CN111100152A - 一种蓝光热活化延迟荧光材料、合成方法及电致发光器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种热活化延迟荧光材料、合成方法及电致发光器件，选择以具有较弱接受电子能力以及大的空间结构的二苯硼蒽为吸电子基团，在一端通过苯连接不同的吸电子基团，另外一端运用钯催化的C‑N偶联方法连接不同的电子给体基团，制备了一系列从深蓝到天蓝光的小分子材料。这样设计的TADF小分子具有非常小的单三线态能级差，同时具有蓝光发射以及较高的PLQY。将这些小分子蓝光材料应用于电致发光器件中，取得了良好的器件效果。
Description
技术领域
本发明属于有机光电材料技术领域，具体涉及一种热活化延迟荧光材料、合成方法及电致发光器件。
背景技术
OLED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，起主导作用的发光客体材料至关重要。早期的OLED 使用的发光客体材料为荧光材料，由于在OLED 中单重态和三重态的激子比例为1:3，因此基于荧光材料的OLED 的理论内量子效率(IQE) 只能达到25%，极大的限制了荧光电致发光器件的应用。重金属配合物磷光材料由于重原子的自旋轨道耦合作用，使得它能够同时利用单重态和三重态激子而实现100%的IQE。然而，通常使用的重金属都是Ir、Pt 等贵重金属，并且重金属配合物磷光发光材料在蓝光以及深蓝光材料方面尚有待突破。纯有机热活化延迟荧光(TADF) 材料，通过巧妙的分子设计，使得分子具有较小的最低单三重能级差(ΔE ST)，这样三重态激子可以通过反向系间窜越(RISC) 回到单重态，再通过辐射跃迁至基态而发光，从而能够同时利用单、三重态激子，也可以实现100%的IQE。
对于TADF 材料，快速的反向系间窜越常数(k RISC) 以及高的光致发光量子产率(PLQY) 是制备高效率OLED 的必要条件。目前，具备上述条件的TADF 材料相对于重金属Ir配合物而言还是比较匮乏，在磷光重金属材料有待突破的蓝光领域，TADF 材料方面更是寥寥无几。
基于以上背景，现有技术在材料设计和器件制备方面的解决方案还有待改进和发展。
发明内容
本发明针对上述问题，本发明提供一种热活化延迟荧光材料、合成方法及电致发光器件，选择以具有较弱接受电子能力以及大的空间结构的二苯硼蒽为吸电子基团，在一端通过苯连接不同的吸电子基团，另外一端运用钯催化的C-N偶联方法连接不同的电子给体基团，制备了一系列从深蓝到天蓝光的小分子材料。这样设计的TADF小分子具有非常小的单三线态能级差，同时具有蓝光发射以及较高的PLQY。将这些小分子蓝光材料应用于电致发光器件中，取得了良好的器件效果。
一种热活化延迟荧光材料， 其分子结构通式为：
其中R1为以下结构的一种：
其中R2为以下结构的一种：
一种电致热激活延迟荧光器件，其采用热激活延迟荧光材料作为发光层，包括玻璃、导电玻璃（ITO）衬底层1、空穴传输层、空穴注入层2（聚3，4-乙撑二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸盐，PEDOT:PSS）、发光层3（本发明具有延迟荧光的蓝光小分子材料）、电子传输层4（1,3,5-三(3-(3-吡啶基)苯基)苯Tm3PyPB）和阴极层5（氟化锂/铝）。
所述空穴注入层，由MoO3材料制成，用于将空穴注入到空穴传输层；
所述空穴传输层，由4 ,4 ',4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)制成，用于将从MoO3注入 的空穴传输到发光层；
所述发光层包括所述的热激活延迟荧光材料，所述发光层用于将所述空穴和电子 复合产生激子，使所述热激活延迟荧光材料在激子的作用下发光。
所述电子传输层，由1 ,3 ,5-三(3-(3-吡啶基)苯基)苯Tm3PyPB制成，用于将所述电 子传输给所述发光层；
所述阴极层，由氟化锂/铝制成，作为阴极，用于提供电子；
电致发光器件可按本领域已知方法制作，如按参考文献（Adv. Mater.2003,15, 277.）公开的方法制作。具体方法为：在经过清洗的导电玻璃（ITO）衬底上依次旋涂，PESOT:PSS，蓝光小分子材料，然后在高真空条件下依次蒸镀TmPyPB， 1nm的LiF和100nm的Al。
TPDB-X系列深蓝光材料的合成方法，
1）TPDB-Cz的合成：
向100 mL二口瓶中加入TPDB-Br (2.03 g，5 mmol)，咔唑 (Cz，1.00 g，6 mmol)，醋酸钯 (45 mg，0.2 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.17 g，0.6 mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (0.58 g，6 mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得白色粉末1.5 g，产率61%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.3 g目标化合物。MS (EI) m/z: 493.14。
2）TPDB-MeCz的合成：
向100 mL二口瓶中加入TPDB-Br (2.03 g，5 mmol)，3,6-二甲基咔唑 (MeCz，1.17 g，6mmol)，醋酸钯 (45 mg，0.2 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.17 g，0.6 mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (0.58 g，6 mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得白色粉末1.6 g，产率60%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.4 g目标化合物。MS (EI) m/z: 521.03。
3）TPDB-t-BuCz的合成：
向100 mL二口瓶中加入TPDB-Br (2.03 g，5 mmol)，3,6-二叔丁基咔唑 (t-BuCz，1.68g，6 mmol)，醋酸钯 (45 mg，0.2 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.17 g，0.6 mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (0.58 g，6 mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得白色粉末1.9 g，产率63%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.6 g目标化合物。MS (EI) m/z: 605.30。
