CN113354661A - 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

本申请提供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。所述有机化合物的结构式由式1所示的结构组成，该有机化合物具有优异的光电性能，可以提高器件的发光效率和使用寿命。
Figure DDA0003072134950000011

Description

一种有机化合物及包含其的电子元件和电子装置
技术领域
本申请涉及有机电致发光技术领域，具体而言，涉及一种含氧、硫、氮等杂原子的有机化合物及包含其的电子元件和电子装置。
背景技术
有机电致发光二极管(OLED)为一种自发光的发光器件，其原理是在阴阳两极施加电场时，阳极侧的空穴和阴极侧的电子会向发光层移动，在发光层结合形成激子，激子处于激发态向外释放能量，从激发态释放能量变为基态释放能量的过程对外发光。自1987年美国柯达公司报道有机分子电致发光和1990年英国剑桥大学报道聚合物电致发光以来，世界各国纷纷开展研究与开发。该类材料具有结构简单、成品率高、成本低、主动发光、响应速度快、分率高等优点，且具有驱动电压低、全固态、非真空、抗荡、耐低温(-40℃)等性能,被认为是未来最有可能替代液晶显示器的一种新技术，引起极大关注。
现有的有机电致发光器件中，最主要的问题为寿命和效率，随着显示器的大面积化，驱动电压也随之降低，发光效率及寿命也需要提高，因此，有必要继续研发新型的材料，以进一步提高有机电致发光器件的性能。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本申请的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种含氧、硫、氮等杂原子的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通式如化学式1所示：
Figure BDA0003072134930000011
其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9相同或不同，且各自独立地选自化学式2所示的结构、氢、氘、卤素基团、氰基、碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为6～20的芳基、碳原子数为3～20的杂芳基，且R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9中任一者为化学式2所示的结构；
L选自单键、碳原子数为6～30的取代或未取代的亚芳基、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、碳原子数为3～40的取代或未取代的杂芳基；
L和Ar中的取代基相同或不同，且各自独立地选自氘、卤素基团、氰基、碳原子数为6～20的芳基、碳原子数为3～20的杂芳基、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；任选地，在Ar中，任意两个相邻的取代基形成饱和或不饱和的3～15元环。
本发明的化合物是一种双极性材料，具有小的激发态偶极矩，因而可提高化合物的发光亮度和发光效率。传统的双极材料具有很强的分子内电荷传输，导致大的偶极矩，而本结构的中间的σ键可以有效打断电子给体与电子受体之间的这种传输，使得激发态限制为电子给体或电子受体的片段内的局域激发态，因而使化合物具有小的激发态偶极矩，提升发光亮度和发光效率。当该化合物应用于有机电致发光层中，能够有效提升发光亮度和发光效率，增加器件寿命。
从分子设计的角度来看，本申请化合物形成了缺电子型的大共轭平面结构，具有结构不对称且空间位阻较大的优点，可以降低分子间凝聚力，减少结晶趋势，从而提高了电子传输率。当该化合物应用于电子传输层中，具有低电压、高效率、高寿命等优点，同时也避免引入更多的材料，更方便。
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，并不能限制本申请。
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；330(a)、电子阻挡层；330(b)、空穴辅助层；340、有机电致发光层；350、电子传输层；360、电子注入层；400、第一电子装置。
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申请将更加全面和完整，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申请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，该有机化合物的结构通式如化学式1所示：
Figure BDA0003072134930000031
其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9相同或不同，且各自独立地选自化学式2所示的结构、氢、氘、卤素基团、氰基、碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为6～20的芳基、碳原子数为3～20的杂芳基，且R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9中任一者为化学式2所示的结构；
