CN112250701B - 一种有机化合物以及使用其的电子元件和电子装置 - Google Patents
一种有机化合物以及使用其的电子元件和电子装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112250701B CN112250701B CN202011140241.8A CN202011140241A CN112250701B CN 112250701 B CN112250701 B CN 112250701B CN 202011140241 A CN202011140241 A CN 202011140241A CN 112250701 B CN112250701 B CN 112250701B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon atoms
- ring
- group
- organic compound
- same
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F5/00—Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic System
- C07F5/02—Boron compounds
- C07F5/027—Organoboranes and organoborohydrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic System
- C07F7/02—Silicon compounds
- C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
- C07F7/0803—Compounds with Si-C or Si-Si linkages
- C07F7/081—Compounds with Si-C or Si-Si linkages comprising at least one atom selected from the elements N, O, halogen, S, Se or Te
- C07F7/0812—Compounds with Si-C or Si-Si linkages comprising at least one atom selected from the elements N, O, halogen, S, Se or Te comprising a heterocyclic ring
- C07F7/0816—Compounds with Si-C or Si-Si linkages comprising at least one atom selected from the elements N, O, halogen, S, Se or Te comprising a heterocyclic ring said ring comprising Si as a ring atom
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/40—Organosilicon compounds, e.g. TIPS pentacene
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
- H10K85/624—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing six or more rings
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
- H10K85/626—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing more than one polycyclic condensed aromatic rings, e.g. bis-anthracene
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/631—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
- H10K85/636—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine comprising heteroaromatic hydrocarbons as substituents on the nitrogen atom
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
- H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
Description
技术领域
本申请属于有机材料技术领域,具体地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、作为能量转化层的有机发光层、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,进而使得有机发光层对外发光。
在现有技术中,有机发光二极管具有自发光特性,主导其发光的材料主要为电致发光材料,但是,当前的电致发光材料发光效率低,往往导致有机发光二极管的失效,因此,有必要提供一种发光效率高的电致发光材料和电致发光器件。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题,本申请的目的是提供一种有机化合物以及使用其的电子元件和电子装置,该有机化合物可以用于有机电致发光器件中,提高有机电致发光器件的使用寿命和发光性能。
为了实现上述目的,本申请第一方面提供一种有机化合物,该有机化合物具有如下式(I)所示的结构:
其中,A1、A2、A3和A4彼此相同或不同,且各自独立地选自苯环、成环碳原子数为10-30的稠合芳环、成环碳原子数为10-30的稠合杂芳环;
各R1、R2、R3、R4和R5彼此相同或不同,分别独立地选自氢、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18至24的三芳基硅基、取代或未取代的碳原子数为1-10的烷基、取代或未取代的碳原子数为3-10的环烷基、取代或未取代的碳原子数为1-10的烷氧基、取代或未取代的碳原子数为6-30的芳胺基、取代或未取代的碳原子数为6-30的芳基、或者取代或未取代的碳原子数为2-30的杂芳基,且R1、R2、R3、R4和R5中至少一者选自 表示化学键;
或者任意两个相邻的R1相互连接形成环,或者相邻的两个R1与R2相互连接形成环,或者相邻的两个R2与R3相互连接形成环,或者相邻的两个R3与R4相互连接形成环,或者相邻的两个R4与R5相互连接形成环,或者相邻的两个R1与R5相互连接形成环;
