CN112390789A - 一种电子传输材料及使用该种材料的有机电致发光器件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子传输材料及使用该种材料的有机电致发光器件,涉及有机电致发光技术领域,其结构式如下所示:
Figure DDA0002169621630000011
通过本发明电子传输材料作为电子输送层制备的有机电致发光器件,与现有的PBD和p‑EtAZ相比,电压有一定程度降低,减少了电能的消耗、显著提高了发光效率,且器件的蓝光色彩饱和度有一定程度提高,色彩更加鲜艳。

Description

一种电子传输材料及使用该种材料的有机电致发光器件
技术领域
本发明涉及有机电致发光技术领域,具体涉及一种电子传输材料及使用该种材料的有机电致发光器件。
背景技术
有机发光二极管(英文:Organic Light-Emitting Diode,缩写:OLED)又称有机电激发光显示(英文:Organic Electroluminescence Display,缩写:OLED)、有机发光半导体,OLED技术最早于1950年代和1960年代由法国人和美国人研究,其后索尼、三星和LG等公司于21世纪开始量产,与薄膜晶体管液晶显示器为不同类型的产品,前者具有自发光性、广视角、高对比、低耗电、高反应速率、全彩化及制程简单等优点,但相对的在大面板价格、技术选择性、寿命、分辨率、色彩还原方面便无法与后者匹敌,有机发光二极管显示器可分单色、多彩及全彩等种类,而其中以全彩制作技术最为困难。
在OLED中应用的十几种的材料中,电子传输材料(ETL)材料使用量很大,同时电子传输材料的迁移率一般要比空穴传输材料低上1-2个数量级,例如一种业内的明星材料LG201的电子迁移率约为10-5cm2/Vs,同时其三线态能级也只有约1.8eV,使得在磷光体系下有时需要在发光层与电子传输层间加入一层激子阻挡层,以保证发光效率,这在一定程度上增加了器件的结构复杂性和成本的提高,目前常用的电子传输材料主要有噁二唑衍生物(PBD)、8-羟基喹啉铝(Alq3)、喹喔啉类化合物等,其中8-羟基喹啉铝是最常见的电子传输材料,因为它具有良好的热稳定性玻璃化转变温度适宜,可以真空蒸镀成膜且不易结晶,但电子迁移率相对较低,其缺点是容易吸收空气中的水和氧气,且阳离子的化学稳定性不够好。
目前,对于电子传输材料的研究已经成为相关领域的热点。
发明内容
发明目的:针对上述技术问题,本发明提供了一种电子传输材料及使用该种材料的有机电致发光器件。
为了达到上述发明目的,本发明所采用的技术方案如下:
一种电子传输材料,其结构式如下所示:
Figure BDA0002169621610000021
其中,a为稠合的苯环或甲基取代的苯环;
R1、R4各自独立的为氢、重氢、取代或未取代的C1-C5的烷基、取代或未取代的C2-C5的烯基、取代或未取代的C3-C6的环烷基、取代或未取代的C3-C6的杂环烷基、取代或未取代的C6-C30的芳香族基团、取代或未取代的C5-C30的杂芳族基团;
R2、R3各自独立的为取代或未取代的C6-C30的芳香族基团、取代或未取代的C5-C30的杂芳族基团、
Figure BDA0002169621610000022
其中R5、R6各自独立的为苯基、联苯基;
X、Y、Z各自独立的为C或N,且X、Y、Z中至少两个为N;
W为O或S;
m为0或1。
进一步地,R1、R4各自独立的为氢、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、苯基。
进一步地,R2、R3各自独立的选自以下基团:
Figure BDA0002169621610000023
进一步地,所述电子传输材料为以下结构式化合物中的任意一种:
Figure BDA0002169621610000031
Figure BDA0002169621610000041
Figure BDA0002169621610000051
Figure BDA0002169621610000061
Figure BDA0002169621610000071
Figure BDA0002169621610000081
Figure BDA0002169621610000091
Figure BDA0002169621610000101
Figure BDA0002169621610000111
Figure BDA0002169621610000121
上述电子传输材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)
Figure BDA0002169621610000131
(1)惰性气氛下,将结构通式为
Figure BDA0002169621610000132
的化合物A与镁在四氢呋喃中升温至30-40℃反应1-3h,再将结构通式为
Figure BDA0002169621610000133
的化合物B加入,升温至回流反应5-10h,降至室温,滴加一定量盐酸,室温搅拌2-4h,加入乙酸乙酯和水萃取,乙酸乙酯相干燥后减压浓缩,柱层析提纯后得到化合物C;
(2)
Figure BDA0002169621610000134
惰性气氛下,将结构通式为
Figure BDA0002169621610000135
的化合物C、硼酸三异丙酯加入到无水THF中,混合冷却至-78℃后,滴加正丁基锂,滴毕后在此温度下搅拌反应30-60min,缓慢恢复室温,继续反应1-3h,反应液用饱和氯化铵溶液淬灭,用二氯甲烷萃取,二氯甲烷相干燥后减压浓缩,石油醚洗涤,得到化合物D;
(3)
Figure BDA0002169621610000141
将结构通式为
Figure BDA0002169621610000142
的化合物D、结构通式为
Figure BDA0002169621610000143
的化合物E、四(三苯基膦)钯和碳酸钾置于反应瓶中,加入到甲苯、乙醇、水按一定体积比组合的混合溶液中,加热至回流并搅拌反应12-15h,自然恢复至室温,加入乙酸乙酯萃取,乙酸乙酯相干燥后减压浓缩,柱层析纯化后即可得到所述电子传输材料。
