CN109155375A - 磷光发光络合物以及在发光器件中的用途 - Google Patents

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Abstract

式(I)的磷光化合物:其中:M是过渡金属;L在每次出现时独立地是单齿配体或多齿配体;R1是包含至少一个叔碳原子的C4‑20烷基;R2为直链、支化或环状的C1‑20烷基;R3为直链、支化或环状的C1‑20烷基或式‑(Ar1)p基团,其中Ar1在每次出现时为未取代或取代的芳基或杂芳基,且p为至少1;R4是式‑(Ar2)q的基团,其中Ar2是未取代的或取代的芳基或杂芳基,并且q为至少1;R5是取代基;w为0或正整数;x为至少1;并且y为0或正整数。所述化合物可用作有机发光器件中的蓝色发光材料。

Description

磷光发光络合物以及在发光器件中的用途
发明领域
本发明涉及发光化合物,特别是磷光发光化合物;包含所述发光化合物的组合物、溶液和发光器件;以及制造所述发光器件的方法。
发明背景
对于在器件例如有机发光二极管(OLED)、有机光响应器件(特别是有机光伏器件和有机光传感器)、有机晶体管和存储器阵列器件中的应用,含有活性有机材料的电子器件正引起越来越多的关注。含有活性有机材料的器件提供诸如低重量、低功率消耗和柔性的益处。此外,可溶有机材料的使用允许在器件制造中利用溶液加工,例如喷墨印刷或旋涂。
OLED可以包含带有阳极的基底、阴极以及介于阳极和阴极之间的一个或多个有机发光层。
在器件运行期间空穴通过阳极被注入器件而电子通过阴极被注入器件。发光材料的最高已占分子轨道(HOMO)中的空穴和最低未占分子轨道(LUMO)中的电子结合从而形成激子,所述激子以光的形式释放其能量。
合适的发光材料包括小分子材料、聚合材料和树枝状材料。合适的发光聚合物包括聚(亚芳基亚乙烯基)如聚(对亚苯基亚乙烯基)以及聚亚芳基例如聚芴。
发光层可以包含半导电主体材料和发光掺杂剂,其中能量从主体材料转移至发光掺杂剂。例如,J.Appl.Phys.65,3610,1989公开了用荧光发光掺杂剂(即,其中通过单线态激子的衰变而发出光的发光材料)掺杂的主体材料。
磷光掺杂剂也是已知的(即,其中通过三线态激子的衰变而发出光的发光掺杂剂)。
WO 2011/052516、WO 2014/085296、US 2013/221278、JP 2011/253980和US 2015/0349267公开了含有苯基三唑配体的磷光材料。
本发明的一个目的是提供适用于OLED的蓝色磷光发光化合物。
本发明的另一个目的是提供适用于OLED的可溶液加工的蓝色磷光发光化合物。
本发明的另一个目的是提供当用于OLED中时具有长的操作寿命的磷光发光化合物。
发明概述
在第一方面,本发明提供了式(I)的磷光化合物:
其中:
M是过渡金属;
L在每次出现时独立地是单齿配体或多齿配体;
R1在每次出现时独立地是包含至少一个叔碳原子的C4-20烷基;
R2在每次出现时独立地为直链、支化或环状的C1-20烷基;
R3为直链、支化或环状的C1-20烷基或式-(Ar1)p基团,其中Ar1在每次出现时独立地为未取代或取代的芳基或杂芳基,且p为至少1;
R4是式-(Ar2)q的基团,其中Ar2在每次出现时独立地是未取代的或取代的芳基或杂芳基,并且q为至少1;
R5是取代基;
w为0或正整数;
x为至少1;和
y为0或正整数。
在第二方面,本发明提供包含主体材料和根据第一方面的化合物的组合物。
在第三方面,本发明提供包含溶解在一种或多种溶剂中的根据第一方面或第二方面的化合物或组合物的溶液。
在第四方面,本发明提供一种有机发光器件,其包含阳极、阴极、以及介于阳极和阴极之间的发光层,其中该发光层包含根据第一方面或第二方面的化合物或组合物。
在第五方面,本发明提供一种形成根据第四方面的有机发光器件的方法,所述方法包括以下步骤:在阳极和阴极之一上方沉积所述发光层,以及在所述发光层上方沉积阳极和阴极中的另一个。
附图说明
现在将参考附图更详细地描述本发明,其中:
图1说明了根据本发明实施方案的OLED。
发明详述
未按任何比例绘制的图1示意说明了根据本发明实施方案的OLED 100。该OLED100支承在基底107上并且包含阳极101、阴极105以及介于阳极和阴极之间的发光层103。可在阳极和阴极之间提供其它层(未示出),包括但不限于空穴传输层、电子传输层、空穴阻挡层、电子阻挡层、空穴注入层和电子注入层。
包括一个或多个其它层的示例性OLED结构包括以下:
阳极/空穴注入层/发光层/阴极
阳极/空穴传输层/发光层/阴极
阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/阴极
阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极。
发光层103可以含有主体材料和式(I)的磷光化合物。主体材料可以结合从阳极注入的空穴和从阴极注入的电子从而形成单线态激子和三线态激子。三线态激子至少可以转移到式(I)的磷光化合物,并且衰变从而产生磷光。
该器件可以含有多于一个发光层。一个或多个发光层可以含有式(I)的磷光化合物以及一种或多种其它发光化合物,例如具有的发光颜色不同于式(I)化合物的发光颜色的其它磷光或荧光发光材料。任选地,该器件包括空穴传输层,并且在空穴传输层与含式(I)的磷光化合物的发光层中的一个或两个中提供其它发光材料。当使用该器件时,来自式(I)化合物和其它发光化合物的发射可产生白光。任选地,包含式(I)化合物的发光层基本上由式(I)化合物、一种或多种主体材料和任选的一种或多种其它发光化合物组成。
优选地,由主体和式(I)化合物组成的组合物发出的光基本上全部来自式(I)化合物。
磷光化合物
