CN112876486A - 一种有机化合物及包含其的电子元件和电子装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种有机化合物及其电子元件和电子装置，属于有机电致发光技术领域。本发明的有机电致发光材料，分子内包含金刚烷‑菲结构，增加共轭体系的电子密度，进而提高了有机化合物的空穴传导效率。将本发明的有机电致发光材料应用于有机电致发光器件的功能层时，能够改善有机电致发光器件的性能。
Description
技术领域
本申请涉及有机电致发光技术领域，具体而言，涉及一种有机化合物及包含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、作为能量转化层的电致发光层、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，进而使得电致发光层对外发光。
对于有机电致发光器件提高性能的研究包括：降低器件的驱动电压，提高器件的发光效率，提高器件的使用寿命等。为了实现有机电致发光器件性能的不断提升，不但需要有机电致发光器件的结构和制作工艺的创新，更需要有机电致光电功能材料的不断研究和创新，创制出更高性能的有机电致功能材料。就当前有机电致发光产业的实际需求而言，目前有机电致发光材料的发展还远远不够，落后于电子元件制造企业的要求，开发更高性能的有机功能材料显得尤为重要。
发明内容
本公开的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种有机化合物及包含其的电子元件和电子装置，可提高发光效率，延长器件寿命。
为实现上述发明目的，本申请采用如下技术方案：
根据本申请的第一个方面，提供了一种有机化合物，所述有机化合物的结构式由化学式I-1和化学式I-2所示的结构组成：
其中，*表示化学式I-1与化学式I-2稠合的连接点；式I-1中任意两个相邻的*与式I-2连接；
A选自苯环或成环碳原子数为10-14的稠合芳环；
L1和L2彼此相同或不同，且各自独立地选自单键、碳原子数为6-30的取代或未取代的亚芳基、或者碳原子数为3-30的取代或未取代的亚杂芳基；
Ar选自碳原子数为6-40的取代或未取代的芳基、或者碳原子数为3-40的取代或未取代的杂芳基；
R1、R2、R3、R4和R5彼此相同或不同，且分别独立地选自氘、氰基、卤素基团、碳原子数为1-5的烷基、三甲基硅基、碳原子数为6-20的芳基、碳原子数为3-20的杂芳基；
R1、R2、R3、R4、R5以Ri表示，n1～n5以ni表示，ni表示Ri的个数，i为变量，表示1、2、3、4和5，当i为1、3时，ni选自0、1、2、3或4；当i为2时，ni选自0、1、2或3；当i为4时，ni选自0、1或2；当i为5时，ni选自0、1、2、3、4、5、6、7或8；且当ni大于1时，任意两个ni相同或不同；
所述Ar、L1、L2中的取代基相同或不同，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，任选地被氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基取代的碳原子数为6-20的芳基，三甲基硅基，三苯基硅基，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1-10的烷氧基。
本申请的有机化合物以降冰片螺杂环类结构为核心，并含有吲哚并咔唑等基础单元。一方面，以芳基或杂芳基作为取代基的化合物具有高的电子迁移率和较高的能级，多个该类基团相连，其化合物的电子迁移率得到明显提升。另一方面，与降冰片形成的螺环是三维立体的空间结构，可以有效的防止分子间的聚集，使其不易结晶；化合物结构拥有可伸展的三维结构，连续的π-π共轭体系具有良好的空穴传输性；并且，三者的结合使得载流子传输平衡。将其应用于有机发光器件，作为发光层使用，能够降低器件驱动电压，提升电流效率和发光效率，并能够在驱动电压和发光效率相近的前提下，大幅度增强器件的使用寿命。
根据本申请的第二个方面，提供一种电子元件，包括阳极、阴极、以及介于阳极与阴极之间的至少一层功能层，功能层包含上述的有机化合物。
根据本申请的第三个方面，提供一种电子装置，包括上述的电子元件。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
附图是用来提供对本申请的进一步理解，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申请，但并不构成对本申请的限制。
在附图中：
图1是本申请的有机电致发光器件的一实施方式的结构示意图。
图2是本申请一实施方式的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、有机电致发光层；340、空穴阻挡层；350、电子传输层；360、电子注入层；400、电子装置。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。
在图中，为了清晰，可能夸大了区域和层的厚度。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本申请的主要技术创意。
本申请提供了一种有机化合物，所述有机化合物的结构式由化学式I-1和化学式I-2所示的结构组成：
其中，*表示化学式I-1与化学式I-2稠合的连接点；式I-1中任意两个相邻的*与式I-2连接；
A选自苯环或成环碳原子数为10-14的稠合芳环；
L1和L2彼此相同或不同，且各自独立地选自单键、碳原子数为6-30的取代或未取代的亚芳基、或者碳原子数为3-30的取代或未取代的亚杂芳基；
Ar选自碳原子数为6-40的取代或未取代的芳基、或者碳原子数为3-40的取代或未取代的杂芳基；
R1、R2、R3、R4和R5彼此相同或不同，且分别独立地选自氘、氰基、卤素基团、碳原子数为1-5的烷基、三甲基硅基、碳原子数为6-20的芳基、碳原子数为3-20的杂芳基；
R1、R2、R3、R4、R5以Ri表示，n1～n5以ni表示，ni表示Ri的个数，i为变量，表示1、2、3、4和5，当i为1、3时，ni选自0、1、2、3或4；当i为2时，ni选自0、1、2或3；当i为4时，ni选自0、1或2；当i为5时，ni选自0、1、2、3、4、5、6、7或8；且当ni大于1时，任意两个ni相同或不同；
所述Ar、L1、L2中的取代基相同或不同，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，任选地被氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基取代的碳原子数为6-20的芳基，三甲基硅基，三苯基硅基，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1-10的烷氧基。
具体而言，环A可以为苯环、萘环或者菲环。
在本申请中，“任选地被氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基取代的碳原子数为6-20的芳基”是指芳基可以被氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基中的一个或多个取代，也可以不被氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基取代，且当芳基上的取代基的个数大于等于2时，取代基可以相同或不同。