CF3TPDB-X系列蓝光材料的合成方法，
1）CF3TPDB-Cz的合成：
向100 mL二口瓶中加入CF3TPDB-Br (2.37 g，5 mmol)，咔唑 (Cz，1.00 g，6 mmol)，醋酸钯 (45 mg，0.2 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.17 g，0.6 mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (0.58 g，6 mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得淡蓝色粉末2.0 g，产率71%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.8 g目标化合物。MS (EI) m/z: 561.14。
2）CF3TPDB-MeCz的合成：
向100 mL二口瓶中加入CF3TPDB-Br (2.37 g，5 mmol)，3,6-二甲基咔唑 (MeCz，1.17g，6 mmol)，醋酸钯 (45 mg，0.2 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.17 g，0.6 mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (0.58 g，6 mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得淡蓝色粉末2.0 g，产率68%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.7 g目标化合物。MS (EI) m/z:589.13。
3）CF3TPDB-t-BuCz的合成：
向100 mL二口瓶中加入CF3TPDB-Br (2.37 g，5 mmol)，3,6-二叔丁基咔唑 (t-BuCz，1.68 g，6 mmol)，醋酸钯 (45 mg，0.2 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.17 g，0.6mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (0.58 g，6 mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得蓝白色粉末2.3 g，产率68%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.9 g目标化合物。MS (EI) m/z: 673.40。
CNTPDB-X系列蓝光材料的合成方法，
1）CNTPDB-Cz的合成：
向100 mL二口瓶中加入CNTPDB-Br (2.16 g，5 mmol)，咔唑 (Cz，1.00 g，6 mmol)，醋酸钯 (45 mg，0.2 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.17 g，0.6 mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (0.58 g，6 mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得淡蓝色粉末1.6 g，产率62%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.2 g目标化合物。MS (EI) m/z: 518.09。
2）CNTPDB-MeCz的合成：
向100 mL二口瓶中加入CNTPDB-Br (2.16 g，5 mmol)，3,6-二甲基咔唑 (MeCz，1.17g，6 mmol)，醋酸钯 (45 mg，0.2 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.17 g，0.6 mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (0.58 g，6 mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得淡蓝色粉末1.7 g，产率62%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.3 g目标化合物。MS (EI) m/z:546.20。
3）CNTPDB-t-BuCz的合成：
向100 mL二口瓶中加入CNTPDB-Br (2.16 g，5 mmol)，3,6-二叔丁基咔唑 (t-BuCz，1.68 g，6 mmol)，醋酸钯 (45 mg，0.2 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.17 g，0.6mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (0.58 g，6 mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得淡蓝色粉末1.8 g，产率57%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.3 g目标化合物。MS (EI) m/z: 630.28。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步描述：
图1为本发明的热激活延迟荧光材料发光层结构图；
图2为器件1的发光光谱图；
图3为器件2的发光光谱图；
图4为器件3的发光光谱图；
图5为器件4的发光光谱图；
图6为器件5的发光光谱图；
图7为器件6的发光光谱图；
图8为器件7的发光光谱图；
图9为器件8的发光光谱图；
图10为器件9的发光光谱图；
图11为TPDB-X系列深蓝光材料的合成步骤图；
图12为CF3TPDB-X系列蓝光材料的合成步骤图；
图13为CNTPDB-X系列蓝光材料的合成步骤图。
具体实施方式
本发明提供一种热活化延迟荧光蓝光材料的合成及其在有机电致发光器件中的应用，本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-13所示：实施例1：
一种热活化延迟荧光材料， 其分子结构通式为：
实施例1b与实施例1的区别为：其中R1为以下结构的一种：
