CN112654615A - 新的杂环化合物以及包含其的有机发光器件 - Google Patents

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Abstract

本公开内容提供了新的杂环化合物以及包含其的有机发光器件。

Description

新的杂环化合物以及包含其的有机发光器件
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求向韩国知识产权局于2018年9月21日提交的韩国专利申请第10-2018-0114411号和于2019年9月19日提交的韩国专利申请第10-2019-0115650号的权益，其各自通过引用整体并入本文。
本公开内容涉及新的杂环化合物以及包含其的有机发光器件。
背景技术
通常，有机发光现象是指通过使用有机材料将电能转换为光能的现象。利用有机发光现象的有机发光器件具有诸如宽的视角、优异的对比度、快的响应时间、优异的亮度、驱动电压和响应速度的特性，因此进行了许多研究。
有机发光器件通常具有包括阳极、阴极和介于阳极与阴极之间的有机材料层的结构。有机材料层通常具有包含不同材料的多层结构以提高有机发光器件的效率和稳定性，并且例如，有机材料层可以由空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等形成。在有机发光器件的结构中，如果在两个电极之间施加电压，则空穴从阳极注入有机材料层中并且电子从阴极注入有机材料层中，当注入的空穴和电子彼此相遇时形成激子，并且当激子再次落至基态时发光。
持续需要开发这些有机发光器件中使用的有机材料用新材料。
[现有技术文献]
[专利文献]
(专利文献0001)韩国未审查专利公开第10-2013-073537号
发明内容
技术问题
本公开内容的目的是提供新的杂环化合物以及包含其的有机发光器件。
技术方案
在本公开内容的一个方面，提供了由以下化学式1表示的化合物：
[化学式1]
Figure BDA0002965038480000021
其中，在化学式1中，
X为O或S，
Y1、Y2和Y3各自独立地为CH；或N，条件是Y1、Y2和Y3中的至少一者为N，
L1和L2各自独立地为直接键；经取代或未经取代的C6-60亚芳基；或者经取代或未经取代的包含选自N、O和S中的至少一个杂原子的C5-60亚杂芳基，
Ar1为经取代或未经取代的C6-60芳基，
Ar2和Ar3各自独立地为经取代或未经取代的C6-60芳基；或者经取代或未经取代的包含选自N、O和S中的至少一个杂原子的C5-60杂芳基；
条件是当Ar1、Ar2和Ar3都为经取代或未经取代的C6-60芳基时，Ar1、Ar2和Ar3中的任一者经4个或更多个氘取代，
每个R1独立地为氢；氘；卤素，或者经取代或未经取代的C1-60烷基，
每个R2独立地为氢；氘；卤素；氰基；经取代或未经取代的C1-60烷基；经取代或未经取代的C1-60烷氧基；经取代或未经取代的C3-60环烷基；经取代或未经取代的C1-60卤代烷基；经取代或未经取代的C1-60卤代烷氧基；经取代或未经取代的C6-60芳基胺基；经取代或未经取代的C1-60烷基胺基；C1-60三氟烷基；C1-60三氟烷氧基；经取代或未经取代的C6-60芳基；或者经取代或未经取代的包含N、O和S中的至少一者的C5-60杂芳基，所述R2可以与咔唑的碳原子结合以形成稠环，
m为0至3的整数，
n为0至6的整数，以及
l为1或2。
在本发明的另一个方面，提供了有机发光器件，其包括：第一电极；与第一电极相对设置的第二电极；以及设置在第一电极与第二电极之间的一个或更多个有机材料层，其中有机材料层中的一个或更多个层包含上述本公开内容的化合物。
有益效果
上述由化学式1表示的化合物可以用作有机发光器件的有机材料层的材料，并且可以在有机发光器件中改善效率，实现低驱动电压和/或改善寿命特性。特别地，由化学式1表示的化合物可以用作空穴注入材料、空穴传输材料、空穴注入和传输材料、发光材料、电子传输材料或电子注入材料。
附图说明
图1示出了包括基底1、阳极2、发光层3和阴极4的有机发光器件的一个实例。
图2示出了包括基底1、阳极2、空穴注入层5、空穴传输层6、发光层7、电子传输层8和阴极4的有机发光器件的一个实例。
具体实施方案
在下文中，将更详细地描述本公开内容的实施方案以帮助理解本发明。
本发明的一个实施方案提供了由以下化学式1表示的化合物：
[化学式1]
Figure BDA0002965038480000041
其中，在化学式1中，
X为O或S，
Y1、Y2和Y3各自独立地为CH；或N，条件是Y1、Y2和Y3中的至少一者为N，
L1和L2各自独立地为直接键；经取代或未经取代的C6-60亚芳基；或者经取代或未经取代的包含选自N、O和S中的至少一个杂原子的C5-60亚杂芳基，
Ar1为经取代或未经取代的C6-60芳基，
Ar2和Ar3各自独立地为经取代或未经取代的C6-60芳基；或者经取代或未经取代的包含选自N、O和S中的至少一个杂原子的C5-60杂芳基；
条件是当Ar1、Ar2和Ar3都为经取代或未经取代的C6-60芳基时，Ar1、Ar2和Ar3中的任一者经4个或更多个氘取代，其中Ar1、Ar2和Ar3都为经取代或未经取代的C6-60芳基，其意指它们为相同或不同的经取代或未经取代的C6-60芳基的情况。
每个R1独立地为氢；氘；卤素，或者经取代或未经取代的C1-60烷基，
每个R2独立地为氢；氘；卤素；氰基；经取代或未经取代的C1-60烷基；经取代或未经取代的C1-60烷氧基；经取代或未经取代的C3-60环烷基；经取代或未经取代的C1-60卤代烷基；经取代或未经取代的C1-60卤代烷氧基；经取代或未经取代的C6-60芳基胺基；经取代或未经取代的C1-60烷基胺基；C1-60三氟烷基；C1-60三氟烷氧基；经取代或未经取代的C6-60芳基；或者经取代或未经取代的包含N、O和S中的至少一者的C5-60杂芳基，所述R2可以与咔唑的碳原子键合以形成稠环，
m为0至3的整数，
n为0至6的整数，以及
l为1或2。
在以上，当Ar1、Ar2和Ar3为经取代或未经取代的C6-60芳基时，其意指Ar1、Ar2和Ar3同时为相同或不同的经取代或未经取代的C6-60芳基的情况。
如本文所用，符号
Figure BDA0002965038480000052
