CN113372321B - 有机化合物及包含该化合物的电子器件及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及有机电致发光材料技术领域,具体而言涉及一类具有9,10‑二氢‑9,9‑二甲基‑10‑氧杂菲和芳胺基团的有机电致发光材料以及包含该化合物的电子器件及装置。本申请的有机电致发光器件具有较低的驱动电压、较高的发光效率和较长的使用寿命。

Description

有机化合物及包含该化合物的电子器件及装置
技术领域
本申请涉及有机电致发光材料技术领域,具体而言涉及具有氧杂菲和三芳基胺的结构的有机电致发光材料以及包含该化合物的电子器件及装置。
背景技术
近年来,有机电致发光装置(OLED,Organic electroluminescent device)作为新一代显示技术逐渐进入人们的视野。常见的有机电致发光装置是由阳极、阴极以及在阴极和阳极之间设置的一层或多层有机层构成。当阴阳两极施加电压时,两电极产生电场,在电场的作用下,阴极侧的电子向发光层移动,阳极侧的电子也向发光层移动,两者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。因此,提高OLED装置中电子和空穴的再结合性是至关重要的。
为了提高有机电致发光装置的亮度、效率和寿命,通常在装置中使用多层结构。这些多层结构包括:空穴注入层(hole injection layer),空穴传输层(hole transportlayer),电子阻挡层(electron-blocking layer)、发光层(emitting layer)和电子传输层(electron transport layer)等。这些有机层能够提高载流子(空穴和电子)在各层界面间的注入效率,平衡载流子在各层之间传输,从而提高装置的亮度和效率。
目前,虽然大量性能优良的有机电致发光材料已被陆续开发出来,但该技术仍然存在很多问题。因此,如何设计新的性能更好的材料,从而降低有机电致发光装置的驱动电压、提高其发光效率并且延长其使用寿命,是本领域技术亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题,本申请提供有机电致发光化合物,其能够提高OLED装置中电子和空穴的结合率,使电子器件具有高的发光效率。与此同时,本申请还提供了包含该有机电致发光化合物的有机发光装置,其具有较低的驱动电压、较高的发光效率和较长的使用寿命。
本发明的目的在于提供一种性能优异的有机化合物,可用作有机电致发光器件中的空穴传输层。为了实现上述目的,本发明提供一种有机化合物,该有机化合物具有如下式(I)所示的结构:
Figure BDA0002405209430000011
其中,L选自由单键、取代或未取代的碳原子数为6~30的亚芳基和取代或未取代的碳原子数为3~30的亚杂芳基所组成的组;
R1和R2彼此相同或不同,且各自独立地选自由取代或未取代的碳原子数为6~40的芳基、取代或未取代的碳原子数为3~40的杂芳基、取代或未取代的碳原子数为1~12烷基、取代或未取代的碳原子数为3~12的环烷基、取代或未取代的碳原子数为7~30的芳烷基、取代或未取代的碳原子数为2~30杂芳烷基所组成的组;
各R3独立地选自由氘、卤素基团、氰基、碳原子数为1~12的卤代烷基、碳原子数为1~12的烷基、碳原子数为1~12的烷氧基、碳原子数为3~12的环烷基、碳原子数为1~12的烷硫基、碳原子数为3~12的三烷基硅基、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7~20的芳氧基、碳原子数为4~20的芳硫基组成的组;
n为0、1、2、3、4、5、6或者7;当n大于1时,任意两个R3相同或者不相同;
L、R1、R2中的各取代基彼此相同或不同,各自独立地选自由氘、卤素基团、氰基、碳原子数为1~12的烷基、碳原子数为1~12的卤代烷基、碳原子数为1~12的烷氧基、碳原子数为1~12的烷硫基、碳原子数为6~25的芳基、碳原子数为3~20的杂芳基、碳原子数为6~20的芳氧基、碳原子数为6~20的芳硫基、碳原子数为3~12的三烷基硅基和碳原子数为3~12的环烷基所组成的组;
在L、R1和R2中,当同一原子上具有两个取代基时,任选地,两个所述取代基之间相互连接,以与它们所共同连接的原子一起形成5到18元脂肪族环或芳香环。
本发明第二方面提供包含本发明第一方面所述的有机化合物的电子器件。
本发明第三方面提供一种电子器件,包括阳极、阴极、以及介于阳极与阴极之间的功能层,所述功能层含有本发明第一方面所述的有机化合物。在一些实施方式中,所述功能层为空穴传输层。
在一些实施方式中,所述电子器件为有机电致发光器件,在另一些实施方式中,所述电子器件为光电转化器件。
本发明第四方面提供一种电子装置,包含本发明第三方面所述的电子器件。
通过上述技术方案,本发明的有机化合物的化学结构包括9,10-二氢-9,9-二甲基-10-氧杂菲基团和芳胺,在氧杂菲基团中,两个甲基和氧均可向苯环通过共轭/超共轭效应提供电子,从而使该基团具有很高的共轭电子云密度,将其和三芳基胺结合后将具有很高的空穴迁移率,从而在该材料用于有机电致发光装置的空穴传输层时,可以提升装置的发光效率。
氧杂菲基团在具有较为平面结构的同时,其非对称性和位阻相比一般平面共轭基团更大,使其拥有较低的结晶性以及良好的成膜性,使其在应用于电致有机发光装置时,可以有效提升装置寿命。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解,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发明,但并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明制备的一种有机电致发光器件的示意图。
图2是本发明的电子器件的另一种具体实施方式(有机电致发光器件)的结构示意图。
图3是本发明的电子器件的第三种具体实施方式(太阳能电池)的结构示意图。
图4是本发明的电子器件的第四种具体实施方式(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 3201 第一空穴传输层
3202 第二空穴传输层 330 电子阻挡层 340 发光层
350 电子传输层 360 电子注入层 370 光电转化层
400 电子装置
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
一种有机化合物,该有机化合物具有如下式(I)所示的结构:
Figure BDA0002405209430000031
其中,L选自由单键、取代或未取代的碳原子数为6~30的亚芳基和取代或未取代的碳原子数为3~30的亚杂芳基所组成的组;
R1和R2彼此相同或不同,且各自独立地选自由取代或未取代的碳原子数为6~40的芳基、取代或未取代的碳原子数为3~40的杂芳基、取代或未取代的碳原子数为1~12烷基、取代或未取代的碳原子数为3~12的环烷基、取代或未取代的碳原子数为7~30的芳烷基、取代或未取代的碳原子数为2~30杂芳烷基所组成的组;
各R3独立地选自由氘、卤素基团、氰基、碳原子数为1~12的卤代烷基、碳原子数为1~12的烷基、碳原子数为1~12的烷氧基、碳原子数为3~12的环烷基、碳原子数为1~12的烷硫基、碳原子数为3~12的三烷基硅基、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6~20的芳氧基、碳原子数为6~20的芳硫基组成的组;
n为0、1、2、3、4、5、6或者7;当n大于1时,任意两个R3相同或者不相同;
L、R1、R2中的各取代基彼此相同或不同,各自独立地选自由氘、卤素基团、氰基、碳原子数为1~12的烷基、碳原子数为1~12的卤代烷基、碳原子数为1~12的烷氧基、碳原子数为1~12的烷硫基、碳原子数为6~25的芳基、碳原子数为3~20的杂芳基、碳原子数为6~20的芳氧基、碳原子数为6~20的芳硫基、碳原子数为3~12的三烷基硅基和碳原子数为3~12的环烷基所组成的组;
在L、R1和R2中,当同一原子上具有两个取代基时,任选地,两个所述取代基之间相互连接,以与它们所共同连接的原子一起形成5到18元脂肪族环或芳香环。
在一些实施方式中,本申请有机化合物选自如下式(I-1)~(I-8)所示的结构:
Figure BDA0002405209430000041
在一些更具体的实施方式中,本申请有机化合物选自如下所示的结构:
Figure BDA0002405209430000042
在本申请中,术语“任选”或者“任选地”意味着随后所描述的事件或者环境可以但不必发生,该说明包括该事情或者环境发生或者不发生的场合。例如,“任选被烷基取代的杂环基团”意味着烷基可以但不必须存在,该说明包括杂环基团被烷基取代的情景和杂环基团不被烷基取代的情景。例如,“任选地,连接于同一个原子上的R4和R5可以相互连接以与它们共同连接的原子形成饱和或不饱和的5至13元脂肪族环或芳香环”意味着连接于同一个原子上的R4和R5可以成环但不必须成环,包括R4和R5相互连接成成饱和或不饱和的5至13元脂肪族环或芳香环的情景,也包括R4和R5相互独立地存在的情景。
在本申请中,L、R1、R2、R3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10的亚芳基,则亚芳基及其上的取代基的所有碳原子数之和为10。
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个选自B、N、O、S、Se、Si或P的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”。