进一步地,步骤(3)中甲苯、乙醇、水的体积比为5-10:1:1-5。
上述电子传输材料在制备有机电致发光器件中的应用。
一种有机电致发光器件,包括阴极、电子传输层、发光层、阳极,所述电子传输层中含有至少一种上述的电子传输材料。
一种照明设备,包括上述有机电致发光器件。
一种电子显示设备,包括上述有机电致发光器件。
本发明所述室温均为25±5℃。
本发明的有益效果:
本发明中芴环与异型芴环单体之间以sp3杂化的C原子为中心桥联在一起,这种平面结构具有降低电子传输材料的发光淬灭,实现有效共轭长度的控制,改善电子传输材料的热稳定性能和溶解性等诸多特性,异型芴环中采用呋喃基、噻吩基、苯并呋喃基替代芴环中的苯基,可以一定程度上破坏了分子的对称性,发明人通过研究发现将螺二芴分子中的其中一个苯基替换为呋喃基、噻吩基、苯并呋喃基、苯并噻吩基中的一种可以一定程度上破坏芴环分子的对称性而且引入了富电子的杂原子O、S,有效降低了LUMO能级,有利于电子传输,另外,含氮杂芳香环的引入既可以增大共轭平面,增加分子堆叠的完整性,而且由于含氮芳香杂环的吸电子效应,进一步降低了LUMO能级,有利于电子传输,增强了电子注入能力,通过本发明电子传输材料作为电子输送层制备的有机电致发光器件,与现有的PBD和p-EtAZ相比,电压有一定程度降低,减少了电能的消耗、显著提高了发光效率,且器件的蓝光色彩饱和度有一定程度提高,色彩更加鲜艳。
附图说明
图1为本发明应用例5有机电致发光器件的发光寿命T97%。
由图1可知本发明应用例5有机电致发光器件的发光寿命T97%为406h。
具体实施方式
实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1:
Figure BDA0002169621610000151
电子传输材料(1)的具体制备方法如下:
(1)
Figure BDA0002169621610000152
氮气保护下,将化合物1(2-bromo-3-phenylfuran)(1eq,221.97g/mol,45.05mmol,10g)与镁(1eq,24.3g/mol,45.05mmol,1g)在四氢呋喃(100g,化合物1的10倍质量)中升温至40℃反应1h,再将化合物2(2-bromo-9H-fluoren-9-one)(1eq,257.97g/mol,45.05mmol,11.62g)加入,升温至回流反应5h,降至室温,用10%盐酸调节体系pH至3-4,室温搅拌4h,加入乙酸乙酯和水萃取,分液后乙酸乙酯相干燥,减压浓缩,柱层析提纯后得到化合物3(2-bromospiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan])(9.06g,收率52.4%),MS(EI):384(M+)。
(2)
Figure BDA0002169621610000153
氮气保护下,将化合物3(2-bromospiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan])(1eq,384g/mol,20.83mmol,8g),化合物4(diisopropyl(isopropoxymethyl)boronate)(1eq,202.17g/mol,20.83mmol,4.2g)加入到无水THF中,混合冷却至-78℃后,滴加正丁基锂的2.5M正己烷溶液(12.5ml),约20min即可完成添加,滴毕后在此温度下搅拌反应30min,缓慢恢复室温,继续反应1h,反应液用饱和氯化铵溶液淬灭,再用二氯甲烷萃取,二氯甲烷相干燥后减压浓缩,石油醚洗涤,得到化合物5(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-2-ylboronic acid)(5.85g,收率80.2%),MS(EI):350(M+)。
(3)
Figure BDA0002169621610000161
将化合物5(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-2-ylboronic acid)(1eq,350g/mol,5.0g,14.29mmol)、化合物6(2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine)(1.05eq,267g/mol,4g,15mmol)、四(三苯基膦)钯(0.03eq,1155.58g/mol,0.43mmol、0.49g)和碳酸钾(1.6eq,138.21g/mol,22.87mmol,3.16g)置于250ml的圆底烧瓶中,向其中加入甲苯(50ml,与中间体5的v/m=10)、乙醇(5ml,与中间体5的v/m=1)和水(25ml,与中间体5的v/m=5),加热混合物至回流并搅拌12h,反应完成后,使反应器冷却至室温,用乙酸乙酯萃取反应混合物,干燥后减压浓缩乙酸乙酯层,通过柱层析纯化得到本发明电子传输材料(1)(2,4-diphenyl-6-(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-2-yl)-1,3,5-triazine)(4.80g,收率62.5%),MS(EI):537(M+)。
实施例2:
Figure BDA0002169621610000162
电子传输材料(2)的具体制备方法如下:
步骤(1)和(2)与实施例1完全相同,步骤(3)如下:
(3)
Figure BDA0002169621610000171
