CN110343049B - 一种以螺二苯并环庚烯芴为骨架的有机化合物及其应用 - Google Patents

一种以螺二苯并环庚烯芴为骨架的有机化合物及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种以螺二苯并环庚烯芴为骨架的有机化合物及其应用，所述以螺二苯并环庚烯芴为中心骨架的化合物通过单键、取代或未取代的：苯基、联苯基或萘基连接含氮的支链。本发明化合物不易结晶，具有良好的成膜性和热稳定性，具有较高的玻璃化温度，合适的HOMO和LUMO能级，通过器件结构优化，可有效提升OLED器件的光电性能以及OLED器件的寿命，从而更好的适应和满足面板制造企业的应用要求。

Description

一种以螺二苯并环庚烯芴为骨架的有机化合物及其应用
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种以螺二苯并环庚烯芴为中心骨架的化合物材料及其在OLED领域的应用。
背景技术
有机电致发光(OLED:Organic Light Emission Diodes)器件技术既可以用来制造新型显示产品，也可以用于制作新型照明产品，有望替代现有的液晶显示和荧光灯照明，应用前景十分广泛。OLED发光器件犹如三明治的结构，包括电极材料膜层，以及夹在不同电极膜层之间的有机功能材料，各种不同功能材料根据用途相互叠加在一起共同组成OLED发光器件。作为电流器件，当对OLED发光器件的两端电极施加电压，并通过电场作用有机层功能材料膜层中的正负电荷，正负电荷进一步在发光层中复合，即产生OLED电致发光。
当前，OLED显示技术已经在智能手机，平板电脑等领域获得应用，进一步还将向电视等大尺寸应用领域扩展，但是，和实际的产品应用要求相比，OLED器件的发光效率，使用寿命等性能还需要进一步提升。对于OLED发光器件提高性能的研究包括：降低器件的驱动电压，提高器件的发光效率，提高器件的使用寿命等。为了实现OLED器件的性能的不断提升，不但需要从OLED器件结构和制作工艺的创新，更需要OLED光电功能材料不断研究和创新，创制出更高性能OLED的功能材料。
应用于OLED器件的OLED光电功能材料从用途上可划分为两大类，即电荷注入传输材料和发光材料，进一步，还可将电荷注入传输材料分为电子注入传输材料、电子阻挡材料、空穴注入传输材料和空穴阻挡材料，还可以将发光材料分为主体发光材料和掺杂材料。
为了制作高性能的OLED发光器件，要求各种有机功能材料具备良好的光电特性，譬如，作为电荷传输材料，要求具有良好的载流子迁移率，高玻璃化转化温度等，作为发光层的主体材料要求材料具有良好双极性，适当的HOMO/LUMO能阶等。
构成OLED器件的OLED光电功能材料膜层至少包括两层以上结构，产业上应用的OLED器件结构，则包括空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层等多种膜层，也就是说应用于OLED器件的光电功能材料至少包含空穴注入材料，空穴传输材料，发光材料，电子传输材料等，材料类型和搭配形式具有丰富性和多样性的特点。另外，对于不同结构的OLED器件搭配而言，所使用的光电功能材料具有较强的选择性，相同的材料在不同结构器件中的性能表现，也可能完全迥异。
因此，针对当前OLED器件的产业应用要求，以及OLED器件的不同功能膜层，器件的光电特性需求，必须选择更适合，具有高性能的OLED功能材料或材料组合，才能实现器件的高效率、长寿命和低电压的综合特性。就当前OLED显示照明产业的实际需求而言，目前OLED材料的发展还远远不够，落后于面板制造企业的要求，作为材料企业开发更高性能的有机功能材料显得尤为重要。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种以螺二苯并环庚烯芴为骨架的有机化合物及其应用。所述以螺二苯并环庚烯芴为核心的化合物通过单键、苯基、联苯基或萘基连接含氮的支链。本发明化合物不易结晶，具有良好的成膜性和热稳定性，具有较高的玻璃化温度，合适的HOMO和LUMO能级，通过器件结构优化，可有效提升OLED器件的光电性能以及OLED器件的寿命，从而更好的适应和满足面板制造企业的应用要求。