L选自单键、碳原子数为6～30的取代或未取代的亚芳基、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、碳原子数为3～40的取代或未取代的杂芳基；
L和Ar中的取代基相同或不同，且各自独立地选自氘、卤素基团、氰基、碳原子数为6～20的芳基、碳原子数为3～20的杂芳基、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；任选地，在Ar中，任意两个相邻的取代基形成饱和或不饱和的3～15元环。
本申请中，所采用的描述方式“各……自独立地选自”与“……分别独立地选自”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，“
Figure BDA0003072134930000032
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。
本申请中，术语“任选”、“任选地”意味着随后所描述的事件或者环境可以发生但不是必须发生，该说明包括该事情或者环境发生或者不发生的场合。例如，“任选地，两个相邻取代基××形成环；”意味着这两个取代基可以形成环但不是必须形成环，包括：两个相邻的取代基形成环的情景和两个相邻的取代基不形成环的情景。
本申请中，“任意两个相邻的取代基形成环”中，“任意相邻”可以包括同一个原子上具有两个取代基，还可以包括两个相邻的原子上分别具有一个取代基；其中，当同一个原子上具有两个取代基时，两个取代基可以与其共同连接的该原子形成饱和或不饱和的环；当两个相邻的原子上分别具有一个取代基时，这两个取代基可以稠合成环。举例而言，当Ar有2个或2个以上的取代基时，任意相邻的取代基形成环时，可以饱和或不饱和的碳原子数为5～13的元环，例如：苯环、萘环、菲环、蒽环、芴环、环戊烷、环己烷、金刚烷等等。
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1～10的烷基、碳原子数为1～1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。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。任选地，任意两个相邻的取代基形成饱和或不饱和的3～15元环。
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
Figure BDA0003072134930000041
则其碳原子数为15；L为
Figure BDA0003072134930000042
其碳原子数为12。
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”。
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，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。
本申请中，环烷基指的是含有脂环结构的饱和烃，包含单环和稠环结构。环烷基可具有3～10个碳原子，诸如“3至10”的数值范围是指给定范围中的各个整数；例如，“3至10个碳原子”是指可包含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个碳原子或10个碳原子的环烷基。环烷基可为具有3至10个碳原子的小环、普通环。环烷基还可分为单环一只有一个环、双环一两个环、或多环一三个或以上环。环烷基还可分为两个环共用一个碳原子一螺环、两个环共用两个碳原子一稠环和两个环共用两个以上碳原子一桥环。此外，环烷基可为取代的或未取代的。例如，环己烷基。
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、
Figure BDA0003072134930000051
基等。
本申请中“取代或未取代的芳基”可含有6～40个碳原子；可选地，取代或未取代的芳基中的碳原子数可以是6～30个；可选地，取代或未取代的芳基中的碳原子数可以是6～25个；可选地，取代或未取代的芳基中的碳原子数可以是6～20个；可选地，取代或未取代的芳基中的碳原子数可以是6～14个；可选地，取代或未取代的芳基中的碳原子数可以是6～12个。此外，本申请中，取代或未取代的芳基的碳原子数量可以是6个、9个、12个、13个、14个、15个、18个、20个、24个、25个、30个、31个、32个、35个、36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。
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。
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、芳基、杂芳基、三烷基硅基、烷基、环烷基、烷氧基等基团取代。杂芳基取代的芳基的具体实例包括但不限于，咔唑基取代的苯基、二苯并噻吩取代的苯基、喹喔啉取代的苯基、吡啶取代的苯基等。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。
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、芴基、联苯基等等。