在本发明中,“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。例如,“取代或未取代的烷基”是指具有取代基的烷基或者非取代的烷基。
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20个碳原子,在本申请中,诸如“1至20”的数值范围是指给定范围中的各个整数;例如,“1至20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、11个碳原子、12个碳原子、13个碳原子、14个碳原子、15个碳原子、16个碳原子、17个碳原子、18个碳原子、19个碳原子或20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。在又一些实施方案中,烷基基团含有1-4个碳原子;还在一些实施方案中,烷基基团含有1-3个碳原子。所述烷基基团可以任选地被一个或多个本发明描述的取代基所取代。烷基基团的实例包含,但并不限于,甲基(Me、-CH3),乙基(Et、-CH2CH3),正丙基(n-Pr、-CH2CH2CH3),异丙基(i-Pr、-CH(CH3)2),正丁基(n-Bu、-CH2CH2CH2CH3),异丁基(i-Bu、-CH2CH(CH3)2),仲丁基(s-Bu、-CH(CH3)CH2CH3),叔丁基(t-Bu、-C(CH3)3)等。此外,烷基可为取代的或未取代的。
“烷氧基”是指式-OR,其中R为本文定义的烷基。烷氧基的非限制性列举为甲氧基、乙氧基、正丙氧基、1-甲基乙氧基(异丙氧基)、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基。烷氧基可为取代的或未取代的。
在本申请中,“烯基”是指在直链或支链烃链中包含一个或多个双键的烃基。烯基可为未取代的或取代的。烯基可具有1至20个碳原子,每当在本文出现时,诸如“1至20”的数值范围是指给定范围中的各个整数;例如,“1至20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、11个碳原子、12个碳原子、13个碳原子、14个碳原子、15个碳原子、16个碳原子、17个碳原子、18个碳原子、19个碳原子或20个碳原子的烯基。例如,烯基可以为乙烯基、丁二烯、或1,3,5-己三烯。
在本申请中,环烷基指的是环状饱和烃,包含单环和多环结构。环烷基可具有3-20个碳原子,诸如“3至20”的数值范围是指给定范围中的各个整数;例如,“3至20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、10个碳原子、11个碳原子、12个碳原子、13个碳原子、14个碳原子、15个碳原子、16个碳原子、17个碳原子、18个碳原子、19个碳原子或20个碳原子的环烷基。环烷基可为具有3至20个碳原子的小环、普通环或大环。环烷基还可分为单环-只有一个环、双环-两个环-或多环-三个或以上环。环烷基还可分为两个环共用一个碳原子-螺环、两个环共用两个碳原子-稠环和两个环共用两个以上碳原子-桥环。此外,环烷基可为取代的或未取代的。在一些实施方式中环烷基为5至10元环烷基,在另一些实施方式中,环烷基为5至8元环烷基,举例而言,环烷基的示例可以是,但不限于:五元环烷基即环戊基、六元环烷基即环己烷基、10元多环烷基如金刚烷基等。
在本申请中,芳基指的是衍生自芳香烃环的任选官能团或取代基。芳基可以是单环芳基或多环芳基,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,通过碳碳键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。其中,芳基中不含有B、N、O、S、Se、Si或P等杂原子。举例而言,在本申请中,苯基、联苯基、三联苯基等为芳基。芳基的示例可以包括苯基、萘基、芴基、蒽基、菲基、联苯基、三联苯基、四联苯基、五联苯基、六联苯基、苯并[9,10]菲基、芘基、苝基、苯并荧蒽基、
Figure BDA0002405209430000061
基9,9二甲基芴基、9,9-二苯基芴基、螺二芴基、茚基等,而不限于此。
在本申请中,取代的芳基,指的是芳基中的一个或者多个氢原子被其它基团所取代。例如至少一个氢原子被氘原子、F、Cl、I、CN、羟基、氨基、支链烷基、直链烷基、环烷基、烷氧基、烷胺基、烷硫基、烷基硅烷基、芳氧基、芳硫基或者其他基团取代。可以理解的是,取代的芳基的碳原子数,指的是芳基及其芳基上的取代基的总碳原子数。例如,取代的碳原子数为18的芳基,指的是芳基和芳基上的取代基的碳原子总数为18个。举例而言,9,9-二甲基芴基为碳原子数为15的取代的芳基。
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6-33个,在另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个或者6-18个或6-12个。举例而言,芳基的碳原子数量可以是6个、12个、13个、18个、20个、25个或33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,杂芳基可以是包括B、O、N、P、Si、Se和S中的至少一个作为杂原子的杂芳基。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,任一芳香环体系为一个芳香单环或者一个芳香稠环,且任一芳香环体系中含有所述杂原子。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、二苯并甲硅烷基、二苯并呋喃基、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的杂芳基,N-芳基咔唑基、N-杂芳基咔唑基、苯基取代的二苯并呋喃基等为通过碳碳键共轭连接的多个芳香环体系的杂芳基。苯并呋喃基、苯并吡啶基等属于双环稠合杂芳基,二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基等属于三环稠合杂芳基。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。
本申请中的“杂芳基”可以包括1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个任选自B、O、N、P、Si、Se和S的杂原子,碳原子数可以是3-40个,在一些实施例中杂芳基的碳原子数可以是3-30个,在另一些实施例中,杂芳基的碳原子数可以是3-20个,或3-18个,或3-12个。举例而言,杂芳基的碳原子数量还可以是5个、8个、9个、12个、18个、20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。在本申请中,对芳基的解释可应用于亚芳基,对杂芳基的解释同样应用于亚杂芳基,对烷基的解释可应用于亚烷基,对环烷基的解释可应用于亚环烷基。
在本发明中,m个原子形成的环体系,即为m元环。例如,苯基为6元芳基。6-10元芳环可以指苯环、茚环和萘环等。
本申请中的“环”包含饱和环以及不饱和环;饱和环即环烷基、杂环烷基;不饱和环,即环烯基、杂环烯基、芳基和杂芳基。
本申请中“脂肪族环”指的是环烷基和环烯基。
本申请中“芳香环”指的是芳基和杂芳基。
本申请中,卤素包括氟、氯、溴、碘。
本申请中的不定位连接键,是指从环体系中伸出的单键
Figure BDA0002405209430000073
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,下式(f)中所示的,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-7)所示出的任一可能的连接方式。
Figure BDA0002405209430000071
再举例而言,下式(X')中所示的,式(X')所表示的菲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 BDA0002405209430000072
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。
Figure BDA0002405209430000081
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。
在本发明的一些实施方式中,L为单键、取代或未取代的碳原子数为6~20的芳基、取代或未取代的碳原子数为3~20的杂芳基;所述L中的取代基彼此相同或不同,各自独立地选自由氘、氟、氯、氰基、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、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6~12的芳氧基、碳原子数为6~12的芳硫基、碳原子数为3~9的三烷基硅基和碳原子数为3~12的环烷基所组成的组。
在本发明的一些实施方式中,L为取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的二联苯亚基、取代或未取代的三联苯亚基、取代或未取代的萘亚基、取代或未取代的9,9-二甲基芴亚基、取代或未取代的二苯并呋喃亚基、取代或未取代二苯并噻吩亚基、取代或未取代的喹啉亚基、取代或未取代的异喹啉亚基、取代或未取代的咔唑亚基、取代或未取代的苯基-咔唑亚基、取代或未取代的菲亚基、取代或未取代的蒽亚基、取代或未取代的吡啶亚基中的一种,或者为上述亚基中两者或三者通过单键连接所形成的亚基基团。
举例来讲,当L是两个或三个基团通过单键形成的基团,当其是两个不同基团通过单键形成的基团,且两个基团分别是亚苯基和亚二苯并呋喃基时,L为
