CN111018875A - 空穴传输材料及其制备方法、有机发光器件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空穴传输材料及其制备方法、有机发光器件,所述空穴传输材料包括具有如式Ⅰ所示的化学结构的化合物:
Figure DDA0002286485510000011
其中,Z包括碳原子或硅原子,X和Y各自独立地包括:氧原子、硫原子、
Figure DDA0002286485510000012
Figure DDA0002286485510000013
R1、R2、R3以及R4中的任意一或两个为给电子基团,且其余的为氢原子,相比于现有的空穴传输材料,提高了空穴迁移率并具有合适的能级,提高了有机发光器件的发光效率,提高了显示效果。

Description

空穴传输材料及其制备方法、有机发光器件
技术领域
本发明涉及显示技术领域,尤其涉及一种空穴传输材料及其制备方法、有机发光器件。
背景技术
有机电致发光二极管(organic light-emitting diodes,OLEDs)以其主动发光不需要背光源、发光效率高、可视角度大、响应速度快、温度适应范围大、生产加工工艺相对简单、驱动电压低,能耗小,更轻更薄,柔性显示等优点以及巨大的应用前景,吸引了众多研究者的关注。
在OLED中,按照功能分,可分为空穴注入材料,空穴传输材料,发光材料,电子传输材料,电子注入材料,金属阴极,对于目前使用的顶发射OLED器件中,空穴传输材料作为最厚的一层(量产材料消耗量最大),其能级以及空穴迁移率一直存在矛盾的关系,开发匹配的能级以及高迁移率的空穴传输材料迫在眉睫。
发明内容
本发明提供一种空穴传输材料及其制备方法、有机发光器件,能够提高空穴传输材料的迁移率,以解决现有技术中空穴传输材料的能级不匹配以及迁移率不高,进而影响显示的技术问题。
为解决上述问题,本发明提供的技术方案如下:
本发明提供一种空穴传输材料,所述空穴传输材料包括具有如式Ⅰ所示的化学结构的化合物:
Figure BDA0002286485490000021
其中,Z包括碳原子或硅原子,X和Y各自独立地包括:氧原子、硫原子、
Figure BDA0002286485490000025
R1、R2、R3以及R4中的任意一或两个为给电子基团,且其余的为氢原子。
根据本发明一优选实施例,所述R1、所述R2、所述R3以及所述R4各自独立地取代或为其对应苯环上的任一氢原子。
根据本发明一优选实施例,所述R1、所述R2、所述R3以及所述R4中的任意一或两个各自独立地包括咔唑基或其衍生物、二苯胺基或其衍生物、吩噁嗪基或其衍生物、或吖啶基或其衍生物。
根据本发明一优选实施例,所述R1、所述R2、所述R3以及所述R4中的任意一或两个各自独立地包括以下基团中的任意一种:
Figure BDA0002286485490000024
根据本发明的上述目的,提供一种空穴传输材料的制备方法,所述方法包括以下步骤:
在保护气体氛围下,向R1、R2、R3和R4中任意一或两个的氢化物以及卤代螺氧杂蒽中加入催化剂,并溶于有机溶剂,进行偶联反应得到具有如式Ⅰ所示的化学结构的化合物:
Figure BDA0002286485490000031
其中,Z包括碳原子或硅原子,X和Y各自独立地包括:氧原子、硫原子、
Figure BDA0002286485490000035
与所述氢化物相对应的所述R1、所述R2、所述R3和所述R4中的任意一或两个为给电子基团,且其余的为氢原子。
根据本发明一优选实施例,与所述氢化物相对应的所述R1、所述R2、所述R3和所述R4中的任意一或两个各自独立地包括咔唑基或其衍生物、二苯胺基或其衍生物、吩噁嗪基或其衍生物、或吖啶基或其衍生物。
根据本发明一优选实施例,与所述氢化物相对应的所述R1、所述R2、所述R3和所述R4中的任意一或两个各自独立地包括以下基团中的任意一种:
Figure BDA0002286485490000034
根据本发明一优选实施例,所述卤代螺氧杂蒽与所述氢化物的摩尔比介于1:1~1:3,且所述方法更包括以下步骤:
在所述偶联反应中加入第一催化剂、第二催化剂以及碱性物质;以及
在偶联反应完成后,进行冷却、萃取以及柱层析得到所述化合物。
根据本发明一优选实施例,所述第一催化剂包括二价的钯催化剂,所述第二催化剂包括三叔丁基膦四氟硼酸盐,所述碱性物质包括叔丁醇钠或叔丁醇钾,以及所述有机溶剂包括除水除氧的甲苯。
根据本发明的上述目的,提供一种有机发光器件,所述有机发光器件包括第一电极、第二电极、以及设置于所述第一电极与所述第二电极之间的功能层,且所述功能层包括所述空穴传输材料;
其中,所述功能层包括:
空穴注入层,设置于所述第一电极上;
空穴传输层包括所述空穴传输材料,并设置于所述空穴注入层上;
发光层,设置于所述空穴传输层上;
电子传输层,设置于所述发光层上;以及
电子注入层,设置于所述电子传输层上。
本发明的有益效果为:本发明通过以螺氧杂蒽为核心,再配上其他给电子基团,以作为空穴传输材料,使得空穴传输材料具有较高的空穴迁移率以及合适的能级,提高了有机发光器件的发光效率,提高了显示效果。
附图说明