实施例1c与实施例1b其中R2为以下结构的一种：
实施例1c与实施例1其中R2为以下结构的一种：
实施例2：TPDB-X系列深蓝光材料的合成方法，
1）TPDB-Cz的合成：
向100 mL二口瓶中加入TPDB-Br (2.03 g，5 mmol)，咔唑 (Cz，1.00 g，6 mmol)，醋酸钯 (45 mg，0.2 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.17 g，0.6 mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (0.58 g，6 mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得白色粉末1.5 g，产率61%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.3 g目标化合物。MS (EI) m/z: 493.14。
2）TPDB-MeCz的合成：
向100 mL二口瓶中加入TPDB-Br (2.03 g，5 mmol)，3,6-二甲基咔唑 (MeCz，1.17 g，6mmol)，醋酸钯 (45 mg，0.2 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.17 g，0.6 mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (0.58 g，6 mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得白色粉末1.6 g，产率60%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.4 g目标化合物。MS (EI) m/z: 521.03。
3）TPDB-t-BuCz的合成：
向100 mL二口瓶中加入TPDB-Br (2.03 g，5 mmol)，3,6-二叔丁基咔唑 (t-BuCz，1.68g，6 mmol)，醋酸钯 (45 mg，0.2 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.17 g，0.6 mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (0.58 g，6 mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得白色粉末1.9 g，产率63%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.6 g目标化合物。MS (EI) m/z: 605.30。
实施例3：CF3TPDB-X系列蓝光材料的合成方法，
1）CF3TPDB-Cz的合成：
向100 mL二口瓶中加入CF3TPDB-Br (2.37 g，5 mmol)，咔唑 (Cz，1.00 g，6 mmol)，醋酸钯 (45 mg，0.2 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.17 g，0.6 mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (0.58 g，6 mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得淡蓝色粉末2.0 g，产率71%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.8 g目标化合物。MS (EI) m/z: 561.14。
2）CF3TPDB-MeCz的合成：
向100 mL二口瓶中加入CF3TPDB-Br (2.37 g，5 mmol)，3,6-二甲基咔唑 (MeCz，1.17g，6 mmol)，醋酸钯 (45 mg，0.2 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.17 g，0.6 mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (0.58 g，6 mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得淡蓝色粉末2.0 g，产率68%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.7 g目标化合物。MS (EI) m/z:589.13。
3）CF3TPDB-t-BuCz的合成：
向100 mL二口瓶中加入CF3TPDB-Br (2.37 g，5 mmol)，3,6-二叔丁基咔唑 (t-BuCz，1.68 g，6 mmol)，醋酸钯 (45 mg，0.2 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.17 g，0.6mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (0.58 g，6 mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得蓝白色粉末2.3 g，产率68%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.9 g目标化合物。MS (EI) m/z: 673.40。
实施例4：CNTPDB-X系列蓝光材料的合成方法，
1）CNTPDB-Cz的合成：
向100 mL二口瓶中加入CNTPDB-Br (2.16 g，5 mmol)，咔唑 (Cz，1.00 g，6 mmol)，醋酸钯 (45 mg，0.2 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.17 g，0.6 mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (0.58 g，6 mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得淡蓝色粉末1.6 g，产率62%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.2 g目标化合物。MS (EI) m/z: 518.09。
2）CNTPDB-MeCz的合成：