各R6和R7彼此相同或不同,且分别独立地选自氢、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18至24的三芳基硅基、未取代的碳原子数为1-10的烷基、未取代的碳原子数为6-30的芳基、或者未取代的碳原子数为2-30的杂芳基,或者任意两个相邻的R6相互连接形成环,或者任意两个相邻的R7相互连接形成环;
n1-n7以nt表示,R1~R7以Rt表示,t为变量,表示1~7的任意整数,nt表示取代基Rt的个数;当t为1或6时,nt选自1、2、3;当t为2、3、4或5时,nt选自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12;当t为7时,nt选自1、2、3、4;当nt大于1时,任意两个Rt相同或者不相同;
R1、R2、R3、R4、R5上的取代基彼此相同或不同,且各自独立地选自:氘、氟、氯、溴、氰基、碳原子数为3-20的杂芳基、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18至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的烷胺基、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的烷基磺酰基、碳原子数为3-18的三烷基膦基、碳原子数为3-18的三烷基硼基。
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含有的金刚烷-芴基具有较大的空间位阻和坚固的刚性结构,能够降低分子的结晶性,提高材料的成膜性能,进而提高有机发光器件的寿命。且将金刚烷-芴基与以硼元素为中心的实心环结合,有利于提高电子稳定性,防止激子消失,促进主体能量转移,可以显著提高载流子的稳定性,改善有机发光器件的发光性能。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本公开,但并不构成对本公开的限制。在附图中:
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
以下结合附图对本公开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公开,并不用于限制本公开。
本申请第一方面提供一种有机化合物,该有机化合物具有如下式(I)所示的结构:
其中,A1、A2、A3和A4彼此相同或不同,且各自独立地选自苯环、成环碳原子数为10-30的稠合芳环、成环碳原子数为10-30的稠合杂芳环;
各R1、R2、R3、R4和R5彼此相同或不同,分别独立地选自氢、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18至24的三芳基硅基、取代或未取代的碳原子数为1-10的烷基、取代或未取代的碳原子数为3-10的环烷基、取代或未取代的碳原子数为1-10的烷氧基、取代或未取代的碳原子数为6-30的芳胺基、取代或未取代的碳原子数为6-30的芳基、或者取代或未取代的碳原子数为2-30的杂芳基,且R1、R2、R3、R4和R5中至少一者选自 表示化学键;
或者任意两个相邻的R1相互连接形成环,或者相邻的两个R1与R2相互连接形成环,或者相邻的两个R2与R3相互连接形成环,或者相邻的两个R3与R4相互连接形成环,或者相邻的两个R4与R5相互连接形成环,或者相邻的两个R1与R5相互连接形成环,需要说明的是,“任意两个相邻的R1与R2相互连接形成环”可以以形成饱和或不饱和的环状形式存在,也可以是相互独立地存在。举例而言,当相邻的两个R1与R2、相邻的两个R2与R3、相邻的两个R3与R4、相邻的两个R4与R5成环时,该环的碳原子数可以是5元环,例如相邻的两个R1与R2、相邻的两个R2与R3、相邻的两个R3与R4、相邻的两个R4与R5形成还可以是6元环,例如相邻的两个R2与R3、相邻的两个R4与R5形成还可以是13元环,例如相邻的两个R2与R3、相邻的两个R4与R5形成可选地,相邻的两个R1与R2、相邻的两个R2与R3、相邻的两个R3与R4、相邻的两个R4与R5形成的环为饱和或不饱和的5至13元环;
各R6和R7彼此相同或不同,且分别独立地选自氢、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18至24的三芳基硅基、未取代的碳原子数为1-10的烷基、未取代的碳原子数为6-30的芳基、或者未取代的碳原子数为2-30的杂芳基,或者任意两个相邻的R6相互连接形成环,或者任意两个相邻的R7相互连接形成环;
n1-n7以nt表示,R1~R7以Rt表示,t为变量,表示1~7的任意整数,nt表示取代基Rt的个数;当t为1或6时,nt选自1、2、3;当t为2、3、4或5时,nt选自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12;当t为7时,nt选自1、2、3、4;当nt大于1时,任意两个Rt相同或者不相同;
R1、R2、R3、R4、R5上的取代基彼此相同或不同,且各自独立地选自:氘、氟、氯、溴、氰基、碳原子数为3-20的杂芳基、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18至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的烷胺基、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的烷基磺酰基、碳原子数为3-18的三烷基膦基、碳原子数为3-18的三烷基硼基。
本申请的有机化合物含有的金刚烷-芴基具有较大的空间位阻和坚固的刚性结构,能够降低分子的结晶性,提高材料的成膜性能,进而提高有机发光器件的寿命。且将金刚烷-芴基与以硼元素为中心的实心环结合,有利于提高电子稳定性,防止激子消失,促进主体能量转移,可以显著提高载流子的稳定性,改善有机发光器件的发光性能。
本申请中,“成环碳数”表示,原子键合成环状的结构的化合物(例如,单环化合物、稠环化合物、桥接化合物、碳环化合物、杂环化合物)的构成该环自身的原子之中的碳原子的数量。在该环被取代基取代的情况下,取代基中含有的碳不包含在成环碳中。下文中所述的“成环碳数”只要没有特别注明就是相同含义。例如苯环的成环碳数为6,萘环的成环碳数为10,菲环的成环碳数为14,蒽环的成环碳数为14,呋喃环的成环碳数为4。另外,在苯环、萘环上作为取代基取代有例如烷基的情况下,该烷基的碳数不包含在成环碳数的数量中。另外,在芴环上作为取代基键合有例如芴环的情况下(包括螺芴环),作为取代基的芴环的碳数不包括在成环碳数的数量中。