为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的有机发光器件的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接或可以相互通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
本发明针对现有的空穴传输材料及其制备方法、有机发光器件,由于其能级以及空穴迁移率一直存在矛盾的关系,从而影响空穴传输材料的能级匹配以及迁移率的提高,进而影响显示的技术问题,本实施例能够解决该缺陷。
为解决上述技术问题,本发明实施例提供一种空穴传输材料,所述空穴传输材料包括具有如式Ⅰ所示的化学结构的化合物:
Figure BDA0002286485490000061
其中,Z包括碳原子或硅原子,X和Y各自独立地包括:氧原子、硫原子、
Figure BDA0002286485490000065
R1、R2、R3以及R4中的任意一或两个为给电子基团,且其余的为氢原子。
在实施应用过程中,本发明实施例通过以螺氧杂蒽为核心,再配上其他给电子基团,以作为空穴传输材料,使得空穴传输材料具有较高的空穴迁移率以及合适的能级,以解决现有技术中空穴传输材料迁移率不高,且能级不合适的技术问题,提高了有机发光器件的发光效率,提高了显示效果。
更进一步地,所述R1、所述R2、所述R3以及所述R4中的任意一或两个各自独立地包括咔唑基或其衍生物、二苯胺基或其衍生物、吩噁嗪基或其衍生物、或吖啶基或其衍生物。
具体地,所述R1、所述R2、所述R3以及所述R4中的任意一或两个各自独立地包括以下基团中的任意一种:
Figure BDA0002286485490000064
另外,所述R1、所述R2、所述R3以及所述R4各自独立地取代或为其对应苯环上的任一氢原子,即所述R1、所述R2、所述R3以及所述R4中的给电子基团可以取代其对应苯环上的任一氢原子,所述R1、所述R2、所述R3以及所述R4中的氢原子也可以为其对应苯环上的任一氢原子。
且所述化合物除去所述给电子基团的中心核化合物包括以下20种化合物中的任意一种:
Figure BDA0002286485490000071
Figure BDA0002286485490000081
下面进行举例说明本实施例提供的所述化合物中所述给电子基团的取代情况。
其中,所述中心核化合物以
Figure BDA0002286485490000082
为例,所述给电子基团以咔唑基为例,以作说明。
当所述R1为所述给电子基团,所述R2、所述R3以及所述R4均为氢原子时。
则所述化合物包括:
Figure BDA0002286485490000083
当所述R1、所述R2为所述给电子基团,所述R3、所述R4为氢原子时。
则所述化合物包括:
Figure BDA0002286485490000091
当所述R1、所述R4为所述给电子基团,所述R2、所述R3为氢原子时。
则所述化合物包括:
Figure BDA0002286485490000092
需要说明的是,本实施例仅以这四种情况为例,但不限于此。
另外,本发明实施例还提供一种空穴传输材料的制备方法,所述方法包括以下步骤:
在保护气体氛围下,向所述R1、所述R2、所述R3和所述R4中任意一或两个的氢化物以及卤代螺氧杂蒽中加入催化剂,并溶于有机溶剂,进行偶联反应得到具有如式Ⅰ所示的化学结构的化合物:
Figure BDA0002286485490000101
其中,Z包括碳原子或硅原子,X和Y各自独立地包括:氧原子、硫原子、
Figure BDA0002286485490000102
与所述氢化物相对应的所述R1、所述R2、所述R3和所述R4中的任意一或两个为给电子基团,且其余的为氢原子。
具体地,所述卤代螺氧杂蒽与所述氢化物的摩尔比介于1:1~1:3,且优选比例为1:1.2,所述方法更包括以下步骤:
在所述偶联反应中加入第一催化剂、第二催化剂以及碱性物质;以及
在偶联反应完成后,进行冷却、萃取以及柱层析得到所述化合物。
其中,所述第一催化剂包括二价的钯催化剂,所述第二催化剂包括三叔丁基膦四氟硼酸盐,所述碱性物质包括叔丁醇钠或叔丁醇钾,以及所述有机溶剂包括除水除氧的甲苯。
所述碱性物质为反应提供碱性环境,以便于反应的进行。
另外,与所述氢化物相对应的所述R1、所述R2、所述R3和所述R4中的任意一或两个各自独立地包括咔唑基或其衍生物、二苯胺基或其衍生物、吩噁嗪基或其衍生物、或吖啶基或其衍生物。
具体地,与所述氢化物相对应的所述R1、所述R2、所述R3和所述R4中的任意一或两个各自独立地包括以下基团中的任意一种:
Figure BDA0002286485490000111
则所述氢化物包括以下化合物中的任意一种或两种:
Figure BDA0002286485490000112
具体地,下面结合具体实施例中的反应数据对制备所述化合物的反应进行详述,需要注意的是,本发明实施例提供的数据均为实验数据,可为参考数据,也可根据实际需求进行调整,且以下实施例中仅以所述化合物的部分结构为例,以作说明。
实施例一
所述卤代螺氧杂蒽为4,5-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽],所述氢化物为咔唑。
其中,4,5-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]的化学结构式为:
Figure BDA0002286485490000113
且4,5-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]的制备方法如下所述:
第一步,向150mL反应器中加入氧杂蒽(3.6g,20mmol),以及溴代丁二酰亚胺(5.28g,30mmol),并加入100ml甲苯。
在室温下搅拌反应24小时,将反应液倒入300mL冰水中,再用二氯甲烷萃取两到三次,合并有机相,旋成硅胶,柱层析(二氯甲烷:正己烷,v:v,1:1)分离纯化,得到4-溴氧杂蒽1.3g,产率50%。
其中,质谱分析MS(EI)m/z:259.10;2-溴氧杂蒽0.5g,产率19%,质谱分析MS(EI)m/z:259.45;2,4’-二溴氧杂蒽0.34g,产率11%,质谱分析MS(EI)m/z:337.23。
且第一步反应的化学方程式为:
Figure BDA0002286485490000121
第二步,向150mL反应器中加入氧杂蒽10mmol,以及4,5-二溴占吨酮10mmol,并加入80ml甲苯。
在氩气环境以及室温下搅拌反应24小时,将反应液倒入300mL冰水中,二氯甲烷萃取两到三次,合并有机相,旋成硅胶,柱层析(二氯甲烷:正己烷,v:v,1:5)分离纯化,得到4,5-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]。
且第二步反应的化学方程式为:
Figure BDA0002286485490000122
接下来,进行所述化合物的制备,且制备过程如下:
第一步,向150mL反应器中加入4,5-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽](2.52g,5
mmol),以及咔唑(2.00g,12mmol),再加入催化剂醋酸钯(90mg,0.4mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐(0.34g,1.2mmol),然后在手套箱中加入叔丁醇钠(1.16g,12mmol),并在氩气氛围下打入60mL事先除水除氧的甲苯。
其中4,5-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]与咔唑的摩尔比为1:1~1:3之间,优选比例为1:1.2。
4,5-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]、醋酸钯以及三叔丁基膦四氟硼酸盐的摩尔比为1:0.04:0.12~1:0.12:0.36之间,优选比例为1:0.08:0.24,。
4,5-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]与叔丁醇钠的摩尔比为1:1~1:3之间,优选1:2.4。
4,5-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]与溶剂的比例为1mmol对应甲苯溶剂8~20ml,优选12ml。
然后在100~160℃反应12~48小时,优选120℃反应24小时,冷却至室温。
第二步,将反应液倒入300mL冰水中,并用二氯甲烷萃取两到三次,合并有机相,旋成硅胶,柱层析(二氯甲烷:正己烷,v:v,1:1)分离纯化,得白色粉末2.8g,产率83%。质谱分析MS(EI)m/z:678.21,得到的产物为所述化合物的一种结构,且称其为第一化合物。
且在本实施例中,所述第一化合物的结构式为:
Figure BDA0002286485490000133
且制备所述第一化合物的反应的化学方程式为:
Figure BDA0002286485490000131
实施例二
所述卤代螺氧杂蒽为2,5-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽],所述氢化物为咔唑。
其中,2,5-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]的化学结构式为:
Figure BDA0002286485490000132
且2,5-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]的制备方法如下所述:
第一步,向150mL反应器中加入氧杂蒽(3.6g,20mmol),以及溴代丁二酰亚胺(5.28g,30mmol),并加入100ml甲苯。
在室温下搅拌反应24小时,将反应液倒入300mL冰水中,再用二氯甲烷萃取两到三次,合并有机相,旋成硅胶,柱层析(二氯甲烷:正己烷,v:v,1:1)分离纯化,得到4-溴氧杂蒽1.3g,产率50%。
其中,质谱分析MS(EI)m/z:259.10;2-溴氧杂蒽0.5g,产率19%,质谱分析MS(EI)m/z:259.45;2,4’-二溴氧杂蒽0.34g,产率11%,质谱分析MS(EI)m/z:337.23。
且第一步反应的化学方程式为:
Figure BDA0002286485490000141
第二步,向150mL反应器中加入2,4-二溴氧杂蒽10mmol,以及占吨酮10mmol,并加入80ml甲苯。
