CN108504351A - 一种橙光发光材料及其制备方法和发光方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种橙光发光材料，该发光材料是一种含有铂炔基的化合物，分子式为C41H28N6Pt，分子量为799，该化合物是一种橙光发光材料，具有明确的空间结构和准确的分子式，其分子中含有炔基、共轭大π键以及具有丰富光学活性的Pt(II)离子等，有利于电子跃迁和能量传递，从而使本发明的化合物具有良好的光电活性。本发明还公开了该橙光发光材料的制备方法，包括：2‑(2‑吡啶)苯并咪唑和二氯甲烷合成中间体1h，1h和二甲亚砜氯化铂合成中间体2h，最后2h和苯乙炔合成该材料，本发明提供的制备方法操作简单，反应的选择性好。本发明还提供了一种橙光发光材料的发光方法。

Description

一种橙光发光材料及其制备方法和发光方法
技术领域
本发明涉及有机发光材料技术领域，具体涉及一种橙光发光材料及其制备方法和发光方法。
背景技术
在全球能源短缺问题日益突出的背景下,白色有机电致发光器件(White OrganicLight-Emitting Devices,WOLEDs)因其材料来源广、性能高、可实现大面积柔性显示和照明等诸多优点,而受到广泛关注。WOLEDs的性能与荧光灯、无机发光二极管相媲美，但其制造成本更低，从应用的角度来看，WOLEDs十分具有吸引力，且为平板光源，与目前使用的大多数光源不同。
近年来有许多在有机发光器件(OLED)中使用高亮度发射的Pt(Ⅱ)配合物作为荧光材料。金属铂类N^N二齿配位化合物具有优秀的光物理性质，引起了材料科学家广泛的研究，铂类配合物分子内能够同时收获电子的单线态和三重态激子，从而产生了理论上100％的电致发光转换效率。单一有机化合物的光致发光衰减通常在纳秒范围内，Pt(Ⅱ)的高自旋轨道耦合可以减少此类衰减，这是决定荧光量子产率的因素之一，其程度取决于金属轨道对低能量三重激发态的作用。中性铂炔基由于易于合成和衍生化，同时又具有丰富的光学特性，已经成为构筑复杂、结构多样的荧光体系的重要元素。带有炔基顺铂的基元，在构筑金属大环以及气致变色材料方面也有着广泛的应用。金属铂与有机配体作用形成的金属配合物有可能为WOLEDs的发展提供一种新的发展方向。虽然目前的发光材料的种类很多，但是具有发射橙光的发光材料很少，而具有发射橙光的发光材料在构建WOLEDs中具有重要的作用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种铂配合物发光材料及其制备方法和发光方法，该发光材料能发射橙光，可作为发光材料应用在光电材料领域。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种橙光发光材料，其结构式为：
本发明提供的橙光发光材料是浅黄色的粉末，该材料的化学名为：N-[(2-吡啶基)苯并咪唑]亚甲基-联(2-吡啶基)苯并咪唑铂(二苯乙炔)配合物，分子式为C41H28N6Pt，分子量为799，属于三斜(triclinic)晶系，空间群为P-1，晶胞参数为 α＝85.807(3)°,β＝89.710(4)°,γ＝64.940(3)°。
本发明的技术方案还提供了一种橙光发光材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将2-(2-吡啶)苯并咪唑、KOH、四丁基溴化铵和水混均成粘稠状的混合物，向所述混合物中加入二氯甲烷制成混合液，将所述混合液在常温下反应30～40h后，蒸出混合液中的溶剂，剩下的溶质经分离后，得到1h；
S2.分别用二氯甲烷将所述1h和二甲亚砜氯化铂配制成1h混合液和Pt盐溶液，将所述1h混合液滴入所述Pt盐溶液，加完后在室温下反应3～5h，所得反应产物经浓缩、过滤、洗涤和烘干后，得2h；
S3.用二氯甲烷将所述2h配制成混浊液，向所述混浊液中加入三乙胺、苯乙炔和碘化亚铜，再将混浊液在55～70℃回流反应6～9h，所得反应产物经过滤、浓缩、洗涤和烘干后，得成品。
本发明的技术方案还提供了一种橙光发光材料的发光方法，将所述发光材料置于400～410nm的波长下激发，以使得发光材料发橙光。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明提供的化合物是一种橙光发光材料，该化合物具有明确的空间结构和准确的分子式，其分子中含有炔基、共轭大π键以及具有丰富光学活性的Pt(II)离子等，有利于电子跃迁和能量传递，从而使本发明的化合物具有良好的光电活性；本发明提供的制备方法，选择二氯甲烷作为溶剂，并在各步反应中选择合适的温度，有利于提高反应的选择性，并促进反应向正向移动，提高反应收率；且本发明提供的制备方法操作简单、条件温和；本发明提供的橙光发光材料能应用于白色有机电致发光器件中，也可以作为光电材料应用于显示器领域。
