CN107266479A - 一种化合物及有机发光器件 - Google Patents

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    • C09K2211/1096—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing other heteroatoms

Abstract

本发明提供了一种化合物，其结构如通式(Ⅰ)所示：

Description

一种化合物及有机发光器件
技术领域
本发明涉及一种化合物，尤其涉及一种有机电致蓝光化合物及有机发光器件。
背景技术
有机电致发光被产业界和学术界誉为最有潜力的下一代平板显示技术，具有低功耗、宽视角、响应快、更轻更薄以及可柔性显示等优点。
随着有机电致发光技术的发展，材料功能化趋势越加细致，其中载流子的注入和传输是有机发光二极管中最基本的物理过程，对器件的发光性能，如量子效率、功耗等有着决定性的影响。与无机半导体二极管相比，有机半导体二极管由于其结构的无序性、材料的多样性而使得载流子的物理过程显得更为复杂，用于电子传输层和空穴阻隔层的有机材料至关重要。
有机电致蓝光材料是OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)器件中三原色发光材料之一。蓝色电致发光器件的目标是效率要达到4～5cd·A-1，CIE色坐标(0.14-0.16，0.11-0.15)。蓝色发光材料在分子设计上要求其中化合物的化学结构具有一定程度的共轭结构，但分子的偶极矩不能太大，否则，发光光谱容易红移至绿光区。目前蓝色发光材料主要有只含碳和氢的芳香型蓝光材料、芳胺类蓝光材料、有机硅类蓝光材料等。
事实上，虽然OLED应用范围的不断扩大，但仍然存在不足，例如一些现有有机电致蓝光材料存在着空穴传输性不够高，发光效率较低，溶解性和热稳定性较低等问题，而决定OLED性能优劣的根本因素为材料的选择，因此，设计与寻找一种化合物，作为有机电致蓝光材料以克服其在实际应用过程中出现的不足，是OLED材料研究工作中的重点与今后的研发趋势。
发明内容
为了能够更好地体现出OLED相对于TFT-LCD的跨时代技术优势，而且能够改善现有的许多有机电致蓝光材料在实际应用过程中出现的问题，本发明旨在提高有机电致蓝光材料的空穴传输性、溶解性、热稳定性以及发光效率，设计出了一系列有机电致蓝光化合物。
本发明的第一个方面，提供了一种有机电致蓝光化合物，其结构如通式(Ⅰ)所示：
其中，A1～A2各自独立地选自：H、卤原子、氰基、C1～C10链烷基、C1～C10烷氧基、有取代或无取代的C5～C10环烷基、C2～C10链烯基、有取代或无取代的C6～C30芳香烃基、有取代或无取代的C3～C10丙烯氧基；
其中，A3～A10中任意一个作为取代位以C-C单键与左侧芳香体系偶联，且在不作为取代位以C-C单键与左侧芳香体系偶联时各自独立地选自：H、卤原子、氰基、C1～C10链烷基、C1～C10烷氧基、有取代或无取代的C5～C10环烷基、C2～C10链烯基、有取代或无取代的C6～C30芳香烃基、有取代或无取代的C3～C10丙烯氧基；
其中，m、n、k各自独立地选自：0，1，2或3。
优选地，在以上通式(Ⅰ)中，m、n、k中至少一个为0；此时，当m和/或n和/或k＝0时，其括号中相应的苯基，将不再存在于该化合物中。
优选地，在以上通式(Ⅰ)中，所述A1～A2各自独立地选自：H、C1～C10链烷基、C1～C10烷氧基、无取代的C5～C10环烷基、C2～C10链烯基、无取代的C6～C30芳香烃基。
进一步优选地，在以上通式(Ⅰ)中，所述A1～A2各自独立地选自：H、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、甲氧基、乙氧基、环戊基、环己基、乙烯基、苯基、萘基、蒽基。