向100 mL二口瓶中加入CNTPDB-Br (2.16 g，5 mmol)，3,6-二甲基咔唑 (MeCz，1.17g，6 mmol)，醋酸钯 (45 mg，0.2 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.17 g，0.6 mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (0.58 g，6 mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得淡蓝色粉末1.7 g，产率62%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.3 g目标化合物。MS (EI) m/z:546.20。
3）CNTPDB-t-BuCz的合成：
向100 mL二口瓶中加入CNTPDB-Br (2.16 g，5 mmol)，3,6-二叔丁基咔唑 (t-BuCz，1.68 g，6 mmol)，醋酸钯 (45 mg，0.2 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.17 g，0.6mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (0.58 g，6 mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得淡蓝色粉末1.8 g，产率57%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.3 g目标化合物。MS (EI) m/z: 630.28。
实施例2b：TPDB-X系列深蓝光材料的合成方法，
1）TPDB-Cz的合成：
向100 mL二口瓶中加入TPDB-Br (4mmol)，咔唑 (5 mmol)，醋酸钯 (0.15 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.5mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (5mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得白色粉末1.2 g，产率61%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.0 g目标化合物。MS (EI) m/z: 493.14。
2）TPDB-MeCz的合成：
向100 mL二口瓶中加入TPDB-Br (4mmol)，3,6-二甲基咔唑 (5 mmol)，醋酸钯 (0.15mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.5mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (5mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得白色粉末1.3 g，产率60%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.0g目标化合物。MS (EI) m/z: 521.03。
3）TPDB-t-BuCz的合成：
向100 mL二口瓶中加入TPDB-Br (4 mmol)，3,6-二叔丁基咔唑 (5 mmol)，醋酸钯(0.15 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.5 mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (5mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得白色粉末1.5 g，产率63%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.2 g目标化合物。MS (EI) m/z: 605.30。
实施例3b：CF3TPDB-X系列蓝光材料的合成方法，
1）CF3TPDB-Cz的合成：
向100 mL二口瓶中加入CF3TPDB-Br (4 mmol)，咔唑 (5mmol)，醋酸钯 (0.15mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.5 mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (5 mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得淡蓝色粉末1.6 g，产率71%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.3 g目标化合物。MS (EI) m/z: 561.14。
2）CF3TPDB-MeCz的合成：
向100 mL的二口瓶中加入CF3TPDB-Br (4mmol)，3,6-二甲基咔唑 (5mmol)，醋酸钯(0.15mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.5mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (5mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得淡蓝色粉末1.6 g，产率68%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.2 g目标化合物。MS (EI) m/z: 589.13。
3）CF3TPDB-t-BuCz的合成：
向100 mL二口瓶中加入CF3TPDB-Br (4mmol)，3,6-二叔丁基咔唑 (5 mmol)，醋酸钯(0.15mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.5 mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (5mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得蓝白色粉末1.8 g，产率68%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.4 g目标化合物。MS (EI) m/z: 673.40。
实施例4b：CNTPDB-X系列蓝光材料的合成方法，
1）CNTPDB-Cz的合成：
