CN112521411A - 一种化合物及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种化合物及其应用,所述化合物具有式(I)所示的结构,所述化合物应用于有机电致发光器件中,所述有机电致发光器件包括第一电极、第二电极和插入在所述第一电极和第二电极之间的至少一个有机材料层,其中至少一个有机材料层中包含式(I)所示的化合物中的任意一种或至少两种组合。本发明提供的含硼化合物通过在咔唑上稠合至少一个取代或未取代的C6~C30芳基,扩大了共轭平面,使电子离域更加明显,HOMO能级更浅,而LUMO能级加深,从而提升材料的电荷传输性能,平衡载流子传输,可以有效的起到降低电压并提高发光效率的作用,适用于有机电致发光器件。

Description

一种化合物及其应用
技术领域
本发明涉及有机电致发光技术领域,尤其涉及一种化合物及其应用。
背景技术
近年来,基于有机材料的光电子器件已经变得越来越受欢迎。有机材料固有的柔性令其十分适合用于在柔性基板上制造,可根据需求设计、生产出美观而炫酷的光电子产品,获得相对于无机材料无以比拟的优势。此类有机光电子器件的示例包括有机发光二极管(OLED),有机场效应管,有机光伏打电池,有机传感器等。其中OLED发展尤其迅速,已经在信息显示领域取得商业上的成功。OLED可以提供高饱和度的红、绿、蓝三颜色,用其制成的全色显示装置无需额外的背光源,具有色彩炫丽,轻薄柔软等优点。
OLED器件核心为含有多种有机功能材料的薄膜结构。常见的功能化有机材料有:空穴注入材料、空穴传输材料、空穴阻挡材料、电子注入材料、电子传输材料,电子阻挡材料以及发光主体材料和发光客体(染料)等。通电时,电子和空穴被分别注入、传输到发光区域并在此复合,从而产生激子并发光。
人们已经开发出多种有机材料,结合各种奇特的器件结构,可以提升载流子迁移率、调控载流子平衡、突破电致发光效率、延缓器件衰减。出于量子力学的原因,常见的荧光发光体主要利用电子和空穴结合时产生的单线态激子发光,现在仍然广泛地应用于各种OLED产品中。有些金属络合物如铱络合物,可以同时利用三线态激子和单线态激子进行发光,被称为磷光发光体,其能量转换效率可以比传统的荧光发光体提升高达四倍。热激发延迟荧光(TADF)技术通过促进三线态激子朝单线态激子的转变,在不采用金属配合物的情况下,仍然可以有效地利用三线态激子而实现较高的发光效率。
随着OLED产品逐步进入市场,人们对这类产品的性能有越来越高的要求。当前使用的OLED材料和器件结构无法完全解决OLED产品效率、寿命、成本等各方面的问题。
因此,本领域亟待开发更多种类的材料,使其用于OLED器件能够提高发光效率、降低驱动电压。
发明内容
本发明的目的在于一种化合物,所述化合物用作OLED材料,能够提高器件的发光效率,降低驱动电压。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
本发明提供一种化合物,所述化合物具有式(I)所示的结构;
Figure BDA0002207126620000011
式(I)中,所述环A1和环A2各自独立地选自取代或未取代的C6~C30芳基、取代或未取代的C3~C30杂芳基中的一种;环A1和环A2与母核稠合;
式(I)中,所述X1和X2各自独立地选自O或S;
式(I)中,所述L选自单键、取代或未取代的C1~C12的亚链烷基、取代或未取代的C3~C12的亚环烷基、取代或未取代的C1~C12的亚烷氧基、取代或未取代的C6~C30的亚芳基、取代或未取代的C3~C30的亚杂芳基中的一种;
式(I)中,所述G具有式(II)所示的结构;
Figure BDA0002207126620000021
式(II)中,虚线代表基团的接入键;
式(II)中,所述环C选自取代或未取代的C6~C30芳基;环C与母核稠合;
式(II)中,所述m为1~6的整数,例如2、3、4、5等;
式(II)中,所述R1选自氢、氘、卤素、氰基、硝基、取代或未取代的C1~C12烷基、取代或未取代的C3~C12环烷基、取代或未取代的羰基、取代或未取代的酯基、取代或未取代的氨基、取代或未取代的C6~C30芳基、取代或未取代的C3~C30杂芳基中的一种,所述R1与母核连接形成环或不与母核连接形成环,所述与母核连接指的是上述基团可以通过单键的方式与母核连接,形成环状结构,式(II)中除R1之外,剩余部分即为母核,
或者,任意两个相邻的R1互相连接形成取代或未取代的C6~C30芳基、取代或未取代的C3~C30杂芳基中的一种;相邻的两个R1指的是位于苯环邻位的两个R1,这两个R1相互连接能够形成与母核稠合的取代或未取代的C6~C30芳基、取代或未取代的C3~C30杂芳基中的一种,具体包括但是不限于苯环、萘环、苯并呋喃环、苯并噻吩环、苯并吡啶环等;
当式(II)中存在至少两个R1时,这至少两个R1可以相同也可以不同,即这至少两个R1是独立存在的,各自独立地具有上述选择范围,R2、R3、R4和R5同理。
当上述基团存在取代基时,所述取代基选自卤素、氰基、硝基、羰基、酯基、氨基、C2~C6烯基、C1~C6烷氧基、C1~C6硫代烷氧基、C1~C12链烷基、C3~C12环烷基、C6~C30芳基、C3~C30杂芳基中的一种或至少两种组合。当本发明中涉及到“取代或未取代”的表达方式时,所述“取代”时的取代基均具有上述选择范围。
本发明中,C6~C30(亚)芳基中C6~C30表示基团中碳原子数目,具体可以为6、10、12、15、18、20、23、25、28、30个碳原子;同理C3~C30(亚)杂芳基中碳原子数目可以为4、6、8、12、15、18、20、23、25、28或30;C3~C12(亚)环烷基中碳原子数目可以为4、5、6、7、8、9、10、11或12;C1~C12(亚)链烷基中碳原子数目可以为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12;C1~C6硫代烷氧基中碳原子数目可以为2、3、4或5;C1~C6烷氧基中碳原子数目可以为2、3、4或5;C2~C6烯基中碳原子数目可以为3、4或5。除非特殊说明,一般而言该碳原子数不包括取代基的碳原子数。
本发明提供的含硼化合物通过在咔唑上稠合至少一个取代或未取代的C6~C30芳基,即至少有一个苯环与咔唑稠合,扩大了共轭平面,使电子离域更加明显,HOMO能级更浅,而LUMO能级加深,这有利于提升材料的电荷传输性能,平衡载流子传输,可以有效的起到降低电压并提高发光效率的作用,适用于有机电致发光器件。
优选地,式(I)中,所述环A1和环A2各自独立地选自取代或未取代的苯环、取代或未取代的萘环、取代或未取代的吡啶环中的一种,优选取代或未取代的苯环,进一步优选苯环。
优选地,式(II)中,所述环C选自苯环或萘环,优选苯环。
本发明优选环C为苯环或萘环,进一步优选为苯环,从而进一步提高器件的发光效率,降低驱动电压。
优选地,所述化合物具有式(I-1)或式(I-2)所示的结构;
Figure BDA0002207126620000022
式(I-1)和式(I-2)中,所述R2和R3各自独立地选自氢、氘、卤素、氰基、硝基、C1~C12链烷基、C3~C12环烷基、羰基、酯基、氨基、C6~C30芳基、C3~C30杂芳基中的一种;
式(I-1)和式(I-2)中,所述n和p各自独立地为1~4的整数,例如2或3;
式(I-1)和式(I-2)中,所述L和G具有与前文相同的选择范围。
优选地,所述G具有如下结构中的一种:
Figure BDA0002207126620000031
其中,虚线代表基团的接入键;
所述R4和R5各自独立地选自氢、氘、卤素、C1~C12链烷基、C3~C12环烷基、羰基、酯基、氨基、C6~C30芳基、C3~C30杂芳基中的一种,所述R4和R5中任意两个相邻基团互相连接成环或不连接成环;
所述s和r各自独立地为1~4的整数,例如2或3;
所述R1和m具有与前文相同的选择范围。
优选地,所述G具有如下结构中的一种:
Figure BDA0002207126620000032
其中,虚线代表基团的接入键;
所述R1和m具有与前文相同的选择范围。
优选地,式(II)中,所述R1选自取代或未取代的氨基、取代或未取代的咔唑及其衍生基团、取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基中的一种,所述R1与母核连接形成环或不与母核连接形成环,
或者,任意两个相邻的R1互相连接形成如下基团中的一种:
Figure BDA0002207126620000033
其中,虚线代表与母核稠合的位置。
优选地,式(I)中,所述L选自单键或取代或未取代的C6~C30的亚芳基,优选单键或亚苯基。
优选地,所述化合物具有如下P1~P140所示的结构中的一种:
Figure BDA0002207126620000041
Figure BDA0002207126620000051
Figure BDA0002207126620000061
Figure BDA0002207126620000071
Figure BDA0002207126620000081
Figure BDA0002207126620000091
Figure BDA0002207126620000101
Figure BDA0002207126620000111
Figure BDA0002207126620000121
Figure BDA0002207126620000131
Figure BDA0002207126620000141
本发明的目的之二在于提供一种目的之一所述的化合物在有机电致发光器件中的应用。
本发明的目的之三在于提供一种有机电致发光器件,所述有机电致发光器件包括第一电极、第二电极和插入在所述第一电极和第二电极之间的至少一个有机材料层,其中至少一个有机材料层中包含目的之一所述的化合物中的任意一种或至少两种组合。
优选地,所述有机材料层包括发光层,所述发光层中包含目的之一所述的化合物中的任意一种或至少两种组合。
优选地,所述发光层的主体材料包括目的之一所述的化合物中的任意一种或至少两种组合。
在本发明的一个具体实施方式中,OLED包括位于第一电极和第二电极,以及位于电极之间的有机材料层。该有机材料又可以分为多个区域。比如,该有机材料层可以包括空穴传输区、发光层、电子传输区。
在具体实施例中,在第一电极下方或者第二电极上方可以使用基板。基板均为具有机械强度、热稳定性、防水性、透明度优异的玻璃或聚合物材料。此外,作为显示器用的基板上也可以带有薄膜晶体管(TFT)。
第一电极可以通过在基板上溅射或者沉积用作第一电极的材料的方式来形成。当第一电极作为阳极时,可以采用铟锡氧(ITO)、铟锌氧(IZO)、二氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)等氧化物透明导电材料和它们的任意组合。第一电极作为阴极时,可以采用镁(Mg)、银(Ag)、铝(Al)、铝-锂(Al-Li)、钙(Ca)、镁-铟(Mg-In)、镁-银(Mg-Ag)等金属或合金以及它们之间的任意组合。
有机材料层可以通过真空热蒸镀、旋转涂敷、打印等方法形成于电极之上。用作有机材料层的化合物可以为有机小分子、有机大分子和聚合物,以及它们的组合。
空穴传输区位于阳极和发光层之间。空穴传输区可以为单层结构的空穴传输层(HTL),包括只含有一种化合物的单层空穴传输层和含有多种化合物的单层空穴传输层。空穴传输区也可以为包括空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、电子阻挡层(EBL)中的至少一层的多层结构。
空穴传输区的材料可以选自、但不限于酞菁衍生物如CuPc、导电聚合物或含导电掺杂剂的聚合物如聚苯撑乙烯、聚苯胺/十二烷基苯磺酸(Pani/DBSA)、聚(3,4-乙撑二氧噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸盐)(PEDOT/PSS)、聚苯胺/樟脑磺酸(Pani/CSA)、聚苯胺/聚(4-苯乙烯磺酸盐)(Pani/PSS)、芳香胺衍生物如下面HT-1至HT-34所示的化合物;或者其任意组合。
Figure BDA0002207126620000151
Figure BDA0002207126620000161
空穴注入层位于阳极和空穴传输层之间。空穴注入层可以是单一化合物材料,也可以是多种化合物的组合。例如,空穴注入层可以采用上述HT-1至HT-34的一种或多种化合物,或者采用下述HI-1至HI-3中的一种或多种化合物;也可以采用这些化合物的所形成的组合物。
Figure BDA0002207126620000171
发光层包括可以发射不同波长光谱的的发光染料(即掺杂剂,dopant),还可以同时包括主体材料(Host)。发光层可以是发射红、绿、蓝等单一颜色的单色发光层。多种不同颜色的单色发光层可以按照像素图形进行平面排列,也可以堆叠在一起而形成彩色发光层。当不同颜色的发光层堆叠在一起时,它们可以彼此隔开,也可以彼此相连。发光层也可以是能同时发射红、绿、蓝等不同颜色的单一彩色发光层。
根据不同的技术,发光层材料可以采用荧光电致发光材料、磷光电致发光材料、热活化延迟荧光发光材料等不同的材料。在一个OLED器件中,可以采用单一的发光技术,也可以采用多种不同的发光技术的组合。这些按技术分类的不同发光材料可以发射同种颜色的光,也可以发射不同种颜色的光。
在本发明的一方面,发光层采用磷光电致发光的技术。其发光层主体材料选自、但不限于GPH-1至GPH-80中的一种或多种的组合。
Figure BDA0002207126620000172
Figure BDA0002207126620000181
Figure BDA0002207126620000191
在本发明的一方面,发光层采用磷光电致发光的技术。其发光层磷光掺杂剂可以选自、但不限于以下所罗列的GPD-1至GPD-47的一种或多种的组合。
Figure BDA0002207126620000201
Figure BDA0002207126620000211
在本发明的一方面,发光层采用磷光电致发光的技术。其发光层磷光掺杂剂可以选自、但不限于以下所罗列的RPD-1至RPD-28的一种或多种的组合。
Figure BDA0002207126620000212
Figure BDA0002207126620000221
在本发明的一方面,发光层采用磷光电致发光的技术。其发光层磷光掺杂剂可以选自、但不限于以下所罗列的YPD-1至YPD-11的一种或多种的组合。
Figure BDA0002207126620000222
OLED有机材料层还可以包括发光层与阴极之间的电子传输区。电子传输区可以为单层结构的电子传输层(ETL),包括只含有一种化合物的单层电子传输层和含有多种化合物的单层电子传输层。电子传输区也可以为包括电子注入层(EIL)、电子传输层(ETL)、空穴阻挡层(HBL)中的至少一层的多层结构。
本发明的一方面,电子传输层材料可以选自、但不限于以下所罗列的ET-1至ET-57的一种或多种的组合。
Figure BDA0002207126620000231
Figure BDA0002207126620000241
Figure BDA0002207126620000251
器件中还可以包括位于电子传输层与阴极之间的电子注入层,电子注入层材料包括但不限于以下罗列的一种或多种的组合:LiQ、LiF、NaCl、CsF、Li2O、Cs2CO3、BaO、Na、Li或Ca。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
本发明提供的含硼化合物通过在咔唑上稠合至少一个取代或未取代的C6~C30芳基,即至少有一个苯环与咔唑稠合,扩大了共轭平面,使电子离域更加明显,HOMO能级更浅,而LUMO能级加深,这有利于提升材料的电荷传输性能,平衡载流子传输,可以有效的起到降低电压并提高发光效率的作用,适用于有机电致发光器件。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
本发明提供的式(I)所示化合物的合成路线如下:
Figure BDA0002207126620000252
上述合成路径中,所述环A1、环A2、X1、X2、L、G、R1和m均具有与式(I)中相同的意义。
本发明中未提到合成方法的化合物的都是通过商业途径获得的原料产品。本发明中所用溶剂和试剂,例如碳酸钾、1,4-二氧六环、乙醇、N,N-二甲基乙酰胺、咔唑等等化学试剂,均可以从国内化工产品市场购买,例如购买自国药集团试剂公司、TCI公司、上海毕得医药公司、百灵威试剂公司等。
下文将以多个具体实施例为例来详述本发明,本发明实施例的化合物可参考下列所示的具体合成例进行合成,但需要说明的是,获取该化合物并不限于本发明中所用到的合成方法和原料,本领域技术人员也可以选取其它方法或路线得到本发明所提出的化合物。本发明中未提到合成方法的化合物都是通过商业途径获得的原料产品,或者通过这些原料产品依据公知的方法来进行自制。
本发明中的中间体和化合物的分析检测使用质谱(ZAB-HS型质谱仪测定,英国Micromass公司制造)。
以下给出中间体M1~M5的合成方法:
M1的合成
Figure BDA0002207126620000261
在氮气氛围下,将9-苯基-3-硼酸咔唑(28.71g,100mmol)、10-溴-7H-苯并[C]咔唑(29.62g,100mmol)、四(三苯基膦)钯(Pd(PPh3)4,1.15g,1mmol)、碳酸钾(27.6g,200mmol)、1,4-二氧六环(dioxane)600mL,蒸馏水200mL放入2L反应容器中,在100℃下回流反应12h。冷却至室温,合并浓缩有机相。利用柱色谱法进行分离得到中间体M1 39.87g。分子量计算值:458.56,实测值C/Z:458.5。
M2的合成
Figure BDA0002207126620000262
在氮气氛围下,将三苯胺-4-硼酸(28.91g,100mmol)、10-溴-7H-苯并[C]咔唑(29.62g,100mmol)、四(三苯基膦)钯(1.15g,1mmol)、碳酸钾(27.6g,200mmol)、1,4-二氧六环600mL,蒸馏水200mL放入2L反应容器中,在100℃下回流反应12h。冷却至室温,合并浓缩有机相。利用柱色谱法进行分离得到中间体M2 40.21g。分子量计算值:460.58,实测值C/Z:460.6。
M3的合成
Figure BDA0002207126620000263
在氮气氛围下,将5-溴-7H-苯并[C]咔唑(29.62g,100mmol)、碘苯(20.40g,100mmol)、碘化亚铜(1.90g,10mmol)、邻菲罗啉(36.04g,20mmol)、磷酸钾(42.40g,200mmol)、二甲苯300mL放入1L反应容器中,在145℃下回流反应12h。冷却至室温,合并浓缩有机相。利用柱色谱法进行分离得到中间体M3-1 25.23g。分子量计算值:372.27,实测值C/Z:372.3。
Figure BDA0002207126620000271
在氮气氛围下,将M3-1(24.20g,65mmol)、2-硝基苯基硼酸(10.85g,65mmol)、四(三苯基膦)钯(0.75g,0.65mmol)、碳酸钾(17.94g,130mmol)、1,4-二氧六环450mL,蒸馏水150mL放入2L反应容器中,在100℃下回流反应12h。冷却至室温,合并浓缩有机相。利用柱色谱法进行分离得到中间体M3-2 21.89g。分子量计算值:414.46,实测值C/Z:414.5。
Figure BDA0002207126620000272
在氮气氛围下,将M3-2(20.72g,50mmol)、三苯基膦(PPh3,32.79g,125mmol)、邻二氯苯(o-DCB,200mL)放入0.5L反应容器中,在180℃下回流反应12h。冷却至室温,合并浓缩有机相。利用柱色谱法进行分离得到中间体M3 22.68g。分子量计算值:382.47,实测值C/Z:382.5。
M4的合成
Figure BDA0002207126620000273
在氮气氛围下,将1-溴-8-碘萘(66.60g,200mmol)、2-硝基苯基硼酸(33.40g,200mmol)、四(三苯基膦)钯(2.30g,2mmol)、碳酸钾(55.2g,400mmol)、1,4-二氧六环1200mL,蒸馏水400mL放入3L反应容器中,在100℃下回流反应12h。冷却至室温,合并浓缩有机相。利用柱色谱法进行分离得到中间体M4-1 53.0 4g。分子量计算值:328.17,实测值C/Z:328.2。
Figure BDA0002207126620000274
在氮气氛围下,将M4-1(52.51g,160mmol)、三苯基膦(104.92g,400mmol)、邻二氯苯(o-DCB)600mL放入2L反应容器中,在180℃下回流反应12h。冷却至室温,合并浓缩有机相。利用柱色谱法进行分离得到中间体M4-2 34.57g。分子量计算值:296.17,实测值C/Z:296.2。
Figure BDA0002207126620000275
在氮气氛围下,将M4-2(32.58g,110mmol)、邻氯苯硼酸(17.20g,110mmol)、四(三苯基膦)钯(1.27g,1.1mmol)、碳酸钾(30.36g,220mmol)、1,4-二氧六环600mL,蒸馏水200mL放入2L反应容器中,在100℃下回流反应12h。冷却至室温,合并浓缩有机相。利用柱色谱法进行分离得到中间体M4-3 25.64g。分子量计算值:327.81,实测值C/Z:327.8。
Figure BDA0002207126620000281
在氮气氛围下,将M4-3(24.59g,75mmol)、醋酸钯(Pd(OAc)2,0.84g,3.75mmol)、碳酸铯(48.9g,150mmol)、N,N-二甲基乙酰胺300mL放入1L反应容器中,在150℃下回流反应12h。冷却至室温,合并浓缩有机相。利用柱色谱法进行分离得到中间体M4 10.4g。分子量计算值:291.35,实测值C/Z:291.4。
M5的合成
Figure BDA0002207126620000282
在氮气氛围下,将M2(23.03g,50mmol)、对溴碘苯(14.15g,50mmol)、碘化亚铜(0.95g,5mmol)、邻菲罗啉(18.02g,10mmol)、磷酸钾(21.20g,100mmol)、二甲苯300mL放入1L反应容器中,在145℃下回流反应12h。冷却至室温,合并浓缩有机相。利用柱色谱法进行分离得到中间体M5 20.11g。分子量计算值:615.57,实测值C/Z:615.6。
合成例1:
化合物P2的合成
Figure BDA0002207126620000283
在氮气氛围下,将M2(23.03g,50mmol)、1-溴-3,5-二氟苯(9.65g,50mmol)、三二亚苄基丙酮二钯(Pd2(dba)3,0.91g,1mmol)、2-二环己基膦-2',6'-二甲氧基联苯(s-phos,0.82g,2mmol)、t-BuONa(9.60g,100mmol)、甲苯250mL放入1L反应容器中,在110℃下回流反应12h。冷却至室温,合并浓缩有机相。利用柱色谱法进行分离得到中间体P2-1 23.13g。分子量计算值:572.66,实测值C/Z:572.7。
Figure BDA0002207126620000291
在氮气氛围下,将P2-1(22.91g,40mmol)、苯酚(9.41g,100mmol)、碳酸铯(32.3g,100mmol)、N,N-二甲基甲酰胺200mL放入1L反应容器中,在150℃下回流反应12h。冷却至室温,合并浓缩有机相。利用柱色谱法进行分离得到中间体P2-2 23.14g。分子量计算值:720.87,实测值C/Z:720.9。
Figure BDA0002207126620000292
在氮气氛围下,将P2-2(21.63g,30mmol)、叔丁基苯(t-Buph)250mL放入1L反应容器中,降温至0℃,逐滴加入正丁基锂(n-BuLi)(14.4mL,2.5mol/L),滴加完毕后,升温至50℃,加热搅拌2h至溶液澄清。再降温至0℃,逐滴加入BBr3(22.5mL,2mol/L),恢复至室温,并搅拌0.5h。将N,N-二异丙基乙胺(EtNipr2)加入到反应体系中,并升温至130℃,反应12h。冷却至室温,合并浓缩有机相。利用柱色谱法进行分离得到P2 6.59g。分子量计算值:728.66,实测值C/Z:728.7。
合成例2:
化合物P7的合成
将合成例1中的M2替换成等物质的量的M1,其他不变,得到P7。分子量计算值:726.64,实测值C/Z:726.6。
合成例3:
化合物P11的合成
将合成例1中的M2替换成等物质的量的7H-苯并[C]咔唑,其他不变,得到P11。分子量计算值:485.35,实测值C/Z:485.4。
合成例4:
化合物P15的合成
Figure BDA0002207126620000293
在氮气氛围下,将M5(18.47g,30mmol)、3,5-二氟苯硼酸(4.74g,30mmol)、四(三苯基膦)钯(0.35g,0.3mmol)、碳酸钾(8.28g,60mmol)、1,4-二氧六环150mL,蒸馏水50mL放入1L反应容器中,在100℃下回流反应12h。冷却至室温,合并浓缩有机相。利用柱色谱法进行分离得到中间体P15-1 17.64g。分子量计算值:648.76,实测值C/Z:648.8。
将合成例1中的P2-1替换成等物质的量的P15-1,其他不变,得到P15。分子量计算值:802.74,实测值C/Z:802.7。
合成例5:
化合物P43的合成
将合成例1中的M2替换成等物质的量的7H-二苯并咔唑,其他不变,得到P43。分子量计算值:535.41,实测值C/Z:535.4。
合成例6:
化合物P49的合成
将合成例1中的M2替换成等物质的量的14H-苯并[C]苯并呋喃并[2,3-A]咔唑,其他不变,得到P49。分子量计算值:575.43,实测值C/Z:575.4。
合成例7:
化合物P51的合成
将合成例1中的M2替换成等物质的量的M3,其他不变,得到P51。分子量计算值:650.54,实测值C/Z:650.5。
合成例8:
化合物P53的合成
将合成例1中的M2替换成等物质的量的M4,其他不变,得到P53。分子量计算值:559.43,实测值C/Z:559.4。
测试例1
通过量化计算(Gaussian09)获得化合物P11、P51、D1和D2的HOMO/LUMO能级数据及带隙,如表1所示;
其中化合物D1通过专利WO2015102118A1记载的方法制备得到,化合物D2通过专利WO2017092508A1记载的方法制备得到。
表1
Figure BDA0002207126620000301
Figure BDA0002207126620000311
由表1可知,本发明提供的化合物(P11和P51)在咔唑基团上稠合有至少一个苯环,能够使化合物的HOMO能级更浅,而LUMO能级加深,这有利于提升材料的电荷传输性能,平衡载流子传输,达到提高OLED器件性能的目的。
实施例1
本实施例提供一种有机电致发光器件及其制备方法,具体如下:
将涂布了ITO透明导电层的玻璃板在商用清洗剂中超声处理,在去离子水中冲洗,在丙酮:乙醇混合溶剂中超声除油,在洁净环境下烘烤至完全除去水份,用紫外光和臭氧清洗,并用低能阳离子束轰击表面。
把上述带有阳极的玻璃基片置于真空腔内,抽真空至<1×10-5Pa,在上述阳极层膜上按先后顺序真空热蒸镀10nm的HT-4:HI-3(97/3,w/w)混合物作为空穴注入层,60nm的化合物HT-4作为空穴传输层,40nm的化合物P2:RPD-8(100:3,w/w)二元混合物作为发光层,25nm的化合物ET-46:ET-57(50/50,w/w)混合物作为电子传输层,1nm的LiF作为电子注入层,150nm的金属铝作为阴极。所有有机层和LiF的蒸镀总速率控制在0.1nm/秒,金属电极的蒸镀速率控制在1nm/秒。
实施例2~8、对比例1~3与实施例1的不同之处仅在于,将化合物P2替换为其他化合物,具体详见表2。
其中,化合物D3的结构如下:(详见专利WO2015102118A1)
Figure BDA0002207126620000312
测试例2
对由实施例和对比例中制备得到的有机电致发光器件进行如下性能测定:
在同样亮度下,使用Photo Research公司的PR 750型光辐射计、ST-86LA型亮度计(北京师范大学光电仪器厂)及Keithley4200测试系统测定实施例以及对比例中制备得到的有机电致发光器件的驱动电压和电流效率以及器件的寿命。具体而言,以每秒0.1V的速率提升电压,测定当有机电致发光器件的亮度达到3000cd/m2时的电压即驱动电压,同时测出此时的电流密度;亮度与电流密度的比值即为电流效率。
测试结果如表2所示。
表2
Figure BDA0002207126620000321
由表1可知,本发明提供的化合物用于有机电致发光器件中,能够提高器件的发光效率,降低驱动电压,电流效率为10.3~15.5cd/A,驱动电压为5.11~5.81V。
对比实施例3和对比例1可知,化合物P11和化合物D1的差别仅在于咔唑上稠合有苯环,数据显示实施例3的器件性能相较于对比例1得到提升。
同理,实施例7与对比例2、实施例2与对比例3中发光主体材料的区别也仅在于是否在咔唑基团上稠合苯环,实施例7的器件性能相较于对比例2得到提升,实施例2的器件性能相较于对比例3得到提升。
上述结果证明,这类含硼化合物通过在咔唑上稠合至少一个苯环从而形成一个大共轭的结构,可以有效的起到降低电压,并提高效率的作用,本发明的新型有机材料适用于有机电致发光器件,是性能良好的红光主体材料。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法,但本发明并不局限于上述详细方法,即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (12)

1.一种化合物,其特征在于,所述化合物具有式(I)所示的结构;
Figure FDA0002207126610000011
式(I)中,所述环A1和环A2各自独立地选自取代或未取代的C6~C30芳基、取代或未取代的C3~C30杂芳基中的一种;
式(I)中,所述X1和X2各自独立地选自O或S;
式(I)中,所述L选自单键、取代或未取代的C1~C12的亚链烷基、取代或未取代的C3~C12的亚环烷基、取代或未取代的C1~C12的亚烷氧基、取代或未取代的C6~C30的亚芳基、取代或未取代的C3~C30的亚杂芳基中的一种;
式(I)中,所述G具有式(II)所示的结构;
Figure FDA0002207126610000012
式(II)中,虚线代表基团的接入键;
式(II)中,所述环C选自取代或未取代的C6~C30芳基;
式(II)中,所述m为1~6的整数;
式(II)中,所述R1选自氢、氘、卤素、氰基、硝基、取代或未取代的C1~C12烷基、取代或未取代的C3~C12环烷基、取代或未取代的羰基、取代或未取代的酯基、取代或未取代的氨基、取代或未取代的C6~C30芳基、取代或未取代的C3~C30杂芳基中的一种,所述R1与母核连接形成环或不与母核连接形成环,
或者,任意两个相邻的R1互相连接形成取代或未取代的C6~C30芳基、取代或未取代的C3~C30杂芳基中的一种;
当上述基团存在取代基时,所述取代基选自卤素、氰基、硝基、羰基、酯基、氨基、C2~C6烯基、C1~C6烷氧基、C1~C6硫代烷氧基、C1~C12链烷基、C3~C12环烷基、C6~C30芳基、C3~C30杂芳基中的一种或至少两种组合。
2.根据权利要求1所述的化合物,其特征在于,式(I)中,所述环A1和环A2各自独立地选自取代或未取代的苯环、取代或未取代的萘环、取代或未取代的吡啶环中的一种,优选取代或未取代的苯环,进一步优选苯环。
3.根据权利要求1所述的化合物,其特征在于,式(II)中,所述环C选自苯环或萘环,优选苯环。
4.根据权利要求1所述的化合物,其特征在于,所述化合物具有式(I-1)或式(I-2)所示的结构;
Figure FDA0002207126610000021
式(I-1)和式(I-2)中,所述R2和R3各自独立地选自氢、氘、卤素、氰基、硝基、C1~C12链烷基、C3~C12环烷基、羰基、酯基、氨基、C6~C30芳基、C3~C30杂芳基中的一种;
式(I-1)和式(I-2)中,所述n和p各自独立地为1~4的整数;
式(I-1)和式(I-2)中,所述L和G具有与权利要求1相同的限定范围。
5.根据权利要求1所述的化合物,其特征在于,所述G具有如下结构中的一种:
Figure FDA0002207126610000031
其中,虚线代表基团的接入键;
所述R4和R5各自独立地选自氢、氘、卤素、C1~C12链烷基、C3~C12环烷基、羰基、酯基、氨基、C6~C30芳基、C3~C30杂芳基中的一种,所述R4和R5中任意两个相邻基团互相连接成环或不连接成环;
所述s和r各自独立地为1~4的整数;
所述R1和m具有与权利要求1相同的限定范围。
6.根据权利要求5所述的化合物,其特征在于,所述G具有如下结构中的一种:
Figure FDA0002207126610000041
其中,虚线代表基团的接入键;
所述R1和m具有与权利要求5相同的限定范围。
7.根据权利要求1所述的化合物,其特征在于,式(II)中,所述R1选自取代或未取代的氨基、取代或未取代的咔唑及其衍生基团、取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基中的一种,所述R1与母核连接形成环或不与母核连接形成环,
或者,任意两个相邻的R1互相连接形成如下基团中的一种:
Figure FDA0002207126610000042
其中,虚线代表与母核稠合的位置。
8.根据权利要求1所述的化合物,其特征在于,式(I)中,所述L选自单键或取代或未取代的C6~C30的亚芳基,优选单键或亚苯基。
9.根据权利要求1所述的化合物,其特征在于,所述化合物具有如下P1~P140所示的结构中的一种:
Figure FDA0002207126610000051
Figure FDA0002207126610000061
Figure FDA0002207126610000071
Figure FDA0002207126610000081
Figure FDA0002207126610000091
Figure FDA0002207126610000101
Figure FDA0002207126610000111
Figure FDA0002207126610000121
Figure FDA0002207126610000131
Figure FDA0002207126610000141
Figure FDA0002207126610000151
10.一种根据权利要求1~9中任一项所述的化合物在有机电致发光器件中的应用。
11.一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第一电极、第二电极和插入在所述第一电极和第二电极之间的至少一个有机材料层,其中至少一个有机材料层中包含权利要求1~9中任一项所述的化合物中的任意一种或至少两种组合。
12.根据权利要求11所述的有机电致发光器件,其特征在于,所述有机材料层包括发光层,所述发光层中包含权利要求1~9中任一项所述的化合物中的任意一种或至少两种组合;
优选地,所述发光层的主体材料包括权利要求1~9中任一项所述的化合物中的任意一种或至少两种组合。
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