CN112142674A - 一种有机化合物以及使用其的电子元件和电子装置 - Google Patents

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Abstract

本申请属于有机材料技术领域,具体涉及一种有机化合物以及使用其的电子元件和电子装置,该有机化合物具有式1所示的结构。将本申请的化合物作为电子传输层用于制备有机电致发光器件时,能够有效的延长有机电致发光器件的寿命,并一定程度上改善发光效率或驱动电压。
Figure DDA0002704817690000011

Description

一种有机化合物以及使用其的电子元件和电子装置
技术领域
本申请属于有机材料技术领域,具体提供一种有机化合物以及使用其的电子元件和电子装置。
背景技术
随着电子技术的发展和材料科学的进步,用于实现电致发光或者光电转化的电子元器件的应用范围越来越广泛。该类电子元器件通常包括相对设置的阴极和阳极,以及设置于阴极和阳极之间的功能层。该功能层由多层有机或者无机膜层组成,且一般包括能量转化层、位于能量转化层与阳极之间的空穴传输层、位于能量转化层与阴极之间的电子传输层。
以有机电致发光器件为例,其一般包括依次层叠设置的阳极、空穴传输层、作为能量转化层的电致发光层、电子传输层和阴极。当阴阳两极施加电压时,两电极产生电场,在电场的作用下,阴极侧的电子向电致发光层移动,阳极侧的空穴也向发光层移动,电子和空穴在电致发光层结合形成激子,激子处于激发态向外释放能量,进而使得电致发光层对外发光。
目前,有机电致发光器件的使用过程中存在发光效率降低和寿命缩短等问题,导致有机电致发光器件的性能下降。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题,本申请的目的在于提供一种有机化合物以及使用其的电子元件和电子装置,该有机化合物可用于有机电致发光器件中,提高有机电致发光器件的性能。
为了实现上述目的,本申请第一方面提供一种有机化合物,所述有机化合物具有式1所示的结构:
Figure BDA0002704817670000011
其中,Y为
Figure BDA0002704817670000012
L1,L2选自单键、取代或未取代的碳原子数为6~30的亚芳基、取代或未取代的碳原子数为3~30的亚杂芳基;
Ar选自取代或未取代的碳原子数为6~30的芳基、取代或未取代的碳原子数为2~30的杂芳基;
L1,L2和Ar中的取代基相同或不同,且各自独立地选自:氘,卤素基团,氰基,碳原子数为3~20的杂芳基,任选地被0、1、2、3、4或5个独立选自氘、氟、氰基、甲基、叔丁基的取代基所取代的碳原子数为6~30的芳基,碳原子数为3~12的三烷基硅基,碳原子数为18~24的三芳基硅基,碳原子数为1~10的烷基,碳原子数为1~10的卤代烷基,碳原子数为2~6的烯基,碳原子数为2~6的炔基,碳原子数为3~10的环烷基,碳原子数为2~10的杂环烷基,碳原子数为5~10的环烯基,碳原子数为4~10的杂环烯基,碳原子数为1~10的烷氧基,碳原子数为1~10的烷硫基,碳原子数为6~18的芳氧基,碳原子数为6~18的芳硫基,碳原子数为6~18的膦氧基;在L1,L2和Ar中,任选地,任意两个相邻的取代基形成环;
n表示
Figure BDA0002704817670000021
的个数,n选自0、1、2、3或4;m表示Y的个数,m选自1或2。
本申请第二方面提供一种电子元件,所述电子元件含有本申请第一方面所述的有机化合物。
本申请第三方面提供一种电子装置,所述电子装置包括本申请第二方面所述的电子元件。
本申请的有机化合物具有1位金刚烷基取代的苯并咪唑与蒽结合的结构,使本申请的有机化合物具有较高的极性和电子迁移率,适用于有机发光电致器件中的电子传输层;同时,金刚烷基的引入,能够调节本申请有机化合物的分子间作用力,降低分子间堆叠效应和分子结晶能力,改善器件寿命。本申请有机化合物中金刚烷基的引入能够改善材料的分子间作用力,降低材料在器件中由于焦耳热引起的结晶现象。将本申请的化合物作为电子传输层用于制备有机电致发光器件时,能够有效的延长有机电致发光器件的寿命,并一定程度上改善发光效率或驱动电压。
附图说明
图1是本申请一种实施方式的有机电致发光器件的结构示意图。
图2是本申请一种实施方式的第一电子装置的结构示意图。
图3是本申请一种实施方式的光电转化器件的结构示意图。
图4是本申请一种实施方式的第二电子装置的结构示意图。
附图标记说明
100、阳极;200、阴极;300、功能层;310、空穴注入层;320、空穴传输层;321、第一空穴传输层;322、第二空穴传输层;330、有机发光层;340、电子传输层;350、电子注入层;360、光电转化层;400、第一电子装置;500、第二电子装置。
具体实施方式
以下结合附图对本申请的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请,并不用于限制本申请。
第一方面,本申请提供一种有机化合物,所述有机化合物具有式1所示的结构:
Figure BDA0002704817670000022
其中,Y为
Figure BDA0002704817670000023
L1,L2选自单键、取代或未取代的碳原子数为6~30的亚芳基、取代或未取代的碳原子数为3~30的亚杂芳基;
Ar选自取代或未取代的碳原子数为6~30的芳基、取代或未取代的碳原子数为2~30的杂芳基;
L1,L2和Ar中的取代基相同或不同,且各自独立地选自:氘,卤素基团,氰基,碳原子数为3~20的杂芳基,任选地被0、1、2、3、4或5个独立选自氘、氟、氰基、甲基、叔丁基的取代基所取代的碳原子数为6~30的芳基,碳原子数为3~12的三烷基硅基,碳原子数为18~24的三芳基硅基,碳原子数为1~10的烷基,碳原子数为1~10的卤代烷基,碳原子数为2~6的烯基,碳原子数为2~6的炔基,碳原子数为3~10的环烷基,碳原子数为2~10的杂环烷基,碳原子数为5~10的环烯基,碳原子数为4~10的杂环烯基,碳原子数为1~10的烷氧基,碳原子数为1~10的烷硫基,碳原子数为6~18的芳氧基,碳原子数为6~18的芳硫基,碳原子数为6~18的膦氧基;在L1,L2和Ar中,任选地,任意两个相邻的取代基形成环;
n表示
Figure BDA0002704817670000031
的个数,n选自0、1、2、3或4;m表示Y的个数,m选自1或2。
在本申请中,“任选地被0、1、2、3、4或5个独立选自氘、氟、氰基、甲基、叔丁基的取代基所取代的碳原子数为6~20的芳基”是指芳基可以被氘、氟、氰基、甲基、叔丁基中的一个或多个取代,也可以不被氘、氟、氰基、甲基、叔丁基取代,且当芳基上的取代基的个数大于等于2时,取代基可以相同或不同。
优选地,n选自1或2;m选自1。
在本申请中,所采用的描述方式“各……独立地为”与“……分别独立地为”和“……独立地选自”可以互换,均应做广义理解,其既可以是指在不同基团中,相同符号之间所表达的具体选项之间互相不影响,也可以表示在相同的基团中,相同符号之间所表达的具体选项之间互相不影响。例如,“
Figure BDA0002704817670000032
其中,各q独立地为0、1、2或3,各R”独立地选自氢、氘、氟”,其含义是:式Q-1表示苯环上有q个取代基R”,各个R”可以相同也可以不同,每个R”的选项之间互不影响;式Q-2表示联苯的每一个苯环上有q个取代基R”,两个苯环上的R”取代基的个数q可以相同或不同,各个R”可以相同也可以不同,每个R”的选项之间互不影响。
在本申请中,“取代或未取代的”这样的术语是指,在该术语后面记载的官能团可以具有或不具有取代基(下文为了便于描述,将取代基统称为Rc)。例如,“取代或未取代的芳基”是指具有取代基Rc的芳基或者非取代的芳基。其中上述的取代基即Rc例如可以为氘,卤素基团,氰基,碳原子数为3~20的杂芳基,任选地被0、1、2、3、4或5个独立选自氘、氟、氰基、甲基、叔丁基的取代基所取代的碳原子数为6~30的芳基,碳原子数为3~12的三烷基硅基,碳原子数为18~24的三芳基硅基,碳原子数为1~10的烷基,碳原子数为1~10的卤代烷基,碳原子数为2~6的烯基,碳原子数为2~6的炔基,碳原子数为3~10的环烷基,碳原子数为2~10的杂环烷基、碳原子数为5~10的环烯基,碳原子数为4~10的杂环烯基,碳原子数为1~10的烷氧基,碳原子数为1~10的烷硫基,碳原子数为6~18的芳氧基,碳原子数为6~18的芳硫基,碳原子数为6~18的膦氧基;当同一个原子上连接有两个取代基Rc时,这两个取代基Rc可以独立地存在或者相互连接以与所述原子形成环;当官能团上存在两个相邻的取代基Rc时,相邻的个取代基Rc可以独立地存在或者与其所连接的官能团稠合成环。