附图说明
图1为目标产物C41H28N6Pt晶体的结构图；
图2为实施例1中制得的发光材料在激发波长400nm下的发射光谱图；
图3为实施例1中制得的发光材料的CH2Cl2溶液在激发波长410nm下的吸收和发射光谱图，左边为吸收光谱图，右边为发射光谱图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
本发明的实施例1提供了一种目标产物3h(N-[(2-吡啶基)苯并咪唑]亚甲基-联(2-吡啶基)苯并咪唑铂(二苯乙炔)配合物)的制备方法：
(1)1h的合成：称取2-(2-吡啶)苯并咪唑2580mg(13.2mmol)研磨成粉末后加入烧瓶，再向烧瓶中加入KOH 840mg(15mmol)和四丁基溴化铵110mg(0.3mmol)，向烧瓶中加入2～3滴超纯水，并将烧瓶中的混合物搅拌成灰白色的粘稠状物质，然后向烧瓶中加入50mlCH2Cl2，搅拌混合均匀后，在常温下反应36h后，混合液的颜色变成淡黄色，停止反应，加热混合液将溶剂蒸出(加热温度并没有特别的限制，只要能将溶剂蒸出即可)，剩下的溶质用体积比为1：1的石油醚和乙酸乙酯洗脱后，再经柱层析分离后，得到白色固体1h；
(2)2h的合成：称取步骤(1)中制得的1h 80.4mg(0.2mmol)，向1h中加入15mlCH2Cl2，不断搅拌直至1h完全溶解，得1h混合液；再称取针状黄色晶体二甲亚砜氯化铂Pt(DMSO)2Cl285mg(0.2mmol)，并向Pt(DMSO)2Cl2中加入65ml CH2Cl2，不断搅拌直至Pt(DMSO)2Cl2完全溶解，得Pt盐溶液；将1h混合液滴加到Pt盐溶液中，边加边搅拌，滴加完后在常温下反应5h，再将反应产物中的溶剂旋蒸至5ml后过滤，滤渣用乙酸乙酯洗涤沉淀至重量基本不变后，将滤渣烘干，得到亮黄色固体2h；
(3)目标产物3h的合成：称取步骤(2)中制得的2h 134mg(0.2mmol)，并向2h中加入50ml CH2Cl2，搅拌形成混浊液，再向混浊液中滴加1ml三乙胺和苯乙炔102mg(1mmol)，在加入碘化亚铜20mg(0.1mmol)，加完后搅拌混合均匀后，在60℃搅拌回流反应8h后，将反应产物中的滤渣过滤掉，将滤液中的溶剂旋蒸掉，然后用超纯水和乙醚分别洗涤溶质至重量基本不变后，将溶质烘干，得到浅黄色固体粉末，即目标产物3h。
采用本方法得到的浅黄色固体粉末86mg，产率53.8％。
对本实施例中制得的中间体1h、2h和目标产物3h进行鉴定，得到如下结果：
中间体1h：收率:61.4％,熔点m.p.:223-225℃；电喷雾质谱ESI-MS:[M+H]+m/z＝403.47(计算值:403.33)；[M+Na]+m/z＝425.22(计算值:425.33),[2M+H]+m/z＝804.96(计算值:805.66),[2M+Na]+m/z＝827.05(计算值:827.66)；红外光谱IR(νmax,KBr,cm-1):3440,3055,1585,1568,1445,1408,1389,1334,1279,1159,1006,815,749,735,698。核磁共振氢谱1H NMR(300MHz CDCl3-d)：δ＝8.57-8.55(m,2H),8.47(d,2H,J＝8.0Hz),8.29(s,2H),7.94-7.88(m,2H),7.76(d,2H,J＝8.1Hz),7.40-7.35(m,2H),7.23-7.18(m,2H),7.12-7.01(m,4H)；核磁共振碳谱13C NMR(75MHz CDCl3-d):δ＝150.4,149.9,148.5,142.5,137.2,135.8,125.0,124.2,124.1,123.1,120.2,111.1,56.2。
中间体2h：收率:93.6％,熔点>300℃；电喷雾质谱ESI-MS:[M+CH3CN+H]+m/z＝710.42,711.45,(计算值:667.44,668.06)；红外光谱IR(νmax,KBr,cm-1):3426,2921,2850,1631,1601,1478,1433,1398,1350,1157,1052,1018,740,604.元素分析(C25H14Cl2N6Pt)计算值(％):C,44.92；H,2.71；N,14.57.测量值(％):C,36.24；H,2.44；N,10.86.核磁共振氢谱1H NMR(300MHz CDCl3-d),δ＝9.72(d,1H,J＝6.0Hz),8.92(d,1H,J＝8.0Hz),8.79(d,1H,J＝7.7Hz),8.48-8.44(t,1H,J＝7.1Hz),8.30(d,1H,J＝8.1Hz),7.94-7.80(m,7H),7.50-7.44(m,3H),7.30-7.27(m,1H),7.20-7.15(m,1H),6.72(d,1H,J＝8.1Hz)。
