CN108329272A - 一种含芘结构的有机电致发光材料及其有机发光器件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种含芘结构的有机电致发光材料及其有机发光器件，属于有机光电材料技术领域。本发明提供的一种含芘结构的有机电致发光材料结构中含有芘环结构，芘环结构是一种性能优异的蓝光结构，有着较高的三线态能级和较宽的能隙，分子中通过连接苯并咪唑基团，增加了蓝光主体结构的电子传输能力，使得载流子传输平衡。与现有技术相比，将其应用于有机发光器件，特别是作为发光层中的蓝色发光材料使用，具有相对较高的发光效率和较低的驱动电压。

Description

一种含芘结构的有机电致发光材料及其有机发光器件
技术领域
本发明涉及有机光电材料技术领域，具体涉及一种含芘结构的有机电致发光材料及其有机发光器件。
背景技术
有机电致发光是指有机材料在电场作用下，受到电流和电场的激发而发光的现象。有机电致发光二极管(OLED)是利用这种现象实现显示的新一代显示技术。自1987年美国Kodak公司Tang C.W.和Vanslyke S.A.制作了第一个性能优良的有机电致发光器件以来，有机电致发光显示由于其具有的优点引起了人们的极大兴趣。
目前来看，红光和绿光的发光材料由于其性能优秀，已经在商业上有所应用，而蓝光材料的宽能隙和高热稳定性，是一对矛盾，因此性能优异的蓝光材料较为缺乏。对于常用的蒽类荧光蓝光材料，发光效率较低；而对于Firpic等磷光蓝光材料来说，寿命又较低。
另一方面，作为主体材料，除了三线态能级要高于客体材料，防止激子跃迁释放的能量逆传递意外，提高电子与空穴的传输能力，尤其是提高电子的迁移率十分重要。因此，如何设计新的性能更好的蓝光材料，一直是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种含芘结构的有机电致发光材料及其有机发光器件，采用本发明所述有机电致发光材料制备的有机发光器件，具有更高的发光效率。
本发明首先提供了一种含芘结构的有机电致发光材料，其结构通式如I所示：
L选自单键、取代或未取代的C6-C30芳基；
L1选自取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C3-C30杂芳基；
CY为未取代的C6-C30芳基；
R1，R2独立的选自氢、C1-C10的烷基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C6-C30芳胺、取代或未取代的C3-C30杂芳基。
优选的，一种含芘结构的有机电致发光材料，选自如下结构：
L选自单键或苯基；
L1选自取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的芘基、取代或未取代的苯并芘基、取代或未取代的基、取代或未取代的咔唑基、取代或未取代的吩噻嗪基、取代或未取代的吩噁嗪基、取代或未取代的二甲基吖啶基中的一种；
CY选自苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基中的一种；
R1，R2独立的选自氢、甲基、乙基、丙基、异丙基、叔丁基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C6-C30芳胺、取代或未取代的C10-C30咔唑基中的一种。
优选的，L选自单键或苯基；
L1选自取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的芘基、取代或未取代的咔唑基、取代或未取代的吩噻嗪基、取代或未取代的吩噁嗪基、取代或未取代的二甲基吖啶基中的一种；
CY选自苯基、萘基、蒽基、菲基中的一种；
R1，R2独立的选自氢、甲基、异丙基、叔丁基或如下所述基团：
R3，R4独立的选自氢、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基、基、二苯胺、三苯胺、咔唑、联咔唑、苯并咔唑、吲哚基、吩噻嗪、吩噁嗪、二甲基吖啶、二苯基吖啶、二苯并噻吩、二苯并呋喃、二苯醚基、二苯硫醚基、二苯砜基、吡啶基、嘧啶基、三嗪基、菲罗啉基；
R5选自氢、甲基或苯基；
n选自0-5的整数；
m选自0-4的整数；
p选自0-3的整数；
X选自O、S或C(CH3)2；
Y选自O、S或N(Ph)；
*表示键合位点。
优选的，所述的一种含芘结构的有机电致发光材料，选自如下结构中的任意一种：
发明还提供一种含芘结构的有机发光器件，包括第一电极、第二电极和置于所述第一电极与所述第二电极之间的一个或多个有机化合物层，至少一个有机化合物层含有所述有机电致发光材料。