在本申请中，所述的环指的是饱和或不饱和的环，例如环己烷、环戊烷、6至12元的芳环或5至12元的杂芳环等，但不限于此。
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的膦氧基，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3～15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L选自取代的碳原子数为12的亚芳基，则亚芳基及其上的取代基的所有碳原子数为12。例如：Ar为
则其碳原子数为10；L为
其碳原子数为12。
在本申请中，当没有另外提供具体的定义时，“杂”是指在一个官能团中包括至少1个B、N、O、S、P、Si或Se等杂原子且其余原子为碳和氢。未取代的烷基可以是没有任何双键或三键的“饱和烷基基团”。
在本申请中，“烷基”可以包括直链烷基或支链烷基。烷基可具有1至10个碳原子，在本申请中，诸如“1至10”的数值范围是指给定范围中的各个整数；例如，"1至10个碳原子”是指可包含1个碳原子、2个碳原子、3个碳原子、4个碳原子、5个碳原子、6个碳原子、7个碳原子、8个碳原子、9个碳原子、10个碳原子的烷基。烷基还可为具有1至10个碳原子的中等大小烷基。烷基还可为具有1至6个碳原子的低级烷基。此外，烷基可为取代的或未取代的。
优选地，烷基选自碳原子数为1～5的烷基，具体施例包括但不限于，甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基和戊基。
在本申请中，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，联苯基、三联苯基等为芳基。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。本申请的“芳基”可含有6-40个碳原子，在一些实施例中，芳基中的碳原子数可以是6-30个，在一些实施例中，芳基中的碳原子数可以是6-25个，在另一些实施例中芳基中的碳原子数可以是6-20个，在另一些实施例中芳基中的碳原子数可以是6-15个。举例而言，本申请中，芳基的碳原子数量可以是6个、12个、13个、14个、15个、18个、20个、24个、25个、30个、35个、40个，当然，碳原子数还可以是其他数量，在此不再一一列举。在本申请中，联苯基可以理解为苯基取代的芳基，也可以理解为未取代的芳基。
在本申请中，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、氰基、叔丁基、三氟甲基、杂芳基、三烷基硅基、烷基、环烷基、烷氧基、烷硫基等基团取代。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，指的是芳基及其取代基的总碳原子数为18。
在本申请中，作为取代基的芳基，具体实例包括但不限于：苯基、萘基、蒽基、菲基、二甲基芴基、联苯基、二苯基芴基、螺二芴基等等。
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。本申请的“杂芳基”可含有3-40个碳原子，在一些实施例中，杂芳基中的碳原子数可以是3-30个，在另一些实施例中杂芳基中的碳原子数可以是5-24个，在另一些实施例中杂芳基中的碳原子数可以是3-20个，在另一些实施例中杂芳基中的碳原子数可以是3-15个。举例而言，其碳原子数量可以是3个、4个、5个、7个、12个、13个、15个、18个、20个、24个、25个或30个，当然，碳原子数还可以是其他数量，在此不再一一列举。
在本申请中，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、氰基、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。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，具体实例包括但不限于：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。
本申请中，不定位连接键是指从环体系中伸出的单键
其表示该连接键的一端可以连接该键所贯穿的环体系中的任意位置，另一端连接化合物分子其余部分。
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，卤素可以为氟、氯、嗅、碘。
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。
在本申请中，所述有机化合物具有如下所示的结构：
在本申请的一种实施方式中，R1、R2、R3、R4、R5相同或不同，且分别独立地选自氘、甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基。
在本申请的另一种实施方式中，所述L1和L2各自独立地为单键、或者选自化学式i-1至化学式i-9所示的基团所组成的组：
其中，M1选自单键或者
表示化学键；
Q1～Q5各自独立地选自N或者C(J1)，且Q1～Q5中至少一个选自N；当Q1～Q5中的两个以上选自C(J1)时，任意两个J1相同或者不同；
Q6～Q9各自独立地选自N或者C(J2)；当Q6～Q9中的两个以上选自C(J2)时，任意两个J2相同或者不同；
Q10～Q17各自独立地选自N或者C(J3)，且Q10～Q17中至少一个选自N；当Q10～Q17中的两个以上选自C(J3)时，任意两个J3相同或者不同；
Q18～Q21各自独立地选自N或者C(J4)；当Q18～Q21中的两个以上选自C(J4)时，任意两个J4相同或者不同；
G1～G11、J1～J4彼此相同或不同，且各自独立地选自：氢、氘、卤素基团、氰基、三甲基硅基、碳原子数为1～5的烷基、碳原子数为1～5的卤代烷基、碳原子数为1～10的烷氧基、任选地被叔丁基的碳原子数为6～18的芳基、碳原子数为3～18的杂芳基；
g1～g11以gr表示，G1～G11以Gr表示，r为变量，表示1～11的任意整数，gr表示取代基Gr的数量；当r选自1、2、3、4、5、6或者11时，gr选自1、2、3或者4；当r选自10时，gr选自1、2、3、4、5或者6；当r选自7时，gr选自1、2、3、4、5、6、7或者8；当r选自8或9时，gr选自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或者12；当gr大于1时，任意两个Gr相同或者不相同；
K1选自O、S、N(G12)、C(G13G14)或Si(G15G16)；其中，G12、G13、G14、G15和G16彼此相同或不同，且各自独立地选自：碳原子数为6～12的芳基、碳原子数为3～12的杂芳基、碳原子数为1～5的烷基、碳原子数为3～10的环烷基，或者上述G13与G14相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3-15的饱和或不饱和的环，或者上述G15与G16相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3-15的饱和或不饱和的环；举例而言，在化学式i-9
中，当M1为单键时，G10均为氢，K2为单键，K1为C(G13G14)时，任选地G13和G14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：G13和G14可以相互连接形成一个环，也可以是相互独立地存在；当G13和G14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，G13和G14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；
K2选自单键、O、S、N(G17)、C(G18G19)或Si(G20G21)；其中，G17、G18、G19、G20和G21彼此相同或不同，且各自独立地选自：碳原子数为6～12的芳基、碳原子数为3～12的杂芳基、碳原子数为1～5的烷基、碳原子数为3～10的环烷基，或者上述G18与G19相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3-15的饱和或不饱和的环，或者上述G20与G21相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3-15的饱和或不饱和的环，本申请不对G18和G19成环的碳原子数、G20和G21成环的碳原子数进行特殊限定，G18和G19成环、G20和G21成环的碳原子数与G13和G14成环同理，此处不再赘述。
在本申请的一种实施方式中，所述L1和L2各自独立地选自单键、碳原子数为6-15的取代或未取代的亚芳基、或者碳原子数为3-15的取代或未取代的亚杂芳基。
在本申请的一种实施方式中，所述L1和L2各自独立地选自单键或者如下基团所组成的组：取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的喹喔啉基、取代或未取代的喹唑啉基、取代或未取代的苯并[f]喹喔啉基、取代或未取代的苯并[h]喹唑啉基、取代或未取代的芴基、取代或未取代的二苯并呋喃基、取代或未取代的二苯并噻吩基、取代或未取代的嘧啶基、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的三嗪基。
优选地，所述L1和L2中的取代基各自独立地选自：氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、苯基、叔丁基取代的苯基、萘基。
可选地，所述L1和L2各自独立地选自单键、取代或未取代的基团P，未取代的基团P选自如下基团所组成的组：
其中，
表示化学键；取代的基团P中具有一个或多个的取代基，所述取代基各自独立地选自：氘、氟、氰基、吡啶基、喹啉基、异喹啉基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、苯基、叔丁基取代的苯基、萘基、三甲基硅基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、环己基；当基团P中的取代基个数大于1时，各取代基相同或不同。
可选地，L1和L2各自独立地选自单键或者如下基团所组成的组：
在本申请的一种实施方式中，所述Ar选自式j-1至式j-14中任意一项所示的基团所组成的组：
其中，M2选自单键或者
X1～X5彼此相同或不同，且各自独立地选自N或者C(J5)，且X1～X5中至少一个选自N；当X1～X5中的两个以上选自C(J5)时，任意两个J5相同或者不相同；
X6～X13彼此相同或不同，且各自独立地选自N或者C(J6)，且X6～X13中至少一个选自N；当X6～X13中的两个以上选自C(J6)时，任意两个J6相同或者不相同；
X14～X15彼此相同或不同，且各自独立地选自N或者C(J7)，且X14～X15中至少一个选自N；
X16和X21彼此相同或不同，且各自独立地选自O、S、N(J8)或者C(J9)；
X17～X20彼此相同或不同，且各自独立地选自N或者C(J10)；当X17～X20中的两个以上选自C(J10)时，任意两个J10相同或者不相同；
E1选自氢、氘、卤素基团、氰基、三甲基硅基、碳原子数为1～5的烷基、碳原子数为1～5的卤代烷基、碳原子数为3～10的环烷基、碳原子数为1～10的烷氧基；
E2～E9、E23彼此相同或不同，且各自独立地选自：氢、氘、卤素基团、氰基、碳原子数为3～12的三甲基硅基、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3～10的环烷基、碳原子数为1～10的烷氧基、碳原子数为3～18的杂芳基；
E10～E22、J5～J10彼此相同或不同，且各自独立地选自：氢，氘，卤素基团，氰基，三甲基硅基，碳原子数为1～5的烷基，碳原子数为1～5的卤代烷基，碳原子数为3～10的环烷基，碳原子数为1～10的烷氧基，任选地被氰基、叔丁基取代的碳原子数为6～18的芳基，碳原子数为3～18的杂芳基；
e1～e22以ek表示，E1～E22以Ek表示，k为变量，表示1～22的任意整数，ek表示取代基Ek的个数；其中，当k选自8或者16时，ek选自1、2或者3；当k选自2、5、6、12、14、15、18、20或者22时，ek选自1、2、3或者4；当k选自1、3、4、7或者9时，ek选自1、2、3、4或者5；当k选自13或者19时，ek选自1、2、3、4、5或者6；当k选自10或者21时，ek选自1、2、3、4、5、6或者7；当k选自17时，ek选自1、2、3、4、5、6、7或者8；且当ek大于1时，任意两个Ek相同或者不相同；
K3选自单键、O、S、N(E23)、C(E24E25)、Si(E26E27)；其中，E23、E24、E25、E26、E27彼此相同或不同，且各自独立地选自：碳原子数为6～12的芳基、碳原子数为3～12的杂芳基、碳原子数为1～5的烷基或碳原子数为3～10的环烷基，或者上述E24与E25相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3-15的饱和或不饱和的环，或者上述E26与E27相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3-15的饱和或不饱和的环，本申请不对E24和E25成环的碳原子数、E26和E27成环的碳原子数进行特殊限定，E24和E25成环、E26和E27成环的碳原子数与G13和G14成环同理，此处不再赘述；
K4选自O、S、N(E28)、C(E29E30)、Si(E31E32)；其中，E28、E29、E30、E31、E32彼此相同或不同，且各自独立地选自：碳原子数为6～12的芳基、碳原子数为3～12的杂芳基、碳原子数为1～5的烷基或碳原子数为3～10的环烷基，或者上述E29与E30相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3-15的饱和或不饱和的环，或者上述E31与E32相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3-15的饱和或不饱和的环，本申请不对E29和E30成环的碳原子数、E31和E32成环的碳原子数进行特殊限定，E29和E30成环、E31和E32成环的碳原子数与G13和G14成环同理，此处不再赘述；
K5选自单键、O、S、N(E33)、C(E34E35)、Si(E36E37)；其中，E33、E34、E35、E36、E37彼此相同或不同，且各自独立地选自：碳原子数为6～12的芳基、碳原子数为3～12的杂芳基、碳原子数为1～5的烷基或碳原子数为3～10的环烷基，或者上述E34与E35相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3-15的饱和或不饱和的环，或者上述E36与E37相互连接以与它们共同连接的原子形成碳原子数为3-15的饱和或不饱和的环，本申请不对E34和E35成环的碳原子数、E36和E37成环的碳原子数进行特殊限定，E34和E35成环、E36和E37成环的碳原子数与G13和G14成环同理，此处不再赘述。
在本申请的一种实施方式中，所述Ar选自碳原子数为6～25的取代或未取代的芳基、或者碳原子数为5～24的取代或未取代的杂芳基；
优选地，所述Ar中的取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、吡啶基、喹啉基、异喹啉基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、苯基、萘基、三甲基硅基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、环己基、对叔丁基苯基、间氰基苯基、咔唑基、芴基。
在本申请的一种实施方式中，所述Ar选自取代或未取代的苯基、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的苯并噁唑基、取代或未取代的喹啉基、取代或未取代的1,10-菲罗啉基、取代或未取代的芴基、取代或未取代的二苯并噻吩基、取代或未取代的二苯并呋喃基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的咔唑基、取代或未取代的喹喔啉基、取代或未取代的9,9'-螺二芴基、取代或未取代的N-苯基咔唑基、取代或未取代的9,10-苯并菲基、取代或未取代的嘧啶基、取代或未取代的三嗪基、取代或未取代的1-苯基-1H-苯并咪唑基；
优选地，所述Ar中的取代基选自氘，氟，氰基，三氟甲基，甲基，乙基，异丙基，叔丁基，任选地被氰基或叔丁基取代的苯基，咔唑基，萘基。
在本申请的一种实施方式中，所述Ar选自取代或未取代的基团T，未取代的基团T选自如下基团所组成的组：
取代的基团T具有一个或两个以上的取代基，基团T的取代基独立地选自氘，氟，氰基，吡啶基，喹啉基，异喹啉基，二苯并呋喃基，二苯并噻吩基，任选地被氰基、叔丁基取代的苯基，萘基，三甲基硅基，甲基，乙基，异丙基，叔丁基，三氟甲基，咔唑基，芴基。
在本申请的一种实施方式中，所述Ar选自如下基团所组成的组：
可选地，所述有机化合物选自如下化合物所形成的组：
本申请还提供一种电子元件，用于实现光电转换或者电光转化。该电子元件包括相对设置的阳极和阴极，以及介于阳极与阴极之间的至少一层功能层，该功能层包含本申请的有机化合物。
在本申请一种具体实施方式中，如图1所示，本申请的有机电致发光器件包括阳极100、阴极200、以及介于阳极层与阴极层之间的至少一层功能层300，该功能层300包括空穴注入层310、空穴传输层320、有机电致发光层330、空穴阻挡层340、电子传输层350以及电子注入层360；空穴传输层320包括第一空穴传输层321和第二空穴传输层322；空穴注入层310、空穴传输层320、有机电致发光层330、空穴阻挡层340、电子传输层350以及电子注入层360可以依次形成在阳极100上，有机电致发光层330可以含有本申请第一方面所述的有机化合物，优选含有化合物1-196中的至少一种。
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，空穴传输层320可以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。举例而言，在本申请的一种实施方式中，空穴传输层320包括第一空穴传输层321和第二空穴传输层322，第一空穴传输层321由化合物NPB组成，第二空穴传输层322由化合物NPAPF组成；在本申请的另一种实施方式中，空穴传输层320包括第一空穴传输层321和第二空穴传输层322，第一空穴传输层321由化合物NPB组成，第二空穴传输层322由化合物HT-1组成。
可选地，有机电致发光层330可以由单一发光材料组成，也可以包括主体材料和客体材料。可选地，有机电致发光层330由主体材料和客体材料组成，注入有机发光层330的空穴和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客体材料，进而使得客体材料能够发光。
在本申请的一种实施方式中，有机电致发光层330的主体材料由本申请所提供的有机化合物和GH-1组成；在本申请的一种实施方式中，有机电致发光层330的主体材料由本申请所提供的有机化合物和GH-2组成；在本申请的另一种实施方式中，有机电致发光层330的主体材料由本申请所提供的有机化合物和RH-1组成；在本申请的另一种实施方式中，有机电致发光层330的主体材料由本申请所提供的有机化合物和RH-2组成。本申请提供的有机化合物以降冰片螺杂环类结构为核心，并含有吲哚和咔唑等基础单元。一方面，以芳基或杂芳基作为取代基的化合物具有高的电子迁移率和较低的能级，多个该类基团相连，其化合物的电子迁移率得到明显提升。另一方面，与降冰片形成的螺环是三维立体的空间结构，可以有效的防止分子间的聚集，使其不易结晶；化合物结构拥有可伸展的三维结构，连续的π-π共轭体系带来较好的电子流动性，从而具有高的电子迁移率；并且，三者的结合使得载流子传输平衡。将其应用于有机发光器件，作为发光层使用，能够降低器件驱动电压，提升电流效率和发光效率，并能够在驱动电压和发光效率相近的前提下，大幅度增强器件的使用寿命。
有机电致发光层330的客体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。举例而言，在本申请的一种实施方式中，有机发光层330的客体材料可以为Ir(npy)2acac；在本申请的另一种实施方式中，有机发光层330的客体材料可以为Ir(dmpq)2acac。
电子传输层350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，本申请对此不做特殊的限定。举例而言，在本申请的一种实施方式中，电子传输层350可以由ET-1和LiQ组成；在本申请的另一种实施方式中，电子传输层350也可以由ET-1和LiQ组成。
可选地，阴极200包括以下阴极材料，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：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，但不限于此。优选包括包含银和镁的金属电极作为阴极200。
可选地，在阳极100和空穴传输层320之间还可以设置有空穴注入层310，以增强向空穴传输层320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。举例而言，在本申请的一种实施方式中，空穴注入层310由HAT-CN组成；在本申请的另一种实施方式中，空穴注入层310也由HAT-CN组成。
可选地，在阴极200和电子传输层350之间还可以设置有电子注入层360，以增强向电子传输层350注入电子的能力。电子注入层360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。举例而言，在本申请的一种实施方式中，电子注入层360为Yb；在本申请的另一种实施方式中，电子注入层360也为Yb。
本申请还提供一种电子装置，该电子装置包括本申请所述的电子元件。
举例而言，如图2所示，本申请提供的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实施方式所描述的任意一种有机电致发光器件。该电子装置可以为显示装置、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。由于第一电子装置400具有上述有机电致发光器件，因此具有相同的有益效果，本申请在此不再赘述。
下面将结合实施例详细描述本发明，但是，以下描述是用于解释本发明，而不是以任意方式限制本发明的范围。
合成实施例
所属领域的专业人员应该认识到，本发明所描述的化学反应可以用来合适地制备许多本发明的其他化合物，且用于制备本发明的化合物的其它方法都被认为是在本发明的范围之内。例如，根据本发明那些非例证的化合物的合成可以成功地被所属领域的技术人员通过修饰方法完成，如适当的保护干扰基团，通过利用其他已知的试剂除了本发明所描述的，或将反应条件做一些常规的修改。另外，本发明所公开的反应或已知的反应条件也公认地适用于本发明其他化合物的制备。
化合物1和化合物20的合成
通过以下合成路线合成化合物1和化合物20
(1)中间体a-1的合成
向装有机械搅拌、温度计、球形冷凝管的三口瓶中通入氮气(0.100L/min)置换15min，依次加入1,2-二溴-3-氯苯(80.0g，298.7mmol)(反应物A-1)、苯硼酸(36.5g，298.7mmol)、四三苯基膦钯(6.9g，6.0mmol)、碳酸钾(103.2g，746.7mmol)、四丁基溴化铵(19.2g，59.7mmol)，并加入甲苯(600mL)、乙醇(150mL)和水(150mL)的混合溶剂。开启搅拌，升温至75-85℃反应18h，反应结束后，冷却至室温。反应液水洗后分离有机相，使用无水硫酸镁干燥有机相，过滤后将滤液减压蒸馏除去溶剂；使用二氯甲烷/正庚烷体系对粗品进行硅胶柱色谱提纯，得到白色固体产物中间体a-1(42.0g，53％)。
以下表中的反应物B-1和反应物C-1替代1,2-二溴-3-氯苯(反应物A-1)，使用类似的方法合成中间体b-1和中间体c-1，见表1：
表1
中间体d-1的合成
向装有机械搅拌、温度计、球形冷凝管的三口瓶中通入氮气(0.100L/min)置换15min，依次加入1溴-2-碘苯(50g，176.73mmol)(反应物D-1)、3-氯苯硼酸(27.64g，176.73mmol)、四(三苯基膦)钯(1.02g，0.88mmol)、碳酸钾(48.79g，353.4mmol)、四丁基溴化铵(11.4g，35.3mmol)，并加入甲苯(400mL)、乙醇(100mL)和水(100mL)的混合溶剂。开启搅拌，升温至75-85℃反应12h，反应结束后，冷却至室温。反应液水洗后分离有机相，使用无水硫酸镁干燥有机相，过滤后将滤液减压蒸馏除去溶剂；使用二氯甲烷/正庚烷体系对粗品进行硅胶柱色谱提纯，得到白色固体产物中间体d-1(29.3g，62％)。
(2)中间体a-2的合成
向装有机械搅拌、温度计、恒压滴加漏斗的三口瓶中通氮气(0.100L/min)置换15min，加入中间体a-1(42.0g，157.9mmol)和四氢呋喃(300ml)，开启搅拌，降温至-80至-90℃，滴加正丁基锂的四氢呋喃(2.5M)溶液(95mL，236.9mmol)，滴加完毕后保温搅拌1h，保持-80至-90℃，再滴加溶有降冰片酮(17.29g，156.98mmol)的四氢呋喃(100mL)溶液，滴加完毕后保温1h后升至室温，反应24h；向反应液中加入盐酸(12M)(26.3mL，315.8mmol)的水(100mL)溶液，搅拌1小时，分液，有机相使用水洗至中性，加入无水硫酸镁干燥有机相，过滤后将滤液减压蒸馏除去溶剂；使用乙酸乙酯/正庚烷体系对粗品进行硅胶柱色谱提纯，得到白色固体产物中间体a-2(23.92g，51％)。
以下表中的中间体b-1、c-1、d-1替代中间体a-1，使用与合成中间体a-2类似的方法合成中间体b-2、中间体c-2和中间体d-2，见表2：
表2
(3)中间体a-3的合成
向装有机械搅拌、温度计、恒压滴加漏斗的三口瓶中通氮气(0.100L/min)置换15min，加入中间体a-2(23.92g，80.05mmol)和冰醋酸(300mL)，常温搅拌条件下缓慢滴加浓硫酸(98％)(0.8mL，15.3mmol)的醋酸(20mL)溶液，滴加完毕后升至75-85℃，搅拌反应2h，反应结束后，冷却至室温，析出固体。过滤，用水和乙醇淋洗滤饼，烘干；使用二氯甲烷/正庚烷体系对粗品进行硅胶柱色谱提纯，得到白色固体产物中间体a-3(20.0g，89％)。
以下表中的中间体b-2、c-2、d-2替代中间体a-2，使用与合成中间体a-3类似的方法合成中间体b-3、中间体c-3和中间体d-3，见表3：
表3
(4)中间体b-4的合成
向装有机械搅拌、温度计、恒压滴加漏斗的三口瓶中通氮气(0.100L/min)置换15min，加入1-溴-9H-咔唑(15.65g，63.7mmol)(反应物B-2)、钠氢(2.3g，95.4mmol)和N,N-二甲基甲酰胺(160mL)，20℃搅拌条件下缓慢滴加中间体b-3(17.9g，63.7mmol)的N,N-二甲基甲酰胺(100mL)溶液，滴加完毕反应溶液变澄清；继续反应0.5h后有大量白色固体产生，3h后抽样显示反应完毕；过滤，用水和乙醇淋洗滤饼，烘干；使用二氯甲烷/正庚烷体系对粗品进行硅胶柱色谱提纯，得到白色固体产物中间体b-4(20.3g，65％)。
以下表4中的中间体I替代中间体b-3，反应物I代替1-溴-9H-咔唑(反应物B-2)，使用与合成中间体b-4类似的方法合成中间体a-4、中间体c-4、中间体d-4、中间体e-4、中间体g-4、中间体h-4、中间体i-4、中间体j-4、中间体l-4、中间体m-4、中间体n-4、中间体o-4和中间体p-4，见表4：
表4
(4)中间体b-5的合成
向装有机械搅拌、温度计、球形冷凝管的三口瓶中通入氮气(0.100L/min)置换15min，依次加入中间体b-4(15.84g，32.3mmol)、2-硝基苯硼酸(7.1g，35.5mmol)(反应物B-3)、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)，并加入甲苯(80mL)、乙醇(20mL)和水(20mL)的混合溶剂。开启搅拌，升温至75-85℃反应24h，反应结束后，冷却至室温。反应液水洗后分离有机相，使用无水硫酸镁干燥有机相，过滤后将滤液减压蒸馏除去溶剂；使用二氯甲烷/正庚烷体系对粗品进行硅胶柱色谱提纯，得到白色固体产物中间体b-5(11.18g，65％)。
以下表中用中间体II替代中间体b-4，用反应物II替代反应物B-3，使用与合成中间体b-5类似的方法合成中间体a-5、中间体c-5、中间体d-5：
表5
(5)中间体b’-5的合成
向装有机械搅拌、温度计、球形冷凝管的三口瓶中通入氮气(0.100L/min)置换15min，依次加入b-4(11.62g，23.7mmol)、2-氯苯胺(3.2g，24.9mmol)(反应物B’-3)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0.2g，0.2mmol)、2-二环己基磷-2’,4’,6’-三异丙基联苯(0.2g，0.5mmol)、叔丁醇钠(3.4g，35.6mmol)和甲苯(50mL)。开启搅拌，升温至95-105℃反应4h，反应结束后，冷却至室温。反应液水洗后分离有机相，使用无水硫酸镁干燥有机相，过滤后将滤液减压蒸馏除去溶剂；使用二氯甲烷/正庚烷体系对粗品进行硅胶柱色谱提纯，得到白色固体产物中间体b’-5(7.12g，56％)。
以下表6中用中间体III替代中间体b-4，用反应物III替代2-氯苯胺(反应物B’-3)，使用与合成中间体b’-5类似的方法合成体中间体e-5、中间体f-5、中间体g-5、中间体h-5、中间体i-5、中间体j-5、k-5、中间体l-5、中间体m-5、中间体n-5、中间体o-5、中间体p-5、中间体q-5、中间体r-5：
表6
(6)中间体B的合成
向装有机械搅拌、温度计、球形冷凝管的三口瓶中通入氮气(0.100L/min)置换15min，加入中间体b-5(8.36g，15.7mmol)、三苯基膦(14.5g，55.3mmol)、邻二氯苯(100mL)。开启搅拌，升温至170-180℃反应18h，反应结束后，冷却至室温。反应液水洗后分离有机相，使用无水硫酸镁干燥有机相，过滤后将滤液减压蒸馏除去溶剂；使用乙酸乙酯/正庚烷体系对粗品进行硅胶柱色谱提纯，得到白色固体产物中间体B(7.07g，90％)。
以下表7中用中间体IV替代中间体b-5，使用与合成中间体B类似的方法合成中间体A、中间体C、中间体D：
表7
(7)中间体E的合成
向装有机械搅拌、温度计、球形冷凝管的三口瓶中通入氮气(0.100L/min)置换15min，加入中间体b’-5(10.04g，18.7mmol)、醋酸钯(2.1g，9.4mmol)、碳酸铯(24.4g，74.9mmol)、三环己基膦四氟硼酸盐(6.9g，18.7mmol)和二甲基乙酰胺(70mL)。开启搅拌，升温至155-165℃反应12h，反应结束后，冷却至室温。反应液水洗后分离有机相，使用无水硫酸镁干燥有机相，过滤后将滤液减压蒸馏除去溶剂；使用二氯甲烷/正庚烷体系对粗品进行硅胶柱色谱提纯，得到白色固体产物中间体E(8.05g，86％)。
以下表8中用中间体V替代中间体b’-5，使用与合成中间体E类似的方法合成中间体F、中间体H、中间体I、中间体J、中间体K、中间体L、中间体M、中间体N、中间体O、中间体P、中间体Q、中间体R、中间体S：
表8
(8)化合物1的合成
向装有机械搅拌、温度计、球形冷凝管的三口瓶中通入氮气(0.100L/min)置换15min，加入中间体B(6.94g，13.87mmol)、4-溴联苯(3.23g，13.87mmol)(反应物B-4)、碘化亚铜(0.8g，4.0mmol)、碳酸钾(6.1g，43.9mmol)、1,10-菲啰啉(1.4g，8.0mmol)、18-冠-6-醚(0.5g，2.0mmol)和二甲基甲酰胺(50mL)。开启搅拌，升温至140-150℃反应12h，反应结束后，冷却至室温。反应液水洗后分离有机相，使用无水硫酸镁干燥有机相，过滤后将滤液减压蒸馏除去溶剂；使用二氯甲烷/正庚烷体系对粗品进行浓缩，使用甲苯/正庚烷体系进行重结晶提纯，使用甲苯/正庚烷体系重结晶提纯得到白色固体产物化合物1(4.8g，53.1％)。质谱：m/z＝653.3[M+H]+。
以下表9用中间体VI替代中间体B，以反应物VI替代4-溴联苯(反应物B-4)，使用与合成化合物1类似的方法合成下表中所示化合物：
表9
(9)化合物20的合成
向装有机械搅拌、温度计、球形冷凝管的三口瓶中通入氮气(0.100L/min)置换15min，加入中间体O(8.01g，16.0mmol)、2-氯-4-苯基苯并[h]喹唑啉(4.9g，16.8mmol)(反应物B’-4)、4-二甲氨基吡啶(1.0g，8.0mmol)、碳酸铯(5.2g，16.0mmol)和二甲基亚砜(80mL)。开启搅拌，升温至95-105℃反应10h，有大量固体产生，反应结束后，冷却至室温。过滤，用水和乙醇淋洗滤饼，烘干；使用甲苯进行重结晶提纯，得到黄色固体化合物20(6.76g，56％)。质谱：m/z＝755.3[M+H]+。
以下10表中中间体VII替代中间体O，以反应物VII替代2-氯-4-苯基苯并[h]喹唑啉(反应物B’-4)，使用与合成化合物20类似的方法合成下表中所示化合物：
表10
化合物6的核磁数据
1H-NMR(CD2Cl2,400MHz):8.57-8.51(m,5H),8.41(d,1H),8.15-8.06(m,2H),7.99-7.95(m,2H),7.67(d,1H),7.59-7.54(m,6H),7.52-7.45(m,2H),7.39-7.30(m,5H),7.12-7.05(m,2H),7.04-7.00(m,1H),2.43-2.36(m,2H),2.23-2.21(m,1H),2.03-1.95(m,1H),1.76-1.71(m,1H),1.68-1.48(m,3H),1.41-1.28(m,2H).
化合物33的核磁数据
1H-NMR(CD2Cl2,400MHz):9.16(s,1H),8.58(s,1H),8.37(d,1H),8.23(d,1H),8.07-7.84(m,11H),7.72(d,1H),7.67-7.63(m,2H),7.55-7.50(m,5H),7.43-7.23(m,6H),7.12-7.08(t,1H),7.04(d,1H),7.02-7.00(m,1H),2.43-2.36(m,2H),2.23-2.21(m,1H),2.03-1.95(m,1H),1.76-1.71(m,1H),1.68-1.48(m,3H),1.41-1.28(m,2H).
有机电致发光器件的制备和性能评估
实施例1
本申请的实施方式还提供了一种有机电致发光器件，包括阳极、阴极以及介于阳极和阴极之间的有机层，有机层包括本发明的上述有机化合物。下面，通过实施例对本发明的有机电致发光器件进行详细说明。但是，下述实施例仅是本申请的示例，而非限定本申请
有机电致发光器件的制作及评估实施例
以下各实施例、比较例在制备有机电致发光器件时，所使用的各个材料的结构如表11所示：
表11
实施例1：绿色有机电致发光器件
通过以下过程制备阳极：将ITO厚度为
的ITO基板切割成40mm(长)×40mm(宽)×0.7mm(厚)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，并可利用紫外臭氧以及O2:N2等离子进行表面处理，以增加阳极的功函数，并可采用有机溶剂清洗ITO基板表面，以清除ITO基板表面的杂质及油污。需要说明的是，ITO基板还可以根据实际需要切割成其他尺寸，在此不对本发明中ITO基板的尺寸做特殊限定。
在实验基板(阳极)上真空蒸镀HAT-CN(cas：105598-27-4)以形成厚度为
的空穴注入层(HIL)，然后在空穴注入层上真空蒸镀NPB(cas：123847-85-8)，以形成厚度为
的第一空穴传输层。
在第一空穴传输层上真空蒸镀NPAPF(cas：916061-87-5)，形成厚度为
的第二空穴传输层。接着在第二空穴传输层上，将化合物1：GH-1：Ir(npy)2acac(cas：878393-09-0)以45％：45％：10％的比例进行共同蒸镀，形成厚度为
的绿光发光层(EML)。
然后将化合物ET-1(cas：1197176-03-6)和LiQ以1:1的重量比进行混合并蒸镀形成
厚的电子传输层(ETL)，将Yb蒸镀在电子传输层上以形成厚度为
的电子注入层(EIL)，然后将镁(Mg)和银(Ag)以1:9的蒸镀速率混合，真空蒸镀在电子注入层上，形成厚度为
的阴极。
此外，在上述阴极上真空蒸镀厚度为
的CP-1，从而完成绿色有机电致发光器件的制造。
实施例2-实施例6：
除了在形成绿光发光层时，以表12中所示的化合物替代实施例1中使用的化合物1以外，利用与实施例1相同的方法制作有机电致发光器件。
比较例1
除了在形成绿光发光层时，以化合物A替代实施例1中使用的化合物1之外，利用与实施例1相同的方法制作有机电致发光器件。
对实施例1-6和比较例1制备所得的绿色有机电致发光器件进行性能测试，具体在10mA/cm2的条件下测试了器件的IVL性能，T95器件寿命在20mA/cm2的条件下进行测试，测试结果展示在表12中。
表12绿色有机电致发光器件的性能测试结果
参考以上表12可知，使用本公开的化合物制备的实施例1～6的绿光有机电致发光器件与使用已公知的化合物A所制备的比较例1绿光有机电致发光器件相比，实施例1～6的绿光有机电致发光器件电压至少降低了0.11V，发光效率(Cd/A)至少提高了24.5％，外量子效率至少提高了32％，且器件寿命有显著提升，至少为30.4％。
实施例7：绿色有机电致发光器件
通过以下过程制备阳极：将ITO厚度为
的ITO基板切割成40mm(长)×40mm(宽)×0.7mm(厚)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，并可利用紫外臭氧以及O2:N2等离子进行表面处理，以增加阳极的功函数，并可采用有机溶剂清洗ITO基板表面，以清除ITO基板表面的杂质及油污。需要说明的是，ITO基板还可以根据实际需要切割成其他尺寸，在此不对本发明中ITO基板的尺寸做特殊限定。
在实验基板(阳极)上真空蒸镀HAT-CN(cas：105598-27-4)以形成厚度为
的空穴注入层(HIL)，然后在空穴注入层上真空蒸镀NPB(cas：123847-85-8)，以形成厚度为
的第一空穴传输层。
在第一空穴传输层上真空蒸镀NPAPF(cas：916061-87-5)，形成厚度为
的第二空穴传输层。接着在第二空穴传输层上，将化合物6：GH-2：Ir(npy)2acac(cas：878393-09-0)以45％：45％：10％的比例进行共同蒸镀，形成厚度为
的绿光发光层(EML)。
然后将化合物ET-1(cas：1197176-03-6)和LiQ以1:1的重量比进行混合并蒸镀形成
厚的电子传输层(ETL)，将Yb蒸镀在电子传输层上以形成厚度为
的电子注入层(EIL)，然后将镁(Mg)和银(Ag)以1:9的蒸镀速率混合，真空蒸镀在电子注入层上，形成厚度为
的阴极。
此外，在上述阴极上真空蒸镀厚度为
的CP-1，从而完成绿色有机电致发光器件的制造。
实施例8-实施例11：
除了在形成绿光发光层时，以表13中所示的化合物替代实施例7中使用的化合物6以外，利用与实施例7相同的方法制作有机电致发光器件。
比较例2
除了在形成绿光发光层时，以化合物B替代实施例7中使用的化合物6之外，利用与实施例7相同的方法制作有机电致发光器件。
对实施例7-11和比较例2制备所得的绿色有机电致发光器件进行性能测试，具体在10mA/cm2的条件下测试了器件的IVL性能，T95器件寿命在20mA/cm2的条件下进行测试,测试结果展示在表13中。
表13绿色有机电致发光器件的性能测试结果
参考以上表13可知，使用本公开的化合物制备的实施例7～11的绿光有机电致发光器件与使用已公知的化合物B所制备的比较例2绿光有机电致发光器件相比，实施例7～11的绿光有机电致发光器件电压至少降低了0.15V，发光效率(Cd/A)至少提高了22.4％，外量子效率至少提高了22.6％，且器件寿命有显著提升，至少为23.8％。
实施例12：红色有机电致发光器件
通过以下过程制备阳极：将ITO厚度为
的ITO基板切割成40mm(长)×40mm(宽)×0.7mm(厚)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，并可利用紫外臭氧以及O2:N2等离子进行表面处理，以增加阳极的功函数，并可采用有机溶剂清洗ITO基板表面，以清除ITO基板表面的杂质及油污。需要说明的是，ITO基板还可以根据实际需要切割成其他尺寸，在此不对本发明中ITO基板的尺寸做特殊限定。
在实验基板(阳极)上真空蒸镀HAT-CN(cas：105598-27-4)以形成厚度为
的空穴注入层(HIL)，然后在空穴注入层上真空蒸镀NPB(cas：123847-85-8)，以形成厚度为
的第一空穴传输层。
在第一空穴传输层上真空蒸镀HT-1(cas：1303951-71-4)，形成厚度为
的第二空穴传输层。接着在第二空穴传输层上，将化合物31：RH-1：Ir(dmpq)2acac(cas：909542-64-9)以47％：47％：6％的比例进行共同蒸镀，形成厚度为
的红色发光层(EML)
然后将化合物ET-1(cas：1197176-03-6)和LiQ以1:1的重量比进行混合并蒸镀形成
厚的电子传输层(ETL)，将Yb蒸镀在电子传输层上以形成厚度为
的电子注入层(EIL)，然后将镁(Mg)和银(Ag)以1:9的蒸镀速率混合，真空蒸镀在电子注入层上，形成厚度为
的阴极。
此外，在上述阴极上真空蒸镀厚度为
的CP-1，从而完成红色有机电致发光器件的制造。
实施例13-实施例16：
除了在形成红光发光层时，以表14中所示的化合物替代实施例12中使用的化合物31以外，利用与实施例12相同的方法制作有机电致发光器件。
比较例3
除了在形成红光发光层时，以化合物C替代实施例12中使用的化合物31之外，利用与实施例12相同的方法制作有机电致发光器件。
对实施例12-16和比较例3制备所得的红色有机电致发光器件进行性能测试，具体在10mA/cm2的条件下测试了器件的IVL性能，T95器件寿命在20mA/cm2的条件下进行测试,测试结果展示在表14中。
表14红色有机电致发光器件的性能测试结果
参考上表14可知，使用本公开的化合物制备的实施例12～16的红光有机电致发光器件与使用已公知的化合物C所制备的比较例3红光有机电致发光器件相比，实施例12～16的红光有机电致发光器件电压至少降低了0.16V，发光效率(Cd/A)至少提高了23.7％，外量子效率至少提高了29.8％，且器件寿命同样有显著提升，至少为30.3％。
实施例17：红色有机电致发光器件
通过以下过程制备阳极：将ITO厚度为
的ITO基板切割成40mm(长)×40mm(宽)×0.7mm(厚)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，并可利用紫外臭氧以及O2:N2等离子进行表面处理，以增加阳极的功函数，并可采用有机溶剂清洗ITO基板表面，以清除ITO基板表面的杂质及油污。需要说明的是，ITO基板还可以根据实际需要切割成其他尺寸，在此不对本发明中ITO基板的尺寸做特殊限定。
在实验基板(阳极)上真空蒸镀HAT-CN(cas：105598-27-4)以形成厚度为
的空穴注入层(HIL)，然后在空穴注入层上真空蒸镀NPB(cas：123847-85-8)，以形成厚度为
的第一空穴传输层。
在第一空穴传输层上真空蒸镀HT-1(cas：1303951-71-4)，形成厚度为
的第二空穴传输层。接着在第二空穴传输层上，将化合物33：RH-2：Ir(dmpq)2acac(cas：909542-64-9)以47％：47％：6％的比例进行共同蒸镀，形成厚度为
的红色发光层(EML)
然后将化合物ET-1(cas：1197176-03-6)和LiQ以1:1的重量比进行混合并蒸镀形成
厚的电子传输层(ETL)，将Yb蒸镀在电子传输层上以形成厚度为
的电子注入层(EIL)，然后将镁(Mg)和银(Ag)以1:9的蒸镀速率混合，真空蒸镀在电子注入层上，形成厚度为
的阴极。
此外，在上述阴极上真空蒸镀厚度为
的CP-1，从而完成红色有机电致发光器件的制造。
实施例18-实施例24：
除了在形成红光发光层时，以表15中所示的化合物替代实施例17中使用的化合物33以外，利用与实施例17相同的方法制作有机电致发光器件。
比较例4
除了在形成红光发光层时，以化合物D替代实施例17中使用的化合物33之外，利用与实施例17相同的方法制作有机电致发光器件。
对实施例17-24和比较例4制备所得的红色有机电致发光器件进行性能测试，具体在10mA/cm2的条件下测试了器件的IVL性能，T95器件寿命在20mA/cm2的条件下进行测试,测试结果展示在表15中。
表15红色有机电致发光器件的性能测试结果
参考上表15可知，使用本公开的化合物制备的实施例17～24的红光有机电致发光器件与使用已公知的化合物D所制备的比较例4红光有机电致发光器件相比，实施例17～24的红光有机电致发光器件电压至少降低了0.11V，发光效率(Cd/A)至少提高了19.8％，外量子效率至少提高了20.3％，且器件寿命同样有显著提升，至少为28.5％。
总而言之，本公开所述的含氮有机化合物用于绿光及红光发光层，所制备得到的绿光及红光有机电致发光器件具有稍低的电压、高效率和显著长寿命的特征。
Claims (12)
1.一种有机化合物，其中，所述有机化合物的结构式由化学式I-1和化学式I-2所示的结构组成：
其中，*表示化学式I-1与化学式I-2稠合的连接点；式I-1中任意两个相邻的*与式I-2连接；
A选自苯环或成环碳原子数为10-14的稠合芳环；
L1和L2彼此相同或不同，且各自独立地选自单键、碳原子数为6-30的取代或未取代的亚芳基、或者碳原子数为3-30的取代或未取代的亚杂芳基；
Ar选自碳原子数为6-40的取代或未取代的芳基、或者碳原子数为3-40的取代或未取代的杂芳基；
R1、R2、R3、R4和R5彼此相同或不同，且分别独立地选自氘、氰基、卤素基团、碳原子数为1-5的烷基、三甲基硅基、碳原子数为6-20的芳基、碳原子数为3-20的杂芳基；
R1、R2、R3、R4、R5以Ri表示，n1～n5以ni表示，ni表示Ri的个数，i为变量，表示1、2、3、4和5，当i为1、3时，ni选自0、1、2、3或4；当i为2时，ni选自0、1、2或3；当i为4时，ni选自0、1或2；当i为5时，ni选自0、1、2、3、4、5、6、7或8；且当ni大于1时，任意两个ni相同或不同；
所述Ar、L1、L2中的取代基相同或不同，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，任选地被氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基取代的碳原子数为6-20的芳基，三甲基硅基，三苯基硅基，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1-10的烷氧基。
2.根据权利要求1所述的有机化合物，其中，所述L1和L2各自独立地选自单键、碳原子数为6-15的取代或未取代的亚芳基、或者碳原子数为3-15的取代或未取代的亚杂芳基。
3.根据权利要求1所述的有机化合物，其中，所述L1和L2各自独立地选自单键或者如下基团所组成的组：取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的喹喔啉基、取代或未取代的喹唑啉基、取代或未取代的苯并[f]喹喔啉基、取代或未取代的苯并[h]喹唑啉基、取代或未取代的芴基、取代或未取代的二苯并呋喃基、取代或未取代的二苯并噻吩基、取代或未取代的嘧啶基、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的三嗪基；
优选地，所述L1和L2中的取代基各自独立地选自：氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、苯基、叔丁基取代的苯基、萘基。
4.根据权利要求1所述的有机化合物，其中，所述L1和L2各自独立地选自单键或者取代或未取代的基团P，未取代的基团P选自如下基团所组成的组：
其中，
表示化学键；取代的基团P中具有一个或多个的取代基，所述取代基各自独立地选自：氘、氟、氰基、吡啶基、喹啉基、异喹啉基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、苯基、叔丁基取代的苯基、萘基、三甲基硅基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、环己基；当基团P中的取代基个数大于1时，各取代基相同或不同。
5.根据权利要求1所述的有机化合物，其中，所述Ar选自碳原子数为6～25的取代或未取代的芳基、或者碳原子数为5～24的取代或未取代的杂芳基；
优选地，所述Ar中的取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、吡啶基、喹啉基、异喹啉基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、苯基、萘基、三甲基硅基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、环己基、对叔丁基苯基、间氰基苯基、咔唑基、芴基。
6.根据权利要求1所述的有机化合物，其中，所述Ar选自取代或未取代的苯基、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的苯并噁唑基、取代或未取代的喹啉基、取代或未取代的1,10-菲罗啉基、取代或未取代的芴基、取代或未取代的二苯并噻吩基、取代或未取代的二苯并呋喃基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的咔唑基、取代或未取代的喹喔啉基、取代或未取代的9,9'-螺二芴基、取代或未取代的N-苯基咔唑基、取代或未取代的9,10-苯并菲基、取代或未取代的嘧啶基、取代或未取代的三嗪基、取代或未取代的1-苯基-1H-苯并咪唑基；
优选地，所述Ar中的取代基选自氘，氟，氰基，三氟甲基，甲基，乙基，异丙基，叔丁基，任选地被氰基或叔丁基取代的苯基，咔唑基，萘基。
7.根据权利要求1所述的有机化合物，其中，所述Ar选自取代或未取代的基团T，未取代的基团T选自如下基团所组成的组：
取代的基团T具有一个或两个以上的取代基，基团T的取代基独立地选自氘，氟，氰基，吡啶基，喹啉基，异喹啉基，二苯并呋喃基，二苯并噻吩基，任选地被氰基、叔丁基取代的苯基，萘基，三甲基硅基，甲基，乙基，异丙基，叔丁基，三氟甲基，咔唑基，芴基。
8.根据权利要求1所述的有机化合物，其中，R1、R2、R3、R4、R5相同或不同，且分别独立地选自氘、甲基、乙基、正丙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基。
9.根据权利要求1所述的有机化合物，其中，所述有机化合物选自如下化合物所形成的组：
10.一种电子元件，其中，所述电子元件包括阳极、阴极、以及介于阳极与阴极之间的至少一层功能层，所述功能层包含权利要求1-9中任意一项所述的有机化合物；
优选地，所述功能层包括发光层，所述发光层包括所述有机化合物。
11.根据权利要求10所述的电子元件，其中，所述电子元件为有机电致发光器件或光电转换器件。
12.一种电子装置，其中，包括权利要求10或11所述的电子元件。
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