本申请中,“成环原子数”表示原子键合成环状的结构(例如,单环、稠环、集合环)的化合物(例如,单环化合物、稠环化合物、桥接化合物、碳环化合物、杂环化合物)的构成该环自身的原子的数量。不构成环的原子(例如,将构成环的原子的连接键封端的氢原子)、该环被取代基取代时的取代基中所含原子不包括在成环原子数中。下文中所述的“成环原子数”只要没有特别注明就是相同含义。例如,吡啶环的成环原子数为6,喹唑啉环的成环原子数为10,呋喃环的成环原子数为5。分别键合于吡啶环、喹唑啉环的成环碳原子上的氢原子、构成取代基的原子不包括在成环原子数的数量中。另外,在芴环上键合有作为取代基的例如芴环的情况下(包括螺芴环),作为取代基的芴环的原子数不包括在成环原子数的数量中。
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,“其中,各q独立地为0、1、2或3,各R”独立地选自氢、氘、氟、氯”,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、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8~12的芳基甲硅烷基、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的烷胺基、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的烷基磺酰基、碳原子数为3~18的三烷基膦基、碳原子数为3~18的三烷基硼基,任选地,任意两个所述取代基相互连接以与它们所连接的原子一起形成5~18元的饱和或不饱和环。在本申请中,“取代的”官能团可以被上述Rc中的一个或2个以上的取代基取代;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,相邻的两个取代基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,取代或未取代的官能团的碳原子数,指的是所有碳原子数。举例而言,若R1选自取代的碳原子数为30的芳基,则芳基及其上的取代基的所有碳原子数为30。
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,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、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。
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、-CN、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,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、-CN、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例如但不限于吡啶基、嘧啶基、咔唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、喹啉基、喹唑啉基、喹喔啉基。
在本申请中,碳原子数为1~10的烷基可以为直链烷基或支链烷基。具体而言,碳原子数为1~10的烷基可以为碳原子数1至10的直链烷基,或碳原子数3至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,碳原子数为1-5的烷基可以为直链烷基或支链烷基。具体而言,碳原子数为1-10的烷基可以为碳原子数1至5的直链烷基,或碳原子数3至5的支链烷基。烷基的碳原子数例如可以为1、2、3、4、5。碳原子数为1-5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、环戊基等。
在本申请中,芳胺基是胺基(-NH2)中的至少一个氢被芳香烃取代所形成的基团。例如,胺基(-NH2)中的两个氢被苯取代的芳胺基为二苯胺基。示例性地,芳胺基可以选自苯胺基、二苯胺基、苄胺基、对硝基苯胺基、间硝基苯胺基、邻硝基苯胺基、N-甲基苯胺基、乙酰苯胺基、偶氮苯基、二甲苯胺基、N-对甲苯二胺基和N-间甲苯二胺基等。在本发明中,芳胺基可以选自二苯胺基、二萘基胺基。
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。
再举例而言,如下式(X')中所示地,式(X')所表示的二苯并呋喃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。
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,下式(Y)中所示的,式(Y)所表示的取代基R基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。
在本申请中,卤素基团可以为氟、氯、溴、碘。
在本申请中,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,三芳基硅基的具体实例包括但不限于,三苯基硅基等。
在本申请中,卤代烷基的具体实例包括但不限于三氟甲基。
下文中对于不定位连接或不定位取代的含义与此处相同,后续将不再进行赘述。
在本申请的一种具体实施方式中,A1、A2、A3和A4彼此相同或不同,且各自独立地选自苯环、成环碳原子数为10-20的稠合芳环或者成环碳原子数为10-20的稠合杂芳环。
在本申请的一种具体实施方式中,A1、A2、A3和A4彼此相同或不同,且各自独立地选自苯环、成环碳原子数为10-15的稠合芳环或者成环碳原子数为12-20的稠合杂芳环。
在本申请的一种具体实施方式中,A1、A2、A3和A4彼此相同或不同,且各自独立地选自苯、萘、9,9-二甲基芴、菲、二苯并呋喃、二苯并噻吩或者N-苯基咔唑。
在本申请的一种具体实施方式中,所述有机化合物选自式(I-1)、式(I-2)、式(I-3)、式(I-4)、式(I-5)、式(I-6)、式(I-7)、式(I-8)或者式(I-9):
在本申请的一种具体实施方式中,所述有机化合物选自以下式(II)所示的结构:
其中,各Y1、Y2、Y3、Y4、Y5彼此相同或不同,且各自独立地选自O、S、Si(R8R9)、C(R10R11)、N(R12)、Se或者不存在,其中R8、R9、R10、R11、R12彼此相同或不同,且各自独立地选自: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R8和R9相互连接以与它们共同连接的原子一起形成5-15元的饱和或不饱和环,或者R10和R11相互连接以与它们共同连接的原子一起形成5-15元的饱和或不饱和环;
q1~q5以qr表示,R1~R5以Rr表示,r为变量,表示1~5的任意整数,qr表示取代基Rr的个数;当r为1时,qr选自1;当r为2或5时,qr选自1、2、3;当r为3或4时,qr选自1、2;当qr大于1时,任意两个qr相同或者不相同。