向100 mL二口瓶中加入CNTPDB-Br (4mmol)，咔唑 (5mmol)，醋酸钯 (0.15 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.5 mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (5mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得淡蓝色粉末1.3 g，产率62%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到0.9 g目标化合物。MS (EI) m/z: 518.09。
2）CNTPDB-MeCz的合成：
向100 mL二口瓶中加入CNTPDB-Br (4mmol)，3,6-二甲基咔唑 (5 mmol)，醋酸钯(0.15mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.5mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (5mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得淡蓝色粉末1.4 g，产率62%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.0 g目标化合物。MS (EI) m/z: 546.20。
3）CNTPDB-t-BuCz的合成：
向100 mL二口瓶中加入CNTPDB-Br (4mmol)，3,6-二叔丁基咔唑 (5 mmol)，醋酸钯(0.15 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.5mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu(5mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得淡蓝色粉末1.4 g，产率57%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.0 g目标化合物。MS (EI) m/z: 630.28。
实施例2c：TPDB-X系列深蓝光材料的合成方法，
1）TPDB-Cz的合成：
向100 mL二口瓶中加入TPDB-Br (6mmol)，咔唑 (7 mmol)，醋酸钯 (0.25 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.7mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (7mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得白色粉末1.8 g，产率61%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.4 g目标化合物。MS (EI) m/z: 493.14。
2）TPDB-MeCz的合成：
向100 mL二口瓶中加入TPDB-Br (6mmol)，3,6-二甲基咔唑 (7mmol)，醋酸钯 (0.25mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.7mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (7mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得白色粉末1.9 g，产率60%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.5g目标化合物。MS (EI) m/z: 521.03。
3）TPDB-t-BuCz的合成：
向100 mL二口瓶中加入TPDB-Br (6 mmol)，3,6-二叔丁基咔唑 (7 mmol)，醋酸钯(0.25 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.7mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu(7mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得白色粉末2.3 g，产率63%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.8 g目标化合物。MS (EI) m/z: 605.30。
实施例3c：CF3TPDB-X系列蓝光材料的合成方法，
1）CF3TPDB-Cz的合成：
向100 mL二口瓶中加入CF3TPDB-Br (6mmol)，咔唑 (7mmol)，醋酸钯 (0.25mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.7mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (7mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得淡蓝色粉末2.4 g，产率71%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.7 g目标化合物。MS (EI) m/z: 561.14。
2）CF3TPDB-MeCz的合成：
向100 mL的二口瓶中加入CF3TPDB-Br (6mmol)，3,6-二甲基咔唑 (7mmol)，醋酸钯(0.25mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.7mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (7mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得淡蓝色粉末2.4 g，产率68%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.8 g目标化合物。MS (EI) m/z: 589.13。
3）CF3TPDB-t-BuCz的合成：
向100 mL二口瓶中加入CF3TPDB-Br (6mmol)，3,6-二叔丁基咔唑 (7mmol)，醋酸钯(0.25mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.7mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (7mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得蓝白色粉末2.7 g，产率68%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到2.0 g目标化合物。MS (EI) m/z: 673.40。