优选地，在以上通式(Ⅰ)中，所述A3～A10在不作为取代位以C-C单键与左侧芳香体系偶联时各自独立地选自：H、卤原子、氰基、C1～C5链烷基、无取代的C5～C7环烷基、C2～C5链烯基、无取代的C6～C18芳香烃基。
进一步优选地，在以上通式(Ⅰ)中，所述A3～A10在不作为取代位以C-C单键与左侧芳香体系偶联时均为H。
更进一步优选地，所述有机电致蓝光化合物的结构选自以下任一种：
本发明的第二方面，提供了一种含有有机膜的有机发光器件，所述有机膜包括所述的化合物。
本发明的第三方面，提供一种有机发光器件，所述有机膜是有机发光器件的发光层。
本发明的第四方面，提供一种有机发光器件，所述有机膜是有机发光器件的主体材料和/或掺杂材料。
本发明的第五方面，提供一种有机发光器件，所述有机膜是有机发光器件的电子传输层。
本发明提供的基于通式(Ⅰ)所示结构的化合物，用作有机电致蓝光材料，展现出优异的空穴传输性、溶解性、热稳定性和发光效率，从而使得OLED显示屏实现高亮度、高效率、低功耗的效果。此外，通式(Ⅰ)所示结构的化合物结构简单，易于合成，可以有效降低OLED材料的制备成本，具有很好的工业化前景。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施方式。
本发明的第一方面，提供了一种有机电致蓝光化合物，其结构如通式(Ⅰ)所示：
其中，A1～A2各自独立地选自：H、卤原子、氰基、C1～C10链烷基、C1～C10烷氧基、有取代或无取代的C5～C10环烷基、C2～C10链烯基、有取代或无取代的C6～C30芳香烃基、有取代或无取代的C3～C10丙烯氧基；
其中，A3～A10中任意一个作为取代位以C-C单键与左侧芳香体系偶联，且在不作为取代位以C-C单键与左侧芳香体系偶联时各自独立地选自：H、卤原子、氰基、C1～C10链烷基、C1～C10烷氧基、有取代或无取代的C5～C10环烷基、C2～C10链烯基、有取代或无取代的C6～C30芳香烃基、有取代或无取代的C3～C10丙烯氧基；
其中，m、n、k各自独立地选自：0，1，2或3。
在一个可选实施例中，在以上通式(Ⅰ)中，m、n、k中至少一个为0；此时，当m和/或n和/或k＝0时，其括号中相应的苯基，将不再存在于该化合物中。
在一个可选实施例中，在以上通式(Ⅰ)中，所述A1～A2各自独立地选自：H、C1～C10链烷基、C1～C10烷氧基、无取代的C5～C10环烷基、C2～C10链烯基、无取代的C6～C30芳香烃基。
在一个进一步可选的实施例中，所述A1～A2各自独立地选自：H、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、甲氧基、乙氧基、环戊基、环己基、乙烯基、苯基、萘基、蒽基。
在一个可选的实施例中，在以上通式(Ⅰ)中，所述A3～A10在不作为取代位以C-C单键与左侧芳香体系偶联时各自独立地选自：H、卤原子、氰基、C1～C5链烷基、无取代的C5～C7环烷基、C2～C5链烯基、无取代的C6～C18芳香烃基。
在一个进一步可选的实施例中，所述A3～A10在不作为取代位以C-C单键与左侧芳香体系偶联时均为H。
在一个更进一步可选的实施例中，所述有机电致蓝光化合物的结构选自以下任一种：
本发明的第二方面，提供了一种含有有机膜的有机发光器件，所述有机膜包括所述的化合物。
本发明的第三方面，提供一种有机发光器件，所述有机膜是有机发光器件的发光层。
本发明的第四方面，提供一种有机发光器件，所述有机膜是有机发光器件的主体材料和/或掺杂材料。
本发明的第五方面，提供一种有机发光器件，所述有机膜是有机发光器件的电子传输层。
本发明的第六方面，提供了一种含有上述化合物的有机发光器件。
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，其中，所述方法如无特殊说明均为常规方法；所述原料如无特殊说明均能从公开商业途径获得。
实施例1合成化合物1