和
Figure BDA0002965038480000053
意指与另外的取代基连接的键。
如本文所用，术语“经取代或未经取代的”意指未经取代或者经选自以下的一个或更多个取代基取代：氘；卤素基团；腈基；硝基；羟基；羰基；酯基；酰亚胺基；氨基；氧化膦基；烷氧基；芳氧基；烷基硫基；芳基硫基；烷基磺酰基；芳基磺酰基；甲硅烷基；硼基；烷基；环烷基；烯基；芳基；芳烷基；芳烯基；烷基芳基；烷基胺基；芳烷基胺基；杂芳基胺基；芳基胺基；芳基膦基；或者包含N、O和S原子中的至少一者的杂环基，或者未经取代或经以上例示的取代基中的两个或更多个取代基相连接的取代基取代。例如，“两个或更多个取代基相连接的取代基”可以为联苯基。即，联苯基也可以为芳基，并且可以理解为两个苯基相连接的取代基。
在本说明书中，羰基的碳数没有特别限制，但优选为1至40。具体地，羰基可以为具有以下结构式的化合物，但不限于此。
Figure BDA0002965038480000051
在本说明书中，酯基可以具有其中酯基的氧可以经具有1至25个碳原子的直链、支链或环状烷基或者具有6至25个碳原子的芳基取代的结构。具体地，酯基可以为具有以下结构式的化合物，但不限于此。
Figure BDA0002965038480000061
在本说明书中，酰亚胺基的碳数没有特别限制，但优选为1至25。
具体地，酰亚胺基可以为具有以下结构式的化合物，但不限于此。
Figure BDA0002965038480000062
在本说明书中，甲硅烷基具体地包括三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、乙烯基二甲基甲硅烷基、丙基二甲基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、二苯基甲硅烷基、苯基甲硅烷基等，但不限于此。
在本说明书中，硼基具体地包括三甲基硼基、三乙基硼基、叔丁基二甲基硼基、三苯基硼基和苯基硼基，但不限于此。
在本说明书中，卤素基团的实例包括氟、氯、溴或碘。
在本说明书中，烷基可以为直链或支链的，并且其碳原子数没有特别限制，但优选为1至40。根据一个实施方案，烷基的碳原子数为1至20。根据另一个实施方案，烷基的碳原子数为1至10。根据另一个实施方案，烷基的碳原子数为1至6。烷基的具体实例包括甲基、乙基、丙基、正丙基、异丙基、丁基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、1-甲基-丁基、1-乙基-丁基、戊基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、己基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、庚基、正庚基、1-甲基己基、环戊基甲基、环己基甲基、辛基、正辛基、叔辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、1-乙基-丙基、1,1-二甲基-丙基、异己基、2-甲基戊基、4-甲基己基、5-甲基己基等，但不限于此。
在本说明书中，烯基可以为直链或支链，并且其碳原子数没有特别限制，但优选为2至40。根据一个实施方案，烯基的碳原子数为2至20。根据另一个实施方案，烯基的碳原子数为2至10。根据又一个实施方案，烯基的碳原子数为2至6。其具体实例包括乙烯基、1-丙烯基、异丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、3-甲基-1-丁烯基、1,3-丁二烯基、烯丙基、1-苯基乙烯基-1-基、2-苯基乙烯基-1-基、2,2-二苯基乙烯基-1-基、2-苯基-2-(萘基-1-基)乙烯基-1-基、2,2-双(二苯基-1-基)乙烯基-1-基、茋基、苯乙烯基等，但不限于此。
在本说明书中，环烷基没有特别限制，但其碳原子数优选为3至60。根据一个实施方案，环烷基的碳原子数为3至30。根据另一个实施方案，环烷基的碳原子数为3至20。根据又一个实施方案，环烷基的碳原子数为3至6。其具体实例包括环丙基、环丁基、环戊基、3-甲基环戊基、2,3-二甲基环戊基、环己基、3-甲基环己基、4-甲基环己基、2,3-二甲基环己基、3,4,5-三甲基环己基、4-叔丁基环己基、环庚基、环辛基等，但不限于此。
在本说明书中，芳基没有特别限制，但优选地具有6至60个碳原子，并且可以为单环芳基或多环芳基。根据一个实施方案，芳基的碳原子数为6至30。根据一个实施方案，芳基的碳原子数为6至20。作为单环芳基，芳基可以为苯基、联苯基、三联苯基等，但不限于此。多环芳基的实例包括萘基、蒽基、菲基、芘基、苝基、
Figure BDA0002965038480000073
基、芴基等，但不限于此。
在本说明书中，芴基可以被取代，并且两个取代基可以彼此连接以形成螺环结构。在芴基被取代的情况下，可以形成
Figure BDA0002965038480000074
等。然而，该结构不限于此。
在本说明书中，杂环基为包含O、N、Si和S中的一者或更多者作为杂原子的杂环基，并且其碳原子数没有特别限制，但优选为2至60。杂环基的实例包括噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、
Figure BDA0002965038480000075
唑基、
Figure BDA0002965038480000076
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、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
Figure BDA0002965038480000081
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、苯并呋喃基、菲咯啉基、异
Figure BDA0002965038480000082
唑基、噻二唑基、吩噻嗪基、二苯并呋喃基等，但不限于此。