优选的，所述有机化合物层包括发光层，所述发光层中含有所述有机电致发光材料。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种含芘结构的有机电致发光材料结构中含有芘环结构，芘环结构是一种性能优异的蓝光结构，有着较高的三线态能级和较宽的能隙，分子中通过连接苯并咪唑基团，增加了蓝光主体结构的电子传输能力，使得载流子传输平衡。与现有技术相比，将其应用于有机发光器件，特别是作为发光层中的蓝色发光材料使用，具有相对较高的发光效率。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明首先提供一种含芘结构的有机电致发光材料，结构通式如I所示：
其中，L选自单键、取代或未取代的C6-C30芳基；
L1选自取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C3-C30杂芳基；
CY为未取代的C6-C30芳基；
R1，R2独立的选自氢、C1-C10的烷基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C6-C30芳胺、取代或未取代的C3-C30杂芳基。
按照本发明，所述烷基是指烷烃分子中少掉一个氢原子而成的烃基。
所述芳基是指芳烃分子的芳核碳上去掉一个氢原子后，剩下一价基团的总称，其可以为单环芳基或稠环芳基，例如可选自苯基、联苯基、萘基、蒽基、芘基或芘基等，但不限于此。
所述芳胺是指具有芳香性取代基的胺，即-NH2、-NH-或含氮基团连接到芳香烃上。
所述杂芳基是指芳香族烃基中的一个或多个芳核碳被杂原子替代得到的基团的总称，所述杂原子包括但不限于氧、硫和氮原子，所述芳族杂环可以为单环或稠环，例如可选自咔唑基、咔唑并吲哚基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、二苯并二氧化噻吩基、吩噻嗪基、二氧化吩噻嗪基、吩噁嗪基、吖啶基、二甲基吖啶基、二苯基吖啶基、二苯并哌啶基、吡啶基、嘧啶基、哒嗪基、吡嗪基、喹啉基、三嗪基、噁二唑基、噻二唑基、三氮唑基、吲哚基、芘罗啉基、异喹啉基，但不限于此。
所述取代基是指有机化合物基团除去一个或几个-H而形成的基团，如甲基、乙基、异丙基、叔丁基、苯基、萘基、蒽基、芘基、苯并芘基、基、芘基、荧蒽基、苝基、甲苯基、甲氧基、甲硫基、苯氧基、苯硫基、芴基、9,9-二甲基芴基、9,9-二苯基芴基、二苯胺基、二甲胺基、咔唑基、咔唑并吲哚基、苯基取代咔唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、二苯并二氧噻吩基、氰基、氟基、氘基、二苯基氧膦基、苯基砜基、苯基亚砜基、三苯基硅基、三甲基硅基、吩噻嗪基、吩噁嗪基、吖啶基、二甲基吖啶、二苯基吖啶、二苯并哌啶基、吡啶基、嘧啶基、哒嗪基、吡嗪基、三嗪基、噁二唑基、噻二唑基、三氮唑基、联苯基、三联苯基、吲哚基、茚基、芘罗啉基、喹啉基、异喹啉基、硝基等，但不限于此。
优选的，一种含芘结构的有机电致发光材料，选自如下结构：
L选自单键或苯基；
L1选自取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的芘基、取代或未取代的苯并芘基、取代或未取代的基、取代或未取代的咔唑基、取代或未取代的吩噻嗪基、取代或未取代的吩噁嗪基、取代或未取代的二甲基吖啶基中的一种；
CY选自苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基中的一种；
R1，R2独立的选自氢、甲基、乙基、丙基、异丙基、叔丁基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C6-C30芳胺、取代或未取代的C10-C30咔唑基中的一种。
优选的，L选自单键或苯基；
L1选自取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的芘基、取代或未取代的咔唑基、取代或未取代的吩噻嗪基、取代或未取代的吩噁嗪基、取代或未取代的二甲基吖啶基中的一种；
CY选自苯基、萘基、蒽基、菲基中的一种；
R1，R2独立的选自氢、甲基、异丙基、叔丁基或如下所述基团：
R3，R4独立的选自氢、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基、基、二苯胺、三苯胺、咔唑、联咔唑、苯并咔唑、吲哚基、吩噻嗪、吩噁嗪、二甲基吖啶、二苯基吖啶、二苯并噻吩、二苯并呋喃、二苯醚基、二苯硫醚基、二苯砜基、吡啶基、嘧啶基、三嗪基、菲罗啉基；