Figure BDA0002405209430000082
在本发明的一些实施方式中,L选自单键或者选自以下式(i-1)~式(i-14)所示的基团所组成的组:
Figure BDA0002405209430000083
Figure BDA0002405209430000091
上述基团中,X选自O、S、Se、C(R4R5)、N(R6)和Si(R4R5)所组成的组;
各X1~X35分别独立地为C(Rx)或N,当一个基团中包含两个以上Rx时,任意两个Rx彼此相同或不同;
各Rx和各Z1~Z7分别独立地选自氢、氘、氟、氯、溴、氰基、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、碳原子数为1~10的烷硫基、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6~12的芳氧基、碳原子数为6~12的芳硫基、碳原子数为3~9的三烷基硅基和碳原子数为3~12的环烷基所组成的组;
各n1、n3、n4和n6分别独立地为1、2、3或4,各n2独立地为1、2、3、4、5或6;n5为1、2、3、4或5;n7为1、2、3、4、5、6或7;
R4、R5和R6分别独立地选自氢、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6~20的芳基、碳原子数为3~20的杂芳基和碳原子数为3~12的环烷基所组成的组;或者,
任选地,连接于同一原子上的R4和R5相互连接以与它们共同连接的原子形成饱和或不饱和的5至13元脂肪族环或芳香环。
举例而言,L为式(i-7)
Figure BDA0002405209430000092
时,当Z2为H,X为C(R4R5)时,任选地,连接于同一个原子上的R4和R5相互连接以与它们共同连接的原子形成饱和或不饱和的5至13元脂肪族环指的是:R4和R5可以相互连接形成一个5至13元环,也可以相互独立存在;当R4和R5形成脂肪族环时,该环的原子数可以是5元环,例如
Figure BDA0002405209430000093
也可以是6元环,例如
Figure BDA0002405209430000101
还可以是10元环,例如
Figure BDA0002405209430000102
当然,R4和R5相互连接形成的环上的原子数还可以为其他数值,此处不再一一列举。同时,R4和R5相互连接形成的环还可以是芳香环,例如13元芳环,
Figure BDA0002405209430000103
可选地,本申请中,上述R4和R5成环的情况,连接于同一个原子上的R4和R5相互连接以与它们共同连接的原子形成饱和的5至10元脂肪族环或形成9-13元芳香环。
在本发明的一些实施方式中,L选自单键、取代或未取代的基团W1,所述未取代的基团W1选自如下基团组成的组:
Figure BDA0002405209430000104
所述W1基团被一个或多个取代基所取代时,W1的取代基各自独立地选自由氘、氟、氯、氰基、碳原子数为1~6的烷基、碳原子数为1~4的烷氧基、碳原子数为1~4的卤代烷基、碳原子数为3~9的三烷基硅基、碳原子数为3~10的环烷基、碳原子数为6~15的芳基和碳原子数为3~12的杂芳基所组成的组;所述W1的取代基多于1个时,各个取代基相同或不同。
本申请中的“多个”指的是两个或两个以上。
在本发明的一些更具体的实施方式中,L为单键、或者如下基团中的任意一个:
Figure BDA0002405209430000111
在本发明的一些更具体的实施方式中,L为单键、或者如下基团中的任意一个:
Figure BDA0002405209430000112
Figure BDA0002405209430000113
L基团并不限于此。
在本发明的一种具体实施方式中,L为单键或者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、取代或未取代的菲基、取代或未取代的二联苯基、取代或未取代的三联苯基、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、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的咔唑基、取代或未取代的N-苯基咔唑基中的一种,或者为它们中两者或三者通过单键连接形成的基团;L上的取代基彼此相同或不同,各自独立地选自氘、氟、氯、氰基、甲基、乙基、异丙基、正丙基、叔丁基、甲氧基、乙氧基、三氟甲基、三甲基硅基、苯基、萘基、喹啉、异喹啉基、吡啶基、环戊烷基、环己烷基所组成的组。
在本发明的一些更具体的实施方式中,各R3独立地选自氘、氟、氯、氰基、碳原子数为1~4的卤代烷基、碳原子数为1~6的烷基、碳原子数为1~4的烷氧基、碳原子数为5~10的环烷基、碳原子数为1~4的烷硫基、碳原子数为3~9的三烷基硅基、碳原子数为6~12的芳基、碳原子数为5~12的杂芳基;n为0、1、2、3或4;当n大于1时,任意两个R3相同或者不相同。
在本发明的一些更具体的实施方式中,各R3独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、丙基、叔丁基、三氟甲基、甲氧基、乙氧基、异丙氧基、三甲基硅烷基、环戊基、环己基、苯基、吡啶基、喹啉基、异喹啉基、二苯并噻吩基、二苯并呋喃基,n为0、1、2、3或4;当n大于1时,任意两个R3相同或者不相同。
在本发明的一些实施方式中,R1和R2彼此相同或不同,且分别独立地选自由取代或未取代的碳原子数为6~33的芳基、取代或未取代的碳原子数为3~18的杂芳基所组成的组;R1、R2中的各取代基彼此相同或不同,各自独立地选自由氘、氟、氯、氰基、碳原子数为1~8的烷基、碳原子数为1~8的卤代烷基、碳原子数为1~8的烷氧基、碳原子数为1~8的烷硫基、碳原子数为6~25的芳基、碳原子数为3~18的杂芳基、碳原子数为6~20的芳氧基、碳原子数为6~20的芳硫基、碳原子数为3~12的三烷基硅基和碳原子数为3~12的环烷基所组成的组;
R1和R2中,当同一原子上具有两个取代基时,任选地,两个所述取代基之间相互连接,以与它们所共同连接的原子一起形成5到13元脂肪族环或芳香环。
在本发明的一些实施方式中,所述R1和R2彼此相同或不同,各自独立地选自以下式(j-1)~式(j-16)所示的基团所组成的组:
Figure BDA0002405209430000121
Figure BDA0002405209430000131
其中,M1选自单键或者
Figure BDA0002405209430000132
G1~G5各自独立地选自N或者C(F1),且G1~G5中至少一个选自N;当G1~G5中的两个以上选自C(F1)时,任意两个F1相同或者不相同;
G6~G13各自独立地选自N或者C(F2),且G6~G13中至少一个选自N;当G6~G13中的两个以上选自C(F2)时,任意两个F2相同或者不相同;
G14~G23各自独立地选自N或者C(F3),且G14~G23中至少一个选自N;当G14~G23中的两个以上选自C(F3)时,任意两个F3相同或者不相同;
G24~G33各自独立地选自N或者C(F4),且G24~G33中至少一个选自N;当G24~G33中的两个以上选自C(F4)时,任意两个F4相同或者不相同;
H1选自氢、氘、氟、氯、溴、氰基、碳原子数为3~12的三烷基硅基、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1~10的烷硫基;
H2~H9、H21各自独立地选自:氢、氘、氟、氯、溴、氰基、碳原子数为3~12的三烷基硅基、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1~10的烷硫基、碳原子数为1~10的烷硫基、碳原子数为3~18的杂芳基;
H10~H20、F1~F4各自独立地选自:氢、氘、氟、氯、溴、氰基、碳原子数为3~12的三烷基硅基、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1~10的烷硫基、碳原子数为6~18的芳基、碳原子数为3~18的杂芳基;
h1~h21以hk表示,H1~H21以Hk表示,k为变量,表示1~21的任意整数,hk表示取代基Hk的个数;其中,当k选自5或者17时,hk选自1、2或者3;当k选自2、7、8、12、15、16、18或者21时,hk选自1、2、3或者4;当k选自1、3、4、6、9或者14时,hk选自1、2、3、4或者5;当k为13时,hk选自1、2、3、4、5或者6;当k选自10或者19时,hk选自1、2、3、4、5、6或者7;当k为20时,hk选自1、2、3、4、5、6、7或者8;当k为11时,hk选自1、2、3、4、5、6、7、8或9;且当hk大于1时,任意两个Hk相同或者不相同;
K1选自O、S、N(H22)、C(H23H24)、Si(H23H24);其中,H22、H23、H24各自独立地选自:碳原子数为6~18的芳基、碳原子数为3~18的杂芳基、碳原子数为1~10的烷基或碳原子数为3~10的环烷基,或者上述连接于同一个原子上的H23和H24相互连接以与它们共同连接的原子形成5至13元脂肪族环或芳香环。
举例而言,式(j-10)
Figure BDA0002405209430000141
中,当M1为单键,H19均为氢,K2为单键,K1为C(H23H24)时,任选地,H23和H24相互连接以与它们共同连接的原子形成5至13元脂肪族环或芳香环指的是:H23和H24可以相互连接形成一个环,也可以相互独立存在;当H23和H24形成环时,该环可以是5元脂肪族环,例如
Figure BDA0002405209430000142
也可以是6元脂肪族环,例如
Figure BDA0002405209430000143
还可以是13元芳香环,例如
Figure BDA0002405209430000144
