CN112955455B - 新的化合物和使用其的有机发光器件 - Google Patents
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Abstract
本公开内容提供了新的化合物和包含其的有机发光器件。
Description
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年1月15日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2019-0005246号和于2020年1月9日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0003325号的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
本公开内容涉及新的化合物和使用其的有机发光器件。
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成光能的现象。利用有机发光现象的有机发光器件具有诸如宽视角，优异的对比度，快速的响应时间，优异的亮度、驱动电压和响应速度的特性，并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，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，则空穴从阳极注入至有机材料层中以及电子从阴极注入至有机材料层中，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。
持续需要开发用于在如上所述的有机发光器件中使用的有机材料的新材料。
[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化合物和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中，提供了由以下化学式1表示的化合物：
[化学式1]
[化学式2]
在化学式1中，C1至C4中的两个相邻碳分别与由化学式2表示的化合物的1和2连接，条件是不包括其中C1与2连接并且C2与1连接的情况以及其中C4与1连接并且C3与2连接的情况，
L1为直接键；或者经取代或未经取代的C6-60亚芳基，
R1为氢；氘；经取代或未经取代的C1-60烷基；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选自N、O和S中的至少一个杂原子的C5-60杂芳基，或者与相邻环稠合以形成苯环，
R2至R4各自独立地为氢；氘；经取代或未经取代的C1-60烷基；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选自N、O和S中的至少一个杂原子的C5-60杂芳基，
n为0至8的整数，
m和o各自独立地为0至3的整数，并且o不为3，
l为0至4的整数，
X1为NR’，X2为O或S；或者X1为O或S，X2为NR’，
R’为
L2为直接键；或者经取代或未经取代的C6-60亚芳基，
Y1、Y2和Y3各自独立地为CH；或N，条件是Y1、Y2和Y3中的至少两者为N，以及
Ar1和Ar2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。
在本公开内容的另一个方面，提供了有机发光器件，所述有机发光器件包括：第一电极；与第一电极相对设置的第二电极；和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至少一个层包含本公开内容的上述化合物。
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，上述由化学式1表示的化合物可以用作发光层的材料。
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。
具体实施方式
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。
如本文中所使用的，符号意指与另外的取代基连接的键。
如本文中所使用的，术语“经取代或未经取代的”意指未经取代或经选自以下中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；以及包含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，联苯基可以为芳基，或者其可以被解释为两个苯基相连接的取代基。
在本公开内容中，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基团，但不限于此。
在本公开内容中，酯基可以具有其中酯基的氧可以被具有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基团，但不限于此。
在本公开内容中，酰亚胺基的碳数没有特别地限制，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基团，但不限于此。
在本公开内容中，甲硅烷基具体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。
在本公开内容中，硼基具体包括三甲基硼基、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。
在本公开内容中，卤素基团的实例包括氟、氯、溴、或碘。
在本公开内容中，烷基可以为直链或支链，并且其碳数没有特别限制，但优选为1至40。根据一个实施方案，烷基的碳数为1至20。根据另一个实施方案，烷基的碳数为1至10。根据另一个实施方案，烷基的碳数为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、4-甲基己基、5-甲基己基等，但不限于此。
在本公开内容中，烯基可以为直链或支链，并且其碳数没有特别限制，但优选为2至40。根据一个实施方案，烯基的碳数为2至20。根据另一个实施方案，烯基的碳数为2至10。根据又一个实施方案，烯基的碳数为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。
在本公开内容中，环烷基没有特别限制，但其碳数优选为3至60。根据一个实施方案，环烷基的碳数为3至30。根据另一个实施方案，环烷基的碳数为3至20。根据又一个实施方案，环烷基的碳数为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。
在本公开内容中，芳基没有特别限制，但其碳数优选为6至60，并且其可以为单环芳基或多环芳基。根据一个实施方案，芳基的碳数为6至30。根据一个实施方案，芳基的碳数为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。多环芳基包括萘基、蒽基、菲基、芘基、苝基、基、芴基等，但不限于此。
在本公开内容中，芴基可以为经取代的，并且两个取代基可以彼此连接以形成螺环结构。在芴基为经取代的情况下，可以形成等。然而，结构不限于此。
在本公开内容中，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、唑基、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、噻唑基、异唑基、二唑基、噻二唑基、苯并噻唑基、吩噻嗪基、二苯并呋喃基等，但不限于此。
在本公开内容中，芳烷基、芳烯基、烷基芳基和芳基胺基中的芳基与芳基的前述实例相同。在本公开内容中，芳烷基、烷基芳基和烷基胺基中的烷基与烷基的前述实例相同。在本公开内容中，杂芳基胺中的杂芳基可以应用杂环基的前述描述。在本公开内容中，芳烯基中的烯基与烯基的前述实例相同。在本公开内容中，可以应用芳基的前述描述，不同之处在于亚芳基为二价基团。在本公开内容中，可以应用杂环基的前述描述，不同之处在于亚杂芳基为二价基团。在本公开内容中，可以应用芳基或环烷基的前述描述，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。在本公开内容中，可以应用杂环基的前述描述，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。
本公开内容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]
[化学式2]
在化学式1中，C1至C4中的两个相邻碳分别与由化学式2表示的化合物的1和2连接，条件是不包括其中C1与2连接并且C2与1连接的情况以及其中C4与1连接并且C3与2连接的情况，
L1为直接键；或者经取代或未经取代的C6-60亚芳基，
R1为氢；氘；经取代或未经取代的C1-60烷基；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选自N、O和S中的至少一个杂原子的C5-60杂芳基，或者与相邻环稠合以形成苯环，
R2至R4各自独立地为氢；氘；经取代或未经取代的C1-60烷基；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选自N、O和S中的至少一个杂原子的C5-60杂芳基，
n为0至8的整数，
m和o各自独立地为0至3的整数，并且o不为3，
l为0至4的整数，
X1为NR’，X2为O或S；或者X1为O或S，X2为NR’，
R’为
L2为直接键；或者经取代或未经取代的C6-60亚芳基，
Y1、Y2和Y3各自独立地为CH；或N，条件是Y1、Y2和Y3中的至少两者为N，以及
Ar1和Ar2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。
化学式1与化学式2之间的连接关系具体意指C1-1和C2-2；C2-1和C3-2；C3-1和C2-2；C3-1和C4-2。
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3至6表示的化合物中的任一者：
[化学式3]
[化学式4]
[化学式5]
[化学式6]
在化学式3至6中，
X1、X2、L1、R1、R2、R3、R4、n、m、o和l如以上所限定。
优选地，L1和L2各自独立地为直接键；未经取代或经氘取代的亚苯基；或者未经取代或经氘取代的亚萘基。
优选地，R1为氢；氘；甲基；乙基；丙基；未经取代或经氘取代的苯基；未经取代或经氘取代的联苯基；或者与相邻环稠合以形成苯环。
优选地，R2至R4各自独立地为氢；氘；甲基；乙基；丙基；未经取代或经氘取代的苯基；或者未经取代或经氘取代的联苯基。
优选地，Ar1和Ar2各自独立地为未经取代或经氘取代的苯基；未经取代或经氘取代的联苯基；未经取代或经氘取代的二苯并呋喃基；或者未经取代或经氘取代的二苯并噻吩基。
由化学式1表示的化合物为选自以下中的任一者：
根据本公开内容的一个实施方案的由化学式1表示的化合物具有用作电子供体的苯并呋喃并咔唑或苯并噻吩并咔唑和用作电子受体的三嗪部分，因此，对空穴传输和电子传输两者是有利的。苯并呋喃并咔唑或苯并噻吩并咔唑由于其中稠合有五元环的结构而具有非常高的材料稳定性。另外，在化学式1的结构中，咔唑在苯并呋喃并咔唑或苯并噻吩并咔唑的N、O和S的间位被碳-氮键取代。这起将电子从咔唑供给至苯并呋喃并咔唑或苯并噻吩并咔唑的作用，这增强了电子供给特性从而提高空穴传输特性，并且还提高了HOMO(最高占据分子轨道)能级从而增强空穴注入特性。从而，当应用化学式1的化合物作为有机发光器件的发光层主体时，其可以具有高效率、低驱动电压和长寿命特性。
由化学式1表示的化合物可以通过以下反应方案1a、反应方案1b和反应方案1c来制备，或者其可以通过反应方案2a、反应方案2b和反应方案2c来制备。将在下文描述的制备例中进一步呈现制备方法。
[反应方案1a]
[反应方案1b]
[反应方案1c]
反应方案1a、1b和1c为其中化学式1中的X2为NR’的合成反应方案。在反应方案中，除了Y4、Y5和Y6之外的剩余变量如以上所限定，以及Y4、Y5和Y6各自独立地为卤素，优选为溴或氯。
[反应方案2a]
[反应方案2b]
[反应方案2c]
反应方案2a、2b和2c为其中化学式1中的X1为NR’的合成反应方案。在反应方案中，C’1、C2’、C3’、C4’、1’和2’的连接关系与化学式1中的C1、C2、C3、C4、1和2的连接关系相同，除Y4、Y5和Y6之外的剩余变量如以上所限定，以及Y4、Y5和Y6各自独立地为卤素，优选为溴或氯。
根据本公开内容的一个实施方案，提供了包含由化学式1表示的化合物的有机发光器件。作为一个实例，提供了有机发光器件，所述有机发光器件包括：第一电极；与第一电极相对设置的第二电极；和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，其中有机材料中的至少一个层包含由化学式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，并且其可以包括更少数目的有机材料层。
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。
另外，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，有机材料层包括发光层和空穴传输层，其中发光层和空穴传输层可以包含由化学式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。特别地，根据本公开内容的由化学式1表示的化合物当应用为器件的发光层主体时可以具有高效率、低驱动电压和长寿命特性。
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，根据本公开内容的一个实施方案的有机发光器件的结构示于图1和图2中。
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。在这样的结构中，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的有机发光器件的一个实例。在这样的结构中，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。
在根据本公开内容的有机发光器件中，包含由化学式1表示的化合物的有机材料层可以为发光层，优选地，发光层还可以包含由以下化学式7表示的化合物：
[化学式7]
在化学式7中，
Ar3和Ar4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中的任一者或更多者的C2-60杂芳基，
R4和R5各自独立地为氢；氘；卤素；氰基；硝基；氨基；经取代或未经取代的C1-60烷基；经取代或未经取代的C3-60环烷基；或者经取代或未经取代的C2-60烯基；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选自N、O和S中的任一者或更多者的C2-60杂芳基，以及
a和b各自独立地为0至7的整数。
优选地，Ar3和Ar4可以各自独立地为苯基、联苯基、三联苯基、萘基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、或二甲基芴基。
优选地，R4和R5可以为氢。
优选地，由化学式7表示的化合物可以为选自以下中的任一者：
根据本公开内容的有机发光器件在发光层中使用由化学式1表示的化合物和由化学式7表示的化合物的组合，从而表现出由此产生的协同效应，即，显著改善低电压、高效率和长寿命特性。
根据本公开内容的有机发光器件可以通过本领域中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复数个有机材料层时，有机材料层可以由相同材料或不同材料形成。
例如，根据本公开内容的有机发光器件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。在这种情况下，有机发光器件可以通过如下来制造：使用PVD(physical vapor deposition，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，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，有机发光器件还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。
此外，在制造有机发光器件时，由化学式1表示的化合物可以通过溶液涂覆法以及真空沉积法形成为有机材料层。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。
除了这样的方法之外，有机发光器件还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(国际公开WO2003/012890)。然而，制造方法不限于此。
作为实例，第一电极为阳极，第二电极为阴极，或者替代地，第一电极为阴极，第二电极为阳极。
作为阳极材料，通常优选使用具有大的功函数的材料，使得空穴可以顺利地注入至有机材料层中。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；等等，但不限于此。
作为阴极材料，通常优选使用具有小的功函数的材料，使得电子可以容易地注入至有机材料层中。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；等等，但不限于此。
空穴注入层是用于注入来自电极的空穴的层，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，因此具有注入阳极中的空穴的效应并且对发光层或发光材料具有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、聚苯胺和聚噻吩类导电聚合物等，但不限于此。
空穴传输层是接收来自空穴注入层的空穴并将空穴传输至发光层的层。空穴传输材料适当地为可以接收来自阳极或空穴注入层的空穴并将空穴传输至发光层的具有大的空穴迁移率的材料。其具体实例包括基于芳基胺的有机材料、导电聚合物、同时存在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内的光，并且对荧光或磷光具有良好的量子效率。其具体实例包括：8-羟基-喹啉铝配合物(Alq3)；基于咔唑的化合物；二聚苯乙烯基化合物；BAlq；10-羟基苯并喹啉-金属化合物；基于苯并唑、基于苯并噻唑和基于苯并咪唑的化合物；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、或含杂环的化合物等。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。
掺杂剂材料的实例包括芳族胺衍生物、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，并且其实例包括具有芳基氨基的芘、蒽、、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。
电子传输层是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这样的材料：其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。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。电子传输层可以与如根据相关技术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，在每种情况下后接铝层或银层。
电子注入层是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以及将电子注入至发光层或发光材料中的优异效应，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、唑、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5元环衍生物；等等，但不限于此。
金属配合物化合物的实例包括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，除了有机发光器件之外，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描述由化学式1表示的化合物和包含其的有机发光器件的制备。然而，这些实施例仅出于说明性目的而提出，并且不旨在限制本公开内容的范围。
[合成例]
合成例1：中间体A的合成
反应方案1-1)中间体A-1的合成
在三颈烧瓶中，将2-(二苯并[b,d]呋喃-2-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷(30.0g，102.0mmol)和1-溴-4-氯-2-硝基苯(27.0g，114.2mmol)溶解在450ml THF中，并添加溶解在150ml H2O中的碳酸钾(56.4g，407.9mmol)。向其中添加四(三苯基膦)钯(0)(5.9g，5.1mmol)，并将混合物在氩气气氛下在回流下搅拌8小时。在反应完成之后，使反应溶液冷却至室温，然后转移至分液漏斗，并用乙酸乙酯萃取。将萃取物经MgSO4干燥，过滤，浓缩，然后重结晶以得到28.1g中间体A-1。(产率：85％，MS[M+H]+＝323)
反应方案1-2)中间体A的合成
在两颈烧瓶中放入化合物A-1(25.0g，77.2mmol)、三苯基膦(16.0g，115.8mmol)和250ml邻二氯苯，并将混合物在回流下搅拌24小时。在反应完成之后，使反应溶液冷却至室温，在减压下蒸馏以除去溶剂，然后用CH2Cl2萃取。将萃取物经MgSO4干燥，过滤并浓缩，然后通过硅胶柱色谱法将样品纯化以得到16.9g中间体A。(产率：75％，MS[M+H]+＝291)
合成例2：中间体B和中间体C的合成
反应方案2-1)
以与中间体A的制备方法中相同的方式合成中间体B和中间体C，不同之处在于使用2-(二苯并[b,d]呋喃-3-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷代替合成例1中的2-(二苯并[b,d]呋喃-2-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷，然后通过硅胶柱色谱法分离以得到中间体B和中间体C。(MS[M+H]+＝291)
合成例3：中间体D的合成
反应方案3-1)
以与中间体A的制备方法中相同的方式制备中间体D，不同之处在于使用2-(二苯并[b,d]呋喃-1-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷代替合成例1中的2-(二苯并[b,d]呋喃-2-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷。(MS[M+H]+＝291)
合成例4：中间体E的合成
反应方案4-1)
以与中间体A的制备方法中相同的方式制备中间体E，不同之处在于使用2-(二苯并[b,d]噻吩-3-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷代替合成例1中的2-(二苯并[b,d]呋喃-2-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷。(MS[M+H]+＝307)
合成例5：中间体F的合成
反应方案5-1)
与中间体A的制备方法中相同的方式制备中间体F，不同之处在于使用2-(二苯并[b,d]噻吩-1-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷代替合成例1中的2-(二苯并[b,d]呋喃-2-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷。(MS[M+H]+＝307)
合成例6：中间体G的合成
反应方案6-1)中间体G-1的合成
在三颈烧瓶中，将3-溴-7-氯二苯并[b,d]呋喃(25.0g，88.8mmol)和9H-咔唑(15.6g，93.2mmol)溶解在750ml甲苯中，并添加叔丁醇钠(12.8g，133.2mmol)和双(三叔丁基膦)钯(0)(0.9g，1.8mmol)，然后将混合物在氩气气氛下在回流下搅拌6小时。在反应完成之后，使反应温度冷却至室温，然后添加H2O，并将反应溶液转移至分液漏斗，并萃取。将萃取物经MgSO4干燥并浓缩，然后通过硅胶柱色谱法将样品纯化以得到24.8g中间体G-1。(产率：76％，MS[M+H]+＝367)
反应方案6-2)中间体G-2的合成
在三颈烧瓶中，将中间体G-1(20.0g，54.4mmol)和(2-硝基苯基)硼酸(10.0g，59.8mmol)溶解在300ml THF中，并添加溶解在100ml H2O中的碳酸钾(30.1g，217.5mmol)。向其中添加四(三苯基膦)钯(0)(3.1g，2.7mmol)，然后将混合物在氩气气氛下在回流下搅拌8小时。在反应完成之后，使反应溶液冷却至室温，然后转移至分液漏斗，并用乙酸乙酯萃取。将萃取物经MgSO4干燥，过滤，浓缩，然后重结晶以得到20.0g中间体G-2。(产率：81％，MS[M+H]+＝454)
反应方案6-3)中间体G的合成
在两颈烧瓶中放入中间体G-2(20.0g，44.0mmol)、三苯基膦(9.1g，66.0mmol)和200ml邻二氯苯，并将混合物在回流下搅拌24小时。在反应完成之后，使反应溶液冷却至室温，在减压下蒸馏以除去溶剂，然后用CH2Cl2萃取。将萃取物经MgSO4干燥，过滤并浓缩，然后通过硅胶柱色谱法将样品纯化以得到13.4g中间体G。(产率：72％，MS[M+H]+＝422)
合成例7：中间体H的合成
反应方案7-1)
以与中间体G的制备方法中相同的方式制备中间体H，不同之处在于使用7-溴-2-氯二苯并[b,d]呋喃代替合成例6中的3-溴-7-氯二苯并[b,d]呋喃。(MS[M+H]+＝422)
实施例1：化合物1的合成
反应方案1-A)化合物1-1的合成
在三颈烧瓶中，将中间体A(15.0g，51.4mmol)和中间体a-1(22.0g，56.6mmol)溶解在450ml甲苯中，并添加叔丁醇钠(7.4g，77.1mmol)和双(三叔丁基膦)钯(0)(0.5g，1.0mmol)，然后将混合物在氩气气氛下在回流下搅拌6小时。在反应完成之后，使反应温度冷却至室温，然后添加H2O，并将反应溶液转移至分液漏斗，并萃取。将萃取物经MgSO4干燥并浓缩，然后通过硅胶柱色谱法将样品纯化以得到21.9g化合物1-1。(产率：71％，MS[M+H]+＝599)
反应方案1-B)化合物1的合成
在三颈烧瓶中，将化合物1-1(20.0g，33.4mmol)和中间体b-1(6.1g，36.7mmol)溶解在600ml甲苯中，并添加叔丁醇钠(4.8g，50.1mmol)和双(三叔丁基膦)钯(0)(0.3g，0.7mmol)，然后将混合物在氩气气氛下在回流下搅拌6小时。在反应完成之后，使反应温度冷却至室温，然后添加H2O，并将反应溶液转移至分液漏斗，并萃取。将萃取物经MgSO4干燥并浓缩，并通过硅胶柱色谱法将样品纯化，然后进行升华纯化以得到7.8g化合物1。(产率：32％，MS[M+H]+＝729)
实施例2：化合物2的合成
反应方案2)
以与化合物1的制备方法中相同的方式制备化合物2，不同之处在于使用中间体b-2代替实施例1的反应方案1-B中的中间体b-1。(MS[M+H]+＝805)
实施例3：化合物3的合成
反应方案3)
以与化合物1的制备方法中相同的方式制备化合物3，不同之处在于使用中间体a-2代替实施例1的反应方案1-A中的中间体a-1。(MS[M+H]+＝805)
实施例4：化合物4的合成
反应方案4)
以与化合物1的制备方法中相同的方式制备化合物4，不同之处在于使用中间体B代替实施例1的反应方案1-A中的中间体A。(MS[M+H]+＝729)
实施例5：化合物5的合成
反应方案5)
以与化合物1的制备方法中相同的方式制备化合物5，不同之处在于，在实施例1的反应方案1-B中，使用化合物4-1代替化合物1-1并且使用中间体b-2代替中间体b-1。(MS[M+H]+＝805)
实施例6：化合物6的合成
反应方案6)
以与化合物1的制备方法中相同的方式制备化合物6，不同之处在于，在实施例1的反应方案1-A中，使用中间体B代替中间体A并且使用中间体a-3代替中间体a-1。(MS[M+H]+＝819)
实施例7：化合物7的合成
反应方案7)
以与化合物1的制备方法中相同的方式制备化合物7，不同之处在于使用中间体C代替实施例1的反应方案1-A中的中间体A。(MS[M+H]+＝729)
实施例8：化合物8的合成
反应方案8)
以与化合物1的制备方法中相同的方式制备化合物8，不同之处在于，在实施例1的反应方案1-B中，使用化合物7-1代替化合物1-1并且使用中间体b-3代替中间体b-1。(MS[M+H]+＝805)
实施例9：化合物9的合成
反应方案9)
以与化合物1的制备方法中相同的方式制备化合物9，不同之处在于，在实施例1的反应方案1-A中，使用中间体C代替中间体A并且使用中间体a-4代替中间体a-1。(MS[M+H]+＝729)
实施例10：化合物10的合成
反应方案10)
以与化合物1的制备方法中相同的方式制备化合物10，不同之处在于使用中间体D代替实施例1的反应方案1-A中的中间体A。(MS[M+H]+＝729)
实施例11：化合物11的合成
反应方案11)
以与化合物1的制备方法中相同的方式制备化合物11，不同之处在于，在实施例1的反应方案1-A中，使用中间体E代替中间体A并且使用中间体a-4代替中间体a-1。(MS[M+H]+＝745)
实施例12：化合物12的合成
反应方案12)
以与化合物1的制备方法中相同的方式制备化合物12，不同之处在于，在实施例1的反应方案1-A中，使用中间体F代替中间体A并且使用中间体a-4代替中间体a-1。(MS[M+H]+＝745)
实施例13：化合物13的合成
反应方案13)
以与化合物1的制备方法中相同的方式制备化合物13，不同之处在于，在实施例1的反应方案1-A中，使用中间体F代替中间体A并且使用中间体a-5代替中间体a-1。(MS[M+H]+＝669)
实施例14：化合物14的合成
反应方案14)
在三颈烧瓶中，将中间体G(15.0g，35.5mmol)和中间体a-1(15.2g，39.1mmol)溶解在450ml甲苯中，并添加叔丁醇钠(5.1g，53.3mmol)和双(三叔丁基膦)钯(0)(0.4g，0.7mmol)，并将混合物在氩气气氛下在回流下搅拌6小时。在反应完成之后，使反应温度冷却至室温，然后添加H2O，并将反应溶液转移至分液漏斗，并萃取。将萃取物经MgSO4干燥并浓缩，并通过硅胶柱色谱法将样品纯化，然后进行升华纯化以得到7.8g化合物14。(产率：30％，MS[M+H]+＝729)
实施例15：化合物15的合成
反应方案15)
以与化合物14的制备方法中相同的方式制备化合物15，不同之处在于使用中间体a-4代替实施例14的反应方案14中的中间体a-1。(MS[M+H]+＝729)
实施例16：化合物16的合成
反应方案16)
以与化合物14的制备方法中相同的方式制备化合物16，不同之处在于使用中间体H代替实施例14的反应方案14中的中间体G。(MS[M+H]+＝729)
[实验例]
实验例1
将其上涂覆有厚度为的ITO(氧化铟锡)作为薄膜的玻璃基底放入其中溶解有清洁剂的蒸馏水中，并进行超声波清洗。此时，使用由Fischer Co.制造的产品作为清洁剂，并使用利用由Millipore Co.制造的过滤器过滤两次的蒸馏水作为蒸馏水。在将ITO清洗30分钟之后，使用蒸馏水重复进行超声波清洗两次10分钟。在用蒸馏水清洗完成之后，将基底用异丙醇、丙酮和甲醇溶剂超声波清洗，干燥，然后转移至等离子体清洗器。此外，将基底使用氧等离子体清洗5分钟，然后转移至真空沉积器。
在由此准备的ITO透明电极上，将以下化合物HT和5重量％的以下化合物PD热真空沉积至的厚度，然后沉积仅以下化合物HT至 的厚度以形成空穴传输层。在空穴传输层上将以下化合物EB热真空沉积至的厚度作为电子阻挡层。然后，通过使用包含以下化合物1的主体和15重量％的作为掺杂剂的化合物GD进行真空沉积至的厚度。然后，将以下化合物ET-A真空沉积至的厚度作为空穴阻挡层。然后，将以下化合物ET-B和Liq以2:1的比率热真空沉积至的厚度作为电子传输和注入层，然后将LiF和镁以1:1的比率真空沉积至的厚度。在电子注入层上将镁和银以1:4的比率沉积至的厚度以形成阴极，从而完成有机发光器件的制造。
通过向以上制造的有机发光器件施加电流来测量电压、效率和寿命(T95)，并且结果示于下表1中。此时，通过施加10mA/cm2的电流密度来测量电压和效率，以及T95意指在20mA/cm2的电流密度下亮度降低至初始亮度的95％所需的时间。
实验例2至19和比较实验例1至10
以与实验例1中相同的方式分别制造实验例2至19和比较实验例1至10的有机发光器件，不同之处在于如下表1所示改变主体材料。通过向以上制造的有机发光器件施加电流来测量电压、效率和寿命(T95)，并且结果示于下表1中。在这种情况下，当使用两种化合物的混合物作为主体时，括号意指主体化合物之间的重量比。
[表1]
如上表1所示，确定当使用化学式1的化合物作为有机发光器件的发光层主体时，其表现出低电压、高效率和长寿命特性。此外，确定当与化学式7的化合物例如PGH组合使用时实现了协同效应。
[附图标记说明]
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 (12)
1.一种由以下化学式1表示的化合物：
[化学式1]
[化学式2]
在所述化学式1中，C1至C4中的两个相邻碳分别与由化学式2表示的化合物的1和2连接，条件是不包括其中C1与2连接并且C2与1连接的情况以及其中C4与1连接并且C3与2连接的情况，
L1为直接键，
R1为氢；氘；C1-10烷基；或经氘取代或未经取代的C6-20芳基，
R2至R4各自独立地为氢；或氘，
n为0或1，
m和o各自独立地为0至3的整数，并且o不为3，
l为0至4的整数，并且l不为4，
X1为NR’，X2为O或S；或者X1为O或S，X2为NR’，
R’为
L2为直接键；或者经氘取代或未经取代的C6-20亚芳基，
Y1、Y2和Y3各自独立地为N，以及
Ar1和Ar2各自独立地为经氘取代或未经取代的C6-20芳基；二苯并呋喃基；或者二苯并噻吩基。
2.根据权利要求1所述的化合物，
其中由化学式1表示的化合物为选自由以下化学式3至6表示的化合物中的任一者：
[化学式3]
[化学式4]
[化学式5]
[化学式6]
在所述化学式3至6中，
X1、X2、L1、R1、R2、R3、R4、m、o和l如权利要求1中所限定，
n为0。
3.根据权利要求1所述的化合物，
其中L2为直接键；未经取代或经氘取代的亚苯基；或者未经取代或经氘取代的亚萘基。
4.根据权利要求1所述的化合物，
其中R1为氢；氘；甲基；乙基；丙基；未经取代或经氘取代的苯基；或者未经取代或经氘取代的联苯基。
5.根据权利要求1所述的化合物，
其中R2至R4各自独立地为氢。
6.根据权利要求1所述的化合物，
其中Ar1和Ar2各自独立地为未经取代或经氘取代的苯基；未经取代或经氘取代的联苯基；二苯并呋喃基；或者二苯并噻吩基。
7.根据权利要求1所述的化合物，
其中由化学式1表示的化合物为选自以下中的任一者：
8.一种有机发光器件，包括：第一电极；与所述第一电极相对设置的第二电极；和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包括发光层，所述发光层包含根据权利要求1至6中任一项所述的化合物。
9.根据权利要求8所述的有机发光器件，
其中所述发光层还包含由以下化学式7表示的化合物：
[化学式7]
在所述化学式7中，
Ar3和Ar4各自独立地为经C1-6烷基取代或未经取代的C6-60芳基，
R4和R5各自独立地为氢；或氘，以及
a和b各自独立地为0至7的整数。
10.根据权利要求9所述的有机发光器件，
其中Ar3和Ar4各自独立地为苯基、联苯基、三联苯基、萘基、或二甲基芴基。
11.根据权利要求9所述的有机发光器件，
其中R4和R5为氢。
12.根据权利要求9所述的有机发光器件，
其中由化学式7表示的化合物为选自以下中的任一者：
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