CN110114362A - 杂环化合物和包含其的有机发光元件 - Google Patents

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Abstract

本说明书提供了化学式1的杂环化合物和包含其的有机发光器件。

Description

杂环化合物和包含其的有机发光元件
技术领域
本说明书要求于2017年4月27日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0054504号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
本说明书涉及杂环化合物和包含其的有机发光器件。
背景技术
有机发光现象通常是指使用有机材料将电能转换成光能的现象。使用有机发光现象的有机发光器件通常具有包括阳极、阴极和介于其间的有机材料层的结构。在此，有机材料层常常以由不同材料形成的多层结构形成以提高有机发光器件的效率和稳定性，例如，有机材料层可以由空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等形成。当在这样的有机发光器件结构中的两个电极之间施加电压时，空穴和电子分别从阳极和阴极注入有机材料层，并且当注入的空穴和电子相遇时，形成激子，并且当这些激子返回至基态时发光。
持续需要开发用于这样的有机发光器件的新材料。
发明内容
技术问题
本说明书描述了杂环化合物和包含其的有机发光器件。
技术方案
本说明书的一个实施方案提供了由以下化学式1表示的杂环化合物。
[化学式1]
在化学式1中，
Y为C或Si，
R11和R12彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；氰基；卤素基团；甲硅烷基；硼基；经取代或未经取代的烷基；经取代或未经取代的烷氧基；经取代或未经取代的环烷基；经取代或未经取代的芳基；经取代或未经取代的烷基胺基；经取代或未经取代的芳基胺基；经取代或未经取代的杂芳基胺基；或者经取代或未经取代的杂环基，
X1和X4彼此相同或不同，并且各自独立地为CR、P或N，
X2和X3彼此相同或不同，并且各自独立地为CR’R”、O、S、PRa、PORb或NRc，以及
R、R’、R”、Ra、Rb、Rc、R21、R22、Ar1至Ar4和R1至R10彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；氰基；卤素基团；甲硅烷基；硼基；经取代或未经取代的烷基；经取代或未经取代的烷氧基；经取代或未经取代的环烷基；经取代或未经取代的芳基；经取代或未经取代的烷基胺基；经取代或未经取代的芳基胺基；经取代或未经取代的杂芳基胺基；或者经取代或未经取代的杂环基，或者相邻取代基彼此键合以形成经取代或未经取代的环。
本说明书的另一个实施方案提供了有机发光器件，其包括：第一电极；与第一电极相对设置的第二电极；和设置在第一电极与第二电极之间的一个或更多个有机材料层，其中有机材料层的一个或更多个层包含由化学式1表示的杂环化合物。
有益效果
本说明书中描述的杂环化合物可以用作有机发光器件的有机材料层的材料。根据至少一个实施方案的杂环化合物能够在有机发光器件中提高效率、获得低驱动电压和/或提高寿命特性。特别地，本说明书中描述的化合物可以用作空穴注入、空穴传输、空穴注入和空穴传输、电子阻挡、发光、空穴阻挡、电子传输或电子注入的材料。
附图说明
图1为示出由基底(1)、阳极(2)、发光层(3)和阴极(4)形成的有机发光器件的图。
图2为示出由基底(1)、阳极(2)、空穴注入层(5)、空穴传输层(6)、发光层(7)、电子传输层(8)和阴极(4)形成的有机发光器件的图。
1：基底
2：阳极
3：发光层
4：阴极
5：空穴注入层
6：空穴传输层
7：发光层
8：电子传输层
具体实施方式
在下文中，将详细描述本说明书。
本说明书提供了由化学式1表示的杂环化合物。当在有机发光器件的有机材料层中使用由化学式1表示的杂环化合物时，提高了有机发光器件的效率，并且还获得了低驱动电压和优异的寿命特性。
在本说明书中，除非特别说明相反，否则某一部分“包括”某些构成要素的描述意指能够进一步包括其他构成要素，并且不排除其他构成要素。
在本说明书中，一个构件放置在另一构件“上”的描述不仅包括一个构件邻接另一构件的情况，而且还包括在这两个构件之间存在又一个构件的情况。
以下描述了本说明书中的取代基的实例，然而，取代基不限于此。
术语“取代”意指与化合物的碳原子键合的氢原子变成另一个取代基，并且取代的位置没有限制，只要该位置是氢原子被取代的位置(即，取代基可以取代的位置)即可，并且当两个或更多个取代基取代时，两个或更多个取代基可以彼此相同或不同。
以下描述了取代基的实例，然而，取代基不限于此。
本说明书中的术语“经取代或未经取代的”意指被选自以下的一个、两个或更多个取代基取代：氘；卤素基团；氰基；甲硅烷基；硼基；经取代或未经取代的烷基；经取代或未经取代的环烷基；经取代或未经取代的烷氧基；经取代或未经取代的烷基胺基；经取代或未经取代的杂芳基胺基；经取代或未经取代的芳基胺基；经取代或未经取代的芳基；和经取代或未经取代的杂环基，或者经以上所例示的取代基中的两个或更多个取代基连接的取代基取代，或者没有取代基。例如，“两个或更多个取代基连接的取代基”可以包括联苯基。换句话说，联苯基可以为芳基，或者解释为两个苯基连接的取代基。