本发明的技术方案如下：
一种以螺二苯并环庚烯芴为骨架的有机化合物，所述化合物的结构如通式(1)所示：
Figure BDA0001619840070000021
其中，R1、R2、R3、R4分别独立地表示为氢原子、氟原子、CN、含有1-20碳原子的直链或支链烷基、取代或未取代的：含有3-20个碳原子的环状烷基、含有6-60个碳原子的芳基、含有一个或多个杂原子的5-60元杂芳基或通式(2)所示结构；R1、R2、R3与R4相同或者不同；
R3、R4至少有一个表示为通式(2)所示结构；R1、R2、R3至少有一个表示为氟原子、CN、含有1-20碳原子的直链或支链烷基、取代或未取代的：含有3-20个碳原子的环状烷基、含有6-60个碳原子的芳基、含有一个或多个杂原子的5-60元杂芳基；
Figure BDA0001619840070000022
通式(2)中，R5、R6分别独立地表示为取代或未取代的：C6-60芳基、含有一个或多个杂原子的5-60元杂芳基；所述杂原子为氮、氧或硫；R5与R6相同或者不同；
通式(2)中，Ar1表示为单键、取代或未取代的：C6-60亚芳基、含有一个或多个杂原子5-60元杂亚芳基；所述杂原子为氮、氧或硫。
优选方案之一，所述化合物的结构如通式(3)、通式(4)所示：
Figure BDA0001619840070000031
进一步，所述Ar1表示为单键、取代或未取代的：亚苯基、亚联苯基或亚萘基中的一种。
优选方案之二，所述化合物的结构如通式(5)所示：
Figure BDA0001619840070000032
其中，R7、R8分别表示为氢原子、氟原子、含有1-20碳原子的直链或支链烷基、取代或未取代的：含有3-20个碳原子的环状烷基、含有一个或多个杂原子的5-30元杂芳基。
优选方案之三，所述化合物的结构如通式(6)所示：
Figure BDA0001619840070000033
其中，R9表示为氢原子、氟原子、含有1-20碳原子的直链或支链烷基、取代或未取代的：含有3-20个碳原子的环状烷基、含有一个或多个杂原子的取代或未取代的5-30元杂芳基；X表示为氧原子、硫原子、烷基取代的亚甲基、芳基取代的亚甲基或芳基取代的亚胺基。
优选方案之四，所述化合物的结构如通式(7)所示：
Figure BDA0001619840070000041
其中，R9表示为氢原子、氟原子、含有1-20碳原子的直链或支链烷基、取代或未取代的：含有3-20个碳原子的环状烷基、含有一个或多个杂原子的取代或未取代的5-30元杂芳基；X表示为氧原子、硫原子、烷基取代的亚甲基、芳基取代的亚甲基或芳基取代的亚胺基。
所述通式(2)具体结构表示如下，但不限于此：
Figure BDA0001619840070000042
Figure BDA0001619840070000051
Figure BDA0001619840070000061
Figure BDA0001619840070000071
Figure BDA0001619840070000072
中的任意一种。
所述以螺二苯并环庚烯芴为骨架的有机化合物，具体结构表示如下，但不限于此：
Figure BDA0001619840070000073
Figure BDA0001619840070000081
Figure BDA0001619840070000091
Figure BDA0001619840070000101
Figure BDA0001619840070000111
Figure BDA0001619840070000121
Figure BDA0001619840070000131
Figure BDA0001619840070000141
Figure BDA0001619840070000151
Figure BDA0001619840070000161
Figure BDA0001619840070000171
Figure BDA0001619840070000181
中的任意一种。
一种所述以螺二苯并环庚烯芴为骨架的有机化合物的制备方法，所述制备方法包括如下两种情况：