在氩气环境以及室温下搅拌反应24小时,将反应液倒入300mL冰水中,二氯甲烷萃取两到三次,合并有机相,旋成硅胶,柱层析(二氯甲烷:正己烷,v:v,1:5)分离纯化,得到2,5-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]。
且第二步反应的化学方程式为:
Figure BDA0002286485490000142
接下来,进行所述化合物的制备,且制备过程如下:
第一步,向150mL反应器中加入2,5-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽](2.52g,5mmol),以及咔唑(2.00g,12mmol),再加入催化剂醋酸钯(90mg,0.4mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐(0.34g,1.2mmol),然后在手套箱中加入叔丁醇钠(1.16g,12mmol),并在氩气氛围下打入60mL事先除水除氧的甲苯。
其中2,5-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]与咔唑的摩尔比为1:1~1:3之间,优选比例为1:1.2。
2,5-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]、醋酸钯以及三叔丁基膦四氟硼酸盐的摩尔比为1:0.04:0.12~1:0.12:0.36之间,优选比例为1:0.08:0.24。
2,5-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]与叔丁醇钠的摩尔比为1:1~1:3之间,优选1:2.4。
2,5-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]与溶剂的比例为1mmol对应甲苯溶剂8~20ml,优选12ml。
然后在100~160℃反应12~48小时,优选120℃反应24小时,冷却至室温。
第二步,将反应液倒入300mL冰水中,并用二氯甲烷萃取两到三次,合并有机相,旋成硅胶,柱层析(二氯甲烷:正己烷,v:v,1:1)分离纯化,得白色粉末2.7g,产率80%,质谱分析MS(EI)m/z:678.11,得到的产物为所述化合物的一种结构,且称为第二化合物。
且在本实施例中,所述第二化合物的结构式为:
Figure BDA0002286485490000151
且制备所述第二化合物的反应的化学方程式为:
Figure BDA0002286485490000152
实施例三
所述卤代螺氧杂蒽为2,7-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽],所述氢化物为咔唑。
其中,2,7-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]的化学结构式为:
Figure BDA0002286485490000153
且2,7-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]的制备方法如下所述:
第一步,向150mL反应器中加入氧杂蒽(3.6g,20mmol),以及溴代丁二酰亚胺(5.28g,30mmol),并加入100ml甲苯。
在室温下搅拌反应24小时,将反应液倒入300mL冰水中,再用二氯甲烷萃取两到三次,合并有机相,旋成硅胶,柱层析(二氯甲烷:正己烷,v:v,1:1)分离纯化,得到4-溴氧杂蒽1.3g,产率50%。
其中,质谱分析MS(EI)m/z:259.10;2-溴氧杂蒽0.5g,产率19%,质谱分析MS(EI)m/z:259.45;2,4’-二溴氧杂蒽0.34g,产率11%,质谱分析MS(EI)m/z:337.23。
且第一步反应的化学方程式为:
Figure BDA0002286485490000161
第二步,向150mL反应器中加入氧杂蒽10mmol,以及2,7-二溴占吨酮10mmol,并加入80ml甲苯。
在氩气环境以及室温下搅拌反应24小时,将反应液倒入300mL冰水中,二氯甲烷萃取两到三次,合并有机相,旋成硅胶,柱层析(二氯甲烷:正己烷,v:v,1:5)分离纯化,得到2,7-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]。
且第二步反应的化学方程式为:
Figure BDA0002286485490000162
接下来,进行所述化合物的制备,且制备过程如下:
第一步,向150mL反应器中加入2,7-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽](2.52g,5mmol),以及咔唑(2.00g,12mmol),再加入催化剂醋酸钯(90mg,0.4mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐(0.34g,1.2mmol),然后在手套箱中加入叔丁醇钠(1.16g,12mmol),在氩气氛围下打入60mL事先除水除氧的甲苯。