在本说明书中，卤素基团的实例可以包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)或碘(I)。
在本说明书中，甲硅烷基可以由化学式-SiRaRbRc表示，并且Ra、Rb和Rc可以各自为氢；经取代或未经取代的烷基；或者经取代或未经取代的芳基。甲硅烷基的具体实例可以包括三甲基甲硅烷基；三乙基甲硅烷基；叔丁基二甲基甲硅烷基；乙烯基二甲基甲硅烷基；丙基二甲基甲硅烷基；三苯基甲硅烷基；二苯基甲硅烷基；苯基甲硅烷基等，但不限于此。
在本说明书中，硼基可以由化学式-BRaRb表示，并且Ra和Rb可以各自为氢；经取代或未经取代的烷基；或者经取代或未经取代的芳基。硼基的具体实例可以包括三甲基硼基、三乙基硼基、叔丁基二甲基硼基、三苯基硼基、苯基硼基等，但不限于此。
在本说明书中，烷基可以为线性或支化的，并且碳原子数优选为1至40，尽管不特别限于此。根据一个实施方案，烷基的碳原子数为1至20。根据另一个实施方案，烷基的碳原子数为1至10。根据另一个实施方案，烷基的碳原子数为1至6。烷基的具体实例可以包括甲基、乙基、丙基、正丙基、异丙基、丁基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、1-甲基-丁基、1-乙基-丁基、戊基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、己基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、庚基、正庚基、1-甲基己基、环戊基甲基、环己基甲基、辛基、正辛基、叔辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、1-乙基-丙基、1,1-二甲基-丙基、异己基、4-甲基己基、5-甲基己基等，但不限于此。
在本说明书中，烷氧基可以为线性、支化或环状的。烷氧基的碳原子数没有特别限制，但优选为1至40。其具体实例可以包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基(isopropoxy)、异丙氧基(i-propyloxy)、正丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、仲丁氧基、正戊氧基、新戊氧基、异戊氧基、正己氧基、3,3-二甲基丁氧基、2-乙基丁氧基、正辛氧基、正壬氧基、正癸氧基等，但不限于此。
本说明书中描述的烷基、烷氧基和包含烷基部分的其他取代基包括线性形式和支化形式两者。
在本说明书中，环烷基没有特别限制，但优选具有3至60个碳原子，并且根据一个实施方案，环烷基的碳原子数为3至40。根据另一个实施方案，环烷基的碳原子数为3至20。根据另一个实施方案，环烷基的碳原子数为3至6。其具体实例可以包括环丙基、环丁基、环戊基、3-甲基环戊基、2,3-二甲基环戊基、环己基、3-甲基环己基、4-甲基环己基、2,3-二甲基环己基、3,4,5-三甲基环己基、4-叔丁基环己基、环庚基、环辛基等，但不限于此。
在本说明书中，烷基胺基优选具有1至40个碳原子，尽管不特别限于此。烷基胺基的具体实例可以包括甲基胺基、二甲基胺基、乙基胺基、二乙基胺基等，但不限于此。
在本说明书中，芳基胺基的实例包括经取代或未经取代的单芳基胺基、经取代或未经取代的二芳基胺基、或者经取代或未经取代的三芳基胺基。芳基胺基中的芳基可以是单环芳基或多环芳基。包含两个或更多个芳基的芳基胺基可以包括单环芳基、多环芳基、或单环芳基和多环芳基两者。
芳基胺基的具体实例可以包括苯胺、萘胺、联苯胺、蒽胺、3-甲基-苯胺、4-甲基-萘胺、2-甲基-联苯胺、9-甲基-蒽胺、二苯基胺基、苯基萘基胺基、二甲苯基胺基、苯基甲苯基胺基、咔唑、三苯基胺基等，但不限于此。
在本说明书中，杂芳基胺基的实例可以包括经取代或未经取代的单杂芳基胺基、经取代或未经取代的二杂芳基胺基、或者经取代或未经取代的三杂芳基胺基。杂芳基胺基中的杂芳基可以是单环杂环基或多环杂环基。包含两个或更多个杂环基的杂芳基胺基可以包含单环杂环基、多环杂环基、或单环杂环基和多环杂环基两者。
在本说明书中，芳基没有特别限制，但优选具有6至60个碳原子，并且可以是单环芳基或多环芳基。根据一个实施方案，芳基的碳原子数为6至30。根据一个实施方案，芳基的碳原子数为6至20。当芳基为单环芳基时，其实例可以包括苯基、联苯基、三联苯基等，但不限于此。多环芳基的实例可以包括萘基、蒽基、菲基、芘基、苝基、三亚苯基、基、芴基等，但不限于此。
在本说明书中，芴基可以被取代，并且两个取代基可以彼此键合以形成螺环结构。
当芴基被取代时，可以包括螺芴基，例如以及经取代的芴基，例如(9,9-二甲基芴基)和(9,9-二苯基芴基)。然而，结构不限于此。