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-苯基咔唑基、N-吡啶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“取代或未取代的杂芳基”可含有3-40个碳原子；在一些实施方案中，取代或未取代的杂芳基中的碳原子数可以是3～30个，在一些实施方案中，取代或未取代的杂芳基中的碳原子数可以是3～25个，在另一些实施方案中取代或未取代的杂芳基中的碳原子数可以是3～20个，在另一些实施方案中，取代或未取代的杂芳基中的碳原子数可以是5～15个，在另一些实施方案中，取代或未取代的杂芳基中的碳原子数可以是5～12个。可选地，其碳原子数量可以是3个、4个、5个、7个、9个、12个、13个、15个、18个、20个、24个、25个、30个、32个、34个、35个、36个或40个，当然，碳原子数还可以是其他数量，在此不再一一列举。
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。
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、烷氧基等基团取代。芳基取代的杂芳基的具体实例包括但不限于，苯基取代的二苯并呋喃基、苯基取代的二苯并噻吩基、N-苯基咔唑基、苯基取代的吡嗪基、苯基取代的三嗪基、萘基取代的三嗪基、苯基取代的嘧啶基等。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。
本申请中，作为取代基的杂芳基，具体实例包括但不限于：咔唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、吡嗪基、三嗪基、嘧啶基。
本申请中，卤素基团可以包括氟、碘、溴、氯等。
本申请中，不定位连接键是指从环体系中伸出的单键
Figure BDA0003072134930000061
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。
Figure BDA0003072134930000062
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。
Figure BDA0003072134930000063
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。
在本申请的一种实施方式中，L选自单键、碳原子数为6～14的取代或未取代的亚芳基、碳原子数为5～15的取代或未取代的亚杂芳基。
优选地，L中的取代基选自氘、氟、氰基、碳原子数为1～5的烷基、碳原子数为6～12的芳基。
在本申请另一种实施方式中，L选自单键、取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚萘基、取代或未取代的亚联苯基、取代或未取代的亚吡啶基、取代或未取代的亚喹啉基、取代或未取代的亚蒽基、取代或未取代的亚三嗪基、取代或未取代的亚二苯并噻吩基、取代或未取代的亚二苯并呋喃基；
优选地，L中的取代基选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、苯基、萘基、联苯基。
在本申请另一种实施方式中，L选自单键或者取代或未取代的基团V，未取代的基团V选自如下基团所组成的组：
Figure BDA0003072134930000064
Figure BDA0003072134930000071
其中，
Figure BDA0003072134930000072
表示化学键；取代的基团V上具有一个或多个的取代基，取代的基团V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、萘基、联苯基；当基团V的取代基个数大于1时，各取代基相同或不同。
可选地，L选自单键或者如下基团所组成的组：
Figure BDA0003072134930000073
在本申请的一种实施方式中，Ar选自碳原子数为6～25的取代或未取代的芳基、碳原子数为3～25的取代或未取代的杂芳基。
优选地，Ar中的取代基分别独立地选自氘、氟、氰基、碳原子数为1～5的烷基、碳原子数为6～12的芳基、碳原子数为1～5的烷氧基；任选地，在Ar中，任意两个相邻的取代基形成碳原子数为饱和或不饱和的5～13元环。
可选地，Ar选自碳原子数为6～25的取代或未取代的芳基、碳原子数为5～12的取代或未取代的杂芳基。
可选地，Ar选自取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的喹啉基、取代或未取代的异喹啉基、取代或未取代的吡嗪基、取代或未取代的嘧啶基、取代或未取代的三嗪基、取代或未取代的菲基、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、取代或未取代的芴基、取代或未取代的咔唑基、取代或未取代的氧杂蒽基、取代或未取代的吖啶基、取代或未取代的吲哚[1,2-b]芴基；
优选地，Ar中的取代基选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、苯基、甲氧基；任选地，在Ar中，任意两个相邻的两个取代基形成稠合苯环(例如，咔唑
Figure BDA0003072134930000074
上的两个相邻取代基形成稠合苯环
Figure BDA0003072134930000075
)、稠合苯并环戊烷(例如，芴基