在本申请中,式(i)中Y1、Y2、Y3、Y4、Y5所连接的虚线“------”表示该虚线处可以形成连接键,也可以不形成连接键。具体来说,Y1处的虚线表示Y1可以在此虚线处形成连接键与苯环连接而成环,也可以不形成环,即不存在Y1;Y2处的虚线表示Y2可以在此虚线处形成连接键与苯环连接而成环,也可以不形成环,即不存在Y2;Y3处的虚线表示Y3可以在此虚线处形成连接键与苯环连接而成环,也可以不形成环,即不存在Y3;Y4处的虚线表示Y4可以在此虚线处形成连接键与苯环连接而成环,也可以不形成环,即不存在Y4;Y5处的虚线表示Y5可以在此虚线处形成连接键与苯环连接而成环,也可以不形成环,即不存在Y5。Y1、Y2、Y3、Y4和Y5中至少一者可以在虚线处形成连接键与苯环连接而形成环。
在本申请的一种具体实施方式中,所述有机化合物具有式(III)所示的结构:
其中,各X1、X2、X3、X4、X5彼此相同或不同,且各自独立地选自单键或者不存在,
p1~p5以pv表示,R1~R5以Rv表示,v为变量,表示1~5的任意整数,pv表示取代基Rv的个数;当v为1时,pv选自1;当v为2或5时,pv选自1、2、3;当v为3或4时,pv选自1、2;当pv大于1时,任意两个pv相同或者不相同。
在本申请的一种具体实施方式中,所述R1、R2、R3、R4、R5彼此相同或者不同,且分别独立地选自氢、氘、氰基、卤素基团、碳原子数为3-12的三烷基硅基、碳原子数为18至24的三芳基硅基、取代或未取代的碳原子数为1-10的烷基或者如下基团所组成的组,且R1、R2、R3、R4和R5中至少一者选自
G1~G5各自独立地选自N或者C(F1),且G1~G5中至少一个选自N;当G1~G5中的两个以上选自C(F1)时,任意两个F1相同或者不相同;
G6~G13各自独立地选自N或者C(F2),且G6~G13中至少一个选自N;当G6~G13中的两个以上选自C(F2)时,任意两个F2相同或者不相同;
G14~G23各自独立地选自N或者C(F3),且G14~G23中至少一个选自N;当G14~G23中的两个以上选自C(F3)时,任意两个F3相同或者不相同;
G24~G33各自独立地选自N或者C(F4),且G24~G33中至少一个选自N;当G24~G33中的两个以上选自C(F4)时,任意两个F4相同或者不相同;
E1选自氢、氘、氟、氯、溴、氰基、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的烷胺基、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的烷基磺酰基、碳原子数为3-18的三烷基膦基、碳原子数为3-18的三烷基硼基;
各E2~E9、E23彼此相同或不同,且各自独立地选自:氢、氘、氟、氯、溴、氰基、碳原子数为3-20的杂芳基、碳原子数为3-12的三烷基硅基、碳原子数为18至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的烷胺基、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的烷基磺酰基、碳原子数为3-18的三烷基膦基、碳原子数为3-18的三烷基硼基;
各E10~E22、F1~F4彼此相同或不同,且各自独立地选自:氢、氘、氟、氯、溴、氰基、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3-12的三烷基硅基、碳原子数为18至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的烷胺基、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的烷基磺酰基、碳原子数为3-18的三烷基膦基、碳原子数为3-18的三烷基硼基,或者任意两个相邻的E21相互连接以与它们共同连接的原子形成环,或者任意两个相邻的E22相互连接以与它们共同连接的原子形成环;
e1~e23以ek表示,E1~E23以Ek表示,k为变量,表示1~23的任意整数,ek表示取代基Ek的个数;其中,当k选自8、17时,ek选自1、2或者3;当k选自3、4、5、13、15、18、19、23时,ek选自1、2、3或者4;当k选自1、2、6、7、9、16、21、22时,ek选自1、2、3、4或者5;当k选自14时,ek选自1、2、3、4、5或者6;当k选自10、20时,ek选自1、2、3、4、5、6或者7;当k选自12时,ek选自1、2、3、4、5、6、7或者8;当k选自11时,ek选自1、2、3、4、5、6、7、8或9;且当ek大于1时,任意两个Ek相同或者不相同;
K1选自O、S、Se、N(E24)、C(E25E26)、Si(E27E28);其中,各E24、E25、E26、E27、E28彼此相同或不同,且各自独立地选自: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,或者上述E25和E26相互连接以与它们共同连接的原子一起形成5-13元的饱和或不饱和环,或者上述E27和E28相互连接以与它们共同连接的原子一起形成5-13元的饱和或不饱和环;
K2选自单键、O、S、Se、N(E29)、C(E30E31)、Si(E32E33);其中,各E29、E30、E31、E32、E33彼此相同或不同,且各自独立地选自: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,或者上述E30和E31相互连接以与它们共同连接的原子一起形成5-13元的饱和或不饱和环,或者上述E32和E33相互连接以与它们共同连接的原子一起形成5-13元的饱和或不饱和环,举例而言,在化学式15中,当M1为单键时,E20均为氢,K2为单键,K1为C(E30E31)时,任选地E30和E31相互连接以与它们共同连接的原子形成5-13元的饱和或不饱和环指的是:E30和E31可以相互连接形成一个环,也可以是相互独立地存在;当E30和E31成环时,该环的碳原子数可以是5元环,例如也可以是6元环,例如还可以是13元环,例如当然,E30和E31成环的碳原子数还可以为其他数值,此处不再一一列举,本申请不对此该环的碳原子数进行特殊限定。
在本申请的一种具体实施方式中,所述R1、R2、R3、R4和R5相同或者不同,且分别独立地选自氢、氘、氰基、氟、三甲基硅基、三苯基硅基、碳原子数为1-5的烷基、取代或未取代的W,所述未取代的W选自如下基团组成的组:
所述W基团被取代时,W的取代基选自氘、氟、氯、氰基、三甲基硅基、三苯基硅基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、苯基、萘基、联苯基、菲基、吡啶基、嘧啶基、三嗪基、喹啉基、喹喔啉基、喹唑啉基、9,9-二甲基芴基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基;W的取代基有多个时,多个取代基相同或不同。