将化合物5(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-2-ylboronic acid)(1eq,350g/mol,5.0g,14.29mmol)、化合物7(2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4-chloro-6-phenyl-1,3,5-triazine)(1.05eq,343g/mol,5.15g,15mmol)、四(三苯基膦)钯(0.03eq,1155.58g/mol,0.43mmol、0.49g)和碳酸钾(1.6eq,138.21g/mol,22.87mmol,3.16g)置于250ml的圆底烧瓶中,向其中加入甲苯(50ml,与中间体5的v/m=10)、乙醇(5ml,与中间体5的v/m=1)和水(25ml,与中间体5的v/m=5),加热混合物至回流并搅拌12h,反应完成后,使反应器冷却至室温,用乙酸乙酯萃取反应混合物,干燥后减压浓缩乙酸乙酯层,通过柱层析纯化得到本发明电子传输材料(2)(2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4-phenyl-6-(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-2-yl)-1,3,5-triazine)(5.27g,收率60.2%),MS(EI):613(M+)。
实施例3:
Figure BDA0002169621610000172
电子传输材料(3)的具体制备方法如下:
步骤(1)和(2)与实施例1完全相同,步骤(3)如下:
(3)
Figure BDA0002169621610000173
将化合物5(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-2-ylboronic acid)(1eq,350g/mol,5.0g,14.29mmol)、化合物8(2-([1,1':4',1”-terphenyl]-4-yl)-4-chloro-6-phenyl-1,3,5-triazine)(1.05eq,419.12g/mol,6.29g,15mmol)、四(三苯基膦)钯(0.03eq,1155.58g/mol,0.43mmol、0.49g)和碳酸钾(1.6eq,138.21g/mol,22.87mmol,3.16g)置于250ml的圆底烧瓶中,向其中加入甲苯(50ml,与中间体5的v/m=10)、乙醇(5ml,与中间体5的v/m=1)和水(25ml,与中间体5的v/m=5),加热混合物至回流并搅拌12h,反应完成后,使反应器冷却至室温,用乙酸乙酯萃取反应混合物,干燥后减压浓缩乙酸乙酯层,通过柱层析纯化得到本发明电子传输材料(3)(2-([1,1':4',1”-terphenyl]-4-yl)-4-phenyl-6-(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-2-yl)-1,3,5-triazine)(6.35g,收率64.5%),MS(EI):689(M+)。
实施例4:
Figure BDA0002169621610000181
电子传输材料(5)的具体制备方法如下:
(1)
Figure BDA0002169621610000182
氮气保护下,将化合物1(2-bromo-3-phenylfuran)(1eq,221.97g/mol,45.05mmol,10g)与镁(1eq,24.3g/mol,45.05mmol,1g)在四氢呋喃(100g,化合物1的10倍质量)中升温至40℃反应1h,再将化合物9(4-bromo-9H-fluoren-9-one)(1eq,257.97g/mol,45.05mmol,11.62g)加入,升温至回流反应5h,降至室温,用10%盐酸调节体系pH至3-4,室温搅拌4h,加入乙酸乙酯和水萃取,分液后乙酸乙酯相干燥,减压浓缩,柱层析提纯后得到化合物10(4-bromospiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan])(9.53g,收率55.1%),MS(EI):384(M+)。
(2)
Figure BDA0002169621610000191
氮气保护下,将化合物10(4-bromospiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan])(1eq,384g/mol,20.83mmol,8g),化合物4(diisopropyl(isopropoxymethyl)boronate)(1eq,202.17g/mol,20.83mmol,4.2g)加入到无水THF中,混合冷却至-78℃后,滴加正丁基锂的2.5M正己烷溶液(12.5ml),约20min即可完成添加,滴毕后在此温度下搅拌反应30min,缓慢恢复室温,继续反应1h,反应液用饱和氯化铵溶液淬灭,再用二氯甲烷萃取,二氯甲烷相干燥后减压浓缩,石油醚洗涤,得到化合物11(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-4-ylboronic acid)(5.3g,收率72.8%),MS(EI):350(M+)。
(3)
Figure BDA0002169621610000192
将化合物11(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-4-ylboronicacid)(1eq,350g/mol,5.0g,14.29mmol)、化合物6(2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine)(1.05eq,267g/mol,4g,15mmol)、四(三苯基膦)钯(0.03eq,1155.58g/mol,0.43mmol、0.49g)和碳酸钾(1.6eq,138.21g/mol,22.87mmol,3.16g)置于250ml的圆底烧瓶中,向其中加入甲苯(50ml,与中间体11的v/m=10)、乙醇(5ml,与中间体11的v/m=1)和水(25ml,与中间体11的v/m=5),加热混合物至回流并搅拌12h,反应完成后,使反应器冷却至室温,用乙酸乙酯萃取反应混合物,干燥后减压浓缩乙酸乙酯层,通过柱层析纯化得到本发明电子传输材料(5)(2,4-diphenyl-6-(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-4-yl)-1,3,5-triazine)(4.24g,收率55.2%),MS(EI):537(M+)。