目标产物3h：Yield:53.8％,m.p.>300℃；ESI-MS:[M+H]+m/z＝799.51,800.52,801.54,(计算值:798.20,799.20,801.20)；红外光谱IR(νmax,KBr,cm-1):3438,2963,2925,2852,2112,1630,1594,1394,1350,1251,1098,1020,800,754.元素分析(C41H28N6Pt)计算值(％):C,61.57；H,3.53；N,10.51.测量值(％):C,61.50；H,3.51；N,10.39.核磁共振氢谱1HNMR(300MHz CDCl3-d),δ＝9.02(d,1H,J＝5.0Hz),8.67(d,1H,J＝8.3Hz),8.48(d,1H,J＝7.6Hz),8.07(s,3H),7.84-7.72(m,3H),7.53-7.48(m,5H),7.37-7.26(m,6H),7.02-6.86(m,5H),6.79(d,1H,J＝7.6Hz)。
为了更准确的分析目标产物，将浅黄色固体粉末用体积比为1：1的乙腈和二氯甲烷重结晶后得到橙红色的晶体，将得到的橙红色单晶经X射线衍射可得如图1所示的结构图。
实施例2：
本发明的实施例2提供了一种目标产物3h(N-[(2-吡啶基)苯并咪唑]亚甲基-联(2-吡啶基)苯并咪唑铂(二苯乙炔)配合物)的制备方法：
(1)1h的合成：称取2-(2-吡啶)苯并咪唑2340mg(12mmol)研磨成粉末后加入烧瓶，再向烧瓶中加入KOH 728mg(13mmol)和四丁基溴化铵37mg(0.1mmol)，向烧瓶中加入2～3滴超纯水，并将烧瓶的1h 80.4中的混合物搅拌成灰白色的粘稠状物质，然后向烧瓶中加入30ml CH2Cl2，搅拌混合均匀后，在常温下反应30h后，混合液的颜色变成淡黄色，停止反应，加热混合液将溶剂蒸出，剩下的溶质用体积比为1：1的石油醚和乙酸乙酯洗脱后，再经柱层析分离后，得到白色固体1h；
(2)2h的合成：称取步骤(1)中制得mg(0.2mmol)，向1h中加入10ml CH2Cl2，不断搅拌直至1h完全溶解，得1h混合液；再称取针状黄色晶体二甲亚砜氯化铂Pt(DMSO)2Cl243mg(0.1mmol)，并向Pt(DMSO)2Cl2中加入50ml CH2Cl2，不断搅拌直至Pt(DMSO)2Cl2完全溶解，得Pt盐溶液；将1h混合液滴加到Pt盐溶液中，边加边搅拌，滴加完后在常温下反应3h，再将反应产物中的溶剂旋蒸至5ml后过滤，滤渣用乙酸乙酯洗涤沉淀至重量基本不变后，将滤渣烘干，得到亮黄色固体2h；
目标产物3h的合成：称取步骤(2)中制得的2h 134mg(0.2mmol)，并向2h中加入30ml CH2Cl2，搅拌形成混浊液，再向混浊液中滴加0.5ml三乙胺和苯乙炔62mg(0.6mmol)，在加入碘化亚铜16mg(0.08mmol)，加完后搅拌混合均匀后，在55℃搅拌回流反应9h后，将反应产物中的滤渣过滤掉，将滤液中的溶剂旋蒸掉，然后用超纯水和乙醚分别洗涤溶质至重量基本不变后，将溶质烘干，得到浅黄色固体粉末，即目标产物3h。
采用本方法得到的浅黄色固体粉末84mg，产率52.6％。
实施例3：
本发明的实施例3提供了一种目标产物3h(N-[(2-吡啶基)苯并咪唑]亚甲基-联(2-吡啶基)苯并咪唑铂(二苯乙炔)配合物)的制备方法：
(1)1h的合成：称取2-(2-吡啶)苯并咪唑2925mg(15mmol)研磨成粉末后加入烧瓶，再向烧瓶中加入KOH 1008mg(18mmol)和四丁基溴化铵175mg(0.5mmol)，向烧瓶中加入2～3滴超纯水，并将烧瓶中的混合物搅拌成灰白色的粘稠状物质，然后向烧瓶中加入70mlCH2Cl2，搅拌混合均匀后，在常温下反应40h后，混合液的颜色变成淡黄色，停止反应，加热混合液将溶剂蒸出，剩下的溶质用体积比为1：1的石油醚和乙酸乙酯洗脱后，再经柱层析分离后，得到白色固体1h；