式(I)的磷光化合物的金属M可以是任何合适的过渡金属,例如第二行或第三行的d区元素(分别是周期表的第5周期和第6周期)的过渡金属。示例性的金属包括钌、铑、钯、银、钨、铼、锇、铱、铂和金。优选地,M是铱。
式(I)的化合物包含至少一个式(II)的配体:
式(I)化合物的所有配体可具有式(II),在该情形中y为0。在y为0的情况下,x优选为3。
在其他实施方案中,化合物可含有至少一个配体L(y为至少1),其中L是式(II)配体以外的配体。在该情形中,y可以是1或2,x可以是1或2。示例性配体L是二齿配体,并且包括但不限于:O,O环金属化配体,任选二酮化物,任选acac;N,O环金属化配体,任选为吡啶甲酸酯;和N,N环金属化配体。
R1是C4-20烷基,任选C4-12烷基,包含至少一个叔碳原子。
优选地,该叔碳原子与式(I)的三唑基团直接结合。
任选地,R1仅包含一个叔碳原子。任选地,R1选自叔丁基和新戊基。
R2在每次出现时独立地为直链、支化或环状的C1-20烷基,任选C1-12烷基,优选C1-4烷基,更优选甲基、乙基、正丙基或异丙基。
R3为直链、支化或环状的C1-12烷基或式-(Ar1)p基团,其中Ar1在每次出现时独立地为芳基或杂芳基,且p为至少1,任选1、2或3。
Ar1在每次出现时可以独立地选自C6-20芳基(任选为苯基)和C3-20杂芳基,任选为含有3-20个C原子和一个或多个选自O、S和N的杂原子的杂芳基。
在p大于1的情况下,基团-(Ar1)p可以形成Ar1基团的直链或支化链。
任选地,Ar1的取代基(当存在时)选自支化、直链或环状的C1-20烷基,其中该烷基的一个或多个不相邻的非末端C原子可以被O、S、C=O和-COO-替换,并且其中该C1-20烷基的一个或多个H原子可以被F替换。优选的取代基选自支化、直链或环状的C1-10烷基。
本文所用的“非末端碳原子”是指除直链烷基(正烷基)末端处的甲基的碳原子或者支化(仲或叔)烷基的末端处的甲基的碳原子以外的烷基链的碳原子。
式-(Ar1)p的示例性基团是苯基;联苯基;3,5-二苯基苯;和4,6-二苯基三嗪,它们各自可以是未取代的或取代有一个或多个如上所述的取代基。
R3优选为C1-20烷基,任选C1-12烷基,或者可以是未取代的或取代有一个或多个C1-20烷基的苯基。
优选的C1-20烷基R3是:C3-20支化烷基,任选C3-12支化烷基;和含有一个或多个叔碳原子的C4-20烷基,任选C4-12支化烷基。
R4是式-(Ar2)q的基团,其中Ar2在每次出现时独立地是芳基或杂芳基,并且q为至少1,任选1、2或3。
Ar2在每次出现时可以独立地选自C6-20芳基(任选苯基)和C3-20杂芳基,任选为含3-20个C原子以及一个或多个选自O、S和N的杂原子的杂芳基。
在q大于1的情形中,基团-(Ar2)q可以形成Ar1基团的直链或支化链。
q优选为1。
任选地,Ar2的取代基(当存在时)选自支化、直链或环状的C1-20烷基,其中该烷基的一个或多个不相邻的非末端C原子可以被O、S、C=O和-COO-替换,并且其中该C1-20烷基的一个或多个H原子可以被F替换。优选的取代基选自支化、直链或环状的C1-10烷基。
式-(Ar2)q的示例性基团是苯基;联苯基;3,5-二苯基苯;和4,6-二苯基三嗪,它们各自可以是未取代的或取代有一个或多个如上所述的取代基。
R4优选为可以是未取代的或取代有一个或多个C1-20烷基的苯基。
优选地,R4是未取代的苯基或具有C1-20烷基4-取代基的苯基。
优选的C1-20烷基R4是:C3-20支化烷基,任选C3-12支化烷基;和含有一个或多个叔碳原子的C4-20烷基,任选C4-12支化烷基。
w可以是0、1、2或3。
当存在时,R5在每次出现时可以相同或不同,并且可以选自:未取代的或取代的C6-20芳基;未取代或取代的5-20元杂芳基;或支化、直链或环状的C1-20烷基,其中该烷基的一个或多个不相邻的非末端C原子可以被O、S、C=O和-COO-替换,并且其中该C1-20烷基的一个或多个H原子可以被F替换。
优选地,w为0且式(I)的化合物具有式(Ia):
示例性的式(I)化合物包括如下:
式(I)化合物优选具有峰值在400-500nm、任选420-490nm、任选460-480nm范围内的光致发光光谱。
可通过如下方式测量式(I)化合物的光致发光光谱:将处于PMMA膜中的5重量%的该材料流延到石英基底上以实现0.3-0.4的透光率值并使用由Hamamatsu供应的设备C9920-02在氮气环境中进行测量。
主体材料
主体材料的三线态激发态能级T1比式(I)的磷光化合物低不超过0.1eV,并且优选地与其至少相同或者比其更高,以便允许三线态激子从主体材料转移到式(I)的磷光化合物。
主体材料和磷光化合物的三线态激发态能级可以由它们各自的磷光光谱来确定。可以由通过低温磷光光谱法测量的磷光光谱的能量起始值(onset)来确定主体材料的磷光光谱(Y.V.Romaovskii et al,Physical Review Letters,2000,85(5),p1027,A.vanDijken et al,Journal of the American Chemical Society,2004,126,p7718)。
主体材料可以是聚合物或非聚合化合物。
示例性的非聚合主体材料是任选取代的式(X)化合物:
其中X是O或S。
式(X)化合物的每个苯环可以独立地是未取代的或者取代有一个或多个取代基。取代基可以选自C1-20烷基,其中该烷基的一个或多个不相邻的非末端C原子可以被O、S、COO、C=O或SiR8替换,其中基团R8相同或不同,并且如上所述,该烷基的一个或多个H原子可以被F替换。
式(I)化合物可以与主体材料混合或者可以与主体材料共价结合。在主体材料是聚合物的情形中,可以提供金属络合物作为主链重复单元、重复单元的侧基或聚合物的端基。