实施例5:
Figure BDA0002169621610000201
电子传输材料(13)的具体制备方法如下:
步骤(1)和(2)与实施例1完全相同,步骤(3)如下:
(3)
Figure BDA0002169621610000202
将化合物5(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-2-ylboronic acid)(1eq,350g/mol,5.0g,14.29mmol)、化合物12(2-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-4-chloro-6-phenyl-1,3,5-triazine)(1.05eq,343g/mol,5.14g,15mmol)、四(三苯基膦)钯(0.03eq,1155.58g/mol,0.43mmol、0.49g)和碳酸钾(1.6eq,138.21g/mol,22.87mmol,3.16g)置于250ml的圆底烧瓶中,向其中加入甲苯(50ml,与中间体5的v/m=10)、乙醇(5ml,与中间体5的v/m=1)和水(25ml,与中间体5的v/m=5),加热混合物至回流并搅拌12h,反应完成后,使反应器冷却至室温,用乙酸乙酯萃取反应混合物,干燥后减压浓缩乙酸乙酯层,通过柱层析纯化得到本发明电子传输材料(13)(2-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-4-phenyl-6-(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-2-yl)-1,3,5-triazine)(5.82g,收率66.4%),MS(EI):613(M+)。
实施例6:
Figure BDA0002169621610000203
电子传输材料(14)的具体制备方法如下:
步骤(1)和(2)与实施例1完全相同,步骤(3)如下:
(3)
Figure BDA0002169621610000211
将化合物5(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-2-ylboronicacid)(1eq,350g/mol,5.0g,14.29mmol)、化合物13(2-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-4-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-chloro-1,3,5-triazine)(1.05eq,419.12g/mol,6.29g,15mmol)、四(三苯基膦)钯(0.03eq,1155.58g/mol,0.43mmol、0.49g)和碳酸钾(1.6eq,138.21g/mol,22.87mmol,3.16g)置于250ml的圆底烧瓶中,向其中加入甲苯(50ml,与中间体5的v/m=10)、乙醇(5ml,与中间体5的v/m=1)和水(25ml,与中间体5的v/m=5),加热混合物至回流并搅拌12h,反应完成后,使反应器冷却至室温,用乙酸乙酯萃取反应混合物,干燥后减压浓缩乙酸乙酯层,通过柱层析纯化得到本发明电子传输材料(14)(2-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-4-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-2-yl)-1,3,5-triazine)(6.71g,收率68.2%),MS(EI):689(M+)。
实施例7:
Figure BDA0002169621610000212
电子传输材料(15)的具体制备方法如下:
步骤(1)和(2)与实施例1完全相同,步骤(3)如下:
(3)
Figure BDA0002169621610000213
将化合物5(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-2-ylboronic acid)(1eq,350g/mol,5.0g,14.29mmol)、化合物14(2-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-4-([1,1':4',1”-terphenyl]-4-yl)-6-chloro-1,3,5-triazine)(1.05eq,495.15g/mol,7.43g,15mmol)、四(三苯基膦)钯(0.03eq,1155.58g/mol,0.43mmol、0.49g)和碳酸钾(1.6eq,138.21g/mol,22.87mmol,3.16g)置于250ml的圆底烧瓶中,向其中加入甲苯(50ml,与中间体5的v/m=10)、乙醇(5ml,与中间体5的v/m=1)和水(25ml,与中间体5的v/m=5),加热混合物至回流并搅拌12h,反应完成后,使反应器冷却至室温,用乙酸乙酯萃取反应混合物,干燥后减压浓缩乙酸乙酯层,通过柱层析纯化得到本发明电子传输材料(15)(2-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-4-([1,1':4',1”-terphenyl]-4-yl)-6-(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-2-yl)-1,3,5-triazine)(6.81g,收率62.3%),MS(EI):765(M+)。
实施例8:
Figure BDA0002169621610000221
电子传输材料(4)的具体制备方法如下:
步骤(1)和(2)与实施例1完全相同,步骤(3)如下:
(3)
Figure BDA0002169621610000222