在本说明书中，杂环基是包含N、O、P、S、Si和Se中的一者或更多者作为杂原子的杂环基，并且碳原子数优选为2至60，尽管不特别限于此。根据一个实施方案，杂环基的碳原子数为2至30。杂环基的实例可以包括吡啶基、吡咯基、嘧啶基、哒嗪基、呋喃基、噻吩基、咪唑基、吡唑基、唑基、异唑基、噻唑基、异噻唑基、三唑基、二唑基、噻二唑基、二噻唑基、四唑基、吡喃基、噻喃基、吡嗪基、嗪基、噻嗪基、二氧杂环己烯基(dioxynyl)、三嗪基、四嗪基、喹啉基(quinolinyl)、异喹啉基、喹啉基(quinolyl)、喹唑啉基、喹喔啉基、萘啶基、吖啶基、口占吨基、菲啶基、二氮杂萘基、三氮杂茚基、吲哚基、二氢吲哚基、中氮茚基、酞嗪基、吡啶并嘧啶基、吡啶并吡嗪基、吡嗪并吡嗪基、苯并噻唑基、苯并唑基、苯并咪唑基、苯并噻吩基、苯并呋喃基、二苯并噻吩基、二苯并呋喃基、咔唑基、苯并咔唑基、二苯并咔唑基、吲哚并咔唑基、茚并咔唑基、吩嗪基、咪唑并吡啶基、吩嗪基、菲啶基、菲咯啉基、吩噻嗪基、咪唑并吡啶基、咪唑并菲啶基、苯并咪唑并喹唑啉基、苯并咪唑并菲啶基等，但不限于此。
在本说明书中，以上提供的对杂环基的描述可以应用于杂芳基，除了杂芳基为芳族的以外。
在本说明书中，“相邻”基团可以意指对与相应取代基取代的原子直接连接的原子进行取代的取代基，位于空间上最接近相应取代基的取代基，或者对相应取代基取代的原子进行取代的另一取代基。例如，在苯环的邻位取代的两个取代基以及脂族环中取代同一个碳的两个取代基可以解释为彼此“相邻”的基团。
在本说明书中，由相邻基团彼此键合形成的经取代或未经取代的环中的“环”意指经取代或未经取代的烃环；或者经取代或未经取代的杂环。
在本说明书中，烃环可以为芳族环、脂族环或芳族环和脂族环的稠环，并且可以选自环烷基或芳基的实例，除了烃环不是一价的以外。
在本说明书中，对芳基的描述可以应用于芳族烃环，除了芳基为一价的以外。
在本说明书中，杂环包含一个或更多个非碳原子，即杂原子，并且具体地，杂原子可以包括选自O、N、Se、S、Si等中的一个或更多个原子。杂环可以为单环或多环，芳族环、脂族环或芳族环和脂族环的稠环，并且可以选自杂芳基的实例，除了杂环不是一价的以外。
在本说明书的一个实施方案中，R1至R10彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；经取代或未经取代的烷基；或者经取代或未经取代的芳基，或者相邻取代基彼此键合以形成经取代或未经取代的环。
在另一个实施方案中，R1至R10彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；经取代或未经取代的具有1至20个碳原子的烷基；或者经取代或未经取代的具有6至20个碳原子的芳基，或者相邻取代基彼此键合以形成经取代或未经取代的环。
在另一个实施方案中，R1至R10彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；经取代或未经取代的甲基；经取代或未经取代的乙基；经取代或未经取代的丙基；经取代或未经取代的苯基；或者经取代或未经取代的萘基，或者相邻取代基彼此键合以形成经取代或未经取代的环。
在另一个实施方案中，R1至R10彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；甲基；乙基；丙基；苯基；或萘基，或者相邻取代基彼此键合以形成经取代或未经取代的环。
在另一个实施方案中，R1至R10彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；甲基；乙基；丙基；苯基；或萘基，或者R5和R6彼此键合以形成经取代或未经取代的环。
根据另一个实施方案，R1至R4和R7至R10为氢，R5和R6彼此键合以形成五边形环。
在另一个实施方案中，R5和R6彼此键合以形成经取代或未经取代的环。
根据另一个实施方案，R5和R6彼此键合以形成五边形环。
在本说明书的一个实施方案中，化学式1可以由以下化学式2或化学式3表示。
[化学式2]
[化学式3]
在化学式2和3中
Ar1至Ar4、R11、R12、X1至X4、Y、R21和R22具有与化学式1中相同的限定。
根据本说明书的一个实施方案，Ar1至Ar4彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；经取代或未经取代的芳基；或者经取代或未经取代的杂芳基。
根据本说明书的一个实施方案，Ar1至Ar4彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的芳基；或者经取代或未经取代的杂芳基。
在另一个实施方案中，Ar1至Ar4彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的具有6至30个碳原子的芳基；或者经取代或未经取代的具有2至30个碳原子的杂芳基。
根据另一个实施方案，Ar1至Ar4彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的具有6至30个碳原子的芳基；或者经取代或未经取代的包含O、S和N中的一者或更多者作为杂元素的具有2至30个碳原子的杂芳基。
根据另一个实施方案，Ar1至Ar4彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的苯基；经取代或未经取代的联苯基；经取代或未经取代的萘基；经取代或未经取代的菲基；或者经取代或未经取代的二苯并呋喃基。