在本申请的一种具体实施方式中,所述R1、R2、R3、R4和R5相同或者不同,且分别独立地选自氢、氘、氰基、氟、三甲基硅基、三苯基硅基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、取代或未取代的碳原子数为6-15的芳基、取代或未取代的碳原子数为3-12的杂芳基、取代或未取代的碳原子数为6-12的芳胺基。
在本申请的一种具体实施方式中,所述R1、R2、R3、R4和R5上的取代基彼此相同或不同,且各自独立地选自:氘、氟、氯、溴、氰基、苯基、萘基、联苯基、三甲基硅基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、吡啶基。
在本申请的一种具体实施方式中,所述有机化合物选自如下化合物所组成的组:
在本申请的一种具体实施方式中,所述有机化合物选自如下化合物所组成的组:
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实施例部分提供的制备方法确定合适的合成方法。换言之,本发明的合成实施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,该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;所述功能层含有本申请第一方面所述的有机化合物。
在一种具体的实施方式中,所述功能层包括有机发光层,所述有机发光层含有所述有机化合物。发光层既可以由本申请所提供的有机化合物组成,也可以由本申请所提供的有机化合物和其他材料共同组成。所述发光层可以为一层或两层以上。
在本申请的一种具体实施方式中,所述电子元件为有机电致发光器件或光电转化器件。
在本申请的一种具体实施方式中,所述电子元件为有机电致发光器件,例如为红光器件或蓝光器件。
在本申请的一种具体实施方式中,电子元件可以为有机电致发光器件。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,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,本申请对此不做特殊的限定。例如,第一空穴传输层321可以由化合物NPB组成。
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掺杂材料。可选地,有机发光层330由主体材料和掺杂材料组成,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掺杂材料,进而使得掺杂材料能够发光。
有机发光层330的主体材料可以为金属螯合类化合物、双苯乙烯基衍生物、芳香族胺衍生物、二苯并呋喃衍生物或者其他类型的材料,本申请对此不做特殊的限制。
有机发光层330的掺杂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的掺杂材料含有本申请的有机化合物。
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、噁二唑衍生物、喹喔啉衍生物或者其他电子传输材料。在本申请的一种实施方式中,电子传输层340可以由TPBi和LiQ组成。
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。
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HAT-CN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、有机发光层330、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,太阳能电池可以包括依次层叠设置的阳极、空穴传输层、有机发光层、电子传输层和阴极,其中,有机发光层包含有本申请的有机化合物。
可选地,功能层300包括有机发光层330,有机发光层330包含本申请所提供的有机化合物。一种实施方式中,有机发光层330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,有机发光层330可以由本申请所提供的化合物和其他材料共同组成。
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。
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,但是本公开并不因此而受到任何限制。
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质谱仪和M5000元素分析仪。
合成实施例
采用以下方法合成本发明的有机化合物:
合成实施例1~2:有机化合物10和有机化合物26的合成
将镁条(13.54g,564mmol)和乙醚(100mL)置于氮气保护下干燥的圆底烧瓶中,加入碘(100mg),而后将溶有2’-溴-4-氯联苯(50.00g,187.0mmol)的乙醚(200mL)溶液缓慢滴入烧瓶中,滴加完毕后升温至35℃,搅拌3小时;将反应液降至0℃,向其中缓慢滴入溶有金刚烷酮(22.4g,149mmol)的乙醚(200mL)溶液,滴加完毕后升温至35℃,搅拌6小时,将反应液冷却至室温,向其中加入5%盐酸至pH<7,搅拌1小时,加入乙醚(200mL)进行萃取,合并有机相,使用无水硫酸镁进行干燥,过滤,减压除去溶剂;所得粗品使用乙酸乙酯/正庚烷(1:2)为流动相进行硅胶柱色谱提纯,得到白色固体的中间体A-1(34g,收率68%)。
将中间体A-1(43g,126.9mmol)、三氟乙酸(36.93g,380.6mmol)和二氯甲烷(300mL)加入圆底烧瓶中,氮气保护下搅拌2小时;而后向反应液中加入氢氧化钠水溶液至pH=8,分液,有机相使用无水硫酸镁进行干燥,过滤,减压除去溶剂;所得粗品使用二氯甲烷/正庚烷(1:2)进行重结晶提纯,得到白色固体的中间体A-2(39.2g,收率96.3%)。
将中间体A-2(20.4g,63.7mmol)、联硼酸频那醇酯(19.4g,76.5mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0.6g,0.6mmol)、2-二环己基磷-2’,4’,6’-三异丙基联苯(0.6g,1.3mmol)、醋酸钾(12.5g,127.4mmol)和1,4-二氧六环(150mL)加入烧瓶中,氮气保护条件下于100℃回流搅拌16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A-3(13.4g,收率51%)。