其中2,7-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]与咔唑的摩尔比为1:1~1:3之间,优选比例为1:1.2。
2,7-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]、醋酸钯以及三叔丁基膦四氟硼酸盐的摩尔比为1:0.04:0.12~1:0.12:0.36之间,优选比例为1:0.08:0.24。
2,7-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]与叔丁醇钠的摩尔比为1:1~1:3之间,优选1:2.4。
2,7-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]与溶剂的比例为1mmol对应甲苯溶剂8~20ml,优选12ml。
然后在100~160℃反应12~48小时,优选120℃反应24小时,冷却至室温。
第二步,将反应液倒入300mL冰水中,并用二氯甲烷萃取两到三次,合并有机相,旋成硅胶,柱层析(二氯甲烷:正己烷,v:v,1:1)分离纯化,得白色粉末2.0g,产率59%,质谱分析MS(EI)m/z:678.13,得到的产物为所述化合物的一种结构,且称为第三化合物。
且在本实施例中,所述第三化合物的结构式为:
Figure BDA0002286485490000171
且制备所述第三化合物的反应的化学方程式为:
Figure BDA0002286485490000172
实施例四
所述卤代螺氧杂蒽为3,4’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽],所述氢化物为咔唑。
其中,3,4’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]的化学结构式为:
Figure BDA0002286485490000181
且3,4’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]的制备方法如下所述:
第一步,向150mL反应器中加入氧杂蒽(3.6g,20mmol),以及溴代丁二酰亚胺(5.28g,30mmol),并加入100ml甲苯。
在室温下搅拌反应24小时,将反应液倒入300mL冰水中,再用二氯甲烷萃取两到三次,合并有机相,旋成硅胶,柱层析(二氯甲烷:正己烷,v:v,1:1)分离纯化,得到4-溴氧杂蒽1.3g,产率50%。
其中,质谱分析MS(EI)m/z:259.10;2-溴氧杂蒽0.5g,产率19%,质谱分析MS(EI)m/z:259.45;2,4’-二溴氧杂蒽0.34g,产率11%,质谱分析MS(EI)m/z:337.23。
且第一步反应的化学方程式为:
Figure BDA0002286485490000182
第二步,向150mL反应器中加入4-溴氧杂蒽10mmol,以及2-溴占吨酮10mmol,并加入80ml甲苯。
在氩气环境以及室温下搅拌反应24小时,将反应液倒入300mL冰水中,二氯甲烷萃取两到三次,合并有机相,旋成硅胶,柱层析(二氯甲烷:正己烷,v:v,1:5)分离纯化,得到3,4’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]。
且第二步反应的化学方程式为:
Figure BDA0002286485490000183
接下来,进行所述化合物的制备,且制备过程如下:
第一步,向150mL反应器中加入3,4’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽](2.52g,5mmol),以及咔唑(2.00g,12mmol),再加入催化剂醋酸钯(90mg,0.4mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐(0.34g,1.2mmol),然后在手套箱中加入叔丁醇钠(1.16g,12mmol),在氩气氛围下打入60mL事先除水除氧的甲苯。
其中3,4’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]与咔唑的摩尔比为1:1~1:3之间,优选比例为1:1.2。
3,4’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]、醋酸钯以及三叔丁基膦四氟硼酸盐的摩尔比为1:0.04:0.12~1:0.12:0.36之间,优选比例为1:0.08:0.24。
3,4’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]与叔丁醇钠的摩尔比为1:1~1:3之间,优选1:2.4。
3,4’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]与溶剂的比例为1mmol对应甲苯溶剂8~20ml,优选12ml。
然后在100~160℃反应12~48小时,优选120℃反应24小时,冷却至室温。