当然,H23和H24相互连接形成的环上的碳原子数还可以为其他数值,此处不再一一列举。
K2选自单键、O、S、N(H25)、C(H26H27)、Si(H26H27);其中,H25、H26、H27各自独立地选自:碳原子数为6~18的芳基、碳原子数为3~18的杂芳基、碳原子数为1~10的烷基或碳原子数为3~10的环烷基。可选地,本申请中,R1或R2为式(j-10)时,上述R23和R24成环的情况,R23和R24相互连接以与它们共同连接的原子形成饱和的5至10元脂肪族环或形成9-13元芳香环。
在本发明的一些实施方式中,所述R1和R2彼此相同或不同,且分别独立地选自取代或未取代的基团Y1,所述未取代的基团Y1选自如下基团:
Figure BDA0002405209430000145
Figure BDA0002405209430000151
所述Y1基团被一个或多个取代基所取代时,Y1的取代基各自独立地选自由氘、氟、氯、氰基、碳原子数为1~6的烷基、碳原子数为1~4的烷氧基、碳原子数为1~4的卤代烷基、碳原子数为3~9的三烷基硅基、碳原子数为3~10的环烷基、碳原子数为6~25的芳基和碳原子数为3~18的杂芳基所组成的组;所述Y1的取代基多于1个时,各个取代基相同或不同。
本申请中“多个”指的是两个或两个以上。
在本发明的一些实施方式中,R1和R2彼此相同或不同,且分别独立地选自以下基团:
Figure BDA0002405209430000152
Figure BDA0002405209430000161
在本发明的一种具体实施方式中,R1和R2可以各自独立地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、取代或未取代的菲基、取代或未取代的二联苯基、取代或未取代的三联苯基、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、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的嘧啶基、取代或未取代的1,4-二嗪基、取代或未取代的喹啉基、取代或未取代的咔唑基、取代或未取代的N-苯基咔唑基、取代或未取代的苝基、取代或未取代的芘基中的一种,或者为它们中任选两者或三者通过单键连接形成的亚基基团。
R1和R2上的取代基彼此相同或不同,独立地选自氘、氟、氯、氰基、碳原子数为1~6的烷基、碳原子数为1~4的烷氧基、碳原子数为1~4的卤代烷基、碳原子数为3~9的烷基硅烷基、碳原子数为3~10的环烷基、碳原子数为6~25的芳基和碳原子数为3~18的杂芳基所组成的组。
在本发明的一种具体实施方式中,R1和R2上的取代基彼此相同或不同,独立地选自氘、氟、氯、氰基、甲基、乙基、异丙基、正丙基、叔丁基、甲氧基、乙氧基、异丙氧基、三氟甲基、三甲基硅基、环戊基、环己基、金刚烷基、苯基、萘基、蒽基、菲基、二联苯基、三联苯基、芴基、9,9-二甲基芴基、螺二芴基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、吡啶基、嘧啶基、1,4-二嗪基、喹啉基、异喹啉基、咔唑基、N-苯基咔唑基、苝基所组成的组。
在本发明的一些更具体的实施方式中,R1和R2彼此相同或不同,且分别独立地选自以下基团:
Figure BDA0002405209430000171
Figure BDA0002405209430000172
但R1和R2并不限于此。
在本发明的一种具体实施方式中,R1和R2可以各自独立地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、取代或未取代的菲基、取代或未取代的二联苯基、取代或未取代的三联苯基、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、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的咔唑基、取代或未取代的N-苯基咔唑基、取代或未取代的苝基、取代或未取代的芘基中的一种,或者为它们中两者或三者通过单键连接形成的基团;R1和R2上的取代基彼此相同或不同,独立地选自氘、氟、氯、氰基、甲基、乙基、异丙基、正丙基、叔丁基、三甲基硅基、苯基、萘基、蒽基、菲基、二联苯基、三联苯基、芴基、9,9-二甲基芴基、螺二芴基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、吡啶基、咔唑基、N-苯基咔唑基所组成的组。
本申请一个或多个实施方式提供了选自以下的化合物:
Figure BDA0002405209430000181
Figure BDA0002405209430000191
Figure BDA0002405209430000201
Figure BDA0002405209430000211
Figure BDA0002405209430000221
Figure BDA0002405209430000231
Figure BDA0002405209430000241
Figure BDA0002405209430000251
Figure BDA0002405209430000261
Figure BDA0002405209430000271
Figure BDA0002405209430000281
Figure BDA0002405209430000291
Figure BDA0002405209430000301
Figure BDA0002405209430000311
Figure BDA0002405209430000321
Figure BDA0002405209430000331
Figure BDA0002405209430000341
Figure BDA0002405209430000351
Figure BDA0002405209430000361
Figure BDA0002405209430000371
本申请还提供一种电子器件,用于实现光电转换或者电光转化。所述电子器件包括相对设置的阳极和阴极,以及设于所述阳极和所述阴极之间的功能层;所述功能层包含本申请的有机化合物。
举例而言,电子器件为一种有机电致发光器件。如图2所示,如图2所示,该有机电致发光器件可以包括阳极100、阴极200以及功能层300,其中:该阳极100和阴极200相对设置。该功能层300设于所述阳极100和所述阴极200之间。该功能层300包含上述任一实施方式所述的化合物。
如图2所示,阳极100可以是金属、合金或金属氧化物等,例如,其可以是镍、铂、钒、铬、铜、锌、金或它们的合金,也可以是氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO);阳极100材料还可以是其他,例如,还可以是组合物,如:ZnO:Al、SnO2:Sb、导电聚合物(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),当然,阳极100材料不仅限于此,还可以是其他材料,在此不再一一列举。可选地,阳极100材料可以是氧化铟锡(ITO,indium tin oxide)。
如图2所示,阴极200可以是金属或合金材料,例如,其可以是镁、钙、钠、钾、钛、铝、银、或它们的合金,也可以是多层材料,如:LiF/Al、Liq/Al、LiO2/Al、LiF/Ca、LiF/Al和BaF2/Ca,当然,阴极200的材料不仅限于此,还可以是其他材料,在此不再一一列举。可选地,阴极200材料可以是铝。
如图2所示,所述功能层300可以包括空穴传输层320、发光层340和电子传输层350。其中,所述发光层340设于所述空穴传输层320远离所述阳极100的一侧。所述电子传输层350设于所述发光层340靠近所述阴极200的一侧。
如图2所示,发光层340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,发光层340由主体材料和客体材料组成,注入发光层340的空穴和注入发光层340的电子可以在发光层340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。
如图2所示,发光层340的主体材料可以为金属螯合化合物、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。本申请对此不做特殊的限制。在本发明的一种实施方式中,发光层340的主体材料可以为CBP。在本发明的另一种实施方式中,发光层340的主体材料可以为α,β-ADN。
如图2所示,发光层340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。在本发明的一种实施方式中,发光层340的客体材料可以为Ir(piq)2(acac)。如图1所示,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,电子传输层可以使用TPBi和LiQ以1:1的膜厚比.。
如图2所示,所述功能层300还可以包括空穴注入层310。所述空穴注入层310可以设于所述空穴传输层320与所述阳极100之间。
如图2所示,所述功能层300还可以包括电子阻挡层330。所述电子阻挡层330可以设于空穴传输层320与发光层340之间。
如图2所示,所述功能层300还可以包括电子注入层360。所述电子注入层360可以设于电子传输层350与阴极200之间。
此外,如图2所示,所述空穴传输层320可以包括第一空穴传输层3201和第二空穴传输层3202。所述第一空穴传输层3201或第二空穴传输层3202包含本申请所述有机化合物。其中,所述第一空穴传输层3201覆盖于所述空穴注入层310,所述第二空穴传输层3202设于所述第一空穴传输层3201远离所述空穴注入层310的一侧。优选地,本申请化合物用于第二空穴传输层.
