CN109790189A - 基于二苯并[d,b]噻咯的反应性液晶元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了式(I)化合物D‑S1‑A‑S2‑B1,式(I)其中:A表示具有1至20个芳族部分的共轭链,所述芳族部分独立地选自由芳族部分、杂芳族部分以及E部分组成的群组,条件是A包括至少一个E部分,其中E选自由以下组成的群组:E1,其为具有以下结构的二苯并[d,b]噻咯部分,E2,其为具有以下结构的部分,以及E3,其为具有以下结构的部分,其中E在A共轭链中相连,并且任选地在Y和Z处通过共价键与S1或S2连接;其中每个R独立地选自由直链或支链C1‑C20烷基和C2‑C20烯基组成的群组,其中1至5个CH2基团任选地各自被氧替代,条件是所述R基团中不存在缩醛、缩酮、过氧化物或乙烯基醚,并且其中与每个R基团中的C键联的每个H可任选地独立地被卤素替代;其中所述X部分相同,并且选自由氢、直链或支链C1‑C8烷基、直链或支链C1‑C8烷氧基、以及卤素组成的群组,其中每个E部分可具有相同或不同的X部分,其中W为氧原子或硫原子,D表示具有一个或多个可交联官能团的部分,S1和S2是柔性接头基团;并且B1表示具有一个或多个可交联官能团的部分或者氢原子,条件是当B1表示氢原子时,D表示具有至少两个可交联官能团的部分。

Description

基于二苯并[D,B]噻咯的反应性液晶元
技术领域
本发明涉及新的化合物,其电子特性和光电特性使得它们可用来产生电子装置。本发明进一步涉及包括包含这些化合物的层的电子装置,其中这些化合物充当电荷传输材料或者光致发光和电致发光材料。
背景技术
有机发光二极管(OLED)是其中电致发光发射材料是响应于电流而发光的有机材料膜的发光二极管。OLED的发射有机层夹在两电接触层之间。为了增强效率,除了发光层之外,OLED装置还可在发射层与电接触层之间包括电荷传输材料层。这些电荷传输层可包含空穴传输材料或电荷传输材料。这些电荷传输材料可容许空穴和电子迁移通过发射层,从而帮助它们形成一个称作激子的结合态。这些激子会在适当的时间通过发射辐射弛豫到更低能量的基态,其中对于OLED装置而言,波长大部分情况下在可见区。
在学术界和工业中对于研发具有改进的特性并且适合用来制造OLED装置的新材料持续存在强烈的兴趣。例如,对于充当发射体、电子传输体和空穴传输体的材料特别有兴趣。在多年期间尝试产生改进的OLED装置、特别是具有最佳光输出、能量效率以及寿命的装置时开发了许多材料。另外,另一重要目的是获得容许装置制造过程简化的材料。尽管存在材料,但是对于针对OLED装置和其它电子装置的制造具有优异的特性组合的材料(其具有像以上所确定的那些一样的特性)持续存在需求。
已知具有以下通式的一些反应性液晶元(能够化学聚合为交联聚合物基质的液晶材料)可用来制造有机电子装置:
B-S-A-S-B
其中A表示线性芳族分子核心,其包含在C-9被两个烷基取代的芴,S表示柔性间隔单元,并且B表示像甲基丙烯酸酯基团这样的交联基团。如果B表示可光交联基团则更是如此,那么这样的话所述材料实质上充当光阻剂,其中这些材料的薄层可通过图案化地曝露于光特别是紫外光图案化为有用的电子结构。
另外,如果线性芳核A具有发光性质,那么这些反应性液晶元材料可图案化为电致发光装置(例如有机发光二极管(OLEDS)和有机二极管激光器)中的活性发光层。但是,B-S-A-S-B结构的工作OLED装置展现出令人失望地低的寿命,或者耗时费力的低产率合成路线。这些B-S-A-S-B结构中使用的材料展现出缓慢的固化时间,这会增加装置制造的难度。
含有聚合硅杂芴的OLED在文献中是已知的(Chan,K.L.;McKiernan,M.J.;Towns,C.R.;Holmes,A.B.《美国化学会杂志(J.Am.Chem.Soc.)》2005,127,7662-7663),并且它们一直显示会在其芴对应部分展现出改进的光稳定性。可通过光刻方法图案化的聚合硅杂芴材料在文献中也存在(McDowell,J.J.;Maier-Flaig,F.;Wolf,T.J.A.;Unterreiner,A.N.;Lemmer,U.;Ozin,G.《美国化学会——应用材料与界面(ACS Appl.Mater.Interfaces)》2014,6,83-93)。已知由于活性聚合材料具有多分散性并且纯度不足因此聚合OLED材料具有重现性的问题。
JP 2010215759A公开了有机电致发光元件、显示器、照明装置以及用于有机电致发光元件的材料。
JP 2013155294公开了用于有机电致发光元件的材料及其用途。
WO 2015/159098公开了氟烷基芴衍生物。
WO 2012/098410公开了聚合物网络。
WO 2006/058182公开了照明元件、装置和方法。
WO 2005/034184公开了照明元件、装置和方法
US 2003/0119936公开了发光聚合物。
本发明的一个目的是提供新的用于电子装置的含有硅杂芴的材料,其会克服或者显著减少与存在的芴衍生物相关的问题,或者至少提供其有用的商业替代物。
发明内容
在本发明的第一方面,提供了一种式(I)化合物:
D-S1-A-S2-B1, 式(I)
其中:
A表示具有1至30个芳族部分的共轭链,所述芳族部分独立地选自由芳族部分、杂芳族部分以及E部分组成的群组,条件是A包括至少一个E部分,
其中E选自由以下组成的群组:
E1,其为具有以下结构的二苯并[d,b]噻咯部分:
E2,其为具有以下结构的部分:
以及E3,其为具有以下结构的部分:
其中E在所述A共轭链中相连,并且任选地在Y和Z处通过共价键与S1或S2连接;
其中每个R独立地选自由直链或支链C1-C20烷基和C2-C20烯基组成的群组,其中1至5个CH2基团任选地各自被氧替代,条件是所述R基团中不存在缩醛、缩酮、过氧化物或乙烯基醚,并且其中与每个R基团中的C键联的每个H可任选地独立地被卤素替代;
其中所述X部分相同,并且选自由氢、直链或支链C1-C8烷基、直链或支链C1-C8烷氧基、以及卤素组成的群组,其中每个E部分可具有相同或不同的X部分,
其中W为氧原子或硫原子,
D表示具有一个或多个可交联官能团的部分,
S1和S2是柔性接头基团;并且
B1表示具有一个或多个可交联官能团的部分或者氢原子,条件是当B1表示氢原子时,D表示具有至少两个可交联官能团的部分。
式(I)化合物用来制造OLED。特别地,这种含有二苯并[d,b]噻咯的材料(也称作硅杂芴材料)的稳定性被认为对于OLED是有利的。
如本文所使用的术语“芳族/杂芳族部分”是指单芳环或稠环系统。因此联苯基环系统尽管完全共轭,但是将代表链中的两个芳族部分。
术语“链”是指芳族/杂芳族部分连成一排。作为取代基提供的不会延长链长的这种部分不计入1至30个芳族部分的限制。芳族/杂芳族部分可通过共价键直接连接或通过乙炔或乙烯接头连接。乙烯或乙炔接头保持链的共轭,但是可帮助合成链。在使用乙烯接头时它们优选为反式乙烯。以下示出了苯作为示范性的芳族部分的接头结构。所述部分优选通过共价键直接连接。
芳族/杂芳族部分可通过其间的原子连接,只要所述原子不会破坏链的共轭。共轭链中的接头原子(例如氮原子)可进一步被非链中的芳族或杂芳族基团取代。跟以上一样,这种部分不计入1至30个芳族部分的限制。所述链优选不含任何这种接头原子。
如以上所指出,A表示具有1至20个芳族部分的共轭链,所述芳族部分独立地选自由芳族部分、杂芳族部分以及E部分组成的群组,条件是A包括至少一个E部分。每个E部分通过Y位和Z位与链连接。如果E部分在链的端部,那么它会在C-3和C-7处通过共价键与S1或S2连接。
A优选具有以下结构:
-Ara-(E-Ara)n-
其中每个Ara独立地选自由以下组成的群组:键、包含芳族部分的双基、包含杂芳族部分的双基、E部分、或者包含2至5个通过单键连接在一起的芳族、杂芳族和/或E部分的链,其中n为1至8的整数。
每个Ara优选独立地选自由以下组成的群组:包含C6-C22芳族部分的双基、包含具有4至22个、优选4至18个碳原子的杂芳族部分的双基、E部分、或者包含2个或3个通过单键连接在一起的芳族、杂芳族和/或E部分的链。
包含C6-C22芳族部分的双基优选选自由以下组成的群组:1,3-亚苯基、1,4-亚苯基、1,4-亚苯基亚乙烯基、萘-1,4-二基、萘-2,6-二基、9,9-二烷基芴-2,7-二基、9,9-二烷基芴-3,6-二基、9-(1'-亚烷基)芴)-2,7-二基、1,3-二甲苯-2,5-二基、1,4-二甲苯-2,5-二基、均四甲苯-3,6-二基、苝-3,10-二基、苝-2,8-二基、苝-3,9-二基以及芘-2,7-二基,和/或其中包含具有4至22个碳原子的杂芳族部分的双基选自由以下组成的群组:2,2'-二噻吩-5,5'-二基、呋喃-2,5-二基、噻吩-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、1,2,4,5-四嗪-3,6-二基、1,2,4-恶唑-3,5-二基、1,3,4-恶二唑-2,5-二基、1,2,5-恶二唑-3,4-二基、2,5-二烷氧基苯-1,4-二基、噻吩并[3,2-b]噻吩-2,5-二基、二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]噻吩-2,6-二基、二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]噻吩-3,7-二基、二苯并噻吩-3,7-二基、二苯并噻吩-4,6-二基和二苯并噻吩-2,8-二基、苯并[1,2-b:4,5-b']双[1]苯并噻吩-3,9-二基、噻唑并[5,4-d]噻唑-2,5-二基、恶唑并[5,4-d]恶唑-2,5-二基、噻唑并[5,4-d]恶唑-2,5-二基、噻唑并[4,5-d]噻唑-2,5-二基、恶唑并[4,5-d]恶唑-2,5-二基、噻唑并[4,5-d]恶唑-2,5-二基、2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基、4-噻吩-2-基-2,1,3-苯并噻唑-7,5'-二基、4,7-二噻吩-2-基-2,1,3-苯并噻唑-5',5"-二基、咪唑并[4,5-d]咪唑-2,5-二基、4-烷基-1,2,4-三唑-3,5-二基、9-烷基咔唑-2,7-二基、9-烷基咔唑-3,6-二基、1,7-二烷基吲哚并[2,3-b]咔唑-3,9-二基、1,7-二烷基吲哚并[2,3-b]咔唑-2,8-二基、2,9-二烷基咔唑并[3,2-b]咔唑-4,11-二基、2,9-二烷基咔唑并[3,2-b]咔唑-5,12-二基、1,7-二烷基二吲哚并[3,2-b]噻吩-3,9-二基、1,7-二烷基二吲哚并[3,2-b]噻吩-4,10-二基、苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基、苯并[1,2-b:5,4-b']二噻吩-2,6-二基、[1]苯并噻吩并[3,2-b][1]苯并噻吩-2,7-二基、苯并[1,2-d:4,5-d']双恶唑-2,6-二基、苯并[1,2-d:5,4-d']双恶唑-2,6-二基、以及5,5-二氧代二苯并噻吩-3,7-二基双基。优选地,所述双基包含C6-C20芳族部分或者具有4至18个碳原子的杂芳族部分。
优选地,A包含1至10个E部分,和/或A表示具有8至16个芳族部分的共轭链。A优选包含至少3个不同的芳族部分。在某些优选方面,每个-Ar1-(E-Ar2)n-基团中E的数量选自1至6、1至3、3至6、或5、或6。
如以上所指出,E为具有结构E1的二苯并[d,b]噻咯部分:
或者更大的基于二苯并[d,b]噻咯的结构E2
或者E3
每个R独立地选自由直链或支链C1-C20烷基和C2-C20烯基组成的群组,其中1至5个CH2基团各自任选地被氧替代,条件是R基团中不存在缩醛、缩酮、过氧化物或乙烯基醚,并且其中与每个R基团中的C键联的每个H可任选地独立地被卤素替代。
包含C4-C20烷基和C4-C20烯基的R基团是优选的,这是由于它们具有增加的溶解度。可与更长的X链长一起使用更短的链长,以增加溶解度。例如,当X为C5-C8烷基或烷氧基时可使用C1-C3烷基或烯基。
在一个特定的实施例中,R基团包含-CF2-CF2-R6,其中R6为C1-C18烷基和C2-C18烯基,其中1至5个CH2基团任选地各自被氧替代,条件是R基团中不存在缩醛、缩酮、过氧化物或乙烯基醚,并且其中与每个R基团中的C键联的每个H可任选地独立地被卤素替代
这种R基团的实例是:
每个E优选为E1结构,这是由于该结构会提供与化合物的合成相关的优点。
B1表示具有一个或多个可交联官能团的部分或者氢原子,条件是当B1表示氢原子时,D表示具有至少两个可交联官能团的部分。当B1为氢时,D优选表示具有两个或更多个可交联官能团的部分,以便D为:
-B2-S3-B3-S1a-A-S2a-B1a
-S3(B2)-B3-S1a-A-S2a-B1a
-S3(B2)(B3)-S1a-A-S2a-B1a
-S3(B2)(B3)或
--A-S2-B1
其中B1a表示具有可交联官能团的部分或者氢原子;
B2和B3各自表示具有可交联官能团的部分;
S1a和S2a是柔性接头基团;并且S3是间隔基团。在任何以上部分在化合物中出现多于1次时,在每个情况下它们可以相同或不同,即它们独立地选自以上定义。
优选地,在具有一个或多个或者两个或更多个可交联官能团的部分中,可交联官能团选自由烯类、二烯、硫醇以及氧杂环丁烷组成的群组。
可交联部分优选选自由以下组成的群组:直链和环状α,β-不饱和酯、α,β-不饱和酰胺、乙烯基醚以及非共轭二烯交联基团,优选选自由以下组成的群组:甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸酯、乙基马来酸酯、乙基富马酸酯、N-马来酰亚胺、乙烯氧基、烷基乙烯氧基、乙烯基马来酸酯、乙烯基富马酸酯、N-(2-乙烯氧基马来酰亚胺)以及1,4-戊二烯-3-基。乙烯基醚的功能是通过其间的烃基结构(例如4-乙烯氧基苯氧基和2-乙烯氧基乙基)与柔性接头或间隔(S1、S1a、S2、S2a或S3)连接。
如果本发明化合物仅具有单个交联基团,那么它们将不能形成网络聚合物,当与具有两个或更多个交联基团的第二单体(或者聚合物)一起提供时除外。
在一个优选方面,可聚合交联基团选自由烯类、二烯、硫醇以及氧杂环丁烷可聚合交联基团组成的群组。烯类交联基团是含有碳碳双键的可交联基团。在一个优选方面,所有交联基团均独立地表示烯类交联基团。优选的烯类交联基团包括富电子和缺电子烯类交联基团。
在一个优选方面,可交联基团在曝露于辐射时会进行交联反应。在一个优选方面,可交联基团是可光交联基团,即在曝露于紫外(UV)线时会进行交联反应的那些基团。
优选的交联基团的实例是直链和环状α,β-不饱和酯和α,β-不饱和酰胺、直链末端烯烃、桥接环状烯烃、硫醇、乙烯基醚、环状醚以及非共轭二烯交联基团。因此优选的交联基团包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、单甲基马来酸酯、单乙基马来酸酯、单甲基富马酸酯、单乙基富马酸酯、4,4,4-三氟巴豆酸酯、N-马来酰亚胺、乙烯基、N-乙烯基吡咯烷酮、N-取代-N-乙烯基甲酰胺、N-取代-N-乙烯基烷基酰胺、降冰片烯、巯基、乙烯氧基、甲基乙烯氧基、1,3-环氧丙烷(氧杂环丁烷)、1,4-戊二烯、1,6-庚二烯以及二烯丙基胺,这是由于这些基团特别适合光交联,特别是使用紫外线进行光交联。
在一个优选方面,交联基团是富电子烯类可交联基团。富电子烯类可交联基团含有被一个或多个供电子基团取代的乙烯基团。供电子基团可包含像O、N或S这样的杂原子。在一个优选方面,富电子可交联基团是乙烯氧基。其它供电子基团取代的交联基团是1-烯基醚,例如丙烯-1-基氧基和丁烯-1-基氧基;环状乙烯基醚,例如环己烯-1-基氧基和环戊烯-1-基氧基;双环乙烯基醚,例如2-降冰片烯-2-基氧基。交联基团通过S基团与结构的剩余部分连接
以上基团显示交联基团的实例(乙烯氧基),还包括一部分间隔基团S(乙基和苯基)。
在一个优选方面,交联基团是缺电子烯类可交联基团。缺电子烯类可交联基团含有被一个或多个吸电子基团取代的乙烯基团。吸电子基团可包含羰基,并且可以是(例如)酯或酰胺。在一个优选方面,缺电子可交联基团包含单烷基马来酸酯基团、单烷基富马酸酯基团、单芳基马来酸酯基团、单芳基富马酸酯基团或马来酰亚胺基团。缺电子交联基团的其它实例是丙烯酸酯基团、甲基丙烯酸酯基团、4,4,4-三氟巴豆酸酯基团、Z-和E-3-氰基丙烯酸酯、Z-和E-3-氰基甲基丙烯酸酯、单烷基环己烯-1,2-二甲酸酯、以及单烷基环戊烯-1,2-二甲酸酯。
D以及B1、B2和B3(在存在时)优选为辐射活化的可交联基团。
-S1、-S2、-S1a以及-S2a在每次出现时优选独立地为式II:
-K1-R3 式(II)
其中R3为直链或支链C5-C14烷基,其中1至5个CH2基团任选地各自被氧替代,条件是-S1、-S2、-S1a或-S2a部分中不存在缩醛、缩酮、过氧化物或乙烯基醚,并且其中K1为键或者醚、酯、碳酸酯、硫醚、胺或酰胺键。
-R3在每次出现时优选为直链C5-C14烷基,其中1至5个CH2基团任选地各自被氧替代,条件是-S1、-S2、-S1a或-S2a部分中不存在缩醛、缩酮、过氧化物或乙烯基醚。
-S3在每次出现时优选独立地为式III:
-K2-R4 式(II)
其中R4为1至5个R5部分,每个独立地通过键、醚键或酯键连接,其中每个R5部分独立地选自直链或支链C1-C20烷基、C3-C8环烷基、C6-C16芳基或C4-C15杂芳基,并且其中与每个R5基团中的C键联的每个H可任选地独立地被卤素替代,并且其中K2为键或者醚、酯、碳酸酯、硫醚、胺或酰胺键。R5部分可进行排列形成一个链,或者可形成一个支链构型,其中一个或多个R5部分与进一步的K2基团一起连接,或者在一个实施例中各自均与K2部分连接,其中K2表示碳中心(C、CH、CH2)或氮中心(N、NH、NH2)。
在一个优选实施例中,与Si连接的每个R基团包含C4-C20烷基或C4-C20烯基,每个间隔基团-S1和-S2包含直链C5-C14烷基,其中1至5个CH2基团任选地各自被氧替代,条件是-S1或-S2部分中不存在缩醛、缩酮、过氧化物或乙烯基醚。柔性间隔容许分子的芳族部分在液晶相中排列。
在一个优选实施例中,与Si连接的每个R基团包含C4-C20烷基或C4-C20烯基,并且每个间隔基团-S1、-S2、-S1a以及-S2a均包含直链C5-C14烷基,其中1至5个CH2基团任选地各自被氧替代,条件是-S1、-S2、-S1a或-S2a部分中不存在缩醛、缩酮、过氧化物或乙烯基醚。
所述化合物优选显示液晶排序,优选为向列型。在一个可替代的实施例中,所述化合物显示近晶相。
发明人已经发现,当本发明化合物展现出近晶相交联时,所述材料在近晶相下可改进交联效率。
根据另一方面,提供了一种网络聚合物,其通过将如本文所公开的化合物曝露于辐射形成,其中所述辐射任选地在紫外线中。
根据另一方面,提供了一种包含一个或多个电荷传输层和/或发射层的装置,所述电荷传输层和/或发射层包含如本文所公开的网络聚合物或化合物。
所述装置优选为OLED装置、光伏装置或薄膜晶体管(TFT)装置。
本文所公开的网络聚合物或化合物优选在空穴传输层或电子传输层中提供,所述空穴传输层或电子传输层分别直接与电子传输层或空穴传输层相邻。
所述装置优选为具有发光发射层的OLED装置,并且其中网络聚合物或化合物形成均匀排列的液晶结构,由此发光层发射线性偏振光。
根据另一方面,提供了一种用来形成如本文所公开的装置的方法,所述方法包含提供包含本文所公开的化合物的层,选择性地使用辐射照射所述层,优选使用紫外辐射照射所述层,以形成网络聚合物,和洗掉任何未照射的和未聚合的化合物。