在本申请中,L1、L2、Ar中的取代或未取代的碳原子数,指的是所有碳原子数。举例而言,若L1选自碳原子数为12的取代的亚芳基,则亚芳基及其上的取代基的所有碳原子数为12。例如:Ar为
Figure BDA0002704817670000041
则其碳原子数为7;L1
Figure BDA0002704817670000042
其总碳原子数为12。
在本申请中,芳基指的是衍生自芳香碳环的任选官能团或取代基。芳基可以是单环芳基(例如苯基)或多环芳基,换言之,芳基可以是单环芳基、稠环芳基、通过碳碳键共轭连接的两个或者更多个单环芳基、通过碳碳键共轭连接的单环芳基和稠环芳基、通过碳碳键共轭连接的两个或者更多个稠环芳基。即,除非另有说明,通过碳碳键共轭连接的两个或者更多个芳香基团也可以视为本申请的芳基。其中,稠环芳基例如可以包括双环稠合芳基(例如萘基)、三环稠合芳基(例如菲基、芴基、蒽基)等。芳基中不含有B、N、O、S、P、Se和Si等杂原子。举例而言,在本申请中,联苯基、三联苯基等为芳基。芳基的实例可以包括但不限于,苯基、萘基、芴基、蒽基、菲基、联苯基、三联苯基、四联苯基、五联苯基、苯并[9,10]菲基、芘基、苯并荧蒽基、
Figure BDA0002704817670000044
基等。本申请中,涉及的亚芳基是指芳基进一步失去一个氢原子所形成的二价基团。本申请的“芳基”可含有6-30个碳原子,在一些实施例中,芳基中的碳原子数可以是6-25个,在另一些实施例中芳基中的碳原子数可以是6-18个,在另一些实施例中芳基中的碳原子数可以是6-13个。举例而言,本申请中,芳基的碳原子数量可以是6个、12个、13个、14个、15个、18个、20个、25个或30个,当然,碳原子数还可以是其他数量,在此不再一一列举。
在本申请中,取代的芳基可以是芳基中的一个或者两个以上氢原子被诸如氘原子、卤素基团、氰基、芳基、杂芳基、三烷基硅基、烷基、环烷基、烷氧基、烷硫基等基团取代。杂芳基取代的芳基的具体实例包括但不限于,二苯并呋喃基取代的苯基、二苯并噻吩取代的苯基、吡啶取代的苯基等。应当理解地是,取代的芳基的碳原子数,指的是芳基和芳基上的取代基的碳原子总数,例如碳原子数为18的取代的芳基,指的是芳基和取代基的总碳原子数为18。
在本申请中,作为取代基的芳基具体实例包括但不限于:苯基、萘基、联苯基、蒽基、菲基、三联苯基、二甲基芴基、二苯基芴基、螺二芴基等等。
在本申请中,芴基可以是取代的,两个取代基可以彼此结合形成螺结构,具体实例包括但不限于以下结构:
Figure BDA0002704817670000043
在本申请中,杂芳基是指环中包含至少一个杂原子的一价芳香环或其衍生物,杂原子可以是B、O、N、P、Si、Se和S中的至少一种。杂芳基可以是单环杂芳基或多环杂芳基,换言之,杂芳基可以是单个芳香环体系,也可以是通过碳碳键共轭连接的多个芳香环体系,且任一芳香环体系为一个芳香单环或者一个芳香稠环。示例地,杂芳基可以包括噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、噁唑基、噁二唑基、三唑基、吡啶基、联吡啶基、嘧啶基、三嗪基、吖啶基、哒嗪基、吡嗪基、喹啉基、喹唑啉基、喹喔啉基、吩噁嗪基、酞嗪基、吡啶并嘧啶基、吡啶并吡嗪基、吡嗪并吡嗪基、异喹啉基、吲哚基、咔唑基、苯并噁唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并咔唑基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、噻吩并噻吩基、苯并呋喃基、菲咯啉基、异噁唑基、噻二唑基、苯并噻唑基、吩噻嗪基、硅芴基、二苯并呋喃基以及N-芳基咔唑基(如N-苯基咔唑基)、N-杂芳基咔唑基(如N-吡啶基咔唑基)、N-烷基咔唑基(如N-甲基咔唑基)等,而不限于此。其中,噻吩基、呋喃基、菲咯啉基等为单个芳香环体系类型的杂芳基,N-芳基咔唑基、N-杂芳基咔唑基为通过碳碳键共轭连接的多环体系类型的杂芳基。本申请的“杂芳基”可含有3-30个碳原子,在一些实施例中,杂芳基中的碳原子数可以是3-25个,在另一些实施例中芳基中的碳原子数可以是3-20个,在另一些实施例中芳基中的碳原子数可以是12-20个。举例而言,其碳原子数量可以是3个、4个、5个、7个、12个、13个、18个、20个、24个、25个或30个,当然,碳原子数还可以是其他数量,在此不再一一列举。
本申请中,涉及的亚杂芳基是指杂芳基进一步失去一个氢原子所形成的二价基团。
在本申请中,取代的杂芳基可以是杂芳基中的一个或者两个以上氢原子被诸如氘原子、卤素基团、氰基、芳基、杂芳基、三烷基硅基、烷基、环烷基、烷氧基、烷硫基等基团取代。芳基取代的杂芳基的具体实例包括但不限于,苯基取代的二苯并呋喃基、苯基取代的二苯并噻吩基、苯基取代的吡啶基等。应当理解地是,取代的杂芳基的碳原子数,指的是杂芳基和杂芳基上的取代基的碳原子总数。
在本申请中,作为取代基的杂芳基具体实例包括但不限于:吡啶基、嘧啶基、哒嗪基、吡嗪基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、N-苯基咔唑基、喹啉基、喹唑啉基、菲咯啉基。
在本申请中,“任意两个相邻的Rj形成环中,“任意两个相邻”可以包括同一个原子上具有两个Rj,还可以包括两个相邻的原子上分别具有一个Rj;其中,当同一个原子上具有两个Rj时,两个Rj可以与其共同连接的该原子形成饱和或不饱和的环;当两个相邻的原子上分别具有一个Rj,这两个Rj可以稠合成环。同理,任意两个相邻的取代基形成环也具有相同的解释,本申请不再赘述。
本申请中,不定位连接键是指从环体系中伸出的单键
Figure BDA0002704817670000051
其表示该连接键的一端可以连接该键所贯穿的环体系中的任意位置,另一端连接化合物分子其余部分。
举例而言,如下式(f)中所示地,式(f)所表示的萘基通过两个贯穿双环的不定位连接键与分子其他位置连接,其所表示的含义,包括如式(f-1)~式(f-10)所示出的任一可能的连接方式。
Figure BDA0002704817670000052
再举例而言,如下式(X')中所示地,式(X')所表示的菲基通过一个从一侧苯环中间伸出的不定位连接键与分子其他位置连接,其所表示的含义,包括如式(X'-1)~式(X'-4)所示出的任一可能的连接方式。
Figure BDA0002704817670000061
本申请中的不定位取代基,指的是通过一个从环体系中央伸出的单键连接的取代基,其表示该取代基可以连接在该环体系中的任何可能位置。例如,如下式(Y)中所示地,式(Y)所表示的取代基R'通过一个不定位连接键与喹啉环连接,其所表示的含义,包括如式(Y-1)~式(Y-7)所示出的任一可能的连接方式。
Figure BDA0002704817670000062
在本申请中,碳原子数为1~10的烷基可以包括碳原子数1~10的直链烷基和碳原子数为3~10的支链烷基,碳原子数例如可以为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10。碳原子数为1~10的烷基的具体实例包括但不限于,甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、环戊基、正己基、庚基、正辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、3,7-二甲基辛基等。
在本申请中,卤素基团可以包括氟、碘、溴、氯等。
在本申请中,碳原子数为3~12的三烷基硅基的具体实例包括但不限于,三甲基硅基、三乙基硅基等。