将化合物5(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-2-ylboronic acid)(1eq,350g/mol,5.0g,14.29mmol)、化合物15(2,4-di([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-chloro-1,3,5-triazine)(1.05eq,419.12g/mol,7.43g,6.29mmol)、四(三苯基膦)钯(0.03eq,1155.58g/mol,0.43mmol、0.49g)和碳酸钾(1.6eq,138.21g/mol,22.87mmol,3.16g)置于250ml的圆底烧瓶中,向其中加入甲苯(50ml,与中间体5的v/m=10)、乙醇(5ml,与中间体5的v/m=1)和水(25ml,与中间体5的v/m=5),加热混合物至回流并搅拌12h,反应完成后,使反应器冷却至室温,用乙酸乙酯萃取反应混合物,干燥后减压浓缩乙酸乙酯层,通过柱层析纯化得到本发明电子传输材料(4)(2,4-di([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-2-yl)-1,3,5-triazine)(6.94g,收率70.5%),MS(EI):689(M+)。
实施例9:
Figure BDA0002169621610000231
电子传输材料(8)的具体制备方法如下:
步骤(1)和(2)与实施例4完全相同,步骤(3)如下:
(3)
Figure BDA0002169621610000232
将化合物11(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-4-ylboronic acid)(1eq,350g/mol,5.0g,14.29mmol)、化合物15(2,4-di([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-chloro-1,3,5-triazine)(1.05eq,419.12g/mol,7.43g,6.29mmol)、四(三苯基膦)钯(0.03eq,1155.58g/mol,0.43mmol、0.49g)和碳酸钾(1.6eq,138.21g/mol,22.87mmol,3.16g)置于250ml的圆底烧瓶中,向其中加入甲苯(50ml,与中间体11的v/m=10)、乙醇(5ml,与中间体11的v/m=1)和水(25ml,与中间体11的v/m=5),加热混合物至回流并搅拌12h,反应完成后,使反应器冷却至室温,用乙酸乙酯萃取反应混合物,干燥后减压浓缩乙酸乙酯层,通过柱层析纯化得到本发明电子传输材料(8)(2,4-di([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-4-yl)-1,3,5-triazine)(5.26g,收率53.4%),MS(EI):689(M+)。
实施例10:
Figure BDA0002169621610000241
电子传输材料(17)的具体制备方法如下:
步骤(1)和(2)与实施例4完全相同,步骤(3)如下:
(3)
Figure BDA0002169621610000242
将化合物5(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-2-ylboronic acid)(1eq,350g/mol,5.0g,14.29mmol)、化合物15(2,4-di([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-chloro-1,3,5-triazine)(1.05eq,419.12g/mol,7.43g,6.29mmol)、四(三苯基膦)钯(0.03eq,1155.58g/mol,0.43mmol、0.49g)和碳酸钾(1.6eq,138.21g/mol,22.87mmol,3.16g)置于250ml的圆底烧瓶中,向其中加入甲苯(50ml,与中间体5的v/m=10)、乙醇(5ml,与中间体5的v/m=1)和水(25ml,与中间体5的v/m=5),加热混合物至回流并搅拌12h,反应完成后,使反应器冷却至室温,用乙酸乙酯萃取反应混合物,干燥后减压浓缩乙酸乙酯层,通过柱层析纯化得到本发明电子传输材料(17)(2,4-di([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-2-yl)-1,3,5-triazine)(6.94g,收率70.5%),MS(EI):689(M+)。
实施例11:
Figure BDA0002169621610000243
电子传输材料(77)的具体制备方法如下:
(1)
Figure BDA0002169621610000251
氮气保护下,将化合物17(2-bromo-3-phenylbenzofuran)(1eq,271.98g/mol,36.77mmol,10g)与镁(1eq,24.3g/mol,36.77mmol,0.89g)在四氢呋喃(100g,化合物17的10倍质量)中升温至40℃反应1h,再将化合物2(2-bromo-9H-fluoren-9-one)(1eq,257.97g/mol,36.77mmol,9.49g)加入,升温至回流反应5h,降至室温,用10%盐酸调节体系pH至3-4,室温搅拌4h,加入乙酸乙酯和水萃取,分液后乙酸乙酯相干燥,减压浓缩,柱层析提纯后得到化合物18(2-bromospiro[fluorene-9,6'-indeno[2,1-b]benzofuran])(7.37g,收率46.2%),MS(EI):434(M+)。
(2)
Figure BDA0002169621610000252