在本说明书中，芳烷基、芳烯基、烷基芳基和芳基胺基中的芳基与上述芳基的实例相同。在本说明书中，芳烷基、烷基芳基和烷基胺基中的烷基与上述烷基的实例相同。在本说明书中，杂芳基胺中的杂芳基可以应用上述杂芳基的描述。在本说明书中，芳烯基中的烯基与上述烯基的实例相同。在本说明书中，可以应用上述芳基的描述，不同之处在于亚芳基为二价基团。在本说明书中，可以应用上述杂芳基的描述，不同之处在于亚杂芳基为二价基团。在本说明书中，可以应用上述芳基或环烷基的描述，不同之处在于烃环不是一价基团而是通过使两个取代基结合而形成。在本说明书中，可以应用上述杂芳基的描述，不同之处在于杂环不是一价基团而是通过使两个取代基结合而形成。
优选地，由化学式1表示的化合物可以为选自由以下化学式2至8表示的化合物中的任一者：
[化学式2]
Figure BDA0002965038480000083
[化学式3]
Figure BDA0002965038480000091
[化学式4]
Figure BDA0002965038480000092
[化学式5]
Figure BDA0002965038480000101
[化学式6]
Figure BDA0002965038480000102
[化学式7]
Figure BDA0002965038480000111
[化学式8]
Figure BDA0002965038480000112
其中，在化学式2至8中，
X、Y1、Y2、Y3、L1、L2、Ar1、Ar2、Ar3、R1、R2、m和n如以上所限定。
优选地，L1和L2可以各自独立地为直接键或者选自以下中的任一者：
Figure BDA0002965038480000113
优选地，Ar1可以为选自以下中的任一者：
Figure BDA0002965038480000121
在上式中，
a为0至4的整数，
b为0至5的整数，
c为0至7的整数，
d为0至9的整数，以及
e为0至11的整数。
优选地，Ar1各自独立地为未经取代的或经氘取代的苯基、联苯基、萘基、菲基或三亚苯基。
优选地，Ar2和Ar3可以各自独立地为选自以下中的任一者：
Figure BDA0002965038480000131
在上式中，
a’为0至4的整数，
b’为0至5的整数，
c’为0至7的整数，
d’为0至8的整数，
e’为0至9的整数，以及
f’为0至11的整数。
优选地，每个R1可以独立地为氢或氘，更优选地为氢。
优选地，每个R2独立地为氢；氘；卤素；氰基；甲氧基；三氟甲基；三氟甲氧基；苯基；吡啶基；异喹啉基；或者选自以下中的任一者：
Figure BDA0002965038480000132
在上式中，两个*各自与化学式1中的咔唑的相邻碳连接，以及
苯基可以经选自卤素、氰基、甲氧基、三氟甲基和三氟甲氧基中的任一者取代。
优选地，在由化学式1表示的化合物中，L1、Ar2和Ar3中的至少一者可以包含选自N、O和S中的至少一个杂原子。
优选地，由化学式1表示的化合物可以为选自以下中的任一者：
Figure BDA0002965038480000141
Figure BDA0002965038480000151
Figure BDA0002965038480000161
Figure BDA0002965038480000171
Figure BDA0002965038480000181
Figure BDA0002965038480000191
Figure BDA0002965038480000201
Figure BDA0002965038480000211
Figure BDA0002965038480000221
Figure BDA0002965038480000231
Figure BDA0002965038480000241
Figure BDA0002965038480000251
Figure BDA0002965038480000261
Figure BDA0002965038480000271
Figure BDA0002965038480000281
Figure BDA0002965038480000291
Figure BDA0002965038480000301
Figure BDA0002965038480000311
Figure BDA0002965038480000321
Figure BDA0002965038480000331
Figure BDA0002965038480000341
Figure BDA0002965038480000351
Figure BDA0002965038480000361
Figure BDA0002965038480000371
Figure BDA0002965038480000381
Figure BDA0002965038480000391
Figure BDA0002965038480000401
Figure BDA0002965038480000411
Figure BDA0002965038480000421
Figure BDA0002965038480000431
Figure BDA0002965038480000441
Figure BDA0002965038480000451
Figure BDA0002965038480000461
Figure BDA0002965038480000471
Figure BDA0002965038480000481
Figure BDA0002965038480000491
Figure BDA0002965038480000501
根据本公开内容的由化学式1表示的化合物具有的结构特性是，其在二苯并呋喃(二苯并噻吩)的核心结构的一个苯环中同时包含基于咔唑的取代基和基于三嗪(嘧啶)的取代基，并且在另一个苯环中包含芳基取代基，并且由于这些特性，化合物可以具有改善的热稳定性，并且同时，可以具有高效率、低驱动电压、高亮度和长寿命。特别地，在本公开内容中，当Ar1、Ar2和Ar3同时为相同或不同的经取代或未经取代的C6-60芳基时，Ar1、Ar2和Ar3中的任一者被4个或更多个氘取代，这使LUMO稳定。因此，与采用具有其中所有末端Ar1、Ar2和Ar3均为芳基、没有被氘取代的结构的化合物的有机发光器件相比，本公开内容可以具有改善的长寿命特性。另外，由于杂芳基取代在具有强电子特性的三嗪上，因此空穴和电子间的平衡适当地均衡，这可以对器件的效率和寿命方面有利。
由化学式1表示的化合物可以通过以下反应方案1-1和1-2来制备。
[反应方案1-1]