(2)2h的合成：称取步骤(1)中制得的1h 80.4mg(0.2mmol)，向1h中加入30mlCH2Cl2，不断搅拌直至1h完全溶解，得1h混合液；再称取针状黄色晶体二甲亚砜氯化铂Pt(DMSO)2Cl2127mg(0.3mmol)，并向Pt(DMSO)2Cl2中加入80ml CH2Cl2，不断搅拌直至Pt(DMSO)2Cl2完全溶解，得Pt盐溶液；将1h混合液滴加到Pt盐溶液中，边加边搅拌，滴加完后在常温下反应4h，再将反应产物中的溶剂旋蒸至5ml后过滤，滤渣用乙酸乙酯洗涤沉淀至重量基本不变后，将滤渣烘干，得到亮黄色固体2h；
目标产物3h的合成：称取步骤(2)中制得的2h 134mg(0.2mmol)，并向2h中加入80ml CH2Cl2，搅拌形成混浊液，再向混浊液中滴加1.5ml三乙胺和苯乙炔123mg(1.2mmol)，在加入碘化亚铜29mg(0.15mmol)，加完后搅拌混合均匀后，在70℃搅拌回流反应6h后，将反应产物中的滤渣过滤掉，将滤液中的溶剂旋蒸掉，然后用超纯水和乙醚分别洗涤溶质至重量基本不变后，将溶质烘干，得到浅黄色固体粉末，即目标产物3h。
采用本方法得到的浅黄色固体粉末80mg，产率50.1％。
对实施例1中制得的N-[(2-吡啶基)苯并咪唑]亚甲基-联(2-吡啶基)苯并咪唑铂(二苯乙炔)配合物的纯晶相样品的发光性能进行测试。
对实施例1中制得的纯晶相样品的固态荧光光谱进行测试，激发波长为400nm，该材料的固态荧光发射光谱图见图2。由图2可以看出，最大发射波长为598nm，且该材料在610nm处有较强的发射谱带，表明该材料的固态能发射出效果较好的强橙光。
将实施例1中制得的纯晶相样品溶于CH2Cl2中，搅拌混合均匀后，对该材料的二氯甲烷溶液的荧光光谱进行测试，激发波长为410nm，该材料的二氯甲烷溶液的吸收光谱图和发射光谱图见图3。由图3可以看出，最大紫外吸收波长为292nm,332nm和410nm，最大发射波长为610nm(位于橙光波长的中心)，表明该材料CH2Cl2溶液能发射出效果很好的强橙光。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种橙光发光材料，其特征在于，其结构式为：
。
2.一种如权利要求1所述的橙光发光材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将2-(2-吡啶)苯并咪唑、KOH、四丁基溴化铵和水混均成粘稠状的混合物，向所述混合物中加入二氯甲烷制成混合液，将所述混合液在常温下反应30～40h后，蒸出混合液中的溶剂，剩下的溶质经分离后，得到1h；
S2.分别用二氯甲烷将所述1h和二甲亚砜氯化铂配制成1h混合液和Pt盐溶液，将所述1h混合液滴入所述Pt盐溶液，加完后在室温下反应3～5h，所得反应产物经浓缩、过滤、洗涤和烘干后，得2h；
S3.用二氯甲烷将所述2h配制成混浊液，向所述混浊液中加入三乙胺、苯乙炔和碘化亚铜，再将混浊液在55～70℃回流反应6～9h，所得反应产物经过滤、浓缩、洗涤和烘干后，得成品。
3.根据权利要求2所述的橙光发光材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中2-(2-吡啶)苯并咪唑、KOH和四丁基溴化铵的摩尔比为12～15：13～18：0.1～0.5。
4.根据权利要求2所述的橙光发光材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中1h和二甲亚砜氯化铂的摩尔比为2：1～3。
5.根据权利要求2所述的橙光发光材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中2h和苯乙炔的摩尔比为1：3～6。
6.一种如权利要求1所述的橙光发光材料的发光方法，其特征在于，将所述发光材料置于400～410nm的波长下激发，以使得发光材料发橙光。
7.根据权利要求6所述的橙光发光材料的发光方法，其特征在于，用二氯甲烷将所述发光材料配制成混合液，将所述混合液置于410nm的波长下激发，以使得发光材料发610nm的橙光。
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NAIL M. SHAVALEEV ET AL.: ""Complexes of substituted derivatives of 2-(2-pyridyl)benzimidazole with Re(I), Ru(II) and Pt(II): structures, redox and luminescence properties"", 《DALTON TRANS.》 *

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