R5选自氢、甲基或苯基；
n选自0-5的整数；
m选自0-4的整数；
p选自0-3的整数；
X选自O、S或C(CH3)2；
Y选自O、S或N(Ph)；
*表示键合位点。
优选的，所述一种含芘结构的有机电致发光材料，选自如下结构中的任意一种：
本发明所述一种含芘结构的有机电致发光材料的制备方法，包括所示的原料通过如下路线反应生成式I所示的一种有机电致发光材料：
L选自单键、取代或未取代的C6-C30芳基；
L1选自取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C3-C30杂芳基；
CY选自未取代的C6-C30芳基；
R1，R2独立的选自氢、C1-C10的烷基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C6-C30芳胺、取代或未取代的C3-C30杂芳基。
本发明还提供一种有机发光器件，所述有机发光器件为本领域技术人员所熟知的有机发光器件即可。本发明所述有机发光器件包括第一电极、第二电极和置于两电极之间的一个或多个有机化合物层，至少一个有机化合物层包含至少一种本发明所述的有机电致发光材料。所述有机化合物层优选包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层与电子注入层中的至少一层，优选所述的发光层或电子传输层中含有本发明所述的有机电致发光材料。
实施例1：化合物1的制备
Step1.将1-3，100mmol溶解于无水THF中，冷却到-78℃，滴加正丁基锂150mmol，在此温度下反应1小时，加入2当量的DMF，逐步升温到0℃，反应过夜，反应完成后加入去离子水500mmol，反应完成后，加入DCM萃取，有机相旋干，过柱层析，得到的产品1-2，70mmol。
Step2.产品1-2，70mmol，1-1,140mmol，溶解于DMF与水为9:1(v/v)的混合溶剂中中，加热到80℃，通入氧气，搅拌反应6小时，反应完成后，有机相旋干，过柱层析，得到产品1,35mmol。
实施例2：化合物2的制备
Step1.在氮气保护下，取1-3，100mmol，对氯苯硼酸,100mmol，碳酸钾300mol，四三苯基磷钯1mol，超声除氧的甲苯，乙醇、水混合溶剂，搅拌溶解，置换空气三次，回流反应6h。冷却至室温，加入足量二氯甲烷使得产品完全溶解，过少量硅胶漏斗，除掉催化剂和盐。滤液浓缩至粘稠状，过柱层析，得到产品2-3，85mmol。
Step2.将2-3，85mmol溶解于无水THF中，冷却到-78℃，滴加正丁基锂100mmol，在此温度下反应1小时，加入2当量的DMF，逐步升温到0℃，反应过夜，反应完成后加入去离子水200mmol，反应完成后，加入DCM萃取，有机相旋干，过柱层析，得到的产品2-2，50mmol。
Step3.2-2，50mmol，1-1,100mmol，溶解于DMF与水为9:1(v/v)的混合溶剂中中，加热到80℃，通入氧气，搅拌反应6小时，反应完成后，有机相旋干，过柱层析，得到产品2，25mmol。
实施例3：化合物5的制备
同实施例1。
实施例4：化合物17的制备
同实施例1。
实施例5：化合物28的制备
Step1.将1-3，100mmol溶解于无水THF中，冷却到-78℃，滴加正丁基锂150mmol，在此温度下反应1小时，加入2当量的DMF，逐步升温到0℃，反应过夜，反应完成后加入去离子水500mmol，反应完成后，加入DCM萃取，有机相旋干，过柱层析，得到的产品1-2，70mmol。
Step2.产品1-2，70mmol，28-3,140mmol，溶解于DMF与水为9:1(v/v)的混合溶剂中中，加热到80℃，通入氧气，搅拌反应6小时，反应完成后，有机相旋干，过柱层析，得到产品28-2，50mmol。
Step3.在氮气保护下，产品28-2，50mmol，二苯胺50mmol，碳酸钾150mol，四三苯基磷钯0.5mol，超声除氧的甲苯，乙醇、水混合溶剂，搅拌溶解，置换空气三次，回流反应6h。冷却至室温，加入足量二氯甲烷使得产品完全溶解，过少量硅胶漏斗，除掉催化剂和盐。滤液浓缩至粘稠状，过柱层析，得到产品28-1，40mmol。
Step4.将产品28-1，40mmol溶解于无水THF中，冷却到-78℃，滴加正丁基锂55mmol，在此温度下反应1小时，逐步升温到0℃，加入去离子水100mmol，反应完成后，加入DCM萃取，有机相旋干，过柱层析，得到的产品28，20mmol。
实施例6：化合物53的制备
同实施例1，Step1的1-3更换为