氮气保护下,将化合物18(2-bromospiro[fluorene-9,6'-indeno[2,1-b]benzofuran])(1eq,434g/mol,16.13mmol,7g),化合物4(diisopropyl(isopropoxymethyl)boronate)(1eq,202.17g/mol,16.13mmol,3.26g)加入到无水THF中,混合冷却至-78℃后,滴加正丁基锂的2.5M正己烷溶液(9.67ml),约20min即可完成添加,滴毕后在此温度下搅拌反应30min,缓慢恢复室温,继续反应1h,反应液用饱和氯化铵溶液淬灭,再用二氯甲烷萃取,二氯甲烷相干燥后减压浓缩,石油醚洗涤,得到化合物19(spiro[fluorene-9,6'-indeno[2,1-b]benzofuran]-2-ylboronic acid)(4.68g,收率72.5%),MS(EI):400(M+)。
(3)
Figure BDA0002169621610000253
将化合物19(spiro[fluorene-9,6'-indeno[2,1-b]benzofuran]-2-ylboronicacid)(1eq,400g/mol,4g,10mmol)、化合物6(2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine)(1.05eq,267g/mol,2.8g,10.5mmol)、四(三苯基膦)钯(0.03eq,1155.58g/mol,0.3mmol、0.35g)和碳酸钾(1.6eq,138.21g/mol,16mmol,2.2g)置于100ml的圆底烧瓶中,向其中加入甲苯(40ml,与中间体19的v/m=10)、乙醇(4ml,与中间体19的v/m=1)和水(20ml,与中间体19的v/m=5),加热混合物至回流并搅拌12h,反应完成后,使反应器冷却至室温,用乙酸乙酯萃取反应混合物,干燥后减压浓缩乙酸乙酯层,通过柱层析纯化得到本发明电子传输材料(77)(2,4-diphenyl-6-(spiro[fluorene-9,6'-indeno[2,1-b]benzofuran]-2-yl)-1,3,5-triazine)(3.79g,收率64.6%),MS(EI):587(M+)。
实施例12:
Figure BDA0002169621610000261
电子传输材料(78)的具体制备方法如下:
步骤(1)和(2)与实施例11完全相同,步骤(3)如下:
(3)
Figure BDA0002169621610000262
将化合物19(spiro[fluorene-9,6'-indeno[2,1-b]benzofuran]-2-ylboronicacid)(1eq,400g/mol,4g,10mmol)、化合物7(2-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-4-chloro-6-phenyl-1,3,5-triazine)(1.05eq,343g/mol,3.6g,10.5mmol)、四(三苯基膦)钯(0.03eq,1155.58g/mol,0.3mmol、0.35g)和碳酸钾(1.6eq,138.21g/mol,16mmol,2.2g)置于100ml的圆底烧瓶中,向其中加入甲苯(40ml,与中间体19的v/m=10)、乙醇(4ml,与中间体19的v/m=1)和水(20ml,与中间体19的v/m=5),加热混合物至回流并搅拌12h,反应完成后,使反应器冷却至室温,用乙酸乙酯萃取反应混合物,干燥后减压浓缩乙酸乙酯层,通过柱层析纯化得到本发明电子传输材料(78)(2,4-diphenyl-6-(spiro[fluorene-9,6'-indeno[2,1-b]benzofuran]-2-yl)-1,3,5-triazine)(4.46g,收率67.2%),MS(EI):663(M+)。
实施例13:
Figure BDA0002169621610000271
电子传输材料(117)的具体制备方法如下:
步骤(1)和(2)与实施例1完全相同,步骤(3)如下:
(3)
Figure BDA0002169621610000272
将化合物5(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-2-ylboronic acid)(1eq,350g/mol,5.0g,14.29mmol)、化合物20(1.05eq,284g/mol,4.26g,15mmol)、四(三苯基膦)钯(0.03eq,1155.58g/mol,0.43mmol、0.49g)和碳酸钾(1.6eq,138.21g/mol,22.87mmol,3.16g)置于250ml的圆底烧瓶中,向其中加入甲苯(50ml,与中间体5的v/m=10)、乙醇(5ml,与中间体5的v/m=1)和水(25ml,与中间体5的v/m=5),加热混合物至回流并搅拌12h,反应完成后,使反应器冷却至室温,用乙酸乙酯萃取反应混合物,干燥后减压浓缩乙酸乙酯层,通过柱层析纯化得到本发明电子传输材料(117)(5.11g,收率64.6%),MS(EI):554(M+)。
实施例14:
Figure BDA0002169621610000273
电子传输材料(9)的具体制备方法如下:
步骤(1)和(2)与实施例1完全相同,步骤(3)如下:
(3)
Figure BDA0002169621610000281
将化合物5(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-2-ylboronic acid)(1eq,350g/mol,5.0g,14.29mmol)、化合物21(2-([1,1'-biphenyl]-2-yl)-4-chloro-6-phenyl-1,3,5-triazine)(1.05eq,343g/mol,5.15g,15mmol)、四(三苯基膦)钯(0.03eq,1155.58g/mol,0.43mmol、0.49g)和碳酸钾(1.6eq,138.21g/mol,22.87mmol,3.16g)置于250ml的圆底烧瓶中,向其中加入甲苯(50ml,与中间体5的v/m=10)、乙醇(5ml,与中间体5的v/m=1)和水(25ml,与中间体5的v/m=5),加热混合物至回流并搅拌12h,反应完成后,使反应器冷却至室温,用乙酸乙酯萃取反应混合物,干燥后减压浓缩乙酸乙酯层,通过柱层析纯化得到本发明电子传输材料(9)(2-([1,1'-biphenyl]-2-yl)-4-phenyl-6-(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-2-yl)-1,3,5-triazine)(4.4g,收率50.3%),MS(EI):613(M+)。