第二步,将反应液倒入300mL冰水中,并用二氯甲烷萃取两到三次,合并有机相,旋成硅胶,柱层析(二氯甲烷:正己烷,v:v,1:1)分离纯化,得白色粉末2.4g,产率71%,质谱分析MS(EI)m/z:678.19,得到的产物为所述化合物的一种结构,且称为第四化合物。
且在本实施例中,所述第四化合物的结构式为:
Figure BDA0002286485490000191
且制备所述第四化合物的反应的化学方程式为:
Figure BDA0002286485490000192
实施例五
所述卤代螺氧杂蒽为4,4’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽],所述氢化物为咔唑。
其中,4,4’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]的化学结构式为:
Figure BDA0002286485490000201
且4,4’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]的制备方法如下所述:
第一步,向150mL反应器中加入氧杂蒽(3.6g,20mmol),以及溴代丁二酰亚胺(5.28g,30mmol),并加入100ml甲苯。
在室温下搅拌反应24小时,将反应液倒入300mL冰水中,再用二氯甲烷萃取两到三次,合并有机相,旋成硅胶,柱层析(二氯甲烷:正己烷,v:v,1:1)分离纯化,得到4-溴氧杂蒽1.3g,产率50%。
其中,质谱分析MS(EI)m/z:259.10;2-溴氧杂蒽0.5g,产率19%,质谱分析MS(EI)m/z:259.45;2,4’-二溴氧杂蒽0.34g,产率11%,质谱分析MS(EI)m/z:337.23。
且第一步反应的化学方程式为:
Figure BDA0002286485490000202
第二步,向150mL反应器中加入2-溴氧杂蒽10mmol,以及2-溴占吨酮10mmol,并加入80ml甲苯。
在氩气环境以及室温下搅拌反应24小时,将反应液倒入300mL冰水中,二氯甲烷萃取两到三次,合并有机相,旋成硅胶,柱层析(二氯甲烷:正己烷,v:v,1:5)分离纯化,得到4,4’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]。
且第二步反应的化学方程式为:
Figure BDA0002286485490000203
接下来,进行所述化合物的制备,且制备过程如下:
第一步,向150mL反应器中加入4,4’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽](2.52g,5mmol),以及咔唑(2.00g,12mmol),再加入催化剂醋酸钯(90mg,0.4mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐(0.34g,1.2mmol),然后在手套箱中加入叔丁醇钠(1.16g,12mmol),在氩气氛围下打入60mL事先除水除氧的甲苯。
其中4,4’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]与咔唑的摩尔比为1:1~1:3之间,优选比例为1:1.2。
4,4’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]、醋酸钯以及三叔丁基膦四氟硼酸盐的摩尔比为1:0.04:0.12~1:0.12:0.36之间,优选比例为1:0.08:0.24。
4,4’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]与叔丁醇钠的摩尔比为1:1~1:3之间,优选1:2.4。
4,4’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]与溶剂的比例为1mmol对应甲苯溶剂8~20ml,优选12ml。
然后在100~160℃反应12~48小时,优选120℃反应24小时,冷却至室温。
第二步,将反应液倒入300mL冰水中,并用二氯甲烷萃取两到三次,合并有机相,旋成硅胶,柱层析(二氯甲烷:正己烷,v:v,1:1)分离纯化,得白色粉末2.6g,产率77%,质谱分析MS(EI)m/z:678.23,得到的产物为所述化合物的一种结构,且称为第五化合物。
且在本实施例中,所述第五化合物的结构式为:
Figure BDA0002286485490000211
且制备所述第五化合物的反应的化学方程式为:
Figure BDA0002286485490000221
实施例六
所述卤代螺氧杂蒽为2,2’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽],所述氢化物为咔唑。
其中,2,2’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]的化学结构式为:
Figure BDA0002286485490000222
且2,2’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]的制备方法如下所述:
第一步,向150mL反应器中加入氧杂蒽(3.6g,20mmol),以及溴代丁二酰亚胺(5.28g,30mmol),并加入100ml甲苯。
