CN112552223A - 含氧化杂环的有机化合物及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含氧化杂环的有机化合物及其应用。该含氧化杂环的有机化合物具有式(1)所示结构，表现出优异的空穴传输性质及稳定性，可作为有机电致发光元件中的空穴注入层材料，也可以作为掺杂剂掺杂在空穴注入层或空穴传输层中，这样既可用低电压驱动，也可提高电致发光效率，延长器件的寿命。

Description

含氧化杂环的有机化合物及其应用
本申请要求于2019年9月26日提交中国专利局、申请号为2019109149014、发明名称为“一种含氧化杂原子环的化合物及其应用”的中国专利申请的优选权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及电致发光材料领域，尤其涉及一种含氧化杂环的有机化合物及其应用。
背景技术
由于有机半导体材料在合成上具有多样性、制造成本相对较低和优良的光学与电学性能，有机发光二极管(OLED)在光电器件(例如平板显示器和照明)的应用方面具有很大的潜力。
有机电致发光现象是指利用有机物质将电能转化为光能的现象。利用有机电致发光现象的有机电致发光元件通常具有正极与负极以及在它们中间包含有机物层的结构。为了提高有机电致发光元件的效率与寿命，有机物层具有多层结构，每一层包含有不同的有机物质。具体的，可以包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等。在这种有机电致发光元件中，在两个电极之间施加电压，则由正极向有机物层注入空穴，由负极向有机物层注入电子，当注入的空穴与电子相遇时形成激子，该激子跃迁回基态时发出光。这种有机电致发光元件具有自发光、高亮度、高效率、低驱动电压、广视角、高对比度、高响应性等特性。
为了实现高效的有机电致发光器件，除了开发高性能的发光材料外，电子和空穴分别从阴极和阳极高效的注入传输是其中的关键。近几年来已知可以通过对有机半导体材料进行掺杂来使其导电性产生巨大影响。对于空穴传输基体材料而言，可由具有良好电子给体性能的主体化合物和具有良好电子受体性能的掺杂化合物构成。强电子受体，如四氰基醌二甲烷(TCNQ)或2,3,5,6-四氟-四氰基-1,4-苯并醌二甲烷(F4TCNQ)，目前已广泛用于掺杂电子给体材料(Chemical Science 2018,9(19),4468-4476；Appl.Phys.Lett.,1998,73(6)，729-731；Chemistry of Materials 2018,30(3),998-1010)。其作用机理主要是通过电子受体类掺杂剂与电子给体类主体材料相互作用产生空穴，通过这些空穴的数量和迁移率使基底材料的导电性产生明显变化。
然而，这些目前的掺杂化合物在用于掺杂时存在诸多缺陷，例如：在有机发光二极管的制作工序中操作不稳定，在有机发光二极管驱动时稳定性不足，寿命下降，或在用真空蒸镀来制造有机发光二极管时，上述化合物会在装置内扩散，污染装置。
因此急需开发新的高性能的可用于空穴传输层掺杂的电子受体，即P-dopant型掺杂剂。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种含氧化杂环的有机化合物及其应用，旨在提供一类新型的有机光电功能材料，提高器件的效率和寿命。
本发明的技术方案如下：
一种含氧化杂环的有机化合物，其结构如式(1)所示：
Figure BDA0002676965830000011
其中：
Figure BDA0002676965830000021
表示单键或双键；
A选自S或者N；OM选自O或OH；
n1选自1或2；m1选自1至3的任一整数；m2选自2至4的任一整数；
Ar选自取代或未取代含有3至6个环原子的环系，其中Ar环原子数为m1+m2的和；
当
Figure BDA0002676965830000022
选自C＝X时，X每次出现时，独立选自O、S、S(＝O)2、CR1R2、NR3、SiR4R5、PR6、被取代或未被取代的具有6至60个C原子的芳香基团，或被取代或未被取代的具有5至60个环原子的杂芳香基团、或被取代或未被取代的具有3至30个环原子的非芳香环系；且至少一个X选自CR1R2；
当
Figure BDA0002676965830000023
选自C-X时，X选自H、D，或具有1至20个C原子的直链烷基、烷氧基或硫代烷氧基，或具有3至20个C原子的支链或环状的烷基、烷氧基或硫代烷氧基，或甲硅烷基，或具有1至20个C原子的酮基，或具有2至20个C原子的烷氧基羰基，或具有7至20个C原子的芳氧基羰基，氰基，氨基甲酰基，卤甲酰基，甲酰基，异氰基，异氰酸酯基，硫氰酸酯基或异硫氰酸酯基，羟基，硝基，CF3，Cl，Br，F，I，可交联的基团，或者被取代或未被取代的具有5至60个环原子的杂芳香基团，或者被取代或未被取代的具有6至60个环原子的芳香基团，或被取代或未被取代的具有5至60个环原子的芳氧基或杂芳氧基基团，或这些基团的组合；
Figure BDA0002676965830000024
多次出现时，至少有一个选自C＝X；且Ar环上所有C原子其原子轨道为sp2杂化轨道；
R1-R6每次出现时，独立选自H、D，或具有1至20个C原子的直链烷基、烷氧基或硫代烷氧基，或具有3至20个C原子的支链或环状的烷基、烷氧基或硫代烷氧基，或甲硅烷基，或具有1至20个C原子的酮基，或具有2至20个C原子的烷氧基羰基，或具有7至20个C原子的芳氧基羰基，氰基，氨基甲酰基，卤甲酰基，甲酰基，异氰基，异氰酸酯基，硫氰酸酯基或异硫氰酸酯基，羟基，硝基，CF3，Cl，Br，F，I，可交联的基团，或者被取代或未被取代的具有5至60个环原子的杂芳香基团，或者被取代或未被取代的具有6至60个环原子的芳香基团，或被取代或未被取代的具有5至60个环原子的芳氧基或杂芳氧基基团，或这些基团的组合；
当Ar选自被取代或未被取代的具有3个环原子的环系时；至少一个X选自CR1R2且至少一个R1选自被氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I取代的芳香基团或杂芳香基团；
当Ar选自被取代或未被取代的具有5个环原子的环系时，若含有C-X键，则至少有一个X选自氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I，或被氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I取代的芳香基团或杂芳香基团。
本发明还提供一种高聚物，所述高聚物包含至少一个重复单元，所述重复单元包含上述的式(1)所示的结构单元。
本发明还提供一种混合物，包含一种上述的含氧化杂环的有机化合物或上述的高聚物，及至少一种有机功能材料，所述有机功能材料选自空穴注入材料、空穴传输材料、电子传输材料、电子注入材料、电子阻挡材料、空穴阻挡材料、发光体、主体材料和有机染料中的至少一种。
本发明还提供一种组合物，包括一种上述的含氧化杂环的有机化合物或上述的高聚物或上述的混合物，及至少一种有机溶剂。
本发明还提供一种有机电子器件，所述有机电子器件至少包括一种上所述的含氧化杂环的有机化合物，或上述的高聚物，或上述的混合物，或由上述的组合物制备而成。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的含氧化杂环的有机化合物，具有优异的空穴传输性质及稳定性，可作为有机电致发光元件中的空穴注入层材料，也可以作为掺杂剂掺杂在空穴注入层或空穴传输层中，这样既可用低电压驱动，也可提高电致发光效率，延长器件寿命。
具体实施方式
本发明提供一种含氧化杂环的有机化合物及其应用。以下结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明公开内容理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在本发明中，“被取代”表示被取代基中的氢原子被取代基所取代。
本发明中，“被取代或未被取代”表示所定义的基团可以被取代，也可以不被取代。当所定义的基团被取代时，应理解为任选被本领域可接受的基团所取代，包括但不限于：C1-30烷基、含有3至20个环原子的环烷基、含有3至20个环原子的杂环基、含有5至20个环原子的芳基、含有5至20个环原子的杂芳基、硅烷基、羰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、氨基甲酰基、卤甲酰基、甲酰基、-NRR′、氰基、异氰基、异氰酸酯基、硫氰酸酯基、异硫氰酸酯基、羟基、三氟甲基、硝基或卤素，且上述基团也可以进一步被本领域可接受取代基取代；可理解的，-NRR′中的R和R′各自独立地为本领域可接受的基团所取代，包括但不限于H、C1-6烷基、含有3至8个环原子的环烷基、含有3至8个环原子的杂环基、含有5至20个环原子的芳基或含有5至10个环原子的杂芳基；所述C1-6烷基、含有3至8个环原子的环烷基、含有3至8个环原子的杂环基、含有5至20个环原子的芳基或含有5至10个环原子的杂芳基任选进一步被一个或多个以下基团取代：C1-6烷基、含有3至8个环原子的环烷基、含有3至8个环原子的杂环基、卤素、羟基、硝基或氨基。
在本发明中，“环原子数”表示原子键合成环状而得到的结构化合物(例如，单环化合物、稠环化合物、交联化合物、碳环化合物、杂环化合物)的构成该环自身的原子之中的原子数。该环被取代基所取代时，取代基所包含的原子不包括在成环原子内。关于以下所述的“环原子数”，在没有特别说明的条件下也是同样的。例如，苯环的环原子数为6，萘环的环原子数为10，噻吩基的环原子数为5。
本发明中“sp2”表示原子内由1个ns轨道和2个np轨道参与的杂化称为sp2杂化，所形成的3个杂化轨道称为sp2杂化轨道。C原子sp2杂化指的是C原子上含有两个单键，一个双键，如
Figure BDA0002676965830000031
形式。
芳香基团指至少包含一个芳环的烃基。杂芳香基团指包含至少一个杂原子的芳香烃基。杂原子优选选自Si、N、P、O、S和/或Ge，特别优选选自Si、N、P、O和/或S。稠环芳香基团指芳香基团的环可以具有两个或多个环，其中两个碳原子被两个相邻的环共用，即稠环。稠杂环芳香基团指包含至少一个杂原子的稠环芳香烃基。对于本发明的目的，芳香基团或杂芳香基团不仅包括芳香环的体系，而且包含非芳香族的环系。因此，比如吡啶、噻吩、吡咯、吡唑、三唑、咪唑、噁唑、噁二唑、噻唑、四唑、吡嗪、哒嗪、嘧啶、三嗪、卡宾等体系，对于该发明目的同样认为是芳香基团或杂环芳香基团。对于本发明的目的，稠环芳香族或稠杂环芳香族环系不仅包括芳香基团或杂芳香基团的体系，而且，其中多个芳香基团或杂环芳香基团也可以被短的非芳族单元间断(<10％的非H原子，优选小于5％的非H原子，比如C、N或O原子)。因此，比如9，9'-螺二芴，9，9-二芳基芴，三芳胺，二芳基醚等体系，对于该发明目的同样认为是稠环芳香族环系。
在本发明实施例中，有机材料的能级结构，三线态能级ET、HOMO、LUMO起着关键的作用。下面对这些能级的做介绍。
HOMO和LUMO能级可以通过光电效应进行测量，例如XPS(X射线光电子光谱法)和UPS(紫外光电子能谱)或通过循环伏安法(以下简称CV)。最近，量子化学方法，例如密度泛函理论(以下简称DFT)，也成为行之有效的计算分子轨道能级的方法。
有机材料的三线态能级ET1可通过低温时间分辨发光光谱来测量，或通过量子模拟计算(如通过Time-dependent DFT)得到，如通过商业软件Gaussian 03W(Gaussian Inc.)，具体的模拟方法可参见WO2011141110或如下在实施例中所述。
应该注意，HOMO、LUMO、ET1的绝对值取决于所用的测量方法或计算方法，甚至对于相同的方法，不同评价的方法，例如在CV曲线上起始点和峰点可给出不同的HOMO/LUMO值。因此，合理有意义的比较应该用相同的测量方法和相同的评价方法进行。本发明实施例的描述中，HOMO、LUMO、ET1的值是基于Time-dependent DFT的模拟，但不影响其他测量或计算方法的应用。
在发明中，(HOMO-1)定义为第二高的占有轨道能级，(HOMO-2)为第三高的占有轨道能级，以此类推。(LUMO+1)定义为第二低的未占有轨道能级，(LUMO+2)为第三低的占有轨道能级，以此类推。
本发明提供一种如通式(1)所示的化合物：
Figure BDA0002676965830000041
其中：
Figure BDA0002676965830000042
表示单键或双键；
A选自S或者N；OM选自O或OH；
n1选自1或2；m1选自1至3的任一整数；m2选自2至4的任一整数；
Ar选自取代或未取代含有3至6个环原子的环系,其中Ar环原子数为m1+m2的和；
当
Figure BDA0002676965830000043
选自C＝X时，X每次出现时，独立选自O、S、S(＝O)2、CR1R2、NR3、SiR4R5、PR6、被取代或未被取代的具有6至60个C原子的芳香基团，被取代或未被取代的具有5至60个环原子的杂芳香基团、或被取代或未被取代的具有3至30个环原子的非芳香环系；且至少一个X选自CR1R2；
当
Figure BDA0002676965830000044
选自C-X时，X选自H、D，或具有1至20个C原子的直链烷基、烷氧基或硫代烷氧基，或具有3至20个C原子的支链或环状的烷基、烷氧基或硫代烷氧基，或甲硅烷基，或具有1至20个C原子的酮基，或具有2至20个C原子的烷氧基羰基，或具有7至20个C原子的芳氧基羰基，氰基，氨基甲酰基，卤甲酰基，甲酰基，异氰基，异氰酸酯基，硫氰酸酯基或异硫氰酸酯基，羟基，硝基，CF3，Cl，Br，F，I，可交联的基团，或者被取代或未被取代的具有5至60个环原子的杂芳香基团，或者被取代或未被取代的具有6至60个环原子的芳香基团，或被取代或未被取代的具有5至60个环原子的芳氧基或杂芳氧基基团，或这些基团的组合；
Figure BDA0002676965830000045
多次出现时，至少有一个C＝X；且Ar环上所有C原子其原子轨道为sp2杂化轨道；
R1-R6每次出现时，独立选自H、D，或具有1至20个C原子的直链烷基、烷氧基或硫代烷氧基，或具有3至20个C原子的支链或环状的烷基、烷氧基或硫代烷氧基，或甲硅烷基，或具有1至20个C原子的酮基，或具有2至20个C原子的烷氧基羰基，或具有7至20个C原子的芳氧基羰基，氰基，氨基甲酰基，卤甲酰基，甲酰基，异氰基，异氰酸酯基，硫氰酸酯基或异硫氰酸酯基，羟基，硝基，CF3，Cl，Br，F，I，可交联的基团，或者被取代或未被取代的具有5至60个环原子的杂芳香基团，或者被取代或未被取代的具有6至60个环原子的芳香基团，或被取代或未被取代的具有5至60个环原子的芳氧基或杂芳氧基基团，或这些基团的组合；
当Ar选自被取代或未被取代的具有3个环系时；至少一个X选自CR1R2且至少一个R1选自被氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I取代的芳香基团或杂芳香基团；
当Ar选自被取代或未被取代的具有5个环原子的环系时，若含有C-X键，则至少有一个X选自氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I，或被氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I取代的芳香基团或杂芳香基团。
在一实施例中，当Ar选自被取代或未被取代的具有3个环系时；
Figure BDA0002676965830000051
均选自C＝X；
在一实施例中，当Ar选自被取代或未被取代的具有4个环系时；
Figure BDA0002676965830000052
均选自C＝X。
在一个较为优选的实施例中，通式(1)中的
Figure BDA0002676965830000053
选自S＝O，或者S(＝O)2，或者N-OH，或者N-O。
在一实施例中，
Figure BDA0002676965830000054
均选自
Figure BDA0002676965830000055
更进一步，
Figure BDA0002676965830000056
均选自
Figure BDA0002676965830000057
在一个较为优选的实施例中，通式(1)中m1选自1；在另一个较为优选的实施例中，通式(1)中m1选自2。
在一个较为优选的实施例中，通式(1)中至少含有两个C＝X键；在另一个较为优选的实施例中，通式(1)中至少含有三个C＝X键；在另一个较为优选的实施例中，通式(1)中至少含有四个C＝X键；更优选地，通式(1)中
Figure BDA0002676965830000058
均选自C＝X。
在一实施例中，Ar选自以下基团：
Figure BDA0002676965830000059
*表示与A或C的连接位点。
在一个较为优选的实施例中，所述含氧化杂环的有机化合物的结构选自式(2-1)-(2-12)中的任意一种：
Figure BDA00026769658300000510
在一个较为优选的实施例中，在通式(1)中，所述的C＝X选自以下基团中的任意一种：
Figure BDA0002676965830000061
其中：
Q、E各自独立选自CR8R9、NR10、O、S、SiR11R12、PR13、P(＝O)R14、S＝O、S(＝O)2或C＝O；
R7-R14每次出现时，独立选自H、D，或具有1至20个C原子的直链烷基、烷氧基或硫代烷氧基，或具有3至20个C原子的支链或环状的烷基、烷氧基或硫代烷氧基，或甲硅烷基，或具有1至20个C原子的酮基，或具有2至20个C原子的烷氧基羰基，或具有7至20个C原子的芳氧基羰基，氰基，氨基甲酰基，卤甲酰基，甲酰基，异氰基，异氰酸酯基，硫氰酸酯基或异硫氰酸酯基，羟基，硝基，CF3，Cl，Br，F，I可交联的基团，或者被取代或未被取代的具有5至60个环原子的杂芳香基团，或者被取代或未被取代的具有6至60个环原子的芳香基团，或被取代或未被取代的具有5至60个环原子的芳氧基或杂芳氧基基团，或这些基团的组合；
n选自0-4的任一整数。
在某一实施例中，C＝X选自
Figure BDA0002676965830000062
在某个优选地实施例中，C＝X中至少一个X选自CR1R2；
在一实施例中，R1和R2均选自氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I，或被氰基、硝基、CF3、Cl、Br、F或I取代的芳香基团或杂芳香基团。
进一步，R1和R2均选自氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I，或被氰基、硝基、CF3、Cl、Br、F或I取代的芳香基团或杂芳香基团，且至少一个R1选自被氰基、硝基、CF3、Cl、Br、F或I取代的芳香基团或杂芳香基团。
更优选地，C＝X中X均选自CR1R2；更优选地，至少一个R1选自氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I，或被氰基、硝基、CF3、Cl、Br、F或I取代的芳香基团或杂芳香基团；特别优选地，R1和R2均选自氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I，或被氰基、硝基、CF3、Cl、Br、F或I取代的芳香基团或杂芳香基团；
在某个较为优选的实施例中，所述的C＝X选自以下基团中的任意一种：
Figure BDA0002676965830000063
Figure BDA0002676965830000071
在一实施例中，当
Figure BDA0002676965830000072
选自C-X时，C-X中至少有一个X选自氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I，或被氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I取代的芳香基团或杂芳香基团；更优选地，C-X中的X均选自氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I，或被氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I取代的芳香基团或杂芳香基团，最优选地，C-X选自C-F，C-CN，C-Cl或C-CF3。
在某个较为优选的实施例中，当Ar选自被取代或未被取代的具有3个环原子的环系时，通式(1)选自如下通式：
Figure BDA0002676965830000073
进一步地，通式(1)选自通式(3-1)所示的结构：
Figure BDA0002676965830000074
更进一步地，通式(1)选自如下通式：
Figure BDA0002676965830000075
其中：R15选自氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I；n2选自1至4的任一整数。
在某个优选地实施例中，当Ar选自被取代或未被取代的具有4个环原子的环系时，通式(1)选自如下通式：
Figure BDA0002676965830000081
进一步地，通式(1)选自通式(3-2)-(3-3)所示的结构：
Figure BDA0002676965830000082
更进一步地，通式(1)选自如下通式：
Figure BDA0002676965830000083
在某个优选的实施例中，当Ar选自被取代或未被取代的具有5个环原子的环系时，m1选自2；在某个优选地实施例中，m1选自3；
在某个优选的实施例中，当Ar选自被取代或未被取代的具有5个环原子的环系时，含有两个C＝X。
在某个优选的实施例中，当Ar选自被取代或未被取代的具有5个环原子的环系时，含有三个C＝X。
在某个优选的实施例中，当Ar选自被取代或未被取代的具有5个环原子的环系时，m1选自2，且含有三个C＝X。
在某个优选地实施例中，当Ar选自被取代或未被取代的具有5个环原子的环系时，m1选自3，且含有两个C＝X。
优选地，通式(1)选自如下通式：
Figure BDA0002676965830000084
进一步地，通式(1)选自通式(3-5)-(3-9)所示的任一结构：
Figure BDA0002676965830000085
优选地，通式(3-8)或(3-9)中至少有一个X选自氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I，或被氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I取代的芳香基团或杂芳香基团。
更优选地，优选地，通式(3-8)或(3-9)中X均选自氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I，或被氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I取代的芳香基团或杂芳香基团。
在某个优选的实施例中，当Ar选自被取代或未被取代的具有6个环原子的环系时，m1选自2，且
Figure BDA0002676965830000091
多次出现时，选自相同的结构。更优选地，
Figure BDA0002676965830000092
每次出现时，均选自N-OH，或S＝O，或S(＝O)2。
在某个优选的实施例中，m1选自3，且
Figure BDA0002676965830000093
多次出现时，选自相同的结构；更优选地，
Figure BDA0002676965830000094
每次出现时，均选自N-OH，或S＝O，或S(＝O)2。
在某个优选的实施例中，当Ar选自被取代或未被取代的具有6个环原子的环系时，至少含有两个C＝X；更优选地，至少含有四个C＝X。
优选地，通式(1)选自如下通式：
Figure BDA0002676965830000095
进一步地，通式(1)选自通式(3-10)-(3-13)的任一结构：
Figure BDA0002676965830000096
优选地，通式(3-10)或(3-12)中至少有一个X选自氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I，或被氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I取代的芳香基团或杂芳香基团。
更优选地，优选地，通式(5-1)或(5-3)中X均选自氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I，或被氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I取代的芳香基团或杂芳香基团。
在一个更优选的实施例中，本发明所涉及的通式中所有H原子均被氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I取代。
下面列出按照本发明所述的有机化合物的例子，但不限于：
Figure BDA0002676965830000101
Figure BDA0002676965830000111
Figure BDA0002676965830000121
Figure BDA0002676965830000131
Figure BDA0002676965830000141
Figure BDA0002676965830000151
按照发明的有机化合物，可以作为功能材料用于电子器件的功能层中。有机功能层包括，但不限于，空穴注入层(HIL),空穴传输层(HTL),电子传输层(ETL)，电子注入层(EIL)，电子阻挡层(EBL)，空穴阻挡层(HBL)，发光层(EML)。
在一个特别优选的实施例中，按照本发明的有机化合物用于空穴注入层(HIL)或空穴传输层(HTL)中。
在一个非常优选的实施例中，按照本发明的有机化合物做为p型掺杂材料用于空穴注入层(HIL)或空穴传输层(HTL)中。
在某些实施例中，按照发明的有机化合物，其T1≥0.3eV，较好是≥0.6eV，最好是≥0.8eV。
功能材料需要好的热稳定性。一般的，按照本发明的有机化合物，其玻璃化温度Tg≥100℃，在一个优选的实施例中，Tg≥120℃，在一个较为优选的实施例中，Tg≥140℃，在一个更为优选的实施例中，Tg≥160℃，在一个最为优选的实施例中，Tg≥180℃。
作为p型参杂材料必须有适当的LUMO能级。在某些实施例中，按照发明的有机化合物，其LUMO≤-5.30eV，更好是≤-5.50eV，最好是≤-5.60eV。
在某些优选的实施例中，按照本发明的有机化合物，其((HOMO-(HOMO-1))≥0.2eV，较好是≥0.25eV，更好是≥0.3eV，更更好是≥0.35eV，非常好是≥0.4eV，最好是≥0.45eV。
本发明还提供一种高聚物，所述高聚物包含至少一个重复单元，所述重复单元包含上述的式(1)所示的结构单元。
本发明还提供一种混合物，其特征在于，包含有至少一种以上所述的含氧化杂环的有机化合物或上述的高聚物，及至少另一种有机功能材料，所述至少另一种的有机功能材料可选于空穴注入材料(HIM)，空穴传输材料(HTM)，电子传输材料(ETM)，电子注入材料(EIM)，电子阻挡材料(EBM)，空穴阻挡材料(HBM)，发光材料(Emitter)，主体材料(Host)和有机染料。例如在WO2010135519A1,US20090134784A1和WO 2011110277A1中对各种有机功能材料有详细的描述，特此将此3专利文件中的全部内容并入本文作为参考。
在一些优选的实施例中，所述混合物，其中所述的另一种有机功能材料选于空穴注入材料(HIM)，空穴传输材料(HTM)，和主体材料(Host)。
在某些优选的实施例中，所述混合物，其中所述的有机化合物的LUMO要等于或低于另一种有机功能材料的HOMO+0.2eV。
在某些较为优选的实施例中，所述混合物，其中所述的有机化合物的LUMO要等于或低于另一种有机功能材料的HOMO+0.1eV。
在某些特别优选的实施例中，所述混合物，其中所述的有机化合物的LUMO要等于或低于另一种有机功能材料的HOMO。
在其中一个实施例中，所述混合物包括至少一种主体材料和一种掺杂剂，所述掺杂剂是上述的有机化合物，优选地，主体材料选自空穴注入材料(HIM)或空穴传输材料，所述掺杂剂与主体的摩尔比是1:1至1:100000。
其中关于HIM/HTM/EBM，和Host(主体材料/基质材料)的详细描述详见专利WO2018095395A1。
在某些实施例中，按照本发明的化合物，其分子量≥800g/mol，优选≥900g/mol，很优选≥1000g/mol，更优选≥1100g/mol，最优选≥1200g/mol。
在另一些实施例中，按照本发明的化合物，在25℃时，在甲苯中的溶解度≥2mg/ml，优选≥3mg/ml，更优选≥4mg/ml，最优选≥5mg/ml。
本发明还涉及一种组合物，包含至少一种如上所述的含氧化杂环的有机化合物或高聚物或混合物，及至少一种有机溶剂；所述的至少一种的有机溶剂选自芳族或杂芳族、酯、芳族酮或芳族醚、脂肪族酮或脂肪族醚、脂环族或烯烃类化合物，或硼酸酯或磷酸酯类化合物，或两种及两种以上溶剂的混合物。
在一个优选的实施例中，按照本发明的一种组合物，其特征在于，所述的至少的一种有机溶剂选自基于芳族或杂芳族的溶剂。
适合本发明的基于芳族或杂芳族溶剂的例子有，但不限制于：对二异丙基苯、戊苯、四氢萘、环己基苯、氯萘、1,4-二甲基萘、3-异丙基联苯、对甲基异丙苯、二戊苯、三戊苯、戊基甲苯、邻二乙苯、间二乙苯、对二乙苯、1,2,3,4-四甲苯、1,2,3,5-四甲苯、1,2,4,5-四甲苯、丁苯、十二烷基苯、二己基苯、二丁基苯、对二异丙基苯、环己基苯、苄基丁基苯、二甲基萘、3-异丙基联苯、对甲基异丙苯、1-甲基萘、1,2,4-三氯苯、4,4-二氟二苯甲烷、1,2-二甲氧基-4-(1-丙烯基)苯、二苯甲烷、2-苯基吡啶、3-苯基吡啶、N-甲基二苯胺、4-异丙基联苯、α，α-二氯二苯甲烷、4-(3-苯基丙基)吡啶、苯甲酸苄酯、1,1-双(3,4-二甲基苯基)乙烷、2-异丙基萘、喹啉、异喹啉、2-呋喃甲酸甲酯、2-呋喃甲酸乙酯等；
适合本发明的基于芳族酮溶剂的例子有，但不限制于：1-四氢萘酮，2-四氢萘酮，2-(苯基环氧)四氢萘酮，6-(甲氧基)四氢萘酮，苯乙酮、苯丙酮、二苯甲酮、及它们的衍生物，如4-甲基苯乙酮、3-甲基苯乙酮、2-甲基苯乙酮、4-甲基苯丙酮、3-甲基苯丙酮、2-甲基苯丙酮等；
适合本发明的基于芳族醚溶剂的例子有，但不限制于：3-苯氧基甲苯、丁氧基苯、对茴香醛二甲基乙缩醛、四氢-2-苯氧基-2H-吡喃、1,2-二甲氧基-4-(1-丙烯基)苯、1,4-苯并二噁烷、1,3-二丙基苯、2,5-二甲氧基甲苯、4-乙基本乙醚、1,3-二丙氧基苯、1,2,4-三甲氧基苯、4-(1-丙烯基)-1,2-二甲氧基苯、1,3-二甲氧基苯、缩水甘油基苯基醚、二苄基醚、4-叔丁基茴香醚、反式-对丙烯基茴香醚、1,2-二甲氧基苯、1-甲氧基萘、二苯醚、2-苯氧基甲醚、2-苯氧基四氢呋喃、乙基-2-萘基醚；
在一些优选的实施例中，按照本发明的组合物，所述的至少一种的有溶剂可选自：脂肪族酮，例如，2-壬酮、3-壬酮、5-壬酮、2-癸酮、2,5-己二酮、2,6,8-三甲基-4-壬酮、葑酮、佛尔酮、异佛尔酮、二正戊基酮等；或脂肪族醚，例如，戊醚、己醚、二辛醚、乙二醇二丁醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇丁基甲醚、二乙二醇二丁醚、三乙二醇二甲醚、三乙二醇乙基甲醚、三乙二醇丁基甲醚、三丙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚等。
在另一些优选的实施例中，按照本发明的组合物，所述的至少一种的有溶剂可选自基于酯的溶剂：辛酸烷酯、癸二酸烷酯、硬脂酸烷酯、苯甲酸烷酯、苯乙酸烷酯、肉桂酸烷酯、草酸烷酯、马来酸烷酯、烷内酯、油酸烷酯等。特别优选辛酸辛酯、癸二酸二乙酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、异壬酸异壬酯。
所述的溶剂可以是单独使用，也可以是作为两种或多种有机溶剂的混合物使用。
在某些优选的实施例中，按照本发明的一种组合物，其特征在于，包含至少一种如上所述的含氧化杂环的有机化合物或高聚物或混合物及至少一种有机溶剂，还可进一步包含另一种有机溶剂。另一种有机溶剂的例子包括(但不限于)：甲醇、乙醇、2-甲氧基乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、氯苯、邻二氯苯、四氢呋喃、苯甲醚、吗啉、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、1,4二氧杂环己烷、丙酮、甲基乙基酮、1,2二氯乙烷、3-苯氧基甲苯、1,1,1-三氯乙烷、1,1,2,2-四氯乙烷、醋酸乙酯、醋酸丁酯、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四氢萘、萘烷、茚和/或它们的混合物。
一些优选的实施例中，特别适合本发明的溶剂是汉森(Hansen)溶解度参数在以下范围内的溶剂：
δd(色散力)在17.0～23.2MPa1/2的范围，尤其是在18.5～21.0MPa1/2的范围；
δp(极性力)在0.2～12.5MPa1/2的范围，尤其是在2.0～6.0MPa1/2的范围；
δh(氢键力)在0.9～14.2MPa1/2的范围，尤其是在2.0～6.0MPa1/2的范围。
按照本发明的组合物，其中有机溶剂在选取时需考虑其沸点参数。本发明中，所述的有机溶剂的沸点≥150℃；优选为≥180℃；较优选为≥200℃；更优为≥250℃；最优为≥275℃或≥300℃。这些范围内的沸点对防止喷墨印刷头的喷嘴堵塞是有益的。所述的有机溶剂可从溶剂体系中蒸发，以形成包含功能材料薄膜。
在一个优选的实施方案中，按照本发明的组合物是一溶液。
在另一个优选的实施方案中，按照本发明的组合物是一悬浮液。
本发明实施例中的组合物中可以包括0.01至10wt％的按照本发明的有机化合物或高聚物或混合物，较好的是0.1至15wt％，更好的是0.2至5wt％，最好的是0.25至3wt％。
本发明还涉及所述组合物作为涂料或印刷油墨在制备有机电子器件时的用途，特别优选的是通过打印或涂布的制备方法。
其中，适合的打印或涂布技术包括(但不限于)喷墨打印，喷印(NozzlePrinting)，活版印刷，丝网印刷，浸涂，旋转涂布，刮刀涂布，辊筒印花，扭转辊印刷，平版印刷，柔版印刷，轮转印刷，喷涂，刷涂或移印，狭缝型挤压式涂布等。首选的是凹版印刷，喷印及喷墨印刷。溶液或悬浮液可以另外包括一个或多个组份例如表面活性化合物，润滑剂，润湿剂，分散剂，疏水剂，粘接剂等，用于调节粘度，成膜性能，提高附着性等。有关打印技术，及其对有关溶液的相关要求，如溶剂及浓度，粘度等。
本发明还提供一种如上所述的含氧化杂环的有机化合物、高聚物、混合物或组合物在有机电子器件中的应用，所述的有机电子器件可选于，但不限于，有机发光二极管(OLED)，有机光伏电池(OPV)，有机发光电池(OLEEC)，有机场效应管(OFET)，有机发光场效应管，有机激光器，有机自旋电子器件，有机传感器及有机等离激元发射二极管(OrganicPlasmon Emitting Diode)等，特别优选为OLED。本发明实施例中，优选将所述有机化合物或高聚物用于OLED器件的发光层。
本发明进一步涉及一种有机电子器件，至少包含一种如上所述的含氧化杂环的有机化合物或高聚物或混合物，或由上述的组合物制备而成。更进一步地，所述有机电子器件至少包含一功能层，所述功能层包含一种如上所述的化合物或混合物，或由上述的组合物制备而成。所述功能层选自空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、发光层(EML)、电子阻挡层(EBL)、电子注入层(EIL)、电子传输层(ETL)、空穴阻挡层(HBL)。
在某个优选的实施例中，按照本发明所述的有机电子器件，至少包含一空穴注入层或空穴传输层，所述空穴注入层或空穴传输层包含一种如上所述的有机化合物或高聚物或混合物，或由上述的组合物制备而成。
一般地，本发明所述有机电子器件至少包含一个阴极，一个阳极及位于阴极和阳极之间的一个功能层，其中所述的功能层中至少包含一种如上所述的有机化合物。所述的有机电子器件可选于，但不限于，有机发光二极管(OLED)，有机光伏电池(OPV)，有机发光电池(OLEEC)，有机场效应管(OFET)，有机发光场效应管，有机激光器，有机自旋电子器件，有机传感器及有机等离激元发射二极管(Organic Plasmon Emitting Diode)等，特别优选的是有机电致发光器件，如OLED，OLEEC，有机发光场效应管。
在某些优选的实施例中，所述的电致发光器件，其空穴注入层或空穴传输层包含一种如上所述的含氧化杂环的有机化合物或高聚物或混合物，或由上述的组合物制备而成。
在以上所述的发光器件，特别是OLED中，包括一基片，一阳极，至少一发光层，一阴极。
基片可以是不透明或透明。一个透明的基板可以用来制造一个透明的发光元器件。例如可参见，Bulovic等Nature 1996,380,p29，和Gu等，Appl.Phys.Lett.1996,68,p2606。基片可以是刚性的或弹性的。基片可以是塑料，金属，半导体晶片或玻璃。最好是基片有一个平滑的表面。无表面缺陷的基板是特别理想的选择。在一个优选的实施例中，基片是柔性的，可选于高聚物薄膜或塑料，其玻璃化温度Tg为150℃以上，较好是超过200℃，更好是超过250℃，最好是超过300℃。合适的柔性基板的例子有聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)和聚乙二醇(2,6-萘)(PEN)。
阳极可包括一导电金属或金属氧化物，或导电高聚物。阳极可以容易地注入空穴到空穴注入层(HIL)或空穴传输层(HTL)或发光层中。在一个优选的实施例中，阳极的功函数和发光层中的发光体或作为HIL或HTL或电子阻挡层(EBL)的p型半导体材料的HOMO能级或价带能级的差的绝对值小于0.5eV，较好是小于0.3eV，最好是小于0.2eV。阳极材料的例子包括但不限于：Al、Cu、Au、Ag、Mg、Fe、Co、Ni、Mn、Pd、Pt、ITO、铝掺杂氧化锌(AZO)等。其他合适的阳极材料是已知的，本领域普通技术人员可容易地选择使用。阳极材料可以使用任何合适的技术沉积，如一合适的物理气相沉积法，包括射频磁控溅射，真空热蒸发，电子束(e-beam)等。在某些实施例中，阳极是图案结构化的。图案化的ITO导电基板可在市场上买到，并且可以用来制备根据本发明的器件。
阴极可包括一导电金属或金属氧化物。阴极可以容易地注入电子到EIL或ETL或直接到发光层中。在一个的实施例中，阴极的功函数和发光层中发光体或作为电子注入层(EIL)或电子传输层(ETL)或空穴阻挡层(HBL)的n型半导体材料的LUMO能级或导带能级的差的绝对值小于0.5eV，较好是小于0.3eV，最好是小于0.2eV。原则上，所有可用作OLED的阴极的材料都可能作为本发明器件的阴极材料。阴极材料的例子包括但不限于：Al、Au、Ag、Ca、Ba、Mg、LiF/Al、MgAg合金、BaF2/Al、Cu、Fe、Co、Ni、Mn、Pd、Pt、ITO等。阴极材料可以使用任何合适的技术沉积，如一合适的物理气相沉积法，包括射频磁控溅射，真空热蒸发，电子束(e-beam)等。
OLED还可以包含其他功能层，如空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、电子阻挡层(EBL)、电子注入层(EIL)、电子传输层(ETL)、空穴阻挡层(HBL)。适合用于这些功能层中的材料在上面及在WO2010135519A1、US20090134784A1和WO2011110277A1中有详细的描述，特此将此3篇专利文件中的全部内容并入本文作为参考。
按照本发明的发光器件，其发光波长在300到1200nm之间，较好的是在350到1000nm之间，更好的是在400到900nm之间。
本发明还涉及按照本发明的电致发光器件在各种电子设备中的应用，包含，但不限于，显示设备，照明设备，光源，传感器等等。
下面将结合优选实施例对本发明进行了说明，但本发明并不局限于下述实施例，应当理解，所附权利要求概括了本发明的范围在本发明构思的引导下本领域的技术人员应意识到，对本发明的各实施例进行的一定的改变，都将被本发明的权利要求书的精神和范围所覆盖。
具体实施例
按照本发明的化合物的合成方法举例，但本发明并不局限于下述实施例。
1、化合物及合成步骤
Figure BDA0002676965830000191
实施例1：化合物PD-1的合成
Figure BDA0002676965830000192
(1)中间体1-2的合成
在100mL三口烧瓶中加入化合物1-1(0.204g，1mmol)，四氟硼酸银(0.583g，3mmol)和10mL二氯甲烷，冰浴下搅拌并分批加入碘(0.507g，2mmol)，缓慢回到室温，反应过夜，反应结束后加入100mL水，用二氯甲烷萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，二氯甲烷/石油醚柱层析分离，得到243mg中间体1-2，收率78％。
(2)中间体1-3的合成
无水无氧条件下，在100mL三口烧瓶中依次加入化合物1-2(0.31g，1mmol)，氰基四氟苄氰(0.428g，2mmol)，CuI(0.19g，1mmol)，2-吡啶甲酸(0.246g，2mmol)，碳酸铯(1.14g，3.5mmol)，用注射器加入无水1,4-二氧六环20ml，用注射器加入钛酸四异丙酯(0.85g，3mmol)，40℃下搅拌反应1h。将反应液倒入200ml饱和食盐水中，EA萃取三次，有机相合并，50ml水洗三次，无水硫酸镁干燥，减压浓缩拌样，柱层析分离，乙酸乙酯/石油醚洗脱，得到134mg中间体1-3，产率28％。
(3)化合物PD-1的合成
在100mL三口烧瓶中加入30％过氧化氢(0.3ml，5.35mmol)，冰浴下滴加三氟乙酸酐(0.6ml，4.25mmol)，搅拌30min，然后滴加中间体1-3(168mg，0.35mmol)的二氯甲烷溶液15ml，反应过夜。将反应液缓慢倒入冰水中，碳酸氢钠调pH值至9，乙酸乙酯萃取3次，水洗三次，无水硫酸镁干燥，采用柱层析方式分离提纯，洗脱剂为乙酸乙酯/石油醚(V/V＝5:2)的混合溶剂，得到115mg PD-1，收率64％。
使用HPLC-MS来识别该化合物，分子式C20F8N4O2S，检测值[M+1]+＝513，计算值为512。
实施例2：化合物PD-2的合成
Figure BDA0002676965830000201
(1)中间体2-2的合成
无水无氧条件下，在100mL三口烧瓶中依次加入化合物2-1(1mmol)，三氟甲基四氟苄氰(1mmol)，CuI(1mmol)，2-吡啶甲酸(2mmol)，碳酸铯(3.5mmol)，用注射器加入无水1,4-二氧六环20mL，用注射器加入钛酸四异丙酯(3mmol)，40℃下搅拌反应1h。将反应液倒入200mL饱和食盐水中，EA萃取三次，有机相合并，50mL水洗三次，无水硫酸镁干燥，减压浓缩，拌样，柱层析分离，乙酸乙酯/石油醚洗脱，得到331mg中间体2-2，产率71％。
(2)中间体2-3的合成
无水无氧条件下，在100mL三口烧瓶中依次加入中间体2-2(1mmol)，五氟苄氰(1mmol)，CuI(1mmol)，2-吡啶甲酸(2mmol)，碳酸铯(3.5mmol)，用注射器加入无水1,4-二氧六环20mL，用注射器加入钛酸四异丙酯(3mmol)，40℃下搅拌反应1h。将反应液倒入200mL饱和食盐水中，EA萃取三次，有机相合并，50mL水洗三次，无水硫酸镁干燥，减压浓缩拌样，柱层析分离，乙酸乙酯/石油醚洗脱，得到453mg中间体2-3，产率80％。
(3)化合物PD-2的合成
在100mL三口烧瓶中加入30％过氧化氢(5.35mmol)，冰浴下滴加三氟乙酸酐(4.25mmol)，搅拌30min，然后滴加中间体2-3(0.35mmol)的二氯甲烷溶液15mL，反应过夜。将反应液缓慢倒入冰水中，碳酸氢钠调pH值至9，乙酸乙酯萃取3次，水洗三次，无水硫酸镁干燥，采用柱层析方式分离提纯，洗脱剂为乙酸乙酯/石油醚(V/V＝5:2)的混合溶剂，得到374mg PD-2，收率65％。
使用HPLC-MS来识别该化合物，分子式C20F12N2O3S，检测值[M+1]+＝577，计算值为576。
实施例3：化合物PD-3的合成
Figure BDA0002676965830000211
(1)中间体3-2的合成
无水无氧条件下，在100mL三口烧瓶中依次加入中间体3-1(1mmol)，五氟苄氰(3mmol)，CuI(1mmol)，2-吡啶甲酸(2mmol)，碳酸铯(5mmol)，用注射器加入无水1,4-二氧六环20mL，用注射器加入钛酸四异丙酯(3mmol)，40℃下搅拌反应1h。将反应液倒入200mL饱和食盐水中，EA萃取三次，有机相合并，50mL水洗三次，无水硫酸镁干燥，减压浓缩拌样，柱层析分离，乙酸乙酯/石油醚洗脱，得到573mg中间体3-2，产率84％。
(2)化合物PD-3的合成
在100mL三口烧瓶中加入30％过氧化氢(5.35mmol)，冰浴下滴加三氟乙酸酐(4.25mmol)，搅拌30min，然后滴加中间体3-2(0.35mmol)的二氯甲烷溶液15mL，反应过夜。将反应液缓慢倒入冰水中，碳酸氢钠调pH值至9，乙酸乙酯萃取3次，水洗三次，无水硫酸镁干燥，采用柱层析方式分离提纯，洗脱剂为乙酸乙酯/石油醚(V/V＝5:3)的混合溶剂，得到407mg PD-3，收率57％。
使用HPLC-MS来识别该化合物，分子式C27F15N3O2S，检测值[M+1]+＝716，计算值为715。
实施例4：化合物PD-4的合成
Figure BDA0002676965830000212
(1)中间体4-2的合成
无水无氧条件下，在100mL三口烧瓶中依次加入中间体4-1(1mmol)，四氟吡啶-4-乙氰(2mmol)，CuI(1mmol)，2-吡啶甲酸(2mmol)，碳酸铯(5mmol)，用注射器加入无水1,4-二氧六环20mL，用注射器加入钛酸四异丙酯(3mmol)，40℃下搅拌反应1h。将反应液倒入200mL饱和食盐水中，EA萃取三次，有机相合并，50mL水洗三次，无水硫酸镁干燥，减压浓缩拌样，柱层析分离，乙酸乙酯/石油醚洗脱，得到352mg中间体4-2，产率76％。
(2)化合物PD-4的合成
在100mL三口烧瓶中加入30％过氧化氢(5.35mmol)，冰浴下滴加三氟乙酸酐(4.25mmol)，搅拌30min，然后滴加中间体4-2(0.35mmol)的二氯甲烷溶液15mL，反应过夜。将反应液缓慢倒入冰水中，碳酸氢钠调pH值至9，乙酸乙酯萃取3次，水洗三次，无水硫酸镁干燥，采用柱层析方式分离提纯，洗脱剂为乙酸乙酯/石油醚(V/V＝10:3)的混合溶剂，得到79mg PD-4，收率43％。
使用HPLC-MS来识别该化合物，分子式C16F8N4O4S2，检测值[M+1]+＝529，计算值为528。
实施例5：化合物PD-5的合成
Figure BDA0002676965830000221
(1)中间体5-2的合成
无水无氧条件下，在100mL三口烧瓶中依次加入化合物5-1(0.5g，1.26mmol)，氰基四氟苄氰(0.6g，2.80mmol)，CuI(0.13g，0.68mmol)，2-吡啶甲酸(0.167g，1.36mmol)，碳酸铯(2.45g，7.54mmol)，用注射器加入无水1,4-二氧六环20mL，用注射器加入钛酸四异丙酯(0.36g，1.26mmol)，40℃下搅拌反应1h。将反应液倒入200mL饱和食盐水中，EA萃取三次，有机相合并，50mL水洗三次，无水硫酸镁干燥，减压浓缩拌样，柱层析分离，乙酸乙酯/石油醚洗脱，得到中间体5-2油状物200mg，产率28％。
(2)中间体5-3的合成
在100mL三口烧瓶中加入30％过氧化氢(0.3mL，5.35mmol)，冰浴下滴加三氟乙酸酐(0.6mL，4.25mmol)，搅拌30min，然后滴加中间体5-2(200mg，0.35mmol)的二氯甲烷溶液15mL，反应过夜。将反应液缓慢倒入冰水中，碳酸氢钠调PH值至9，乙酸乙酯萃取3次，水洗三次，无水硫酸镁干燥，乙酸乙酯/石油醚柱层析分离，得到中间体5-3黄色固体产品50mg，收率23.6％。
(3)化合物PD-5的合成
在100mL三口烧瓶中加入中间体5-3(50mg，,0.08mmol)，无水二氯甲烷20mL，氮气保护，-30℃下滴加三溴化硼0.1mL(1.0mmol)的二氯甲烷溶液10mL，自然回至室温搅拌2h。将反应液缓慢倒入冰水中，碳酸氢钠调pH值至9，二氯甲烷萃取3次，水洗三次，无水硫酸镁干燥，得到PD-5固体产品20mg，收率42.5％。
使用HPLC-MS来识别该化合物，分子式C22F8N4O4S，检测值[M+1]+＝569，计算值为568。
实施例6：化合物PD-6的合成
Figure BDA0002676965830000222
(1)中间体6-2的合成
无水无氧条件下，在100mL三口烧瓶中依次加入化合物6-1(0.40g，1mmol)，氰基四氟苄氰(0.428g，2mmol)，CuI(0.19g，1mmol)，2-吡啶甲酸(0.246g，2mmol)，碳酸铯(1.14g，3.5mmol)，用注射器加入无水1,4-二氧六环20mL，用注射器加入钛酸四异丙酯(0.85g，3mmol)，40℃下搅拌反应1h。将反应液倒入200mL饱和食盐水中，EA萃取三次，有机相合并，50mL水洗三次，无水硫酸镁干燥，减压浓缩拌样，柱层析分离，乙酸乙酯/石油醚洗脱，得到130mg中间体6-2，产率23％。
(2)中间体6-3的合成
在100mL三口烧瓶中加入30％过氧化氢(0.3mL，5.35mmol)，冰浴下滴加三氟乙酸酐(0.6mL，4.25mmol)，搅拌30min，然后滴加中间体6-2(200mg，0.35mmol)的二氯甲烷溶液15mL，反应过夜。将反应液缓慢倒入冰水中，碳酸氢钠调PH值至9，乙酸乙酯萃取3次，水洗三次，无水硫酸镁干燥，乙酸乙酯/石油醚柱层析分离，得到80mg中间体6-3，收率38％。
(3)化合物PD-6的合成
在100mL三口烧瓶中加入中间体6-3(50mg，0.08mmol)，无水二氯甲烷20mL，氮气保护，-30℃下滴加三溴化硼0.1mL(1.0mmol)的二氯甲烷溶液10mL，自然回至室温搅拌2h。将反应液缓慢倒入冰水中，碳酸氢钠调pH值至9，二氯甲烷萃取3次，水洗三次，无水硫酸镁干燥，得到23mg PD-6，收率51％。
使用HPLC-MS来识别该化合物，分子式C22F8N4O4S，检测值[M+1]+＝569，计算值为568。
实施例7：化合物PD-7的合成
Figure BDA0002676965830000231
(1)中间体7-1的合成
在无水条件下，向100mL三口烧瓶中依次加入化合物PD-5(1mmol)，四溴化碳(2.5mmol)，三苯基膦(5mmol)，用注射器加入无水甲苯20mL，80℃下搅拌反应24h。室温过滤，固体用甲苯打浆洗涤，得到中间体7-1固体704mg，产率80％。
(2)化合物PD-7的合成
在100mL三口烧瓶中加入中间体7-1(0.1mmol)，无水THF 20mL，氮气保护，-30℃下滴加正丁基锂(0.4mmol)，搅拌反应30分钟，再加入N-氟代双苯磺酰胺(0.5mmol)的THF溶液10mL，自然回至室温搅拌2h。加入少量水淬灭反应，真空抽去THF，用水和EA萃取剩余物，有机相旋干得到PD-7固体产品15mg，收率23％。
使用HPLC-MS来识别该化合物，分子式C24F12N4O2S，检测值[M+1]+＝637，计算值为636。
实施例8：化合物PD-8的合成
Figure BDA0002676965830000232
(1)中间体8-2的合成
无水无氧条件下，在100mL三口烧瓶中加入丙二腈(0.066g，1mmol)和5mL四氢呋喃，-78℃下加入正丁基锂(0.062mL，1.1mmol，1.6M正己烷溶液)，低温反应30分钟后，加入化合物8-1(0.372g，1mmol)的四氢呋喃溶液10mL，缓慢回到室温，反应过夜，反应结束后加入20mL水，用二氯甲烷萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，用二氯甲烷作洗脱剂，通过柱层析分离得到72mg中间体8-2，收率36％。
(2)化合物PD-8的合成
在100mL三口烧瓶中加入30％过氧化氢(0.3mL，5.35mmol)，冰浴下滴加三氟乙酸酐(0.6mL，4.25mmol)，搅拌30min，然后滴加中间体8-2(71mg，0.35mmol)的二氯甲烷溶液15mL，反应过夜。将反应液缓慢倒入冰水中，碳酸氢钠调pH值至9，乙酸乙酯萃取3次，水洗三次，无水硫酸镁干燥，采用柱层析方式分离提纯，洗脱剂为乙酸乙酯/石油醚(V/V＝5:2)的混合溶剂，得到65mg PD-8，收率70％。
使用HPLC-MS来识别该化合物，分子式C6F2N2O4S2，检测值[M+1]+＝267，计算值为266。
实施例9：化合物PD-9的合成
Figure BDA0002676965830000241
(1)中间体9-2的合成
在无水无氧条件下，在100mL三口烧瓶中加入丙二腈(4mmol)和10mL四氢呋喃，-78℃下加入正丁基锂(4.2mmol，正己烷溶液)，低温反应30分钟后，加入化合物9-1(1mmol)的四氢呋喃溶液10mL，缓慢回到室温，反应过夜，反应结束后加入20mL水，用二氯甲烷萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，二氯甲烷柱层析分离，得到88mg中间体9-2，收率24％。
(2)化合物PD-9的合成
向100mL三口烧瓶中加入30％过氧化氢(0.3mL，5.35mmol)，冰浴下滴加三氟乙酸酐(0.6mL，4.25mmol)，搅拌30min，然后滴加中间体9-2(0.35mmol)的二氯甲烷溶液15mL，反应过夜。将反应液缓慢倒入冰水中，碳酸氢钠调pH值至9，乙酸乙酯萃取3次，水洗三次，无水硫酸镁干燥，采用柱层析方式分离提纯，洗脱剂为乙酸乙酯/石油醚(V/V＝5:3)的混合溶剂，得到98mg PD-9，收率65％。
使用HPLC-MS来识别该化合物，分子式C16N8O4S2，检测值[M+1]+＝433，计算值为432。
实施例10：化合物PD-10的合成
Figure BDA0002676965830000242
(1)中间体10-2的合成
在无水无氧条件下，向100mL三口烧瓶中依次加入化合物10-1(1mmol)，五氟苄氰(2mmol)，CuI(1mmol)，2-吡啶甲酸(2mmol)，碳酸铯(3.5mmol)，用注射器加入无水1,4-二氧六环20mL，用注射器加入钛酸四异丙酯(3mmol)，40℃下搅拌反应1h。将反应液倒入200mL饱和食盐水中，EA萃取三次，有机相合并，50mL水洗三次，无水硫酸镁干燥，减压浓缩，拌样，柱层析分离，乙酸乙酯/石油醚洗脱，得到103mg中间体10-2，产率18％。
(2)化合物PD-10的合成
向100mL三口烧瓶中加入30％过氧化氢(0.3mL，5.35mmol)，冰浴下滴加三氟乙酸酐(0.6mL，4.25mmol)，搅拌30min，然后滴加中间体10-2(0.35mmol)的二氯甲烷溶液15mL，反应过夜。将反应液缓慢倒入冰水中，碳酸氢钠调pH值至9，乙酸乙酯萃取3次，水洗三次，无水硫酸镁干燥，采用柱层析方式分离提纯，洗脱剂为乙酸乙酯/石油醚(V/V＝5:3)的混合溶剂，得到PD-10固体产品123mg，收率55％。
使用HPLC-MS来识别该化合物，分子式C22F10N4O4S2，检测值[M+1]+＝639，计算值为638。
实施例11：化合物PD-11的合成
Figure BDA0002676965830000251
(1)中间体11-2的合成
在无水无氧条件下，向100mL三口烧瓶中依次加入化合物11-1(1mmol)，丙二腈(2mmol)，CuI(1mmol)，2-吡啶甲酸(2mmol)，碳酸铯(3.5mmol)，用注射器加入无水1,4-二氧六环20mL，用注射器加入钛酸四异丙酯(3mmol)，40℃下搅拌反应1h。将反应液倒入200mL饱和食盐水中，EA萃取三次，有机相合并，50mL水洗三次，无水硫酸镁干燥，减压浓缩拌样，采用柱层析方式分离提纯，洗脱剂为乙酸乙酯/石油醚(V/V＝5:1)的混合溶剂，得到56mg中间体11-2，产率21％。
(2)化合物PD-11的合成
在100mL三口烧瓶中加入30％过氧化氢(0.3mL，5.35mmol)，冰浴下滴加三氟乙酸酐(0.6mL，4.25mmol)，搅拌30min，然后滴加中间体11-2(0.35mmol)的二氯甲烷溶液15mL，反应过夜。将反应液缓慢倒入冰水中，碳酸氢钠调pH值至9，乙酸乙酯萃取3次，水洗三次，无水硫酸镁干燥，采用柱层析方式分离提纯，洗脱剂为乙酸乙酯/石油醚(V/V＝5:1)的混合溶剂，得到PD-11固体产品41mg，收率41％。
使用HPLC-MS来识别该化合物，分子式C12H2N8O2，检测值[M+1]+＝291，计算值为290。
实施例12：化合物PD-12的合成
Figure BDA0002676965830000252
(1)中间体12-2的合成
无水无氧条件下，在100mL三口烧瓶中依次加入化合物12-1(0.372g，1mmol)，氰基四氟苄氰(0.428g，2mmol)，CuI(0.190g，1mmol)，2-吡啶甲酸(0.246g，2mmol)，碳酸铯(1.14g，3.5mmol)，用注射器加入无水1,4-二氧六环20mL，用注射器加入钛酸四异丙酯(0.85g，3mmol)，40℃下搅拌反应1h。将反应液倒入200mL饱和食盐水中，EA萃取三次，有机相合并，50mL水洗三次，无水硫酸镁干燥，减压浓缩拌样，柱层析分离，乙酸乙酯/石油醚洗脱，得到114mg中间体12-2，产率21％。
(2)化合物PD-12的合成
向100mL三口烧瓶中加入30％过氧化氢(0.3mL，5.35mmol)，冰浴下滴加三氟乙酸酐(0.6mL，4.25mmol)，搅拌30min，然后滴加中间体12-2(190mg，0.35mmol)的二氯甲烷溶液15mL，反应过夜。将反应液缓慢倒入冰水中，碳酸氢钠调pH值至9，乙酸乙酯萃取3次，水洗三次，无水硫酸镁干燥，采用柱层析方式分离提纯，洗脱剂为乙酸乙酯/石油醚(V/V＝5:2)的混合溶剂，得到PD-12固体产品126mg，收率63％。
使用HPLC-MS来识别该化合物，分子式C22F10N4O2S1，检测值[M+1]+＝575，计算值为574。
2、化合物能级结构
有机小分子能量结构可通过量子计算得到，比如利用TD-DFT(含时密度泛函理论)通过Gaussian09W(Gaussian Inc.)，具体的模拟方法可参见WO2011141110。首先用半经验方法“Ground State/Semi-empirical/Default Spin/AM1”(Charge 0/Spin Singlet)来优化分子几何结构，然后有机分子的能量结构由TD-DFT(含时密度泛函理论)方法算得“TD-SCF/DFT/Default Spin/B3PW91”与基组“6-31G(d)”(Charge 0/Spin Singlet)。
以上计算得到的HOMO和LUMO能级按照下面的校准公式计算，S1和T1直接使用。
HOMO(eV)＝((HOMO(G)×27.212)-0.9899)/1.1206
LUMO(eV)＝((LUMO(G)×27.212)-2.0041)/1.385
其中HOMO(G)和LUMO(G)是Gaussian 09W的直接计算结果，单位为eV。结果如表1所示，其中ΔHOMO＝HOMO-(HOMO-1)：
表1
Figure BDA0002676965830000261
对比化合物1
Figure BDA0002676965830000262
对比化合物2
Figure BDA0002676965830000263
3、OLED器件的制备方式
Figure BDA0002676965830000271
OLED器件(OLED-Ref)的器件结构为：ITO/HIL(10nm)/HT-1(120nm)/HT-2(10nm)/BH:BD(25nm)/ET:LiQ(30nm)/LiQ(1nm)/Al(100nm)，具体制备步骤如下:
1)ITO透明电极(阳极)玻璃衬底的清洗：使用5％Decon90清洗液的水溶液超声处理30分钟，之后去离子水超声清洗数次，然后异丙醇超声清洗，氮气吹干；在氧气等离子下处理5分钟，以清洁ITO表面并提升ITO电极的功函；
2)HIL(10nm)层制备：将ITO基片移入真空气相沉积设备中，在高真空(1×10-6毫巴)下，采用电阻加热蒸发，HT-1蒸镀形成10nm的注入层；
3)HT-1(120nm)，HT-2(10nm)，EML(20nm)，ETL(30nm)，EIL及阴极层制备：之后依次继续蒸镀得到120nm的HT-1以及10nm的HT-2层。随后BH和BD以97：3的比例共蒸镀形成25nm的发光层。接着将ET和LiQ置于不同的蒸发单元，使其分别以50重量％的比例进行共沉积，在发光层上形成30nm的电子传输层，随后在电子传输层上沉积1nm的LiQ作为电子注入层，最后在所述电子注入层上沉积厚度为100nm的Al阴极；
4)所有器件在氮气手套箱中采用紫外固化树脂加玻璃盖板封装。
OLED器件(OLED-1到OLED-12)制备步骤同上，但在HIL层制备时，分别用PD-1至PD-12和对比化合物1以2：98的比例掺杂HT-1去替代OLED-Ref的纯HT-1。
各OLED器件的电流电压(J-V)特性通过表征设备来表征，同时记录重要的参数如效率，寿命及外部量子效率，结果见表2。
表2
Figure BDA0002676965830000272
Figure BDA0002676965830000281
由表2可知，相对于OLED-Ref，采用本发明的化合物作为HIL层的掺杂材料时，所制得的OLED器件的寿命至少提高5％，其效率至少提高14％；寿命至少提高10％；尤其当掺杂材料选自PD-1，PD-2，PD-3，PD-5和PD-7时，效率提高约20％；寿命提高至少18％。可能是因为，按照本发明所述的含氧化杂环的化合物，因为结构中的硫原子或氮原子均被氧化，所以具有较低的LUMO能级，与空穴传输材料结合后更易形成空穴，从而对空穴注入提供一定的帮助。同时，相对于对比化合物1和2具有更适合蒸镀工艺的分子量，所以器件效果更好。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种含氧化杂环的有机化合物，其特征在于，其结构通式如式(1)所示：
Figure FDA0002676965820000011
其中：
A选自S或者N；OM选自O或OH；
n1选自1或2；m1选自1至3的任一整数；m2选自2至4的任一整数；
Ar选自取代或未取代含有3至6个环原子的环系，其中Ar环原子数为m1+m2的和；
当
Figure FDA0002676965820000012
选自C＝X时，X每次出现时，分别独立选自O、S、S(＝O)2、CR1R2、NR3、SiR4R5、PR6、被取代或未被取代的具有6至60个C原子的芳香基团、被取代或未被取代的具有5至60个环原子的杂芳香基团、或者被取代或未被取代的具有3至30个环原子的非芳香环系；且至少一个X选自CR1R2；
当
Figure FDA0002676965820000013
选自C-X时，X选自H、D、具有1至20个C原子的直链烷基、具有1至20个C原子的烷氧基或硫代烷氧基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷基、具有3至20个C原子的烷氧基或硫代烷氧基、甲硅烷基、具有1至20个C原子的酮基、具有2至20个C原子的烷氧基羰基、具有7至20个C原子的芳氧基羰基、氰基、氨基甲酰基、卤甲酰基、甲酰基、异氰基、异氰酸酯基、硫氰酸酯基、异硫氰酸酯基、羟基、硝基、CF3、Cl、Br、F、I、可交联的基团、被取代或未被取代的具有5至60个环原子的杂芳香基团、被取代或未被取代的具有6至60个环原子的芳香基团、被取代或未被取代的具有5至60个环原子的芳氧基或杂芳氧基基团、或这些基团的组合；
当
Figure FDA0002676965820000014
多次出现时，至少有一选自C＝X；且Ar环上所有C原子，其原子轨道为sp2杂化轨道；
R1-R6每次出现时，分别独立选自H、D、具有1至20个C原子的直链烷基、具有1至20个C原子的烷氧基或硫代烷氧基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷基、具有3至20个C原子的烷氧基或硫代烷氧基、甲硅烷基、具有1至20个C原子的酮基、具有2至20个C原子的烷氧基羰基、具有7至20个C原子的芳氧基羰基、氰基、氨基甲酰基、卤甲酰基、甲酰基、异氰基、异氰酸酯基、硫氰酸酯基、异硫氰酸酯基、羟基、硝基、CF3、Cl、Br、F、I、可交联的基团、被取代或未被取代的具有5至60个环原子的杂芳香基团、被取代或未被取代的具有6至60个环原子的芳香基团、被取代或未被取代的具有5至60个环原子的芳氧基或杂芳氧基基团、或这些基团的组合；
当Ar选自被取代或未被取代的具有3个环原子的环系时，至少一个X选自CR1R2，且至少一个R1选自被氰基、硝基、CF3、Cl、Br、F或I取代的芳香基团或杂芳香基团；
当Ar选自被取代或未被取代的具有5个环原子的环系时，若含有C-X键，则至少有一个X选自氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I，或被氰基，硝基，CF3，Cl，Br，F或I取代的芳香基团或杂芳香基团。
2.根据权利要求1所述的含氧化杂环的有机化合物，其特征在于，所述有机化合物的结构通式选自式(2-1)～(2-12)中的任意一种：
Figure FDA0002676965820000021
3.根据权利要求1所述的含氧化杂环的有机化合物，其特征在于，所述的C＝X选自以下基团中的任意一种：
Figure FDA0002676965820000022
其中：
Q、E各自独立选自CR8R9、NR10、O、S、SiR11R12、PR13、P(＝O)R14、S＝O、S(＝O)2或C＝O；
R7-R14每次出现时，分别独立选自H、D、具有1至20个C原子的直链烷基、具有1至20个C原子的烷氧基或硫代烷氧基、具有3至20个C原子的支链或环状的烷基、具有3至20个C原子的烷氧基或硫代烷氧基、甲硅烷基、具有1至20个C原子的酮基、具有2至20个C原子的烷氧基羰基、具有7至20个C原子的芳氧基羰基、氰基、氨基甲酰基、卤甲酰基、甲酰基、异氰基、异氰酸酯基、硫氰酸酯基、异硫氰酸酯基、羟基、硝基、CF3、Cl、Br、F、I、可交联的基团、被取代或未被取代的具有5至60个环原子的杂芳香基团、被取代或未被取代的具有6至60个环原子的芳香基团、被取代或未被取代的具有5至60个环原子的芳氧基或杂芳氧基基团、或这些基团的组合；
n选自0至4的任一整数。
4.根据权利要求1所述的含氧化杂环的有机化合物，其特征在于，在所述的C＝X中，X均选自O或CR1R2。
5.根据权利要求4所述的含氧化杂环的有机化合物，其特征在于，其结构通式选自式(3-1)～(3-14)中的任意一种：
Figure FDA0002676965820000031
6.根据权利要求1至5任一项所述的含氧化杂环的有机化合物，其特征在于，所述的C＝X选自以下基团中的任意一种：
Figure FDA0002676965820000032
7.根据权利要求1所述的含氧化杂环的有机化合物，其特征在于，当
Figure FDA0002676965820000041
选自C-X时，至少有一个X选自氰基、硝基、CF3、Cl、Br、F、I、或者被氰基、硝基、CF3、Cl、Br、F或I取代的芳香基团或杂芳香基团。
8.根据权利要求1所述的含氧化杂环的有机化合物，其特征在于，
Figure FDA0002676965820000042
均选自C＝X。
9.根据权利要求1所述的含氧化杂环的有机化合物，其特征在于，
Figure FDA0002676965820000043
均选自
Figure FDA0002676965820000044
10.一种混合物，其特征在于，包含一种如权利要求1至9任一项所述的含氧化杂环的有机化合物，及至少一种有机功能材料，所述有机功能材料选自空穴注入材料、空穴传输材料、电子传输材料、电子注入材料、电子阻挡材料、空穴阻挡材料、发光体、主体材料和有机染料中的至少一种。
11.一种组合物，其特征在于，包括一种如权利要求1至9任一项所述的含氧化杂环的有机化合物和权利要求10所述的混合物的至少之一，及至少一种有机溶剂。
12.一种有机电子器件，其特征在于，所述有机电子器件包括一种如权利要求1至9任一项所述的含氧化杂环的有机化合物和权利要求10所述的混合物至少之一，或由权利要求11所述的组合物制备而成。
13.根据权利要求12所述的有机电子器件，其特征在于，所述有机电子器件至少包含空穴注入层或空穴传输层，所述空穴注入层或空穴传输层包含一种如权利要求1至9任一项所述的含氧化杂环的有机化合物和权利要求10所述的混合物至少之一，或由权利要求11所述的组合物制备而成。
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