在另一实施方式中,该电子器件为太阳能电池。如图3所示,该太阳能电池可以包括阳极100、阴极200以及功能层300,其中:
该阳极100和阴极200相对设置。该功能层300设于所述阳极100和所述阴极200之间。该功能层300包含上述任一实施方式所述的有机化合物。
下面对本申请实施方式的太阳能电池的各部分进行详细说明:
如图3所示,所述功能层300可以包括空穴传输层320、光电转化层370和电子传输层350。其中,所述光电转化层370设于所述空穴传输层320远离所述阳极100的一侧。所述电子传输层350设于所述光电转化层370靠近所述阴极200的一侧。所述空穴传输层320包含本发明所述的有机化合物。
如图3所示,所述功能层300还可以包括电子阻挡层330。所述电子阻挡层330可以设于空穴传输层320与光电转化层370之间。
一种具体实施方式中,该太阳能电池可以为有机薄膜太阳能电池。
本发明的电子器件基于本发明的有机化合物的优异性能,采用该化合物作为功能层材料得到的电子器件具有较高的发光效率和延长的器件寿命。
再举例而言,如图4所示,本申请提供一种电子装置400,该电子装置400包括上述光电转化器件实施方式所描述的任意一种光电转化器件。该电子装置400可以为太阳能发电设备、光检测器、指纹识别设备、光模块、CCD相机或则其他类型的电子装置。由于该电子装置400具有上述光电转化器件实施方式所描述的任意一种光电转化器件,因此具有相同的有益效果,本申请在此不再赘述。
实施例
下文中,将参照实施例详细描述本发明。然而,根据本说明书的实施例可被修改成各种其他形式,并且本说明书的范围不解释为受限于以下描述的实施例。提供本说明书的实施例是为了更完整地向本领域技术人员描述本说明书。
所属领域的专业人员将认识到: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,本发明所申请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。
下面所描述的实施例,除非其他方面表明所有的温度定为摄氏度。试剂购买于商品供应商如Aldrich Chemical Company,Arco Chemical Company and AlfaChemicalCompany,使用时都没有经过进一步纯化,除非其他方面表明。一般的试剂从汕头西陇化工厂、广东光华化学试剂厂、广州化学试剂厂、天津好寓宇化学品有限公司、天津市福晨化学试剂厂、武汉鑫华远科技发展有限公司、青岛腾龙化学试剂有限公司和青岛海洋化工厂购买得到。原料来自商业采购,供应商例如河南创安光电科技有限公司等
下反应一般是在氮气或氩气正压下或在无水溶剂上套一干燥管(除非其他方面表明),反应瓶都塞上合适的橡皮塞,底物通过注射器打入。玻璃器皿都是干燥过的。
色谱柱是使用硅胶柱。硅胶(300~400目)购于青岛海洋化工厂。
低分辨率质谱(MS)数据的测定条件是:Agilent 6120四级杆HPLC-M(柱子型号:ZorbaxSB-C18,2.1×30mm,3.5微米,6min,流速为0.6mL/min。流动相:5%-95%(含0.1%甲酸的CH3CN)在(含0.1%甲酸的H2O)中的比例),采用电喷雾电离(ESI),在210nm/254nm下,用UV检测。
核磁共振氢谱:布鲁克(Bruker)400MHz核磁仪,室温条件下,以CD2Cl2为溶剂(以ppm为单位),用TMS(0ppm)作为参照标准。当出现多重峰的时候,将使用下面的缩写:s(singlet,单峰)、d(doublet,双峰)、t(triplet,三重峰)、m(multiplet,多重峰)。
(一)合成例
合成例
1、中间体I的制备:
a、中间体I-A1的合成
步骤(1):中间体I-1-A的合成
Figure BDA0002405209430000391
将2-碘苯甲酸甲酯(10.0g,38.2mmol)、4-氯-2-甲氧基苯硼酸(7.83g,42.0mmol)、碳酸钾(10.54g,76.4mmol)、四丁基溴化铵(1.27g,3.82mmol)、甲苯(50mL)、乙醇(30mL)和去离子水(20mL)加入三口烧瓶中,氮气保护下搅拌15min后加入四三苯基膦钯(0.44g,0.0382mmol)并升温至75-80℃,搅拌5小时;将反应液冷却至室温,加入甲苯(100mL)进行萃取,合并有机相,使用无水硫酸镁进行干燥,将有机相减压除去溶剂,残留物直接用快速硅胶柱色谱纯化,浓缩得到黄色油状物中间体I-1-A(9.50g,90%)。
步骤(2):中间体I-1-B的合成
Figure BDA0002405209430000401
将中间体I-1-A(5.54g,20mmol)和四氢呋喃(55mL)加入三口烧瓶中并开使搅拌,在氮气保护下缓慢滴加3M的甲基溴化镁的THF溶液(20mL,60mmol),滴加完毕后在室温下搅拌1h,随后升温至60-66℃并且搅拌进行反应6h;将反应液冷却至室温,加入二氯甲烷(110mL)、搅拌下缓慢加入去离子水(55mL),再缓慢加入1mol/L的稀盐酸(55mL),在搅拌后静置分液,将有机相使用无水硫酸镁进行干燥,过滤,减压除去溶剂;得到淡黄色油状物中间体I-1-B(5g,90.25%)。
步骤(3):中间体I-A1的合成
Figure BDA0002405209430000402
将中间体I-1-B(5g,18mmol)和乙腈(50mL)加入三口烧瓶中,开始搅拌并使体系降温至0-10℃,然后滴加1M的三溴化硼的二氯甲烷溶液(18mL,18mmol),将温度控制在0-10℃,1h后将体系自然升至室温,搅拌约5h;而后向反应液中加入去离子水(50mL)、二氯甲烷(50mL),分液,将有机相用无水硫酸镁进行干燥,过滤,减压除去溶剂;所得黄色油状粗品使用正庚烷进行硅胶柱色谱提纯,得到白色固体状中间体I-A1(3g,68.0%)。
GC-MS(pos.ion)m/z:244.10[M]+
H1 NMR(400MHz,CDCl3):δ7.74-7.71(m,2H),7.40-7.37(m,2H),7.30(d,1H),7.05(dd,1H),6.99(d,1H),1.66(s,6H)ppm。
在以下的中间体I-A中,除了使用原料1代替上述步骤(1)中的2-碘苯甲酸甲酯、使用原料2代替步骤(1)中的4-氯-2-甲氧基苯硼酸外,其余步骤(2)~(3)采用与中间体I-A1相同的合成方式制备包括但不限定于如下表1中的中间体I-A2~中间体I-A9:
表1:
Figure BDA0002405209430000403