在另一个实施方案中，Ar1至Ar4彼此相同或不同，并且各自独立地为未经取代或经卤素基团、氰基、甲硅烷基或烷基取代的苯基；未经取代或经卤素基团、氰基、甲硅烷基或烷基取代的联苯基；未经取代或经卤素基团、氰基、甲硅烷基或烷基取代的萘基；未经取代或经卤素基团、氰基、甲硅烷基或烷基取代的菲基；或者未经取代或经卤素基团、氰基、甲硅烷基或烷基取代的二苯并呋喃基。
根据另一个实施方案，Ar1至Ar4彼此相同或不同，并且各自独立地为未经取代或经氟(F)、氰基、三甲基甲硅烷基、甲基或丁基取代的苯基；未经取代或经氟(F)、氰基、三甲基甲硅烷基、甲基或丁基取代的联苯基；未经取代或经氟(F)、氰基、三甲基甲硅烷基、甲基或丁基取代的萘基；未经取代或经氟(F)、氰基、三甲基甲硅烷基、甲基或丁基取代的菲基；或者未经取代或经氟(F)、氰基、三甲基甲硅烷基、甲基或丁基取代的二苯并呋喃基。
在本说明书的一个实施方案中，R11和R12彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；或者经取代或未经取代的烷基。
在另一个实施方案中，R11和R12彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；或者经取代或未经取代的具有1至20个碳原子的烷基。
在另一个实施方案中，R11和R12彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；经取代或未经取代的甲基；经取代或未经取代的乙基；或者经取代或未经取代的丁基。
根据另一个实施方案，R11和R12彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；甲基；乙基；或叔丁基。
根据另一个实施方案，R11和R12为氢。
在本说明书的一个实施方案中，X1和X4彼此相同或不同，并且各自独立地为CR、P或N。
在本说明书的一个实施方案中，X2和X3彼此相同或不同，并且各自独立地为CR’R”、O、S、PRa、PORb或NRc。
在本说明书的一个实施方案中，R、R’、R”、Ra、Rb和Rc彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；经取代或未经取代的烷基；或者经取代或未经取代的芳基。
在另一个实施方案中，R、R’、R”、Ra、Rb和Rc彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；经取代或未经取代的具有1至20个碳原子的烷基；或者经取代或未经取代的具有6至30个碳原子的芳基。
根据另一个实施方案，R、R’、R”、Ra、Rb和Rc彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；经取代或未经取代的甲基；经取代或未经取代的乙基；经取代或未经取代的丁基；经取代或未经取代的苯基；经取代或未经取代的联苯基；或者经取代或未经取代的萘基。
根据另一个实施方案，R、R’、R”、Ra、Rb和Rc彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；甲基；乙基；丁基；苯基；联苯基；或萘基。
在本说明书的一个实施方案中，X1和X4彼此相同或不同，并且各自独立地为CR或N。
根据另一个实施方案，X1和X4为N。
在本说明书的一个实施方案中，X2和X3彼此相同或不同，并且各自独立地为O或S。
根据另一个实施方案，X2和X3为O。
在另一个实施方案中，X1和X4为N，X2和X3为O。
在本说明书的一个实施方案中，化学式1可以由以下化学式4或化学式5表示。
[化学式4]
[化学式5]
在化学式4和5中，
Ar1至Ar4、R11、R12、Y、R21和R22具有与化学式1中相同的限定。
在本说明书的一个实施方案中，化学式1可以由以下化学式6或化学式7表示。
[化学式6]
[化学式7]
在化学式6和7中，
Ar1至Ar4、R21、R22和Y具有与化学式1中相同的限定。
在本说明书的一个实施方案中，化学式1可以由以下化学式8至化学式11中的任一者表示。
[化学式8]
[化学式9]
[化学式10]
[化学式11]
在化学式8至11中，
Ar1至Ar4、R21和R22具有与化学式1中相同的限定。
在本说明书的一个实施方案中，R21和R22彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；经取代或未经取代的烷基；经取代或未经取代的环烷基；经取代或未经取代的芳基；或者经取代或未经取代的杂环基。
根据另一个实施方案，R21和R22彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的烷基；经取代或未经取代的环烷基；或者经取代或未经取代的芳基。
在另一个实施方案中，R21和R22彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的具有1至10个碳原子的烷基；经取代或未经取代的具有3至30个碳原子的环烷基；或者经取代或未经取代的具有6至30个碳原子的芳基。
在另一个实施方案中，R21和R22彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的甲基；经取代或未经取代的丙基；经取代或未经取代的丁基；经取代或未经取代的环己基；经取代或未经取代的苯基；经取代或未经取代的芴基；经取代或未经取代的联苯基；或者经取代或未经取代的萘基。