在本申请中,碳原子数为3~10的环烷基的具体实例包括但不限于,环戊基、环己基、金刚烷基等。
在本申请中,可选地,L1,L2和Ar上的取代基各自独立地选自氘,卤素基团,氰基,碳原子数为3~20的杂芳基,任选地被0、1、2、3、4或5个独立选自氘、氟、氰基、甲基、叔丁基的取代基所取代的碳原子数为6~30的芳基,碳原子数为3~12的三烷基硅基,碳原子数为18~24的三芳基硅基,碳原子数为1~10的烷基,碳原子数为1~10的卤代烷基,碳原子数为2~6的烯基,碳原子数为2~6的炔基,碳原子数为3~10的环烷基,碳原子数为2~10的杂环烷基、碳原子数为5~10的环烯基,碳原子数为4~10的杂环烯基,碳原子数为1~10的烷氧基,碳原子数为1~10的烷硫基,碳原子数为6~18的芳氧基,碳原子数为6~18的芳硫基,碳原子数为6~18的膦氧基;在L1,L2和Ar中,任选地,任意两个相邻的取代基形成成环碳原子数为3~15的饱和或不饱和环。
在本申请中,“两个相邻的取代基”包括两个取代基连接于同一个原子的情形,以及两个取代基分别连接于通过一个化学键连接的两个原子上的情形。
在本申请中,可选地,所述有机化合物具有式2-1至式2-3中任意一种所示的结构:
Figure BDA0002704817670000071
其中,式2-2中,各L2相同或不同,各Ar相同或不同;式2-3中,各L1相同或不同。
在本申请一种实施方式中,L1,L2分别独立地选自单键、取代或未取代的碳原子数为6~20的亚芳基、取代或未取代的碳原子数为5~20的亚杂芳基。
在本申请中,L1,L2的取代基分别独立地选自氘、卤素基团、氰基、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为6-15的芳基。具体地,L的取代基包括但不限于氘、氟、氰基、甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基、苯基、萘基、联苯基。
按照本申请另一种实施方式,L1,L2分别独立地选自单键、取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚萘基、取代或未取代的亚联苯基、取代或未取待的亚芴基、取代或未取代的亚菲基、取代或未取代的亚二苯并呋喃基、取代或未取代的亚二苯并噻吩基、取代或未取代的亚咔唑基、取代或未取代的亚N-苯基咔唑亚基。
优选地,所述L1,L2的取代基相同或不同,分别独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基、苯基、萘基、联苯基。
按照本申请提供的一种实施方式,L1,L2分别独立地选自单键或以下基团所组成的组:
Figure BDA0002704817670000072
Figure BDA0002704817670000081
其中,M2选自单键或者
Figure BDA0002704817670000082
Figure BDA0002704817670000083
表示化学键;
Q1~Q5和Q’1~Q’5各自独立地选自N或者C(J5),且Q1~Q5中至少一个选自N;当Q1~Q5中的两个以上选自C(J5)时,任意两个J5相同或者不相同,当Q’1~Q’4中的两个以上选自C(J5)时,任意两个J5相同或者不相同;
Q6~Q13各自独立地选自N、C或者C(J6),且Q6~Q13中至少一个选自N;当Q6~Q13中的两个以上选自C(J6)时,任意两个J6相同或者不相同;
Q14~Q23各自独立地选自N、C或者C(J7),且Q14~Q23中至少一个选自N;当Q14~Q23中的两个以上选自C(J7)时,任意两个J7相同或者不相同;
Q24~Q33各自独立地选自N、C或者C(J8),且Q24~Q33中至少一个选自N;当Q24~Q33中的两个以上选自C(J8)时,任意两个J8相同或者不相同;
E1~E14、J5~J8各自独立地选自:氢,氘,卤素基团,氰基,碳原子数为3~20的杂芳基,任选地被0、1、2、3、4或5个独立选自氘、氟、氰基、甲基、叔丁基的取代基所取代的碳原子数为6~20的芳基,碳原子数为3~12的三烷基硅基,碳原子数为1~10的烷基,碳原子数为2~6的烯基,碳原子数为2~6的炔基,碳原子数为3~10的环烷基,碳原子数为2~10的杂环烷基,碳原子数为5~10的环烯基,碳原子数为4~10的杂环烯基,碳原子数为1~10的烷氧基,碳原子数为1~10的烷硫基,碳原子数为6~18的芳氧基,碳原子数为6~18的芳硫基,碳原子数为6~18的膦氧基,碳原子数为18-24的三芳基硅基;
e1~e14以er表示,E1~E14以Er表示,r为变量,表示1~14的任意整数,er表示取代基Er的数量;当r选自1、2、3、4、5、6、9、13或14时,er选自1、2、3或者4;当r选自7或11时,er选自1、2、3、4、5或者6;当r为12时,er选自1、2、3、4、5、6或者7;当r选自8或10时,er选自1、2、3、4、5、6、7或者8;当er大于1时,任意两个Er相同或者不相同;
K3选自O、S、Se、N(E15)、C(E16E17)、Si(E18E19);其中,E15、E16、E17、E18和E19各自独立地选自:碳原子数为6~20的芳基、碳原子数为3~20的杂芳基、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为2~6的烯基、碳原子数为2~6的炔基、碳原子数为3~10的环烷基、碳原子数为2~10的杂环烷基、碳原子数为5~10的环烯基、碳原子数为4~10的杂环烯基,或者E16和E17相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3-15的饱和或不饱和的环,或者E18和E19相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3-15的饱和或不饱和的环;
K4选自单键、O、S、Se、N(E20)、C(E21E22)、Si(E23E24);其中,E20至E24各自独立地选自:碳原子数为6~20的芳基、碳原子数为3~20的杂芳基、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为2~6的烯基、碳原子数为2~6的炔基、碳原子数为3~10的环烷基、碳原子数为2~10的杂环烷基、碳原子数为5~10的环烯基、碳原子数为4~10的杂环烯基,或者E21和E22相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3-15的饱和或不饱和的环,或者E23和E24相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3-15的饱和或不饱和的环。
化学式j-10至化学式j-13中,J5至J8可以以Ji表示,其中的i为变量,表示5、6、7或8。举例来讲,当i为5时,Ji是指J5。应当理解地是,当不定位连接键连接到C(Ji)上时,C(Ji)中的Ji不存在。例如,在化学式j-11中,当
Figure BDA0002704817670000091
连接到Q12时,Q12只能表示C原子,即化学式j-11的结构具体为:
Figure BDA0002704817670000092
在本申请中,上述E16与E17、上述E18与E19、上述E21与E22和上述E23与E24四组中,每组中的两个基团相互连接所形成的环可以是饱和或不饱和的,例如可以形成饱和或不饱和的3至15元环。举例来讲,化学式j-8中,当K4和M2均为单键,E11为氢,且K3为C(E16E17)时,E16与E17相互连接以与它们共同连接的原子形成5元环时,化学式j-8即为
Figure BDA0002704817670000093
同样地,化学式j-8也可以代表
Figure BDA0002704817670000094
即E16与E17相互连接以与它们共同连接的原子形成部分不饱和的13元环。
在本申请中,可选地,L1、L2分别独立地选自单键,或者以下基团所组成的组:
Figure BDA0002704817670000095
进一步可选地,L1、L2分别独立地选自单键或以下基团所组成的组:
Figure BDA0002704817670000101
在本申请一种实施方式中,Ar选自取代或未取代的碳原子数为6~25的芳基、取代或未取代的碳原子数为2~20的杂芳基。
在本申请中,Ar的取代基选自氘、卤素基团、氰基、碳原子数为1~5的烷基、碳原子数为6~12的芳基、碳原子数为5~18的杂芳基。
优选地,Ar的取代基包括但不限于:氘、卤素基团、氰基、碳原子数为1~5的烷基、碳原子数为6~12的芳基、碳原子数为12~18的杂芳基。
具体地,Ar的取代基包括但不限于:氘、氟、氰基、甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基、苯基、萘基、联苯基、咔唑基、N-苯基咔唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、吡啶基、喹啉基、喹唑啉基、喹喔啉等等。
在本申请另一种实施方式中,可选地,Ar选自以下基团所组成的组:
Figure BDA0002704817670000111
其中,M1选自单键或者
Figure BDA0002704817670000112
G1~G5和G’1~G’4各自独立地选自N、C或者C(J1),且G1~G5中至少一个选自N;当G1~G5中的两个以上选自C(J1)时,任意两个J1相同或者不相同;
G6~G13各自独立地选自N、C或者C(J2),且G6~G13中至少一个选自N;当G6~G13中的两个以上选自C(J2)时,任意两个J2相同或者不相同;
G14~G23各自独立地选自N、C或者C(J3),且G14~G23中至少一个选自N;当G14~G23中的两个以上选自C(J3)时,任意两个J3相同或者不相同;
G24~G33各自独立地选自N、C或者C(J4),且G24~G33中至少一个选自N;当G24~G33中的两个以上选自C(J4)时,任意两个J4相同或者不相同;
Z1选自氢、氘、卤素基团、氰基、碳原子数为3~12的三烷基硅基、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的卤代烷基、碳原子数为3~10的环烷基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原子数为1~10的烷硫基、碳原子数为18-24的三芳基硅基;
Z2~Z9、Z21各自独立地选自:氢、氘、卤素基团、氰基、碳原子数为3~12的三烷基硅基、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为3~10的环烷基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原子数为1~10的烷硫基、碳原子数为1~10的烷硫基、碳原子数为3~18的杂芳基、碳原子数为18-24的三芳基硅基;
Z10~Z20、J1~J4各自独立地选自:氢,氘,卤素基团,氰基,碳原子数为3~12的三烷基硅基,碳原子数为1~10的烷基,碳原子数为1~10的卤代烷基,碳原子数为3~10的环烷基,碳原子数为1~10的烷氧基,碳原子数为1~10的烷硫基,任选地被0、1、2、3、4或5个独立选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、叔丁基的取代基所取代的碳原子数为6~18的芳基,碳原子数为3~18的杂芳基,碳原子数为18-24的三芳基硅基;
h1~h21以hk表示,Z1~Z21以Zk表示,k为变量,表示1~21的任意整数,hk表示取代基Zk的个数;其中,当k选自5或者17时,hk选自1、2或者3;当k选自2、7、8、12、15、16、18或者21时,hk选自1、2、3或者4;当k选自1、3、4、6、9或者14时,hk选自1、2、3、4或者5;当k为13时,hk选自1、2、3、4、5或者6;当k选自10或者19时,hk选自1、2、3、4、5、6或者7;当k为20时,hk选自1、2、3、4、5、6、7或者8;当k为11时,hk选自1、2、3、4、5、6、7、8或9;且当hk大于1时,任意两个Zk相同或者不相同;
K1选自O、S、N(Z22)、C(Z23Z24)、Si(Z28Z29);其中,Z22、Z23、Z24、Z28、Z29各自独立地选自:碳原子数为6~18的芳基、碳原子数为3~18的杂芳基、碳原子数为1~10的烷基或碳原子数为3~10的环烷基,或者上述Z23和Z24相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3~15的饱和或不饱和的环,或者上述Z28和Z29相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3~15的饱和或不饱和的环;
K2选自单键、O、S、N(Z25)、C(Z26Z27)、Si(Z30Z31);其中,Z25、Z26、Z27、Z30、Z31各自独立地选自:碳原子数为6~18的芳基、碳原子数为3~18的杂芳基、碳原子数为1~10的烷基或碳原子数为3~10的环烷基,或者上述Z26和Z27相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3~15的饱和或不饱和的环,或者上述Z30和Z31相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3~15的饱和或不饱和的环。
按照本申请提供的一种实施方式,Ar选自取代或未取代的V,其中,未取代的V选自以下基团所组成的组:
Figure BDA0002704817670000121
取代的V上具有一个或两个以上的取代基,取代的V上的取代基独立地选自氘、氟、氰基、碳原子数为1~5的烷基;当V上的取代基大于1时,各取代基相同或不同。
可选地,Ar选自以下基团所组成的组:
Figure BDA0002704817670000131
在本申请中,可选地,所述有机化合物选自以下基团所组成的组:
Figure BDA0002704817670000132
Figure BDA0002704817670000141
Figure BDA0002704817670000151
Figure BDA0002704817670000161
Figure BDA0002704817670000171
Figure BDA0002704817670000181
Figure BDA0002704817670000191
本申请对提供的有机化合物的合成方法没有特别限定,本领域技术人员可以根据本申请的有机化合物结合合成例部分提供的制备方法确定合适的合成方法。换言之,本发明的合成例部分示例性地提供了有机化合物的制备方法,所采用的原料可通过商购获得或本领域熟知的方法获得。本领域技术人员可以根据这些示例性的制备方法得到本申请提供的所有有机化合物,在此不再详述制备该有机化合物的所有具体制备方法,本领域技术人员不应理解为对本申请的限制。
本申请第二方面提供一种电子元件,包括相对设置的阳极和阴极,以及设于所述阳极和所述阴极之间的功能层;所述功能层包含本申请第一方面所述的有机化合物。
本申请所提供的有机化合物可以用于形成功能层中的至少一个有机膜层,以改善电子元件的效率特性和寿命特性。
具体的一种实施方式中,所述功能层包括电子传输层,所述电子传输层包括所述有机化合物。一种实施方式中,电子传输层可以由本申请所提供的有机化合物组成;另一种实施方式中,电子传输层可以由本申请所提供的化合物和其他材料共同组成。
按照本申请的一种实施方式中,电子元件为有机电致发光器件,例如为蓝光器件。如图1所示,有机电致发光器件可以包括依次层叠设置的阳极100、第一空穴传输层321、第二空穴传输层322、作为能量转化层的有机发光层330、电子传输层340和阴极200。
可选地,阳极100包括以下阳极材料,其优选地是有助于空穴注入至功能层中的具有大逸出功(功函数,work function)材料。阳极材料具体实例包括:金属如镍、铂、钒、铬、铜、锌和金或它们的合金;金属氧化物如氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO);组合的金属和氧化物如ZnO:Al或SnO2:Sb;或导电聚合物如聚(3-甲基噻吩)、聚[3,4-(亚乙基-1,2-二氧基)噻吩](PEDT)、聚吡咯和聚苯胺,但不限于此。优选包括包含氧化铟锡(铟锡氧化物,indium tin oxide)(ITO)作为阳极的透明电极。
可选地,第一空穴传输层321和第二空穴传输层322分别包括一种或者多种空穴传输材料。第一空穴传输材料可以选自咔唑多聚体、咔唑连接三芳胺类化合物或者其他类型的化合物。在本申请一种实施方式中,第一空穴传输层321包含化合物HT-01。可选地,第二空穴传输层可以选自咔唑连接三芳胺类化合物、TCTA其它类型的化合物。在本申请一种实施方式中,第一空穴传输层321包含化合物HT-02。
可选地,有机发光层330可以由单一发光材料组成,也可以包括主体材料和客体材料。一种实施方式中,有机发光层330由主体材料和客体材料组成,注入有机发光层330的空穴和注入有机发光层330的电子可以在有机发光层330复合而形成激子,激子将能量传递给主体材料,主体材料将能量传递给客体材料,进而使得客体材料能够发光。
有机发光层330主体材料可以为芳香族类衍生物、二苯并呋喃衍生物或者其他类型的材料,本申请对此不做限制。在本申请一种实施方式中,有机发光层330主体材料可以为BH-01。
有机发光层330的客体材料可以为具有缩合芳基环的化合物或其衍生物、具有杂芳基环的化合物或其衍生物、芳香族胺衍生物或者其他材料,本申请对此不做特殊的限制。在本申请的一种实施方式中,有机发光层330的客体材料可以为BD-01。
电子传输层340可以为单层结构,也可以为多层结构,其可以包括一种或者多种电子传输材料,电子传输材料可以选自但不限于,苯并咪唑衍生物、恶二唑衍生物、喹喔啉衍生物或者其他电子传输材料。
可选地,电子传输层340包含本申请化合物。其中,电子传输层340既可以包含本申请化合物,也可以由本申请所提供的化合物和其他材料组成。可选地,电子传输层包含LiQ。
本申请中,阴极200可以包括阴极材料,其是有助于电子注入至功能层中的具有小逸出功的材料。阴极材料的具体实例包括但不限于,金属如镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡和铅或它们的合金;或多层材料如LiF/Al、Liq/Al、LiO2/Al、LiF/Ca、LiF/Al和BaF2/Ca。优选包括包含镁和银的金属电极作为阴极。
本申请中,HT-01、HT-02、BH-01、BD-01等化合物的具体结构如下文的实施例所示,在此不再赘述。
可选地,如图1所示,在阳极100和第一空穴传输层321之间还可以设置有空穴注入层310,以增强向第一空穴传输层321注入空穴的能力。空穴注入层310可以选用联苯胺衍生物、星爆状芳基胺类化合物、酞菁衍生物或者其他材料,本申请对此不做特殊的限制。例如,空穴注入层310可以由F4-TCNQ组成。
可选地,如图1所示,在阴极200和电子传输层340之间还可以设置有电子注入层350,以增强向电子传输层340注入电子的能力。电子注入层350可以包括有碱金属硫化物、碱金属卤化物等无机材料,或者可以包括碱金属与有机物的络合物。例如,电子注入层350可以包括LiQ。
按照另一种实施方式,电子元件可以为光电转化器件。如图3所示,该光电转化器件可以包括相对设置的阳极100和阴极200,以及设于阳极100和阴极200之间的功能层300;功能层300包含本申请所提供的有机化合物。
按照一种具体的实施方式,如图3所示,光电转化器件可包括依次层叠设置的阳极100、空穴传输层320、光电转化层360、电子传输层340和阴极200。
可选地,光电转化器件可以为太阳能电池,尤其是可以为有机薄膜太阳能电池。举例而言,在本申请的一种实施方式中,如图3所示,太阳能电池可以包括依次层叠设置的阳极100、空穴传输层320、光电转化层360、电子传输层340和阴极200,其中,电子传输层340包含有本申请的有机化合物。
本申请第三方面提供一种电子装置包含本申请第二方面所述的电子元件。
按照一种实施方式,如图2所示,所述电子装置为第一电子装置400,该第一电子装置400包括上述有机电致发光器件。第一电子装置400例如可以为显示装置、照明装置、光通讯装置或者其他类型的电子装置,例如可以包括但不限于电脑屏幕、手机屏幕、电视机、电子纸、应急照明灯、光模块等。
按照另一种实施方式,如图4所示,所述电子装置为第二电子装置500,第二电子装置500包括上述光电转化器件。第二电子装置500例如可以为太阳能发电设备、光检测器、指纹识别设备、光模块、CCD相机或则其他类型的电子装置。
本申请中未提到的合成方法的化合物的都是通过商业途径获得的原料产品。
本申请中的中间体和化合物的分析检测使用ICP-7700质谱仪。
在下文中,除非特别说明,MC都是指二氯甲烷,rt指的是室温。
下面结合合成实施例来具体说明本申请的有机化合物的合成方法。
使用以下方法合成本发明中化合物
中间体IM-A-1的合成:
Figure BDA0002704817670000211
向干燥并经过氮气置换的500mL圆底烧瓶中,加入9,10-二溴蒽(33.1g,98.4mmol),苯硼酸(10.0g,82.0mmol),四(三苯基膦)钯(1.9g,1.6mmol),四丁基溴化铵(5.3g,16.4mmol),碳酸钾(22.7g,164.0mmol),甲苯(160mL),乙醇(40mL),去离子水(40mL),搅拌条件下升温至75-80℃,保持8h;而后将反应混合物降至室温,加入去离子水(200mL),搅拌15分钟,分离有机相,加入无水硫酸镁干燥后,减压除去溶剂;将所得粗产品使用1:6二氯甲烷/正庚烷作为流动相进行硅胶柱色谱提纯,得到白色晶体状中间体IM-A-1(15.5g,收率:57%)。
参照中间体IM-A-1的合成方法,使用表1中反应物A替代苯硼酸,合成下表1中所示的中间体IM-A-X:
表1
Figure BDA0002704817670000212
Figure BDA0002704817670000221
Figure BDA0002704817670000231
化合物1的合成:
Figure BDA0002704817670000232
向干燥并经过氮气置换的100mL圆底烧瓶中,加入中间体IM-A-1(5.0g,15.0mmol),2-(1-金刚烷基)苯并咪唑(3.8g,15.0mmol),碳酸钾(2.1g,15.0mmol),4-二甲氨基吡啶(0.9g,7.5mmol),二甲基乙酰胺(50mL),氮气保护下于180℃搅拌4小时,后减压除去溶剂,所得粗品使用去离子水和乙醇煮洗,烘干后使用二氯甲烷/正庚烷作为流动相进行硅胶柱色谱提纯,得到白色固体化合物1(3.9g;收率:52%)。
参照化合物1的合成方法,使用表2中的中间体IM-A-X替代中间体IM-A-1,合成下表2中的化合物:
表2
Figure BDA0002704817670000241
Figure BDA0002704817670000251
中间体IM-B-1-1的合成:
Figure BDA0002704817670000252
向干燥并经过氮气置换的250mL圆底烧瓶中,加入4-溴碘苯(20.2g,71.3mmol),2-(1-金刚烷基)苯并咪唑(15.0g,59.4mmol),碳酸钾(9.9g,71.3mmol),4-二甲氨基吡啶(4.4g,35.7mmol),二甲基乙酰胺(150mL),氮气保护下于180℃搅拌3小时,后减压除去溶剂,所得粗品使用二氯甲烷/正庚烷作为流动相进行硅胶柱色谱提纯,得到淡黄色油状化合物中间体IM-B-1-1(16.0g,收率:66%)。
参照中间体IM-B-1-1的合成方法,使用表3中反应物B替代4-溴碘苯,合成下表3中所示的中间体IM-B-X-1,其中,X可以为2,3,4,5或6:
表3
Figure BDA0002704817670000253
中间体IM-B-1的合成:
Figure BDA0002704817670000261
将中间体IM-B-1-1(16.0g,39.3mmol),联硼酸频哪醇酯((BPin)2,15.0g,58.9mmol),三(二亚苄基丙酮)二钯(0.4g,0.4mmol),2-二环己基磷-2’,4’,6’-三异丙基联苯(0.4g,0.8mmol),醋酸钾(7.7g,78.6mmol)和1,4-二氧六环(150mL)加入250mL烧瓶中,氮气保护条件下于100℃回流搅拌12小时,降至室温,向反应液中加入二氯甲烷和水,分液,有机相使用水洗后用无水硫酸镁干燥,减压条件下除去溶剂得到粗品;粗品使用二氯甲烷/正庚烷体系进行硅胶柱色谱提纯,得到白色固体中间体B-1(12.7g,收率:71%)。
参照中间体IM-B-1的合成方法,使用表4中第二列中间体IM-B-X-1替代中间体IM-B-1-1,合成下表4的中间体IM-B-X:
表4
Figure BDA0002704817670000262
化合物86的合成:
Figure BDA0002704817670000271
向干燥并经过氮气置换的100mL圆底烧瓶中,加入中间体IM-A-1(5.0g,15.0mmol),中间体IM-B-1(4.9g,15.0mmol),四(三苯基膦)钯(0.3g;0.3mmol),四丁基溴化铵(1.0g,3.0mmol),碳酸钾(4.1g,30.0mmol),甲苯(40mL),乙醇(10mL),去离子水(10mL),搅拌条件下升温至75-80℃,保持12h;而后将反应混合物降至室温,加入去离子水(20mL),搅拌20分钟,分离有机相,加入无水硫酸镁干燥后,减压除去溶剂;将所得粗产品使用二氯甲烷/正庚烷作为流动相进行硅胶柱色谱提纯,而后使用正庚烷/甲苯作为溶剂进行重结晶提纯,得到白色晶体化合物86(4.9g,收率:56%)。
参照化合物86的合成方法,使用表5中的中间体IM-A-X替代中间体IM-A-1,使用表5中的中间体IM-B-X替代中间体IM-B-1,合成下表5中的化合物:
表5
Figure BDA0002704817670000272
Figure BDA0002704817670000281
化合物201的合成:
Figure BDA0002704817670000282
向干燥并经过氮气置换的250mL圆底烧瓶中,加入2-溴-9,10-二苯基蒽(10.0g,24.4mmol),2-(1-金刚烷基)苯并咪唑(6.2g,24.4mmol),碳酸钾(3.4g,24.4mmol),4-二甲氨基吡啶(1.5g,12.2mmol),二甲基乙酰胺(100mL),氮气保护下于180℃搅拌16小时,后减压除去溶剂,所得粗品使用去离子水和乙醇煮洗,烘干后使用乙酸乙酯/正庚烷作为流动相进行硅胶柱色谱提纯,后使用二氯甲烷/正庚烷溶剂体系进行重结晶提纯,得到白色晶体化合物201(7.0g,收率:49%)。
参照化合物201的合成方法,使用表6中的反应物C替代2-溴-9,10-二苯基蒽,合成下表6中的化合物:
表6
Figure BDA0002704817670000291
化合物207的合成:
Figure BDA0002704817670000292
向干燥并经过氮气置换的100mL圆底烧瓶中,加入2-溴-9,10-二苯基蒽(5.0g,12.2mmol),中间体IM-B-1(4.0g,12.2mmol),四(三苯基膦)钯(0.3g,0.2mmol),四丁基溴化铵(0.8g,2.4mmol),碳酸钾(3.4g,24.4mmol),甲苯(40mL),乙醇(10mL),去离子水(10mL),搅拌条件下升温至75-80℃,保持12h;而后将反应混合物降至室温,加入去离子水(20mL),搅拌15分钟,分离有机相,加入无水硫酸镁干燥后,减压除去溶剂;将所得粗产品使用二氯甲烷/正庚烷作为流动相进行硅胶柱色谱提纯,而后使用二氯甲烷/正庚烷作为溶剂进行重结晶提纯,得到白色粉末状化合物207(3.9g,收率:49%)。
参照化合物207的合成方法,使用表7中的反应物D替代2-溴-9,10-二苯基蒽,使用表7中的反应物E替代中间体IM-B-1,合成下表7中的化合物:
表7
Figure BDA0002704817670000301
对以上合成的部分化合物进行质谱分析,得到如下表8所示的分析结果:
表8
化合物1 m/z=505.3[M+H]<sup>+</sup> 化合物101 m/z=746.4[M+H]<sup>+</sup>
化合物3 m/z=555.3[M+H]<sup>+</sup> 化合物108 m/z=707.3[M+H]<sup>+</sup>
化合物4 m/z=581.3[M+H]<sup>+</sup> 化合物119 m/z=657.3[M+H]<sup>+</sup>
化合物8 m/z=595.3[M+H]<sup>+</sup> 化合物136 m/z=707.3[M+H]<sup>+</sup>
化合物17 m/z=631.3[M+H]<sup>+</sup> 化合物141 m/z=681.3[M+H]<sup>+</sup>
化合物32 m/z=671.3[M+H]<sup>+</sup> 化合物151 m/z=582.3[M+H]<sup>+</sup>
化合物86 m/z=581.3[M+H]<sup>+</sup> 化合物201 m/z=581.3[M+H]<sup>+</sup>
化合物87 m/z=631.3[M+H]<sup>+</sup> 化合物202 m/z=681.3[M+H]<sup>+</sup>
化合物88 m/z=631.3[M+H]<sup>+</sup> 化合物203 m/z=681.3[M+H]<sup>+</sup>
化合物89 m/z=657.3[M+H]<sup>+</sup> 化合物205 m/z=733.4[M+H]<sup>+</sup>
化合物91 m/z=657.3[M+H]<sup>+</sup> 化合物207 m/z=657.3[M+H]<sup>+</sup>
化合物97 m/z=687.3[M+H]<sup>+</sup> 化合物209 m/z=757.4[M+H]<sup>+</sup>
化合物99 m/z=707.3[M+H]<sup>+</sup> 化合物211 m/z=657.3[M+H]<sup>+</sup>
化合物225 m/z=606.3[M+H]<sup>+</sup> 化合物27 m/z=657.3[M+H]<sup>+</sup>
化合物42 m/z=734.3[M+H]<sup>+</sup> 化合物226 m/z=599.3[M+H]<sup>+</sup>
化合物227 m/z=595.3[M+H]<sup>+</sup> 化合物228 m/z=611.3[M+H]<sup>+</sup>
化合物39 m/z=745.4[M+H]<sup>+</sup> 化合物46 m/z=746.4[M+H]<sup>+</sup>
化合物222 m/z=682.3[M+H]<sup>+</sup> 化合物229 m/z=747.4[M+H]<sup>+</sup>
化合物230 m/z=672.3[M+H]<sup>+</sup> 化合物231 m/z=813.4[M+H]<sup>+</sup>
对以上合成的部分化合物进行核磁数据分析,得到如下表9所示的分析结果:
表9
Figure BDA0002704817670000302
Figure BDA0002704817670000311
有机电致发光器件制备及评估
实施例1
通过以下过程制备阳极:将厚度为
Figure BDA0002704817670000313
的ITO基板(康宁制造)切割成40mm×40mm×0.7mm的尺寸,采用光刻工序,将其制备成具有阴极、阳极以及绝缘层图案的实验基板,利用紫外臭氧以及O2:N2等离子进行表面处理,以增加阳极(实验基板)的功函数的和清除浮渣。
在实验基板(阳极)上真空蒸镀F4-TCNQ以形成厚度为
Figure BDA0002704817670000316
的空穴注入层(HIL),并且在空穴注入层蒸镀HT-01,形成厚度为
Figure BDA0002704817670000314
的第一空穴传输层(HTL1)。
在第一空穴传输层上真空蒸镀化合物HT-02,形成厚度为
Figure BDA0002704817670000315
的第二空穴传输层(HTL2)。
在第二空穴传输层上,将BH-01:BD-01以97%:3%的蒸镀速率比进行共同蒸镀,形成厚度为
Figure BDA0002704817670000317
的蓝色发光层(EML)。
将化合物1和LiQ以1:1的重量比进行混合并蒸镀形成了
Figure BDA0002704817670000319
厚的电子传输层(ETL),将LiQ蒸镀在电子传输层上以形成厚度为
Figure BDA0002704817670000318
的电子注入层(EIL),然后将镁(Mg)和银(Ag)以1:9的蒸镀速率混合,真空蒸镀在电子注入层上,形成厚度为
Figure BDA00027048176700003110
的阴极。
此外,在上述阴极上蒸镀厚度为
Figure BDA00027048176700003111
的CP-1,形成有机覆盖层(CPL),从而完成有机发光器件的制造,结构如图1所示。
实施例2-实施例38
除了在形成电子传输层时,以下表11中所示的化合物替代化合物1以外,利用与实施例1相同的方法制作有机电致发光器件。
比较例1-比较例4
除了在形成第一空穴传输层时,分别以化合物A-D替代化合物1以外,利用与实施例1相同的方法制作有机电致发光器件。
其中,在制备有机电致发光器件时,上述比较例与实施例所使用的各个材料的结构式如表10所示。
表10
Figure BDA0002704817670000312
Figure BDA0002704817670000321
对如上制得的有机电致发光器件,在10mA/cm2的条件下分析了器件光电性能,在20mA/cm2的条件下分析了器件寿命性能,其结果示于表11。
表11
Figure BDA0002704817670000322
Figure BDA0002704817670000331
结合上表11所知,在器件其他层相同的情况下,将实施例1~38与比较例1~4的结果相比可知,本申请的化合物作为电子传输材料时,寿命至少提高了16.7%。特别是与化合物D相比,本申请化合物具有更高的稳定性,因此,器件性能更为优异。
由以上实验结果可知,本申请有机化合物中金刚烷基的引入改善了该类型材料的分子间作用力,降低了材料在器件中由于焦耳热引起的结晶现象。
因此,将本申请有机化合物作为电子传输层用于制备有机电致发光器件时,能够有效的延长有机电致发光器件的寿命,并一定程度上改善发光效率或驱动电压。
以上结合附图详细描述了本申请的优选实施方式,但是,本申请并不限于上述实施方式中的具体细节,在本申请的技术构思范围内,可以对本申请的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本申请的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本申请的思想,其同样应当视为本申请所公开的内容。

Claims (14)

1.一种有机化合物,其特征在于,所述有机化合物具有式1所示的结构:
Figure FDA0002704817660000011
其中,Y为
Figure FDA0002704817660000012
L1,L2选自单键、取代或未取代的碳原子数为6~30的亚芳基、取代或未取代的碳原子数为3~30的亚杂芳基;
Ar选自取代或未取代的碳原子数为6~30的芳基、取代或未取代的碳原子数为2~30的杂芳基;
L1,L2和Ar中的取代基相同或不同,且各自独立地选自:氘,卤素基团,氰基,碳原子数为3~20的杂芳基,任选地被0、1、2、3、4或5个独立选自氘、氟、氰基、甲基、叔丁基的取代基所取代的碳原子数为6~30的芳基,碳原子数为3~12的三烷基硅基,碳原子数为18~24的三芳基硅基,碳原子数为1~10的烷基,碳原子数为1~10的卤代烷基,碳原子数为2~6的烯基,碳原子数为2~6的炔基,碳原子数为3~10的环烷基,碳原子数为2~10的杂环烷基,碳原子数为5~10的环烯基,碳原子数为4~10的杂环烯基,碳原子数为1~10的烷氧基,碳原子数为1~10的烷硫基,碳原子数为6~18的芳氧基,碳原子数为6~18的芳硫基,碳原子数为6~18的膦氧基;
在L1,L2和Ar中,任选地,任意两个相邻的取代基形成环;
n表示
Figure FDA0002704817660000013
的个数,n选自0、1、2、3或4;m表示Y的个数,m选自1或2。
2.根据权利要求1所述的有机化合物,其中,所述有机化合物具有式2-1至式2-3中任意一种所示的结构:
Figure FDA0002704817660000014
其中,式2-2中,各L2相同或不同,各Ar相同或不同;式2-3中,各L1相同或不同。
3.根据权利要求1或2所述的有机化合物,其中,L1,L2分别独立地选自单键、取代或未取代的碳原子数为6~20的亚芳基、取代或未取代的碳原子数为5~20的亚杂芳基;
优选地,所述L1,L2的取代基相同或不同,分别独立地选自氘、卤素基团、氰基、碳原子数为1~5的烷基、碳原子数为6~15的芳基。
4.根据权利要求1或2所述的有机化合物,其中,L1,L2分别独立地选自单键、取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚萘基、取代或未取代的亚联苯基、取代或未取待的亚芴基、取代或未取代的亚菲基、取代或未取代的亚二苯并呋喃基、取代或未取代的亚二苯并噻吩基、取代或未取代的亚咔唑基、取代或未取代的亚N-苯基咔唑基;
优选地,所述L1,L2的取代基相同或不同,分别独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基、苯基、萘基、联苯基。
5.根据权利要求1或2所述的有机化合物,其中,L1,L2分别独立地选自单键或以下基团所组成的组:
Figure FDA0002704817660000021
其中,M2选自单键或者
Figure FDA0002704817660000022
Figure FDA0002704817660000023
表示化学键;
Q1~Q5和Q’1~Q’5各自独立地选自N或者C(J5),且Q1~Q5中至少一个选自N;当Q1~Q5中的两个以上选自C(J5)时,任意两个J5相同或者不相同,当Q’1~Q’4中的两个以上选自C(J5)时,任意两个J5相同或者不相同;
Q6~Q13各自独立地选自N、C或者C(J6),且Q6~Q13中至少一个选自N;当Q6~Q13中的两个以上选自C(J6)时,任意两个J6相同或者不相同;
Q14~Q23各自独立地选自N、C或者C(J7),且Q14~Q23中至少一个选自N;当Q14~Q23中的两个以上选自C(J7)时,任意两个J7相同或者不相同;
Q24~Q33各自独立地选自N、C或者C(J8),且Q24~Q33中至少一个选自N;当Q24~Q33中的两个以上选自C(J8)时,任意两个J8相同或者不相同;
E1~E14、J5~J8各自独立地选自:氢,氘,卤素基团,氰基,碳原子数为3~20的杂芳基,任选地被0、1、2、3、4或5独立选自氘、氟、氰基、甲基、叔丁基的取代基所取代的碳原子数为6~20的芳基,碳原子数为3~12的三烷基硅基,碳原子数为1~10的烷基,碳原子数为1~10的卤代烷基,碳原子数为2~6的烯基,碳原子数为2~6的炔基,碳原子数为3~10的环烷基,碳原子数为2~10的杂环烷基,碳原子数为5~10的环烯基,碳原子数为4~10的杂环烯基,碳原子数为1~10的烷氧基,碳原子数为1~10的烷硫基,碳原子数为6~18的芳氧基,碳原子数为6~18的芳硫基,碳原子数为6~18的膦氧基,碳原子数为18-24的三芳基硅基;
e1~e14以er表示,E1~E14以Er表示,r为变量,表示1~14的任意整数,er表示取代基Er的数量;当r选自1、2、3、4、5、6、9、13或14时,er选自1、2、3或者4;当r选自7或11时,er选自1、2、3、4、5或者6;当r为12时,er选自1、2、3、4、5、6或者7;当r选自8或10时,er选自1、2、3、4、5、6、7或者8;当er大于1时,任意两个Er相同或者不相同;