所述方法优选进一步包含:提供另一包含如本文所公开的化合物的层,选择性地使用辐射照射所述层,优选使用紫外辐射照射所述层,以形成网络聚合物,和洗掉任何未照射的和未聚合的化合物。
根据另一方面,提供了一种可通过本文所公开的方法获得的装置,其包含两种或更多种各自形成图案化结构的网络聚合物,所述结构由具有电致发光性质的材料构成,其中由一种图案化结构发射的电致发光的波长与由至少一种其它图案化结构发射的电致发光的波长不同。
根据另一方面,提供了根据式IV的化合物用来合成本文所公开的化合物的用途:
其中Lg为卤素原子或硼酸酯离去基团,Lg优选为溴,
其中每个R独立地选自由直链或支链C1-C20烷基和C2-C20烯基组成的群组,其中1至5个CH2基团任选地各自被氧替代,条件是所述R基团中不存在缩醛、缩酮、过氧化物或乙烯基醚,并且其中与每个R基团中的C键联的每个H可任选地独立地被卤素替代,
其中所述X部分相同,并且选自由氢、直链或支链C1-C8烷基、直链或支链C1-C8烷氧基、以及卤素组成的群组,
其中所述式IV化合物提供一个或多个E1部分。
根据另一方面,提供了根据式V的化合物用来合成本文所公开的化合物的用途:
其中R1和R2独立地选自由C1-C12烷基、C6-C10芳基或C5-C9杂芳基组成的群组;
其中L1和L2是独立选择的离去基团,任选地选自Cl、Br、I、O-甲苯磺酰基、O-甲磺酰基或O-三氟甲磺酰基;并且
其中m和s各自独立地为选自1至10的整数,
所述合成包含使用式V化合物将酚氧烷基化的步骤,
其中所述式V化合物提供一个或多个S3部分。
优选根据式V的化合物为氧基对苯二甲酸二乙基-2,5-二(溴己基)酯。
本文中公开了种类Ara,其除其它之外可独立地选自C6-C22芳族部分和包含具有4至22个碳原子双基的杂芳族部分的双基。尽管本文中提供了各种列表,特别分为两个不同的部分,但是优选实施例的完整列表如下:亚苯基-1,3-二基、亚苯基-1,4-二基、亚苯基亚乙烯基-1,4-二基、氰基亚苯基亚乙烯基-1,4-二基、亚苯基亚乙炔基-1,4-二基、2,5-二烷氧基苯-1,4-二基、萘-1,4-二基、萘-2,6-二基、蒽-9,10-二基、9,9-二烷基芴-2,7-二基、9,9-二烷基芴-3,6-二基、6,12-二氢-6,6,12,12-四辛基-茚并[1,2-b]芴-2,8-二基、6,12-二氢-6,6,12,12-四辛基-茚并[1,2-b]芴-3,9-二基、9-(1'-亚烷基)芴)-2,7-二基、2-甲基苯-1,4-二基、2,6-二甲苯-1,4-二基、2,5-二甲苯-1,4-二基、2,3-二甲苯-1,4-二基、2,3,5-三甲基苯-1,4-二基、2,3,5,6-均四甲苯-1,4-二基、2-氟苯-1,4-二基、2,6-二氟苯-1,4-二基、2,5-二氟苯-1,4-二基、2,3-二氟苯-1,4-二基、2,3,5-三氟苯-1,4-二基、2,3,5,6-四氟苯-1,4-二基、苝-3,10-二基、苝-2,8-二基、苝-3,9-二基和芘-2,7-二基、2,2'-二噻吩-5,5'-二基、呋喃-2,5-二基、噻吩-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、1,2,4,5-四嗪-3,6-二基、1,2,4-恶唑-3,5-二基、1,3,4-恶二唑-2,5-二基、1,2,5-恶二唑-3,4-二基、2,5-二烷氧基苯-1,4-二基、噻吩并[3,2-b]噻吩-2,5-二基、二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]噻吩-2,6-二基、二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]噻吩-3,7-二基、二苯并噻吩-3,7-二基、二苯并噻吩-4,6-二基、二苯并噻吩-2,8-二基、苯并[1,2-b:4,5-b']双[1]苯并噻吩-3,9-二基、噻唑并[5,4-d]噻唑-2,5-二基、恶唑并[5,4-d]恶唑-2,5-二基、噻唑并[5,4-d]恶唑-2,5-二基、噻唑并[4,5-d]噻唑-2,5-二基、恶唑并[4,5-d]恶唑-2,5-二基、噻唑并[4,5-d]恶唑-2,5-二基、2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基、4-噻吩-2-基-2,1,3-苯并噻唑-7,5'-二基、9-芴酮-2,7-二基、4,7-二噻吩-2-基-2,1,3-苯并噻唑-5',5"-二基、2,1,3-苯并恶二唑-4,7-二基、咪唑并[4,5-d]咪唑-2,5-二基、4-烷基-1,2,4-三唑-3,5-二基、N-烷基咔唑-2,7-二基、N-烷基咔唑-3,6-二基、5,11-二烷基吲哚并[3,2-b]咔唑-3,9-二基、5,11-二烷基吲哚并[3,2-b]咔唑-2,8-二基、2,9-二烷基咔唑并[3,2-b]咔唑-4,11-二基、2,9-二烷基咔唑并[3,2-b]咔唑-5,12-二基、5,7-二氢吲哚并[2,3-b]咔唑-2,10-二基、11,12-二氢吲哚并[2,3-a]咔唑-3,8-二基、1,7-二烷基二吲哚并[3,2-b]噻吩-3,9-二基、1,7-二烷基二吲哚并[3,2-b]噻吩-4,10-二基、苯并[b]苯并[4,5]噻吩并[2,3-d]噻吩-2,7-二基、苯并[1,2-d:4,5-d']双(恶唑)-2,6-二基、苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基、苯并[1,2-b:5,4-b']二噻吩-2,6-二基、[1]苯并噻吩并[3,2-b][1]苯并噻吩-2,7-二基、苯并[1,2-d:4,5-d']双恶唑-2,6-二基、苯并[1,2-d:5,4-d']双恶唑-2,6-二基、二苯并[b,d]噻吩-5,5-二氧化物-3,7-二基、5,5-二氧代二苯并噻吩-3,7-二基、3,4,5-三苯基-4H-1,2,4-三唑-4,4-二基、苯并[d]恶唑-2,6-二基、三苯基胺-4,4-二基、N,N-二苯基萘-2-胺-4,4-二基、N,N-二苯基萘-1-胺-4,4-二基双基。
优选列表如下:亚苯基-1,4-二基、亚苯基亚乙烯基-1,4-二基、亚苯基亚乙炔基-1,4-二基、9,9-二烷基芴-2,7-二基、9,9-二烷基芴-3,6-二基、9-(1'-亚烷基)芴-2,7-二基、2,5-二烷氧基苯-1,4-二基、6,12-二氢-6,6,12,12-四辛基-茚并[1,2-b]芴-2,8-二基、6,12-二氢-6,6,12,12-四辛基-茚并[1,2-b]芴-3,9-二基、5,11-二烷基吲哚并[3,2-b]咔唑-3,9-二基、5,11-二烷基吲哚并[3,2-b]咔唑-2,8-二基、萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、氰基亚苯基亚乙烯基-1,4-二基、苯并[b]苯并[4,5]噻吩并[2,3-d]噻吩-2,7-二基、苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基、苯并[1,2-d:4,5-d']双(恶唑)-2,6-二基、二苯并[b,d]噻吩-5,5-二氧化物-3,7-二基、2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基、2,1,3-苯并恶二唑-4,7-二基、吡啶-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、1,2,4,5-四嗪-3,6-二基、呋喃-2,5-二基、噻吩-2,5-二基、1,3,4-噻二唑-2,5-二基、1,3,4-恶二唑-2,5-二基、9-芴酮-2,7-二基、N-烷基咔唑-2,7-二基、N-烷基咔唑-3,6-二基、2-甲基苯-1,4-二基、2,6-二甲苯-1,4-二基、2,5-二甲苯-1,4-二基、2,3-二甲苯-1,4-二基、2,3,5-三甲基苯-1,4-二基、2,3,5,6-均四甲苯-1,4-二基、三苯基胺-4,4-二基、N,N-二苯基萘-2-胺-4,4-二基、N,N-二苯基萘-1-胺-4,4-二基、2-氟苯-1,4-二基、2,6-二氟苯-1,4-二基、2,5-二氟苯-1,4-二基、2,3-二氟苯-1,4-二基、2,3,5-三氟苯-1,4-二基、2,3,5,6-四氟苯-1,4-二基、3,4,5-三苯基-4H-1,2,4-三唑-4,4-二基、苯并[d]恶唑-2,6-二基双基。
优选实施例
术语“交联基团”在以下用作术语“具有可交联官能团的部分”的缩写。
术语“通过单键互相连接”在以下用作所述部分需要形成共轭链的的缩写。
在一个实施例中,提供了式Ia化合物,其中每个E部分的R基团相同或不同,并且选自由直链或支链C4-C12烷基、C4-C12卤代烷基、C4-C12氟烷基、C4-C12烯基组成的群组,其中1个、2个、或3个CH2基团任选地被氧替代,条件是R基团中不存在缩醛、缩酮、过氧化物或乙烯基醚,此外其中D、B1、B2、B3、S1、S1a、S2、S2a、S3、Ar1、Ar2、E以及n如以上针对式(I)化合物所定义。
在一个实施例中,提供了式Ib化合物,其中每个E部分的R基团相同或不同,并且选自由直链C4-C12烷基、C4-C12卤代烷基、C4-C12氟烷基、C4-C12烯基组成的群组,其中1个、2个、或3个CH2基团任选地被氧替代,条件是R基团中不存在缩醛、缩酮、过氧化物或乙烯基醚,此外其中D、B1、B2、B3、S1、S1a、S2、S2a、S3、Ar1、Ar2、E以及n如以上针对式(I)化合物所定义。
在一个实施例中,提供了式Ic化合物,其中每个E部分的R基团相同或不同,并且选自由直链或支链C4-C12烷基和C4-C12氟烷基组成的群组,此外其中D、B1、B2、B3、S1、S1a、S2、S2a、S3、Ar1、Ar2、E以及n如以上针对式(I)化合物所定义。
在一个实施例中,提供了式Id化合物,其中每个E部分的R基团相同或不同,并且选自由直链或支链C1-C16烷基组成的群组,优选为C4-C12烷基,优选为C3-C8烷基,或者选自甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基,此外其中D、B1、B2、B3、S1、S1a、S2、S2a、S3、Ar1、Ar2、E以及n如以上针对式(I)化合物所定义。
在一个实施例中,提供了式Ie化合物,其中每个E部分的R基团相同或不同,并且选自由直链C1-C16烷基组成的群组,优选为C4-C12烷基,优选为C3-C8烷基,或者选自甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基,此外其中D、B1、B2、B3、S1、S1a、S2、S2a、S3、Ar1、Ar2、E以及n如以上针对式(I)化合物所定义。
优选地在以上每个实施例中,每个E部分中的每个R基团为了便于合成以相同的对形式提供。也就是说,每个E部分优选是对称的。
在一个实施例中,提供了式If化合物,其中n为1至6的整数,此外其中D、B1、B2、B3、S1、S1a、S2、S2a、S3、Ar1、Ar2、E以及R如以上针对式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)或式(Ie)化合物所定义。
在一个实施例中,提供了式Ig化合物,其中n为3至6的整数,此外其中D、B1、B2、B3、S1、S1a、S2、S2a、S3、Ar1、Ar2、E以及R如以上针对式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)或式(Ie)化合物所定义。
在一个实施例中,提供了式Ih化合物,其中Ar1和Ar2在每次出现时独立地选自包含Ara和键的群组,其中Ara表示包含1个芳族、杂芳族、或E部分或者2个或3个通过单键互相连接的芳族、杂芳族、或E部分的双基,进一步其中D、B1、B2、B3、S1、S1a、S2、S2a、S3、E、R以及n如以上针对式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、式(If)或式(Ig)化合物所定义。
在一个实施例中,提供了式Ii化合物,其中Ar1和Ar2在每次出现时独立地选自包含Ara和键的群组,其中并且Ara表示包含1个芳族、杂芳族或E部分或者2个或3个通过单键互相连接的芳族、杂芳族和/或E部分的双基,并且其中芳族和杂芳族部分在每次出现时独立地选自由以下组成的群组:1,3-亚苯基、1,4-亚苯基、1,4-亚苯基亚乙烯基、萘-1,4-二基、萘-2,6-二基、9,9-二烷基芴-2,7-二基、99-二烷基芴-3,6-二基、9-(1'-亚烷基)芴)-2,7-二基、1,3-二甲苯-2,5-二基、1,4-二甲苯-2,5-二基、均四甲苯-3,6-二基、苝-3,10-二基、苝-2,8-二基、苝-3,9-二基和芘-2,7-二基、2,2'-二噻吩-5,5'-二基、呋喃-2,5-二基、噻吩-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、1,2,4,5-四嗪-3,6-二基、1,2,4-恶唑-3,5-二基、1,3,4-恶二唑-2,5-二基、1,2,5-恶二唑-3,4-二基、2,5-二烷氧基苯-1,4-二基、噻吩并[3,2-b]噻吩-2,5-二基、二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]噻吩-2,6-二基、二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]噻吩-3,7-二基、二苯并噻吩-3,7-二基、二苯并噻吩-4,6-二基和二苯并噻吩-2,8-二基、苯并[1,2-b:4,5-b']双[1]苯并噻吩-3,9-二基、噻唑并[5,4-d]噻唑-2,5-二基、恶唑并[5,4-d]恶唑-2,5-二基、噻唑并[5,4-d]恶唑-2,5-二基、噻唑并[4,5-d]噻唑-2,5-二基、恶唑并[4,5-d]恶唑-2,5-二基、噻唑并[4,5-d]恶唑-2,5-二基、2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基、4-噻吩-2-基-2,1,3-苯并噻唑-7,5'-二基、4,7-二噻吩-2-基-2,1,3-苯并噻唑-5',5"-二基、咪唑并[4,5-d]咪唑-2,5-二基、4-烷基-1,2,4-三唑-3,5-二基、9-烷基咔唑-2,7-二基、9-烷基咔唑-3,6-二基、1,7-二烷基吲哚并[2,3-b]咔唑-3,9-二基、1,7-二烷基吲哚并[2,3-b]咔唑-2,8-二基、2,9-二烷基咔唑并[3,2-b]咔唑-4,11-二基、2,9-二烷基咔唑并[3,2-b]咔唑-5,12-二基、1,7-二烷基二吲哚并[3,2-b]噻吩-3,9-二基、1,7-二烷基二吲哚并[3,2-b]噻吩-4,10-二基、苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基、苯并[1,2-b:5,4-b']二噻吩-2,6-二基、[1]苯并噻吩并[3,2-b][1]苯并噻吩-2,7-二基、苯并[1,2-d:4,5-d']双恶唑-2,6-二基、苯并[1,2-d:5,4-d']双恶唑-2,6-二基、以及5,5-二氧代二苯并噻吩-3,7-二基双基,
进一步其中D、B1、B2、B3、S1、S1a、S2、S2a、S3、E、R以及n如以上针对式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、式(If)或式(Ig)化合物所定义。
在一个实施例中(例如其中所述化合物将用作空穴传输材料的实施例)提供了式Ij化合物,其中Ar1和Ar2在每次出现时独立地选自包含Ara和键的群组,其中并且Ara表示包含1个芳族、杂芳族或E部分或者2个或3个通过单键互相连接的芳族、杂芳族和/或E部分的双基,并且其中芳族和杂芳族部分在每次出现时独立地选自由以下组成的群组:1,3-亚苯基、1,4-亚苯基、萘-1,4-二基、萘-2,6-二基、1,3-二甲苯-2,5-二基、1,4-二甲苯-2,5-二基、均四甲苯-3,6-二基、噻吩-2,5-二基、苝-3,10-二基、芘-2,7-二基、苝-2,8-二基、苝-3,9-二基、2,2'-二噻吩-5,5'-二基、噻吩并[3,2-b]噻吩-2,5-二基、二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]噻吩-2,6-二基、二苯并噻吩-3,7-二基、苯并[1,2-b:4,5-b']双[1]苯并噻吩-3,9-二基、9-烷基咔唑-2,7-二基、9-烷基咔唑-3,6-二基、1,7-二烷基吲哚并[2,3-b]咔唑-3,9-二基、1,7-二烷基吲哚并[2,3-b]咔唑-2,8-二基、2,9-二烷基咔唑并[3,2-b]咔唑-4,11-二基、2,9-二烷基咔唑并[3,2-b]咔唑-5,12-二基、苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基、苯并[1,2-b:5,4-b']二噻吩-2,6-二基、或[1]苯并噻吩并[3,2-b][1]苯并噻吩-2,7-二基双基,进一步其中D、B1、B2、B3、S1、S1a、S2、S2a、S3、E、R以及n如以上针对式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、式(If)或式(Ig)化合物所定义。
在一个实施例中(例如其中所述化合物将用作电子传输材料的实施例)提供了式Ik化合物,其中Ar1和Ar2在每次出现时独立地选自包含Ara和键的群组,其中并且Ara表示包含1个芳族、杂芳族或E部分或者2个或3个通过单键互相连接的芳族、杂芳族和/或E部分的双基,并且其中芳族和杂芳族部分在每次出现时独立地选自由以下组成的群组:1,3-亚苯基、1,4-亚苯基、萘-1,4-二基、萘-2,6-二基、嘧啶-2,5-二基、苝-3,10-二基、苝-2,8-二基、苝-3,9-二基、芘-2,7-二基、恶唑-2,5-二基、1,3,4-恶二唑-2,5-二基、恶唑并[4,5-d]恶唑-2,5-二基、恶唑并[5,4-d]恶唑-2,5-二基、4-烷基-1,2,4-三唑-3,5-二基、咪唑并[4,5-d]咪唑-2,5-二基、苯并[1,2-d:4,5-d']双恶唑-2,6-二基、苯并[1,2-d:5,4-d']双恶唑-2,6-二基、或5,5-二氧代二苯并噻吩-3,7-二基双基,并且进一步其中D、B1、B2、B3、S1、S1a、S2、S2a、S3、E、R以及n如以上针对式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、式(If)或式(Ig)化合物所定义。
在一个实施例中,提供了式Il化合物,其中S1、S1a、S2以及S2a在每次出现时独立地选自直链或支链C5-C14烷基,其中1个、2个、3个、4个或5个亚甲基任选地被氧原子取代,条件是不存在缩醛、缩酮或过氧化物,其通过键或者醚、酯、碳酸酯、硫醚、胺或酰胺键与A连接,并且其如通过D的性质所确定通过键或者醚、酯、碳酸酯、硫醚、胺或酰胺键与D、B1、B2、B3或S3连接,进一步其中D、B1、B2、B3、S3、Ar1、Ar2、E、R以及n如以上针对式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、式(If)、式(Ig)、式(Ih)、式(Ii)、式(Ij)或式(Ik)化合物所定义。