表1本发明实施例制备的化合物FD-MS值
对比应用实施例1：
将ITO玻璃基板放在蒸馏水中清洗2次，超声波洗涤30分钟，蒸馏水清洗结束后，异丙醇、丙酮、甲醇等溶剂按顺序超声波洗涤以后干燥，转移到等离子体清洗机里，将上述基板洗涤5分钟，送到蒸镀机里。
在已经准备好的ITO透明电极上依次蒸镀空穴注入层蒸镀空穴传输层蒸镀发光层材料ADN：5％然后蒸镀电子传输层阴极上述过程有机物蒸镀速度是保持LiF是Al是
应用实例1：
在已经准备好的ITO透明电极上依次蒸镀空穴注入层蒸镀空穴传输层蒸镀化合物1：5％DPAP-DPPA然后蒸镀电子传输层阴极上述过程有机物蒸镀速度是保持LiF是Al是
应用实例2：
将实施例1中的化合物1更改为化合物2。
应用实例3：
将实施例1中的化合物1更改为化合物5。
应用实例4：
将实施例1中的化合物1更改为化合物17。
应用实例5：
将实施例1中的化合物1更改为化合物28。
应用实例6：
将实施例1中的化合物1更改为化合物53。
测量实施例1：对比样品以及样品的发光性能
对比样品以及样品是采用Keithley SMU235，PR650评价发光效率，结果列于表2中：
表2本发明实施例制备的发光器件的发光特性
虽然本发明用示范性实施方案进行了特别的描述，但应该理解在不偏离权利要求所限定的本发明的精神与范围的情况下，本领域普通技术人员可对其进行各种形式和细节上的改变。

Claims (6)

1.一种含芘结构的有机电致发光材料，其结构通式如I所示：
L选自单键、取代或未取代的C6-C30芳基；
L1选自取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C3-C30杂芳基；
CY为未取代的C6-C30芳基；
R1，R2独立的选自氢、C1-C10的烷基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C6-C30芳胺、取代或未取代的C3-C30杂芳基。
2.根据权利要求1所述的一种含芘结构的有机电致发光材料，其特征在于，选自如下结构：
L选自单键或苯基；
L1选自取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的芘基、取代或未取代的苯并芘基、取代或未取代的基、取代或未取代的咔唑基、取代或未取代的吩噻嗪基、取代或未取代的吩噁嗪基、取代或未取代的二甲基吖啶基中的一种；
CY选自苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基中的一种；
R1，R2独立的选自氢、甲基、乙基、丙基、异丙基、叔丁基、取代或未取代的C6-C30芳基、取代或未取代的C6-C30芳胺、取代或未取代的C10-C30咔唑基中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种含芘结构的有机电致发光材料，其特征在于，L选自单键或苯基；
L1选自取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的芘基、取代或未取代的咔唑基、取代或未取代的吩噻嗪基、取代或未取代的吩噁嗪基、取代或未取代的二甲基吖啶基中的一种；
CY选自苯基、萘基、蒽基、菲基中的一种；
R1，R2独立的选自氢、甲基、异丙基、叔丁基或如下所述基团：
R3，R4独立的选自氢、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基、基、二苯胺、三苯胺、咔唑、联咔唑、苯并咔唑、吲哚基、吩噻嗪、吩噁嗪、二甲基吖啶、二苯基吖啶、二苯并噻吩、二苯并呋喃、二苯醚基、二苯硫醚基、二苯砜基、吡啶基、嘧啶基、三嗪基、菲罗啉基；
R5选自氢、甲基或苯基；
n选自0-5的整数；
m选自0-4的整数；
p选自0-3的整数；
X选自O、S或C(CH3)2；
Y选自O、S或N(Ph)；
*表示键合位点。
4.根据权利要求1所述的一种含芘结构的有机电致发光材料，其特征在于，选自如下结构中的任意一种：
5.一种含芘结构的有机发光器件，包括第一电极、第二电极和置于所述第一电极与所述第二电极之间的一个或多个有机化合物层，其特征在于，至少一个有机化合物层含有如权利要求1至4任一项中所述的一种含芘结构的有机电致发光材料。
6.根据权利要求5中所述的一种含芘结构的有机发光器件，其特征在于，所述有机化合物层包括发光层，所述发光层中含有如权利要求1至4任一项中所述的一种含芘结构的有机电致发光材料。
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