(1)当螺二苯并环庚烯芴与R3、R4以C-C键相连时，以R4表示为通式(2)所示结构为例，反应方程式如I-1所示：
Figure BDA0001619840070000182
具体制备方法为：称取中间体A与
Figure BDA0001619840070000183
用体积比为1.5～3:1的甲苯乙醇混合溶剂溶解；再加入Na2CO3水溶液、Pd(PPh3)4；在惰性气氛下，将上述反应物的混合溶液于反应温度90～110℃下反应10～24小时，冷却、过滤反应溶液，滤液旋蒸，过硅胶柱，得到产物；所述中间体A与
Figure BDA0001619840070000184
的摩尔比为1:1.0～1.5；Pd(PPh3)4与中间体A的摩尔比为0.006～0.02:1，Na2CO3与中间体A的摩尔比为2.0～3.0:1。
(2)当螺二苯并环庚烯芴与R3、R4以C-N键相连时，Ar1表示为单键时，反应方程式如II-1所示：
Figure BDA0001619840070000185
具体制备方法为：称取中间体A和H-R4，用甲苯溶解；再加入Pd2(dba)3、P(t-Bu)3、叔丁醇钠；在惰性气氛下，将上述反应物的混合溶液于95～110℃下反应10～24小时，冷却并过滤反应溶液，滤液旋蒸，过硅胶柱，得到上述目标产物；所述中间体A与H-R4的摩尔比为1:1.2～3.0，Pd2(dba)3与中间体A的摩尔比为0.006～0.02:1，三叔丁基膦与中间体A的摩尔比为0.006～0.02:1，叔丁醇钠与中间体A的摩尔比为1.0～3.0:1。
所述H-R4与
Figure BDA0001619840070000191
的合成方法分别如反应式2-1、反应式2-2所示：
Figure BDA0001619840070000192
上述反应中的中间体BI代表H-R4；
上述反应的具体制备方法为：称取原料O和原料P用甲苯溶解，再加入Pd2(dba)3、P(Ph)3和叔丁醇钠；在惰性气氛下，将上述反应物的混合溶液于反应温度90～110℃下反应10～24小时，冷却、过滤反应溶液，滤液旋蒸，过硅胶柱，得到中间体BI；所述原料O与原料P的摩尔比为1:1.0～1.5；Pd2(dba)3与原料O的摩尔比为0.006～0.02:1，叔丁醇钠与原料O的摩尔比为2.0～3.0:1；P(Ph)3与原料O的摩尔比为2.0～3.0:1；
Figure BDA0001619840070000193
上述反应中的中间体BII代表
Figure BDA0001619840070000194
上述反应的具体制备方法为：称取中间体BI和原料N，用甲苯溶解；再加入Pd2(dba)3、P(Ph)3、叔丁醇钠；在惰性气氛下，将上述反应物的混合溶液于95～110℃下反应10～24小时，冷却并过滤反应溶液，滤液旋蒸，过硅胶柱，得到中间体C；所述中间体BI与原料N的摩尔比为1:1.0～1.5，Pd2(dba)3与中间体BI的摩尔比为0.006～0.02:1，P(Ph)3与中间体BI的摩尔比为0.006～0.02:1，叔丁醇钠与中间体BI的摩尔比为1.0～3.0:1；
在氮气的气氛下，称取中间体C、双(频哪醇合)二硼、Pd(dppf)Cl2、醋酸钾溶于甲苯中，100～120℃下反应12～24小时，取样点板，反应完全，自然冷却，过滤，滤液旋蒸，得到粗产品，过中性硅胶柱得到中间体BII；中间体C与双(频哪醇合)二硼的摩尔比为2:1～1.5，中间体C与Pd(dppf)Cl2的摩尔比为1:0.01～0.05，中间体C与醋酸钾的摩尔比为1:2～2.5。
一种含有所述以螺二苯并环庚烯芴为骨架的有机化合物的有机电致发光器件，所述有机电致发光器件包括至少一层功能层含有所述的以螺二苯并环庚烯芴为骨架的有机化合物。
一种含有所述以螺二苯并环庚烯芴为骨架的有机化合物的有机电致发光器件，包括空穴传输层或电子阻挡层，所述空穴传输层或电子阻挡层材料为所述以螺二苯并环庚烯芴为骨架的有机化合物。
一种含有所述以螺二苯并环庚烯芴为骨架的有机化合物的有机电致发光器件，包括发光层，所述发光层含有所述的以螺二苯并环庚烯芴为骨架的有机化合物。
本发明有益的技术效果在于：
