CN111875618B - 一种多杂环结构化合物及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及有机电致发光显示技术领域，具体公开了一种多杂环结构化合物的有机材料，同时还公开了其在有机电致发光器件中的应用。本发明提供的多杂环结构化合物如通式(Ⅰ)所示，可以应用在有机电致发光领域，作为电子传输材料使用。本发明提供的该结构化合物应用于OLED器件中，可以降低器件的驱动电压，提高器件发光效率。

Description

一种多杂环结构化合物及其应用
技术领域
本发明涉及有机电致发光用材料技术领域，具体公开了一种新型的多杂环结构化合物，同时还公开了其在有机电致发光器件中的应用。
背景技术
有机电致发光(OLED)材料在信息显示材料、有机光电子材料等领域中的应用具有极大的研究价值和美好的应用前景。随着多媒体信息技术的发展，对平板显示器件性能的要求越来越高。目前主要的显示技术有等离子显示器件、场发射显示器件和有机电致发光显示器件(OLEDs)。其中，OLEDs具有自身发光、低电压直流驱动、轻薄省电、全固化、视角宽、颜色丰富等一系列优点，与液晶显示器件相比，OLEDs不需要背光源，视角更宽，功耗低，其响应速度是液晶显示器件的1000倍，因此，OLEDs具有更广阔的应用前景。
自高效有机发光二极管(OLEDs)第一次被报道以来，许多学者就一直致力于研究如何提高OLED器件的性能。有机电荷传输材料是一种用于OLED器件的重要材料。有机电荷传输材料是一类当有载流子(电子或空穴)注入时，在电场作用下，可以实现载流子的可控定向有序移动，从而来进行电荷传输的有机半导体材料。有机电荷传输材料中以传输空穴为主的，称为空穴型传输材料，以传输电子为主的，称为电子型传输材料，或者简称电子传输材料。有机电荷传输材料发展至今，其中空穴传输材料种类较为繁多且性能较好，而电子传输材料的品种少、性能也较差。例如目前常用的电子传输材料Alq3由于电子迁移率低，因而导致器件的工作电压较高，耗电严重；部分电子传输材料如LG201三线态能级不高，在使用磷光发光材料作为发光层时，需要增加激子阻挡层，否则效率会降低；还有一些材料如Bphen，容易结晶，导致寿命降低。电子传输材料存在的这些问题都是影响有机电致发光显示器件发展的瓶颈。因此，开发新的性能更好的电子传输材料将具有很重要的实际应用价值。
发明内容
本发明的目的在于开发一种有机电致发光器件的电子传输材料，应用于OLED器件中，可以降低驱动电压，提高器件发光效率。
具体而言，第一方面，本发明提供了一种多杂环结构化合物，具有如通式(Ⅰ)所示的结构：
Figure BDA0002611574850000021
其中：
R1～R12任意选自H、卤原子、直链或含支链的烷基、环烷基、取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，且R1～R12中至少一个为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基。
所述卤原子为F、Cl、Br或I。
直链烷基是指通式为CnH2n+1-的直链烷基，包括但不限于甲基、乙基、丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基等。优选n为1～5的直链烷基。
含支链的烷基包括但不限于异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、新戊基等。优选碳原子数量为1～5个的含支链烷基。
环烷基包括但不限于含环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基等的基团。优选碳原子数量为3～6个的环烷基。
C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其中单环芳烃基优选为含一个苯环的芳烃基；多环芳烃基为多苯代脂烃基、联苯和联多苯型多环芳烃基、螺二芴类基团或稠环芳烃基。
多环芳烃基包括但不限于包含联苯、三联苯、萘、苊、二氢苊、芴、螺二芴、菲、芘、荧蒽、屈、苯并(a)蒽、蒽、苯并荧蒽、三亚苯、苯并芘、苝、茚并荧蒽的基团。
作为本发明一种优选的实施方案，所述取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基中的多环芳烃基为多苯代脂烃基、联苯型多环芳烃基、螺二芴类基团、稠环芳烃基中的任意一种；所述取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基的取代基任意选自：卤素、直链或含支链的烷基、环烷基、多环芳基、多环芳基并基、单环芳基、单环芳基并基、杂环芳基、杂环芳基并基，所述取代基的个数选自1～7的整数。
多环芳基可以是联苯基、菲基、芴基、蒽基、荧蒽基、三亚苯基、萘基等。
多环芳基并基可以是菲并基、蒽并基、荧蒽并基、三亚苯基并基、萘并基等。
单环芳基优选为苯基。
单环芳基并基优选为苯并基。
杂环芳基为具有芳杂环的基团，可以为苯并噻吩基、苯并呋喃基、吡啶基、嘧啶基、噻唑基等。