Figure BDA0002405209430000411
b、中间体I-B1、I-B2的合成:
(1)中间体I-B1的合成:
步骤(1):
Figure BDA0002405209430000421
将中间体I-A1(2.5g,10.22mmol)、联硼酸频那醇酯(3.37g,13.28mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0.094g,0.10mmol)、2-二环己基磷-2’,4’,6’-三异丙基联苯(0.15g,0.31mmol)、醋酸钾(2.51g,25.54mmol)和1,4-二氧六环(25mL)加入三口圆底烧瓶中,氮气保护下加热至80℃,搅拌3h;而后冷却至室温,反应液使用水洗后加入硫酸镁干燥,过滤后将滤液减压除去溶剂;使用甲苯体系对粗品进行重结晶提纯,得到固体中间体I-B1-A(2.8g,收率81.5%)。
步骤(2):
Figure BDA0002405209430000422
将中间体I-B1-A(2.8g,8.33mmol)、4-氯-碘苯(1.99g,8.33mmol)、醋酸钯(0.0187g,0.0833mmol)、2-二环己基磷-2’,4’,6’-三异丙基联苯(0.08g,0.17mmol)、碳酸钾(2.30g,16.65mmol)、甲苯(15mL)、无水乙醇(10mL)和去离子水(5mL)加入圆底烧瓶中,氮气保护下升温至78℃,搅拌4h;而后冷却至室温,反应液使用水洗后加入硫酸镁干燥,过滤后将滤液减压除去溶剂;使用二氯甲烷/正庚烷体系对粗品进行重结晶提纯,得到固体中间体I-B1(2.3g,收率83.6%)。
(2)中间体I-B2的合成:
步骤(1)
Figure BDA0002405209430000423
将中间体I-A1(2.5g,10.22mmol)、联硼酸频那醇酯(3.37g,13.28mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0.094g,0.10mmol)、2-二环己基磷-2’,4’,6’-三异丙基联苯(0.15g,0.31mmol)、醋酸钾(2.51g,25.54mmol)和1,4-二氧六环(25mL)加入三口圆底烧瓶中,氮气保护下加热至80℃,搅拌3h;而后冷却至室温,反应液使用水洗后加入硫酸镁干燥,过滤后将滤液减压除去溶剂;使用甲苯体系对粗品进行重结晶提纯,得到固体中间体I-B2-A(2.9g,收率84.5%)。
步骤(2)
Figure BDA0002405209430000424
将中间体I-B2-A(2.8g,8.33mmol)、3,6-二溴-二苯并噻吩(2.71g,8.33mmol)、醋酸钯(0.0187g,0.0833mmol)、2-二环己基磷-2’,4’,6’-三异丙基联苯(0.08g,0.17mmol)、碳酸钾(2.30g,16.65mmol)、甲苯(15mL)、无水乙醇(10mL)和去离子水(5mL)加入圆底烧瓶中,氮气保护下升温至78℃,搅拌4h;而后冷却至室温,反应液使用水洗后加入硫酸镁干燥,过滤后将滤液减压除去溶剂;使用二氯甲烷/正庚烷体系对粗品进行重结晶提纯,得到固体中间体I-B2(2.95g,收率77.8%)。
参照中间体I-B1的合成过程合成下表中的中间体I-B,在以下的中间体I-B中,除了使用中间体I-A(I-A选自I-A2到I-A9中的部分或全部)代替步骤(1)中的中间体I-A1、使用原料3代替步骤(1)中的对氯碘苯外,采用与中间体I-B1相同的合成途径制备包括但不限定于如下表2中的中间体I-B:
表2:
Figure BDA0002405209430000431
Figure BDA0002405209430000441
2、中间体II的制备:
以中间体II-1的合成为例
Figure BDA0002405209430000442
将4-溴联苯(5.0g,21.0mmol)、4-氨基联苯(3.63g,21.45mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0.20g,0.21mmol)、2-二环己基磷-2’,4’,6’-三异丙基联苯(0.20g,0.42mmol)以及叔丁醇钠(3.09g,32.18mmol)加入甲苯(80mL)中,在氮气保护下加热至108℃,搅拌2h,随后冷却至室温,将反应液使用水洗涤后,分液,将有机相用无水硫酸镁进行干燥,,过滤后将滤液减压除去溶剂;使用二氯甲烷/乙酸乙酯体系对粗品进行重结晶提纯,得到淡黄色固体中间体II-1(5.61g,81.5%)。
以下的中间体II合成时参照中间体II-1的合成方法,除了使用原料4代替4-溴联苯、使用原料5代替4-氨基联苯外,采用与中间体II-1相同的合成途径制备包括但不限定于如下表3中的中间体II:
表3:
Figure BDA0002405209430000443
Figure BDA0002405209430000451
Figure BDA0002405209430000461
Figure BDA0002405209430000471
Figure BDA0002405209430000481
Figure BDA0002405209430000491
Figure BDA0002405209430000501
Figure BDA0002405209430000511
二、化合物的合成:
a、化合物1的合成:
Figure BDA0002405209430000512
将中间体I-A1(3g,12.26mmol)、中间体Ⅱ-1(3.94g,12.26mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0.224g,0.245mmol)、2-二环己基磷-2’,6’-二甲氧基联苯(0.20g,0.49mmol)以及叔丁醇钠(1.77g,18.39mmol)加入甲苯(40mL)中,在氮气保护下加热至108℃,搅拌3h,而后冷却至室温,将反应液用水洗涤后分液,再将有机相用无水硫酸镁进行干燥,过滤后将滤液减压除去溶剂;使用甲苯对粗品进行重结晶提纯,得到白色固体化合物1(4.02g,62.0%)。
质谱LC-MS(ESI,pos.ion):m/z=530.3[M+H]+
1HNMR(400MHz,CDCl3,):7.66(d,1H),7.62-7.59(m,5H),7.52(d,4H),7.43(t,4H),7.34-7.31(m,3H),7.25-7.22(m,6H),6.82(dd,1H),6.74(d,1H),1.64(s,6H).