Figure BDA0002965038480000511
[反应方案1-2]
Figure BDA0002965038480000512
在反应方案1-1和1-2中，X’为卤素，优选为溴或氯，并且其余取代基的限定与以上限定的相同。
上述反应为Suzuki偶联反应，其优选地在钯催化剂和碱的存在下进行，并且用于该反应的反应物、催化剂等可以如本领域中已知的进行修饰。以上制备方法可以在下文描述的制备例中进一步实施。另外，当引入多个取代基时，可以通过重复进行这些步骤来实现(例如，在反应方案1-1中，可以通过进行第一步骤数次来实现多个Ar1的引入。在这种情况下，也可以一起进行本领域已知的保护基和脱保护基反应以引入所期望的结构)。
本发明的另一个实施方案提供了有机发光器件，其包含上述由化学式1表示的化合物。作为实例，提供了有机发光器件，其包括第一电极；与第一电极相对设置的第二电极；以及设置在第一电极与第二电极之间的一个或更多个有机材料层，其中有机材料层中的一个或更多个层包含由化学式1表示的化合物。
本公开内容的有机发光器件的有机材料层可以具有单层结构，或者其可以具有其中堆叠有两个或更多个有机材料层的多层结构。例如，本公开内容的有机发光器件可以具有包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等作为有机材料层的结构。然而，有机发光器件的结构不限于此，并且其可以包括较少数量的有机层。
此外，有机材料层可以包括空穴注入层、空穴传输层或用于同时进行空穴注入和传输的层，其中空穴注入层、空穴传输层或用于同时进行空穴注入和传输的层包含由化学式1表示的化合物。
此外，有机材料层可以包括发光层，其中发光层包含由化学式1表示的化合物。
此外，有机材料层可以包括电子传输层或电子注入层，其中电子传输层或电子注入层包含由化学式1表示的化合物。
此外，电子传输层、电子注入层以及用于同时进行电子注入和电子传输的层包含由化学式1表示的化合物。特别地，根据本公开内容的由化学式1表示的化合物具有优异的热稳定性、6.0eV或更高的深的HOMO能级、高的三线态能量(ET)和空穴稳定性。此外，当由化学式1表示的化合物用作能够同时进行电子注入和电子传输的有机材料层时，可以混合并使用本领域中使用的n型掺杂剂。
此外，有机材料层包括发光层和电子传输层，其中电子传输层可以包含由化学式1表示的化合物。
此外，根据本公开内容的有机发光器件可以为其中阳极、一个或更多个有机材料层和阴极顺序地堆叠在基底上的正常型有机发光器件。此外，根据本公开内容的有机发光器件可以为其中阴极、一个或更多个有机材料层和阳极顺序地堆叠在基底上的倒置型有机发光器件。例如，在图1和图2中示出了根据本公开内容的实施方案的有机发光器件的结构。
图1示出了包括基底1、阳极2、发光层3和阴极4的有机发光器件的实例。在这种结构中，由化学式1表示的化合物可以包含在发光层中。
图2示出了包括基底1、阳极2、空穴注入层5、空穴传输层6、发光层7、电子传输层8和阴极4的有机发光器件的实例。在这种结构中，由化学式1表示的化合物可以包含在空穴注入层、空穴传输层、发光层和电子传输层中的一个或更多个层中。
根据本公开内容的有机发光器件可以通过本领域已知的材料和方法来制造，不同之处在于有机材料层中的一个或更多个层包含由化学式1表示的化合物，此外，当有机发光器件包括多个有机材料层时，有机材料层可以由相同或不同的材料形成。
例如，可以通过在基底上顺序地堆叠第一电极、有机材料层和第二电极来制造根据本公开内容的有机发光器件。在这种情况下，有机发光器件可以通过以下来制造：使用PVD(物理气相沉积)法例如溅射法或电子束蒸镀法，在基底上沉积金属、具有导电性的金属氧化物或其合金以形成阳极，在阳极上形成包括空穴注入层、空穴传输层、发光层和电子传输层的有机材料层，并且然后在有机材料层上沉积可以用作阴极的材料。除了这样的方法之外，可以通过在基底上顺序地沉积阴极材料、有机材料层和阳极材料来制造有机发光器件。
此外，在制造有机发光器件时，可以通过溶液涂覆法以及真空沉积法使由化学式1表示的化合物形成为有机材料层。在此，溶液涂覆法意指旋涂、浸涂、刮涂、喷墨印刷、丝网印刷、喷洒法、辊涂等，但不限于此。
除了这种方法之外，可以通过在基底上顺序地沉积阴极材料、有机材料层和阳极材料来制造有机发光器件(国际公开WO 2003/012890)。然而，制造方法不限于此。
作为实例，第一电极为阳极，并且第二电极为阴极，或者可选地第一电极为阴极并且第二电极为阳极。
作为阳极材料，通常，优选地使用具有大的功函数的材料，使得空穴可以顺利地注入有机材料层中。阳极材料的具体实例包括金属例如钒、铬、铜、锌和金，或其合金；金属氧化物例如锌氧化物、铟氧化物、铟锡氧化物(ITO)和铟锌氧化物(IZO)；金属和氧化物的组合例如ZnO:Al或SnO2:Sb；导电聚合物例如聚(3-甲基噻吩)、聚[3,4-(亚乙基-1,2-二氧基)噻吩](PEDOT)、聚吡咯和聚苯胺等，但不限于此。
作为阴极材料，通常，优选地使用具有小的功函数的材料，使得电子可以容易地注入有机材料层中。阴极材料的具体实例包括金属例如镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡和铅，或其合金；多层结构材料例如LiF/Al或LiO2/Al等，但不限于此。
空穴注入材料为用于从电极注入空穴的层，并且空穴注入材料优选为这样的化合物：其具有传输空穴的能力，从而具有阳极中的空穴注入效应和对发光层或发光材料的优异的空穴注入效应，防止发光层中产生的激子移动至电子注入层或电子注入材料，并且形成薄膜的能力优异。优选地，空穴注入材料的HOMO(最高占据分子轨道)在阳极材料的功函数与周围有机材料层的HOMO之间。空穴注入材料的具体实例包括金属卟啉、低聚噻吩、基于芳基胺的有机材料、基于六腈六氮杂苯并菲的有机材料、基于喹吖啶酮的有机材料、基于苝的有机材料、蒽醌、基于聚苯胺和基于聚噻吩的导电聚合物等，但不限于此。
空穴传输层为从空穴注入层接收空穴并将空穴传输至发光层的层，并且其合适为对空穴具有大迁移率的材料，其可以从阳极或空穴注入层接收空穴并将空穴传输至发光层。其具体实例包括基于芳基胺的有机材料、导电聚合物、其中同时存在有共轭部分和非共轭部分的嵌段共聚物等，但不限于此。