Figure BDA0003072134930000076
上的两个相邻取代基形成稠合苯并环戊烷
Figure BDA0003072134930000077
)、螺芴环(例如，芴基
Figure BDA0003072134930000078
上的两个相邻取代基形成螺芴环
Figure BDA0003072134930000079
)。
可选地，Ar选自取代或未取代的基团W，未取代的基团W选自如下基团所组成的组：
Figure BDA0003072134930000081
其中，
Figure BDA0003072134930000082
表示化学键；取代的基团W上具有一个或多个的取代基，取代的基团W上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、甲氧基；当基团W的取代基个数大于1时，各取代基相同或不同。
可选地，Ar选自如下基团所组成的组：
Figure BDA0003072134930000083
在本申请一种实施方式中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9相同或不同，且各自独立地选自化学式2所示的结构、氢、氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、苯基、萘基、联苯基、吡啶基，且R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9中任一者为化学式2所示的结构。
可选地，所述有机化合物选自如下化合物所形成的组，但不仅限于此：
Figure BDA0003072134930000084
Figure BDA0003072134930000091
Figure BDA0003072134930000101
Figure BDA0003072134930000111
Figure BDA0003072134930000121
Figure BDA0003072134930000131
本申请还提供一种电子元件，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。
可选地，所述功能层包括电子传输层，所述电子传输层包括所述有机化合物。
可选地，所述功能层包括有机电致发光层，所述有机电致发光层包括所述有机化合物。
可选地，所述的电子元件为有机电致发光器件或光电转换器件。
优选地，所述电子元件为有机电致发光器件。
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、电子阻挡层330(a)或空穴辅助层330(b)、有机电致发光层340、电子传输层350以及电子注入层360；空穴注入层310、空穴传输层320、电子阻挡层330(a)或空穴辅助层330(b)、有机电致发光层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，电子传输层350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1～120中的至少一种；有机电致发光层340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1～120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由化合物HT-1组成。在本申请的另一种实施方式中，空穴传输层320由化合物Spiro-TPD组成。
可选地，电子阻挡层330(a)用于阻挡有机发光层340传输过来的电子，进而保证电子和空穴能够很高效地在有机发光层340复合；同时，电子阻挡层330(a)还可以阻挡有机发光层340扩散过来的激子，减少激子的三线态淬灭，进而保证有机电致发光器件的发光效率。电子阻挡层330(a)的化合物具有比较高的LUMO值，其可以有效阻挡电子和激子从有机发光层340向阳极110方向的传输和扩散。举例而言，在本申请的一种实施方式中，电子阻挡层330(a)由化合物HT-2组成。
可选地，空穴辅助层330(b)可以包括空穴阻挡层和/或空穴传输层。举例而言，在本申请的一种实施方式中，空穴辅助层330(b)由化合物HT-3组成。
可选地，有机电致发光层340的材料可以为金属螯类化合物、双苯乙烯基衍生物、芳香族胺衍生物、二苯并呋喃衍生物或者其他类型的材料，本申请对此不做特殊的限制。在本申请的一种实施方式中，有机电致发光层340可以由化合物EFIN和化合物BD-1组成。在本申请的另一种实施方式中，有机电致发光层340可以由本申请所提供的有机化合物和Ir(piq)2(acac)组成。
可选地，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。从分子设计的角度来看，本申请化合物形成了缺电子型的大共轭平面结构，具有结构不对称且空间位阻较大的优点，可以降低分子间凝聚力，减少结晶趋势，从而提高了电子传输率。在本申请的一种实施方式中，电子传输层350可以由本申请所提供的有机化合物和LiQ组成。在本申请的另一种实施方式中，电子传输层350可以由BimiBphen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。
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。在本申请的一种实施方式中，空穴注入层310可以由PPDN组成。在本申请的另一种实施方式中，空穴注入层310可以由m-MTDATA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。在本申请的一种实施方式中，电子注入层360可以包括LiQ。
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申请，但是，以下描述是用于解释本申请，而不是以任意方式限制本申请的范围。
合成实施例
所属领域的专业人员应该认识到，本申请所描述的化学反应可以用来合适地制备许多本申请的其他化合物，且用于制备本申请的化合物的其它方法都被认为是在本申请的范围之内。例如，根据本申请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申请所描述的，或将反应条件做一些常规的修改。另外，本申请所公开的反化合物合成。
制备例1：化合物4的合成
(1)中间体IM 1的合成
Figure BDA0003072134930000151
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N,N-二甲基甲酰胺(240mmol)，控制温度0℃，用滴液漏斗滴加三氯氧磷(200mmol)，滴加完毕保温反应1小时，制备Vilsmeier试剂。将反应物a(200mmol)滴加入到制备的Vilsmeier试剂中，滴加完毕后于80℃反应6h。将反应液降至室温，搅拌并加入反应物b(200mmol)，逐渐升温至60℃后反应2h；反应完毕，将反应液倒入冰水中搅拌，用乙酸钠调节pH＝4，过滤得到黄色固体，滤饼用水淋洗，干燥后得到中间体IM 1(130mmol，收率65.00％)。
(2)化合物4的合成
Figure BDA0003072134930000152
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IM 1(130mmol)、反应物c-1(143mmol)、四丁基溴化铵(13mmol)、甲苯(450.0mL)、乙醇(112.5mL)、水(112.5mL)和碳酸钾(427mmol)，升温至45℃～50℃，加入四(三苯基膦)钯(0.65mmol)，继续升温至回流，反应6h；将反应液用甲苯和水萃取，分液，合并有机相使用无水硫酸钠干燥，过滤并且浓缩有机相，继续降温至15℃～20℃，有大量固体析出，过滤，滤饼用乙醇淋洗，得化合物4(80.6mmol，收率62.00％)，质谱：m/z＝587.2[M+H]+。
参照化合物4的合成方法合成下表1所示的化合物，不同之处在于使用反应物c-x(x为2至11)代替反应物c-1。
表1
Figure BDA0003072134930000161
Figure BDA0003072134930000171
制备例12：化合物2的合成
(1)中间体IM 2的合成
Figure BDA0003072134930000172
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IM 1(130mmol)、反应物d(156mmol)、乙酸钾(260mmol)、1,4-二氧六环(760.0mL)，开启搅拌，升温至45℃～50℃，加入X-Phos(1.3mmol)、Pd2(dppf)Cl2(0.65mmol)，继续升温至90℃～100℃，反应2h。反应结束降至室温，将反应液用二氯甲烷和水萃取，分液，合并有机相使用无水硫酸钠干燥，过滤并且浓缩有机相，有机相过硅胶层析柱，有机相浓缩，加入石油醚重结晶室温搅拌，过滤，滤饼用石油醚淋洗，得中间体IM 2(97.5mmol，收率75％)。
(2)化合物2的合成
Figure BDA0003072134930000181
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IM 2(97.5mmol)、反应物e-1(97.5mmol)、四丁基溴化铵(9.7mmol)、甲苯(450.0mL)、乙醇(112.5mL)、水(112.5mL)和碳酸钾(195mmol)，升温至45℃～50℃，加入四(三苯基膦)钯(0.49mmol)，继续升温至回流，反应4h；将反应液用二氯乙烷和水萃取，分液，合并有机相使用无水硫酸钠干燥，过滤并且浓缩有机相，继续降温至15℃～20℃，有大量固体析出，过滤，滤饼用乙醇淋洗，得化合物2(49.7mmol，收率51.00％)，质谱：m/z＝499.2[M+H]+。
参照化合物2的合成方法合成下表2所示的化合物，不同之处在于使用反应物e-x(x为2-6)代替反应物e-1。
表2
Figure BDA0003072134930000182
Figure BDA0003072134930000191
制备例18：化合物48的合成
(1)中间体IM 3-1的合成
Figure BDA0003072134930000192
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N,N-二甲基甲酰胺(240mmol)，控制温度0℃，用滴液漏斗滴加三氯氧磷(200mmol)，滴加完毕保温反应1小时，制备Vilsmeier试剂。将反应物a(200mmol)滴加入到制备的Vilsmeier试剂中，滴加完毕后于80℃反应6h。将反应液降至室温，搅拌并加入反应物f-1(200mmol)，逐渐升温至60℃后反应2h；反应完毕，将反应液倒入冰水中搅拌，用乙酸钠调节pH＝4，过滤得到黄色固体，滤饼用水淋洗，干燥后得到中间体IM 3-1(136mmol，收率68.00％)。
(2)中间体IM 4-1的合成
Figure BDA0003072134930000193
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IM 3-1(136mmol)、反应物d(163mmol)、乙酸钾(272mmol)、1,4-二氧六环(780.0mL)，开启搅拌，升温至45-50℃，加入X-Phos(1.36mmol)、Pd2(dppf)Cl2(0.68mmol)，继续升温至90℃～100℃，反应2h。反应结束降至室温，将反应液用二氯甲烷和水萃取，分液，合并有机相使用无水硫酸钠干燥，过滤并且浓缩有机相，有机相过硅胶层析柱，有机相浓缩，加入石油醚重结晶室温搅拌，过滤，滤饼用石油醚淋洗，得中间体IM 4-1(99.3mmol，收率73％)。
(3)化合物48的合成
Figure BDA0003072134930000201
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IM 4-1(99.3mmol)、反应物e-1(99.3mmol)、1,4-二氧六环(450.0mL)、水(112.5mL)和碳酸钾(198.6mmol)，升温至45℃～50℃，加入四(三苯基膦)钯(0.50mmol)，继续升温至回流，反应4h；将反应液用二氯乙烷和水萃取，分液，合并有机相使用无水硫酸钠干燥，过滤并且浓缩有机相，继续降温至15四三苯基膦钯20℃，有大量固体析出，过滤，滤饼用乙醇淋洗，得化合物48(44.7mmol，收率45.00％)，质谱：m/z＝499.2[M+H]+。
参照化合物48的合成方法合成下表3所示的化合物，不同之处在于使用反应物f-x(x为1或2)代替反应物f-1，使用反应物e-x(x为7-13或1)代替反应物e-1。
表3
Figure BDA0003072134930000202
Figure BDA0003072134930000211
部分化合物核磁数据如下表4所示
表4
Figure BDA0003072134930000212
有机电致发光器件的制备和性能评估
实施例1
蓝色有机电致发光器件
将厚度为
Figure BDA0003072134930000221
的阳极100ITO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200、阳极100以及绝缘层图案的实验基板，利用紫外臭氧以及O2:N2等离子进行表面处理，以增加阳极100(实验基板)的功函数，并采用有机溶剂清洗ITO基板表面，以清除ITO基板表面的浮渣及油污。
在实验基板上真空蒸镀化合物PPDN(结构式见下文)以形成厚度为
Figure BDA0003072134930000222
的空穴注入层310(HIL)；并在空穴注入层310上方真空蒸镀化合物HT-1(结构式见下文)，以形成厚度为
Figure BDA0003072134930000223
的空穴传输层320(HTL)。在空穴传输层320(HTL)上真空蒸镀化合物HT-2(结构式见下文)，形成厚度为
Figure BDA0003072134930000224
的电子阻挡层330(a)(EBL)。
在电子阻挡层330(a)(EBL)上，将EFIN(结构式见下文)：BD-1(结构式见下文)以97：3的比例进行共同蒸镀，形成厚度为
Figure BDA0003072134930000225
的发光层340(EML)。
将化合物3和LiQ(结构式见下文)以1:1的重量比进行混合并蒸镀形成
Figure BDA0003072134930000226
厚的电子传输层350(ETL)，接着将LiQ蒸镀在电子传输层上，形成厚度为
Figure BDA0003072134930000227
的电子注入层360(EIL)。
将镁(Mg)和银(Ag)以1:9的膜厚比真空蒸镀在电子注入层上，形成厚度为
Figure BDA0003072134930000228
的阴极200。
此外，在上述阴极200上作为保护层蒸镀一层厚度为
Figure BDA0003072134930000229
的CP-1(结构式见下文)，形成覆盖层(CPL)，从而完成有机发光器件的制造。
其中，PPDN、HT-1、HT-2、EFIN、BD-1、LiQ、CP-1的结构式如下表5所示：
表5
Figure BDA00030721349300002210
实施例2至14
除了在形成电子传输层(ETL)时，采用表6中所示的化合物替代化合物3以外，采用与实施例1相同的方法制作有机电致发光器件。
比较例1
利用化合物A替代化合物3，采用与实施例1相同的方法制作有机电致发光器件。
比较例2
利用化合物B替代化合物3，采用与实施例1相同的方法制作有机电致发光器件。
对如上制得的有机电致发光器材，在15mA/cm2的条件下测试T95器件寿命，数据电压、效率、色坐标是在恒定电流密度10mA/cm2下进行测试，其结果示于表6。
表6有机电致发光器件的性能测试结果
Figure BDA0003072134930000231
根据表6的结果可知，在化合物作为有机电致发光层的OLED器件中，于比较例相比，实施例1至14制备的有机电致发光器件的各项性能均有所提高。其中，作为电子传输层的化合物的实施例1至14与已现有技术中的化合物所对应的器件比较例1和2相比有机电致发光器件的电流效率(Cd/A)至少提高了15.9％，外量子效率至少提高了13.8％，寿命最少的提高到了15.3％。由上述数据可知，采用本申请的有机化合物作为电子元件的电子传输层，该电子元件的发光效率(Cd/A)、外量子效率(EQE)以及寿命(T95)都有显著的提高。