在提供式(I)化合物作为侧基的情形中,金属络合物可以与聚合物的主链直接结合或通过间隔基团从主链间隔开。示例性的间隔基团包括C1-20烷基,芳基-C1-20烷基和C1-20烷氧基。聚合物主链或间隔基团可与苯基三唑结合;或者与式(I)化合物的另外配体(如果存在的话)结合。
如果式(I)化合物与包含共轭重复单元的聚合物结合,那么它可以与聚合物结合,使得在共轭重复单元与式(I)化合物之间不存在共轭,或者使得共轭重复单元和式(I)化合物之间的共轭程度是有限的。
如果式(I)化合物与主体材料混合,那么主体:发光体重量比可以在50-99.5:50-0.5的范围内。
如果式(I)化合物与聚合物结合,那么含有式(I)化合物的重复单元或端基可以形成聚合物的0.5-20摩尔%,更优选1-10摩尔%。
示例性的主体聚合物包括具有非共轭主链的聚合物,其具有从非共轭主链侧挂的电荷传输基团,例如聚(9-乙烯基咔唑),和在聚合物主链中包含共轭重复单元的聚合物。如果聚合物的主链包含共轭重复单元,那么可以限制聚合物主链中的重复单元之间的共轭程度,以保持聚合物的三线态能级不低于式(I)的磷光化合物的三线态能级。
共轭聚合物的示例性重复单元包括:未取代或取代的单环和多环杂亚芳基重复单元;未取代或取代的单环和多环亚芳基重复单元,例如Adv.Mater.2000 12(23)1737-1750中所公开的并且包括:1,2-、1,3-和1,4-亚苯基重复单元,如J.Appl.Phys.1996,79,934中所公开的;2,7-芴重复单元,如EP 0842208中所公开的;茚并芴重复单元,如例如Macromolecules 2000,33(6),2016-2020中所公开的;以及螺芴重复单元,如例如EP0707020中所公开的。这些重复单元中的每一个是任选取代的。取代基的实例包括:增溶基团,例如C1-20烷基或烷氧基;吸电子基团如氟、硝基或氰基;和用于提高聚合物的玻璃转变温度(Tg)的取代基。
一种示例类别的重复单元是未取代或取代的式(IV)重复单元:
其中A是O、S、NR11、CR11 2或SiR11 2;R11在每次出现时相同或不同并且是H或取代基,并且其中两个基团R11可以连接形成环。
每个R11优选为取代基,并且每个R11可以独立地选自于由如下构成的组:
C1-20烷基,其中一个或多个不相邻的非末端C原子可以被下列替换:未取代或取代的C5-20芳基或C3-20杂芳基(任选为苯基)、O、S、取代的N、C=O或-COO-;
式-(Ar6)r的基团,其中每个Ar6独立地是芳基或杂芳基,任选C5-20芳基或C3-20杂芳基,任选为苯基;r为至少1;任选1、2或3;并且在r为至少2的情形中-(Ar6)r可以形成Ar6基团的直链或支化链;和
可交联基团,例如包含双键的基团如乙烯基或丙烯酸酯基团,或苯并环丁烷基团。
在R11为-(Ar6)r的情形中,所述基团Ar6或者每个基团Ar6可以是未取代的或者取代有一个或多个选自以下的取代基R10:
烷基,任选C1-20烷基,其中一个或多个不相邻的非末端C原子可被O、S、取代的N、C=O和-COO-替换,并且该烷基的一个或多个H原子可被F替换;和
氟、硝基和氰基。
优选地,基团R10选自C1-20烷基。
式(IV)重复单元的芳族碳原子可以是未取代的或者取代有一个或多个取代基。取代基可以选自:烷基,例如C1-20烷基,其中一个或多个不相邻的非末端C原子可以被O、S、取代的N、C=O和-COO-替换;C5-20芳基,其可以是未取代的或取代有一个或多个取代基;C3-20杂芳基,其可以是未取代的或取代有一个或多个取代基;氟;和氰基。特别优选的取代基包括C1-20烷基以及取代或未取代的C5-20芳基,例如苯基。芳基的任选取代基包括一个或多个C1-20烷基。
当存在时,取代的N在每次出现时可以独立地为NR16,其中R16是烷基,任选C1-20烷基,或任选取代的芳基或杂芳基,任选苯基。芳基或杂芳基R16的任选取代基可选自R10
优选地,每个R11选自C1-20烷基和任选取代的苯基。苯基的任选取代基包括一个或多个C1-20烷基。
如果提供式(I)的化合物作为聚合物的侧链,那么A可以是NR11、CR11 2或SiR11 2,并且至少一个R11可以包含式(I)的化合物,该化合物要么与N、C或Si直接结合,要么通过间隔基团与A间隔开。
可通过以下方式控制式(IV)重复单元的共轭程度:(a)选择重复单元的连接位置和/或(b)对邻近于重复单元的连接位置的一个或多个芳族碳原子进行取代以便与邻近的一个或多个重复单元产生扭曲,例如在3-和6-位置之一或两者上带有C1-20烷基取代基的2,7-连接的芴。
示例性的式(IV)重复单元包括下列:
主体聚合物可含有仅一种式(IV)重复单元或者含有两种或更多种不同的式(IV)重复单元。
另一种示例类别的重复单元是亚苯基重复单元,例如式(V)的亚苯基重复单元:
其中p为0、1、2、3或4,任选1或2,并且R12在每次出现时独立地为取代基,任选为如上所述的取代基R11,例如C1-20烷基,苯基,该苯基是未取代的或取代有一个或多个C1-20烷基或可交联基团。
式(V)的重复单元可以是1,4-连接的、1,2-连接的或1,3-连接的。
如果式(V)的重复单元是1,4-连接的并且如果p是0那么式(V)的重复单元与一个或两个相邻重复单元的共轭程度可以相对高。
如果p为至少1,和/或重复单元为1,2-连接或1,3-连接,那么式(V)的重复单元与一个或两个相邻重复单元的共轭程度可以相对较低。在一种优选设置中,式(V)的重复单元是1,3-连接的并且p是0、1、2或3。在另一种优选设置中,式(V)的重复单元具有式(Va):
亚芳基重复单元如式(IV)和(V)的重复单元可以与相邻重复单元的芳族或杂芳族基团充分共轭。作为补充或作为替代,主体聚合物可含有共轭中断重复单元,该共轭中断重复单元使与该共轭中断重复单元邻近的重复单元之间的共轭完全中断。示例性的共轭中断重复单元具有式(VI):
