCl3(tht)3 1份，二环烷基的哒嗪配体3～5份，碱1～5份，有机溶剂50～500份，所述的有机溶剂为高温导热油中的一种，包括十氢化萘、二苯醚、联苯、三甲基苯、甲基萘；所述的碱为乙酸钠、乙酸钾、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种。
10.权利要求1中所述的一种含烷基位阻基团的哒嗪类铱配合物在有机电致发光二极管领域中的应用。
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