实施例15
红色有机电致发光器件
将厚度为
Figure BDA0003072134930000232
的阳极100ITO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200、阳极100以及绝缘层图案的实验基板，利用紫外臭氧以及O2:N2等离子进行表面处理，以增加阳极100(实验基板)的功函数，并采用有机溶剂清洗ITO基板表面，以清除ITO基板表面的浮渣及油污。
在实验基板上真空蒸镀化合物m-MTDATA(结构式见下文)以形成厚度为
Figure BDA0003072134930000233
的空穴注入层310(HIL)；并在空穴注入层310上方真空蒸镀化合物Spiro-TPD(结构式见下文)，以形成厚度为
Figure BDA0003072134930000234
的空穴传输层320(HTL)。在空穴传输层320(HTL)上真空蒸镀化合物HT-3(结构式见下文)，形成厚度为
Figure BDA0003072134930000241
的空穴辅助层330(b)。
在空穴辅助层330(b)上，将化合物2作为主体，同时掺杂Ir(piq)2(acac)(结构式见下文)进行共同蒸镀，形成厚度为
Figure BDA0003072134930000242
的发光层340(EML)。
将BimiBphen(结构式见下文)和LiQ(结构式见下文)以1:1的重量比进行混合并蒸镀形成
Figure BDA0003072134930000243
厚的电子传输层350(ETL)，接着将LiQ(结构式见下文)蒸镀在电子传输层上，形成厚度为
Figure BDA0003072134930000244
的电子注入层360(EIL)。
将镁(Mg)和银(Ag)以1:9的膜厚比真空蒸镀在电子注入层上，形成厚度为
Figure BDA0003072134930000247
的阴极200。
此外，在上述阴极200上作为保护层蒸镀一层厚度为
Figure BDA0003072134930000245
的CP-1(结构式见下文)，形成覆盖层(CPL)，从而完成有机发光器件的制造。
其中，m-MTDATA、Spiro-TPD、HT-3、Ir(piq)2(acac)、BimiBphen、LiQ、CP-1的结构式如下表7所示：
表7
Figure BDA0003072134930000246
实施例16至26
除了在形成发光层(EML)时，采用表8中所示的化合物替代化合物2以外，采用与实施例15相同的方法制作有机电致发光器件。
比较例3
利用化合物C替代化合物2，采用与实施例15相同的方法制作有机电致发光器件。
比较例4
利用化合物D替代化合物2，采用与实施例15相同的方法制作有机电致发光器件。
对如上制得的有机电致发光器材，在15mA/cm2的条件下测试T95器件寿命，数据电压、效率、色坐标是在恒定电流密度10mA/cm2下进行测试，其结果示于表17。
表8有机电致发光器件的性能测试结果
Figure BDA0003072134930000251
根据表8的结果可知，在化合物作为有机电致发光层的OLED器件中，与比较例相比，作为发光层的化合物的实施例15至26与已现有技术中的化合物所对应的器件比较例3和4相比有机电致发光器件的电流效率(Cd/A)至少提高了8.2％，外量子效率至少提高了13.7％，寿命最少的提高了27.6％。由上述数据可知，采用本申请的有机化合物作为电子元件的有机电致发光层，该电子元件的发光效率(Cd/A)、外量子效率(EQE)以及寿命(T95)都有显著的提高。作为主体发光材料，分子结构具有双极性结构，三重态能量高，载流子迁移率高，在用于有机电致发光器件的发光层时可以显著改善有机电致发光器件的性能。
应可理解的是，本申请不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本申请能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本申请的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本申请延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本申请的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了己知用于实现本申请的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本申请。

Claims (12)

1.一种有机化合物，其中，所述有机化合物的结构通式如化学式1所示：
Figure FDA0003072134920000011
其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9相同或不同，且各自独立地选自化学式2所示的结构、氢、氘、卤素基团、氰基、碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为6～20的芳基、碳原子数为3～20的杂芳基，且R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9中任一者为化学式2所示的结构；