在一个实施例中,提供了式Im化合物,其中S1、S1a、S2以及S2a在每次出现时独立地选自直链或支链C5-C14烷基,其中1个、2个、3个、4个或5个亚甲基任选地被氧原子取代,条件是不存在缩醛、缩酮或过氧化物,其通过键或者醚、酯或碳酸酯键与A连接,并且其如通过D的性质所确定通过键、醚、酯或碳酸酯键与D、B1、B2、B3或S3连接,此外其中D、B1、B2、B3、S3、Ar1、Ar2、E、R以及n如以上针对式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、式(If)、式(Ig)、式(Ih)、式(Ii)、式(Ij)或式(Ik)化合物所定义。
在一个实施例中,提供了式In化合物,其中S1、S1a、S2以及S2a在每次出现时独立地选自直链或支链C7-C12烷基,其中1个、2个、3个或4个亚甲基任选地被氧原子取代,条件是未产生缩醛、缩酮或过氧化物,其通过键或者醚、酯、碳酸酯、硫醚、胺或酰胺键与A连接,并且其如通过D的性质所确定通过键、醚、酯、碳酸酯、硫醚、胺或酰胺键与D、B1、B2、B3或S3连接,进一步其中D、B1、B2、B3、S3、Ar1、Ar2、E、R以及n如以上针对式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、式(If)、式(Ig)、式(Ih)、式(Ii)、式(Ij)或式(Ik)化合物所定义。
在一个实施例中,提供了式Io化合物,其中S1、S1a、S2以及S2a在每次出现时独立地选自直链或支链C7-C12烷基,其中1个、2个、3个或4个亚甲基任选地被氧原子取代,条件是未产生缩醛、缩酮或过氧化物,其通过键或者醚、酯或碳酸酯键与A连接,并且其如通过D的性质所确定通过键、醚、酯或碳酸酯键与D、B1、B2、B3或S3连接,进一步其中D、B1、B2、B3、S3、Ar1、Ar2、E、R以及n如以上针对式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、式(If)、式(Ig)、式(Ih)、式(Ii)、式(Ij)或式(Ik)化合物所定义。
在一个实施例中,提供了式Ip化合物,其中B1、B2、B3、以及D在它表示交联基团时在每次出现时独立地表示辐射活化的交联基团,任选地为可光聚合的交联基团,进一步其中S1、S1a、S2、S2a、S3、Ar1、Ar2、E、R以及n如以上针对式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、式(If)、式(Ig)、式(Ih)、式(Ii)、式(Ij)、式(Ik)、式(IL)、式(Im)、式(In)或(Io)化合物所定义。
在一个实施例中,提供了式Iq化合物,其中B1、B2、B3、以及D在它表示交联基团时在每次出现时选自包含烯烃交联基团的群组,进一步其中S1、S1a、S2、S2a、S3、Ar1、Ar2、E、R以及n如以上针对式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、式(If)、式(Ig)、式(Ih)、式(Ii)、式(Ij)、式(Ik)、式(IL)、式(Im)、式(In)或式(Io)化合物所定义。
在一个实施例中,提供了式Ir化合物,其中B1、B2、B3、以及D在它表示交联基团时在每次出现时独立地表示富电子或缺电子烯烃交联基团,进一步其中S1、S1a、S2、S2a、S3、Ar1、Ar2、E、R以及n如以上针对式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、式(If)、式(Ig)、式(Ih)、式(Ii)、式(Ij)、式(Ik)、式(IL)、式(Im)、式(In)或式(Io)化合物所定义。
在一个实施例中,提供了式Is化合物,其中B1、B2、B3、以及D在它表示交联基团时在每次出现时独立地表示可光聚合的烯烃交联基团,进一步其中S1、S1a、S2、S2a、S3、Ar1、Ar2、E、R以及n如以上针对式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、式(If)、式(Ig)、式(Ih)、式(Ii)、式(Ij)、式(Ik)、式(IL)、式(Im)、式(In)或式(Io)化合物所定义。
在一个实施例中,提供了式It化合物,其中B1、B2、B3、以及D在它表示交联基团时在每次出现时独立地表示选自由以下组成的群组的烯烃交联基团:直链和环状α,β-不饱和酯、α,β-不饱和酰胺、乙烯基醚、非共轭二烯,进一步其中S1、S1a、S2、S2a、S3、Ar1、Ar2、E、R以及n如以上针对式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、式(If)、式(Ig)、式(Ih)、式(Ii)、式(Ij)、式(Ik)、式(IL)、式(Im)、式(In)或式(Io)化合物所定义。
在一个实施例中,提供了式Iu化合物,其中B1、B2、B3、以及D在它表示交联基团时在每次出现时独立地表示选自由以下组成的群组的烯烃交联基团:甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸酯、乙基马来酸酯、乙基富马酸酯、N-马来酰亚胺、乙烯氧基、烷基乙烯氧基、乙烯基马来酸酯、乙烯基富马酸酯、N-(2-乙烯氧基马来酰亚胺)以及1,4-戊二烯-3-基,进一步其中S1、S1a、S2、S2a、S3、Ar1、Ar2、E、R以及n如以上针对式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、式(If)、式(Ig)、式(Ih)、式(Ii)、式(Ij)、式(Ik)、式(IL)、式(Im)、式(In)或式(Io)化合物所定义。
在一个实施例中,提供了式Iv化合物,其中S3表示C1-C20烷基、C1-C20卤代烷基、C3-C8环烷基、C6-C16芳基或C4-C15杂芳基或者由1个、2个、3个、4个或5个各自独立地通过键、醚键或酯键连接的C1-C20烷基、C1-C20卤代烷基、C3-C8环烷基、C6-C16芳基和/或C4-C15杂芳基部分组成的链,并且其中S1、S1a、S2、S2a、D、B1、B2、B3、Ar1、Ar2、E、R以及n如以上针对式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、式(If)、式(Ig)、式(Ih)、式(Ii)、式(Ij)、式(Ik)、式(IL)、式(Im)、式(In)、式(Io)、式(Ip)、式(Iq)、式(Ir)、式(Is)、式(It)或式(Iu)化合物所定义。
在一个实施例中,提供了式Iw化合物,其中S3表示C1-C14烷基、C1-C14卤代烷基、C5-C6环烷基、C6-C14芳基或者由1个、2个、3个、4个或5个各自独立地通过键、醚键或酯键连接的C1-C14烷基、C1-C14卤代烷基、C3-C8环烷基和/或C6-C14芳基部分组成的链,其中S1、S1a、S2、S2a、D、B1、B2、B3、Ar1、Ar2、E、R以及n如以上针对式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、式(If)、式(Ig)、式(Ih)、式(Ii)、式(Ij)、式(Ik)、式(IL)、式(Im)、式(In)、式(Io)、式(Ip)、式(Iq)、式(Ir)、式(Is)、式(It)或式(Iu)化合物所定义。
在一个实施例中,提供了式Ix化合物,其中S3表示C2-C10烷基、C2-C10卤代烷基、C5-C6环烷基、C6-C14芳基或者由1个、2个、3个、4个或5个各自独立地通过键、醚键或酯键连接的C1-C14烷基、C2-C10卤代烷基、C3-C8环烷基和/或C6-C14芳基部分组成的链,其中S1、S1a、S2、S2a、D、B1、B2、B3、Ar1、Ar2、E、R以及n如以上针对式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、式(If)、式(Ig)、式(Ih)、式(Ii)、式(Ij)、式(Ik)、式(IL)、式(Im)、式(In)、式(Io)、式(Ip)、式(Iq)、式(Ir)、式(Is)、式(It)或式(Iu)化合物所定义。
在一个实施例中,提供了式Iy化合物,其中S3表示由通过键、醚键或酯键互相连接的3个C2-C12烷基和2个C6-C16芳基组成的基团;其中每个C6-C16芳基:i)通过C2-C12烷基与第二个C6-C16芳基连接,ii)通过C2-C12烷基与交叉接头B2或B3连接,以及iii)直接与S1和S1a连接,并且其中S1、S1a、S2、S2a、D、B1、B2、B3、Ar1、Ar2、E、R以及n如以上针对式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、式(If)、式(Ig)、式(Ih)、式(Ii)、式(Ij)、式(Ik)、式(IL)、式(Im)、式(In)、式(Io)、式(Ip)、式(Iq)、式(Ir)、式(Is)、式(It)或式(Iu)化合物所定义。
在一个实施例中,提供了式Iz化合物,其中S3表示由与中心C6-C16芳基连接的4个通过键、醚键或酯键互相连接的C2-C12烷基组成的基团,其中未与中心C6-C16芳基连接的每个独立的C2-C12烷基的末端以与B2、B3、S1以及S1a连接封端,并且其中S1、S1a、S2、S2a、D、B1、B2、B3、Ar1、Ar2、E、R以及n如以上针对式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、式(If)、式(Ig)、式(Ih)、式(Ii)、式(Ij)、式(Ik)、式(IL)、式(Im)、式(In)、式(Io)、式(Ip)、式(Iq)、式(Ir)、式(Is)、式(It)或式(Iu)化合物所定义。
在一个实施例中,提供了一种网络聚合物,其通过将多个式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、式(If)、式(Ig)、式(Ih)、式(Ii)、式(Ij)、式(Ik)、式(IL)、式(Im)、式(In)、式(Io)、式(Ip)、式(Iq)、式(Ir)、式(Is)、式(It)、式(Iu)、(Iv)、式(Iw)、式(Ix)、式(Iy)或式(Iz)单体交联形成。
在一个实施例中,提供了一种用来制造OLED装置的化合物,其具有根据式(I)、式(Ia)、式(Ib)、式(Ic)、式(Id)、式(Ie)、式(If)、式(Ig)、式(Ih)、式(Ii)、式(Ij)、式(Ik)、式(IL)、式(Im)、式(In)、式(Io)、式(Ip)、式(Iq)、式(Ir)、式(Is)、式(It)、式(Iu)、(Iv)、式(Iw)、式(Ix)、式(Iy)或式(Iz)的结构。
以上化合物可用于如本文所述的网络聚合物或装置。所述化合物优选用于OLED装置中的发射层。可替代地,所述化合物可作为化合物或者作为交联网络聚合物用于装置中的电荷传输层。
在空穴传输层与电子传输层之间包含界面的装置中,所述层中的任何一层或两层优选包括如本文所述的化合物。这种装置优选是一种光伏装置或薄膜晶体管(TFT)装置。
所述装置优选含有多个包含如本文所述的化合物的层,其中每个层通过重复连续沉积和原位聚合方法形成(或者可通过重复连续沉积和原位聚合方法获得)。
所述装置优选包含多个图案化结构,其通过曝露多层包含所述化合物的材料产生(或者可通过曝露多层包含所述化合物的材料获得)。这可如下进行:使用图案化辐射区,例如紫外线,其导致所述材料层聚合,然后洗掉未曝露和未聚合的材料。
在一个实施例中,提供了一种装置,其含有两种或更多种上述图案化结构,所述结构由具有电致发光性质的材料构成,其中由一种图案化结构发射的电致发光的波长与由至少一种其它图案化结构发射的电致发光的波长不同。
在一个实施例中,提供了一种多色点阵显示器,其包含多种颜色的多个像素,每个像素包含一个或多个上述图案化结构。
在一个实施例中,提供了一种装置,其含有两个或更多个上述图案化结构,所述结构由具有电致发光性质的材料构成,其中两个或更多个上述图案化结构在层叠体中堆叠,进一步其中每个层叠体中两个或更多个图案化结构的电致发光波长不同。
本文所公开的化合物可作为聚合液晶材料或者作为玻璃用于电子装置,所述玻璃通过冷却聚合液晶材料形成。所述液晶材料优选会展现出近晶型和向列型介晶相。
发明人已经发现,通过将含有如本文所述的化合物的液晶流体曝露于辐射(优选为紫外辐射)将向列型液晶结构“锁定(lockin)”是可能的。
在一个可替代的实施例中,发明人已经发现,通过将含有如本文所述的化合物的液晶流体曝露于辐射(优选为紫外辐射)将近晶型液晶结构“锁定(lockin)”是可能的。发明人已经发现,本文所公开的化合物在处于近晶相时可展现出比预期更大的交联效率。这在产生含有所述化合物的装置时会提供加工效率方面的优点。
在一个实施例中,提供了一种发光层,其通过将含有如本文所公开的化合物的包含均匀排列的液晶结构的材料曝露于辐射产生。这种层可发射线性偏振光。
在一个实施例中,提供了一种图案化的发偏振光的结构,其通过将含有如本文所公开的化合物的包含均匀排列的液晶结构的材料曝露于图案化的辐射区产生。
在一个实施例中,提供了一种装置,其包含两个或更多个以上所述图案化的发偏振光的结构,其中至少第一发偏振光的结构具有未与至少第二发偏振光的结构的发光偏振轴对准的发光偏振轴。
在一个实施例中,提供了一种3D显示器,其通过将对准的均匀排列的液晶流体层或玻璃连续沉积产生(或者可通过将对准的均匀排列的液晶流体层或玻璃连续沉积获得),所述玻璃通过将含有如本文所述的可交联分子的均匀排列的液晶流体冷却形成(或者可通过将含有如本文所述的可交联分子的均匀排列的液晶流体冷却获得)。这种显示器可如下形成:将每个层的图案化区域依次连续聚合,并依次连续洗掉每个层的未聚合区域,从而提供发光结构以便液晶排列因而每个相应的层的发光偏振轴与相应的相邻层中的发光偏振轴处于不同的方向。
在一个实施例中,提供了一种OLED装置,其包含如本文所公开的网络聚合物作为具有液晶结构的主体材料中的发光掺杂剂。
具体实施方式
根据本发明的一个方面,提供了式D-S1-A-S2-B1化合物,其中基团D、B1、S1、S2以及A是本文所定义的化学基团。A表示式-Ar1-(E-Ar2)n-基团。所述系统的各个组成部分通过共价键互相连接。
在E为E1时,该基团还可表示为式1化合物
以便可以更好地理解本发明。在本文中定义了构成基团的性质及其功能。
Ar1-(E-Ar2)n-
本发明化合物包含-Ar1-(E-Ar2)n-基团,缩写为A,其会形成“基本上线性的”或“车床状的(lathe like)”化合物芳核。在一个方面,E为具有以下结构的硅杂芴双基
其中每个E部分的X基团相同,并且选自:氢、直链或支链C1-C8烷基、直链或支链C1-C8烷氧基以及卤素,并且其在Y和Z处通过共价键结合到链中。
在另一个方面,E是由多重稠和的五环和/或六环芳烃组成的稠和硅杂芴单元:
E2
以及
E3
其中W为氧原子或硫原子,并且其在Y和Z处通过共价键结合到分子的剩余部分中。
-Ar1-(E-Ar2)n-中的整数n优选为1至8。每个-Ar1-(E-Ar2)n-基团优选总共包含1至8个E基团。在某些优选方面,每个-Ar1-(E-Ar2)n-基团中E的数量选自1至6、1至3、3至6、或5、或6。
出乎意料的是,发明人已经发现本文所公开的化合物与常规材料相比展现出更宽的液晶范围。也就是说,所述分子的液晶相的温度范围比常规材料(例如基于芴的材料)更宽。有利地,更宽的液晶范围在产生包含本文所述的化合物的装置时会提供加工优点。
发明人已经发现,本发明的含硅分子与现有技术化合物相比更便宜,并且更容易合成,并且特别地,本发明的含硅分子与基于氟烷基芴的材料相比更便宜并且更容易合成。
另外发明人还已经发现,这些化合物与类似的基于正烷基芴的材料相比展现出改进的光交联效率,以及交联发蓝光材料和非可交联发蓝光材料的改进的CIE(x,y)坐标。
在本发明化合物适合用作光发射体的优选方面,每个-Ar1-(E-Ar2)n-基团包含3至6个E基团。这是由于更小的n值会产生发光效率更低的分子。可通过将分子核心甚至进一步延长至n=7或8进一步较小增加能量效率,但是效率增加必须与合成这种分子的成本增加相平衡。在本发明化合物适合用作空穴传输体、电子传输体、或者发光掺杂剂的主体的实施例中,具有1至3个E基团的-Ar1-(E-Ar2)n-基团是优选的,这是由于它们容易合成,熔点较低,并且溶解度较高。
在该-Ar1-(E-Ar2)n-或A结构中,当n大于1时每个单独的E的R基团相同,这是由于可能存在所述材料的多种异构体,这会使得纯化困难。对于n=1的材料,不同的E基团中具有不同的R基团可能是有利的,这是由于这可能会导致熔点降低。R基团选自直链或支链C1-C16烷基、C1-C16卤代烷基、C1-C16氟烷基、C2-C16烯基,其中1个、2个、3个、4个或5个CH2基团任选地各自被氧替代,条件是不存在缩醛、缩酮、过氧化物或乙烯基醚。换言之,如果多于一个的亚甲基被氧原子替代,那么它将会与链中的下一个氧原子相隔至少3个共价键。当R基团是烯基时,烯烃优选为顺式,并且位于朝向烃的中心的位置,这会降低产物的粘度,并且因此降低玻璃化转变温度。
Ar1和Ar2在每次出现时独立地选自包含Ara和键的群组。Ara表示包含1个芳族、杂芳族或E部分或者2个、3个、4个或5个通过单键互相连接的芳族、杂芳族和/或E部分的双基。
总的Ar1-(E-Ar2)n链优选是“基本上线性的”,并且缺乏显著的支化,支化会破坏其线性或其与邻近分子对齐并有利于液晶性的能力。链的某些元素可从线性结构突出。例如,当Ar1为萘-1,4-二基时,碳5至碳8从链的侧方突出,尽管萘基结构与链是一体的。应理解,尽管链在整体上描述为线性的,但是连接链的组成部分的化学键的性质决定了链中所有的化学键不会精确对齐。只要材料分子的分子核心骨架的任何弯曲不会破坏所述材料的液晶性质,或者至少不会破坏其被液晶分子对齐的能力,那么所述弯曲是容许的。类似地,会保留材料液晶性质的支化也是容许的。
R
R基团选自直链或支链C1-C16烷基、C1-C16卤代烷基、C1-C16氟烷基、C2-C16烯基,其中1个、2个、3个、4个或5个亚甲基(CH2)基团任选地被氧替代,条件是不存在缩醛、缩酮、过氧化物或乙烯基醚。换言之,如果多于一个的亚甲基被氧原子替代,那么它将会与链中的下一个氧原子相隔至少3个共价键,并且没有氧原子通过单键与碳碳双键联接。在一些方面,每个单独的E的R基团均相同。在另一个方面,链中每个E上的R基团均相同。
在一个优选方面,每个E部分的R基团均相同,并且选自由以下组成的群组:直链或支链C4-C12烷基、C4-C12卤代烷基、C4-C12氟烷基、C4-C12烯基,其中1个、2个、或3个CH2基团任选地被氧替代,条件是不存在缩醛、缩酮或过氧化物。
在一个优选方面,R基团为烯基。烯基含有碳碳双键。优选的烯基仅含有一个碳碳双键。在一个优选方面,在R基团为烯基时,它是中心顺式碳碳双键。在一个优选方面,顺式烯烃是式-CH=CH-。
术语“中心”意思是R基团不在末端位置,优选基本上在链的中间,并从链的末端除去。例如,在具有9个碳原子的链中,R基团将在4与6之间(包括端值)(即4至5或5至6)。
如以上所述,在一些情况下,R基团中的1个或2个或3个或4个或5个亚甲基可被氧原子取代。在这种情况下,R基团为醚或聚醚。亚甲基为CH2基团。当两个或更多个亚甲基被氧原子替代时,在链中它们之间存在至少2个碳原子。另外,没有氧原子通过单键与碳碳双键联接。这是由于过氧化物、缩酮、缩醛以及乙烯基醚单元可能不稳定,因此不包括在本发明化合物的结构中。