本发明化合物中的p-π共轭效应使得其有很强的空穴传输能力，高的空穴传输速率能够提高有机电致发光器件的效率；化合物中不对称的三芳胺结构能够降低分子的结晶性，降低分子的平面性，阻止分子在平面上移动从而提高了分子的热稳定性。相比较于申请号为2017109090670的专利，本发明的化合物母核中的苯被F、CN或烷基等修饰后，整个分子的电子云密度更加平衡，螺环的键能更加稳定，在加热过程中不易断键，具有更高的耐热温度，使其耐热稳定性有显著的提高，进一步提高器件的使用寿命。
本发明的化合物的结构使得电子和空穴在发光层的分布更加平衡，在恰当的HOMO能级下，提升了空穴注入和传输性能；在合适的LUMO能级下，又起到了电子阻挡的作用，提升激子在发光层中的复合效率；作为OLED发光器件的发光功能层材料使用时，螺二苯并环庚烯芴搭配本发明范围内的支链可有效提高激子利用率和高荧光辐射效率，降低高电流密度下的效率滚降，降低器件电压，提高器件的电流效率和寿命。
本发明的化合物在OLED器件应用时，通过器件结构优化，可保持高的膜层稳定性，可有效提升OLED器件的光电性能以及OLED器件的寿命。本发明所述化合物在OLED发光器件中具有良好的应用效果和产业化前景。
附图说明
图1为本发明所列举的材料应用于OLED器件的结构示意图；
其中，1、透明基板层，2、ITO阳极层，3、空穴注入层，4、空穴传输层5、电子阻挡层，6、发光层，7、空穴阻挡层/电子传输层，8、电子注入层，9、阴极反射电极层。
图2为器件在不同温度下测量的效率曲线图。
图3为本发明器件实施例6与器件比较例1所制作的器件进行反向电压的漏电流测试曲线图。
具体实施方式
实施例1：中间体BI的合成：
Figure BDA0001619840070000211
称取原料O和原料P用甲苯溶解，再加入Pd2(dba)3、P(Ph)3和叔丁醇钠；在惰性气氛下，将上述反应物的混合溶液于反应温度90～110℃下反应10～24小时，冷却、过滤反应溶液，滤液旋蒸，过硅胶柱，得到中间体BI；所述原料O与原料P的摩尔比为1:1.0～1.5；Pd2(dba)3与原料O的摩尔比为0.006～0.02:1，叔丁醇钠与原料P的摩尔比为2.0～3.0:1；P(Ph)3与原料O的摩尔比为2.0～3.0:1；
以中间体B1的合成为例：
Figure BDA0001619840070000212
在250ml的三口瓶中，通氮气保护下，加入0.01mol原料O1，0.012mol原料P1，150ml甲苯搅拌混合，然后加入5×10-5molPd2(dba)3，5×10-5mol P(Ph)3，0.03mol叔丁醇钠，加热至105℃，回流反应24小时，取样点板，显示无溴代物剩余，反应完全；自然冷却至室温，过滤，滤液旋蒸至无馏分，过中性硅胶柱，得到目标产物中间体B1；HPLC纯度99.53％，收率75.5％；元素分析结构(分子式C21H19N)：理论值C，88.38；H,6.71；N,4.91；测试值：C,88.37；H,6.71；N,4.92。ESI-MS(m/z)(M+)：理论值为285.39，实测值为285.36。
实施例2：中间体BII的合成：
Figure BDA0001619840070000213
上述反应的具体制备方法为：称取中间体BI和原料N，用甲苯溶解；再加入Pd2(dba)3、P(Ph)3、叔丁醇钠；在惰性气氛下，将上述反应物的混合溶液于95～110℃下反应10～24小时，冷却并过滤反应溶液，滤液旋蒸，过硅胶柱，得到中间体C；所述中间体BI与原料N的摩尔比为1:1.0～1.5，Pd2(dba)3与中间体BI的摩尔比为0.006～0.02:1，P(Ph)3与中间体BI的摩尔比为0.006～0.02:1，叔丁醇钠与中间体BI的摩尔比为1.0～3.0:1。
在氮气的气氛下，称取中间体C、双(频哪醇合)二硼、Pd(dppf)Cl2、醋酸钾溶于甲苯中，100～120℃下反应12～24小时，取样点板，反应完全，自然冷却，过滤，滤液旋蒸，得到粗产品，过中性硅胶柱得到中间体BII；中间体C与双(频哪醇合)二硼的摩尔比为2:1～1.5，中间体C与Pd(dppf)Cl2的摩尔比为1:0.01～0.05，中间体C与醋酸钾的摩尔比为1:2～2.5。