L选自单键、碳原子数为6～30的取代或未取代的亚芳基、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、碳原子数为3～40的取代或未取代的杂芳基；
L和Ar中的取代基相同或不同，且各自独立地选自氘、卤素基团、氰基、碳原子数为6～20的芳基、碳原子数为3～20的杂芳基、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；任选地，在Ar中，任意两个相邻的取代基形成饱和或不饱和的3～15元环。
2.根据权利要求1所述的有机化合物，其中，L选自单键、碳原子数为6～14的取代或未取代的亚芳基、碳原子数为5～15的取代或未取代的亚杂芳基；
优选地，L中的取代基选自氘、氟、氰基、碳原子数为1～5的烷基、碳原子数为6～12的芳基。
3.根据权利要求1所述的有机化合物，其中，L选自单键、取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚萘基、取代或未取代的亚联苯基、取代或未取代的亚吡啶基、取代或未取代的亚喹啉基、取代或未取代的亚蒽基、取代或未取代的亚三嗪基、取代或未取代的亚二苯并噻吩基、取代或未取代的亚二苯并呋喃基；
优选地，L中的取代基选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、苯基、萘基、联苯基。
4.根据权利要求1所述的有机化合物，其中，L选自单键或者取代或未取代的基团V，未取代的基团V选自如下基团所组成的组：
Figure FDA0003072134920000012
其中，
Figure FDA0003072134920000013
表示化学键；取代的基团V上具有一个或多个的取代基，取代的基团V上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、萘基、联苯基；当基团V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，Ar选自碳原子数为6～25的取代或未取代的芳基、碳原子数为3～25的取代或未取代的杂芳基；
优选地，Ar中的取代基分别独立地选自氘、氟、氰基、碳原子数为1～5的烷基、碳原子数为6～12的芳基、碳原子数为1～5的烷氧基；任选地，在Ar中，任意两个相邻的取代基形成碳原子数为饱和或不饱和的5～13元环。
6.根据权利要求1所述的有机化合物，其中，Ar选自取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的喹啉基、取代或未取代的异喹啉基、取代或未取代的吡嗪基、取代或未取代的嘧啶基、取代或未取代的三嗪基、取代或未取代的菲基、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、取代或未取代的芴基、取代或未取代的咔唑基、取代或未取代的氧杂蒽基、取代或未取代的吖啶基、取代或未取代的吲哚[1,2-b]芴基；
优选地，Ar中的取代基选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、苯基、甲氧基；任选地，在Ar中，任意两个相邻的取代基形成稠合苯环、稠合苯并环戊烷、螺芴环。
7.根据权利要求1所述的有机化合物，其中，Ar选自取代或未取代的基团W，未取代的基团W选自如下基团所组成的组：
Figure FDA0003072134920000021
其中，
Figure FDA0003072134920000022
表示化学键；取代的基团W上具有一个或多个的取代基，取代的基团W上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、甲氧基；当基团W的取代基个数大于1时，各取代基相同或不同。
8.根据权利要求1所述的有机化合物，其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9相同或不同，且各自独立地选自化学式2所示的结构、氢、氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、苯基、萘基、联苯基、吡啶基，且R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9中任一者为化学式2所示的结构。
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：
Figure FDA0003072134920000023
Figure FDA0003072134920000031
Figure FDA0003072134920000041
Figure FDA0003072134920000051
Figure FDA0003072134920000061
Figure FDA0003072134920000071
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，所述功能层包括电子传输层，所述电子传输层包括所述有机化合物；
优选地，所述功能层包括有机电致发光层，所述有机电致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。
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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