根据另一个实施方案，R21和R22彼此相同或不同，并且各自独立地为未经取代或经卤素基团、氰基、烷基或烷氧基取代的甲基；未经取代或经卤素基团、氰基、烷基或烷氧基取代的丙基；未经取代或经卤素基团、氰基、烷基或烷氧基取代的丁基；未经取代或经卤素基团、氰基、烷基或烷氧基取代的环己基；未经取代或经卤素基团、氰基、烷基或烷氧基取代的苯基；未经取代或经卤素基团、氰基、烷基或烷氧基取代的芴基；未经取代或经卤素基团、氰基、烷基或烷氧基取代的联苯基；或者未经取代或经卤素基团、氰基、烷基或烷氧基取代的萘基。
根据另一个实施方案，R21和R22彼此相同或不同，并且各自独立地为甲基；异丙基；叔丁基；环己基；未经取代或经氟(F)、氰基、甲基或甲氧基取代的苯基；未经取代或经氟(F)、氰基、甲基或甲氧基取代的芴基；未经取代或经氟(F)、氰基、甲基或甲氧基取代的联苯基；或者未经取代或经氟(F)、氰基、甲基或甲氧基取代的萘基。
在本说明书的一个实施方案中，化学式1可以由以下结构中的任一者表示。
根据本说明书的一个实施方案的化学式1的核结构可以如以下将描述的具体化合物的合成方法中那样制备。
化学式1的杂环化合物的取代基可以使用本领域已知的方法键合，并且取代基的类型、位置或数量可以根据本领域已知的技术而变化。
化合物的共轭长度与其能带隙密切相关。具体地，随着化合物的共轭长度增加，其能带隙减小。
在本公开内容中，通过向如上的核结构中引入各种取代基，可以合成具有各种能带隙的化合物。此外，在本公开内容中，通过向具有如上结构的核结构中引入各种取代基，还可以控制化合物的HOMO和LUMO能级。
此外，通过向具有如上结构的核结构中引入各种取代基，可以合成具有所引入的取代基的独特特性的化合物。例如，通过向核结构中引入通常在用于制造有机发光器件的空穴注入层材料、空穴传输用材料、发光层材料和电子传输层材料中使用的取代基，可以合成满足每个有机材料层所需的要求的材料。
此外，根据本公开内容的有机发光器件包括第一电极；与第一电极相对设置的第二电极；和设置在第一电极与第二电极之间的一个或更多个有机材料层，其中有机材料层的一个或更多个层包含化学式1的杂环化合物。
本公开内容的有机发光器件可以使用用于制备有机发光器件的常见方法和材料来制备，不同之处在于使用上述化合物形成一个或更多个有机材料层。
在制造有机发光器件时，可以通过溶液涂覆法以及真空沉积法使化合物形成为有机材料层。在此，溶液涂覆法意指旋涂、浸涂、喷墨印刷、丝网印刷、喷洒法、辊涂等，但不限于此。
本公开内容的有机发光器件的有机材料层可以形成为单层结构，但也可以形成为其中层合有两个或更多个有机材料层的多层结构。例如，本公开内容的有机发光器件可以具有包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等作为有机材料层的结构。然而，有机发光器件的结构不限于此，并且可以包括更少数量的有机材料层。
在本公开内容的有机发光器件中，有机材料层可以包括电子传输层或电子注入层，并且电子传输层或电子注入层可以包含由化学式1表示的杂环化合物。
在本公开内容的有机发光器件中，有机材料层可以包括空穴注入层或空穴传输层，并且空穴注入层或空穴传输层可以包含由化学式1表示的杂环化合物。
在另一个实施方案中，有机材料层包括发光层，并且发光层包含由化学式1表示的杂环化合物。作为一个实例，可以包含由化学式1表示的杂环化合物作为发光层的掺杂剂。
根据另一个实施方案，有机材料层包括发光层，并且发光层包含由化学式1表示的杂环化合物作为掺杂剂并包含其他有机化合物作为主体。在这种情况下，基于100重量份的主体，掺杂剂可以以0.1重量份至10重量份并优选以1重量份至5重量份包含在发光层中。
作为另一个实例，包含由化学式1表示的杂环化合物的有机材料层包含由化学式1表示的杂环化合物作为掺杂剂，并且可以包含荧光主体或磷光主体。
在另一个实施方案中，包含由化学式1表示的杂环化合物的有机材料层包含由化学式1表示的杂环化合物作为掺杂剂，包含荧光主体或磷光主体，并且可以包含其他有机化合物、金属或金属化合物作为掺杂剂。
作为另一个实例，包含由化学式1表示的杂环化合物的有机材料层包含由化学式1表示的杂环化合物作为掺杂剂，包含荧光主体或磷光主体，并且可以与基于铱(Ir)的掺杂剂一起使用。
本公开内容的有机发光器件的结构可以如图1和图2所示，但不限于此。
图1示出了其中阳极(2)、发光层(3)和阴极(4)相继层合在基底(1)上的有机发光器件的结构。在这样的结构中，杂环化合物可以包含在发光层(3)中。
图2示出了其中阳极(2)、空穴注入层(5)、空穴传输层(6)、发光层(7)、电子传输层(8)和阴极(4)相继层合在基底(1)上的有机发光器件的结构。在这样的结构中，杂环化合物可以包含在空穴注入层(5)、空穴传输层(6)、发光层(7)或电子传输层(8)中。
例如，根据本公开内容的有机发光器件可以通过如下来制造：使用物理气相沉积(PVD)法(例如溅射或电子束蒸发)沉积金属、具有导电性的金属氧化物或其合金而在基底上形成阳极，在阳极上形成包括空穴注入层、空穴传输层、发光层和电子传输层的有机材料层，然后在其上沉积能够用作阴极的材料。除了这样的方法之外，还可以通过在基底上相继沉积阴极材料、有机材料层和阳极材料来制造有机发光器件。