以中间体B8的合成为例：
Figure BDA0001619840070000221
在250ml的三口瓶中，通氮气保护下，加入0.01mol的中间体B2，0.012mol原料N1，150ml甲苯搅拌混合，然后加入5×10-5molPd2(dba)3，5×10-5mol P(Ph)3，0.03mol叔丁醇钠，加热至105℃，回流反应24小时，取样点板，显示无溴代物剩余，反应完全；自然冷却至室温，过滤，滤液旋蒸至无馏分，过中性硅胶柱，得到目标产物中间体C1；
在氮气的气氛下，称取0.02mol中间体C1、0.012mol双(频哪醇合)二硼、0.0002molPd(dppf)Cl2、0.05mol醋酸钾溶于甲苯中，100～120℃下反应12～24小时，取样点板，反应完全，自然冷却，过滤，滤液旋蒸，得到粗产品，过中性硅胶柱得到中间体B8；HPLC纯度99.32％，收率75.3％；元素分析结构(分子式C42H42BNO2)：理论值：C,83.57；H,7.01；B,1.79；N,2.32；O,5.30；测试值：C,83.58；H,7.01；B,1.79；N,2.31；O,5.30。ESI-MS(m/z)(M+)：理论值为603.61，实测值为603.60。
实施例中所需的中间体B的合成原料如表1：
表1
Figure BDA0001619840070000222
Figure BDA0001619840070000231
实施例3：中间体A的合成：
以R4表示为Br为例：
Figure BDA0001619840070000232
在烘干的烧瓶中，将0.01mol原料N溶解在500mL的无水THF中，将反应混合物冷却至-78℃，随后，慢慢滴加34.3mL的n-BuLi(2.5mol/L，己烷溶液)，搅拌1h，然后将0.01mol的原料M溶解在THF中，并在-70℃下滴加。在加入结束后，将反应混合物逐渐加热至室温，用氯化铵萃取并在旋转蒸发仪上进行浓缩，将500mL的乙酸小心加入浓缩溶液中，并接着加入100mL的发烟盐酸。将混合物加热至75℃，并保持5h，期间会有白色固体出来，然后将混合物冷却至室温，并用吸滤将沉淀的固体滤出，用甲醇洗涤，在减压下于40℃干燥残余物。
实施例中所需的中间体A的合成原料如表2：
表2
Figure BDA0001619840070000233
Figure BDA0001619840070000241
实施例4：化合物7的合成：
Figure BDA0001619840070000242
在250ml的三口瓶中，通氮气保护下，加入0.01mol中间体A1，0.012mol中间体B1，150ml甲苯搅拌混合，然后加入5×10-5molPd2(dba)3，5×10-5mol P(t-Bu)3，0.03mol叔丁醇钠，加热至105℃，回流反应24小时，取样点板，显示无溴代物剩余，反应完全；自然冷却至室温，过滤，滤液旋蒸至无馏分，过中性硅胶柱，得到目标产物，HPLC纯度99.76％，收率75.3％。元素分析结构(分子式C58H47N)：理论值:C,91.90；H,6.25；N,1.85；测试值：C,91.91；H,6.25；N,1.84。HPLC-MS：材料分子量为758.02，实测分子量758.0。
实施例5：化合物27的合成：
Figure BDA0001619840070000251
按实施例4中化合物7的合成方法制备，不同点在于用中间体A2代替中间体A1，中间体B2代替中间体B1；元素分析结构(分子式C61H51N)：理论值:C,91.80；H,6.44；N,1.76；测试值：C,91.80；H,6.45；N,1.75。HPLC-MS：材料分子量为798.09，实测分子量798.05。
实施例6：化合物43的合成：
Figure BDA0001619840070000252
按实施例4中化合物7的合成方法制备，不同点在于用中间体A3代替中间体A1，中间体B3代替中间体B1；元素分析结构(分子式C57H45N)：理论值：C,92.02；H,6.10；N,1.88；测试值：C,92.0；H,6.11；N,1.89。HPLC-MS：材料分子量为743.99，实测分子量743.11。