R基团长度的变化是有用的,这是由于可对化合物的熔点进行调节。例如,当需要液晶化合物时,使用链中具有4至16个碳原子和氧原子的R基团可能是有利的,这是由于C1-烷基衍生物经常会展现出升高的熔点。在优选的方面,R基团在链中含有6至12个碳原子和氧原子。
向R基团中引入氧原子可有利地用来调节温度,在所述温度下化合物经受其玻璃化转变温度和/或液晶转变温度,这对于需要玻璃材料的应用可能是一个优点。
引入碳碳双键可有利地用来降低材料的粘度,这对于将进行溶液处理的化合物而言特别令人感兴趣。引入朝向链中心的顺式碳碳双键对于调节材料的粘度和液晶转变温度特别有利。
以下给出了E结构的所选实例,其中R基团总体上伸出。
在一个特定的实施例中,R基团包含-CF2-CF2-R6,其中R6为C1-C18烷基和C2-C18烯基,其中1至5个CH2基团任选地各自被氧替代,条件是R基团中不存在缩醛、缩酮、过氧化物或乙烯基醚,并且其中与每个R基团中的C键联的每个H可任选地独立地被卤素替代
这种R基团的实例是:
由于其合成用途,因此具有以下结构的化合物:
或其E2和E3等价物,
是用来合成含有这些硅杂芴衍生物发射体核心的化合物的优选中间体。
Ar1和Ar2
Ar1和Ar2在每次出现时独立地选自包含Ara和键的群组。Ara表示包含1个芳族、杂芳族或E部分或者2个、3个、4个或5个通过单键互相连接的芳族、杂芳族和/或E部分的双基。双基是与化合物总体结构中的两个其它部分共价结合的基团,以下给出了一些典型实例,“|”表示典型连接位点。
在以上结构中,R基团如关于E部分所述进行选择。
所选Ara基团的精确性质取决于所述系统中期望的特性。例如,如果需要发光化合物,那么所述结构中可具有2个、3个、4个、5个或6个连续的E基团。可替代地,高比例的Ara基团(例如50%或更高)可以是E基团。
Ara包含的构成芳族和杂芳族基团可选自任选取代的C6-C16芳族基团和C4-C12杂芳族基团的群组。任选的取代基可选自支化的或未支化的C1-C10烷基、任选支化的C4-C10杂芳族基团或醚基团的群组。
可在本发明材料中用作Ara结构单元的芳族双基包括(但不限于)1,4-亚苯基、萘-1,4-二基、萘-2,6-二基、噻吩-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、苝-3,10-二基、芘-2,7-二基、2,2'-二噻吩-5,5'-二基、恶唑-2,5-二基、1,3,4-恶二唑-2,5-二基、噻吩并[3,2-b]噻吩-2,5-二基、二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]噻吩-2,6-二基、二苯并噻吩-3,7-二基、苯并[1,2-b:4,5-b']双[1]苯并噻吩-3,9-二基、噻唑并[5,4-d]噻唑-2,5-二基、恶唑并[5,4-d]恶唑-2,5-二基、噻唑并[5,4-d]恶唑-2,5-二基、噻唑并[4,5-d]噻唑-2,5-二基、恶唑并[4,5-d]恶唑-2,5-二基、噻唑并[4,5-d]恶唑-2,5-二基、2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基、4-噻吩-2-基-2,1,3-苯并噻唑-7,5'-二基、4,7-二噻吩-2-基-2,1,3-苯并噻唑-5',5"-二基、咪唑并[4,5-d]咪唑-2,5-二基、4-烷基-1,2,4-三唑-3,5-二基、9-烷基咔唑-2,7-二基、6,12-二烷基吲哚并[2,3-b]咔唑-2,8-二基、苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基、苯并[1,2-b:5,4-b']二噻吩-2,6-二基、[1]苯并噻吩并[3,2-b][1]苯并噻吩-2,7-二基、苯并[1,2-d:4,5-d']双恶唑-2,6-二基、苯并[1,2-d:5,4-d']双恶唑-2,6-二基、或5,5-二氧代二苯并噻吩-3,7-二基双基。
如果期望具有空穴传输特性,那么含有吲哚和噻吩的部分(例如以下给出的那些)可以是优选的,*表示典型连接位点。
在以上结构中,R基团如关于E部分所述进行选择。
如果期望具有电子传输特性,那么含有恶唑和恶二唑的部分(例如以下给出的那些)可以是优选的,*表示典型连接位点。
作为不会延长链长的取代基提供的这种部分不计入1至20个芳族/杂芳族部分的限制。也就是说,链中的部分可被其它芳环或杂芳环取代。例如,由于连接位置,每个以下结构将构成单个部分。
在一个优选方面,所述化合物为发射体材料,并且n为1至6。在一个进一步优选的方面,n为3至6。在一个优选方面,n为5或6。在一个优选方面,n为5。在一个进一步优选的方面,n为6。较长的分子是优选的,这是由于装置的能量效率会随着分子芳核长度的增加而增加。发光衰减时间测量证明能量效率增加是由于较长分子核心中发生但是较短分子核心中较不可能发生的三线态-三线态激子湮灭而引起。可通过将分子核心甚至进一步延长至n=7或8进一步较小增加能量效率,但是效率增加必须与合成这种分子的成本增加相平衡。
本发明的另一优选方面是本发明的发射体材料包含分子核心结构A,其以E单元封端。在电荷传输分子或主体材料分子中,分子核心用Ar单元(例如多个相邻的苯基-1,4-二基)封端可能是有利的,这是由于可增强材料的液晶特性,并且电荷载体传输可由强烈的分子间相互作用增强,所述分子间相互作用由末端Ar基团之间的π-π相互作用介导。但是,在发射体材料的情况下,这些相同的相互作用可引起激子能量的淬灭,因此在9位具有相对较大取代基的末端E基团是优选的。
柔性接头基团S1、S1a、S2以及S2a
当D表示可交联基团时,本发明化合物含有两个柔性接头基团S1和S2。如本文所讨论,D还可表示含有另外的柔性接头基团S1a和S2a(其与S1和S2基团类似)的更复杂结构。S1、S1a、S2以及S2a在每次出现时独立地选自直链或支链C5-C14烷基,其中1个、2个、3个、4个或5个亚甲基任选地被氧原子取代,条件是S不含过氧化物、缩酮或缩醛基团,其通过键或者醚、酯、碳酸酯、硫醚、胺或酰胺键与A连接,并且其如通过D的性质所确定通过键或者醚、酯、碳酸酯、硫醚、胺或酰胺键与D、B1、B2、B3或S3连接。
柔性接头基团S1、S1a、S2以及S2a用来将A中的荧光团系统与可交联基团分开。当所述材料交联为网络聚合物基质时,柔性接头在物理上和电子上将荧光团与聚合基质分开。因此当所述材料交联为聚合物基质时,柔性接头用来减少非发射激子的淬灭,从而有利于有效发光。
D、B1、B2以及B3
D表示可交联基团,或者当B1表示氢时,D表示-B2-S3-B3-S1a-A-S2a-B1a、-S3(B2)-B3-S1a-A-S2a-B1a、-S3(B2)(B3)-S1a-A-S2a-B1a、-S3(B2)(B3)、-A-S2-B1或者可交联基团,其中链左侧的破折号表示连接至S1的连接点。B1、B2以及B3各自独立地表示交联基团或氢。
在D表示-A-S2-B1时,D的A、S2以及B1可与D-S1-A-S2-B1结构剩余部分的A、S2、以及B1相同或不同。它们优选是相同的。也就是说,所述化合物优选根本上是二聚体类型的对称结构,其中S1形成分子两半之间的连接。以下提供了二聚体类型的B1-S2A-S1-A-S2-B1结构的一个实例。
发明人已经发现,这些二聚体类型的结构是增加分子量的简单合成途径,从而由于增强粘度而改进OLED材料的成膜特性。
因此本发明化合物包含交联基团,在交联时会形成网络聚合物。这是由于优选的交联基团与两个其它交联基团反应从而产生链反应和聚合物基质。
在一个优选方面,交联基团选自由烯类、二烯、硫醇以及氧杂环丁烷可交联基团组成的群组。烯类可交联基团是含有碳碳双键的可交联基团。二烯交联基团可看作烯类交联基团的子集。在一个优选方面,所有交联基团均独立地表示烯类交联基团。优选的烯类交联基团包括富电子和缺电子烯类交联基团。
在一个优选方面,可交联基团在曝露于辐射时会进行交联反应。在一个优选方面,可交联基团在曝露于紫外(UV)线时会进行交联反应。
优选的交联基团的实例是直链和环状α,β-不饱和酯、α,β-不饱和酰胺、乙烯基醚以及非共轭二烯交联基团。因此优选的交联基团包括甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸酯、乙基马来酸酯、乙基富马酸酯、N-马来酰亚胺、乙烯氧基、烷基乙烯氧基、乙烯基马来酸酯、乙烯基富马酸酯、N-(2-乙烯氧基马来酰亚胺)以及1,4-戊二烯-3-基。
在一个优选方面,交联基团是富电子烯类可交联基团。富电子烯类可交联基团含有被一个或多个供电子基团取代的乙烯基团。供电子基团可包含像O、N或S这样的杂原子。在一个优选方面,富电子可交联基团是乙烯氧基。其它供电子基团取代的交联基团是对烷氧基苯乙烯、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基烷基酰胺以及1-烯基醚,例如丙烯-1-基氧基和丁烯-1-基氧基;环状乙烯基醚,例如环己烯-1-基氧基和环戊烯-1-基氧基;二环乙烯基醚,例如2-降冰片烯-2-基氧基,以及其中乙烯基醚的功能是通过其间的烃基结构(例如4-乙烯氧基苯氧基和2-乙烯氧基乙基)与柔性接头或间隔(S1、S1a、S2、S2a或S3)连接的基团。
在以上结构中,n在每次出现时独立地为1至20。
在一个优选方面,交联基团是缺电子烯类可交联基团。缺电子烯类可交联基团含有被一个或多个吸电子基团取代的乙烯基团。吸电子基团可包含羰基,并且可以是(例如)酯或酰胺。在一个优选方面,缺电子可交联基团包含单烷基马来酸酯基团、单烷基富马酸酯基团、单芳基马来酸酯基团、单芳基富马酸酯基团或马来酰亚胺基团。缺电子交联基团的其它实例是4,4,4-三氟巴豆酸酯基团、Z-4,4,4-三氟丁烯酸酯基团、3-三氟甲基-4,4,4-三氟巴豆酸酯基团、Z-和E-3-氰基丙烯酸酯、Z-和E-3-氰基甲基丙烯酸酯、单烷基环己烯-1,2-二甲酸酯、以及单烷基环戊烯-1,2-二甲酸酯。
在以上结构中,n在每次出现时独立地为1至20。
如以上所述,D表示可交联基团,或者当B1表示氢时,D可表示-B2-S3-B3-S1a-A-S2a-B1a、-S3(B2)-B3-S1a-A-S2a-B1a、-S3(B2)(B3)-S1a-A-S2a-B1a、或-S3(B2)(B3),或者交联基团,其中链左侧的破折号表示连接至S1的连接点。
因此,在一个方面,D是结构-B2-S3-B3-S1a-A-S2a-B1a,并且D的所有元素均在一条线性链中相连。这一排列的一个实例,其中为了说明目的,可交联基团B2和B3是富马酸酯基团,B1和B1a表示氢,总体结构是以下给出的“1型”S3间隔。
在第二方面,D是结构-S3(B2)-B3-S1-A-S2a-B1a,并且一个可交联基团B2会形成从S3支化并与S3连接的侧链。这一排列的一个实例,其中为了说明目的,可交联基团B2和B3是富马酸酯基团,B2以甲基封端,B1和B1a表示氢,总体结构是以下给出的“2型”S3间隔。
在第三方面,D是结构S3(B2)(B3)-S1-A-S2a-B1a,所述结构中的两个S1基团通过接头S3桥接,两个可交联基团与接头S3连接并从接头S3突出。该排列的一个实例,其中为了说明目的,可交联基团B2和B3是单甲基富马酸酯基团,B1a和B1表示氢,总体结构是以下给出的“3型”S3间隔。
在第四方面,D是结构-S3(B2)(B3)。在该结构中,间隔基团S3带有两个交联基团。该排列的一个实例,其中为了说明目的,可交联基团B2和B3是单甲基富马酸酯基团,B1表示氢,总体结构是以下给出的“4型”S3间隔。
S3
D表示可交联基团,或者当B1表示氢时,D可表示-B2-S3-B3-S1a-A-S2a-B1a、-S3(B2)-B3-S1a-A-S2a-B1a、-S3(B2)(B3)-S1a-A-S2a-B1a、或-S3(B2)(B3),或者交联基团,其中链左侧的破折号表示连接至S1的连接点,并且其中B1a表示氢。在该结构中,存在另一个间隔S3
S3表示非发色团间隔基团,其可以是刚性的或柔性的。S3可包含C1-C20烷基、C1-C20卤代烷基、C3-C8环烷基、C6-C16芳基或C4-C15杂芳基,或者由1个、2个、3个、4个或5个各自独立地通过键、醚键或酯键连接的C1-C20烷基、C1-C20卤代烷基、C3-C8环烷基、C6-C16芳基和/或C4-C15杂芳基基团组成的链。S3通过键、醚、酯或碳酸酯键与B2和/或B3连接。
间隔S3的优选实例包含C2-C12烷基、C3-C8环烷基或C6-C16芳基,或者由1个、2个、3个、4个或5个各自独立地通过键、醚键或酯键连接的C1-C20烷基、C1-C20卤代烷基、C3-C8环烷基、C6-C16芳基和/或C4-C15杂芳基部分组成的链。
以下给出了1型S3间隔基团(为了清楚起见给出了B2和B3交联基团)的实例(波浪线表示连接至S1和S1a的连接点):
在以上结构中,n在每次出现时独立地为1至20,并且m为1至5。
2型S3间隔基团(为了清楚起见给出了B2和B3交联基团)的实例是(波浪线表示连接至其它链组分的连接点):
3型S3间隔基团(为了清楚起见给出了B2和B3交联基团)的实例是(波浪线表示连接至其它链组分的连接点):
X、Y和Z独立地选自键、醚键(O)或酯键(-CO2)
a、b、c、d和e为提供C1至C20连接(烷基,卤代烷基)的整数
3型S3间隔基团特别令人感兴趣,用来将这些基团结合到总的B1-S2-A-S1-S3(B2)(B3)-S1a-A-S2a-B1a结构中的化学中间体也特别令人感兴趣。3型S3间隔基团的优选实例包含C2-C12烷基、C3-C8环烷基或C6-C16芳基,或者由1个、2个、3个、4个或5个各自独立地通过键、醚键或酯键连接的C1-C20烷基、C1-C20卤代烷基、C3-C8环烷基、C6-C16芳基和/或C4-C15杂芳基基团组成的链。在一个优选实例中,3型S3间隔基团包含C2-C12烷基、或C6-C16芳基,或者由1个、2个、3个、4个或5个各自独立地通过键、醚键或酯键连接的C2-C12烷基和/或C6-C16芳基组成的链。在一个优选实例中,3型S3间隔基团包含3个、4个或5个各自独立地通过键、醚键或酯键连接的C2-C12烷基和/或C6-C16芳基。
在一个优选实例中,3型S3间隔基团包含5个选自C2-C12烷基和C6-C16芳基的基团,其各自独立地通过键、醚键或酯键连接。在3型S3间隔基团中,交联基团B2和B3优选与C3-C12烷基连接,任选地与C4-C10烷基连接,这是由于该构型提供更大的结构灵活性,并且促进B2和B3与临近分子中存在的交联基团的最终交联反应。这使得可以在温和条件下进行交联,并且最小化并且可能的降解。
在一个优选实例中,3型S3间隔基团包含4个C2-C12烷基,其通过键、醚键或酯键与中心C6-C16芳基连接。在这种3型S3间隔基团中,每个独立的C2-C12烷基的另一端分别以与B2、B3、S1和S1a连接封端。以下给出了这一优选变型的3型S3间隔基团的实例,其中波浪线表示连接至其它链组分(S1和S1a)的连接点,基团X、Y以及Z独立地表示键、醚键或酯键,a和d在每种情况下为整数2至12的整数,并且a和c在每种情况下为1至11的整数。
X、Y和Z独立地选自键、醚键(O)或酯键(-CO2)
a、b、c、d和e为提供C1至C20连接(烷基,卤代烷基)的整数
在一个进一步优选的实例中,3型S3间隔基团包含3个C2-C12烷基和2个C6-C16芳基,其通过键、醚键或酯键互相连接。在这种结构中,每个C6-C16芳基:i)通过C2-C12烷基与第二个C6-C16芳基连接,ii)通过C2-C12烷基与交叉接头B2或B3连接,并且iii)直接与S1和S1a连接。以下给出了这一优选变型的3型S3间隔基团的实例,其中波浪线表示连接至其它链组分(S1和S1a)的连接点,基团X、Y以及Z独立地表示键、醚键或酯键,b和d为1至11的整数,并且a和c为0至10的整数。
X、Y和Z独立地选自键、醚键(O)或酯键(-CO2)
a、b、c、d和e为提供C1至C20连接(烷基,卤代烷基)的整数
以下给出了结合优选的3型S3间隔基团的结构的实例。
4型S3间隔基团(为了清楚起见带有B2和B3交联基团)的实例是(波浪线表示连接至S1的连接点):
在以上结构中,n和m在每次出现时独立地为1至20。
因此应理解,基团D在一些情况下可以是以下给出的一般结构类型。
其中B1和B1a表示氢。
为了进行说明,以下给出了本发明材料的结构D的进一步的实例。R基团中的支化可用来调节材料的熔点。
材料特性
本发明材料由于其电荷传输特性和发光特性而特别有用。照此,本文所述材料可用来制造电子装置,例如有机发光二极管和光伏装置。
本发明低聚材料的一个有利特性是它们可溶于常规有机溶剂。这很重要,这是由于相对于(例如)聚合材料而言低聚物的溶解度特性会在装置制造方面提供独特优点。更具体而言,这些低聚材料可用来通过溶液加工方法制造装置。概括而言,这涉及:首先将材料溶解,将该溶液施加至基体,然后蒸发,产生涂覆到基体上的膜。一旦材料沉积为膜,所述材料可原位聚合。这一聚合可通过曝露于辐射(例如紫外线)引发,辐射会导致一个分子的交联基团与邻近分子的交联基团交联,形成网络聚合物。可将沉积膜的区域掩蔽,免于起始辐射,从而得到非交联材料区域,而经受辐射的区域则进行聚合。如果需要的话,由于交联材料与单体相比具有可忽略的或降低的溶解度,因此可将未曝露的非交联材料洗掉,从而留下交联材料的图案化结构。可使用重复的溶液沉积和聚合循环来产生具有复杂构造的结构。
连续沉积聚合的结构可以并排方式或层叠/成层方式组装。在一个实例中,以并排方式将发红光、发绿光以及发蓝光的材料进行连续沉积和聚合可用来产生彩色显示器的像素。在另一个实例中,红色、绿色以及蓝色发射体材料的层叠体可用来得到白光源。在另一个实例中,两个或更多个发射体结构可在层叠体中排列,得到彩色光源。
便宜且经济地产生其中相邻层具有不同的最高已占分子轨道或最低未占分子轨道(HOMO和LUMO)能量水平以及不同的电荷载体迁移性的多层装置的能力可通用于塑料电子品。例如,可使用本发明的材料和工艺形成p-n结等价物,并且它们可用于二极管、晶体管、以及光伏装置。本发明材料进行光刻图案化的倾向容许制造几乎任何尺寸和种类的大阵列塑料电子装置。
可将根据本发明的材料混合在一起,形成液晶混合物。从对针对目标应用的材料特性进行优化的观点来看,这可能非常有利。例如,本发明的单独化合物由液晶转变为各向同性液体的温度可远低于其熔点(单向转变液晶相)。在装置制造应用中,这可能会产生足够热力学不稳定的材料的玻璃态膜或过冷液体膜,从而导致在模内结晶并随后破坏有用的电子特性的风险。将多组分化合物混合到一起可将所得混合物的熔点降低至低于液晶转变为各向同性液体的温度,或者至少充分抑制结晶,从而消除这一问题。
使用本发明材料的混合物的另一个优点是可容许使用具有高度有用的装置应用特性的材料,即使它们的特定特性使得它们不能作为纯的材料使用。例如,可以期望制备具有低温液晶转变温度的发光液晶膜。本发明的化合物可以是很高效率的发光材料,并具有其它有用特性,但是同时发现其可能具有高温液晶相。通过将所述期望的化合物溶于本发明具有较低温度液晶相的其它化合物的低共熔混合物中,可产生具有所需要的热性能的混合物。
使用液晶材料或材料混合物的另一个优点是可形成定向有条理的结构或各向异性结构。可通过(例如)将沉积膜曝露于辐射(例如紫外线)将沉积膜的组分交联从而将这一定向排列原位固定。
在一个优选情况下,液晶膜可沉积到涂有排列层(例如光排列层)的基体上。光排列层的组分在曝露于光时形成定向排列的结构。然后排列层中的这一定向排列可转换为在其表面上形成的沉积的液晶膜,从而产生高度有序的装置结构,可通过将沉积的有序的膜曝露于辐射(例如紫外线)将组分低聚物聚合以将所述高度有序的装置结构原位固定。