发光材料优选地为这样的材料：其可以接收分别从空穴传输层和电子传输层传输的空穴和电子，并使空穴和电子结合以发出可见光区域的光，并且对荧光或磷光具有良好的量子效率。发光材料的具体实例包括8-羟基喹啉铝配合物(Alq3)；基于咔唑的化合物；二聚苯乙烯化合物；BAlq；10-羟基苯并喹啉-金属化合物；基于苯并
Figure BDA0002965038480000541
唑、苯并噻唑和苯并咪唑的化合物；基于聚(对亚苯基亚乙烯基)(PPV)的聚合物；螺环化合物；聚芴；红荧烯等，但不限于此。
发光层可以包含主体材料和掺杂剂材料。主体材料可以为稠合芳族环衍生物、含杂环的化合物等。稠合芳族环衍生物的具体实例包括蒽衍生物、芘衍生物、萘衍生物、并五苯衍生物、菲化合物、荧蒽化合物等。含杂环的化合物的实例包括咔唑衍生物、二苯并呋喃衍生物、梯子型呋喃化合物、嘧啶衍生物等，但不限于此。
掺杂剂材料包括芳族胺衍生物、苯乙烯基胺化合物、硼配合物、荧蒽化合物、金属配合物等。具体地，芳族胺衍生物为经取代或未经取代的具有芳基氨基的稠合芳族环衍生物，其实例包括具有芳基氨基的芘、蒽、
Figure BDA0002965038480000542
二茚并芘等。苯乙烯基胺化合物为其中经取代或未经取代的芳基胺中取代有至少一个芳基乙烯基的化合物，其中选自芳基、甲硅烷基、烷基、环烷基和芳基氨基中的一个或两个或更多个取代基为经取代或未经取代的。其具体实例包括苯乙烯基胺、苯乙烯基二胺、苯乙烯基三胺、苯乙烯基四胺等，但不限于此。此外，金属配合物包括铱配合物、铂配合物等，但不限于此。
电子传输层为接收来自电子注入层的电子并将电子传输至发光层的层，并且电子传输材料适当地为可以很好地接收来自阴极的电子并将电子传输至发光层，并且具有大的电子迁移率的材料。电子传输材料的具体实例包括：8-羟基喹啉的Al配合物；包含Alq3的配合物；有机自由基化合物；羟基黄酮-金属配合物等，但不限于此。电子传输层可以与根据相关技术所使用的任何期望的阴极材料一起使用。特别地，阴极材料的适当实例为具有低的功函数的典型材料，后接铝层或银层。其具体实例包括铯、钡、钙、镱和钐，在各个情况下都后接铝层或银层。
电子注入层为注入来自电极的电子的层，并且优选为这样的化合物：其具有传输电子的能力，具有注入来自阴极的电子的效应和优异的将电子注入到发光层或发光材料中的效应，防止由发光层产生的激子移动至空穴注入层，并且形成薄膜的能力也优异。电子注入层的具体实例包括芴酮、蒽醌二甲烷、联苯醌、噻喃二氧化物、
Figure BDA0002965038480000551
唑、
Figure BDA0002965038480000552
二唑、三唑、咪唑、苝四羧酸、亚芴基甲烷、蒽酮等及其衍生物、金属配合物化合物、含氮五元环衍生物等，但不限于此。
金属配合物化合物包括8-羟基喹啉锂、双(8-羟基喹啉)锌、双(8-羟基喹啉)铜、双(8-羟基喹啉)锰、三(8-羟基喹啉)铝、三(2-甲基-8-羟基喹啉)铝、三(8-羟基喹啉)镓、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍、双(10-羟基苯并[h]喹啉)锌、双(2-甲基-8-喹啉)氯镓、双(2-甲基-8-喹啉)(邻甲酚)镓、双(2-甲基-8-喹啉)(1-萘酚)铝、双(2-甲基-8-喹啉)(2-萘酚)镓等，但不限于此。
根据所使用的材料，根据本公开内容的有机发光器件可以为前侧发射型、后侧发射型或双侧发射型。
此外，除了有机发光器件外，由化学式1表示的化合物还可以包含在有机太阳能电池或有机晶体管中。
将在以下实施例中详细地描述由化学式1表示的化合物以及包含其的有机发光器件的制备。然而，这些实施例仅出于举例说明的目的而提出，并且不旨在限制本公开内容的范围。
<制备例>
制备例1-1：中间体化合物B的制备
Figure BDA0002965038480000554
在氮气气氛下将化合物a-1(4-碘二苯并噻吩)(20g，96.73mmol)添加到干燥的圆底烧瓶中，然后向其中添加500ml氯仿。然后，逐滴添加2.5eq的溴(12.4ml，24.1mmol)并在室温下反应12小时。反应完成之后，将混合物用二氯甲烷和硫代硫酸钠水溶液萃取，并将有机层用无水硫酸镁干燥并过滤。将过滤的有机层在减压下浓缩，然后从乙酸乙酯和己烷中结晶以得到白色化合物A1-1(28g，75％，MS:[M+H]+＝388)。
制备例1-2至1-8：中间体化合物B的制备
以与用于制备化合物A1-1的方法相同的方式制备中间体化合物B，不同之处在于在制备例1-1中使用下表1所示的反应物A代替化合物a-1(4-碘二苯并噻吩)作为反应物。
[表1]
Figure BDA0002965038480000561
Figure BDA0002965038480000571
制备例2-1：中间体化合物D的制备
Figure BDA0002965038480000572
在氮气气氛下将化合物A1-1(20g，51.41mmol)和化合物c-1(苯基硼酸)(6.27g，51.41mmol)溶解于四氢呋喃(150mL)中，然后将碳酸钾(21.3g，154.2mmol)溶解于水(50mL)中并添加至其中，并且添加四(三苯基膦)钯(1.8g，1.54mmol)，将混合物在60℃下加热并搅拌9小时。将温度降低至室温，并将反应混合物过滤，用水和乙醇洗涤并干燥，以制备化合物A2-1(15.2g，产率：87％，MS:[M+H]+＝338)。
制备例2-2至2-9：中间体化合物D的制备
以与制备例2-1相同的方式制备中间体化合物D，不同之处在于在制备例2-1中使用下表2所示的中间体化合物B和中间体化合物C代替化合物A1-1和化合物c-1(苯基硼酸)。
[表2]
Figure BDA0002965038480000581
Figure BDA0002965038480000591
制备例3-1：中间体化合物F的制备
Figure BDA0002965038480000601
在氮气气氛下，将化合物A2-1(15g，44.22mmol)和化合物e-1(9H-咔唑)(7.39g，44.22mmol)溶解于二甲苯(150mL)中，向其中添加NaOtBu(6.4g，66.32mmol)并添加双(三叔丁基膦)钯(0)(0.7g，1.33mmol)，并将混合物加热并搅拌12小时。将温度降低至室温，并将反应混合物过滤，用水和乙醇洗涤并干燥，以制备化合物A1-1(13.9g，产率：74％，MS:[M+H]+＝426)。