实施例4c：CNTPDB-X系列蓝光材料的合成方法，
1）CNTPDB-Cz的合成：
向100 mL二口瓶中加入CNTPDB-Br (6mmol)，咔唑 (7mmol)，醋酸钯 (0.25 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.7mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (7mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得淡蓝色粉末1.9 g，产率62%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.5 g目标化合物。MS (EI) m/z: 518.09。
2）CNTPDB-MeCz的合成：
向100 mL二口瓶中加入CNTPDB-Br (6mmol)，3,6-二甲基咔唑 (7mmol)，醋酸钯(0.25mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.7mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu (7mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得淡蓝色粉末2.0 g，产率62%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.5 g目标化合物。MS (EI) m/z: 546.20。
3）CNTPDB-t-BuCz的合成：
向100 mL二口瓶中加入CNTPDB-Br (6mmol)，3,6-二叔丁基咔唑 (7 mmol)，醋酸钯(0.25 mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐 (0.7mmol)，然后在手套箱中加入NaOt-Bu(7mmol)，在氩气氛围下打入40 mL事先除水除氧的甲苯，在120 ℃反应48小时。冷却至室温，将反应液倒入200 mL冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:3)分离纯化，得淡蓝色粉末2.2 g，产率57%。使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到1.8 g目标化合物。MS (EI) m/z: 630.28。
目前OLED手机屏使用的蓝光材料为普通荧光材料，其激子利用率的上限只有25%，导致蓝光的效率较低，手机屏在设计红绿光像素大小时候，要优先考虑增加蓝光的发光面积，这样产品的分辨率会下降，效率低，功耗较高。而热活化延迟荧光材料，其结构的特殊性，使得其激子利用率的上限可以达到100%，因此对比普通蓝光荧光材料，其具有理论激子利用率上限的优势，其蓝光效率有明显的提高，蓝光像素的发光面积减小，对应产品的分辨率高，效率高，功耗低。热活化延迟荧光材料技术是最近几年才开始蓬勃发展的技术，相比普通荧光材料，这是一个非常全新的领域，其制备方法和结构式，具有非常大的开拓创新空间。本发明设计的合成方法和结构式，是在热活化延迟荧光的基本设计原则的基础上（非常小的单三线态能级差），开拓思维，进行创新性设计的。
实施例5：一种电致热激活延迟荧光器件，其采用热激活延迟荧光材料作为发光层，包括玻璃、导电玻璃（ITO）衬底层1、空穴传输层、空穴注入层2（聚3，4-乙撑二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸盐，PEDOT:PSS）、发光层3（本发明具有延迟荧光的蓝光小分子材料）、电子传输层4（1,3,5-三(3-(3-吡啶基)苯基)苯Tm3PyPB）和阴极层5（氟化锂/铝）。
所述空穴注入层，由MoO3材料制成，用于将空穴注入到空穴传输层；
所述空穴传输层，由4 ,4 ',4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)制成，用于将从MoO3注入 的空穴传输到发光层；
所述发光层包括所述的热激活延迟荧光材料，所述发光层用于将所述空穴和电子 复合产生激子，使所述热激活延迟荧光材料在激子的作用下发光。
所述电子传输层，由1 ,3 ,5-三(3-(3-吡啶基)苯基)苯Tm3PyPB制成，用于将所述电 子传输给所述发光层；
所述阴极层，由氟化锂/铝制成，作为阴极，用于提供电子；
电致发光器件可按本领域已知方法制作，如按参考文献（Adv. Mater.2003,15, 277.）公开的方法制作。具体方法为：在经过清洗的导电玻璃（ITO）衬底上依次旋涂，PESOT:PSS，蓝光小分子材料，然后在高真空条件下依次蒸镀TmPyPB， 1nm的LiF和100nm的Al。
结构如下：
器件1 (D1)：
ITO/PEDOT:PSS(50nm)/ TPDB-Cz(40nm)/TmPyPB(40nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)
器件2 (D2)：
ITO/PEDOT:PSS(50nm)/TPDB-MeCz(40nm)/TmPyPB(40nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)
器件3 (D3)：
ITO/PEDOT:PSS(50nm)/TPDB-t-BuCz(40nm)/TmPyPB(40nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)
器件4 (D4)：
ITO/PEDOT:PSS(50nm)/CF3TPDB-Cz(40nm)/TmPyPB(40nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)
器件5 (D5)：
ITO/PEDOT:PSS(50nm)/ CF3TPDB-MeCz(40nm)/TmPyPB(40nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)
器件6 (D6)：
ITO/PEDOT:PSS(50nm)/ CF3TPDB-t-BuCz(40nm)/TmPyPB(40nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)
器件7 (D7)：