有机材料层可以具有包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层等的多层结构，然而，结构不限于此，并且有机材料层可以具有单层结构。此外，有机材料层可以使用各种聚合物材料通过溶剂法如旋涂、浸涂、刮涂、丝网印刷、喷墨印刷或热转印法代替沉积法制备成具有较少数量的层。
作为阳极材料，通常优选具有大功函数的材料，使得空穴顺利地注入有机材料层。能够用于本公开内容的阳极材料的具体实例包括：金属，例如钒、铬、铜、锌和金，或其合金；金属氧化物，例如氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO)；金属和氧化物的组合，例如ZnO:Al或SnO2:Sb；导电聚合物，例如聚(3-甲基噻吩)、聚[3,4-(亚乙基-1,2-二氧)噻吩](PEDOT)、聚吡咯和聚苯胺，但不限于此。
作为阴极材料，通常优选具有小功函数的材料，使得电子顺利地注入有机材料层。阴极材料的具体实例包括：金属，例如镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡和铅，或其合金；多层结构材料，例如LiF/Al或LiO2/Al等，但不限于此。
空穴注入材料是在低电压下有利地接收来自阳极的空穴的材料，并且空穴注入材料的最高占据分子轨道(HOMO)优选在阳极材料的功函数与周围有机材料层的HOMO之间。空穴注入材料的具体实例包括金属卟啉、低聚噻吩、基于芳基胺的有机材料、基于六腈六氮杂苯并菲的有机材料、基于喹吖啶酮的有机材料、基于苝的有机材料、蒽醌、以及基于聚苯胺和聚噻吩的导电聚合物等，但不限于此。
空穴传输材料是能够接收来自阳极或空穴注入层的空穴并将空穴传输至发光层的材料，并且具有高空穴迁移率的材料是合适的。其具体实例包括基于芳基胺的有机材料、导电聚合物、同时具有共轭部分和非共轭部分的嵌段共聚物等，但不限于此，并且空穴传输材料可以形成为一层或更多层。
发光层可以发射红色、绿色或蓝色的光，并且可以由磷光材料或荧光材料形成。发光材料为这样的材料：其能够通过接收分别来自空穴传输层和电子传输层的空穴和电子并使空穴与电子结合而发射可见光区域内的光的材料，并且优选为对荧光和磷光具有良好量子效率的材料。其具体实例包括：8-羟基喹啉铝配合物(Alq3)；基于咔唑的化合物；二聚苯乙烯基化合物；BAlq；10-羟基苯并喹啉-金属化合物；基于苯并唑、苯并噻唑和苯并咪唑的化合物；基于聚(对亚苯基亚乙烯基)(PPV)的聚合物；螺环化合物；聚芴；红荧烯等，但不限于此。
发光层的主体材料包括稠合芳族环衍生物、含杂环的化合物等。具体地，稠合芳族环衍生物包括蒽衍生物、芘衍生物、萘衍生物、并五苯衍生物、菲化合物、荧蒽化合物等，含杂环的化合物包括咔唑衍生物、二苯并呋喃衍生物、梯子型呋喃化合物、嘧啶衍生物等，然而，材料不限于此。
用作发光层的掺杂剂的基于铱的配合物如下，但不限于此。
电子传输材料是有利地接收来自阴极的电子并将电子传输至发光层的材料，具有高电子迁移率的材料是合适的。其具体实例包括8-羟基喹啉的Al配合物；包含Alq3的配合物；有机自由基化合物；羟基黄酮-金属配合物等，但不限于此。
根据所使用的材料，根据本公开内容的有机发光器件可以是顶部发光型、底部发光型或双侧发光型。
发明实施方式
<合成例>
合成例1.化合物1的合成
1)2,2’-二甲氧基-3,3’-二硝基-1,1’-联苯的合成
在将1-溴-2-甲氧基-3-硝基苯(0.43mol，100.0g)完全溶解在四氢呋喃(THF，1L)中之后，向其中添加2-(2-甲氧基-3-硝基苯基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷(0.45mol，126g)、2M碳酸钾溶液(200mL)和四(三苯基膦)钯(0)(0.021mol，25g)，并将所得物回流15小时。反应结束后，将所得物冷却至室温，浓缩并使其经历柱色谱(己烷:乙酸乙酯＝Hex:EA＝20:1)以获得化合物1-1(104.7g，80％)。MS[M]＝304
2)2,2’-二甲氧基-[1,1’-联苯]-3,3’-二胺的合成
在将化合物1-1(0.3mol，91.0g)溶解在MeOH/H2O(1L)中之后，向其中缓慢添加NaBH4(4g)。将所得物在室温下搅拌5小时，并使其经历柱色谱(Hex:EA＝10:1)以获得化合物1-2(51.3g，70％)。MS[M]＝244
2)2,2’-二甲氧基-[1,1’-联苯]-3,3’-二胺的合成
在将化合物1-2(0.2mol，49.0g)溶解在二甲基甲酰胺(DMF，0.5L，0℃)中之后，向其中缓慢添加缓慢溶解在DMF(0.1L)中的N-溴代琥珀酰亚胺(NBS)(0.2mol，35.6g)。将所得物在室温下搅拌2小时后，向其中滴加H2O以固化，并将所得物过滤。将固体溶解在乙酸乙酯(EA)中，然后用Na2S2O4水溶液处理，并将所得物用MgSO4处理以除去水，浓缩，并使其经历柱色谱(Hex:EA＝10:1)以获得化合物1-3(58.1g，90％)。MS[M]＝323.19
4)3,3’-二氨基-6-溴-[1,1’-联苯]-2,2’-二醇的合成
在将化合物1-3(0.5mol，161.6g)溶解在二氯甲烷(MC，1L，0℃)中之后，向其中缓慢缓慢地添加BBr3(0.6mol，37mL)。将所得物在室温下搅拌1小时后，向其中滴加H2O以终止反应，并将所得物浓缩并使其经历柱色谱(Hex:EA＝3:1)以获得化合物1-4(113g，77％)。MS[M]＝295
5)3,3’-二氨基-6-溴-[1,1’-联苯]-2,2’-二醇的合成
在将化合物1-4(0.4mol，118g)溶解在甲苯(0.5L)中并向其中添加原乙酸三乙酯(0.4mol，73mL)之后，使所得物在dean-stock反应器中在回流下反应12小时。终止反应后，将所得物浓缩并使其经历柱色谱(Hex:EA＝10:1)以获得化合物1-5(76.9g，56％)。MS[M]＝343
6)2’,10’-二甲基螺[芴-9,6’-芴并[3,4-d:6,5-d’]双(唑)]的合成
在N2下将化合物1-5(0.3mol，103g)溶解在四氢呋喃(THF，0.5L)中并将温度降至-78℃之后，向其中缓慢滴加1M n-BuLi(0.3L)。将芴酮(0.31mol，55.8g)引入反应器中，并将温度升至室温。用H2O终止反应，并且在用MgSO4除去水并浓缩所得物之后，向其中引入甲磺酸(0.5L)，将温度升至80℃，并进行反应1小时。在将反应物缓慢引入H2O(2L)中之后，将所得物搅拌0.5小时，并过滤固体。使产生的固体经历柱色谱(Hex:EA＝10:1)以获得化合物1-6(86g，62％)。MS[M]＝462
7)4’,8’-二溴-2’,10’-二甲基螺[芴-9,6’-芴并[3,4-d:6,5-d’]双(唑)]的合成
在将化合物1-6(0.2mol，46.2g)溶解在二氯甲烷(MC，0.5L，0℃)中并将温度降至0℃之后，向其中缓慢缓慢地添加Br2(0.4mol，20.5mL)，并将温度升至室温。将反应溶液用Na2S2O4水溶液处理，然后用MgSO4处理以除去水，浓缩并使其经历柱色谱(Hex:EA＝10:1)以获得化合物1-7(99.3g，85％)。MS[M]＝584
8)4’,8’-二溴-2’,10’-二甲基螺[芴-9,6’-芴并[3,4-d:6,5-d’]双(唑)]的合成
在将化合物1-7(0.01mol，5.8g)、二苯胺(0.025mol，4.23g)和NaOtBu(0.03mol，2.9g)溶解在甲苯(50mL)中之后，将所得物回流，并向其中缓慢滴加双[三叔丁基膦]钯(0.0001mol，0.05g)。在反应终止之后，将所得物用H2O处理以除去NaOtBu，用MgSO4处理以除去水，并浓缩，然后使其经历柱色谱(Hex:EA＝7:1)以获得化合物1(5.32g，70％)。MS[M]＝761
合成例2.化合物2的合成
N4,N8-二([1,1’-联苯]-4-基)-N4,N8-双(4-(叔丁基)苯基)-2,10-二甲基-6,6-二苯基-6H-芴并[3,4-d:6,5-d’]双(唑)-4,8-二胺的合成
在将化合物1-7(0.01mol，5.8g)、N-(4-(叔丁基)苯基)-[1，1’-联苯]-4-胺(0.025mol，7.54g)和NaOtBu(0.03mol，2.9g)溶解在甲苯(50mL)中之后，将所得物回流，并向其中缓慢滴加双[三叔丁基膦]钯(0.0001mol，0.05g)。在反应终止之后，将所得物用H2O处理以除去NaOtBu，用MgSO4处理以除去水，并浓缩，然后使其经历柱色谱(Hex：EA＝6∶1)以获得化合物2(5.02g，49％)。MS[M]＝1027
化合物2的1H NMR数据：δ＝1.30(s，18H)，2.64(s，6H)，7.06-7.24(m，18H)，7.30-7.40(m，6H)，7.44(t，2H)，7.49-7.56(m，8H)，7.74(d，4H)
使用购自Cambridge Isotope Laboratories，Inc.的氘代氯仿，用VarianMercury NMR 300MHz波谱仪记录1H NMR波谱。
合成例3.化合物3的合成
N4，N8-双(二苯并[b，d]呋喃-4-基)-2，10-二甲基-N4，N8，6，6-四苯基-6H-芴并[3，4-d：6，5-d’]双(唑)-4，8-二胺的合成
在将化合物1-7(0.01mol，5.8g)、N-苯基二苯并[b，d]呋喃-4-胺(0.025mol，6.5g)和NaOtBu(0.03mol，2.9g)溶解在甲苯(50mL)中之后，将所得物回流，并向其中缓慢滴加双[三叔丁基膦]钯(0.0001mol，0.05g)。在反应终止之后，将所得物用H2O处理以除去NaOtBu，用MgSO4处理以除去水，并浓缩，然后使其经历柱色谱(Hex：EA＝6∶1)以获得化合物3(4.22g，45％)。MS[M]＝943
化合物3的1H NMR数据：δ＝2.58(s，6H)，6.94-7.10(m，12H)，7.18-7.30(m，12H)，7.34-7.40(m，6H)，7.50-7.66(m，4H)，7.92(d，2H)
使用购自Cambridge Isotope Laboratories，Inc.的氘代氯仿，用VarianMercury NMR 300MHz波谱仪记录1H NMR波谱。
合成例4.化合物4的合成
2，10-二甲基-N4，N8，6，6-四苯基-N4，N8-二-邻甲苯基-6H-芴并[3，4-d：6，5-d’]双(唑)-4，8-二胺的合成
以与合成例3中相同的方式合成化合物4，不同之处在于使用2-甲基-N-苯基苯胺代替N-苯基二苯并[b，d]呋喃-4-胺。
<实施例>
实施例1.
将其上涂覆有厚度为的氧化铟锡(ITO)作为薄膜的玻璃基底(康宁7059玻璃)放置在溶解有分散剂的蒸馏水中，并进行超声波清洗。使用Fischer Co.的产品作为洗涤剂，并使用由Millipore Co.制造的过滤器过滤两次的蒸馏水作为蒸馏水。在将ITO清洗30分钟之后，使用蒸馏水重复进行两次超声波清洗10分钟。在用蒸馏水清洗完成之后，用异丙醇、丙酮和甲醇溶剂按此顺序对基底进行超声波清洗，并干燥。
在如上制备的透明ITO电极上，通过热真空沉积以下化合物HAT至的厚度来形成空穴注入层。在其上真空沉积以下化合物HT-A 作为空穴传输层，随后，沉积以下化合物HT-B作为发光层，真空沉积作为主体的BH-1和2重量％的作为掺杂剂的BD-1至的厚度。
然后，以1:1的比例沉积以下化合物ET-A和以下化合物Liq至并通过相继沉积厚度为的10重量％的掺杂银(Ag)的镁(Mg)和厚度为的铝在其上形成阴极以制造有机发光器件。
在上述过程中，将有机材料的沉积速率保持在将LiF和铝的沉积速率分别保持在和至
实施例2.
以与实施例1中相同的方式制造有机发光器件，不同之处在于使用化合物BD-2代替化合物BD-1。
实施例3.
以与实施例1中相同的方式制造有机发光器件，不同之处在于使用化合物BD-3代替化合物BD-1。
实施例4.
以与实施例1中相同的方式制造有机发光器件，不同之处在于使用化合物BD-4代替化合物BD-1。
实施例5.
以与实施例1中相同的方式制造有机发光器件，不同之处在于还包含化合物BH-2(BH-1与BH-2的重量比：1:1)。
<比较例>
比较例1.
以与实施例1中相同的方式制造有机发光器件，不同之处在于使用以下化合物D-1代替化合物BD-1。
比较例2.
以与实施例1中相同的方式制造有机发光器件，不同之处在于使用以下化合物D-2代替化合物BD-1。
比较例3.
以与实施例1中相同的方式制造有机发光器件，不同之处在于使用以下化合物D-3代替化合物BD-1。
比较例4.
以与实施例1中相同的方式制造有机发光器件，不同之处在于使用以下化合物D-4代替化合物BD-1。
对于实施例1至5和比较例1至4的有机发光器件，在10mA/cm2的电流密度下测量驱动电压、发光效率和色坐标，并在20mA/cm2的电流密度下测量亮度从其初始亮度变为95％所花费的时间(LT95)。结果示于下表1中。
[表1]
由表1可以确定，与具有稠合至芴核结构的不同结构的比较例1和2，使用具有苯并芴核结构的化合物的比较例3，以及使用具有螺二芴核结构的化合物的比较例4相比，使用本申请的化学式1的化合物的实施例1至5具有优异的效率和寿命特性。

Claims (10)

1.一种由以下化学式1表示的杂环化合物：
[化学式1]
其中，在化学式1中，
Y为C或Si；
R11和R12彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；氰基；卤素基团；甲硅烷基；硼基；经取代或未经取代的烷基；经取代或未经取代的烷氧基；经取代或未经取代的环烷基；经取代或未经取代的芳基；经取代或未经取代的烷基胺基；经取代或未经取代的芳基胺基；经取代或未经取代的杂芳基胺基；或者经取代或未经取代的杂环基；
X1和X4彼此相同或不同，并且各自独立地为CR、P或N；
X2和X3彼此相同或不同，并且各自独立地为CR’R”、O、S、PRa、PORb或NRc；以及
R、R’、R”、Ra、Rb、Rc、R21、R22、Ar1至Ar4和R1至R10彼此相同或不同，并且各自独立地为氢；氘；氰基；卤素基团；甲硅烷基；硼基；经取代或未经取代的烷基；经取代或未经取代的烷氧基；经取代或未经取代的环烷基；经取代或未经取代的芳基；经取代或未经取代的烷基胺基；经取代或未经取代的芳基胺基；经取代或未经取代的杂芳基胺基；或者经取代或未经取代的杂环基，或者相邻取代基彼此键合以形成经取代或未经取代的环。
2.根据权利要求1所述的杂环化合物，其中化学式1由以下化学式2或化学式3表示：
[化学式2]
[化学式3]
在化学式2和3中，
Ar1至Ar4、R11、R12、X1至X4、Y、R21和R22具有与化学式1中相同的限定。
3.根据权利要求1所述的杂环化合物，其中Ar1至Ar4彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的芳基；或者经取代或未经取代的杂环基。
4.根据权利要求1所述的杂环化合物，其中X1和X4为N。
5.根据权利要求1所述的杂环化合物，其中R21和R22彼此相同或不同，并且各自独立地为经取代或未经取代的具有1至10个碳原子的烷基；经取代或未经取代的具有3至30个碳原子的环烷基；或者经取代或未经取代的具有6至30个碳原子的芳基。
6.根据权利要求1所述的杂环化合物，其中化学式1由以下化合物中的任一者表示：
7.一种有机发光器件，包括：
第一电极；
与所述第一电极相对设置的第二电极；和
设置在所述第一电极与所述第二电极之间的一个或更多个有机材料层，
其中所述有机材料层的一个或更多个层包含根据权利要求1至6中任一项所述的杂环化合物。
8.根据权利要求7所述的有机发光器件，其中所述有机材料层包括空穴注入层或空穴传输层，并且所述空穴注入层或所述空穴传输层包含所述杂环化合物。
9.根据权利要求7所述的有机发光器件，其中所述有机材料层包括电子传输层或电子注入层，并且所述电子传输层或所述电子注入层包含所述杂环化合物。
10.根据权利要求7所述的有机发光器件，其中所述有机材料层包括发光层，并且所述发光层包含所述杂环化合物。
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