制备例3-2至3-10：中间体化合物F的制备
以与制备例3-1相同的方式制备中间体化合物F，不同之处在于在制备例3-1中使用下表3所示的中间体化合物D和中间体化合物E代替化合物A2-1和化合物e-1(苯基硼酸)。
[表3]
Figure BDA0002965038480000602
Figure BDA0002965038480000611
Figure BDA0002965038480000621
制备例4-1：化合物A1-4的制备
Figure BDA0002965038480000622
在氮气气氛下，在干燥的圆底烧瓶中，将化合物A3-1(14g，32.90mmol)溶解于150mL THF中，在-78℃下缓慢逐滴添加1.6M n-BuLi(26.73mL，42.77mmol)，并将混合物在室温下搅拌1小时。在-78℃下向反应混合物中逐滴添加硼酸异丙酯(i-PrO)3B(26.5mL，115.1mmol)，然后在室温下搅拌1小时。反应完成之后，将混合物在室温下用氯化铵水溶液萃取，并将有机层用MgSO4干燥，浓缩，并由乙酸乙酯重结晶以得到化合物A4-1。(10g，产率：65％，MS:[M+H]+＝470)
制备例4-2至3-10：中间体化合物G的制备
以与制备例4-1相同的方式制备中间体化合物G，不同之处在于在制备例4-1中使用下表3所示的中间体化合物F代替化合物A3-1。
[表4]
Figure BDA0002965038480000631
Figure BDA0002965038480000641
Figure BDA0002965038480000651
<实施例>
实施例1：化合物1的制备
Figure BDA0002965038480000652
将化合物A4-1(15g，31.96mmol)和2-氯-4-苯基-6-(苯基-d5)-1,3,5-三嗪(8.71g，31.96mmol)溶解于THF(150mL)中之后，添加碳酸钾(13.3g，211.10mmol)，并添加四(三苯基膦)钯(1.1g，0.96mmol)，将混合物加热并搅拌8小时。将温度降低至室温，分离并除去水层。将所得物用无水硫酸镁干燥，过滤，在减压下浓缩，使用乙酸乙酯重结晶，过滤并干燥以制备化合物1(15.7g，产率：74％，MS:[M+H]+＝662)。
实施例2：化合物2的制备
Figure BDA0002965038480000661
以与用于制备化合物1的方法相同的方式制备化合物2，不同之处在于使用化合物A4-5代替化合物A4-1。(15.0g，产率：71％，MS:[M+H]+＝662)
实施例3：化合物3的制备
Figure BDA0002965038480000662
以与用于制备化合物1的方法相同的方式制备化合物3，不同之处在于使用化合物A4-3代替化合物A4-1。(15.0g，产率：71％，MS:[M+H]+＝667)
实施例4：化合物4的制备
Figure BDA0002965038480000663
以与用于制备化合物1的方法相同的方式制备化合物4，不同之处在于使用化合物A4-2代替化合物A4-1。(16.0g，产率：82％，MS:[M+H]+＝827)
实施例5：化合物5的制备
Figure BDA0002965038480000671
以与用于制备化合物1的方法相同的方式制备化合物5，不同之处在于使用化合物A4-6和2-氯-4-(菲基-2-基)-6-(苯基-d5)-1,3,5-三嗪代替化合物A4-2和2-氯-4-苯基-6-(苯基-d5)-1,3,5-三嗪。(16.0g，产率：82％，MS:[M+H]+＝827)
实施例6：化合物6的制备
Figure BDA0002965038480000672
以与用于制备化合物1的方法相同的方式制备化合物6，不同之处在于使用化合物A4-6和2-氯-4-(二苯并[b,d]呋喃-3-基)-6-(苯基-d5)-1,3,5-三嗪代替化合物A4-1和2-氯-4-苯基-6-(苯基-d5)-1,3,5-三嗪。(17.8g，产率：74％，MS:[M+H]+＝752)
实施例7：化合物7的制备
Figure BDA0002965038480000681
以与用于制备化合物1的方法相同的方式制备化合物7，不同之处在于使用9-(4-氯-6-(苯基-d5)-1,3,5-三嗪-2-基)-9H-咔唑代替2-氯-4-苯基-6-(苯基-d5)-1,3,5-三嗪。(16.5g，产率：69％，MS:[M+H]+＝751)
实施例8：化合物8的制备
Figure BDA0002965038480000682
以与用于制备化合物1的方法相同的方式制备化合物8，不同之处在于使用化合物A4-5和2-氯-4-(二苯并[b,d]噻吩-4-基)-6-(苯基-d5)-1,3,5-三嗪代替化合物A4-1和2-氯-4-苯基-6-(苯基-d5)-1,3,5-三嗪。(18.9g，产率：77％，MS:[M+H]+＝768)
实施例9：化合物9的制备
Figure BDA0002965038480000683
以与用于制备化合物1的方法相同的方式制备化合物9，不同之处在于使用化合物A4-4和9-(4-氯-6-(苯基-d5)-1,3,5-三嗪-2-基)-9H-咔唑代替化合物A4-1和2-氯-4-苯基-6-(苯基-d5)-1,3,5-三嗪。(14.8g，产率：65％，MS:[M+H]+＝827)
实施例10：化合物10的制备
Figure BDA0002965038480000691
以与用于制备化合物1的方法相同的方式制备化合物10，不同之处在于使用化合物A4-3和2-(8-氯二苯并[b,d]呋喃-1-基)-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪代替化合物A4-1和2-氯-4-苯基-6-(苯基-d5)-1,3,5-三嗪。(18.3g，产率：70％，MS:[M+H]+＝828)
实施例11：化合物11的制备
Figure BDA0002965038480000692
以与用于制备化合物1的方法相同的方式制备化合物11，不同之处在于使用化合物B4-1代替化合物A4-1。(16.2g，产率：76％，MS:[M+H]+＝646)
实施例12：化合物12的制备
Figure BDA0002965038480000701
以与用于制备化合物1的方法相同的方式制备化合物12，不同之处在于使用化合物B4-2和9-(4-氯-6-(苯基-d5)-1,3,5-三嗪-2-基)-9H-咔唑代替化合物A4-1和2-氯-4-苯基-6-(苯基-d5)-1,3,5-三嗪。(19.3g，产率：80％，MS:[M+H]+＝730)
实施例13：化合物13的制备
Figure BDA0002965038480000702
以与用于制备化合物1的方法相同的方式制备化合物13，不同之处在于使用化合物B4-3和2-氯-4-(二苯并[b,d]呋喃-3-基)-6-(苯基-d5)-1,3,5-三嗪代替化合物A4-1和2-氯-4-苯基-6-(苯基-d5)-1,3,5-三嗪。(16.6g，产率：68％，MS:[M+H]+＝736)
实施例14：化合物14的制备
Figure BDA0002965038480000711
以与用于制备化合物1的方法相同的方式制备化合物14，不同之处在于使用化合物B4-2和9-(4-氯-6-苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-(苯基-d5)-9H-咔唑代替化合物A4-1和2-氯-4-苯基-6-(苯基-d5)-1,3,5-三嗪。(19.3g，产率：72％，MS:[M+H]+＝811)
实施例15：化合物15的制备
Figure BDA0002965038480000712
以与用于制备化合物1的方法相同的方式制备化合物15，不同之处在于使用化合物B4-4和2-氯-4-(二苯并[b,d]呋喃-3-基)-6-(苯基-d5)-1,3,5-三嗪代替化合物A4-4和2-氯-4-苯基-6-(苯基-d5)-1,3,5-三嗪。(18.8g，产率：78％，MS:[M+H]+＝736)
[实验例]
实验例1
将其上涂覆有厚度为130nm的ITO(铟锡氧化物)作为薄膜的玻璃基底放入其中溶解有洗涤剂的蒸馏水中，并进行超声清洗。在这种情况下，使用由Fischer Co.制造的产品作为洗涤剂，并且作为蒸馏水，使用经使用由Millipore Co.制造的过滤器过滤两次的蒸馏水。在将ITO清洗30分钟之后，使用蒸馏水重复两次超声清洗10分钟。在用蒸馏水清洗完成之后，用异丙醇、丙酮和甲醇的溶剂对基底进行超声清洗，干燥，然后转移至等离子体清洗器。此外，使用氧等离子体清洗基底5分钟，然后转移至真空沉积器。
在由此制备的ITO透明电极上，使以下化合物HI-1热真空沉积至5nm的厚度以形成空穴注入层。使以下化合物HT-1热真空沉积在空穴注入层上至25nm的厚度以形成空穴传输层，并且使以下化合物HT-2真空沉积在HT-1沉积层上至5nm的厚度以形成电子阻挡层。然后，使先前制备的化合物1和以下化合物Dp-25以88：12的重量比共沉积在HT-2沉积层上，以形成厚度为40nm的发光层。使以下化合物ET-1真空沉积在发光层上至25nm的厚度以形成电子传输层，并且使以下化合物ET-2和LiQ以98：2的重量比真空沉积(厚度为10nm)在电子传输层上以形成电子注入层。使铝沉积在电子注入层上至100nm的厚度以形成阴极。
Figure BDA0002965038480000721
在上述过程中，将有机材料的气相沉积速率保持在0.04nm/秒至0.07nm/秒，将铝的沉积速率保持在0.2nm/秒，并且将沉积期间的真空度保持在1×10-7托至5×10-8托。
实验例2至21和比较实验例1至9
以与实验例1相同的方式制造有机发光器件，不同之处在于使用下表1所示的化合物代替实验例1中的化合物1。
作为参考，在实验例16至21和比较实验例7至9中，通过以1:1的重量比使用下表5所示的化合物代替实验例1中的化合物1来制造有机发光器件。例如，在实施例16中，以1:1的重量比使用化合物1和化合物H-2代替实验例1中的化合物1。
Figure BDA0002965038480000731
对于实验例和比较实验例的有机发光器件，通过施加10mA/cm2的电流密度来测量电压、效率、发光颜色和寿命，并且结果示于下表1中。在这种情况下，T95意指将电流密度为20mA/cm2下的初始亮度设为100％时，亮度降低至95％所需的时间。
[表5]
Figure BDA0002965038480000741
Figure BDA0002965038480000751
Figure BDA0002965038480000761
实验例1至15和比较实验例1至6为其中单个主体用于发光层的器件的实例。比较实验例1至3中使用的化合物C1至C3为这样的化合物：其中二苯并噻吩的Ar1为氢，或者Ar1、Ar2和Ar3全部仅被未经取代的芳基取代。根据表5，实验例1至3的器件的实例为其中Ar1、Ar2和Ar全部为芳基以及经氘取代的化合物。可以确定，与比较实验例1至3相比，寿命特性优越约21％至40％。
比较实验例4至6中使用的化合物C4至C6为这样的化合物：其中二苯并呋喃的Ar1为氢，或者Ar1、Ar2和Ar3全部仅被未经取代的芳基取代。表5中的实验例11的器件的实例为其中Ar1、Ar2和Ar全部为芳基以及被氘取代的化合物。可以确定，与比较实验例1至3相比，寿命特性优越约11％至21％。
实验例6至9和实验例12至15中使用的化合物是其中Ar1和Ar2被氘或杂芳基取代的化合物。可以确定，与其中Ar1和Ar2仅被芳基取代的比较实验例1至6相比，寿命特性优越约11％至26％。
实验例16至21为其中两种类型的主体用于发光层的器件的实例。即使将两种类型的主体用于发光层，也可以确定，与比较实验例7至9的器件相比，使用本公开内容的化合物的实验例16至21的器件具有优异的电流效率和寿命特性。
<符号说明>
1：基底 2：阳极
3：发光层 4：阴极
5：空穴注入层 6：空穴传输层
7：发光层 8：电子传输层

Claims (9)

1.一种由以下化学式1表示的化合物：
[化学式1]
Figure FDA0002965038470000011
其中，在化学式1中，
X为O或S，
Y1、Y2和Y3各自独立地为CH；或N，条件是Y1、Y2和Y3中的至少一者为N，
L1和L2各自独立地为直接键；经取代或未经取代的C6-60亚芳基；或者经取代或未经取代的包含选自N、O和S中的至少一个杂原子的C5-60亚杂芳基，
Ar1为经取代或未经取代的C6-60芳基，
Ar2和Ar3各自独立地为经取代或未经取代的C6-60芳基；或者经取代或未经取代的包含选自N、O和S中的至少一个杂原子的C5-60杂芳基，
条件是当Ar1、Ar2和Ar3都为经取代或未经取代的C6-60芳基时，Ar1、Ar2和Ar3中的任一者经4个或更多个氘取代，
每个R1独立地为氢；氘；卤素，或者经取代或未经取代的C1-60烷基，
每个R2独立地为氢；氘；卤素；氰基；经取代或未经取代的C1-60烷基；经取代或未经取代的C1-60烷氧基；经取代或未经取代的C3-60环烷基；经取代或未经取代的C1-60卤代烷基；经取代或未经取代的C1-60卤代烷氧基；经取代或未经取代的C6-60芳基胺基；经取代或未经取代的C1-60烷基胺基；经取代或未经取代的C1-60三氟烷基；经取代或未经取代的C1-60三氟烷氧基；经取代或未经取代的C6-60芳基；或者经取代或未经取代的包含N、O和S中的至少一者的C5-60杂芳基，所述R2可以与咔唑的碳原子键合以形成稠环，
m为0至3的整数，
n为0至6的整数，以及
l为1或2。
2.根据权利要求1所述的化合物，
其中由化学式1表示的所述化合物为选自由以下化学式2至8表示的化合物中的任一者：
[化学式2]
Figure FDA0002965038470000021
[化学式3]
Figure FDA0002965038470000031
[化学式4]
Figure FDA0002965038470000032
[化学式5]
Figure FDA0002965038470000041
[化学式6]
Figure FDA0002965038470000042
[化学式7]
Figure FDA0002965038470000051
[化学式8]
Figure FDA0002965038470000052
其中，在化学式2至8中，
X、Y1、Y2、Y3、L1、L2、Ar1、Ar2、Ar3、R1、R2、m和n如权利要求1所限定。
3.根据权利要求1所述的化合物，
其中L1和L2各自独立地为直接键或者选自以下中的任一者：
Figure FDA0002965038470000061
4.根据权利要求1所述的化合物，
其中Ar1为选自以下中的任一者：
Figure FDA0002965038470000062
在上式中，
a为0至4的整数，
b为0至5的整数，
c为0至7的整数，
d为0至9的整数，以及
e为0至11的整数。
5.根据权利要求1所述的化合物，
其中Ar2和Ar3各自独立地为选自以下中的任一者：
Figure FDA0002965038470000071
在上式中，
a’为0至4的整数，
b’为0至5的整数，
c’为0至7的整数，
d’为0至8的整数，
e’为0至9的整数，以及
f’为0至11的整数。
6.根据权利要求1所述的化合物，
其中每个R1独立地为氢或氘。
7.根据权利要求1所述的化合物，
其中每个R2独立地为氢；氘；卤素；氰基；甲氧基；三氟甲基；三氟甲氧基；苯基；吡啶基；异喹啉基；或者选自以下中的任一者，
Figure FDA0002965038470000081
在上式中，两个*各自与化学式1中的咔唑的相邻碳连接，并且
所述苯基未经取代或经选自卤素、氰基、甲氧基、三氟甲基和三氟甲氧基中的任一者取代。
8.根据权利要求1所述的化合物，
其中由化学式1表示的所述化合物为选自以下中的任一者：
Figure FDA0002965038470000082
Figure FDA0002965038470000091
Figure FDA0002965038470000101
Figure FDA0002965038470000111
Figure FDA0002965038470000121
Figure FDA0002965038470000131
Figure FDA0002965038470000141
Figure FDA0002965038470000151
Figure FDA0002965038470000161
Figure FDA0002965038470000171
Figure FDA0002965038470000181
Figure FDA0002965038470000191
Figure FDA0002965038470000201
Figure FDA0002965038470000211
Figure FDA0002965038470000221
Figure FDA0002965038470000231
Figure FDA0002965038470000241
Figure FDA0002965038470000251
Figure FDA0002965038470000261
Figure FDA0002965038470000271
Figure FDA0002965038470000281
Figure FDA0002965038470000291
Figure FDA0002965038470000301
Figure FDA0002965038470000311
Figure FDA0002965038470000321
Figure FDA0002965038470000331
Figure FDA0002965038470000341
Figure FDA0002965038470000351
Figure FDA0002965038470000361
Figure FDA0002965038470000371
Figure FDA0002965038470000381
Figure FDA0002965038470000391
Figure FDA0002965038470000401
Figure FDA0002965038470000411
Figure FDA0002965038470000421
Figure FDA0002965038470000431
Figure FDA0002965038470000441
9.一种有机发光器件，包括：第一电极；与所述第一电极相对设置的第二电极；以及设置在所述第一电极与所述第二电极之间的一个或更多个有机材料层，其中所述有机材料层中的一个或更多个层包含根据权利要求1至8中任一项所述的化合物。
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