杂环芳基并基可以为苯并噻吩并基、苯并呋喃并基等。
作为本发明一种优选的实施方案，所述取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基任意选自：取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的芘基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的三亚苯基、取代或未取代的芴基、取代或未取代的螺二芴基、取代或未取代的荧蒽基、取代或未取代的苯并(a)蒽基、取代或未取代的苯并(b)荧蒽基、取代或未取代的苯并(k)荧蒽基、取代或未取代的苯并(a)芘基、取代或未取代的茚并荧蒽基、取代或未取代的苝基；取代的取代基可以是1-3个，所述取代基任意选自卤素、C1-5的直链或含支链的烷基、C3-8的环烷基、单环芳基、单环芳基并基、多环芳基、多环芳基并基；所述取代基上的氢可以进一步分别被1～2个以下任意取代基取代：C1-5的直链或含支链的烷基、C3-8的环烷基、苯基。
作为本发明一种优选的实施方案，所述取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基任意选自：取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的芘基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的三亚苯基、取代或未取代的芴基、取代或未取代的螺二芴基、取代或未取代的荧蒽基、取代或未取代的茚并荧蒽基、取代或未取代的苝基；取代的取代基可以是1-3个，所述取代基任意选自卤素、C1-5的直链或含支链的烷基、C3-8的环烷基、苯基、联苯基、萘基、萘并基、菲基、菲并基、苯并基、三亚苯基、荧蒽基；所述取代基上的氢可以进一步分别被1～2个以下任意取代基取代：C1-5的直链或含支链的烷基、C3-8的环烷基、苯基。
作为本发明一种优选的实施方案，所述取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基任意选自：取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的芘基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的三亚苯基、取代或未取代的芴基、取代或未取代的螺二芴基、取代或未取代的荧蒽基、取代或未取代的茚并荧蒽基、取代或未取代的苝基；取代的取代基可以是1-2个，所述取代基任意选自C1-5的直链或含支链的烷基、C3-6的环烷基、苯基、联苯基、萘基、菲基、苯并基、三亚苯基、萘并基、荧蒽基。
作为本发明一种优选的实施方案，所述取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基任意选自以下基团：
Figure BDA0002611574850000041
其中
Figure BDA0002611574850000042
表示取代基与母核的连接位。
作为本发明一种优选的实施方案，通式(I)中，所述R1～R12中除了代表取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基外，其余均为H原子。
作为本发明的一种优选方案，所述R1～R12中，任意一个基团为取代或未被取代的C6～C40的芳烃或稠环芳烃。
作为本发明的一种优选方案，所述R1～R12中，任意两个基团为取代或未被取代的C6～C40的芳烃或稠环芳烃；上述两个基团可以相同，也可以不同。
作为本发明的一种优选方案，所述R1～R4中，任意一个基团为取代或未被取代的C6～C40的芳烃或稠环芳烃；且所述R5～R8或者R9～R12中，任意一个基团为取代或未被取代的C6～C40的芳烃或稠环芳烃；上述两个基团可以相同，也可以不同。
作为本发明的一种优选方案，所述R1～R12中，除了任意一个、两个或多个为取代或未被取代的C6～C40的芳烃或稠环芳烃外，其余皆为氢原子。
作为一种优选的实施方案，通式(I)中，所述R1～R12中至少一个选自取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，优选所述R1～R12中1～5个选自取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，更优选所述R1～R12中1～3个选自取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基；当所述R1～R12中有两个或以上选自取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基时，选择的所述取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基可以相同也可以不同。