实施例7：化合物60的合成：
Figure BDA0001619840070000253
按实施例4中化合物7的合成方法制备，不同点在于用中间体A4代替中间体A1，中间体B4代替中间体B1；元素分析结构(分子式C62H55N)：理论值：C,91.47；H,6.81；N,1.72；测试值：C,91.48；H,6.80；N,1.72。HPLC-MS：材料分子量为814.13，实测分子量814.15。
实施例8：化合物69的合成：
Figure BDA0001619840070000254
按实施例4中化合物7的合成方法制备，不同点在于用中间体A5代替中间体A1，中间体B5代替中间体B1；元素分析结构(分子式C55H41NO)：理论值：C,90.25；H,5.65；N,1.91；O,2.19；测试值：C,90.25；H,5.65；N,1.90；O,2.20。HPLC-MS：材料分子量为731.94，实测分子量731.97。
实施例9：化合物79的合成：
Figure BDA0001619840070000261
按实施例4中化合物7的合成方法制备，不同点在于用中间体A6代替中间体A1，中间体B6代替中间体B1；元素分析结构(分子式C62H53NO)：理论值：C,89.93；H,6.45；N,1.69；O,1.93；测试值：C,89.94；H,6.45；N,1.68；O,1.93。HPLC-MS：材料分子量为828.11，实测分子量828.08。
实施例10：化合物96的合成：
Figure BDA0001619840070000262
按实施例4中化合物7的合成方法制备，不同点在于用中间体A6代替中间体A1，中间体B7代替中间体B1；元素分析结构(分子式C65H54N2)：理论值：C,90.45；H,6.31；N,3.25；测试值：C,90.46；H,6.32；N,3.23。HPLC-MS：材料分子量为863.16，实测分子量863.10。
实施例11：化合物108的合成：
Figure BDA0001619840070000263
按实施例4中化合物7的合成方法制备，不同点在于用中间体A7代替中间体A1，中间体B3代替中间体B1；元素分析结构(分子式C55H38N2)：理论值:C,90.88；H,5.27；N,3.85；测试值：C,90.87；H,5.27；N,3.86。HPLC-MS：材料分子量为726.92，实测分子量726.95。
实施例12：化合物135的合成：
Figure BDA0001619840070000264
按实施例4中化合物7的合成方法制备，不同点在于用中间体A8代替中间体A1，中间体B2代替中间体B1；元素分析结构(分子式C69H67N)：理论值:C,91.04；H,7.42；N,1.54；测试值：C,91.05；H,7.42；N,1.53。HPLC-MS：材料分子量为910.30，实测分子量910.26。
实施例13：化合物155的合成：
Figure BDA0001619840070000271
按实施例4中化合物7的合成方法制备，不同点在于用中间体A9代替中间体A1，用中间体B6代替中间体B1；元素分析结构(分子式C58H45NO)：理论值:C,90.24；H,5.88；N,1.81；O,2.07；测试值：C,90.24；H,5.90；N,1.80；O,2.06。HPLC-MS：材料分子量为772.00，实测分子量771.94。
实施例14：化合物178的合成：
Figure BDA0001619840070000272
在250ml的三口瓶中，加入中间体0.01mol中间体A10、0.015mol中间体B8，用体积比为2:1的甲苯与乙醇的混合溶剂溶解；在惰性气氛下，再加入0.02mol Na2CO3水溶液(2M)、0.0001mol Pd(PPh3)4；将上述反应物的混合溶液于反应温度110℃，反应15个小时，冷却并过滤反应溶液，滤液旋蒸，过硅胶柱，得到目标产物，HPLC纯度99.82％，收率74.6％。元素分析结构(分子式C67H55NO)：理论值：C,92.06；H,6.34；N,1.60；测试值：C,92.07；H,6.33；N,1.60。HPLC-MS：材料分子量为874.18，实测分子量874.15。
实施例15：化合物191的合成：
Figure BDA0001619840070000273
按实施例4中化合物7的合成方法制备，不同点在于用中间体A11代替中间体A1，用中间体B4代替中间体B1；元素分析结构(分子式C66H63N)：理论值:C,91.09；H,7.30；N,1.61；测试值：C,91.10；H,7.30；N,1.60。HPLC-MS：材料分子量为870.24，实测分子量870.20。
本发明化合物在发光器件中使用，可以作为电子阻挡层材料，也可以作为发光层主体材料使用。对本发明上述实施例制备的化合物分别进行热性能、T1能级、HOMO能级、蒸镀温度和耐热分解温度的测试，检测结果如表3所示。
表3
Figure BDA0001619840070000281
注：玻璃化温度Tg由示差扫描量热法(DSC，德国耐驰公司DSC204F1示差扫描量热仪)测定，升温速率10℃/min；热失重温度Td是在氮气气氛中失重1％的温度，在日本岛津公司的TGA-50H热重分析仪上进行测定，氮气流量为20mL/min；三线态能级T1是由日立的F4600荧光光谱仪测试，材料的测试条件为2*10-5的甲苯溶液；最高占据分子轨道HOMO能级及最低占据分子轨道LUMO能级是由光电子发射谱仪(IPS-3)测试，测试为大气环境；蒸镀温度是材料在蒸镀过程中达到
Figure BDA0001619840070000282
的速率时的温度，蒸镀设备为ANS镀膜机；耐热分解温度是材料在某一特定温度下保持48小时后，通过HPLC测试判断材料纯度的变化，导致材料纯度开始降低时的温度是耐热分解温度。
由上表数据可知，本发明的有机化合物具有高的玻璃转化温度，可提高材料膜相态稳定性，具有较高的耐热分解温度，保证材料在蒸镀的过程中不会发生分解，进一步提高器件的使用寿命；具有高的T1能级，可以阻挡发光层能量损失，从而提升器件发光效率；合适的HOMO能级可以解决载流子的注入问题，可降低器件电压；较高的荧光量子效率和折射率，可提高OLED器件的发光效率。因此，本发明以螺二苯并环庚烯芴为核心的化合物在应用于OLED器件的不同功能层后，可有效提高器件的发光效率及使用寿命。
以下通过器件实施例1～12和比较例1详细说明本发明合成的OLED材料在器件中的应用效果。本发明所述器件实施例2～12与器件实施例1相比所述器件的制作工艺完全相同，并且所采用了相同的基板材料和电极材料，电极材料的膜厚也保持一致，所不同的是对器件中的空穴传输材料或电子阻挡层材料做了更换。各实施例所得器件的性能测试结果如表4所示。
器件实施例1
如图1所示，一种电致发光器件，其制备步骤包括：a)清洗透明基板层1上的ITO阳极层2，分别用去离子水、丙酮、乙醇超声清洗各15分钟，然后在等离子体清洗器中处理2分钟；b)在ITO阳极层2上，通过真空蒸镀方式蒸镀空穴注入层材料HAT-CN，厚度为10nm，这层作为空穴注入层3；c)在空穴注入层3上，通过真空蒸镀方式蒸镀空穴输层材料NPB，厚度为60nm，该层为空穴传输层4；d)在空穴传输层材料4之上，通过真空蒸镀的方式蒸镀化合物7，厚度为20nm，该层为电子阻挡层5；e)在电子阻挡层5之上蒸镀发光层6，使用CBP作为主体材料，Ir(ppy)3作为掺杂材料，Ir(ppy)3和CBP的质量比为10:90，厚度为30nm；f)在发光层6之上，通过真空蒸镀方式蒸镀电子传输材料TPBI，厚度为40nm，这层有机材料作为空穴阻挡/电子传输层7使用；g)在空穴阻挡层/电子传输层7之上，真空蒸镀电子注入层LiF，厚度为1nm，该层为电子注入层8；h)在电子注入层8之上，真空蒸镀阴极Al(100nm)，该层为阴极反射电极层9；按照上述步骤完成电致发光器件的制作后，测量器件的电流效率和寿命，其结果见表4所示。相关材料的分子结构式如下所示：
Figure BDA0001619840070000291