获得高度有序的装置结构的潜力可用来产生发偏振光的结构,其中发射体核心朝同一方向排列,因此朝同一方向发光。最后,本文所述材料的特性使得可以如下制造3D-显示器:将均匀排列的液晶流体或玻璃的排列层连续沉积,将每层的图案化区域依次连续聚合,并依次连续洗掉每层的未聚合区域,从而得到发光结构,以便液晶排列在不同的方向,因此每个相应的层的发光偏振轴在不同的方向。
本发明材料还具有若干另外的期望特性,其使得它们可用来生产像OLED这样的电子装置。在有机发光装置中,还期望减少有机发光材料对发出的光的自吸收。这一自吸收是由于有机发光材料的光谱吸收带和发光带在各种材料中或大或小程度的重叠而发生。这一问题的解决方案是众所周知的,例如在染料激光器领域,可将发光材料溶于比发光溶质吸收更短波长的光的主体中。如果溶液是稀释的,例如1%至2%,那么发光溶质的自吸收就会几乎完全被抑制。本发明各种化合物容易相互混溶使得该类型溶液的制备非常简单。因此本发明材料可用作主体材料以及发光材料。
在有机发光装置应用中,激发能容易从主体材料转移至溶质发光材料是必要的。这是由于电荷载体(电子和空穴)必须通过主体介质传输,从而复合以形成会发光的激子(电激分子轨道状态)。在主要由组分主体分子组成的混合物中,这一复合和激子的形成主要会在主体分子中发生。然后激发能需要从主体分子转移至发光溶质分子。该能量转移需要使得主体材料的光谱发光发射带与发光溶质的吸收带重叠。因此本发明的一个重要方面是在构成组分之间具有这一光谱关系的本发明化合物的混合物的制备。例如,在蓝色光谱区域发光的化合物可用作绿光发射体化合物的主体。与通过纯绿色发射体的紫外交联反应制备的膜相比,通过由紫外引发的蓝色发射体化合物中5%的绿色发射体化合物的溶液的交联反应制备的聚合物膜会展现出显著更少的对绿色发射体发出的绿光的自吸收。
使用本发明材料的混合物的又一个优点是容许使用反应性液晶元材料的混合物,其中使用由光引发的电子供体/受体相互作用而不是使用离子引发或自由基引发来引发聚合。这可产生比在基于甲基丙烯酸酯的系统中稳定得多的(就储藏寿命方面而言)反应性液晶元材料,同时保持低的紫外交联影响。在这些混合物中,至少一个反应性液晶元材料被富电子交联基团取代,同时至少一个其它组分反应性液晶元材料被缺电子交联基团取代。在材料上进行紫外辐射将一些反应性液晶元分子上的缺电子交联基团激发为电子激发态。然后激发态缺电子交联基团会从其它反应性液晶元分子上的富电子(电子供体)交联基团吸收电子,从而引发共聚交联反应。这一光聚合模式的描述可在(例如)以下文献中找到:《光引发的乙烯基醚-马来酸酯系统的自由基聚合(Photoinitiated radical polymerizationof vinyl ether-maleate systems)》,《聚合物(Polymer)》38,(9)2229-37页(1997年);《马来酰亚胺与乙烯基醚的共聚:结构研究(Co-Polymerization of Maleimides and VinylEthers:A Structural Study)》,《大分子(Macromolecules)》1998,(31)5681-89页。
缺电子交联基团包括马来酰亚胺、马来酸酯、富马酸酯、以及其它不饱和酯。供电子基团包括乙烯基醚、丙烯基醚以及其它类似的烯基醚。这样的混合物是有利的,有利之处在于单个组分是热稳定的和光化学稳定的,具有优异的储藏寿命。但是,在将各材料结合时,混合物具有高光化学敏感度,仅需要较少的紫外线剂量用来进行交联。
附图说明
现在将参考以下非限制性附图对本发明进行描述。当结合附图考虑时,通过参考具体实施方式可熟悉本公开进一步的优点,其中:
图1a-图1d显示非可交联化合物在溶液中的紫外/可见光吸收光谱(蓝色)和光致发光光谱(桔色),在甲苯中的浓度对于紫外/可见光吸收为1×10-5摩尔每升,对于光致发光为1×10-6摩尔每升。所有光致发光光谱均在激发=350纳米处记录,除了化合物K8-8和L8-8,其分别在440纳米和300纳米处激发。x-轴是以纳米计的波长,并且y-轴是归一化标度为0至1的吸光度。
图2a-图2f显示可交联化合物在溶液中的紫外/可见光吸收光谱(蓝色)和光致发光光谱(桔色),在甲苯中的浓度对于紫外/可见光吸收为1×10-5摩尔每升,对于光致发光为1×10-6摩尔每升。所有光致发光光谱均在激发=350纳米处记录,除了化合物K8-8MI,其在450纳米处激发。
图3a-图3d显示非可交联化合物薄膜的紫外/可见光吸收光谱(蓝色)和光致发光光谱(桔色)。所有光致发光光谱均在激发=350纳米处记录,除了化合物K8-8和L8-8,其分别在450纳米和300纳米处激发。
图4a-图4f显示可交联化合物薄膜的紫外/可见光吸收光谱(蓝色)和光致发光光谱(桔色)。所有光致发光光谱均在激发=350纳米处记录,除了化合物K8-8和L8-8,其分别在450纳米和300纳米处激发。
图5a-图5b显示两个联苯基二苯并[d,b]噻咯可交联供体-受体混合物的敏感度曲线:1:1的富马酸酯/乙烯基醚(灰色)和1:1的甲基丙烯酸酯/乙烯基醚(黄色)。x-轴是以焦耳/平方厘米计的功率,y-轴是所实现的交联的百分比,即单体物质转化为交联聚合物质的转化率。
联苯基二苯并[d,b]噻咯:
其中X=Si。
合成实例
本发明化合物可通过本领域普通技术人员熟知的有机合成中的常规技术合成。以下给出了可如何合成这些化合物的说明性实例。应该理解,这些材料的性质容许采用模块方式进行合成,并且硅杂芴核心可通过标准化学技术整合到一系列材料中。以这种方式,材料中所有组分(例如核心A、各种柔性接头/间隔基团(S1、S1a、S2、S2a以及S3)以及各种交叉接头和含有交叉接头的结构(D、B1、B2以及B3))的性质可容易地进行调节,从而精细调节整体材料的特性,例如熔点、液晶性以及发光特性。以下给出的实例仅作为示例,绝不对本发明的范围进行限制。
Jin等人,《大分子(Macromolecules)》,2011,44,502-511中的合成。
McDowell等人,《大分子(Macromolecules)》,2013,46,6794-6805中的合成。
4,4'-二溴-3,3'-二甲氧基-1,1'-联苯基的合成:在配有温度计和滴液漏斗的1升三颈瓶中将邻联茴香胺(10.0克,40毫摩尔)与40%的HBr水溶液(40毫升)、水(160毫升)以及乙腈(160毫升)合并。在起始原料溶于乙腈中之后,将反应混合物在冰浴中冷却至0℃。向反应混合物中滴加水(14毫升)中的硝酸钠(7.2克,104.4毫摩尔)冷溶液,使得温度未升至高于10℃。添加之后,将反应混合物在0℃下搅拌30分钟。在这之后,通过套管(以避免与空气中的氧气进行副反应)缓慢添加新制的CuBr(13.0克,90.6毫摩尔)在40%的HBr水溶液(160毫升)中的溶液,同时确保反应混合物的温度未升至高于10℃。添加之后,让反应混合物升温至室温,然后加热至回流,进行1小时。然后将该溶液冷却至室温,并用氯仿(3x100毫升)萃取。然后将合并的有机萃取液用10%的NaOH水溶液和盐水洗涤,并最终进行干燥(硫酸镁),过滤并减压蒸发至干。粗产物不进一步纯化直接用于下一步。
4,4'-二溴-2,2'-二碘-5,5'-二甲氧基-1,1'-联苯基的合成:将4,4'-二溴-3,3'-二甲氧基-1,1'-联苯(13.0克,34.9毫摩尔)、KIO3(3.3克,15.4毫摩尔)以及I2(9.6克,38.0毫摩尔)溶于乙酸(260毫升)与7.5摩尔每升的硫酸(26毫升)的混合物中。将该溶液加热至80℃,进行12小时。完成之后,将反应混合物冷却至室温,并用水(250毫升)稀释。沉淀物通过过滤收集,在真空下干燥,并溶于最少量的氯仿(200毫升)中。有机溶液用10%的NaOH水溶液和盐水洗涤,然后干燥(硫酸镁),过滤并减压蒸发至干。然后将粗产物通过从沸腾的乙醇重结晶纯化,得到棕色针状晶体产物。
2,7-二溴-3,6-二甲氧基-9,9-二己基硅杂芴的合成:在氩气下将4,4'-二溴-2,2'-二碘-5,5'-二甲氧基-1,1'-联苯(4.0克,6.41毫摩尔)溶于舒伦克瓶中无水THF(60毫升)中,并剧烈搅拌。将反应混合物在甲醇/N2浴中冷却至-110℃,然后在30分钟内滴加正丁基锂(8.07毫升,12.9毫摩尔,1.6摩尔每升,在己烷中)。然后将反应混合物在-110℃下搅拌另外30分钟。接下来加入二正己基二氯硅烷(1.96毫升,7.1毫摩尔),让反应混合物升温至室温,并搅拌另外10小时。然后通过添加水将反应混合物淬灭,并将产物用乙醚萃取。合并的有机物用盐水洗涤,干燥(硫酸镁),过滤,然后减压除去溶剂。然后通过从沸腾的乙醇重结晶将产物纯化。
方案和合成硅杂芴化合物A和B的制备
4,4′-二溴-2,2′-二碘-1,1′-联苯基
在30分钟内在-95℃(己烷/液氮)和氮气惰性气氛下向4,4′-二溴-2,2′-二碘联苯(3.50克,6.21毫摩尔)在无水THF(40毫升)中的溶液中缓慢添加叔丁基锂(15.3毫升,0.0261摩尔,1.7摩尔每升,在戊烷中)。将反应混合物在-95℃下搅拌另外1小时,随后添加二氯二己基硅烷(3.34克,0.0124摩尔),并在室温下搅拌过夜。加入水(50毫升),并将产物萃取到乙醚(3×50毫升)中,优雅的萃取液用水(150毫升)洗涤,干燥(硫酸镁),过滤并减压浓缩。粗产物通过重力柱层析(湿加载,硅胶,己烷)纯化,得到一个无色的油(1.67克,53%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)7.68(2H,d,J=2.0Hz),7.63(2H,d,J=8.4Hz),7.54(2H,dd,J=2.0和8.0Hz),1.19-1.33(16H,m),0.91-0.95(4H,m),0.84(6H,t)。
2,7-双(4-辛氧基联苯基-4′-基)-9,9-二己基硅杂芴[化合物C]
将4-辛氧基联苯基-4′-基-硼酸(2.36克,7.24毫摩尔)、2,7-二溴-9,9-二己基硅杂芴(化合物A,1.60克,3.15毫摩尔)、碳酸钾(2.17克,15.7毫摩尔)、甲苯(30毫升)以及水(15毫升)全部添加至一个三颈圆底烧瓶中,在真空泵的帮助下将系统排空,并通入3次氮气。随后添加Pd(PPh3)4(0.36克,0.31毫摩尔),并将反应混合物回流搅拌过夜。将反应混合物倒入分液漏斗中,向其中再添加水(30毫升)和甲苯(30毫升),水层用甲苯(15毫升)洗涤,合并的有机层用水(50毫升)洗涤,干燥(硫酸镁)并过滤。粗产物通过重力柱层析(硅胶,己烷中30%的DCM)纯化,得到一个白色粉末(2.00克,69.7%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)7.82-7.95(4H,m),7.61-7.76(10H,m),7.58(4H,d,J=8.8Hz),6.99(4H,d,J=8.8Hz),4.01(4H,t),1.82(4H,quint),1.20-1.53(36H,m),1.00-1.04(4H,m),0.91(6H,t),0.83(6H,t)。MALDI-MS:910.5(M+)。
2,7-双(4-辛氧基联苯基-4′-基)-9,9-二辛基硅杂芴[化合物D]
将4-辛氧基联苯基-4′-基-硼酸(0.77克,2.36毫摩尔)、2,7-二溴-9,9-二辛基硅杂芴(化合物B,0.58克,1.03毫摩尔)、碳酸钾(0.71克,5.14毫摩尔)、甲苯(10毫升)以及水(5毫升)全部添加至一个三颈圆底烧瓶中,在真空泵的帮助下将系统排空,并通入3次氮气。随后添加Pd(PPh3)4(0.12克,0.103毫摩尔),并将反应混合物回流搅拌过夜。将反应混合物倒入分液漏斗中,向其中添加更多的水(25毫升)和甲苯(25毫升),水层用甲苯(10毫升)洗涤,合并的有机层用水(50毫升)洗涤,干燥(硫酸镁)并过滤。粗产物通过重力柱层析(硅胶,己烷中30%的DCM)纯化,得到白色固体(0.40克,40.4%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)7.89-7.92(4H,m),7.63-7.73(10H,m),7.59(4H,d,J=8.8Hz),7.00(4H,d,J=8.8Hz),4.02(4H,t),1.82(4H,quint),1.20-1.53(44H,m),1.00-1.04(4H,m),0.90(6H,t),0.83(6H,t)。MALDI-MS:966.6(M+)。
基于二苯并[d,b]噻咯(硅杂芴)的可光交联液晶:合成、光学特性以及液晶性能
以下实例涉及用于OLED应用的基于正烷基-5H-二苯并[b,d]噻咯的液晶材料的合成和表征,其具有以下附加益处:易于合成、更宽的液晶相转变温度范围(即从液晶态转变为各向同性液体态)以及增强的光交联效率。在实例中,在基于正烷基-5H-二苯并[b,d]噻咯的材料与类似的基于正烷基芴的材料之间进行对比:
本发明实例涉及以下结构,包括可交联结构和非可交联结构:
非可交联结构:
可交联结构:
合成和表征
在总共10种变型中,含有二苯并[d,b]噻咯核心结构的材料从可商购的关键中间体9,9-二辛基-9H-9-硅杂芴-2,7-双(硼酸)频哪醇酯(化合物5)合成:
使用硼酸频哪醇酯与相应的溴代芳烃进行各种铃木偶合反应,得到期望的双酚中间体(化合物6和14),或者直接得到终产物,例如L8-8。通过选择不同的威廉姆逊(Williamson)醚合成条件,可以将双酚与各种溴代烷烃偶联,得到期望的可交联终产物(J8-8VE、J8-8MI以及K8-8MI),或者得到双苯氧基-辛-1-醇衍生物(化合物13),其用来合成其它终产物(J8-8MET、J8-8FUM以及J8-8MAL)。当设计材料时,我们选择了5种不同的可交联基团(例如乙烯基醚(富电子))和4种缺电子基团(例如甲基丙烯酸酯、富马酸酯、马来酸酯以及马来酰亚胺)与分子周边连接。它们全部通过相同间隔与联苯基取代的二苯并[d,b]噻咯核心连接,以便我们可以评估这一新类型的材料的可光交联特性。除了这些可光交联化合物之外,还合成了非可交联类似物以便进行对比。化学合成被设计得尽量简单,以便保持低成本,并增加放量的可能性,这会使得所述材料在商业上更可行。
合成了非可交联化合物(K8-8)和可交联化合物(K8-8MI),其含有与中心二苯并[d,b]噻咯核心连接的苯基-苯并噻二唑基团。选择苯基-苯并噻二唑单元将发射红移至可见光谱的绿色区域。合成了可交联形式和非可交联形式,以便可对将可交联基团添加至发光核心的作用进行评估。由于针对发蓝光联苯基形式观察到的高效光交联结果,因此选择马来酰亚胺基团作为发绿光化合物的可交联部分。
合成了均四甲苯-苯基取代的化合物(L8-8)作为潜在的发蓝光掺杂剂J8-8的主体。据猜测将联苯基单元中的一个苯环替代为均四甲苯单元可降低分子的有效共轭。均四甲苯单元应该能够扭转并增加二苯并[d,b]噻咯中心核心与均四甲苯-苯基芳族基团之间的二面角,这可以增大材料的带隙,得到可潜在用作较小带隙发光掺杂剂材料的主体材料的化合物。
本发明化合物可通过本领域普通技术人员熟知的有机合成中的常规技术合成。以下给出了可如何合成这些化合物的说明性实例。应理解,这些材料的性质容许采用模块方式进行化学合成。以这种方式,材料(式D-S1-A-S2-B1,参见第14家族专利)的所有组分(例如核心A、各种柔性接头/间隔基团(S1、S1a、S2、S2a以及S3)以及各种交叉接头和含有交叉接头的结构(D、B1、B2以及B3))的性质可容易地进行调节,从而精确调节整体材料的特性,例如熔点、液晶性以及发光特性。以下所示材料仅仅是示例,绝不对本发明的范围进行限制。
方案1
3,7-二溴-5,5-二己基-5H-二苯并[b,d]噻咯(2)以良好产率(53%)如下合成:使用叔丁基锂处理4,4′-二溴-2,2′-二碘联苯(1),形成锂盐,随后用二氯二己基硅烷淬灭。化合物3商购获得,化合物(2)和(3)与硼酸(4)的铃木偶合反应得到最终物质J6-8和J8-8。
方案1.5,5-二烷基-5H-二苯并[b,d]噻咯-3,7-联苯基衍生物J6-8和J8-8的合成。
3,7-二溴-5,5-二己基-5H-二苯并[b,d]噻咯(2)
在-95℃(己烷/液氮)和氮气惰性气氛下在30分钟内向4,4′-二溴-2,2′-二碘联苯(化合物1,3.50克,6.21毫摩尔)在无水THF(40毫升)中的溶液中缓慢添加叔丁基锂(15.3毫升,0.0261摩尔,1.7摩尔每升,在戊烷中)。将反应混合物在-95℃下搅拌另外1小时,随后添加二氯二己基硅烷(3.34克,0.0124摩尔),并在室温下搅拌过夜。加入水(50毫升),并将产物萃取到乙醚(3×50毫升)中,优雅的萃取液用水(150毫升)洗涤,干燥(硫酸镁),过滤并减压浓缩。粗产物通过重力柱层析(湿加载,硅胶,己烷)纯化,得到无色油状物——化合物2(1.67克,53%)。
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)0.84(6H,t,J=6.8Hz,CH3),0.91-0.95(4H,m,CH2),1.18-1.33(16H,m,CH2),7.53(2H,dd,J=2.0和8.0Hz,Ar-H),7.63(2H,d,J=8.4Hz,Ar-H),7.68(2H,d,J=2.0Hz,Ar-H)。
3,7-双(4-辛氧基联苯基-4′-基)-5,5-二己基-5H-二苯并[b,d]噻咯(J6-8)
将4-辛氧基联苯基-4′-硼酸(化合物4,2.36克,7.24毫摩尔)、3,7-二溴-5,5-二己基-5H-二苯并[b,d]噻咯(化合物2,1.60克,3.15毫摩尔)、碳酸钾(2.17克,15.7毫摩尔)、甲苯(30毫升)以及水(15毫升)全部添加至一个三颈圆底烧瓶中,该系统在两个冷冻-泵抽-解冻循环的帮助下使用氮气作为惰性气体脱气。随后加入Pd(PPh3)4(0.36克,0.31毫摩尔),并通过一个冷冻-泵抽-解冻循环再次将反应混合物脱气。反应混合物在90℃下搅拌18小时,倒入分液漏斗中,向其中再添加水(30毫升)和甲苯(30毫升),水层用甲苯(15毫升)洗涤,合并的有机层用水(50毫升)洗涤,干燥(硫酸镁)并过滤。粗产物通过重力柱层析(干加载,硅胶,己烷中20%的二氯甲烷)纯化,得到白色粉末——化合物J6-8(2.00克,69.7%)。进一步纯化可通过从DCM/乙醇成层重结晶进行。
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)0.83(6H,t,J=6.8Hz,CH3),0.90(6H,t,J=7.0Hz,CH3),1.00-1.04(4H,m,CH2),1.19-1.51(36H,m,CH2),1.82(4H,quint.,CH2),4.02(4H,t,J=6.6Hz,CH2),7.00(4H,d,J=8.8Hz,Ar-H),7.59(4H,d,J=8.8Hz,Ar-H),7.66(4H,d,J=8.8Hz,Ar-H),7.72(6H,d,J=8.0Hz,Ar-H),7.88(2H,d,J=2.0Hz,Ar-H),7.92(2H,d,J=8.0Hz,Ar-H)。13C NMR(100MHz,CDCl3):δ(ppm)12.5(CH2),14.2(CH3),14.3(CH3),22.7(CH2),22.8(CH2),24.1(CH2),26.2(CH2),29.4(CH2),29.5(x2)(CH2),31.5(CH2),32.0(CH2),33.3(CH2),68.3(CH2),115.0(CH),121.4(CH),127.2(CH),127.5(CH),128.1(CH),129.0(CH),131.9(CH),133.2(C),139.0(C),139.5(C),139.6(C),139.9(C),147.4(C),159.0(CO).MALDI-MS:910.6(M+)。元素分析:预期值:C=84.34,H=9.07,测量值:C=84.32,H=9.00。