-(Ar7-Sp1-Ar7)-
(VI)
其中Ar7在每次出现时独立地表示芳族或杂芳族基团,该芳族或杂芳族基团可以是未取代的或取代有一个或多个取代基,并且Sp1表示间隔基团,该间隔基团包含使两个基团Ar7分离的至少一个sp3杂化碳原子。优选地,每个Ar7是苯基并且Sp1是C1-10烷基。Ar7的取代基可以选自上文关于式(IV)描述的基团R11,并且优选地选自C1-20烷基。
主体聚合物可包含电荷传输单元CT,其可以是空穴传输单元或电子传输单元。
空穴传输单元可具有低的电子亲和力(2eV或更低)和低的电离电位(5.8eV或更低,优选5.7eV或更低,更优选5.6eV或更低)。
电子传输单元可具有高的电子亲和力(1.8eV或更高,优选2eV或更高,甚至更优选2.2eV或更高)以及高的电离电位(5.8eV或更高)。合适的电子传输基团包括例如Shirota和Kageyama,Chem.Rev.2007,107,953-1010中公开的基团。
可以通过循环伏安法(CV)测量电子亲和力以及电离电位。工作电极电位可以相对于时间线性地变化(ramp)。
当循环伏安法达到设定电位时,使工作电极的电位变化反转。这种反转在单一实验期间可以多次发生。将工作电极处的电流相对于施加电压绘图从而给出循环伏安迹线。
通过CV测量HOMO或LUMO能级的设备可以包括电池(cell),该电池含有如下:在乙腈中的叔丁基高氯酸胺和/或叔丁基六氟磷酸铵的溶液,样品作为膜涂覆于其上的玻璃碳工作电极,铂对电极(电子的给体或受体)和不泄漏Ag/AgCl参比玻璃电极。在实验结束时为了计算目的在所述电池中添加二茂铁。(Ag/AgCl/二茂铁和样品/二茂铁之间的电位差的测量)。
方法和设置:
3mm直径的玻璃碳工作电极
Ag/AgCl/无泄漏参比电极
Pt丝辅助电极
在乙腈中的0.1M四丁基六氟磷酸铵
LUMO=4.8-二茂铁(峰到峰的最大值平均值)+起始值
样品:在甲苯中的5mg/mL溶液1滴,以3000rpm旋涂,LUMO(还原)测量:
对于以200mV/s和-2.5V的切换电位测量的厚膜,典型地观察到良好的可逆还原事件。应在10个循环内测量和比较还原事件,通常在第3个循环时取测量结果。在还原事件的最陡峭部分的最佳拟合线与基线的交叉点处取起始值。
示例性的空穴传输重复单元具有式(IX):
其中Ar8、Ar9和Ar10在每次出现时独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基,g为0、1或2,优选0或1,R13在每次出现时独立地为H或取代基,优选为取代基,并且c、d和e各自独立地为1、2或3。
当g为1或2时R13在每次出现时可以相同或不同,R13优选地选自烷基(例如C1-20烷基)、Ar11以及Ar11基团的支化链或直链,其中Ar11在每次出现时独立地是取代或未取代的芳基或杂芳基。
直接结合到相同N原子的选自Ar8、Ar9和(如果存在时的)Ar10和Ar11的任意两个芳族或杂芳族基团可以通过直接键或二价连接原子或基团连接。优选的二价连接原子和基团包括O、S、取代的N、和取代的C。
Ar8和Ar10优选为C6-20芳基,更优选为苯基,其可以是未取代的或取代有一个或多个取代基。
在g=0的情形中,Ar9优选为C6-20芳基,更优选苯基,其可以是未取代的或取代有一个或多个取代基。
在g=1的情形中,Ar9优选为C6-20芳基,更优选苯基或多环芳族基团,例如萘、苝、蒽或芴,其可以是未取代的或取代有一个或多个取代基。
R13优选为Ar11或Ar11基团的支化链或直链。Ar11在每次出现时优选为苯基,该苯基可以是未取代的或者取代有一个或多个取代基。
示例性的基团R13包括以下,它们各自可以是未取代的或者取代有一个或多个取代基,并且其中*表示与N的连接点:
c、d和e优选各自为1。
Ar8、Ar9和(如果存在时的)Ar10和Ar11各自独立地是未取代的或取代有一个或多个取代基,任选1、2、3或4个取代基。任选地,取代基选自取代或未取代的烷基,任选C1-20烷基,其中一个或多个不相邻的非末端C原子可以被任选取代的芳基或杂芳基(优选苯基)、O、S、C=O或-COO-替换,并且一个或多个H原子可以被F替换。
Ar8、Ar9和(如果存在时的)Ar10和Ar11的优选取代基是C1-40烃基,优选C1-20烷基。
式(IX)的优选重复单元包括未取代或取代的式(IX-1)、(IX-2)和(IX-3)的单元:
三嗪形成示例类别的电子传输单元,例如任选取代的二-或三-(杂)芳基三嗪,通过(杂)芳基之一作为侧基连接。其他示例性电子传输单元是嘧啶和吡啶;亚砜和氧化膦;二苯甲酮;和硼烷,它们各自可以是未取代的或者取代有一个或多个取代基,例如一个或多个C1-20烷基。
示例性电子传输单元CT具有式(VII):
其中Ar4、Ar5和Ar6在每次出现时独立地选自取代或未取代的芳基或杂芳基;z在每次出现时独立地为至少1,任选为1、2或3;Y是N或CR7,其中R7是H或取代基,优选H或C1-10烷基...当存在时,Ar4、Ar5和Ar6的取代基各自独立地选自取代或未取代的烷基,任选C1-20烷基,其中一个或多个不相邻的非末端C原子可以被任选取代的芳基或杂芳基(优选苯基)、O、S、C=O或-COO-替换,并且一个或多个H原子可以被F替换。优选地,式(VII)的Ar4、Ar5和Ar6各自为苯基,每个苯基任选且独立地取代有一个或多个C1-20烷基。
在一个优选的实施方案中,所有3个基团Y均为N。
如果所有3个基团Y均为CR7,则Ar4、Ar5和Ar6中的至少一个优选为包含N的杂芳族基团。
在一种设置中,Ar4、Ar5和Ar6在每次出现时是苯基。
式(VII)的Ar6优选为苯基,并且任选地取代有一个或多个C1-20烷基或可交联单元。