作为一种优选的实施方案，通式(I)中，所述R1～R12中的其中一个选自取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H；优选R1为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H；或者，R2为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H；或者，R3为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H；或者，R6为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H；或者，R7为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H；或者，R9为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H；或者，R10为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H；或者，R11为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H。
作为一种优选的实施方案，通式(I)中，所述R1～R12中的其中两个选自取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H；所述R1～R12中选择的取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基可以相同也可以不同。优选R1、R3为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H；或者，R6、R8为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H；或者，R9、R11为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H；或者，R2、R7为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H；或者，R7、R10为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H；或者，R2、R10为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H；或者，R3、R11为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H；或者，R7、R11为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H；更优选，R2、R7为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H；或者，R7、R10为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H；或者，R2、R10为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H。
作为一种优选的实施方案，通式(I)中，所述R1～R12中的其中三个选自取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H；所述R1～R12中选择的取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基可以相同也可以不同。优选R1～R4中其中一个为选自取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，R5～R8中其中一个为选自取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，R9～R12中其中一个为选自取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H；更优选地，所述R1～R12中R2、R7、R10为选自取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H。
作为本发明的一种优选的实施方案，通式(I)所示的化合物，优选自以下结构式所示化合物：
Figure BDA0002611574850000061
Figure BDA0002611574850000071
Figure BDA0002611574850000081
第二方面，本发明提供了一种所述的多杂环结构化合物在制备有机电致发光器件中的应用。
优选地，所述的多杂环结构化合物在有机电致发光器件中用作电子传输材料。
第三方面，本发明提供了一种有机电致发光器件，所述有机电致发光器件包括电子传输层，所述电子传输层的材料中含有所述的多杂环结构化合物。
具体地，本发明提供了一种有机电致发光器件，所述有机电致发光器件由下至上依次包括透明基片、阳极层、空穴注入层、空穴传输层、电致发光层、电子传输层、电子注入层和阴极层，其中电子传输层的电子传输材料包括本发明提供的所述通式(I)所示化合物，即多杂环结构化合物。
作为一种优选的实施方式，所述电子传输层的厚度可以为10～50nm，优选为20～40nm。
第四方面，本发明提供了一种显示装置，包括所述的有机电致发光器件。
第五方面，本发明提供了一种照明装置，包括所述有机电致发光器件。
本发明提供了一种新型的多杂环结构化合物，该系列化合物的母核具有较强的吸电子能力，通过与中性基团相连，可以作为电子传输材料使用；同时具有良好的热稳定性，能够很好地应用于OLED器件中。该有机化合物用通式(Ⅰ)表示，将其应用于OLED器件中，作为OLED电子传输材料使用，可达到降低器件驱动电压、提高发光效率的目的。
本发明提供的化合物以多杂环结构为主体，该主体结构具有较强的吸电子能力，同时具有良好的热稳定性，该结构具有合适的HOMO和LUMO能级和Eg；我们发现，进一步通过在母核结构中引入中性基团R1～R12，能够通过改变分子间的堆积方式来提高材料的电子传输性能。
综上，本发明提供的新型OLED材料以多杂环结构化合物为母体，该母体结构具有较强吸电子能力，通过在母体结构中引入中性基团，获得了一类新型OLED材料。该类材料具有较好的电子传输性能，较好的薄膜稳定性和适合的分子能级，可以被应用在有机电致发光领域，作为电子传输材料使用，可以有效提高器件的光电性能，所述器件可以应用在显示和照明领域。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围，凡其他未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在所属权利要求范围内。
根据本发明提供的制备方法，本领域技术人员可采用已知的常见手段来实现，如进一步选择合适的催化剂、溶剂，确定适宜的反应温度、时间、物料比等，本发明对此不作特别限定。如无特别说明，制备过程中使用的溶剂、催化剂、碱等原料均可以通过公开商业途径或者本领域已知的方法合成得到。
合成中间体M1～M10
中间体M1的合成
Figure BDA0002611574850000101
合成路线如下：
Figure BDA0002611574850000102
具体操作步骤为：
(1)在配有机械搅拌的2L三口瓶中，加入4-氯-1-氟-2-硝基苯(17.5g，0.1mol)、2-溴-4-氯苯胺(30.8g，0.15mol)，搅拌，氩气保护，升温至180℃，保温反应30小时以上，在反应过程中，反应液颜色逐渐变成红色，最后逐渐变成深红色；反应结束后，分离有机相，萃取，干燥，柱层析，旋干溶剂，得到30g橙红色固体M-01，收率83％；
(2)在装有机械搅拌的2L三口瓶中，加入M-01(36.0g，0.1mol)、九水合硫化钠(96g，0.4mol)、乙醇(200mL)、水(100mL)，氮气保护，加热至回流，回流反应3小时，结束反应。分离有机相，萃取，干燥，柱层析，旋干溶剂，得到26.5g白色固体M-02，收率为80％；
(3)在装有机械搅拌的1L三口瓶中，加入M-02(33.0g，0.1mol)和丙酮300mL完全溶解，加入KOH(11.2g，0.2mol)溶于(50mL)水的溶液，然后向反应瓶中缓慢滴加2-溴-4-氯苯甲酰氯(25.2g，0.1mol)，反应瓶中逐渐有固体析出，滴加完毕后常温反应2小时，反应结束。调至中性，分离有机相，萃取，干燥，柱层析，旋干溶剂，得到43.8g白色固体M-03，收率79％；
(4)1L三口瓶中加入M-03(54.8g，0.1mol)，加入二乙二醇二甲醚200mL，氮气保护，逐渐加热至回流，固体逐渐溶解，磁力搅拌，保温反应3小时，反应结束。分离有机相，萃取，干燥，柱层析，旋干溶剂，得到40.0g淡红色固体M-04，收率76％；
(5)在氮气保护下，2L三口瓶中加入M-04(53.0g，0.1mol)和THF 800mL，冷却至-78℃，在搅拌下缓慢滴加正丁基锂(100mL，0.25mol)，滴加时间约30mins，滴完用50mL THF冲淋滴液漏斗，滴完保温1.5小时得到M-05的反应液。将反应体系升温到-30℃，缓慢将干燥的氧气通过反应液，保持通气5小时，在此温度下保温1小时，然后缓慢升温至室温，加入饱和氯化铵水溶液淬灭反应，将体系调至中性，加入氯化亚铁水溶液，在室温下搅拌反应4小时，溶液变成黄褐色，淀粉-碘化钾试纸测试不变色。分离有机相，萃取，干燥，旋干溶剂，得到黄褐色固体M-05。
(6)在1L反应瓶中，将上述固体M-05溶于300ml二乙二醇二甲醚中，加入5克一水合对甲苯磺酸(0.026mol)，加热到150℃，搅拌反应5小时，至TLC检测原料消失，冷却反应体系，加入饱和食盐水200ml，200ml二氯甲烷萃取三遍，合并有机相，无水硫酸镁干燥，旋干溶剂，柱层析分离得到20g白色固体中间体M1，收率51％。
产物MS(m/e)：386；元素分析(C19H9Cl3N2O)：理论值C：58.87％，H：2.34％，N：7.23％；实测值C：58.67％，H：2.54％，N：7.43％。
中间体M2的合成
Figure BDA0002611574850000111
参照中间体M1的合成方法，用
Figure BDA0002611574850000112
代替
Figure BDA0002611574850000113
选择合适的物料比，其他原料和步骤均和中间体M1的合成方法相同，得到中间体M2。
产物MS(m/e)：352；元素分析(C19H10Cl2N2O)：理论值C：64.61％，H：2.85％，N：7.93％；实测值C：64.49％，H：2.65％，N：7.78％。
中间体M3的合成
Figure BDA0002611574850000114
参照中间体M1的合成方法，用
Figure BDA0002611574850000115
分别代替
Figure BDA0002611574850000121
选择合适的物料比，其他原料和步骤均和中间体M1的合成方法相同，得到中间体M3。
产物MS(m/e)：352；元素分析(C19H10Cl2N2O)：理论值C：64.61％，H：2.85％，N：7.93％；实测值C：64.41％，H：2.95％，N：7.83％。
中间体M4的合成
Figure BDA0002611574850000122
参照中间体M1的合成方法，用
Figure BDA0002611574850000123
分别代替
Figure BDA0002611574850000124
选择合适的物料比，其他原料和步骤均和中间体M1的合成方法相同，得到中间体M4。
产物MS(m/e)：352；元素分析(C19H10Cl2N2O)：理论值C：64.61％，H：2.85％，N：7.93％；实测值C：64.81％，H：2.95％，N：7.83％。
中间体M5的合成
Figure BDA0002611574850000125
参照中间体M1的合成方法，用
Figure BDA0002611574850000126
分别代替
Figure BDA0002611574850000127
选择合适的物料比，其他原料和步骤均和中间体M1的合成方法相同，得到中间体M5。
产物MS(m/e)：352；元素分析(C19H10Cl2N2O)：理论值C：64.61％，H：2.85％，N：7.93％；实测值C：64.48％，H：2.96％，N：7.72％。
中间体M6的合成
Figure BDA0002611574850000131
参照中间体M1的合成方法，用
Figure BDA0002611574850000132
分别代替
Figure BDA0002611574850000133
Figure BDA0002611574850000134
选择合适的物料比，其他原料和步骤均和中间体M1的合成方法相同，得到中间体M6。
产物MS(m/e)：318；元素分析(C19H11ClN2O)：理论值C：71.59％，H：3.48％，N：8.79％；实测值C：71.48％，H：3.58％，N：8.89％。
中间体M7的合成
Figure BDA0002611574850000135
参照中间体M1的合成方法，用
Figure BDA0002611574850000136
分别代替
Figure BDA0002611574850000137
选择合适的物料比，其他原料和步骤均和中间体M1的合成方法相同，得到中间体M7。
产物MS(m/e)：318；元素分析(C19H11ClN2O)：理论值C：71.59％，H：3.48％，N：8.79％；实测值C：71.45％，H：3.34％，N：8.89％。
中间体M8的合成
Figure BDA0002611574850000141
参照中间体M1的合成方法，用
Figure BDA0002611574850000142
分别代替
Figure BDA0002611574850000143
Figure BDA0002611574850000144
选择合适的物料比，其他原料和步骤均和中间体M1的合成方法相同，得到中间体M8。
产物MS(m/e)：318；元素分析(C19H11ClN2O)：理论值C：71.59％，H：3.48％，N：8.79％；实测值C：71.63％，H：3.27％，N：8.61％。
中间体M9的合成
Figure BDA0002611574850000145
合成路线如下：
Figure BDA0002611574850000146
具体操作步骤为：
(1)中间体M9-04的合成：
用
Figure BDA0002611574850000147
分别代替
Figure BDA0002611574850000148
选择合适的物料比，其他原料和步骤均和中间体M1的合成方法相同，先得到M9-04；
(2)中间体M9的合成：
在N2保护下，2L三口瓶中加入M9-04(58.8g,0.1mol)、500ml无水THF，搅拌下用液氮乙醇浴将反应体系冷却到-78℃，然后在此温度下缓慢加入70ml正丁基锂的1.6M己烷溶液(0.11mol)，滴加完全后，在此温度下保温15分钟，然后将反应体系升温到-30℃，缓缓将干燥的氧气通入反应液中，在此温度下鼓泡反应5小时，在此温度下保温1小时，然后缓慢升温至室温，加入饱和氯化铵水溶液淬灭反应，然后将体系调至中性，加入氯化亚铁水溶液，在室温下搅拌反应4小时，溶液变成黄褐色，淀粉-碘化钾试纸测试不变色。分离有机相，萃取，干燥，旋干溶剂，得到黄褐色固体M9-05。
在1L三口瓶中，加入上述黄褐色固体M9-05、300ml二氧六环、CuI(5.7g,0.03mol)、N,N-二甲基-氨基乙酸(10.3g，0.1mol)、碳酸铯(64g，0.2mol)，反应混合物在60℃下搅拌反应3小时，TLC监测反应进程完全。冷却到室温，缓慢加入饱和氯化铵溶液，加入乙酸乙酯250ml，分离有机相，水相用乙酸乙酯萃取3遍，合并有机相，无水硫酸镁干燥，旋干溶剂，柱色谱分离，得到中间体M9共17.1g，白色固体，两步反应收率约41％。
产物MS(m/e)：396；元素分析(C19H10BrClN2O)：理论值C：57.39％，H：2.53％，N：7.04％；实测值C：57.49％，H：2.38％，N：6.89％。
中间体M10的合成
Figure BDA0002611574850000151
参照中间体M9的合成方法，用
Figure BDA0002611574850000152
分别代替
Figure BDA0002611574850000153
Figure BDA0002611574850000154
选择合适的物料比，其他原料和步骤均和中间体M9的合成方法相同，得到中间体M10。
产物MS(m/e)：396；元素分析(C19H10BrClN2O)：理论值C：57.39％，H：2.53％，N：7.04％；实测值C：57.51％，H：2.45％，N：6.97％。
实施例1
Figure BDA0002611574850000161
合成路线如下：
Figure BDA0002611574850000162
化合物I-1的合成，包括如下具体步骤：
在1L的三口瓶中，加入M1(38.8g，0.1mol，纯度99％)、苯硼酸(36.6g，0.3mol，纯度99％)、碳酸钠(63.6g，0.6mol)、甲苯150mL，乙醇150mL，水150mL，反应体系用氮气置换保护后加入Pd(PPh3)4(11.5g，10mmol)。加热回流反应(体系内温度约78℃)3小时，停止反应。减蒸掉溶剂，二氯甲烷萃取，无水硫酸镁干燥，过滤，石油醚/乙酸乙酯(2:1)柱层析，旋干溶剂，乙酸乙酯打浆，过滤得38.9g浅黄色固体，收率约76％。
产物MS(m/e)：512.19；元素分析(C37H24N2O)：理论值C：86.69％，H：4.72％，N：5.46％；实测值C：86.49％，H：4.42％，N：5.16％。
实施例2
Figure BDA0002611574850000163
合成路线如下：
Figure BDA0002611574850000164
化合物I-8的合成：用M2代替M1，3,4-二甲基苯硼酸代替苯硼酸，选择合适的物料比，其他原料和步骤均和实施例1相同，得36.4g浅黄色固体，收率约74％。
产物MS(m/e)：492；元素分析(C35H28N2O)：理论值C：85.34％，H：5.73％，N：5.69％；实测值C：85.14％，H：5.93％，N：5.39％。
实施例3
Figure BDA0002611574850000171
合成路线如下：
Figure BDA0002611574850000172
化合物I-10的合成：用M3代替M1，4-环戊基苯硼酸代替苯硼酸，选择合适的物料比，其他原料和步骤均和实施例1相同，得47.5g浅黄色固体，收率约83％。
产物MS(m/e)：572；元素分析(C41H36N2O)：理论值C：85.98％，H：6.34％，N：4.89％；实测值C：85.88％，H：6.14％，N：4.79％。
实施例4
Figure BDA0002611574850000173
合成路线如下：
Figure BDA0002611574850000174
化合物I-14的合成：用M4代替M1，联苯硼酸代替苯硼酸，选择合适的物料比，其他原料和步骤均和实施例1相同，得47.0g浅黄色固体，收率约80％。
产物MS(m/e)：588；元素分析(C43H28N2O)：理论值C：87.73％，H：4.79％，N：4.76％；实测值C：87.53％，H：4.89％，N：4.56％。
实施例5
Figure BDA0002611574850000181
合成路线如下：
Figure BDA0002611574850000182
化合物I-24的合成：用M5代替M1，2-萘硼酸代替苯硼酸，选择合适的物料比，其他原料和步骤均和实施例1相同，得45.6g浅黄色固体，收率约85％。
产物MS(m/e)：536；元素分析(C39H24N2O)：理论值C：87.29％，H：4.51％，N：5.22％；实测值C：87.49％，H：4.41％，N：5.12％。
实施例6
Figure BDA0002611574850000183
合成路线如下：
Figure BDA0002611574850000184
化合物I-34的合成：用M6代替M1，三亚苯基-2-基硼酸代替苯硼酸，选择合适的物料比，其他原料和步骤均和实施例1相同，得41.3g浅黄色固体，收率约81％。
产物MS(m/e)：510；元素分析(C37H22N2O)：理论值C：87.04％，H：4.34％，N：5.49％；实测值C：87.34％，H：4.24％，N：5.69％。
实施例7
Figure BDA0002611574850000191
合成路线如下：
Figure BDA0002611574850000192
化合物I-41的合成：用M7代替M1，9,9’-螺二芴-2-硼酸代替苯硼酸，选择合适的物料比，其他原料和步骤均和实施例1相同，得46.6g浅黄色固体，收率约78％。
产物MS(m/e)：598；元素分析(C44H26N2O)：理论值C：88.27％，H：4.38％，N：4.68％；实测值C：88.37％，H：4.18％，N：4.58％。
实施例8
Figure BDA0002611574850000193
合成路线如下：
Figure BDA0002611574850000194
化合物I-43的合成：用M8代替M1，茚并[1,2,3-cd]荧蒽-5-基硼酸代替苯硼酸，选择合适的物料比，其他原料和步骤均和实施例1相同，得41.8g浅黄色固体，收率约75％。
产物MS(m/e)：558；元素分析(C41H22N2O)：理论值C：88.15％，H：3.97％，N：5.01％；实测值C：88.35％，H：3.77％，N：5.21％。。
实施例9
Figure BDA0002611574850000201
合成路线如下：
Figure BDA0002611574850000202
化合物I-49的合成，包括如下具体步骤：
在1L的三口瓶中，加入M9(41.2g，0.1mol，纯度99％)，联苯硼酸(19.8g，0.1mol，纯度99％)，碳酸钠(21.2g,0.2mol)，甲苯150mL，乙醇150mL，水150mL，反应体系用氮气置换保护后加入Pd(PPh3)4(11.5g，10mmol)。加热回流反应(体系内温度约78℃)3小时，停止反应。减蒸掉溶剂，二氯甲烷萃取，无水硫酸镁干燥，过滤，石油醚/乙酸乙酯(2:1)柱层析，旋干溶剂，乙酸乙酯打浆，过滤得37.6g浅黄色固体I-49-1，收率约80％。
在1L的三口瓶中，加入I-49-1(47.0g，0.1mol)、4-异丙基苯硼酸(16.4g，0.1mol，纯度99％)、碳酸钠(31.8g,0.3mol)、甲苯150mL、乙醇150mL、水150mL，反应体系用氮气置换保护后加入Pd(PPh3)4(11.5g，10mmol)。加热回流反应(体系内温度约78℃)3小时，停止反应。减蒸掉溶剂，二氯甲烷萃取，无水硫酸镁干燥，过滤，石油醚/乙酸乙酯(2:1)柱层析，旋干溶剂，乙酸乙酯打浆，过滤得42.1g浅黄色固体I-49，收率约76％。
产物MS(m/e)：554；元素分析(C40H30N2O)：理论值C：86.61％，H：5.45％，N：5.05％；实测值C：86.81％，H：5.55％，N：5.25％。
实施例10
Figure BDA0002611574850000203
合成路线如下：
Figure BDA0002611574850000211
化合物I-51的合成：用M10代替M9，菲-9-基硼酸代替联苯硼酸，(4-环己基苯基)硼酸代替4-异丙基苯硼酸，选择合适的物料比，其他原料和步骤均和实施例9相同，得44.5g浅黄色固体I-51，收率约72％。
产物MS(m/e)：618；元素分析(C45H34N2O)：理论值C：87.35％，H：5.54％，N：4.53％；实测值C：87.15％，H：5.44％，N：4.73％。
依据上述实施例1～实施例10的合成方案，只需要简单替换对应的原料，不改变任何实质性操作，合成了I-1～I-52中的其他化合物。
实施例11
本实施例提供了一组OLED红光器件，器件结构为：ITO/HATCN(1nm)/HT01(40nm)/NPB(25nm)/EML(30nm)/实施例1～10所提供的任一化合物(35nm)/LiF(1nm)/Al，制备过程为：
(1)将表面涂覆了ITO透明导电薄膜层的玻璃基板在商用清洗剂中超声处理，在去离子水中冲洗，在丙酮∶乙醇混合溶剂(体积比1∶1)中超声除油，在洁净环境下烘烤至完全除去水分，用紫外光和臭氧清洗，并用低能阳离子束轰击表面；
(2)把上述带有阳极的玻璃基片置于真空腔内，抽真空至1×10-5～9×10-3Pa，在上述阳极层膜上真空蒸镀HATCN作为第一空穴注入层，蒸镀速率为0.1nm/s，蒸镀总膜厚为1nm；接着蒸镀第二空穴注入层HT01，蒸镀速率为0.1nm/s，厚度为40nm；然后在空穴注入层膜上蒸镀一层NPB为空穴传输层，蒸镀速率为0.1nm/s，蒸镀膜厚为25nm；其中HATCN、HT01、NPB的结构式如下：
Figure BDA0002611574850000212
(3)在空穴传输层上真空蒸镀EML作为器件的发光层，EML包括主体材料和染料材料，利用多源共蒸的方法，调节主体材料PRH01蒸镀速率为0.1nm/s，染料材料Ir(piq)2acac的浓度为5％，蒸镀总膜厚为30nm；其中PRH01、染料材料Ir(piq)2acac的结构式如下：
Figure BDA0002611574850000221
(4)取实施例1～实施例10中提供的任一化合物作为器件电子传输层的电子传输材料，在EML发光层之上继续进行真空蒸镀，蒸镀速率为0.1nm/s，蒸镀总膜厚为35nm，得到电子传输层；
(5)在电子传输层之上依次真空蒸镀厚度为1nm的LiF作为器件的电子注入层，电子注入层之上继续蒸镀一层Al作为器件的阴极，蒸镀膜厚为150nm；得到本发明提供的一系列OLED-1～OLED-10器件。
按照与上相同的步骤，仅将步骤(4)中的电子传输材料替换为以下对比化合物，结构式如下所示，得到对比器件OLED-11。
Figure BDA0002611574850000222
对比化合物。
本发明对上述所得器件OLED-1～OLED-11的性能进行了检测。检测结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002611574850000223
Figure BDA0002611574850000231
由上表结果可知，利用本发明提供的化合物制备成的器件OLED-1至OLED-10的电流效率偏高，且在亮度相同的条件下，工作电压明显比对比化合物Bphen作为电子传输材料的器件OLED-11偏低。
以上结果表明，本发明的新型有机材料用于有机电致发光器件，可以有效降低驱动电压，提高电流效率，是性能良好的电子传输材料。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种多杂环结构化合物，其特征在于，具有如通式(Ⅰ)所示的结构：
Figure FDA0003825134570000011
其中：
所述R1～R12中，R1、R2、R3、R6、R7、R9、R10或R11为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其余均为H原子；
或者，所述R1～R12中，R1和R3、R2和R7、R7和R10、R2和R10、R6和R8、R9和R11、R3和R11或R7和R11为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其余均为H原子，选择的所述取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基可以相同也可以不同；
或者，所述R1～R12中，R1～R4中的一个为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，R5～R8中的一个为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，R9～R12中的一个为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H，选择的所述取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基可以相同也可以不同；
所述取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基任意选自以下基团：
Figure FDA0003825134570000012
Figure FDA0003825134570000021
2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，所述R2、R7、R10为取代或未取代的C6～C40的单环芳烃基或多环芳烃基，其它均为H。
3.根据权利要求1或2所述的化合物，其特征在于，所述化合物选自以下结构式所示化合物：
Figure FDA0003825134570000022
Figure FDA0003825134570000031
Figure FDA0003825134570000041
4.权利要求1～3任意一项所述的多杂环结构化合物在制备有机电致发光器件中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述的多杂环结构化合物在有机电致发光器件中用作电子传输材料。
6.一种有机电致发光器件，其特征在于，所述有机电致发光器件包括电子传输层，所述电子传输层的材料中含有权利要求1～3任意一项所述的多杂环结构化合物。
7.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求6所述的有机电致发光器件。
8.一种照明装置，其特征在于，包括权利要求6所述的有机电致发光器件。
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