3,7-双(4-辛氧基联苯基-4′-基)-5,5-二辛基-5H-二苯并[b,d]噻咯(J8-8)
将4-辛氧基联苯基-4′-基-硼酸(化合物4,0.77克,2.36毫摩尔)、3,7-二溴-5,5-二辛基-5H-二苯并[b,d]噻咯(化合物3,0.58克,1.03毫摩尔)、碳酸钾(0.71克,5.14毫摩尔)、甲苯(10毫升)以及水(5毫升)全部添加至一个三颈圆底烧瓶中,该系统在两个冷冻-泵抽-解冻循环的帮助下使用氮气作为惰性气体脱气。随后加入Pd(PPh3)4(0.12克,0.103毫摩尔),并通过一个冷冻-泵抽-解冻循环再次将反应混合物脱气。反应混合物在90℃下搅拌18小时,倒入分液漏斗中,向其中再添加水(25毫升)和甲苯(25毫升),水层用甲苯(10毫升)洗涤,合并的有机层用水(50毫升)洗涤,干燥(硫酸镁)并过滤。粗产物通过重力柱层析(干加载,硅胶,己烷中20%的二氯甲烷)纯化,得到白色粉末——化合物J8-8(0.40克,40.4%)。进一步纯化可通过从DCM/乙醇成层重结晶进行。
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)0.83(6H,t,J=6.8Hz,CH3),0.90(6H,t,J=6.8Hz,CH3),1.00-1.04(4H,m,CH2),1.20-1.51(44H,m,CH2),1.82(4H,quint.,CH2),4.02(4H,t,J=6.6Hz,CH2),7.00(4H,d,J=8.8Hz,Ar-H),7.59(4H,d,J=8.8Hz,Ar-H),7.65(4H,d,J=8.4Hz,Ar-H),7.72(6H,d,J=8.4Hz,Ar-H),7.88(2H,d,J=1.6Hz,Ar-H),7.92(2H,d,J=8.0Hz,Ar-H)。13C NMR(100MHz,CDCl3):δ(ppm)12.5(CH2),14.2(CH3),14.3(CH3),22.8(x2)(CH2),24.2(CH2),26.2(CH2),29.3(CH2),29.4(x2)(CH2),29.5(x2)(CH2),32.0(CH2),33.6(CH2),68.3(CH2),115.0(CH),121.4(CH),127.2(CH),127.5(CH),128.1(CH),129.0(CH),131.9(CH),133.2(C),139.0(C),139.5(C),139.6(C),139.8(C),147.3(C),159.0(CO).MALDI-MS:966.6(M+)。元素分析:预期值:C=84.41,H=9.38,测量值:C=84.47,H=9.29。
方案2
首先,使用催化剂Pd(PPh3)4在二恶烷/水(3:1)中进行的可商购的硼酸酯(boronicester)(5)与4-溴-4'-羟基联苯基之间的铃木偶合反应以良好产率(66%)得到双酚(6)。由于化合物(6)在中度极性溶剂中的溶解度较差,因此简单地通过使用二氯甲烷洗涤并过滤进行纯化。溴-烷基狄尔斯-阿尔德呋喃-马来酰亚胺加成物(10)通过威廉姆逊醚反应在DMF中在50℃下与(6)反应,以中等产率(31%)得到保护的J8-8MI衍生物。随后在甲苯中通过加热脱保护以中等产率(44%)得到最终的马来酰亚胺物质J8-8MI。使用碳酸钾作为碱在回流的丁酮中通过威廉姆逊醚反应以良好产率(51%)合成化合物J8-8VE。
方案2衍生物J8-8VE和J8-8MI的合成。
3,7-双(4-羟基联苯基-4'-基)-5,5-二辛基-5H-二苯并[b,d]噻咯(6)
将4-溴-4'-羟基联苯(3.40克,13.7毫摩尔)、5,5-二辛基-3,7-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼烷-2-基)-5H-二苯并[b,d]噻咯(化合物5,3.00克,4.55毫摩尔)、碳酸钠(18.0克)、DME(180毫升)以及水(90毫升)全部添加至一个三颈圆底烧瓶中。该系统在超声处理的帮助下在真空下脱气(30秒),然后再次充满氮气,该过程重复10次。随后添加Pd(PPh3)4(0.53克,0.45毫摩尔),并将反应混合物在氮气和回流下搅拌18小时。然后用10%的HCl(200毫升)将反应混合物酸化,然后倒入分液漏斗中,水层用乙酸乙酯(3x150毫升)萃取,合并的有机物用水(200毫升)洗涤,干燥(硫酸镁)并过滤。过滤之后将有机层减压蒸发至干,粗产物通过在二氯甲烷(50毫升)中打浆纯化,用二氯甲烷(2x100毫升)重复洗涤,得到白色粉末——化合物6(3.00克,88.8%)。
1H NMR(400MHz,CO(CD3)2):δ(ppm)0.78(6H,t,J=7.0Hz,CH3),1.07-1.30(24H,m,CH2),1.41-1.49(4H,m,CH2),6.93-6.97(4H,m,Ar-H),7.53-7.57(4H,m,Ar-H),7.60(2H,dd,J=8.1,2.0Hz,Ar-H),7.63-7.66(4H,m,Ar-H),7.71-7.76(6H,m,Ar-H),8.11(2H,d,J=1.9Hz,Ar-H),8.51(2H,s,OH)。MALDI-MS:742.3(M+)。
3,6-内型,外型-氧代-Δ4-四氢邻苯二甲酰亚胺(8)
在室温下将马来酰亚胺(7,2.50克,25.8毫摩尔)和呋喃(10毫升)在乙酸乙酯(20毫升)中的溶液搅拌3天。将所得沉淀物过滤,并在真空下干燥,得到白色粉末(3.00克,71%)。产物8作为内型-加成物和外型-加成物的混合物(1.6:1)获得。
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)内型产物:3.6(s,2H),5.35(s,2H),6.6(s,2H),外型产物:2.9(s,2H),5.35(s,2H),6.6(s,2H)。
8-(3,6-外型-氧代-Δ4-四氢邻苯二甲酰亚胺)溴辛烷(10)
将化合物8(0.76克,4.6毫摩尔)、1,8-二溴辛烷(9,5.0克,18.4毫摩尔)以及碳酸钾(3.18克,23.0毫摩尔)的混合物悬浮于无水DMF(10毫升)中,并在55℃和氮气下搅拌18小时。减压除去DMF,将残留物再溶于二氯甲烷(50毫升),并通过过滤将盐除去。将滤液减压蒸发至干,粗产物通过柱层析(硅胶,己烷中30%的乙酸乙酯至己烷中50%的乙酸乙酯)纯化,得到粘性液体——化合物10,将其结晶过夜(0.40克,24%)。
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)外型产物:1.20-1.60(m,10H),1.85(quint.,2H),2.9(s,2H),3.40(trip.,2H),3.50(trip.,2H),5.35(s,2H),6.6(s,2H)。
J8-8MI
将化合物6(1.00克,1.35毫摩尔)、化合物10(1.44克,4.04毫摩尔)以及碳酸钾(0.93克,6.73毫摩尔)的混合物悬浮于无水DMF(50毫升)中。将反应混合物加热至55℃,并在氮气下搅拌20小时。完成之后,让反应混合物冷却至室温,并通过过滤将盐除去。滤液减压蒸发。将残留物再溶于二氯甲烷(100毫升),并用水(3x100毫升)洗涤。将有机层干燥(硫酸镁),过滤并减压蒸发至干。然后粗产物通过快速柱层析(己烷中50%的乙酸乙酯至100%的乙酸乙酯)纯化,得到黄色固体——保护的马来酰亚胺衍生物(0.54克,31%)。
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)0.84(6H,t,J=7.0Hz,CH3),1.01-1.05(4H,m,CH2),1.21-1.62(44H,m,CH2),1.78-1.85(4H,m,CH2),2.84(4H,s,CH),3.49(4H,t,J=7.3Hz,CH2),4.01(4H,t,J=7.5Hz,CH2),5.28(4H,s,CH),6.52(4H,s,=CH),7.00(4H,brd,J=8.7Hz,Ar-H),7.59(4H,brd,J=8.7Hz,Ar-H),7.66(4H,brd,J=8.2Hz,Ar-H),7.72-7.74(6H,m,Ar-H),7.90(2H,d,J=1.5Hz,Ar-H),7.93(2H,d,J=8.2Hz,Ar-H)。13C NMR(100MHz,CDCl3):δ(ppm)12.4(CH2),14.1(CH3),22.6(CH2),24.0(CH2),25.9(CH2),26.6(CH2),27.5(CH2),29.0(CH2),29.1(CH2),29.2(3x)(CH2),31.8(CH2),33.4(CH2),39.0(CH2),47.4(CH),68.1(CH2),80.9(CH),114.9(CH),121.2(CH),127.0(CH),127.3(CH),128.0(CH),128.9(CH),131.7(CH),133.0(C),136.5(CH),138.8(C),139.4(C),139.5(C),139.7(C),147.2(C),158.8(C),176.3(C=O)。MALDI-MS:1293.7(MH+)。
保护的马来酰亚胺(0.53克,0.41毫摩尔)在甲苯(10毫升)中回流加热16小时,以完全除去呋喃。减压除去甲苯,粗产物通过快速层析(100%的二氯甲烷至二氯甲烷中2%的乙酸乙酯)纯化,得到灰白色蜡状固体。其通过在乙醇中打浆进一步纯化,得到灰白色固体J8-8MI(0.21克,44%)。
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)0.84(6H,t,J=7.0Hz,CH3),1.01-1.05(4H,m,CH2),1.21-1.52(40H,m,CH2),1.57-1.65(4H,m,CH2),1.78-1.85(4H,m,CH2),3.53(4H,t,J=7.3Hz,CH2),4.02(4H,t,J=6.5Hz,CH2),6.70(4H,s,CH=CH),6.99-7.02(4H,m,Ar-H),7.57-7.61(4H,m,Ar-H),7.65-7.68(4H,m,Ar-H),7.71-7.74(6H,m,Ar-H),7.90(2H,d,J=1.8Hz,Ar-H),7.93(2H,d,J=8.1Hz,Ar-H)。13C NMR(100MHz,CDCl3):δ(ppm)12.4(CH2),14.1(CH3),22.6(CH2),24.0(CH2),26.0(CH2),26.7(CH2),28.5(CH2),29.0(CH2),29.1(CH2),29.2(3x)(CH2),31.8(CH2),33.4(CH2),37.9(CH2),68.0(CH2),114.9(CH),121.2(CH),127.0(CH),127.3(CH),128.0(CH),128.9(CH),131.7(CH),133.0(C),134.0(CH),138.8(C),139.4(C),139.5(C),139.7(C),147.2(C),158.8(C),170.9(C=O)。MALDI-MS:1156.6(M+)。元素分析:预期值:C=78.85,H=8.01,N=2.42,测量值:C=78.75,H=7.93,N=2.45。
8-溴-1-乙烯氧基辛烷(化合物12)
使用热风枪将一个配有水冷凝管的三颈圆底烧瓶在真空下干燥。在冷却至室温之后,加入8-溴-1-辛醇(11,15.0克,0.0717摩尔)、乙酸乙烯酯(使用碳酸钾干燥并蒸馏,12.4克,0.1435摩尔)、碳酸钠(在80℃和真空下干燥5小时,4.65克,0.0430摩尔)以及甲苯(干燥并脱气,150毫升),并用氮气吹扫。加入催化剂[Ir(cod)Cl]2(0.96克,0.0014摩尔),并将反应混合物在100℃下搅拌2小时。将反应混合物冷却至室温,并减压除去甲苯。粗产物通过短硅胶塞(湿加载,己烷中20%的二氯甲烷)纯化,接着通过快速柱层析(湿加载,己烷中3%的乙醚)纯化,得到化合物12黄色油状物(4.45克,26.3%)。
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)1.30-1.45(m,8H),1.65(quint.,2H),1.85(quint.,2H),3.40(t,2H),3.67(t,2H),3.97(dd,1H),4.16(dd,1H),6.46(dd,1H)。
J8-8VE
将化合物6(0.50克,0.67毫摩尔)和化合物12(0.47克,2.02毫摩尔)在具有碳酸铯(1.10克,3.36毫摩尔)的丁酮(20毫升)中的溶液脱气,并在氮气下回流搅拌20小时。完成之后,通过过滤将盐除去,并将滤液减压蒸发至干。然后将粗产物再溶于二氯甲烷(50毫升)中,并用水(2x50毫升)洗涤。然后将有机层干燥(硫酸镁),过滤并减压浓缩。然后粗产物通过在乙醇中打浆纯化,并从DCM/乙醇成层重结晶,得到白色固体(0.36克,51%)。
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)0.84(6H,t,J=7.0Hz,CH3),1.01-1.05(4H,m,CH2),1.21-1.30(20H,m,CH2),1.40-1.52(20H,m,CH2),1.65-1.70(4H,m,CH2),1.80-1.87(4H,m,CH2),3.70(4H,t,J=6.5Hz,CH2),3.99(2H,dd,J=6.8,1.8Hz,CH=CH2),4.03(4H,t,J=6.5Hz,CH2),4.19(2H,dd,J=14.3,1.8Hz,CH=CH2),6.49(2H,dd,J=14.3,6.8Hz,CH=CH2),7.01(4H,brd,J=8.6Hz,Ar-H),7.59(4H,brd,J=8.7Hz,Ar-H),7.66-7.68(4H,m,Ar-H),7.72-7.74(6H,m,Ar-H),7.90(2H,d,J=1.5Hz,Ar-H),7.93(2H,d,J=8.1Hz,Ar-H)。13CNMR(100MHz,CDCl3):δ(ppm)12.4(CH2),14.1(CH3),22.6(CH2),24.0(CH2),26.0(x2)(CH2),29.1(x2)(CH2),29.2(CH2),29.3(x3)(CH2),31.8(CH2),33.4(CH2),68.1(x2)(CH2),86.2(CH2),114.8(CH),121.3(CH),127.0(CH),127.3(CH),128.0(CH),128.9(CH),131.7(CH),133.0(C),138.8(C),139.4(C),139.5(C),139.7(C),147.2(C),152.0(CH),158.8(C)。MALDI-MS:1050.6(M+)。元素分析:预期值:C=82.23,H=9.01,测量值:C=81.95,H=8.96。
方案3
首先,丁酮-DMF溶剂混合物中8-溴-1-辛醇(11)与双酚(6)的威廉姆逊醚反应以中等产率得到化合物13。由于单独的丁酮中的溶解度问题,因此使用了混合溶剂系统。在类似的反应条件下在室温下的3个施特格利希(Steglich)酯化反应以中等产率得到最终物质J8-8MET、J8-8FUM以及J8-8MAL。
方案3衍生物J8-8MET、J8-8FUM以及J8-8MAL的合成。
化合物13
将化合物6(1.80克,2.42毫摩尔)和1-溴-8-辛醇(11,1.27克,6.06毫摩尔)在具有碳酸钾(1.67克,12.1毫摩尔)的丁酮(20毫升)和无水DMF(20毫升)中的溶液在90℃与100℃之间在氮气下搅拌2天。完成之后,通过过滤将盐除去,并将滤液减压浓缩。然后粗产物通过快速柱层析(湿加载,硅胶,二氯甲烷中30%的乙醚至二氯甲烷中20%的乙醇)纯化,并在2天内在高真空下干燥,以除去残留乙醇,得到白色固体(2.06克,85.1%)。
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)0.83(6H,t,J=7.0Hz,CH3),1.00-1.04(4H,m,CH2),1.20-1.61(44H,m,CH2),1.82(4H,quint.,CH2),3.66(4H,t,J=6.6Hz,CH2),4.01(4H,t,J=6.4Hz,CH2),6.99(4H,d,J=8.8Hz,Ar-H),7.58(4H,d,J=8.8Hz,Ar-H),7.64-7.72(10H,m,Ar-H),7.87-7.89(4H,m,Ar-H)。MALDI-MS:998.6(M+)。
J8-8MET
在室温和氮气下向化合物13(0.50克,0.50毫摩尔)、甲基丙烯酸(0.22克,2.50毫摩尔)以及DMAP(61毫克,0.50毫摩尔)在无水二氯甲烷(30毫升)中的溶液中分多个部分添加DCC(0.52克,2.50毫摩尔)。将反应混合物搅拌20小时,将所形成的DCU过滤,并减压除去二氯甲烷。所得残留物通过柱层析(干加载,硅胶,己烷中80%的二氯甲烷)纯化,得到白色固体(0.22克,38.6%)。
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)0.83(6H,t,J=6.8Hz,CH3),0.90(6H,t,J=6.8Hz,CH3),1.00-1.04(4H,m,CH2),1.20-1.51(40H,m,CH2),1.70(4H,quint.,CH2),1.82(4H,quint.,CH2),1.95-1.96(6H,m,CH3)4.02(4H,t,J=6.4Hz,CH2),4.16(4H,t,J=6.8Hz,CH2),5.55(2H,quint.,HCH=C),6.11(2H,sext.,J=0.8Hz,HCH=C),7.00(4H,d,J=8.8Hz,Ar-H),7.58(4H,d,J=8.8Hz,Ar-H),7.65(4H,d,J=8.8Hz,Ar-H),7.70-7.73(6H,m,Ar-H),7.89(2H,d,J=2.0Hz,Ar-H),7.92(2H,d,J=8.0Hz,Ar-H)。13C NMR(100MHz,CDCl3):δ(ppm)12.5(CH2),14.2(CH3),18.5(CH3),22.8(CH2),24.2(CH2),26.1(CH2),26.2(CH2),28.8(CH2),29.3(CH2),29.4(x3)(CH2),32.0(CH2),33.6(CH2),64.9(CH2),68.2(CH2),115.0(CH),121.4(CH),125.3(CH),127.2(CH),127.5(CH),128.2(CH),129.0(CH),131.9(CH),133.2(CH),136.7(C),139.0(C),139.5(C),139.7(C),139.8(C),147.4(C),158.9(CO),167.7(C=O)。MALDI-MS:1134.6(M+)。元素分析:预期值:C=80.38,H=8.7,测量值:C=80.18,H=8.53。
J8-8FUM
在室温和氮气下向化合物13(0.50克,0.50毫摩尔)、单甲基富马酸酯(0.33克,2.50毫摩尔)以及DMAP(61毫克,0.50毫摩尔)在无水二氯甲烷(20毫升)中的溶液中分多个部分添加DCC(0.52克,2.50毫摩尔)。将反应混合物搅拌20小时,将所形成的DCU过滤,并使用旋蒸仪将二氯甲烷除去。所得残留物通过柱层析(干加载,硅胶,己烷中20%的乙酸乙酯)纯化,得到白色固体,其进一步通过从DCM/乙醇成层重结晶纯化,得到白色晶状固体(0.10克,16.4%)。