氮气保护下，将化合物a1(100mmol)，K2CO3(250mmol)，化合物b1(110mmol)，Pd(OAc)2(5mmol)以及三环己基膦(100mmol)溶于300ml THF与300ml水混合溶剂中，100℃搅拌反应6小时，用LC-MS监测显示反应完全；然后冷却至室温，并将反应液缓慢滴入搅拌的水中(所使用的水的体积约为反应液体积的10倍)，用乙酸乙酯(所使用的乙酸乙酯的体积约为反应液体积的3倍)萃取3次，合并有机相后，干燥，浓缩，过硅胶柱(乙酸乙酯/石油醚＝1：10)得到白色固体，即为所述化合物1，收率70％。
C37H30BN(M+1＝500.4)；1H NMR(1H Nuclear Magnetic Resonance Spectra，核磁共振谱)(400MHz,DMSO)：7.95(s,H),7.91(d,2H),7.86(d,H),7.48-7.32(m,9H),7.22-7.19(m,3H),6.8(d,H),6.37-6.19(m,3H),5.5-5.0(m,3H),3.12(m,H),1.29(d,6H)。
实施例2合成化合物2
氮气保护下，将化合物a2(100mmol)，K2CO3(250mmol)，化合物b1(110mmol)，Pd(OAc)2(5mmol)以及三环己基膦(100mmol)溶于300ml THF与300ml水混合溶剂中，100℃搅拌反应6小时，用LC-MS监测显示反应完全；然后冷却至室温，并将反应液缓慢滴入搅拌的水中(所使用的水的体积约为反应液体积的10倍)，用乙酸乙酯(所使用的乙酸乙酯的体积约为反应液体积的3倍)萃取3次，合并有机相后，干燥，浓缩，过硅胶柱(乙酸乙酯/石油醚＝1：10)得到白色固体，即为所述化合物2，收率65％。
C44H30BN(M+1＝584.5)；1H NMR(400MHz,DMSO)：7.95(s,H),7.91-7.86(m,4H),7.73-7.48(m,10H),7.43-7.22(m,8H),6.8(d,H),6.37-6.19(m,3H),5.5-5.0(m,3H)。
实施例3合成化合物3
氮气保护下，将化合物a3(100mmol)，K2CO3(250mmol)，化合物b2(110mmol)，Pd(OAc)2(5mmol)以及三环己基膦(100mmol)溶于300ml THF与300ml水混合溶剂中，100℃搅拌反应6小时，用LC-MS监测显示反应完全；然后冷却至室温，并将反应液缓慢滴入搅拌的水中(所使用的水的体积约为反应液体积的10倍)，用乙酸乙酯(所使用的乙酸乙酯的体积约为反应液体积的3倍)萃取3次，合并有机相后，干燥，浓缩，过硅胶柱(乙酸乙酯/石油醚＝1：10)得到白色固体，即为所述化合物3，收率72％。
C48H32BN(M+1＝634.6)；1H NMR(400MHz,DMSO)：8.13(s,H),7.97-7.89(m,5H),7.73-7.61(m,7H),7.54-7.32(m,12H),6.37-6.19(m,3H),5.6-5.5(m,2H),5.26(m,H),5.0(d,H)。
实施例4含化合物1的OLED器件的制备
将透明阳极电极ITO基板在异丙醇中超声清洗5-10分钟，并暴露在紫外光下20-30分钟，随后用plasma处理5-10分钟；接着将处理后的ITO基板放入蒸镀设备进行蒸镀：首先，蒸镀一层30-50nm的NPB作为空穴传输层，然后混合蒸镀化合物1以及5--10％的Ir(ppy)3，作为发光层；接着蒸镀20-40nm的Alq3，作为电子传输层，随后再蒸镀0.5-2nm LiF，最后蒸镀100-200nm的金属Al。所制得的OLED器件S1为：ITO/NPB/化合物1：Ir(ppy)3/Alq3/LiF/Al。
实施例5含化合物2的OLED器件的制备
该OLED器件的制备方法与实施例4中的相同，其中，将化合物1替换为化合物2，所制得的OLED器件S2为：ITO/NPB/化合物2：Ir(ppy)3/Alq3/LiF/Al。
实施例6含化合物3的OLED器件的制备