化合物451的合成:
Figure BDA0002405209430000513
将中间体I-A1(4g,16.34mmol)、中间体Ⅱ-17(9.74g,16.34mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0.149g,0.163mmol)、2-二环己基磷-2’,6’-二甲氧基联苯(0.134g,0.327mmol)以及叔丁醇钠(2.35g,24.51mmol)加入甲苯(100mL)中,在氮气保护下加热至108℃,搅拌3h,而后冷却至室温,将反应液用水洗涤后分液,再将有机相用无水硫酸镁进行干燥,过滤后将滤液减压除去溶剂;使用甲苯对粗品进行重结晶提纯,得到白色固体化合物451(8.2g,62.4%)。
质谱LC-MS(ESI,pos.ion):m/z=804.5[M+H]+
化合物3、7、9、23、24、26、32、48、53、59、64、73、77、89、93、105、118、131、144、151、390的合成可以参考化合物1的合成方法,所使用原料来自商业采购,供应商例如河南创安光电科技有限公司等。在以下的实施例中,除了使用表4中的中间体II列中的中间体II-10、II-18~II-37代替上述反应中的中间体II-1可制备如下化合物:
表4:
Figure BDA0002405209430000521
Figure BDA0002405209430000531
Figure BDA0002405209430000541
Figure BDA0002405209430000551
Figure BDA0002405209430000561
b、化合物443的合成:
Figure BDA0002405209430000571
将中间体I-B2(2.5g,5.49mmol)、中间体Ⅱ-2(1.62g,5.49mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0.05g,0.05mmol)、2-二环己基磷-2’,6’-二甲氧基联苯(0.045g,0.11mmol)以及叔丁醇钠(0.79g,8.23mmol)加入甲苯(30mL)中,在氮气保护下加热至108℃,搅拌3h,而后冷却至室温,将反应液用水洗涤后分液,再将有机相用无水硫酸镁进行干燥,过滤后将滤液减压除去溶剂;使用甲苯对粗品进行重结晶提纯,得到白色固体化合物443(2.4g,65.2%)。
LC-MS(ESI,pos.ion))m/z:670.3[M+H]+
参照化合物443的合成方法,可以制备化合物402、338、409、356、415、372、373、391、444、445、446、447、448、449、450,除了使用表5中的中间体I(I-A及I-B类)代替443合成中的中间体I-B2、使用中间体II列化合物代替中间体II-2外,采用与化合物443相同的合成方法制备包括但不限定于如下表5中的化合物:
表5:
Figure BDA0002405209430000572
Figure BDA0002405209430000581
Figure BDA0002405209430000591
Figure BDA0002405209430000601
c.化合物172的合成:
Figure BDA0002405209430000602
将溴苯(10.0g,38.0mmol),4-氨基联苯(7.07g,41.8mmol),三(二亚苄基丙酮)二钯(0.35g,0.38mmol),2-二环己基磷-2’,4’,6’-三异丙基联苯(0.36g,0.76mmol)以及叔丁醇钠(5.48g,57.0mmol)加入甲苯(80mL)中,在氮气保护下加热至108℃,搅拌2h;随后冷却至室温,将反应液使用水洗后加入硫酸镁干燥,过滤后将滤液减压除去溶剂;使用二氯甲烷/乙酸乙酯体系对粗品进行重结晶提纯,得到淡黄色固体中间体II-38(11.5g,86%)。
Figure BDA0002405209430000603
将中间体I-B1(6.0g,18.7mmol)、中间体Ⅱ-38(4.59g,18.7mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0.342g,0.374mmol)、2-二环己基磷-2’,6’-二甲氧基联苯(0.31g,0.748mmol)以及叔丁醇钠(2.70g,28.05mmol)加入甲苯(60mL)中,在氮气保护下加热至105-110℃,搅拌8h;随后冷却至室温,将反应液使用水洗,分出有机相用无水硫酸镁干燥,在过滤后将滤液减压除去溶剂;使用甲苯对粗品进行重结晶提纯,得到白色固体化合物172(6.53g,65.96%)。
LC-MS(ESI,pos.ion)m/z:530.3[M+H]+
参照化合物172的合成方法可以制备化合物204、220、247、252、276、286,除了使用表6中的原料3代替步骤(1)中的4-氨基联苯、使用原料4代替溴苯外,采用与合成化合物172相同的合成方法制备如下化合物:
表6:
Figure BDA0002405209430000604
Figure BDA0002405209430000611
d.化合物455的制备
Figure BDA0002405209430000612
将中间体I-B1-A(2.8g,8.33mmol)、3-氯-碘苯(1.99g,8.33mmol)、醋酸钯(0.0187g,0.0833mmol)、2-二环己基磷-2’,4’,6’-三异丙基联苯(0.08g,0.17mmol)、碳酸钾(2.30g,16.65mmol)、甲苯(15mL)、无水乙醇(10mL)和去离子水(5mL)加入圆底烧瓶中,氮气保护下升温至78℃,搅拌4h;而后冷却至室温,反应液使用水洗后加入硫酸镁干燥,过滤后将滤液减压除去溶剂;使用二氯甲烷/正庚烷体系对粗品进行重结晶提纯,得到固体中间体I-B10(2.3g,收率83.6%)。
Figure BDA0002405209430000621
将中间体I-A-3(6.0g,18.7mmol)、中间体Ⅱ-19(4.59g,18.7mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0.342g,0.374mmol)、2-二环己基磷-2’,6’-二甲氧基联苯(0.31g,0.748mmol)以及叔丁醇钠(2.70g,28.05mmol)加入甲苯(60mL)中,在氮气保护下加热至105-110℃,搅拌8h;随后冷却至室温,将反应液使用水洗,分出有机相加入硫酸镁干燥,过滤,将滤液减压除去溶剂;使用甲苯对粗品进行重结晶提纯,得到白色固体化合物172(6.53g,65.96%)。
LC-MS(ESI,pos.ion)m/z:530.3[M+H]+
有机电致发光装置的制备实施例
制备实施例1:红色有机电致发光装置
通过以下过程制备阳极:将厚度为
Figure BDA0002405209430000622
的ITO基板(康宁制造)切割成40mm×40mm×0.7mm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,利用紫外臭氧以及O2:N2等离子进行表面处理,以增加阳极(实验基板)的功函数并清除浮渣。
在实验基板(阳极)上真空蒸镀HAT-CN以形成厚度为的厚度为
Figure BDA0002405209430000623
的空穴注入层1(HIL-1),并且在空穴注入层蒸镀NPB,形成厚度为
Figure BDA0002405209430000624
的空穴传输层1(HTL-1)。
在空穴传输层1上真空蒸镀化合物1,形成厚度为
Figure BDA0002405209430000625
的第二空穴传输层2(HTL-2)。
在HTL-2上蒸镀化合物TCTA作为电子阻挡层(EBL),厚度为
Figure BDA0002405209430000626
在电子阻挡层上蒸镀CBP作为主体,同时掺杂Ir(piq)2(acac),以30:1的膜厚比蒸镀形成厚度为
Figure BDA0002405209430000627
的发光层(EML)。
将TPBi和LiQ以1:1的膜厚比进行共蒸镀,形成了
Figure BDA0002405209430000628
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
Figure BDA0002405209430000629
的电子注入层(EIL),然后将镁(Mg)和银(Ag)以1:9的膜厚比蒸镀在电子注入层上,形成厚度为
Figure BDA00024052094300006210
的阴极。
此外,在上述阴极上蒸镀厚度为
Figure BDA00024052094300006211
的CP-1,形成有机覆盖层(CPL),从而完成有机发光装置的制造,结构如图1所示。
制备实施例1中的所使用的化合物的结构如下:
Figure BDA0002405209430000631
比较例1
除了在形成第二空穴传输层时使用化合物A以外,采用与制备实施例1相同的方法制备有机电致发光装置。
比较例2
除了在形成第二空穴传输层时使用化合物B以外,采用与制备实施例1相同的方法制作有机电致发光装置。
比较例3
除了在形成第二空穴传输层时使用化合物C以外,采用与制备实施例1相同的方法制作有机电致发光装置。
比较例4
除了在形成第二空穴传输层时使用化合物D以外,采用与制备实施例1相同的方法制备有机电致发光装置。
比较例5
除了在形成第二空穴传输层时使用化合物E以外,采用与制备实施例1相同的方法制作有机电致发光装置。
比较例6
除了在形成第二空穴传输层时使用化合物F以外,采用与制备实施例1相同的方法制作有机电致发光装置。