ITO/PEDOT:PSS(50nm)/CNTPDB-Cz(40nm)/TmPyPB(40nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)
器件8 (D8)：
ITO/PEDOT:PSS(50nm)/CNTPDB-MeCz(40nm)/TmPyPB(40nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)
器件9 (D9)：
ITO/PEDOT:PSS(50nm)/ CNTPDB-t-BuCz(40nm)/TmPyPB(40nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)
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 2400 Sourcemeter、Keithley 2000 Currentmeter）完成的，电致发光光谱是由法国JY公司SPEX CCD3000光谱仪测量的，所有测量均在室温大气中完成。
器件的性能数据见下表：
以上结合优选实施例对本发明进行了说明，但本发明并不局限于上述实施例，应当理解，所附权利要求包括了本发明的范围在本发明构思的引导下本领域的技术人员应意识到，对本发明的各实施例所进行的一定的改变，都将被本发明的权利要求书的精神和范围所覆盖。
Claims (10)
1.一种热活化延迟荧光材料，其特征在于：其分子结构通式为：
2.如权利要求1所述的热活化延迟荧光材料，其特征在于：其中R1为以下结构的一种：
3.如权利要求1或2所述的热活化延迟荧光材料，其特征在于：其中R2为以下结构的一种：
4.一种TPDB-X系列深蓝光材料的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：
向二口瓶中加入TPDB-Br、X有机中间体、醋酸钯和三叔丁基膦四氟硼酸盐，然后在手套箱中加入NaOt-Bu，在氩气氛围下打入事先除水除氧的甲苯，冷却至室温，将反应液倒入冰水中，二氯甲烷萃取，合并有机相，旋成硅胶，柱层析分离纯化，得白色粉末，使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到目标化合物。
5.一种CF3TPDB-X系列蓝光材料的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：
向二口瓶中加入CF3TPDB-Br、X有机中间体、醋酸钯和三叔丁基膦四氟硼酸盐，然后在手套箱中加入NaOt-Bu，在氩气氛围下打入事先除水除氧的甲苯，冷却至室温，将反应液倒入冰水中，二氯甲烷萃取，合并有机相，旋成硅胶，柱层析分离纯化，得白色粉末，使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到目标化合物。
6.一种CNTPDB-X系列蓝光材料的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：
向二口瓶中加入CNTPDB-Br、X有机中间体、醋酸钯和三叔丁基膦四氟硼酸盐，然后在手套箱中加入NaOt-Bu，在氩气氛围下打入事先除水除氧的甲苯，冷却至室温，将反应液倒入冰水中，二氯甲烷萃取，合并有机相，旋成硅胶，柱层析分离纯化，得白色粉末，使用升华仪对终产物进行纯化，最后得到目标化合物。
7.如权利要求4所述的TPDB-X系列深蓝光材料的合成方法，其特征在于：所述X有机中间体为咔唑；所述TPDB-Br的添加量为4～6mmol，将反应液倒入200mL冰水中；咔唑的添加量为5～7mmol，醋酸钯的添加量均为0.15～0.25mmol，三叔丁基膦四氟硼酸盐添加量均为0.5～0.7mmol，NaOt-Bu的添加量为5～7mmol，二氯甲烷萃取三次，二氯甲烷:正己烷为1:3，氩气氛围下打入事先除水除氧的甲苯，在120℃反应48小时，冷却至室温，二口瓶采用100 mL二口瓶。
8.如权利要求5所述的CF3TPDB-X系列蓝光材料的合成方法，其特征在于：所述X有机中间体为3,6-二甲基咔唑，所述CF3TPDB-Br的添加量为4～6mmol，将反应液倒入200mL冰水中；3,6-二甲基咔唑的添加量为5～7mmol，醋酸钯的添加量均为0.15～0.25mmol，三叔丁基膦四氟硼酸盐添加量均为0.5～0.7mmol，NaOt-Bu的添加量为5～7mmol，二氯甲烷萃取三次，二氯甲烷:正己烷为1:3，氩气氛围下打入事先除水除氧的甲苯，在120℃反应48小时，冷却至室温，二口瓶采用100 mL二口瓶。
9.如权利要求6所述的CNTPDB-X系列蓝光材料的合成方法，其特征在于：所述X有机中间体为3,6-二叔丁基咔唑，所述CNTPDB-Br的添加量为4～6mmol，将反应液倒入200mL冰水中；3,6-二甲基咔唑的添加量为5～7mmol，醋酸钯的添加量均为0.15～0.25mmol，三叔丁基膦四氟硼酸盐添加量均为0.5～0.7mmol，NaOt-Bu的添加量为5～7mmol，二氯甲烷萃取三次，二氯甲烷:正己烷为1:3，氩气氛围下打入事先除水除氧的甲苯，在120℃反应48小时，冷却至室温，二口瓶采用100 mL二口瓶。
10.一种电致热激活延迟荧光器件，其采用热激活延迟荧光材料作为发光层，包括玻璃、导电玻璃（ITO）衬底层1、空穴传输层、空穴注入层2（聚3，4-乙撑二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸盐，PEDOT:PSS）、发光层3（本发明具有延迟荧光的蓝光小分子材料）、电子传输层4（1,3,5-三(3-(3-吡啶基)苯基)苯Tm3PyPB）和阴极层5（氟化锂/铝）；
所述空穴注入层，由MoO3材料制成，用于将空穴注入到空穴传输层；所述空穴传输层，由4 ,4 ',4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)制成，用于将从MoO3注 入 的空穴传输到发光层；
所述发光层包括所述的热激活延迟荧光材料，所述发光层用于将所述空穴和电子复合产生激子，使所述热激活延迟荧光材料在激子的作用下发光；所述电子传输层，由1 ,3 ,5-三(3-(3-吡啶基)苯基)苯Tm3PyPB制成，用于将所述电子传输给所述发光层；所述阴极层，由氟化锂/铝制成，作为阴极，用于提供电子。
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| WO2022262057A1 (zh) * | 2021-06-16 | 2022-12-22 | 武汉华星光电技术有限公司 | 有机电致发光材料及制备方法 |
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