该OLED器件的制备方法与实施例4中的相同，其中，将化合物1替换为化合物3，所制得的OLED器件S3为：ITO/NPB/化合物3：Ir(ppy)3/Alq3/LiF/Al。
OLED器件对比例
该OLED器件的制备方法与实施例4中的相同，其中，将化合物1替换为CBP，所制得的OLED器件D为：ITO/NPB/CBP：Ir(ppy)3/Alq3/LiF/Al。
将上述OLED器件S1-S3以及OLED器件D在1000nits下进行检测，所得检测结果见下表1，其中，Driver Voltage表示驱动电压，Cd/A表示单位面积光通量，CIEx、CIEy代表色坐标：
OLED器件 Cd/A Driver Voltage CIEx CIEy
D 10cd/A 4.6V 0.33 0.64
S1 20cd/A 4.0V 0.33 0.64
S2 15cd/A 3.7V 0.33 0.64
S3 19cd/A 3.9V 0.33 0.64
表1
表1所列出的数据说明，相较于OLED器件对比例，含有本发明所述化合物的OLED器件所需的驱动电压更低，单位面积光通量更大，因而发光效率更高。
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 (10)

1.一种化合物，其特征在于，其结构如通式(Ⅰ)所示：
其中，A1～A2各自独立地选自：H、卤原子、氰基、C1～C10链烷基、C1～C10烷氧基、有取代或无取代的C5～C10环烷基、C2～C10链烯基、有取代或无取代的C6～C30芳香烃基、有取代或无取代的C3～C10丙烯氧基；
其中，A3～A10中任意一个作为取代位以C-C单键与左侧芳香体系偶联，且在不作为取代位以C-C单键与左侧芳香体系偶联时各自独立地选自：H、卤原子、氰基、C1～C10链烷基、C1～C10烷氧基、有取代或无取代的C5～C10环烷基、C2～C10链烯基、有取代或无取代的C6～C30芳香烃基、有取代或无取代的C3～C10丙烯氧基；
其中，m、n、k各自独立地选自：0，1，2或3。
2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，m、n、k中至少一个为0。
3.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，所述A1～A2各自独立地选自：H、C1～C10链烷基、C1～C10烷氧基、无取代的C5～C10环烷基、C2～C10链烯基、无取代的C6～C30芳香烃基。
4.根据权利要求3所述的化合物，其特征在于，所述A1～A2各自独立地选自：H、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、甲氧基、乙氧基、环戊基、环己基、乙烯基、苯基、萘基、蒽基。
5.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，所述A3～A10在不作为取代位以C-C单键与左侧芳香体系偶联时各自独立地选自：H、卤原子、氰基、C1～C5链烷基、无取代的C5～C7环烷基、C2～C5链烯基、无取代的C6～C18芳香烃基。
6.根据权利要求5所述的化合物，其特征在于，所述A3～A10在不作为取代位以C-C单键与左侧芳香体系偶联时均为H。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的化合物，其特征在于，所述有机电致蓝光化合物的结构选自以下任一种：
8.一种含有有机膜的有机发光器件，所述有机膜包括权利要求1-7中任一项所述的化合物。
9.根据权利要求8所述的有机发光器件，其特征在于，所述有机膜是有机发光器件的发光层。
10.根据权利要求8所述的有机发光器件，其特征在于，所述有机膜是有机发光器件的电子传输层。
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