在室温下搅拌反应24小时,将反应液倒入300mL冰水中,再用二氯甲烷萃取两到三次,合并有机相,旋成硅胶,柱层析(二氯甲烷:正己烷,v:v,1:1)分离纯化,得到4-溴氧杂蒽1.3g,产率50%。
其中,质谱分析MS(EI)m/z:259.10;2-溴氧杂蒽0.5g,产率19%,质谱分析MS(EI)m/z:259.45;2,4’-二溴氧杂蒽0.34g,产率11%,质谱分析MS(EI)m/z:337.23。
且第一步反应的化学方程式为:
Figure BDA0002286485490000223
第二步,向150mL反应器中加入4-溴氧杂蒽10mmol,以及4-溴占吨酮10mmol,并加入80ml甲苯。
在氩气环境以及室温下搅拌反应24小时,将反应液倒入300mL冰水中,二氯甲烷萃取两到三次,合并有机相,旋成硅胶,柱层析(二氯甲烷:正己烷,v:v,1:5)分离纯化,得到2,2’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]。
且第二步反应的化学方程式为:
Figure BDA0002286485490000231
接下来,进行所述化合物的制备,且制备过程如下:
第一步,向150mL反应器中加入2,2’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽](2.52g,5mmol),以及咔唑(2.00g,12mmol),再加入催化剂醋酸钯(90mg,0.4mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐(0.34g,1.2mmol),然后在手套箱中加入叔丁醇钠(1.16g,12mmol),并在氩气氛围下打入60mL事先除水除氧的甲苯。
其中2,2’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]与咔唑的摩尔比为1:1~1:3之间,优选比例为1:1.2。
2,2’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]、醋酸钯以及三叔丁基膦四氟硼酸盐的摩尔比为1:0.04:0.12~1:0.12:0.36之间,优选比例为1:0.08:0.24。
2,2’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]与叔丁醇钠的摩尔比为1:1~1:3之间,优选1:2.4。
2,2’-二溴-9,9’-螺二[氧杂蒽]与溶剂的比例为1mmol对应甲苯溶剂8~20ml,优选12ml。
然后在100~160℃反应12~48小时,优选120℃反应24小时,冷却至室温。
第二步,将反应液倒入300mL冰水中,并用二氯甲烷萃取两到三次,合并有机相,旋成硅胶,柱层析(二氯甲烷:正己烷,v:v,1:1)分离纯化,得白色粉末2.2g,产率65%,质谱分析MS(EI)m/z:678.17,得到的产物为所述化合物的一种结构,且称为第六化合物。
且在本实施例中,所述第六化合物的结构式为:
Figure BDA0002286485490000241
且制备所述第六化合物的反应的化学方程式为:
Figure BDA0002286485490000242
综上,为本发明实施例提供的所述化合物的6种结构,以及各自的制备过程,需要注意的是,本发明仅以此6种结构为例,以作说明,其余结构的所述化合物均与此类似,其中提及的反应数据仅为参考,不作限制。
本发明实施例以所述化合物作为空穴传输材料,使得空穴传输材料具有较高的空穴迁移率以及合适的能级,提高了有机发光器件的发光效率,提高了显示效果。
另外,本发明实施例还提供一种有机发光器件,如图1所示,所述有机发光器件包括第一电极101、第二电极107、以及设置于所述第一电极101与所述第二电极107之间的功能层,且所述功能层包括如上述实施例中的所述空穴传输材料。
其中,所述功能层包括空穴注入层102、空穴传输层103、发光层104、电子传输层105以及电子注入层106。
所述第一电极101设置于玻璃衬底上,且所述第一电极101的材料包括氧化铟锡。
所述空穴注入层102设置于所述第一电极101上,且所述空穴注入层102的材料包括1,4,5,8,9,11-六氮杂苯甲腈,用于将空穴注入到所述有机发光器件中。
所述空穴传输层103包括所述空穴传输材料,并设置于所述空穴注入层102上,用于将所述空穴注入层102注入的空穴传输到所述发光层104中。
所述发光层104设置于所述空穴传输层103上,所述发光层104的材料包括二[2-((氧代)二苯基膦基)苯基]醚以及热活化延迟荧光材料,且所述发光层104的发光原理为空穴和电子在所述发光层104中复合,将能量传给发光材料,使得发光材料被激发到激发态,发光材料从激发态自发回到基态,通过辐射跃迁发出蓝光。
所述电子传输层105设置于所述发光层104上,所述电子传输层105的材料包括1,3,5-三(3-(3-吡啶基)苯基)苯,且所述电子传输层105用于将电子注入到所述发光层104中。
所述电子注入层106设置于所述电子传输层105上,所述电子注入层106的材料包括氟化锂,并用于注入电子到所述有机发光器件中。