将中间体A-3(13.3g,32.3mmol)、4-氯溴苯(6.7g,35.5mmol)、四(三苯基膦)钯(0.7g,0.6mmol)、碳酸钾(11.1g,80.7mmol)、四丁基溴化铵(2.1g,6.5mmol)加入烧瓶中,并加入甲苯(80mL)、乙醇(20mL)和水(20mL)的混合溶剂,氮气保护下,升温至80℃,保持温度搅拌24小时,冷却至室温,停止搅拌,反应液水洗后分离有机相,使用无水硫酸镁干燥,减压除去溶剂,得到粗品,使用二氯甲烷/正庚烷作为流动相对粗品进行硅胶柱色谱提纯,得到白色固体产物中间体A-4(8.85g,收率69%)。
将中间体A-4(7.0g,17.46mmol)、苯胺(1.63g,17.46mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0.16g,0.17mmol)、2-二环己基磷-2’,4’,6’-三异丙基联苯(0.14g,0.35mmol)以及叔丁醇钠(2.52g,26.18mmol)加入甲苯(40mL)中,氮气保护下加热至108℃,搅拌3h,而后冷却至室温,反应液使用水洗后加入硫酸镁干燥,过滤后将滤液减压除去溶剂,使用甲苯体系对粗品进行重结晶提纯,得到中间体A(5.6g,收率71%)。
将二苯胺(2.9g,16.9mmol)加入盛有二甲苯(50mL)的圆底烧瓶中,之后加入叔丁醇钠(2.3g,23.8mmol),加热体系温度至180℃,然后添加2,3-二氯溴苯(3.8g,16.9mmol)和四正丁基钛酸酯BTP(0.13g,0.238mmol)搅拌12h后将体系降温至室温,用氯化铵的水溶液淬灭反应,乙酸乙酯萃取有机相,使用无水硫酸镁进行干燥、过滤、减压除去溶剂;所得粗品使用二氯甲烷/正庚烷(1:2)进行硅胶柱色谱提纯,得到中间体B-1(3g,收率57%)。
氮气保护下,将中间体A(2.56g,5.64mmol)溶于盛有50mL甲苯的圆底烧瓶中,加入叔丁醇钠(1.07g,12.3mmol),开启搅拌,升高体系温度至110℃,然后依次加入中间体B-1(1.9g,6.11mmol)和四正丁基钛酸酯BTP(0.1g,0.18mmol),搅拌12小时后,降至室温。加入氯化铵的水溶液淬灭反应,乙酸乙酯萃取有机相,使用无水硫酸镁进行干燥、过滤、减压除去溶剂。使用二氯甲烷/正庚烷(1:2)进行硅胶柱色谱提纯,得到白色固体状的中间体B-2(1.98g,收率48%)。
氮气保护下,将中间体B-2(2.57g,3.52mmol)溶于盛有叔丁基苯(20mL)的圆底烧瓶中,滴加正丁基锂(2.5M,0.83mL)之后,将混合物加热至200℃保温6h,体系降至室温,液氮降温至-78℃,缓慢滴加三溴化硼(1M,1.6mL),滴加完毕后,将反应重新加热至180℃,2h后用硫代硫酸钠的水溶液淬灭反应混合物,使用甲苯萃取有机相,无水硫酸镁进行干燥,过滤,减压除去溶剂。使用甲苯进行重结晶提纯,得到有机化合物10(1.14g,产率46%)质谱:m/z=705.3[M+H]+和有机化合物26(1.04g,产率42%)质谱:m/z=705.3[M+H]+。
有机化合物26的核磁数据:
1H NMR(400MHz,CD2Cl2):8.15(d,2H),8.09(d,2H),7.86-7.70(m,13H),7.60(t,1H),7.24-7.36(m,4H),7.09-6.94(m,3H),6.85(dd,1H),6.76(d,1H),1.89-2.15(m,10H),1.73(d,2H),1.57(s,2H)。
有机化合物10的核磁数据:
1H NMR(400MHz,CD2Cl2):8.21(m,2H),8.03(d,1H),7.86-7.73(m,12H),7.62(t,1H),7.48(d,1H),7.21-7.11(m,2H),6.97-6.84(m,6H),6.76(d,2H),1.91-2.15(m,10H),1.71(d,2H),1.57(s,2H)。
将中间体A(5g,11.02mmol)加入盛有二甲苯(50mL)的圆底烧瓶中,之后加入叔丁醇钠(3.3g,23.8mmol),加热体系温度至180℃,然后添加2,3-二氯溴苯(2.5g,11.02mmol)和四正丁基钛酸酯BTP(0.13g,0.238mmol)搅拌12h后将体系降温至室温,用氯化铵的水溶液淬灭反应,乙酸乙酯萃取有机相,使用无水硫酸镁进行干燥、过滤、减压除去溶剂;所得粗品使用二氯甲烷/正庚烷(1:2)进行硅胶柱色谱提纯,得到中间体AA(4.1g,收率62.1%)。
氮气保护下,将中间体A(2.05g,4.5mmol)溶于盛有50mL甲苯的圆底烧瓶中,加入叔丁醇钠(1.07g,12.3mmol),开启搅拌,升高体系温度至110℃,然后依次加入中间体AA(3g,5.01mmol)和四正丁基钛酸酯BTP(0.1g,0.18mmol),搅拌12小时后,降至室温。加入氯化铵的水溶液淬灭反应,乙酸乙酯萃取有机相,使用无水硫酸镁进行干燥、过滤、减压除去溶剂。使用二氯甲烷/正庚烷(1:2)进行硅胶柱色谱提纯,得到白色固体状的中间体3A(1.8g,收率35.4%)。
氮气保护下,将中间体3A(1.8g,1.78mmol)溶于盛有叔丁基苯(20mL)的圆底烧瓶中,滴加正丁基锂(2.5M,0.53mL)之后,将混合物加热至200℃保温6h,体系降至室温,液氮降温至-78℃,缓慢滴加三溴化硼(1M,0.9mL),滴加完毕后,将反应重新加热至180℃,2h后用硫代硫酸钠的水溶液淬灭反应混合物,使用甲苯萃取有机相,无水硫酸镁进行干燥,过滤,减压除去溶剂。使用甲苯进行重结晶提纯,得到有机化合物120(1.24g,产率66%)质谱:m/z=1057.3[M+H]+
采用与合成中间体B-1相同的方法制备表1中的中间体S,不同之处仅在于,用表1中第1列的原料G代替合成实施例1中的二苯胺。
表1
合成实施例3~10:有机化合物101~108的合成
将2-溴苯硼酸(100.0g,500.0mmol)、1-氯-3碘苯(142.6g,597.6mmol)、四(三苯基膦)钯(11.5g,9.97mmol)、碳酸钾(102g,746mmol)、四丁基溴化铵(32.1g,99.6mmol)、甲苯(800mL)、乙醇(200mL)和去离子水(200mL)加入圆底烧瓶中,氮气保护下升温至78℃,搅拌2小时;将反应液冷却至室温,加入甲苯(500mL)进行萃取,合并有机相,使用无水硫酸镁进行干燥,过滤,减压除去溶剂;所得粗品使用正庚烷为流动相进行硅胶柱色谱提纯之后使用二氯甲烷/乙醇体系进行重结晶提纯,得到浅黄色固体中间体C-1(64.0g,收率为48%)。
将镁条(13.54g,564mmol)和乙醚(100mL)置于氮气保护下干燥的圆底烧瓶中,加入碘(100mg)。而后将溶有中间体C-1(64.00g,187.0mmol)的乙醚(200mL)溶液缓慢滴入烧瓶中,滴加完毕后升温至35℃,搅拌3小时;将反应液降至0℃,向其中缓慢滴入溶有金刚烷酮(22.45g,149mmol)的乙醚(200mL)溶液,滴加完毕后升温至35℃,搅拌6小时;将反应液冷却至室温,向其中加入5%盐酸至pH<7,搅拌1小时,加入乙醚(200mL)进行萃取,合并有机相,使用无水硫酸镁进行干燥,过滤,减压除去溶剂;所得粗品使用正庚烷为流动相进行硅胶柱色谱提纯,得到固体中间体C-2(24g,收率29%)。