可以提供电荷传输单元CT作为通过聚合相应单体形成的不同重复单元。作为替代,一个或多个CT单元可以形成较大重复单元的一部分,例如式(VIII)的重复单元:
其中CT代表共轭的电荷传输基团;每个Ar3独立地代表未取代或取代的芳基或杂芳基;q为至少1;并且每个Sp独立地代表在Ar3和CT之间形成共轭中断的间隔基团。
Sp优选为支化、直链或环状的C1-20烷基。
示例性的CT基团包括上述式(IX)或(VII)的单元。
Ar3优选是未取代的或取代的芳基,任选地是未取代或取代的苯基或芴。Ar3的任选取代基可以选自如上所述的R8,并且优选地选自一个或多个C1-20烷基取代基。
q优选为1。
白色OLED
本发明的OLED可以是含有式(I)的蓝色发光化合物以及一种或多种其它发光材料的白色OLED,所述其它发光材料的发光颜色使得从该器件发射的光是白色的。其它发光材料包括可以是荧光或磷光的红色和绿色发光材料。任选地,从白色OLED发射的所有光都是磷光。
所述一种或多种其它发光材料可以存在于与式(I)化合物相同的发光层中,或者可以提供在该器件的一个或多个其它发光层中。在一种任选的设置中,OLED可以包括红色发光层以及绿色和蓝色发光层。任选地,该红色层是与绿色和蓝色发光层相邻的空穴传输层。
从白色OLED发射的光可以具有与黑体在2500-9000K范围内的温度下发射光相当的CIE x坐标以及在所述黑体发射光的CIE y坐标的0.05或0.025之内的CIE y坐标,任选地具有与黑体在2700-600K范围内的温度下发射的光相当的CIE x坐标。
绿色发光材料可具有峰值在大于500nm直至580nm、任选地大于490nm直至540nm的范围内的光致发光光谱。
红色发光材料可任选地在其光致发光光谱中具有大于580nm直至630nm、任选地585nm直至625nm的峰值。
聚合物合成
制备共轭聚合物(例如上述的包含式(IV)、(V)、(VI)、(VII)、(VIII)和(IX)重复单元中的一种或多种的聚合物)的优选方法包括“金属嵌插”,其中将金属络合物催化剂的金属原子嵌插在芳基或杂芳基基团与单体的离去基团之间。示例性的金属嵌插方法是如例如WO 00/53656中所述的Suzuki聚合,以及如例如以下文献中所述的Yamamoto聚合:T.Yamamoto,“Electrically Conducting And Thermally Stable pi-Conjugated Poly(arylene)s Prepared by Organometallic Processes",Progress in Polymer Science1993,17,1153-1205。在Yamamoto聚合的情形中,使用镍络合物催化剂;在Suzuki聚合的情形中,使用钯络合物催化剂。
例如,在通过Yamamoto聚合来合成线型聚合物中,使用具有两个反应性卤素基团的单体。类似地,根据Suzuki聚合方法,至少一个反应性基团是硼衍生基团例如硼酸或硼酸酯,并且另一个反应性基团是卤素。优选的卤素为氯、溴和碘,最优选溴。
因此将意识到本申请通篇所说明的重复单元可衍生自带有合适离去基团的单体。同样地,可通过合适离去基团的反应将端基或侧基结合到聚合物。
Suzuki聚合可以用来制备区域规则(regioregular)、嵌段和无规的共聚物。具体地,当一个反应性基团为卤素并且另一个反应性基团为硼衍生基团时,可以制备均聚物或无规共聚物。作为替代,当第一单体的两个反应性基团均为硼并且第二单体的两个反应性基团均为卤素时,可以制备嵌段或区域规则的共聚物。
作为卤离子的替代,能够参与金属嵌插的其它离去基团包括磺酸和磺酸酯,例如甲苯磺酸酯(tosylate)、甲磺酸酯(mesylate)和三氟甲磺酸酯(triflate)。
电荷传输层和电荷阻挡层
可在阳极与发光层之间提供空穴传输层。类似地,可以在阴极与发光层之间提供电子传输层。
类似地,可在阳极与发光层之间提供电子阻挡层,以及可在阴极与发光层之间提供空穴阻挡层。传输层和阻挡层可结合使用。根据其HOMO和LUMO能级,单一层可既传输空穴和电子之一,又阻挡空穴和电子中的另一者。
可以使电荷传输层或电荷阻挡层交联,特别地如果从溶液来沉积覆盖该电荷传输层或电荷阻挡层的层的话。用于这种交联的可交联基团可以是包含反应性双键的可交联基团例如乙烯基或丙烯酸酯基团,或者苯并环丁烷基团。可以提供可交联基团作为悬挂于电荷传输或电荷阻挡聚合物主链的取代基。在形成电荷传输层或电荷阻挡层之后,可以通过热处理或辐照使可交联基团交联。
如果存在,则位于阳极和发光层之间的空穴传输层优选具有通过循环伏安法测量的小于或等于5.5eV,更优选约4.8-5.5eV的HOMO能级。可以选择空穴传输层的HOMO能级以便在相邻层(例如发光层)的0.2eV内,任选在0.1eV内,以便在这些层之间提供小的空穴传输势垒。
如果存在,则位于发光层和阴极之间的电子传输层优选具有约2.5-3.5eV的LUMO能级,通过方波循环伏安法测量。可在最接近阴极的发光层与该阴极之间提供厚度在0.2-2nm范围内的一氧化硅或二氧化硅的层或其它薄介电层。HOMO和LUMO能级可通过循环伏安法测量。
如果存在,空穴阻挡层可包含式(XII)的化合物或由其组成:
其中V在每次出现时独立地为S或O,优选为S。式(XII)化合物可以是未取代的或者可以取代有一个或多个取代基,任选一个或多个C1-40烃基,任选为一个或多个C1-20烷基。
空穴传输层可包含空穴传输(杂)芳基胺,例如包含式(IX)的空穴传输重复单元的均聚物或共聚物。示例性的共聚物包含式(IX)的重复单元和任选取代的(杂)亚芳基共聚重复单元,例如上文所述的苯基、芴或茚并芴重复单元,其中每个所述(杂)亚芳基重复单元可任选地取代有一个或多个取代基,例如烷基或烷氧基。具体的共聚重复单元包括上文所述的式(IVa)的芴重复单元和式(V)的亚苯基重复单元。含有式(IX)重复单元的空穴传输共聚物可含有25-95摩尔%的式(IX)重复单元。