器件实施例2：电致发光器件的电子阻挡层材料为本发明化合物27。器件实施例3：电致发光器件的电子阻挡层材料为本发明化合物43。器件实施例4：电致发光器件的电子阻挡层材料为本发明化合物60。器件实施例5：电致发光器件的电子阻挡层材料为本发明化合物69。器件实施例6：电致发光器件的电子阻挡层材料为本发明化合物79。器件实施例7：电致发光器件的电子阻挡层材料为本发明化合物96。器件实施例8：电致发光器件的电子阻挡层材料为本发明化合物108。器件实施例9：电致发光器件的电子阻挡层材料为本发明化合物135。器件实施例10：电致发光器件的空穴传输层材料为本发明化合物155，电致发光器件的电子阻挡层材料为TAPC。器件实施例11：电致发光器件的空穴传输层材料为本发明化合物178，电致发光器件的电子阻挡层材料为TAPC。器件实施例12：电致发光器件的空穴传输层材料为本发明化合物191，电致发光器件的电子阻挡层材料为TAPC。器件比较例1：电致发光器件的电子阻挡层材料为EB-1，所得电致发光器件的检测数据见表4所示。
表4
编号 电流效率(cd/A) 色彩 LT95寿命(Hr)@5000nits
器件实施例1 51.6 绿光 98.1
器件实施例2 50.4 绿光 84.5
器件实施例3 49.9 绿光 95.9
器件实施例4 48.4 绿光 93.7
器件实施例5 51.9 绿光 84.5
器件实施例6 50.7 绿光 89.0
器件实施例7 48.7 绿光 88.3
器件实施例8 49.8 绿光 88.0
器件实施例9 48.5 绿光 96.2
器件实施例10 51.8 绿光 89.5
器件实施例11 53.7 绿光 90.8
器件实施例12 48.7 绿光 88.7
器件比较例1 44.8 绿光 38.7
注：寿命测试系统为本发明所有权人与上海大学共同研究的OLED器件寿命测试仪。
由表4的结果可以看出，本发明制备的含有螺二苯并环庚烯芴的化合物可应用于OLED发光器件制作，并且与器件比较例相比，无论是效率还是寿命均比已知OLED材料获得较大改观，特别是器件的寿命衰减获得较大的提升。
进一步的本发明材料制备的OLED器件在低温下工作时效率也比较稳定，将器件实施例1、6、11和器件比较例1在-10～80℃区间进行效率测试，所得结果如表5和图2所示。
表5
Figure BDA0001619840070000311
从表5和图2的数据可知，器件实施例1、6、11为本发明材料和已知材料搭配的器件结构，和器件比较例1相比，不仅低温效率高，而且在温度升高过程中，效率平稳升高。
为进一步测试本发明化合物所产生的有益效果，将本发明器件实施例6和器件比较例1所制作器件进行反向电压的漏电流测试，测试数据图3所示，其从图3中可得知应用本发明化合物的器件实施例6和器件比较例1所制作器件相比，漏电流很小，且电流曲线稳定，因此，本发明材料应用于器件制作后，具有较长使用寿命。
综上，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种以螺二苯并环庚烯芴为骨架的有机化合物，其特征在于，所述化合物的结构表示如下：
Figure FDA0003762634010000011
Figure FDA0003762634010000021
Figure FDA0003762634010000031
Figure FDA0003762634010000041
Figure FDA0003762634010000051
Figure FDA0003762634010000061
Figure FDA0003762634010000062
中的任意一种。
2.一种含有权利要求1所述以螺二苯并环庚烯芴为骨架的有机化合物的有机电致发光器件，其特征在于，所述有机电致发光器件包括至少一层功能层含有所述的以螺二苯并环庚烯芴为骨架的有机化合物。
3.一种含有权利要求1所述以螺二苯并环庚烯芴为骨架的有机化合物的有机电致发光器件，包括空穴传输层或电子阻挡层，其特征在于，所述空穴传输层或电子阻挡层材料为所述以螺二苯并环庚烯芴为骨架的有机化合物。
4.一种含有权利要求1所述以螺二苯并环庚烯芴为骨架的有机化合物的有机电致发光器件，包括发光层，其特征在于，所述发光层含有所述的以螺二苯并环庚烯芴为骨架的有机化合物。
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