所述第二电极107设置于电子注入层106上,且所述第二电极107的材料包括铝。
本发明实施例提供的有机发光器件包括所述空穴传输材料,具有较高的空穴迁移率以及合适的能级,且本发明实施例提供如表1所示的有机发光器件性能数据表,包括器件1至7,其中,器件1中的空穴传输材料包括2,2'二苯胺螺芴,即DPA-spiro,器件2至7中的空穴传输材料分别包括本发明实施例提供的所述第一化合物、所述第二化合物、所述第三化合物、所述第四化合物、所述第五化合物以及所述第六化合物。
器件的电流-亮度-电压特性是由带有校正过的硅光电二极管的Keithley源测量系统(Keithley 2400Sourcemeter、Keithley 2000 Currentmeter)完成的,电致发光光谱是由光谱仪测量的,所有测量均在室温大气中完成。
具体性能数据见表1所示。
表1有机发光器件性能表
Figure BDA0002286485490000261
从表1可以看到,本发明实施例提供的所述化合物制备的有机发光器件的最大电流效率和最大外量子效率基本上都高于由参照物2,2'二苯胺螺芴制备的有机发光器件,充分说明本发明实施例提供的所述空穴传输材料具有优良的发光性能。
综上,本发明实施例提供了具有高效率的空穴传输材料,从而制得了具有长寿命的有机发光器件,且本发明实施例提供的有机发光器件可用于各种移动终端和功能显示中。
在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
以上对本发明实施例所提供的一种空穴传输材料及其制备方法、有机发光器件进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想;本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种空穴传输材料,其特征在于,所述空穴传输材料包括具有如式Ⅰ所示的化学结构的化合物:
Figure FDA0002286485480000011
其中,Z包括碳原子或硅原子,X和Y各自独立地包括:氧原子、硫原子、
Figure FDA0002286485480000012
R1、R2、R3以及R4中的任意一或两个为给电子基团,且其余的为氢原子。
2.根据权利要求1所述的空穴传输材料,其特征在于,所述R1、所述R2、所述R3以及所述R4各自独立地取代或为其对应苯环上的任一氢原子。
3.根据权利要求1所述的空穴传输材料,其特征在于,所述R1、所述R2、所述R3以及所述R4中的任意一或两个各自独立地包括咔唑基或其衍生物、二苯胺基或其衍生物、吩噁嗪基或其衍生物、或吖啶基或其衍生物。
4.根据权利要求3所述的空穴传输材料,其特征在于,所述R1、所述R2、所述R3以及所述R4中的任意一或两个各自独立地包括以下基团中的任意一种:
Figure FDA0002286485480000013
5.一种空穴传输材料的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
在保护气体氛围下,向R1、R2、R3和R4中任意一或两个的氢化物以及卤代螺氧杂蒽中加入催化剂,并溶于有机溶剂,进行偶联反应得到具有如式Ⅰ所示的化学结构的化合物:
Figure FDA0002286485480000021
其中,Z包括碳原子或硅原子,X和Y各自独立地包括:氧原子、硫原子、
Figure FDA0002286485480000022
与所述氢化物相对应的所述R1、所述R2、所述R3和所述R4中的任意一或两个为给电子基团,且其余的为氢原子。
6.根据权利要求5所述的空穴传输材料的制备方法,其特征在于,与所述氢化物相对应的所述R1、所述R2、所述R3和所述R4中的任意一或两个各自独立地包括咔唑基或其衍生物、二苯胺基或其衍生物、吩噁嗪基或其衍生物、或吖啶基或其衍生物。
7.根据权利要求6所述的空穴传输材料的制备方法,其特征在于,与所述氢化物相对应的所述R1、所述R2、所述R3和所述R4中的任意一或两个各自独立地包括以下基团中的任意一种:
Figure FDA0002286485480000023
8.根据权利要求5所述的空穴传输材料的制备方法,其特征在于,所述卤代螺氧杂蒽与所述氢化物的摩尔比介于1:1~1:3,且所述方法更包括以下步骤:
在所述偶联反应中加入第一催化剂、第二催化剂以及碱性物质;以及
在偶联反应完成后,进行冷却、萃取以及柱层析得到所述化合物。
9.根据权利要求8所述的空穴传输材料的制备方法,其特征在于,所述第一催化剂包括二价的钯催化剂,所述第二催化剂包括三叔丁基膦四氟硼酸盐,所述碱性物质包括叔丁醇钠或叔丁醇钾,以及所述有机溶剂包括除水除氧的甲苯。
10.一种有机发光器件,其特征在于,所述有机发光器件包括第一电极、第二电极、以及设置于所述第一电极与所述第二电极之间的功能层,且所述功能层包括如权利要求1至4任一项所述的空穴传输材料;
其中,所述功能层包括:
空穴注入层,设置于所述第一电极上;
空穴传输层包括所述空穴传输材料,并设置于所述空穴注入层上;
发光层,设置于所述空穴传输层上;
电子传输层,设置于所述发光层上;以及
电子注入层,设置于所述电子传输层上。
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