电子传输层可以含有聚合物,该聚合物包含任选取代的亚芳基重复单元的链,例如芴重复单元的链。
可以提供多于一个的空穴传输层或多于一个的电子传输层。在一个实施方案中,提供两个或更多个空穴传输层。
空穴注入层
可以在阳极和发光层之间提供导电的空穴注入层以辅助从阳极向半导体聚合物层中的空穴注入,所述空穴注入层可由导电的有机或无机材料形成。空穴传输层可以与空穴注入层结合使用。
掺杂的有机空穴注入材料的实例包括任选取代的、掺杂的聚(乙烯二氧噻吩)(PEDT),尤其是用下列掺杂的PEDT:电荷平衡聚酸(polyacid),如EP 0901176和EP 0947123中所公开的聚苯乙烯磺酸(PSS),聚丙烯酸或氟化磺酸,例如如US 5723873和US5798170中公开的聚苯胺;和任选取代的聚噻吩或聚(噻吩并噻吩)。导电性无机材料的实例包括过渡金属氧化物,如Journal of Physics D:Applied Physics(1996),29(11),2750-2753中所公开的VOx、MoOx和RuOx。
阴极
阴极选自于具有容许电子注入到发光层内的功函数的材料。其它因素影响阴极的选择,例如在阴极与发光材料之间的有害相互作用的可能性。阴极可以由单一材料例如铝层构成。作为替代,其可以包含多种金属,例如低功函数材料和高功函数材料的双层,例如WO98/10621中公开的钙和铝。阴极可以含有包含单质钡的层,如在WO98/57381、Appl.Phys.Lett.2002,81(4),634和WO 02/84759中所公开的。阴极可以在OLED的发光层和阴极的一个或多个导电层(例如一个或多个金属层)之间包含薄(例如1-5nm厚)的金属化合物层。示例性的金属化合物包括碱金属或碱土金属的氧化物或氟化物,以协助电子注入,例如在WO 00/48258中公开的氟化锂;如在Appl.Phys.Lett.2001,79(5),2001中公开的氟化钡;以及氧化钡。为了提供电子向器件内的高效注入,阴极优选地具有小于3.5eV、更优选地小于3.2eV、最优选地小于3eV的功函数。金属的功函数可以参见例如Michaelson,J.Appl.Phys.48(11),4729,1977。
阴极可以是不透明的或透明的。透明阴极对于有源矩阵器件是特别有利的,因为穿过此类器件中的透明阳极的发射光至少部分地被位于发光像素下方的驱动电路阻挡。透明阴极包含电子注入材料的层,该层足够薄以致是透明的。典型地,该层的横向导电性由于其薄度(thinness)而将是低的。在这种情形中,电子注入材料层与透明导电材料例如铟锡氧化物的较厚层结合使用。
将理解的是,透明阴极器件不需要具有透明阳极(当然,除非需要完全透明的器件),并且因此可以用反射材料层例如铝层替换或补充用于底部发光器件的透明阳极。在例如GB 2348316中公开了透明阴极器件的实例。
包封
有机光电子器件往往对水分和氧气敏感。因此,基底1优选地具有用于防止水分和氧气侵入器件内的良好阻隔性。基底通常为玻璃,但是可以使用替代性的基底,特别是在器件的柔性为期望的情形中。例如,基底可以包含塑料,如US 6268695中,其公开了交替的塑料和阻挡层的基底,或者薄玻璃与塑料的叠层体,如EP 0949850中所公开的。
可以用包封材料(未示出)包封器件以防止水分和氧气侵入。合适的包封材料包括玻璃片,具有合适的阻隔性质的膜,如二氧化硅、一氧化硅、氮化硅、或聚合物与介电材料的交替叠层(如例如WO 01/81649中所公开),或气密性容器(如例如WO 01/19142中所公开的)。在透明阴极器件的情形中,可沉积透明包封层如一氧化硅或二氧化硅达到微米级的厚度,但在一个优选的实施方案中,该层的厚度在20-300nm范围内。用于吸收可能渗透穿过基底或包封材料的任何大气水分和/或氧气的吸气剂材料可被设置在基底和包封材料之间。
溶液加工
用于形成式(I)的发光金属络合物及其组合物的可溶液加工配制物的合适溶剂可以选自常见的有机溶剂,例如单烷基苯或多烷基苯如甲苯和二甲苯,以及单烷氧基苯或多烷氧基苯,及其混合物。该配制物可包含一种或多种溶剂。
该配制物可包含溶解在一种或多种溶剂中的式(I)化合物,以及任选地,溶解或分散(优选溶解)在所述一种或多种溶剂中的一种或多种其它材料。
所述一种或多种其它材料可包括一种或多种主体材料和一种或多种其它发光材料或由它们组成。
用于形成含有式(I)化合物的发光层的示例性溶液沉积技术包括印刷和涂覆技术,例如旋涂、浸涂、辊到辊涂布或辊到辊印刷、刮刀涂布、狭缝模涂布、凹版印刷、丝网印刷和喷墨印刷。
涂覆方法(例如上述那些涂覆方法)特别适合于其中发光层的图案化为不必要的器件—例如用于照明应用或简单的单色分段显示器。
印刷特别适合于高信息内容的显示器,尤其是全色显示器。可通过如下方式来喷墨印刷器件:在第一电极上方提供图案化的层,和限定用于印刷一种颜色(单色器件的情况)或多种颜色(多色的情况,尤其是全色器件)的凹坑(well)。图案化的层典型是被图案化以限定凹坑的光刻胶层,例如EP 0880303中所述。
作为凹坑的替代,可将墨印刷到图案化层内限定的沟道中。具体而言,可将光刻胶图案化以形成沟道,与凹坑不同的是,所述沟道在多个像素上方延伸并且可在沟道末端封闭或开放。
可以使用相同的涂覆和印刷方法来形成OLED的其它层,包括(当存在时)空穴注入层、电荷传输层和电荷阻挡层。
实施例
化合物实施例3
步骤1:
5L的3颈圆底烧瓶,配有机械顶置式搅拌器、氮气入口和排气装置。将2,6-二甲基-4-叔丁基苯胺(200g,1.129mol)和三乙胺(472mL,3.38mol)置于THF(2L)中并使用冰浴冷却至0℃。在0℃下缓慢加入2,2-二甲基丁酰氯(228g,1.69mol)。使混合物温热至室温并搅拌16小时。在反应完成后,将其过滤并用THF(1L)洗涤。浓缩滤液从而得到粗产物(255g)。用乙酸乙酯(500mL)研制粗残余物(255g)并过滤,从而得到205g产物,HPLC纯度为99%。
1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ[ppm]1.01(t,J=7.6Hz,3H),1.31(s,6H),1.33(s,9H),1.70(q,J=7.6Hz,2H),2.23(s,6H),6.84(br,s,1H),7.09(br,s,1H)。
步骤2:
5升的3颈圆底烧瓶,配备有机械顶置式搅拌器、回流冷凝器、氮气入口和排气装置。将步骤1的产物(115g,0.417mol)、2-氟吡啶(44.59g,0.459mol)和三氟甲磺酸酐(129.5g,0.459mol)的混合物置于氯苯(1150mL)中。在室温下加入苯甲酰肼(98.7g,0.459mol)。将反应混合物在室温下搅拌1小时,然后加热至90℃,持续18小时。粗LCMS分析显示起始材料完全转化。将反应混合物用氯仿稀释并用10%碳酸氢钠溶液(1L)洗涤。用水(1L×2)洗涤有机层,用硫酸钠干燥并浓缩(168g)。通过硅胶柱色谱法纯化粗产物(168g),使用己烷/乙酸乙酯(~50%),得到120g HPLC纯度为96%的产物。将如此得到的固体置于热乙腈(1.5L)中并缓慢冷却至室温。将所得固体过滤从而得到100g产物,其HPLC纯度为99.57%。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6):δ[ppm]0.79(t,J=7.2Hz,3H),1.12(s,6H),1.31(s,9H),1.62(q,J=7.2Hz,2H),1.91(s,6H),7.16(s,1H),7.27-7.39(m,3H),7.56(d,J=7.6Hz1H)。
步骤3:
2L的3颈圆底烧瓶,配备有机械顶置式搅拌器、回流冷凝器、氮气入口和排气装置。向步骤2的产物(50g,0.1100mol)和苯基硼酸(14.75g,0.1210mol)在甲苯(500mL)中的混合物中,吹扫氮气一小时。添加Pd2(dba)3(1g,0.0011mol)和S-Phos(0.9g,0.0022mol)。在60℃下,向该混合物中添加脱气的25%四乙基氢氧化铵水溶液(260mL,0.440mol)。将混合物在110℃下加热18小时。通过TLC完全转化后,将混合物过滤通过硅藻土床并用乙酸乙酯(1L)洗涤。将合并的有机相用水(500mL)洗涤、用硫酸钠干燥并浓缩。将如此获得的粗残余物(50g)通过硅胶柱纯化,使用40%乙酸乙酯的己烷溶液,从而得到38g产物,HPLC纯度为98%。将其置于热乙腈中并缓慢冷却至室温,过滤得到的固体从而得到28g产物,其HPLC纯度为99.01%。再次重复热乙腈结晶,从而得到21g产物,其HPLC纯度99.85%。将该材料溶解在二氯甲烷(200mL)中,趁热过滤并浓缩,从而得到20.5g产物,HPLC纯度为99.85%。
1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ[ppm]0.79(t,J=7.6Hz,3H),1.23(s,6H),1.37(s,9H),1.73(q,J=7.6Hz,2H),2.01(s,6H),7.20(s,2H),7.21-7.24(m,2H),7.28-7.40(m,5H),7.53(d,J=7.6Hz,1H),7.70(d,J=7.6Hz,1H)。
步骤4:
50毫升的2颈圆底烧瓶,配备有杨氏旋塞(Young’s tap)、磁力搅拌棒、回流冷凝器、氮气入口和排气装置。将步骤3的产物(5g,0.011mol)和Ir(acac)3(1.35g,0.0028mol)置于2颈烧瓶中,将烧瓶抽空并用N2回填三次。将已用N2脱气15分钟的十五烷(2mL)加入烧瓶中。将烧瓶置于砂浴中并在300℃下加热24小时,然后冷却至室温。将得到的黑色固体溶解在甲苯(20mL)中、转移到单颈圆底烧瓶中并真空浓缩。通过柱色谱法纯化(梯度洗脱,0-20%乙酸乙酯的二氯甲烷溶液),得到4.03g化合物实施例3。将化合物实施例3溶解在最少量的二氯甲烷中并用过量的乙腈沉淀,从而得到3.54g化合物实施例3,其HPLC纯度为99.48%。
1H-NMR(600MHz,THF-d8):δ[ppm]0.93(t,J=7.4Hz,9H),1.11(s,9H),1.22(s,9H),1.42(s,27H),1.55-1.63(m,3H),1.65-1.71(m,3H),2.03(s,9H),2.18(s,9H),6.31(d,J=1.8Hz,3H),6.96(br d,J=7.9Hz,3H),7.01-7.04(m,3H),7.09-7.12(m,6H),7.12–7.15(m,6H),7.17(br s,3H),7.38(d,J=2.1Hz,3H),7.40(d,J=2.0Hz,3H)。
化合物实施例1、2和4
通过类似于上述途径的方法制备化合物实施例1、2和4。
化合物实施例1的分析指标(99.77%HPLC纯度):
1H-NMR(600MHz,THF-d8):δ[ppm]0.85-1.02(m,9H),0.89(s,27H),1.08(s,9H),1.12(br t,1H),1.22(s,9H),1.38(s,54H),1.54-1.63(m,3H),1.65-1.71(m,3H),2.15(s,9H),2.21(s,9H),2.30(s,2H),6.45(d,J=1.9Hz,3H),7.08–7.11(m,3H),7.15(s,3H),7.16-7.18(m,3H),7.37-7.40(m,3H),7.42(d,J=1.6Hz,6H),7.50(d,J=8.5Hz,12H),7.59-7.62(m,12H),7.60-7.61(m,3H).
化合物实施例2的分析指标(99.71%HPLC纯度):
1H-NMR(600MHz,THF-d8):δ[ppm]1.00(t,J=7.4Hz,9H),1.22(s,9H),1.30(s,9H),1.64-1.70(m,3H),1.75-1.79(m,3H),2.13(s,9H),2.27(s,9H),6.33(d,J=2.0Hz,3H),6.93-6.97(m,3H),6.98-7.02(m,9H),7.09-7.13(m,6H),7.25(d,J=8.0Hz,3H),7.39-7.43(m,3H),7.50(t,J=7.7Hz,6H),7.65(s,6H),7.75-7.78(m,6H)。
化合物实施例4的分析指标(99.92%HPLC纯度):
1H-NMR(600MHz,THF-d8):δ[ppm]0.92(t,J=7.0Hz,9H),1.11(s,9H),1.21(s,9H),1.26(s,27H),1.42(s,27H),1.56-1.63(m,3H),1.64-1.71(m,3H),2.02(s,9H),2.18(s,6H),6.24(d,J=1.9Hz,3H),6.92(dd,J=7.9,2.0Hz,3H),7.04(d,J=8.5Hz,6H),7.15(d,J=8.0Hz,3H),7.19(d,J=8.5Hz,6H),7.38(s,3H),7.39(s,3H)。
器件实施例1
制备具有以下结构的白色有机发光器件:
ITO/HIL/LEL(R)/LEL(G,B)/HBL/ETL/阴极其中ITO是铟-锡氧化物阳极;HIL是包含空穴注入材料的空穴注入层,LEL(R)是红色发光空穴传输层,LEL(G,B)是绿色和蓝色发光层,HBL是空穴-阻挡层;以及ETL是电子传输层。
使用紫外线/臭氧清洁带有ITO(45nm)的基底。通过旋涂可从Nissan ChemicalIndustries获得的空穴注入材料的配制物,形成厚度为约35nm的空穴注入层。通过旋涂可交联的红色发光空穴传输聚合物并通过在180℃下加热使该聚合物交联,形成厚度为约20nm的红色发光层。通过旋涂主体1(74重量%)、绿色磷光发光体(1重量%)和化合物实施例1(24重量%)形成厚度约70nm的绿色和蓝色发光层,其中绿色磷光发光体是三(苯基吡啶)铱发光体,其中每个苯基吡啶配体取代有烷基化的3,5-二苯基苯支化单元。将空穴阻挡化合物1的空穴阻挡层蒸发到发光层上达到10nm的厚度。向发光层上蒸镀10nm厚度的空穴阻挡化合物1的空穴阻挡层。通过旋涂包含电子传输单元1的聚合物至10nm的厚度来形成电子传输层。在约3.5nm厚的氟化钠第一层、约100nm厚的铝层和约100nm厚的银层的电子传输层上形成阴极。
主体1具有下式:
通过如WO 00/53656中所述的Suzuki聚合形成红色发光空穴传输聚合物,得到包含式(Va)的可交联亚苯基重复单元、式(IX-1)的胺重复单元和3摩尔%下式红色磷光基团的聚合物:
电子传输单元1具有式:
空穴阻挡化合物1具有式:
器件实施例2-4
按关于器件实施例1所述制备器件实施例2-4,区别在于分别用化合物实施例2-4代替化合物实施例1。
比较器件1-4
按关于器件实施例1-4所述制备比较器件,区别在于分别使用比较化合物1-4代替化合物实施例1-4。
测量在恒定电流(T70)下器件亮度降至初始亮度70%所用的时间。结果列于表1中。
器件 R<sup>1</sup> R<sup>3</sup> R<sup>4</sup> T70(归一化)
器件实施例1 新戊基 叔丁基 DBPB 1.00
比较器件1 异丙基 叔丁基 DBPB 0.63
器件实施例2 新戊基 苯基 苯基 1.32
比较器件2 新戊基 H 苯基 1.04
器件实施例3 新戊基 叔丁基 苯基 1.41
比较器件3 新戊基 叔丁基 甲基 1.04
器件实施例4 新戊基 叔丁基 叔丁基苯基 1.63
比较器件4 异丙基 叔丁基 叔丁基苯基 0.63
DBPB=3,5-二(4-叔丁基苯基)苯
虽然关于具体的示例性实施方案描述了本发明,然而应意识到在不偏离下列权利要求所述的本发明范围的情况下,本文所公开特征的各种修改、改变和/或组合对本领域技术人员而言将是明显的。

Claims (17)

1.式(I)的磷光化合物:
其中:
M是过渡金属;
L在每次出现时独立地是单齿配体或多齿配体;
R1是包含至少一个叔碳原子的C4-20烷基;
R2在每次出现时独立地为直链、支化或环状的C1-20烷基;
R3为直链、支化或环状的C1-20烷基或式-(Ar1)p基团,其中Ar1在每次出现时独立地为未取代或取代的芳基或杂芳基,且p为至少1;
R4是式-(Ar2)q的基团,其中Ar2在每次出现时独立地是未取代的或取代的芳基或杂芳基,并且q为至少1;
R5是取代基;
w为0或正整数;
x为至少1;和
y为0或正整数。
2.根据权利要求1的化合物,其中M选自铱、铂、锇、钯、铑和钌。
3.根据权利要求1或2的化合物,其中y为0。
4.根据权利要求3的化合物,其中x是3。
5.根据前述权利要求中任一项的化合物,其中R1的叔碳原子与式(I)的三唑环直接结合。
6.根据权利要求5或6的化合物,其中w为0。
7.根据前述权利要求中任一项的化合物,其中Ar1在每次出现时独立地是未取代的苯基或取代有一个或多个取代基的苯基。
8.根据前述权利要求中任一项的化合物,其中Ar2在每次出现时独立地是未取代的苯基或取代有一个或多个取代基的苯基。
9.根据前述权利要求任一项的化合物,其中Ar2取代有一个或多个C1-20烷基。
10.根据前述权利要求任一项的化合物,其中q为1。
11.根据前述权利要求任一项的化合物,其中所述化合物具有峰值波长在400-490nm范围内的光致发光光谱。
12.一种组合物,其包含主体材料和根据前述权利要求任一项的化合物。
13.一种溶液,其包含溶解在一种或多种溶剂中的根据前述权利要求任一项的化合物或组合物。
14.一种有机发光器件,其包含阳极、阴极、以及介于阳极和阴极之间的发光层,其中该发光层包含根据权利要求1-12任一项的化合物或组合物。
15.根据权利要求14的有机发光器件,其中该器件发射白光。
16.一种形成根据权利要求14或15的有机发光器件的方法,所述方法包括以下步骤:在阳极和阴极之一上方沉积所述发光层,以及在所述发光层上方沉积阳极和阴极中的另一个。
17.根据权利要求16的方法,其中通过如下方式形成所述发光层:沉积根据权利要求13的溶液并且蒸发所述一种或多种溶剂。
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