将中间体C-2(24g,71.0mmol)、三氟乙酸(40.48g,355.0mmol)和二氯甲烷(200mL)加入圆底烧瓶中,氮气保护下搅拌2小时;而后向反应液中加入氢氧化钠水溶液至pH=8,分液,有机相使用无水硫酸镁进行干燥,过滤,减压除去溶剂;所得粗品使用二氯甲烷/正庚烷(1:2)进行重结晶提纯,得到白色固体状中间体C-3(21g,收率92.5%)。
中间体C-3核磁数据为:1HNMR(400MHz,CDCl2):8.11(d,1H),8.03(d,1H),7.41-7.63(m,2H),7.37-7.39(m,1H),7.30-7.33(m,1H),7.23-7.24(m,1H),2.88-2.93(m,2H),2.81-2.85(m,2H),2.19(s,2H),1.99(s,2H),1.77-1.83(m,4H),1.54(s,2H)
将中间体C-3(10g,31.17mmol)、对氯苯硼酸(3.89g,24.93mmol)、四(三苯基膦)钯(0.72g,0.62mmol)、碳酸钾(6.45g,46.75mmol)、四丁基氯化铵(1.73g,6.23mmol)、甲苯(80mL)、乙醇(20mL)和去离子水(20mL)加入圆底烧瓶中,氮气保护下升温至78℃,搅拌6小时;将反应液冷却至室温,加入甲苯(100mL)进行萃取,合并有机相,使用无水硫酸镁进行干燥,过滤,减压除去溶剂;所得粗品使用正庚烷为流动相进行硅胶柱色谱提纯,之后用二氯甲烷/乙酸乙酯体系进行重结晶提纯,得到白色固体中间体C-4(7.5g,收率40.6%)。
将镁条(13.54g,564mmol)和乙醚(100mL)置于氮气保护下干燥的圆底烧瓶中,加入碘(100mg)。而后将溶有2’-溴-2-氯联苯(50.00g,187.0mmol)的乙醚(200mL)溶液缓慢滴入烧瓶中,滴加完毕后升温至35℃,搅拌3小时;将反应液降至0℃,向其中缓慢滴入溶有金刚烷酮(22.45g,149mmol)的乙醚(200mL)溶液,滴加完毕后升温至35℃,搅拌6小时;将反应液冷却至室温,向其中加入5%盐酸至pH<7,搅拌1小时,加入乙醚(200mL)进行萃取,合并有机相,使用无水硫酸镁进行干燥,过滤,减压除去溶剂;所得粗品使用乙酸乙酯/正庚烷(1:2)为流动相进行硅胶柱色谱提纯,得到白色固体中间体D-1(43g,68%)。
将中间体D-1(43g,126.9mmol)、三氟乙酸(TFA)(36.93g,380.6mmol)和二氯甲烷(MC)(300mL)加入圆底烧瓶中,氮气保护下搅拌2小时;而后向反应液中加入氢氧化钠水溶液至pH=8,分液,有机相使用无水硫酸镁进行干燥,过滤,减压除去溶剂;所得粗品使用二氯甲烷/正庚烷(1:2)进行硅胶柱色谱提纯,得到白色固体状中间体D-2(39.2g,96.3%)。
将中间体D-2(10g,31.17mmol)、对氯苯硼酸(3.89g,24.93mmol)、四(三苯基膦)钯(0.72g,0.62mmol)、碳酸钾(6.45g,46.75mmol)、四丁基氯化铵(1.73g,6.23mmol)、甲苯(80mL)、乙醇(20mL)和去离子水(20mL)加入圆底烧瓶中,氮气保护下升温至78℃,搅拌6小时;将反应液冷却至室温,加入甲苯(100mL)进行萃取,合并有机相,使用无水硫酸镁进行干燥,过滤,减压除去溶剂;所得粗品使用正庚烷为流动相进行硅胶柱色谱提纯,之后用二氯甲烷/乙酸乙酯体系进行重结晶提纯,得到白色固体中间体D-3(7.8g,收率61.6%)。
除了使用下表2中第一列原料M代替4-氯溴苯,第二列中间体L代替中间体A-3外,采用与中间体A-4相同的合成方法合成以下中间体LM。
表2:
采用与合成实施例1相同的方法制备表3的中间体NA,不同之处仅在于,用表3中第1列的原料1代替合成实施例1中的中间体A-4,用原料2代替合成实施例1中的苯胺,来合成表3中第3列的中间体NA。
表3
采用与合成实施例1相同的合成方法合成表4中的有机化合物,不同之处在于,用表4中第2列的中间体NA代替合成实施例1中的中间体A,用表4中第3列的中间体S代替中间体B-1,最终合成以下有机化合物。最终制备得到的化合物的结构及表征数据见表4。
表4
采用以下方法进行蓝色有机电致发光器件的制作:
实施例1:蓝色有机电致发光器件的制作
通过以下过程制备阳极:将厚度为的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,接着清除浮渣。
将DBimiBphen(4,7-Diphenyl-2,9-bis(4-(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl)-1,10-phenanthroline)和LiQ(8-羟基喹啉-锂)以1:1的重量比共同蒸镀形成厚的电子传输层(ETL)。
实施例2~24
采用与实施例1相同的方法制备有机电致发光器件,不同之处仅在于,在制备有机发光层(EML)时,将化合物10(发光层掺杂材料Dopant)分别更换为表6中所示的有机化合物。
对比例1
采用与实施例1相同的方法制作有机电致发光器件,不同之处仅在于,在制备有机发光层(EML)时,将化合物10(发光层掺杂材料Dopant)更换为化合物BD-1,化合物BD-1的结构见表5。
对比例2
采用与实施例1相同的方法制备有机电致发光器件,不同之处仅在于,在制备有机发光层(EML)时,将化合物10(发光层掺杂材料Dopant)更换为化合物BD-2,化合物BD-2的结构见表5。
对比例3
采用与实施例1相同的方法制备有机电致发光器件,不同之处仅在于,在制备有机发光层(EML)时,将化合物10(发光层掺杂材料Dopant)更换为化合物BD-3,化合物BD-3的结构见表5。
表5对比例使用的材料结构
对实施例和对比例制备的有机电致发光器件进行性能测试,测试的方法和条件包括:在恒定电流密度10mA/cm2下进行测试,T95器件寿命在恒定电流密度20mA/cm2下进行测试,测试结果见表6。
表6
由表6可见,由本发明化合物制备的实施例1~24与对比例1~3相比,实施例1~24的有机电致发光器件具有高发光效率、长寿命的特性。具体来说,实施例1~24的有机电致发光器件与比较例相比发光效率至少提升了10.7%,寿命至少提升了13.1%。这是由于本发明的有机化合物中具有金刚烷-芴基结构,将金刚烷-芴基连接在母核的末端而非直接连在母核上,能够降低化合物的对称性,进而提高材料的成膜性。且引入该基团能够提升整个含氮化合物的共轭体系的电子密度,并提高含氮化合物的空穴传导效率,进而提高有机电致发光器件和光电转化器件的载流子传导效率以及寿命。将金刚烷-芴形成的化合物与以硼元素为中心的实心环结合,可以大大的提高载流子的稳定性,改善有机发光器件的发光性能。
综上所述,本专利公开的化合物用于有机电致发光器件中,使得包含该化合物的有机电致发光器件具有更高的效率以及更好的寿命。
本领域技术人员在考虑说明书及实践后,将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出.