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)0.83(6H,t,J=7.0Hz,CH3),1.00-1.04(4H,m,CH2),1.20-1.55(40H,m,CH2),1.70(4H,quint.,CH2),1.82(4H,quint.,CH2),3.81(6H,s,CH3),4.02(4H,t,J=6.6Hz,CH2),4.21(4H,t,J=6.6Hz,CH2),6.87(4H,s,CH=CH),7.00(4H,d,J=8.8Hz,Ar-H),7.58(4H,d,J=8.8Hz,Ar-H),7.65(4H,d,J=8.4Hz,Ar-H),7.72(6H,d,J=8.0Hz,Ar-H),7.89(2H,d,J=1.6Hz,Ar-H),7.92(2H,d,J=8.0Hz,Ar-H)。13C NMR(100MHz,CDCl3):δ(ppm)12.5(CH2),14.2(CH3),22.8(CH2),24.1(CH2),26.0(CH2),26.1(CH2),28.6(CH2),29.2(CH2),29.3(CH2),29.4(x2)(CH2),32.0(CH2),33.6(CH2),52.5(CH3),65.6(CH3),68.2(CH2),115.0(CH),121.4(CH),125.3(CH),127.2(CH),127.5(CH),128.2(CH),129.0(CH),131.9(CH),133.2(CH),133.3(CH),134.1(CH),139.0(CH),139.5(C),139.6(C),139.8(C),147.3(C),158.9(CO),165.2(C=O),165.6(C=O)。MALDI-MS:1222.6(M+)。元素分析:预期值:C=76.56,H=8.07,测量值:C=76.11,H=7.99。
J8-8MAL
在室温和氮气下向化合物13(0.47克,0.47毫摩尔)、马来酸单乙酯(0.34克,2.35毫摩尔)以及DMAP(57毫克,0.47毫摩尔)在无水二氯甲烷(20毫升)中的溶液中分多个部分添加DCC(0.49克,2.35毫摩尔)。将反应混合物搅拌20小时,将所形成的DCU过滤,并减压除去二氯甲烷。所得残留物通过柱层析(干加载,硅胶,己烷中20%的乙酸乙酯)纯化,得到白色固体(0.20克,33.9%)。
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)0.84(6H,t,J=7.0Hz,CH3),1.00-1.04(4H,m,CH2),1.20-1.51(46H,m,CH2),1.70(4H,quint.,CH2),1.82(4H,quint.,CH2),4.01(4H,t,J=6.6Hz,CH2),4.20(4H,t,J=6.8Hz,CH2),4.26(4H,q,J=7.2Hz,CH2),6.24(4H,s,CH=CH),6.99(4H,d,J=8.8Hz,Ar-H),7.58(4H,d,J=8.8Hz,Ar-H),7.65(4H,d,J=8.4Hz,Ar-H),7.72(6H,d,J=8.4Hz,Ar-H),7.89-7.92(4H,m,Ar-H)。13C NMR(100MHz,CDCl3):δ(ppm)12.5(CH2),14.2(x2)(CH3),22.8(CH2),24.1(CH2),26.0(CH2),26.1(CH2),28.6(CH2),29.2(CH2),29.3(CH2),29.4(x2)(CH2),32.0(CH2),33.6(CH2),61.4(CH2),65.6(CH3),68.2(CH2),115.0(CH),121.4(CH),125.3(CH),127.2(CH),127.5(CH),128.1(CH),129.0(CH),129.9(CH),130.0(CH),131.9(CH),133.2(CH),139.0(CH),139.5(C),139.6(C),139.8(C),147.3(C),158.9(CO),165.4(C=O),165.5(C=O)。MALDI-MS:1251.7(M+)。元素分析:预期值:C=76.76,H=8.21,测量值:C=76.48,H=8.16。
方案4
使用催化剂Pd(PPh3)4在二恶烷/水(2:1)中进行的硼酸酯(5)与可商业外包的物质4-(7-溴苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-基)苯酚(化合物14)之间的铃木偶合反应以良好产率(%)得到双酚(15)。在方案2中针对J8-8MI列出的类似条件下以良好产率(%)合成马来酰亚胺K8-8MI。使用碳酸钾和丁酮在回流下进行的化合物(15)与1-溴辛烷的标准威廉姆逊醚反应以优异产率(%)得到终产物K8-8。
方案4.5,5-二辛基-5H-二苯并[b,d]噻咯-3,7-苯并[c]-1,2,5-噻二唑衍生物K8-8和K8-8MI的合成。
化合物15
将化合物14(0.51克,1.67毫摩尔)、5,5-二辛基-3,7-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼烷-2-基)-5H-二苯并[b,d]噻咯(化合物5,0.50克,0.76毫摩尔)、碳酸钾(0.52克,3.80毫摩尔)、二恶烷(20毫升)以及水(10毫升)全部添加至一个三颈圆底烧瓶中。该系统在两个冷冻-泵抽-解冻循环的帮助下使用氮气作为惰性气体脱气。随后添加Pd(PPh3)4(44毫克,0.04毫摩尔),再次将反应混合物通过一个冷冻-泵抽-解冻循环脱气,并加热至90℃至100℃过夜(16小时)。然后使用10%的HCl(200毫升)将反应混合物酸化,然后倒入分液漏斗中,水层用乙醚(3x100毫升)萃取,合并的有机物用水(300毫升)洗涤,干燥(硫酸镁)并过滤。滤液减压浓缩,粗产物通过柱层析(干加载,硅胶,己烷中30%的乙酸乙酯)纯化,得到黄色粉末(0.33克,50.8%)。
1H NMR(400MHz,(CD3)2SO):δ(ppm)0.70(6H,t,J=6.6Hz,CH3),1.05-1.30(24H,m,CH2),1.43(4H,quint.,CH2),6.96(4H,d,J=8.8Hz,Ar-H),7.88-7.92(6H,m,Ar-H),8.00(2H,d,J=7.6Hz,Ar-H),8.17(4H,s,Ar-H),8.35(2H,s,Ar-H),9.77(2H,s,O-H)。MALDI-MS:858.3(M+)。
K8-8
化合物15(0.10克,0.12毫摩尔)和1-溴辛烷(0.11克,0.58毫摩尔)在丁酮(10毫升)中的溶液与碳酸钾(80毫克,0.58毫摩尔)一起在氮气下回流搅拌18小时。完成之后,通过过滤将盐除去,并将滤液减压浓缩。然后将粗产物通过柱层析(湿加载,硅胶,1:1的DCM/己烷)纯化,得到黄色粉末(0.10克,76.9%)。
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)0.82(6H,t,J=6.8Hz,CH3),0.91(6H,t,J=6.8Hz,CH3),1.05-1.09(4H,m,CH2),1.21-1.54(44H,m,CH2),1.85(4H,quint.,CH2),4.06(4H,t,J=6.4Hz,CH2),7.09(4H,d,J=8.8Hz,Ar-H),7.76(2H,d,J=7.2Hz,Ar-H),7.85(2H,d,J=7.6Hz,Ar-H),7.95(4H,d,J=8.8Hz,Ar-H),8.05(2H,d,J=8.0Hz,Ar-H),8.13(2H,dd,J=8.0,1.6Hz,Ar-H),8.22(2H,d,J=1.6Hz,Ar-H)。13C NMR(100MHz,CDCl3):δ(ppm)12.5(CH2),14.2(CH3),14.3(CH3),22.8(x2)(CH2),24.2(CH2),26.2(CH2),29.3(CH2),29.4(x3)(CH2),29.5(CH2),32.0(x2)(CH2),33.6(CH2),68.3(CH2),114.8(CH),121.3(CH),127.4(CH),128.0(CH),129.9(C),130.5(CH),131.4(CH),132.9(C),133.0(C),134.1(C),136.5(C),138.9(C),148.1(C),154.4(C),159.6(C)。MALDI-MS:1082.5(M+)。元素分析:预期值:C=75.37,H=8.00,N=5.17,测量值:C=75.35,H=7.95,N=4.99。
K8-8MI
将化合物15(0.40克,0.47毫摩尔)、化合物10(0.50克,1.40毫摩尔)以及碳酸钾(0.32克,2.33毫摩尔)的混合物悬浮于无水DMF(30毫升)中。将反应混合物加热至55℃,并在氮气下搅拌20小时。完成之后,让反应混合物冷却至室温,并通过过滤将盐除去。滤液减压蒸发,将残留物再溶于二氯甲烷(100毫升)中,并用水(2x100毫升)洗涤。将有机层干燥(硫酸镁),过滤并减压蒸发至干。然后将粗产物通过快速柱层析(己烷中50%的乙酸乙酯至100%的乙酸乙酯)纯化,得到亮黄色固体保护的马来酰亚胺(0.38克,57%)。
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)0.81(6H,t,J=6.7Hz,CH3),1.05-1.09(4H,m,CH2),1.21-1.62(44H,m,CH2),1.80-1.87(4H,m,CH2),2.84(4H,s,CH),3.49(4H,t,J=7.3Hz,CH2),4.06(4H,t,J=6.5Hz,CH2),5.28(4H,s,CH),6.52(4H,s,CH=CH),7.08-7.10(4H,m,Ar-H),7.78(2H,d,J=7.3Hz,Ar-H),7.86(2H,d,J=7.3Hz,Ar-H),7.94-7.96(4H,m,Ar-H),8.07(2H,d,J=8.2Hz,Ar-H),8.15(2H,dd,J=8.2Hz,Ar-H),8.21(2H,d,J=1.6Hz,Ar-H)。
将保护的马来酰亚胺(0.27克,0.19毫摩尔)在甲苯(10毫升)中回流加热16小时以完全除去呋喃。减压除去甲苯,粗产物通过快速层析(100%的二氯甲烷至二氯甲烷中4%的乙酸乙酯)纯化,得到亮黄色蜡状固体化合物23。通过使用乙醇打浆将其进一步纯化,得到亮黄色固体产物(0.15克,62%)。
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)0.82(6H,t,J=6.7Hz,CH3),1.06-1.10(4H,m,CH2),1.21-1.54(40H,m,CH2),1.58-1.65(4H,m,CH2),1.81-1.88(4H,m,CH2),3.54(4H,t,J=7.3Hz,CH2),4.06(4H,t,J=6.5Hz,CH2),6.07(4H,s,CH=CH),7.08-7.11(4H,t,Ar-H),7.78(2H,d,J=7.5Hz,Ar-H),7.87(2H,d,J=7.5Hz,Ar-H),7.94-7.97(4H,m,Ar-H),8.07(2H,d,J=8.1Hz,Ar-H),8.15(2H,dd,J=8.1,1.8Hz,Ar-H),8.21(2H,d,J=1.8Hz,Ar-H)。13C NMR(100MHz,CDCl3):δ(ppm)12.4(CH2),14.1(CH3),22.6(CH2),24.1(CH2),26.0(CH2),26.7(CH2),28.5(CH2),29.0(CH2),29.2(4x)(CH2),31.9(CH2),33.5(CH2),37.9(CH2),68.1(CH2),114.7(CH),121.2(CH),127.3(CH),127.9(CH),129.8(C),130.4(CH),131.3(CH),132.8(C),132.9(C),134.0(3x)(CH,C),136.4(C),138.8(C),148.0(C),154.3(C),159.4(C),170.9(C=O)。MALDI-MS:1272.5(M+)。元素分析:预期值:C=71.66,H=6.96,N=6.60,测量值:C=71.60,H=6.95,N=6.62。
方案5
使用催化剂Pd(PPh3)4在甲苯/水(2:1)中在90℃下进行的硼酸酯(5)与商业外包的物质4-溴-2,3,5,6-四甲基-4'-(辛氧基)-1,1'-联苯(化合物16)之间的铃木偶合反应以良好产率(%)得到终产物L8-8。
方案5.化合物L8-8的合成。
L8-8
将4-溴-2,3,5,6-四甲基-4'-(辛氧基)-1,1'-联苯(化合物16,0.70克,1.67毫摩尔)、5,5-二辛基-3,7-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼烷-2-基)-5H-二苯并[b,d]噻咯(化合物5,0.50克,0.76毫摩尔)、碳酸钾(0.52克,3.80毫摩尔)、甲苯(20毫升)以及水(10毫升)全部添加至一个三颈圆底烧瓶中。该系统在两个冷冻-泵抽-解冻循环的帮助下使用氮气作为惰性气体脱气。随后添加Pd(PPh3)4(88毫克,0.08毫摩尔),并通过一个冷冻-泵抽-解冻循环再次将反应混合物脱气。在氮气下将反应混合物在90℃下加热24小时,并倒入分液漏斗中,向其中再添加水(50毫升)和甲苯(50毫升),水层用甲苯(20毫升)洗涤,合并的有机层用水(50毫升)洗涤,干燥(硫酸镁)并过滤。粗产物通过柱层析(湿加载,硅胶,己烷中20%的二氯甲烷)纯化,得到白色粉末,其通过从DCM/乙醇成层重结晶进一步纯化(0.56克,68.3%)。
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)0.84(6H,t,J=7.0Hz,CH3),0.91(6H,t,J=6.8Hz,CH3),0.94-0.98(4H,m,CH2),1.17-1.55(50H,m,CH2),1.84(4H,quint.,CH2),2.00(12H,s,Ar-CH3),2.03(12H,s,Ar-CH3),4.03(4H,t,J=6.6Hz,CH2),6.98(4H,d,J=8.8Hz,Ar-H),7.08-7.13(4H,m,Ar-H),7.28(2H,dd,J=8.0,1.6Hz,Ar-H),7.46(2H,s,J=1.6Hz,Ar-H),7.94(2H,d,J=8.0Hz,Ar-H)。13C NMR(100MHz,CDCl3):δ(ppm)12.5(CH2),14.2(CH3),14.3(CH3),22.8(x2)(CH2),24.2(CH2),26.3(CH2),29.2(CH2),29.3(CH2),29.4(CH2),29.6(CH3),32.0(CH2),33.4(CH3),33.5(CH2),68.1(CH2),114.4(CH),120.7(CH),130.6(CH),131.3(CH),132.0(CH),132.5(CH),134.7(C),134.9(C),138.1(C),141.0(C),141.4(C),141.5(C),146.6(C),157.8(CO).MALDI-MS:1078.8(M+)。元素分析:预期值:C=84.54,H=9.90,测量值:C=84.57,H=9.85。
光学特性
OLED装置中使用的发光材料在电磁波谱的可见区展现出电致发光(EL)。红绿蓝(RGB)电致发光颜色对于实现全色OLED显示器(即手机)和照明(即固态白光)非常重要。电致发光中的激子通过施加电场之后的电荷注入产生,但是,其中使用(例如)紫外线通过光激发产生激子的类似方法称作光致发光(PL)。对于大部分发射有机半导体材料,电致发光光谱和光致发光光谱是相同的。为了评估材料的物理特性,对吸收特性和荧光特性均进行研究。因此,记录了化合物在溶液中和在薄膜中的紫外/可见光吸收和光致发光光谱(图5a、图5b和图6a、图6b)。期望在固态下具有高光致发光量子产率(PLQY),材料在稀释的溶液态和固态下的PLQY的对比可给出关于相对于稀释的溶液态下分开的分子而言薄膜中的分子聚集的重要信息。不幸的是,材料的PLQY测量在本文件包的范围之外。样品如下制备:
(a)溶液态:用于紫外/可见光吸收光谱和光致发光光谱的样品通过溶于分析试剂级的甲苯中来制备,用于紫外/可见光吸收光谱和光致发光光谱的浓度分别为1×10-5摩尔每升和1×10-6摩尔每升。紫外/可见光吸收光谱使用Unicam紫外/可见分光计记录,并且光致发光光谱使用Jobin Yvon-spex Fluorolog测量。用于光致发光光谱的激发波长为350纳米,除非另外指出。
(b)薄膜:用于紫外/可见光吸收光谱和光致发光光谱的样品通过从甲苯溶液(分析试剂级)旋涂来制备,样品加载量为20毫克/毫升。以2500rpm的速度将样品旋涂到一个石英盘上,持续时间为60秒。紫外/可见光吸收光谱使用Cary 5000紫外/可见/近红外分光计记录,光致发光光谱使用Jobin Yvon-spex Fluorolog记录。用于光致发光光谱的激发波长为350纳米,除非另外指出。
表1
所有10种化合物的溶液和薄膜的吸收数据和光致发光数据均概括于表1中。
至于发蓝光化合物,J8-8显示PL最大(膜)等于408纳米,其与基于正烷基芴的类似化合物的409纳米对比。至于发绿光化合物,K8-8显示PL最大(膜)为556纳米,其与基于正烷基芴的类似化合物的552纳米对比。因此,基于二苯并[b,d]噻咯的材料(J8-8和K8-8)的发光特性与其正烷基芴对应物材料相比出乎意料地类似,这表明将芴的9位的碳原子替代为硅原子对于发光特性具有可忽略的作用。
液晶特性
折光率(或者双折射率)的各向异性是液晶材料的区别物理特性之一。这些特性还使得能够观察宏观分子取向。当将液晶样品置于光学显微镜下两个交叉偏光器之间的顶部带有盖玻片的载玻片上时,可观察到各种纹理和双折射颜色。这些纹理和颜色会给出关于液晶相宏观结构的信息。介晶相通过光学偏振显微法(POM)和差示扫描量热法(DSC)进行表征。在第一种情况下,进行POM,得到初步大致的相转变温度值,介晶相类型的确认通过在显微镜下检查纹理来确定。在这些初步研究之后,温度值和介晶相的指定进一步通过DSC分析来确定,其中可获得更精确的值。从POM和DSC分析预期可以确定以下特性:(1)熔点的确定(晶体转变为各向同性液体,或者晶体转变为液晶),(2)清亮点的确定(液晶转变为各向同性液体),(3)液晶转变温度的范围大小(从熔点至清亮点),以确定液晶稳定性,(4)介晶相类型的确认(向列相或近晶相),(5)结晶倾向性(以及过冷),(6)玻璃化转变温度(Tg)值,以及(7)热稳定性(热分解和热聚合倾向性)。缩写:Cr=晶体,N=向列型,I=各向同性,Cr-N=展现出熔点转变随后相变为向列型液晶态的相转变,Cr-I=展现出熔点转变随后相变为各向同性液态的相变,N-I=展现出从向列型液晶态相变为各向同性液态的相变。可使用DSC热分析图来显示相关温度下的重要相转变。
表2中的结构的概括:
表2
从表2、表3以及表4可以看出,发明人发现,含硅分子的液晶相的温度范围有利地比常规材料(例如基于芴的材料)更宽。
表3结构:
表3
X Cr N I ΔN-I
C · 123 · 188 · 65
Si(J6-8) · 147 · 243 · 96
表4结构:
表4