实施例15:
Figure BDA0002169621610000282
电子传输材料(10)的具体制备方法如下:
步骤(1)和(2)与实施例1完全相同,步骤(3)如下:
(3)
Figure BDA0002169621610000283
将化合物5(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-2-ylboronic acid)(1eq,350g/mol,5.0g,14.29mmol)、化合物22(2-([1,1'-biphenyl]-2-yl)-4-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-chloro-1,3,5-triazine)(1.05eq,419g/mol,6.29g,15mmol)、四(三苯基膦)钯(0.03eq,1155.58g/mol,0.43mmol、0.49g)和碳酸钾(1.6eq,138.21g/mol,22.87mmol,3.16g)置于250ml的圆底烧瓶中,向其中加入甲苯(50ml,与中间体5的v/m=10)、乙醇(5ml,与中间体5的v/m=1)和水(25ml,与中间体5的v/m=5),加热混合物至回流并搅拌12h,反应完成后,使反应器冷却至室温,用乙酸乙酯萃取反应混合物,干燥后减压浓缩乙酸乙酯层,通过柱层析纯化得到本发明电子传输材料(10)(2-([1,1'-biphenyl]-2-yl)-4-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-2-yl)-1,3,5-triazine)(4.68g,收率47.5%),MS(EI):689(M+)。
实施例16:
Figure BDA0002169621610000291
电子传输材料(12)的具体制备方法如下:
步骤(1)和(2)与实施例1完全相同,步骤(3)如下:
(3)
Figure BDA0002169621610000292
将化合物5(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-2-ylboronic acid)(1eq,350g/mol,5.0g,14.29mmol)、化合物23(2-([1,1'-biphenyl]-2-yl)-4-([1,1':4',1”-terphenyl]-4-yl)-6-chloro-1,3,5-triazine)(1.05eq,495g/mol,7.43g,15mmol)、四(三苯基膦)钯(0.03eq,1155.58g/mol,0.43mmol、0.49g)和碳酸钾(1.6eq,138.21g/mol,22.87mmol,3.16g)置于250ml的圆底烧瓶中,向其中加入甲苯(50ml,与中间体5的v/m=10)、乙醇(5ml,与中间体5的v/m=1)和水(25ml,与中间体5的v/m=5),加热混合物至回流并搅拌12h,反应完成后,使反应器冷却至室温,用乙酸乙酯萃取反应混合物,干燥后减压浓缩乙酸乙酯层,通过柱层析纯化得到本发明电子传输材料(12)(2-([1,1'-biphenyl]-2-yl)-4-([1,1':4',1”-terphenyl]-4-yl)-6-(spiro[fluorene-9,8'-indeno[2,1-b]furan]-2-yl)-1,3,5-triazine)(5g,收率45.8%),MS(EI):765(M+)。
实施例17:
Figure BDA0002169621610000301
电子传输材料(80)的具体制备方法如下:
步骤(1)和(2)与实施例11完全相同,步骤(3)如下:
(3)
Figure BDA0002169621610000302
将化合物19(spiro[fluorene-9,6'-indeno[2,1-b]benzofuran]-2-ylboronicacid)(1eq,400g/mol,4g,10mmol)、化合物15(2,4-di([1,1'-biphenyl]-4-yl)-6-chloro-1,3,5-triazine)(1.05eq,419g/mol,4.4g,10.5mmol)、四(三苯基膦)钯(0.03eq,1155.58g/mol,0.3mmol、0.35g)和碳酸钾(1.6eq,138.21g/mol,16mmol,2.2g)置于100ml的圆底烧瓶中,向其中加入甲苯(40ml,与中间体19的v/m=10)、乙醇(4ml,与中间体19的v/m=1)和水(20ml,与中间体19的v/m=5),加热混合物至回流并搅拌12h,反应完成后,使反应器冷却至室温,用乙酸乙酯萃取反应混合物,干燥后减压浓缩乙酸乙酯层,通过柱层析纯化得到本发明电子传输材料(80)(2,4-diphenyl-6-(spiro[fluorene-9,6'-indeno[2,1-b]benzofuran]-2-yl)-1,3,5-triazine)(4.45g,收率60.2%),MS(EI):739(M+)。
性能测试:
应用例1:
采用ITO作为反射层阳极基板材料,并用水、丙酮、N2等离子对其进行表面处理;
在ITO阳极基板上方,沉积厚度为10nm的HAT-CN形成空穴注入层(HIL);
在空穴注入层(HIL)上方注入100nm的NPD形成空穴传输层(HTL);
将主体化合物ADN、掺杂剂BD-1(掺杂剂用量为主体化合物重量的5%)以不同速率蒸发在空穴传输层(HTL)上形成厚度为20nm的发光层;
在发光层上方蒸镀本发明电子传输材料(1)形成厚度为30nm的电子传输层(ETL);
在电子传输层(ETL)上方蒸镀厚度为2nm的LiQ形成电子注入层(EIL),