化合物A、化合物B、化合物C、化合物D、化合物E和化合物F的结构如下:
Figure BDA0002405209430000641
对如上制得的有机电致发光装置,在20mA/cm2的条件下分析了装置的性能,其结果示于下表1。
表1用合成例制备的化合物和比较例1-3的化合物制备的有机电致发光装置的性能
Figure BDA0002405209430000642
Figure BDA0002405209430000651
Figure BDA0002405209430000661
Figure BDA0002405209430000671
参考表1可知,合成实施例1-47将本申请化合物用作红色有机电致发光装置空穴传输层2的材料,与比较例1~比较例6相比,电流效率(Cd/A)、外量子效率(EQE)以及寿命(T95)均得到了明显的改善。根据上述结果可知,与作为第二空穴传输层(HTL-2)的化合物A、化合物B、化合物C、化合物D、化合物E、化合物F(比较例1、比较例2、比较例3、比较例4、比较例5、比较例6)相比,使用合成例1-47的化合物作为第二空穴传输层(HTL-2)制备的有机电致发光装置的工作电压至少降低了0.1V,发光效率(Cd/A)至少提高了13%,寿命至少延长96小时(至少提高21%)。可见,本申请的化合物作为第二空穴传输层(HTL-2)的有机电致发光装置的性能有显著提高。
本发明以9,10-二氢-9,9-二甲基-10-氧杂菲基团和三芳基胺的结合作为核心结构,在氧杂菲基团中,两个甲基和氧均可向苯环通过共轭/超共轭效应提供电子,从而使该基团具有很高的共轭电子云密度,将其和三芳基胺结合后将具有很高的空穴迁移率,从而在该材料用于有机电致发光装置的空穴传输层时,可以提升装置的发光效率。
氧杂菲基团在具有较为平面结构的同时,其非对称性和位阻相比一般平面共轭基团更大,使其拥有较低的结晶性以及良好的成膜性,使其在应用于电致有机发光装置时,可以有效提升装置寿命。

Claims (10)

1.一种有机化合物,其具有如下式(I)所示的结构:
Figure FDA0003663373680000011
其中,L选自单键、取代或未取代的基团W1,所述未取代的基团W1选自如下基团:
Figure FDA0003663373680000012
所述W1基团被一个或多个取代基所取代时,W1的取代基各自独立地选自由氘、氟、氯、氰基、碳原子数为1~6的烷基、碳原子数为1~4的烷氧基、碳原子数为1~4的卤代烷基、碳原子数为3~9的三烷基硅基;所述W1的取代基数目多于1个时,各个取代基相同或不同;
各R3独立地选自由氘、卤素基团、氰基组成的组;
n为0、1、2、3、4、5、6或者7;当n大于1时,任意两个R3相同或者不相同;
R1和R2彼此相同或不同,且分别独立地选自由取代或未取代的碳原子数为6~33的芳基、取代或未取代的碳原子数为3~18的杂芳基所组成的组;
R1、R2中的各取代基彼此相同或不同,各自独立地选自由氘、氟、氯、氰基、碳原子数为1~8的烷基、碳原子数为1~8的卤代烷基、碳原子数为1~8的烷氧基、碳原子数为1~8的烷硫基、碳原子数为6~25的芳基、碳原子数为3~18的杂芳基、碳原子数为6~20的芳氧基、碳原子数为6~20的芳硫基、碳原子数为3~12三烷基硅基和碳原子数为3~12的环烷基所组成的组;
R1和R2中,当同一原子上具有两个取代基时,任选地,两个所述取代基之间相互连接,以与它们所共同连接的原子一起形成5到13元脂肪族环或芳香环。
2.根据权利要求1所述的有机化合物,其中,L为单键、或者如下基团中的任意一个:
Figure FDA0003663373680000013
Figure FDA0003663373680000021
3.根据权利要求1所述的有机化合物,其中,各R3独立地选自氘、氟、氯、氰基;n为0、1、2、3或4;当n大于1时,任意两个R3相同或者不相同。
4.根据权利要求1所述的有机化合物,其中,所述R1和R2彼此相同或不同,各自独立地选自以下式(j-1)~式(j-16)所示的基团所组成的组:
Figure FDA0003663373680000022
Figure FDA0003663373680000031
其中,M1选自单键或者
Figure FDA0003663373680000032
G1~G5各自独立地选自N或者C(F1),且G1~G5中至少一个选自N;当G1~G5中的两个以上选自C(F1)时,任意两个F1相同或者不相同;
G6~G13各自独立地选自N或者C(F2),且G6~G13中至少一个选自N;当G6~G13中的两个以上选自C(F2)时,任意两个F2相同或者不相同;
G14~G23各自独立地选自N或者C(F3),且G14~G23中至少一个选自N;当G14~G23中的两个以上选自C(F3)时,任意两个F3相同或者不相同;
G24~G33各自独立地选自N或者C(F4),且G24~G33中至少一个选自N;当G24~G33中的两个以上选自C(F4)时,任意两个F4相同或者不相同;
H1选自氢、氘、氟、氯、溴、氰基、碳原子数为3~12的三烷基硅基、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1~10的烷硫基;
H2~H9、H21各自独立地选自:氢、氘、氟、氯、溴、氰基、碳原子数为3~12的三烷基硅基、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1~10的烷硫基、碳原子数为1~10的烷硫基、碳原子数为3~18的杂芳基;
H10~H20、F1~F4各自独立地选自:氢、氘、氟、氯、溴、氰基、碳原子数为3~12的三烷基硅基、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1~10的烷硫基、碳原子数为6~18的芳基、碳原子数为3~18的杂芳基;
h1~h21以hk表示,H1~H21以Hk表示,k为变量,表示1~21的任意整数,hk表示取代基Hk的个数;其中,当k选自5或者17时,hk选自1、2或者3;当k选自2、7、8、15、16、18或者21时,hk选自1、2、3或者4;当k选自12时,hk选自1、2或3;当k选自1、3、4、6、9或者14时,hk选自1、2、3、4或者5;当k为13时,hk选自1、2、3、4、5或者6;当k选自10或者19时,hk选自1、2、3、4、5、6或者7;当k为20时,hk选自1、2、3、4、5、6、7或者8;当k为11时,hk选自1、2、3、4、5、6、7、8或9;且当hk大于1时,任意两个Hk相同或者不相同;
K1选自O、S、N(H22)、C(H23H24)、Si(H23H24);其中,H22、H23、H24各自独立地选自:碳原子数为6~18的芳基、碳原子数为3~18的杂芳基、碳原子数为1~10的烷基或碳原子数为3~10的环烷基,或者上述连接于同一原子上的H23和H24相互连接以与它们共同连接的原子形成5至13元脂肪族环或芳香环;
K2选自单键、O、S、N(H25)、C(H26H27)、Si(H26H27);其中,H25、H26、H27各自独立地选自:碳原子数为6~18的芳基、碳原子数为3~18的杂芳基、碳原子数为1~10的烷基或碳原子数为3~10的环烷基。
5.根据权利要求1所述的有机化合物,其中,所述R1和R2彼此相同或不同,且分别独立地选自取代或未取代的基团Y1,所述未取代的基团Y1选自如下基团:
Figure FDA0003663373680000041
所述Y1基团被一个或多个取代基所取代时,Y1的取代基各自独立地选自由氘、氟、氯、氰基、碳原子数为1~6的烷基、碳原子数为1~4的烷氧基、碳原子数为1~4的卤代烷基、碳原子数为3~9的三烷基硅基、碳原子数为3~10的环烷基、碳原子数为6的芳基所组成的组;所述Y1的取代基多于1个时,各个取代基相同或不同。
6.根据权利要求1所述的有机化合物,其中,R1和R2彼此相同或不同,且分别独立地选自以下基团:
Figure FDA0003663373680000042
Figure FDA0003663373680000051
7.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以下化合物中的一种或几种:
Figure FDA0003663373680000061
Figure FDA0003663373680000071
Figure FDA0003663373680000081
Figure FDA0003663373680000091
Figure FDA0003663373680000101
Figure FDA0003663373680000111
Figure FDA0003663373680000121
Figure FDA0003663373680000131
Figure FDA0003663373680000141
Figure FDA0003663373680000151
Figure FDA0003663373680000161
Figure FDA0003663373680000171
Figure FDA0003663373680000181
Figure FDA0003663373680000191
Figure FDA0003663373680000201
8.一种电子器件,其包括相对设置的阳极和阴极,以及设置于所述阳极和所述阴极之间的功能层;所述功能层包括权利要求1~7中任一项所述的有机化合物。
9.根据权利要求8所述的电子器件,其中,所述电子器件为有机电致发光器件或光电转化器件。
10.一种电子装置,其包括权利要求8或9所述的电子器件。
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