K3选自O、S、Se、N(E15)、C(E16E17)、Si(E18E19);其中,E15、E16、E17、E18和E19各自独立地选自:碳原子数为6~20的芳基、碳原子数为3~20的杂芳基、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为2~6的烯基、碳原子数为2~6的炔基、碳原子数为3~10的环烷基、碳原子数为2~10的杂环烷基、碳原子数为5~10的环烯基、碳原子数为4~10的杂环烯基,或者E16和E17相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3~15的饱和或不饱和的环,或者E18和E19相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3~15的饱和或不饱和的环;
K4选自单键、O、S、Se、N(E20)、C(E21E22)、Si(E23E24);其中,E20至E24各自独立地选自:碳原子数为6~20的芳基、碳原子数为3~20的杂芳基、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为2~6的烯基、碳原子数为2~6的炔基、碳原子数为3~10的环烷基、碳原子数为2~10的杂环烷基、碳原子数为5~10的环烯基、碳原子数为4~10的杂环烯基,或者E21和E22相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3~15的饱和或不饱和的环,或者E23和E24相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3~15的饱和或不饱和的环。
6.根据权利要求1或2所述的有机化合物,其中,L1,L2分别独立地选自单键,或者选自以下基团所组成的组:
Figure FDA0002704817660000031
7.根据权利要求1或2所述的有机化合物,其中,Ar选自取代或未取代的碳原子数为6~25的芳基、取代或未取代的碳原子数为2~20的杂芳基;
优选地,所述Ar的取代基选自氘、卤素基团、氰基、碳原子数为1~5的烷基、碳原子数为6~12的芳基、碳原子数为5~18的杂芳基。
8.根据权利要求1或2所述的有机化合物,其中,Ar选自以下基团所组成的组:
Figure FDA0002704817660000041
其中,M1选自单键或者
Figure FDA0002704817660000042
G1~G5和G’1~G’4各自独立地选自N、C或者C(J1),且G1~G5中至少一个选自N;当G1~G5中的两个以上选自C(J1)时,任意两个J1相同或者不相同;
G6~G13各自独立地选自N、C或者C(J2),且G6~G13中至少一个选自N;当G6~G13中的两个以上选自C(J2)时,任意两个J2相同或者不相同;
G14~G23各自独立地选自N、C或者C(J3),且G14~G23中至少一个选自N;当G14~G23中的两个以上选自C(J3)时,任意两个J3相同或者不相同;
G24~G33各自独立地选自N、C或者C(J4),且G24~G33中至少一个选自N;当G24~G33中的两个以上选自C(J4)时,任意两个J4相同或者不相同;
Z1选自氢、氘、卤素基团、氰基、碳原子数为3~12的三烷基硅基、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的卤代烷基、碳原子数为3~10的环烷基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原子数为1~10的烷硫基、碳原子数为18-24的三芳基硅基;
Z2~Z9、Z21各自独立地选自:氢、氘、卤素基团、氰基、碳原子数为3~12的三烷基硅基、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的卤代烷基、碳原子数为3~10的环烷基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原子数为1~10的烷硫基、碳原子数为1~10的烷硫基、碳原子数为3~18的杂芳基、碳原子数为18-24的三芳基硅基;
Z10~Z20、J1~J4各自独立地选自:氢,氘,卤素基团,氰基,碳原子数为3~12的三烷基硅基,碳原子数为1~10的烷基,碳原子数为1~10的卤代烷基,碳原子数为3~10的环烷基,碳原子数为1~10的烷氧基,碳原子数为1~10的烷硫基,任选地被0、1、2、3、4或5个独立选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、叔丁基的取代基所取代的碳原子数为6~18的芳基,碳原子数为3~18的杂芳基,碳原子数为18-24的三芳基硅基;
h1~h21以hk表示,Z1~Z21以Zk表示,k为变量,表示1~21的任意整数,hk表示取代基Zk的个数;其中,当k选自5或者17时,hk选自1、2或者3;当k选自2、7、8、12、15、16、18或者21时,hk选自1、2、3或者4;当k选自1、3、4、6、9或者14时,hk选自1、2、3、4或者5;当k为13时,hk选自1、2、3、4、5或者6;当k选自10或者19时,hk选自1、2、3、4、5、6或者7;当k为20时,hk选自1、2、3、4、5、6、7或者8;当k为11时,hk选自1、2、3、4、5、6、7、8或9;且当hk大于1时,任意两个Zk相同或者不相同;
K1选自O、S、N(Z22)、C(Z23Z24)、Si(Z28Z29);其中,Z22、Z23、Z24、Z28、Z29各自独立地选自:碳原子数为6~18的芳基、碳原子数为3~18的杂芳基、碳原子数为1~10的烷基或碳原子数为3~10的环烷基,或者上述Z23和Z24相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3-15的饱和或不饱和的环,或者上述Z28和Z29相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3-15的饱和或不饱和的环;
K2选自单键、O、S、N(Z25)、C(Z26Z27)、Si(Z30Z31);其中,Z25、Z26、Z27、Z30、Z31各自独立地选自:碳原子数为6~18的芳基、碳原子数为3~18的杂芳基、碳原子数为1~10的烷基或碳原子数为3~10的环烷基,或者上述Z26和Z27相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3-15的饱和或不饱和的环,或者上述Z30和Z31相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3-15的饱和或不饱和的环。
9.根据权利要求1或2所述的有机化合物,其中,Ar选自取代或未取代的V,其中,未取代的V选自以下基团所组成的组:
Figure FDA0002704817660000051
取代的V上具有一个或两个以上的取代基,取代的V上的取代基独立地选自氘、氟、氰基、碳原子数为1~5的烷基;当V上的取代基大于1时,各取代基相同或不同。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的有机化合物,其中,所述有机化合物选自如下化合物组成的组:
Figure FDA0002704817660000061
Figure FDA0002704817660000071
Figure FDA0002704817660000081
Figure FDA0002704817660000091
Figure FDA0002704817660000101
Figure FDA0002704817660000111
Figure FDA0002704817660000121
11.一种电子元件,其特征在于,包括相对设置的阳极和阴极,以及设于所述阳极和所述阴极之间的功能层;
所述功能层包含权利要求1~10中任意一项所述的有机化合物;
优选地,所述功能层包括电子传输层,所述电子传输层包含所述有机化合物。
12.根据权利要求11所述的电子元件,其中,所述电子元件为有机电致发光器件或光电转化器件。
13.根据权利要求12所述的电子元件,其中,所述电子元件为有机电致发光器件;所述有机电致发光器件为蓝色器件。
14.一种电子装置,包含权利要求11~13中任意一项所述的电子元件。
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