此后将镁(Mg)和银(Ag)以9:1的比例混合蒸镀得到厚度为15nm的阴极,在上述阴极封口层上沉积65纳米厚度的DNTPD。
此外,在阴极表面以UV硬化胶合剂和含有除湿剂的封装薄膜(seal cap)进行密封,以保护有机电致发光器件不被大气中的氧气或水分所影响至此制备获得有机电致发光器件。
Figure BDA0002169621610000311
应用例2-17
分别以本发明实施例2-17中的电子传输材料(2)、(3)、(4)、(5)、(8)、(9)、(10)、(12)、(13)、(14)、(15)、(17)、(77)、(78)、(80)、(117)作为电子输送层(ETL),其他部分与应用例1一致,据此制作出应用例2-17的有机电致发光器件。
对照例1、2
与应用例1的区别在于,分别用PBD和p-EtAZ作为电子传输层(ETL),其余与应用例1相同,据此制作出对照例1、2的有机电致发光器件。
上述应用例制造的有机电致发光器件及对照例制造的有机电致发光器件的特性是在电流密度为10mA/cm2的条件下测定的,结果如表1所示。
表1 不同实验组器件性能测试结果:
Figure BDA0002169621610000321
由如上表1的实验对比数据可知,采用本发明电子传输材料作为电子输送层制备的有机电致发光器件,与对照例1、2相比,电压有一定程度降低,减少了电能的消耗、显著提高了发光效率,且器件的蓝光色彩饱和度有一定程度提高,色彩更加鲜艳。

Claims (10)

1.一种电子传输材料,其特征在于,其结构式如下所示:
Figure FDA0002169621600000011
其中,a为稠合的苯环或甲基取代的苯环;
R1、R4各自独立的为氢、重氢、取代或未取代的C1-C5的烷基、取代或未取代的C2-C5的烯基、取代或未取代的C3-C6的环烷基、取代或未取代的C3-C6的杂环烷基、取代或未取代的C6-C30的芳香族基团、取代或未取代的C5-C30的杂芳族基团;
R2、R3各自独立的为取代或未取代的C6-C30的芳香族基团、取代或未取代的C5-C30的杂芳族基团、
Figure FDA0002169621600000012
其中R5、R6各自独立的为苯基、联苯基;
X、Y、Z各自独立的为C或N,且X、Y、Z中至少两个为N;
W为O或S;
m为0或1。
2.如权利要求1所述的电子传输材料,其特征在于,R1、R4各自独立的为氢、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、苯基。
3.如权利要求1所述的电子传输材料,其特征在于,R2、R3各自独立的选自以下基团:
Figure FDA0002169621600000013
Figure FDA0002169621600000021
4.如权利要求1所述的电子传输材料,其特征在于,所述电子传输材料为以下结构式化合物中的任意一种:
Figure FDA0002169621600000022
Figure FDA0002169621600000031
Figure FDA0002169621600000041
Figure FDA0002169621600000051
Figure FDA0002169621600000061
Figure FDA0002169621600000071
Figure FDA0002169621600000081
Figure FDA0002169621600000091
Figure FDA0002169621600000101
Figure FDA0002169621600000111
Figure FDA0002169621600000121
5.一种如权利要求1-4中任一项所述电子传输材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)
Figure FDA0002169621600000122
(1)惰性气氛下,将结构通式为
Figure FDA0002169621600000123
的化合物A与镁在四氢呋喃中升温至30-40℃反应1-3h,再将结构通式为
Figure FDA0002169621600000124
的化合物B加入,升温至回流反应5-10h,降至室温,滴加一定量盐酸,室温搅拌2-4h,加入乙酸乙酯和水萃取,乙酸乙酯相干燥后减压浓缩,柱层析提纯后得到化合物C;
(2)
Figure FDA0002169621600000125
惰性气氛下,将结构通式为
Figure FDA0002169621600000131
的化合物C、硼酸三异丙酯加入到无水THF中,混合冷却至-78℃后,滴加正丁基锂,滴毕后在此温度下搅拌反应30-60min,缓慢恢复室温,继续反应1-3h,反应液用饱和氯化铵溶液淬灭,用二氯甲烷萃取,二氯甲烷相干燥后减压浓缩,石油醚洗涤,得到化合物D;
(3)
Figure FDA0002169621600000132
将结构通式为
Figure FDA0002169621600000133
的化合物D、结构通式为
Figure FDA0002169621600000134
的化合物E、四(三苯基膦)钯和碳酸钾置于反应瓶中,加入到甲苯、乙醇、水按一定体积比组合的混合溶液中,加热至回流并搅拌反应12-15h,自然恢复至室温,加入乙酸乙酯萃取,乙酸乙酯相干燥后减压浓缩,柱层析纯化后即可得到所述电子传输材料。
6.如权利要求5所述电子传输材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中甲苯、乙醇、水的体积比为5-10:1:1-5。
7.如权利要求1-4中任一项所述电子传输材料在制备有机电致发光器件中的应用。
8.一种有机电致发光器件,其特征在于,包括阴极、电子传输层、发光层、阳极,所述电子传输层中含有至少一种如权利要求1-4中任一项所述的电子传输材料。
9.一种照明设备,其特征在于,包括权利要求8中所述的有机电致发光器件。
10.一种电子显示设备,其特征在于,包括权利要求8中所述的有机电致发光器件。
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