X Cr N I ΔN-I
C · 139 94) · 单向转变
Si(K8-8) · 120 · 130 · 10
表2、表3、以及表4显示从晶体向向列型的转变和从向列型向各向同性相的转变的液晶转变温度。
从DSC-分析结果可以得到以下结论:(1)K8-8MI和L8-8不是液晶,在熔融之后仅形成各向同性的液体,(2)除了K8-8MI和L8-8之外,所有材料均展现出向列型液晶相,(3)基于二苯并[d,b]噻咯的材料显示出比正烷基芴类似物略微更高的熔点,(4)基于二苯并[d,b]噻咯的材料显示出比正烷基芴类似物更宽的液晶转变温度范围(ΔN-I),(5)当烷基侧链由C8H17(辛基)变为C6H13(己基)时,基于二苯并[d,b]噻咯的材料展现出比类似的基于芴的标准材料更稳定的31℃的液晶互变性向列相范围,(6)与标准正烷基芴展现出的单向转变向列相相比,二苯并[d,b]噻咯-苯并噻二唑材料展现出更稳定的液晶互变性向列相,并且(7)正烷基芴衍生物的过冷比硅杂芴类似的材料更大,即后者显示出更高的结晶倾向性。尽管这对于材料纯化可能是有益的,但是由于结晶在装置制造过程中(预先紫外固化)可能有害,因此它对于OLED装置应用而言是不太希望的。但是,由于交联系统是材料的混合物这一事实,因此与单分子系统相比应更需要抑制结晶。此外,在光交联并形成聚合交联网络之后,由于这些刚性聚合物网络类型的结晶可能性非常小,因此可在一定程度上忽略这些问题。有利地,由于粘度随着化合物的分子量增加而增加,因此D为--A-S2-B1的那些二聚材料可解决这一问题,并抑制结晶。化合物J8-8MET通过POM或DSC测量未检测到清亮点,J8-8MET在熔融之后会进行热聚合。尽管该热不稳定性对于开发可光交联材料是无吸引力的,但是J8-8MET可以是可热交联发蓝光材料的良好候选物。
光交联测量
用作OLED装置的空穴-传输层和/或发射层的可溶液加工的可光交联活性材料是有吸引力的,这是由于其具有多层性能并且可光图案化,其可给出更高效率和分辨率的溶液加工装置。由于形成不溶且不可穿透的鲁棒的交联膜,因此可在顶部从溶液沉积另外的层而不会破坏已经沉积的层。可光交联材料使得光图案化获得高分辨率的像素密度。我们的目的是以新的二苯并[d,b]噻咯材料为基础为发蓝光和发绿光的膜开发一种不需要引发剂的光交联方案,其中会确定最佳的交联条件,并与类似的正烷基芴衍生物进行对比。光交联系统基于富电子(供体)-缺电子(受体)类型交联技术。使用可商购的紫外-固化LED聚光灯系统(385纳米,0.5焦耳/平方厘米)在惰性气氛下进行光交联试验,所述聚光灯系统在小面积内提供高强度光。
随后试验中使用的所有的膜使用以下方案的各种变型制备:薄膜使用溶液加工技术制备,其中材料以20毫克/毫升的浓度溶于甲苯中,发蓝光材料系统的重量比为1:1(富电子/缺电子),发绿光材料系统的重量比为5:4:1(蓝色富电子/蓝色缺电子/绿色缺电子)。发绿光材料系统含有10重量%的绿色掺杂剂,从而实现从主体向掺杂剂的有效能量转移(FRET),随后发出绿色可见光。通过在60秒内以2500rpm将材料稀溶液旋涂到圆形石英基体上制备发射薄膜。
对于发蓝光系统的交联敏感度研究,我们使用了两个可交联混合物(重量比为1:1),其含有供体J8-8VE,以及4种受体材料J8-8MET、J8-8FUM、J8-8MAL以及J8-8MI,其在表5中示出。
表5
在如前所述制备的混合物的薄膜上进行以下试验。在惰性气氛下进行光交联。通过旋涂在石英基体上制备11个相同的可交联混合物的膜,每个样品获得紫外/可见光吸收光谱。然后以500毫焦/平方厘米的额定功率将样品曝露于不同剂量的385纳米紫外线(0秒、1秒、2.5秒、5秒、7.5秒、10秒、15秒、20秒、30秒、40秒以及50秒)。曝露之后,再次记录紫外/可见光吸收光谱,以便检查没有因为膜曝露于紫外线而发生光降解。然后将所述11个样品用二氯甲烷(一种容易将所有未交联材料溶解的溶剂)润洗,以除去任何未交联的材料,最后获取紫外/可见光吸收光谱,以确定润洗之后剩余的材料的量。对于所有4个可交联供体-受体混合物重复这一过程。显示供体-受体可交联混合物的敏感度曲线的图在图5a-图5b中示出。所述2个混合物由1:1重量比的供体材料/受体材料组成(参见表5),其中受体组分各有不同(J8-8MET和J8-8FUM),基于乙烯基醚的材料J8-8VE保持恒定,在两个混合物中用作供体材料。
交联基团对发射特性和稳定性的作用
对于OLED装置,最佳的光交联系统将会对发射特性和稳定性理想地具有可忽略的作用。这表示在装置制造过程中可交联基团和紫外-固化的作用应该在材料的CIE坐标上具有很小的变化或者没有变化,并且应该对材料的稳定性具有很小的作用。为了更好地研究交联基团对稳定性的作用,我们合成了非可交联的类似物(化合物J8-8和K8-8)。
CIE(x,y)坐标
至于非可交联的材料,CIE(x,y)坐标从由甲苯中的溶液(浓度=20毫克/毫升)旋涂的材料薄膜的光致发光光谱计算。对于可交联形式,溶液如前所述制备,并通过施涂到石英基体上形成膜。然后将膜在惰性气氛下曝露于足够的紫外线剂量以完全将材料交联(25焦耳/平方厘米),然后用二氯甲烷润洗。然后记录所润洗的膜的光致发光光谱。
表6
CIE(x,y) X Y
甲基丙烯酸酯 0.17 0.15
富马酸酯 0.17 0.12
马来酸酯 0.16 0.09
马来酰亚胺 0.18 0.18
非可交联的 0.16 0.06
表6显示联苯基-二苯并[d,b]噻咯材料的CIE(x,y)坐标。
从CIE(x,y)坐标曲线,显然交联基团对材料的发射特性具有作用。这一迁移在使用马来酰亚胺和乙烯基醚交联混合物(J8-8VE/J8-8MI)的情况下最明显,并且由于含有马来酰亚胺的材料展现出的PET淬灭因此并不是出乎意料的。在交联之后对于蓝色材料在交联速率与CIE(x,y)坐标之间给出最佳平衡的可交联系统是马来酸酯和乙烯基醚的混合物(J8-8VE/J8-8MAL),这是由于它能够以15焦耳/平方厘米的能量进行光交联,并且具有优异的交联后CIE(x,y)坐标:x=0.16,y=0.09。
正烷基芴对应部分由于交联基团因此会展现出类似的发射差别。与二苯并[d,b]噻咯马来酰亚胺混合物类似,PET的作用会影响交联材料的发射特性,导致CIE(x,y)坐标为0.19和0.22(表7)。有趣的是,其它交联基团的作用在两种形式之间不同。基于二苯并[d,b]噻咯的材料会在甲基丙烯酸酯、马来酸酯和富马酸酯交联基团之间展现出显著差异,而对于正烷基芴类似物而言,发射坐标约为x=0.16和y=0.13。
表7
CIE(x,y) x y
甲基丙烯酸酯 0.17 0.13
富马酸酯 0.17 0.12
马来酸酯 0.16 0.12
马来酰亚胺 0.19 0.22
非可交联的 0.16 0.03
表7显示联苯基正烷基芴材料的CIE(x,y)坐标。
蓝色材料最佳的CIE(x,y)坐标为x=0.15,y=0.06,这与针对非可交联的二苯并[d,b]噻咯材料J8-8计算的坐标(x=0.16,y=0.06,表6)很接近。从图18和图20也很清楚,当与正烷基芴形式相比时,针对二苯并[d,b]噻咯材料观察到CIE(x,y)坐标的较小移位。应注意,从这些材料的光致发光光谱的CIE图得到这些结论,并且各个结果在其电致发光(EL)光谱方面可能不同。另外值得注意的是,如果这些材料用于OLED装置,它们不太可能像该章节中所述的材料一样用于纯膜(neat film)。它们与主体材料一起使用的可能性高得多,与我们上述用于发绿光的客体-主体薄膜的系统类似。这可能会改变材料的交联速率、CIE(x,y)坐标以及稳定性,因此应进一步对此进行研究。
对光学特性、光交联研究、液晶性能以及电化学进行了研究。以上给出的数据显示发蓝光和发绿光的薄膜以低剂量在惰性条件下进行光交联而不会光降解。与基于氟烷基芴的材料相比值得注意的是,化学合成容易进行并且成本更低。这一新类型的发射材料展现出液晶转变温度范围比正烷基芴类似材料更宽的向列型液晶相。与类似的正烷基芴材料相比,这些材料的混合物在其薄膜中显示出改进的光交联效率。交联蓝色材料和非可交联蓝色材料的CIE(x,y)坐标也显示出改进。另外,与基于正烷基芴的材料相比,基于二苯并[d,b]噻咯的材料展现出几乎相同的HOMO-水平,这表明所添加的硅原子的存在对材料的氧化特性具有可忽略的作用。如所预期的,基于二苯并[d,b]噻咯的蓝色材料(J8-8)的电子亲和性与其正烷基芴对应物相比略微被增强,其略微加深基于二苯并[d,b]噻咯的材料的LUMO-水平。

Claims (26)

1.一种式I的化合物
D-S1-A-S2-B1, 式I
其中:
A表示具有1至30个芳族部分的共轭链,所述芳族部分独立地选自由芳族部分、杂芳族部分以及E部分组成的群组,条件是A包括至少一个E部分,
其中E选自由以下组成的群组:
E1,其为具有以下结构的二苯并[d,b]噻咯部分:
E2,其为具有以下结构的部分:
以及E3,其为具有以下结构的部分:
其中E在A的所述共轭链中相连,并且任选地在Y和Z处通过共价键与S1或S2连接;
其中每个R独立地选自由直链或支链C1-C20烷基和C2-C20烯基组成的群组,其中1至5个CH2基团任选地各自被氧替代,条件是R基团中不存在缩醛、缩酮、过氧化物或乙烯基醚,并且其中与每个R基团中的C键联的每个H可任选地独立地被卤素替代;
其中X部分相同,并且选自由氢、直链或支链C1-C8烷基、直链或支链C1-C8烷氧基、以及卤素组成的群组,其中每个E部分可具有相同或不同的X部分,
其中W为氧原子或硫原子,
D表示具有一个或多个可交联官能团的部分,
S1和S2是柔性接头基团;并且
B1表示具有一个或多个可交联官能团的部分或者氢原子,条件是当B1表示氢原子时,D表示具有至少两个可交联官能团的部分。
2.根据权利要求1所述的化合物,其中A具有以下结构:
-Ara-(E-Ara)n-
其中每个Ara独立地选自由以下组成的群组:键、包含芳族部分的双基、包含杂芳族部分的双基、E部分、或者包含2至5个通过单键连接在一起的芳族、杂芳族和/或E部分的链;
n为1至8的整数。
3.根据权利要求2所述的化合物,其中每个Ara独立地选自由以下组成的群组:包含C6-C22芳族部分的双基、包含具有4至22个碳原子的杂芳族部分的双基、E部分、或者包含2个或3个通过单键连接在一起的芳族、杂芳族和/或E部分的链。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的化合物,其中包含C6-C22芳族部分的所述双基选自由以下组成的群组:1,3-亚苯基、1,4-亚苯基、萘-1,4-二基、萘-2,6-二基、苝-3,10-二基、苝-2,8-二基、苝-3,9-二基和芘-2,7-二基、9,9-二烷基芴-2,7-二基、9,9-二烷基芴-3,6-二基、9-(1'-亚烷基)芴-2,7-二基、6,12-二氢-6,6,12,12-四辛基-茚并[1,2-b]芴-2,8-二基、6,12-二氢-6,6,12,12-四辛基-茚并[1,2-b]芴-3,9-二基,
和/或
其中包含具有4至22个碳原子的杂芳族部分的所述双基选自由以下组成的群组:2,2'-二噻吩-5,5'-二基、噻吩-2,5-二基、嘧啶-2,5-二基、吡啶-2,5-二基、1,2,4-恶唑-3,5-二基、1,3,4-恶二唑-2,5-二基、1,2,5-恶二唑-3,4-二基、噻吩并[3,2-b]噻吩-2,5-二基、二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]噻吩-2,6-二基、二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]噻吩-3,7-二基、二苯并噻吩-3,7-二基、二苯并噻吩-4,6-二基和二苯并噻吩-2,8-二基、苯并[1,2-b:4,5-b']双[1]苯并噻吩-3,9-二基、噻唑并[5,4-d]噻唑-2,5-二基、恶唑并[5,4-d]恶唑-2,5-二基、噻唑并[5,4-d]恶唑-2,5-二基、噻唑并[4,5-d]噻唑-2,5-二基、恶唑并[4,5-d]恶唑-2,5-二基、噻唑并[4,5-d]恶唑-2,5-二基、2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基、4-噻吩-2-基-2,1,3-苯并噻唑-7,5'-二基、4,7-二噻吩-2-基-2,1,3-苯并噻唑-5',5"-二基、咪唑并[4,5-d]咪唑-2,5-二基、4-烷基-1,2,4-三唑-3,5-二基、9-烷基咔唑-2,7-二基、9-烷基咔唑-3,6-二基、1,7-二烷基吲哚并[2,3-b]咔唑-3,9-二基、1,7-二烷基吲哚并[2,3-b]咔唑-2,8-二基、2,9-二烷基咔唑并[3,2-b]咔唑-4,11-二基、2,9-二烷基咔唑并[3,2-b]咔唑-5,12-二基、1,7-二烷基二吲哚并[3,2-b]噻吩-3,9-二基、1,7-二烷基二吲哚并[3,2-b]噻吩-4,10-二基、苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基、苯并[1,2-b:5,4-b']二噻吩-2,6-二基、[1]苯并噻吩并[3,2-b][1]苯并噻吩-2,7-二基、苯并[1,2-d:4,5-d']双恶唑-2,6-二基、苯并[1,2-d:5,4-d']双恶唑-2,6-二基、以及5,5-二氧代二苯并噻吩-3,7-二基。
5.根据前述权利要求中任一项所述的化合物,其中与Si连接的每个R基团包含C4-C20卤代烷基、C4-C20烷基或C4-C20烯基,并且每个间隔基团-S1和-S2包含直链C5-C14烷基,其中1至5个CH2基团任选地各自被氧替代,条件是-S1或-S2部分中不存在缩醛、缩酮、过氧化物或乙烯基醚。
6.根据前述权利要求中任一项所述的化合物,其中A包含5至10个E部分,和/或其中A表示具有8至16个芳族部分的共轭链。
7.根据前述权利要求中任一项所述的化合物,其中A包含至少3个不同的芳族部分。
8.根据前述权利要求中任一项所述的化合物,其中B1为氢,并且D表示具有两个或更多个可交联官能团的部分,从而D为:
-B2-S3-B3-S1a-A-S2a-B1a
-S3(B2)-B3-S1a-A-S2a-B1a
-S3(B2)(B3)-S1a-A-S2a-B1a
-S3(B2)(B3)
其中B1a表示具有可交联官能团的部分或者氢原子;
B2和B3各自表示具有可交联官能团的部分;
S1a和S2a是柔性接头基团;并且
S3为间隔基团。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的化合物,其中D为:
-A-S2-B1
其中所述化合物中的每个-A-S2-B1优选是相同的。
10.根据任一前述权利要求所述的化合物,其中在具有一个或多个或者两个或更多个可交联官能团的部分中,所述可交联官能团选自由烯类、二烯、硫醇以及氧杂环丁烷可交联基团组成的群组。
11.根据权利要求10所述的化合物,其中所述可交联官能团选自由直链和环状α,β-不饱和酯、α,β-不饱和酰胺、乙烯基醚以及非共轭二烯交联基团组成的群组,优选选自由甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸酯、乙基马来酸酯、乙基富马酸酯、N-马来酰亚胺、乙烯氧基、烷基乙烯氧基、乙烯基马来酸酯、乙烯基富马酸酯、N-(2-乙烯氧基马来酰亚胺)以及1,4-戊二烯-3-基组成的群组。
12.根据任一前述权利要求所述的化合物,其中D以及B1、B2和B3,在存在时,是辐射活化的可交联基团。
13.根据前述权利要求中任一项所述的化合物,其中-S1、-S2、-S1a以及
-S2a在每次出现时独立地为式II:
-K1-R3 式II
其中R3为直链或支链C5-C14烷基,其中1至5个CH2基团任选地各自被氧替代,条件是-S1、-S2、-S1a或-S2a部分中不存在缩醛、缩酮、过氧化物或乙烯基醚,
并且其中K1为键或者醚、酯、碳酸酯、硫醚、胺或酰胺键。
14.根据前述权利要求中任一项所述的化合物,其中-S3
在每次出现时独立地为式III:
-K2-R4 式II
其中R4是1至5个各自独立地通过键、醚键或酯键连接的R5部分,
其中每个R5部分独立地选自直链或支链C1-C20烷基、C3-C8环烷基、C6-C16芳基或C4-C15杂芳基,并且其中与每个R5基团中的C键联的每个H可任选地独立地被卤素替代,并且
其中K2为键或者醚、酯、碳酸酯、硫醚、胺或酰胺键。
15.根据前述权利要求中任一项所述的化合物,其中所述化合物显示液晶排序,并且其优选为向列型。
16.一种网络聚合物,其通过将根据前述权利要求中任一项所述的化合物曝露于辐射形成,其中所述辐射任选地在紫外线中。
17.一种包含一个或多个电荷传输层和/或发光层的装置,所述电荷传输层和/或发光层包含根据权利要求16所述的网络聚合物或者根据权利要求1至15中任一项所述的化合物。
18.根据权利要求17所述的装置,其中所述装置为OLED装置、光伏装置或薄膜晶体管TFT装置。
19.根据权利要求17或权利要求18所述的装置,其中根据权利要求16所述的网络聚合物或者根据权利要求1至15中任一项所述的化合物在空穴传输层或电子传输层中提供,所述空穴传输层或电子传输层分别直接与电子传输层或空穴传输层相邻提供。
20.根据权利要求19所述的装置,其为具有发光发射层的OLED装置,并且其中根据权利要求16所述的网络聚合物或者根据权利要求1至15中任一项所述的化合物形成均匀排列的液晶结构,由此所述发光层发射线性偏振光。
21.一种用来形成根据权利要求17至20中任一项所述的装置的方法,所述方法包含:提供包含根据权利要求1至15中任一项所述的化合物的层,选择性地使用辐射照射所述层,优选使用紫外辐射照射所述层,形成网络聚合物,和洗掉任何未照射的和未聚合的化合物。
22.根据权利要求21所述的方法,其进一步包含:提供另一包含根据权利要求1至15中任一项所述的化合物的层,选择性地使用辐射照射所述层,优选使用紫外辐射照射所述层,形成网络聚合物,和洗掉任何未照射的和未聚合的化合物。
23.一种可通过根据权利要求22所述的方法获得的装置,所述装置包含两种或更多种网络聚合物,每种均形成图案化结构,所述结构由具有电致发光性质的材料构成,其中由一种图案化结构发射的电致发光的波长与由至少一种其它图案化结构发射的电致发光的波长不同。
24.一种根据式IV的化合物用来合成根据权利要求1至15中任一项所述的化合物的用途:
其中Lg为卤素原子或硼酸酯离去基团,Lg优选为溴,
其中每个R独立地选自由直链或支链C1-C20烷基和C2-C20烯基组成的群组,其中1至5个CH2基团任选地各自被氧替代,条件是R基团中不存在缩醛、缩酮、过氧化物或乙烯基醚,并且其中与每个R基团中的C键联的每个H可任选地独立地被卤素替代,
其中X部分相同,并且选自由氢、直链或支链C1-C8烷基、直链或支链C1-C8烷氧基、以及卤素组成的群组,
其中所述式IV的化合物提供一个或多个E1部分。
25.一种根据式V的化合物用来合成根据权利要求1至15中任一项所述的化合物的用途:
其中R1和R2独立地选自由C1-C12烷基、C6-C10芳基或C5-C9杂芳基组成的群组;
其中L1和L2是独立选择的离去基团,任选地选自Cl、Br、I、O-甲苯磺酰基、O-甲磺酰基或O-三氟甲磺酰基;并且
其中m和s各自独立地为选自1至10的整数,
所述合成包含用所述式V的化合物将酚氧烷基化的步骤,
其中所述式V的化合物提供一个或多个S3部分。
26.根据权利要求25所述的用途,其中根据式V的化合物为氧基对苯二甲酸二乙基-2,5-二(溴己基)酯。
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