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式,但是,本公开并不限于上述实施方式中的具体细节,在本公开的技术构思范围内,可以对本公开的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本公开的保护范围。
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,本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本公开的思想,其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (8)
1.一种有机化合物,该有机化合物具有如下式(I)所示的结构:
其中,A1、A2、A3和A4彼此相同或不同,且各自独立地选自苯、萘、9,9-二甲基芴或者二苯并呋喃;
所述R1选自氢、氘、氰基、氟、甲基、乙基、异丙基、叔丁基或如下基团:
或者任意两个相邻的R1相互连接形成环,或者相邻的两个R1与R2相互连接形成环,或者相邻的两个R2与R3相互连接形成环,或者相邻的两个R3与R4相互连接形成环,或者相邻的两个R4与R5相互连接形成环,或者相邻的两个R1与R5相互连接形成环;
各R6和R7彼此相同或不同,且分别独立地选自氢;
n1-n7以nt表示,R1~R7以Rt表示,t为变量,表示1~7的任意整数,nt表示取代基Rt的个数;当t为1或6时,nt选自1、2、3;当t为2、3、4或5时,nt选自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12;当t为7时,nt选自1、2、3、4;当nt大于1时,任意两个Rt相同或者不相同。
6.一种电子元件,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;所述功能层含有权利要求1~5任一项所述的有机化合物。
7.根据权利要求6所述的电子元件,其中,所述功能层包括有机发光层,所述有机发光层含有权利要求1~5任一项所述的有机化合物。
8.一种电子装置,包括权利要求6或7所述的电子元件。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/CN2021/091703 WO2021223688A1 (zh) | 2020-05-08 | 2021-04-30 | 一种有机化合物和应用以及使用其的有机电致发光器件和电子装置 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010383434 | 2020-05-08 | ||
CN202010383434X | 2020-05-08 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112250701A CN112250701A (zh) | 2021-01-22 |
CN112250701B true CN112250701B (zh) | 2023-02-24 |
Family
ID=74264023
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011140241.8A Active CN112250701B (zh) | 2020-05-08 | 2020-10-22 | 一种有机化合物以及使用其的电子元件和电子装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112250701B (zh) |
WO (1) | WO2021223688A1 (zh) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117186130A (zh) * | 2021-07-01 | 2023-12-08 | 陕西莱特光电材料股份有限公司 | 一种有机化合物以及使用其的有机电致发光器件和电子装置 |
CN113527345A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-10-22 | 常州大学 | 螺手性硼氮类cpmr-tadf发光材料及其应用 |
CN113651703B (zh) * | 2021-07-20 | 2024-03-19 | 陕西莱特迈思光电材料有限公司 | 有机化合物、电子元件和电子装置 |
CN114230594B (zh) * | 2021-11-15 | 2024-02-27 | 深圳大学 | 一种含重原子的硼氮杂化合物及其制备方法、有机电致发光器件 |
CN114230597B (zh) * | 2021-12-29 | 2023-12-26 | 武汉天马微电子有限公司 | 一种有机化合物及其应用 |
WO2024013709A1 (en) | 2022-07-14 | 2024-01-18 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Compound and an organic electroluminescence device comprising the compound |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019102936A1 (ja) * | 2017-11-24 | 2019-05-31 | 学校法人関西学院 | 有機デバイス用材料およびそれを用いた有機電界発光素子 |
CN110444693A (zh) * | 2018-05-04 | 2019-11-12 | 材料科学有限公司 | 有机电致发光器件 |
CN110662750A (zh) * | 2017-05-22 | 2020-01-07 | 材料科学有限公司 | 有机化合物及包含该有机化合物的有机电致发光元件 |
WO2020080872A1 (ko) * | 2018-10-18 | 2020-04-23 | 주식회사 엘지화학 | 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107406759B (zh) * | 2015-03-09 | 2020-10-30 | 学校法人关西学院 | 多环芳香族化合物及发光层形成用组合物与其用途 |
KR102512378B1 (ko) * | 2017-02-16 | 2023-03-20 | 가꼬우 호징 관세이 가쿠잉 | 유기 전계 발광 소자 |
-
2020
- 2020-10-22 CN CN202011140241.8A patent/CN112250701B/zh active Active
-
2021
- 2021-04-30 WO PCT/CN2021/091703 patent/WO2021223688A1/zh active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110662750A (zh) * | 2017-05-22 | 2020-01-07 | 材料科学有限公司 | 有机化合物及包含该有机化合物的有机电致发光元件 |
WO2019102936A1 (ja) * | 2017-11-24 | 2019-05-31 | 学校法人関西学院 | 有機デバイス用材料およびそれを用いた有機電界発光素子 |
CN110444693A (zh) * | 2018-05-04 | 2019-11-12 | 材料科学有限公司 | 有机电致发光器件 |
WO2020080872A1 (ko) * | 2018-10-18 | 2020-04-23 | 주식회사 엘지화학 | 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021223688A1 (zh) | 2021-11-11 |
CN112250701A (zh) | 2021-01-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112250701B (zh) | 一种有机化合物以及使用其的电子元件和电子装置 | |
CN111777517B (zh) | 一种含氮化合物以及使用其的电子元件和电子装置 | |
CN112110825B (zh) | 一种芳胺化合物、使用其的电子元件及电子装置 | |
CN112209840B (zh) | 含氮化合物、电子元件和电子装置 | |
CN113861100B (zh) | 一种含氮化合物以及使用其的电子元件和电子装置 | |
CN113501800B (zh) | 有机电致发光材料、电子元件及电子装置 | |
CN113735719B (zh) | 一种有机化合物以及使用其的电子元件和电子装置 | |
CN111848501B (zh) | 一种含氮化合物以及使用其的电子元件和电子装置 | |
CN112079730B (zh) | 一种含氮化合物以及使用其的电子元件和电子装置 | |
CN113717059B (zh) | 一种有机化合物及包含其的电子元件和电子装置 | |
JP7105388B1 (ja) | 窒素含有化合物、電子部品及び電子装置 | |
CN113285038B (zh) | 一种有机电致发光器件及电子装置 | |
CN112759582B (zh) | 一种含氮化合物以及使用其的电子元件和电子装置 | |
CN113121408B (zh) | 含氮化合物、电子元件和电子装置 | |
CN112266371A (zh) | 含氮化合物以及电子元件和电子装置 | |
CN115784904A (zh) | 含氮化合物和电子元件及电子装置 | |
CN114075231B (zh) | 一种有机化合物以及使用其的有机电致发光器件和电子装置 | |
CN111303113B (zh) | 有机化合物、电子器件及电子装置 | |
CN113651703B (zh) | 有机化合物、电子元件和电子装置 | |
CN114133351B (zh) | 含氮化合物及包含其的电子元件和电子装置 | |
CN115521212A (zh) | 有机材料、电子元件和电子装置 | |
CN114057705A (zh) | 一种含氮化合物以及包含其的电子元件和电子装置 | |
CN113782689A (zh) | 用于有机光电装置的组合物、有机光电装置及显示装置 | |
CN115304615B (zh) | 杂环化合物及有机电致发光器件和电子装置 | |
CN115650899B (zh) | 含氮化合物、电子元件和电子装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |