CN113402521A - 一种化合物及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种化合物及其应用，所述化合物具有式(1)所示的结构，所述X为CH或N，所述L选自单键、取代或未取代的C6～C60亚芳基、取代或未取代的C3～C60亚杂芳基中的一种，所述Ar选自取代或未取代的C6～C60芳基、取代或未取代的C3～C60杂芳基中的一种。本发明提供的化合物应用于OLED器件时，能够有效的提高器件效率，降低驱动电压，是一种性能良好的电子传输材料。

Description

一种化合物及其应用
技术领域
本发明涉及有机电致发光技术领域，特别涉及一种化合物及其应用。
背景技术
有机电致发光(OLED:Organic Light Emission Diodes)器件是一类具有类三明治结构的器件，包括正负电极膜层及夹在电极膜层之间的有机功能材料层。对OLED器件的电极施加电压，正电荷从正极注入，负电荷从负极注入，在电场作用下正负电荷在有机层中迁移相遇复合发光。由于OLED器件具有亮度高、响应快、视角宽、工艺简单、可柔性化等优点，在新型显示技术领域和新型照明技术领域备受关注。目前，该技术已被广泛应用于新型照明灯具、智能手机及平板电脑等产品的显示面板，进一步还将向电视等大尺寸显示产品应用领域扩展，是一种发展快、技术要求高的新型显示技术。
随着OLED在照明和显示两大领域的不断推进，人们对于其核心材料的研究也更加关注。这是因为一个效率好、寿命长的OLED器件通常是器件结构以及各种有机材料的优化搭配的结果，这就为化学家们设计开发各种结构的功能化材料提供了极大的机遇和挑战。常见的功能化有机材料有：空穴注入材料、空穴传输材料、空穴阻挡材料、电子注入材料、电子传输材料，电子阻挡材料以及发光主体材料和发光客体(染料)等。
为了制备驱动电压更低、发光效率更好、器件使用寿命更长的OLED发光器件，实现OLED器件的性能不断提升，不仅需要对OLED器件结构和制作工艺进行创新，更需要对OLED器件中的光电功能材料不断研究和创新，以制备出具有更高性能的功能材料。基于此，OLED材料界一直致力于开发新的有机电致发光材料以实现器件低启动电压、高发光效率和更优的使用寿命。
为了进一步满足对OLED器件的光电性能不断提升的需求，以及移动化电子器件对于节能的需求，需要不断地开发新型的、高效的OLED材料，其中开发新的具有高电子注入能力和高迁移率的电子传输材料具有很重要的意义。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种化合物，所述化合物应用于OLED器件时能够提高发光效率，降低驱动电压。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种化合物，具有式(1)所示的结构；
Figure BDA0002412876400000021
式(1)中，所述X为CH或N；
所述L选自单键、取代或未取代的C6～C60亚芳基、取代或未取代的C3～C60亚杂芳基中的一种；优选的，L选自单键、取代或未取代的C6～C30亚芳基、取代或未取代的C3～C30亚杂芳基中的一种；
所述Ar选自取代或未取代的C6～C60芳基、取代或未取代的C3～C60杂芳基中的一种；优选的，Ar选自取代或未取代的C6～C30芳基、取代或未取代的C3～C30杂芳基中的一种；
所述R、R1和R2各自独立地选自H、氘、取代或未取代的C1～C12链状烷基、取代或未取代的C3～C12环烷基、取代或未取代的C1～C12链状烷氧基、取代或未取代的C3～C12环烷氧基、取代或未取代C1～C12硅烷基、卤素、羰基、氰基、羟基、硝基、氨基、酰基、取代或未取代的C6～C60芳基、取代或未取代的C3～C60杂芳基中的一种；n为0-2的整数；
当上述基团存在取代基团时，所述取代基团选自卤素、氰基、羰基、C1～C12的链状烷基、C3～C12的环烷基、C2～C10烯基、C1～C10的烷氧基或硫代烷氧基、C6～C30芳基氨基、C3～C30杂芳基氨基、C6～C30的单环芳基或稠环芳基、C3～C30的单环杂芳基或稠环杂芳基中的一种或者至少两种的组合。
进一步优选的，本发明式(1)所示的化合物具有下式(2)所示的结构：
Figure BDA0002412876400000022
式(2)中，所述X、L、Ar、R1和R2的定义均与在式(1)中的定义相同；
所述R3和R4各自独立地选自H、氘、取代或未取代的C1～C12链状烷基、取代或未取代的C3～C12环烷基、取代或未取代的C1～C12链状烷氧基、取代或未取代的C3～C12环烷氧基、取代或未取代C1～C12硅烷基、卤素、羰基、氰基、羟基、硝基、氨基、酰基、取代或未取代的C6～C60芳基、取代或未取代的C3～C60杂芳基中的一种。
进一步优选的，本发明式(2)所示的化合物具有下式(2-1)或(2-2)所示的结构：
Figure BDA0002412876400000031
式(2-1)和(2-2)中，所述X、L、R1、R2、R3和R4的定义均与在式(2)中的定义相同；
式(2-1)中，所述Y1、Y2、Y3、Y4和Y5各自独立地选自CR5或N，且Y1-Y5中至少一个为N，R5选自氢、取代或未取代的C1～C12链状烷基、取代或未取代的C3～C12环烷基、取代或未取代的C1～C12链状烷氧基、卤素、氰基、硝基、羟基、取代或未取代的C1～C12硅烷基、氨基、取代或未取代的C6～C30芳基氨基、取代或未取代的C3～C30杂芳基氨基、取代或未取代的C6～C30芳基、取代或未取代的C3～C30杂芳基中的一种，两个相邻的R5之间可以稠合成环；
式(2-2)中，所述Z1、Z2、Z3、Z4和Z5各自独立地选自CR6或N，且Z1-Z5中至少一个为N，R6选自氢、取代或未取代的C1～C12链状烷基、取代或未取代的C3～C12环烷基、取代或未取代的C1～C12链状烷氧基、卤素、氰基、硝基、羟基、取代或未取代的C1～C12硅烷基、氨基、取代或未取代的C6～C30芳基氨基、取代或未取代的C3～C30杂芳基氨基、取代或未取代的C6～C30芳基、取代或未取代的C3～C30杂芳基中的一种，两个相邻的R6之间可以稠合成环；
当上述基团存在取代基团时，所述取代基团选自卤素、氰基、羰基、C1～C12的链状烷基、C3～C12的环烷基、C2～C10烯基、C1～C10的烷氧基或硫代烷氧基、C6～C30芳基氨基、C3～C30杂芳基氨基、C3～C30的单环杂芳基或稠环杂芳基中的一种或者至少两种的组合。
再进一步优选的，所述式(1)、(2)、(2-1)和(2-2)中：
L选自单键或者取代或未取代的下述基团中的一种：亚苯基、亚萘基、亚吡啶基、亚联苯基；
再进一步优选的，上述的R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地选自氢或者下述取代基团：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、2-甲基丁基、正戊基、仲戊基、环戊基、新戊基、正己基、环己基、新己基、正庚基、环庚基、正辛基、环辛基、2-乙基己基、三氟甲基、五氟乙基、2,2,2-三氟乙基、苯基、萘基、蒽基、苯并蒽基、菲基、苯并菲基、芘基、窟基、茈基、荧蒽基、并四苯基、并五苯基、苯并芘基、联苯基、偶苯基、三联苯基、三聚苯基、四联苯基、芴基、螺二芴基、二氢菲基、二氢芘基、四氢芘基、顺式或反式茚并芴基、三聚茚基、异三聚茚基、螺三聚茚基、螺异三聚茚基、呋喃基、苯并呋喃基、异苯并呋喃基、二苯并呋喃基、噻吩基、苯并噻吩基、异苯并噻吩基、二苯并噻吩基、吡咯基、异吲哚基、咔唑基、茚并咔唑基、吡啶基、喹啉基、异喹啉基、吖啶基、菲啶基、苯并-5,6-喹啉基、苯并-6,7-喹啉基、苯并-7,8-喹啉基、吡唑基、吲唑基、咪唑基、苯并咪唑基、萘并咪唑基、菲并咪唑基、吡啶并咪唑基、吡嗪并咪唑基、喹喔啉并咪唑基、嗯唑基、苯并嗯唑基、萘并嗯唑基、蒽并嗯唑基、菲并嗯唑基、1，2-噻唑基、1，3-噻唑基、苯并噻唑基、哒嗪基、苯并哒嗪基、嘧啶基、苯并嘧啶基、喹喔啉基、1，5-二氮杂蒽基、2,7-二氮杂芘基、2,3-二氮杂芘基、1,6-二氮杂芘基、1,8-二氮杂芘基、4,5-二氮杂芘基、4,5,9,10-四氮杂茈基、吡嗪基、吩嗪基、吩噻嗪基、萘啶基、氮杂咔唑基、苯并咔啉基、菲咯啉基、1,2,3-三唑基、1,2,4-三唑基、苯并三唑基、1,2,3-噁二唑基、1,2,4-嗯二唑基、1,2,5_嗯二唑基、1,2,3-噻二唑基、1,2,4-噻二唑基、1,2,5-噻二唑基、1,3,4-噻二唑基、1,3,5-三嗪基、1,2,4-三嗪基、1,2,3-三嗪基、四唑基、1,2,4,5-四嗪基、1,2,3,4-四嗪基、1,2,3,5-四嗪基、嘌呤基、蝶啶基、吲嗪基、苯并噻二唑基中的一种，或选自以上两种基团的组合。
更进一步的，本发明的通式所述的化合物可以优选出下述具体结构化合物，这些化合物仅为代表性的：
Figure BDA0002412876400000041
Figure BDA0002412876400000051
Figure BDA0002412876400000061
Figure BDA0002412876400000071
Figure BDA0002412876400000081
Figure BDA0002412876400000091
Figure BDA0002412876400000101
Figure BDA0002412876400000111
Figure BDA0002412876400000121
作为本发明的另一个方面，还提供了一种如上所述的化合物在有机电致发光器件中的应用。具体说，优选在有机电致发光器件中作为电子传输层材料的应用。
作为本发明的又一个方面，还提供了一种有机电致发光器件，包括第一电极、第二电极和插入在所述第一电极和第二电极之间的一层或多个发光功能层，其中所述发光功能层中含有如上述式(1)、式(2)、式(2-1)或式(2-2)任一所示的本发明的通式化合物，或者含有如上所述的各个具体结构式所示的化合物。
具体而言，本发明的一个实施方案提供了一种有机电致发光器件，包括基板，以及依次形成在所述基板上的第一电极、多个发光功能层和第二电极；所述的发光功能层包括空穴传输区、发光层、电子传输区，所述的空穴传输区形成在所述的阳极层上，所述的阴极层形成在所述的电子传输区上，所述的空穴传输区与所述的电子传输区之间为发光层；其中，所述的电子传输区中包括电子传输层，所述电子传输层中含有上述式(1)、式(2)、式(2-1)或式(2-2)任一所示的本发明的通式化合物，或者含有如上所述的各个具体结构式所示的化合物。
更具体地，对本发明的有机电致发光器件进行详细说明。
OLED包括位于第一电极和第二电极，以及位于电极之间的有机材料层。该有机材料又可以分为多个区域。比如，该有机材料层可以包括空穴传输区、发光层、电子传输区。
在具体实施例中，在第一电极下方或者第二电极上方可以使用基板。基板均为具有机械强度、热稳定性、防水性、透明度优异的玻璃或聚合物材料。此外，作为显示器用的基板上也可以带有薄膜晶体管(TFT)。
第一电极可以通过在基板上溅射或者沉积用作第一电极的材料的方式来形成。当第一电极作为阳极时，可以采用铟锡氧(ITO)、铟锌氧(IZO)、二氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)等氧化物透明导电材料和它们的任意组合。第一电极作为阴极时，可以采用镁(Mg)、银(Ag)、铝(Al)、铝-锂(Al-Li)、钙(Ca)、镁-铟(Mg-In)、镁-银(Mg-Ag)等金属或合金以及它们之间的任意组合。
有机材料层可以通过真空热蒸镀、旋转涂敷、打印等方法形成于电极之上。用作有机材料层的化合物可以为有机小分子、有机大分子和聚合物，以及它们的组合。
空穴传输区位于阳极和发光层之间。空穴传输区可以为单层结构的空穴传输层(HTL)，包括只含有一种化合物的单层空穴传输层和含有多种化合物的单层空穴传输层。空穴传输区也可以为包括空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、电子阻挡层(EBL)中的至少一层的多层结构。
空穴传输区的材料可以选自、但不限于酞菁衍生物如CuPc、导电聚合物或含导电掺杂剂的聚合物如聚苯撑乙烯、聚苯胺/十二烷基苯磺酸(Pani/DBSA)、聚(3,4-乙撑二氧噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸盐)(PEDOT/PSS)、聚苯胺/樟脑磺酸(Pani/CSA)、聚苯胺/聚(4-苯乙烯磺酸盐)(Pani/PSS)、芳香胺衍生物如下面HT-1至HT-34所示的化合物；或者其任意组合。
Figure BDA0002412876400000131
Figure BDA0002412876400000141
空穴注入层位于阳极和空穴传输层之间。空穴注入层可以是单一化合物材料，也可以是多种化合物的组合。例如，空穴注入层可以采用上述HT-1至HT-34的一种或多种化合物，或者采用下述HI-1至HI-3中的一种或多种化合物；也可以采用HT-1至HT-34的一种或多种化合物掺杂下述HI-1至HI-3中的一种或多种化合物。
Figure BDA0002412876400000151
发光层包括可以发射不同波长光谱的发光染料(即掺杂剂，dopant)，还可以同时包括主体材料(Host)。发光层可以是发射红、绿、蓝等单一颜色的单色发光层。多种不同颜色的单色发光层可以按照像素图形进行平面排列，也可以堆叠在一起而形成彩色发光层。当不同颜色的发光层堆叠在一起时，它们可以彼此隔开，也可以彼此相连。发光层也可以是能同时发射红、绿、蓝等不同颜色的单一彩色发光层。
根据不同的技术，发光层材料可以采用荧光电致发光材料、磷光电致发光材料、热活化延迟荧光发光材料等不同的材料。在一个OLED器件中，可以采用单一的发光技术，也可以采用多种不同的发光技术的组合。这些按技术分类的不同发光材料可以发射同种颜色的光，也可以发射不同种颜色的光。
在本发明的一方面，发光层采用荧光电致发光的技术。其发光层荧光主体材料可以选自、但不限于以下所罗列的BFH-1至BFH-17的一种或多种的组合。
Figure BDA0002412876400000152
在本发明的一方面，发光层采用荧光电致发光的技术。其发光层荧光掺杂剂可以选自、但不限于以下所罗列的BFD-1至BFD-12的一种或多种的组合。
Figure BDA0002412876400000161
在本发明的一方面，发光层采用磷光电致发光的技术。其发光层主体材料选自、但不限于GPH-1至GPH-80中的一种或多种的组合。
Figure BDA0002412876400000162
Figure BDA0002412876400000171
Figure BDA0002412876400000181
Figure BDA0002412876400000191
在本发明的一方面，发光层采用磷光电致发光的技术。其发光层磷光掺杂剂可以选自、但不限于以下所罗列的GPD-1至GPD-47的一种或多种的组合。
Figure BDA0002412876400000192
Figure BDA0002412876400000201
Figure BDA0002412876400000211
其中D为氘。
在本发明的一方面，发光层采用磷光电致发光的技术。其发光层磷光掺杂剂可以选自、但不限于以下所罗列的RPD-1至RPD-28的一种或多种的组合。
Figure BDA0002412876400000212
Figure BDA0002412876400000221
在本发明的一方面，发光层采用磷光电致发光的技术。其发光层磷光掺杂剂可以选自、但不限于以下所罗列的YPD-1至YPD-11的一种或多种的组合。
Figure BDA0002412876400000222
Figure BDA0002412876400000231
本发明的有机电致发光器件包括发光层与阴极之间的电子传输区。电子传输区可以为单层结构的电子传输层(ETL)，包括只含有一种化合物的单层电子传输层和含有多种化合物的单层电子传输层。电子传输区也可以为包括电子注入层(EIL)、电子传输层(ETL)、空穴阻挡层(HBL)中的至少一层的多层结构。
电子传输区也可以为包括电子注入层(EIL)、电子传输层(ETL)、空穴阻挡层(HBL)中的至少一层的多层结构应用本发明的化合物来形成，当然电子传输区的材料还可以与以下所罗列的ET-1至ET-57的一种或多种的组合。
Figure BDA0002412876400000232
Figure BDA0002412876400000241
Figure BDA0002412876400000251
器件中还可以包括位于电子传输层与阴极之间的电子注入层，电子注入层材料包括但不限于以下罗列的一种或多种的组合：
Liq、LiF、NaCl、CsF、Li2O、Cs2CO3、BaO、Na、Li、Ca。
上述本发明化合物用性能优异的具体原因尚不明确，推测可能是以下的原因：
本发明的通式化合物以哒嗪并吡咯或哒嗪并咪唑为母核，将Ar设计为缺电子基团通过桥联单键相连于母核，与现有技术常用的采用单个恶唑、噻唑、咪唑、三氮唑或三嗪等结构的化合物相比，本发明化合物的结构具有相对更强的缺电子性，因此有利于电子的注入。同时，本发明化合物中含有大共轭结构的缺电子基团使分子具有良好的平面共轭性，从而有利于提高电子的迁移率。由以上两方面的结构特性可以使分子整体表现出良好的电子注入和迁移性能。所以，当将本发明的化合物用作有机电致发光器件中的电子传输层材料时，可以有效提升器件中的电子注入和迁移效率，从而确保器件获得高发光效率、低启动电压的优异效果。
另外，本发明化合物的制备工艺简单易行，原料易得，适合于量产放大。
具体实施方式
下面将以多个合成实施例为例来详述本发明的上述新化合物的具体制备方法，但本发明的制备方法并不限于这些合成实施例。获取该化合物并不限于本发明中所用到的合成方法和原料，本领域技术人员也可以选取其它方法或路线得到本发明所提出的新颖化合物。本发明中未提到合成方法的化合物都是通过商业途径获得的原料产品，或者通过这些原料产品依据公知的方法来进行自制。
本发明通式所示的化合物的合成路线如下：
Figure BDA0002412876400000261
第一步反应将原料化合物与芳基取代的醛在乙醇中发生醛胺缩合反应得到中间体M2；第二步反应将中间体M2与炔烃或芳基炔烃在[Cp*RhCl2]2催化偶联后再进一步在醋酸铜氧化关环后合成目标化合物。其中，X，R1-R4、L和Ar的定义均具有与通式(2)相同。
以下合成例中所用的化学药品如乙醇、三乙胺、硫酸钠、甲醇、四氢呋喃、二氯甲烷、1,4-二氧六环、碳酸钾、醋酸钾、醋酸铜、3,5-二溴吡嗪-2-氨基等基础化工原料均购自上海泰坦科技股份有限公司和西陇化工股份有限公司。下述化合物所用的质谱仪采用的是ZAB-HS型质谱仪测定(英国Micromass公司制造)。
合成例1：
化合物C1的合成
Figure BDA0002412876400000271
(1)化合物1-1的制备
将化合物1-氨基吡咯(82.0g，1.0mol)加入含有1L无水乙醇的(2L)烧瓶中，室温搅拌下分批缓慢加入对氯苯甲醛，过程中注意冰浴控制反应在室温下进行，2小时后TLC显示反应完全。旋干反应液加水和二氯甲烷分液，合并有机相，无水硫酸钠干燥，柱层析分离提纯得化合物1-1(183g，收率90％)。
(2)化合物1-2的制备
将化合物1-1(163g，0.8mol)，二苯乙炔(142g，0.8mol)和1L二氧六环加入到2L烧瓶中，置换氮气后，分别加入二氯(五甲基环戊二烯基)合铑(4.9g,8.0mmol)和醋酸铜(290g，1.6mol)，置换氮气4次，120℃下搅拌回流反应16小时，TLC监控反应终点。反应冷却至室温后缓慢倒入2L的冷水中，析出大量固体，抽滤后的固体用水和乙醇分别淋洗三次，烘干固体，干燥后柱层析分离提纯得到化合物1-2(205g，收率67％)。
(3)化合物1-3的制备
将化合物1-2(205g，0.54mol)、联硼酸频哪醇酯(206g，0.81mol)，醋酸钾(106g，1.08mol)加入含有1L的1,4-二氧六环的2L烧瓶中，室温搅拌下置换氮气后加入醋酸钯(2.43g，10.8mmol),2-双环己基膦-2‘,6’-二甲氧基联苯(8.9g，21.6mmol)。添加完毕后置换氮气四次，搅拌回流反应12小时，TLC监控反应终点。旋蒸除去1,4-二氧六环，加水和二氯甲烷分液，有机相用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，柱层析纯化得到化合物1-3(236g，收率93％)。
(4)化合物C1的制备
将化合物1-3(10g，21mmol)，2-氯-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(5.6g，21mmol)，碳酸钾(5.8g，42mmol)，[1,1'-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化钯(146mg，0.2mmol)加入含有100mL四氢呋喃和25mL水的烧瓶中，置换氮气并于氮气氛加热回流反应4小时，TLC显示反应完全。过滤析出的固体，分别用水和乙醇淋洗，干燥后柱层析分离提纯得化合物C1(8.6g，收率71％)。分子量计算值：577.23，实测值C/Z：577.2。
合成例2：
化合物C35的合成
Figure BDA0002412876400000281
(1)化合物2-1的制备
将化合物2-溴-1-氨基吡咯(80.0g，0.5mol)加入含有1L无水乙醇的(2L)烧瓶中，室温搅拌下分批缓慢加入对氯苯甲醛(77g，0.55mol)，过程中注意冰浴控制反应在室温下进行，2小时后TLC显示反应完全。旋干反应液加水和二氯甲烷分液，合并有机相，无水硫酸钠干燥，柱层析分离提纯得化合物2-1(113g，收率80％)。
(2)化合物2-2的制备
将化合物2-1(20g，71mmol)，二苯乙炔(12.6g，71mmol)和300mL二氧六环加入到1L烧瓶中，置换氮气后，分别加入[Cp*RhCl2]2(Mr＝618)(0.43g,0.7mmol)和醋酸铜(25.7g，142mmol)，置换氮气4次，120℃下搅拌回流反应16小时，TLC监控反应终点。反应冷却至室温后缓慢倒入500mL的冷水中，析出大量固体，抽滤后的固体用水和乙醇分别淋洗三次，烘干固体，干燥后柱层析分离提纯得到化合物2-2(19g，收率58.4％)。
(3)化合物2-3的制备
将化合物2-氨基喹唑啉(5.9g，41mmol)，化合物2-2(18.8g,41mmol)，碳酸钾(11.1g，82mmol)加入含有200mL叔丁醇的500mL烧瓶中，室温搅拌下置换氮气后加入醋酸钯(90mg，0.41mmol),2-双环己基膦-2‘,6’-二甲氧基联苯(0.34g，21.6mmol)。添加完毕后置换氮气四次，搅拌回流反应10小时，TLC监控反应终点。旋蒸除去叔丁醇，柱层析纯化得到化合物2-3(16.7g，收率80％)。
(4)化合物2-4的制备
将化合物2-3(16.7g，32.8mmol)、联硼酸频哪醇酯(12.5g，49.2mmol)，醋酸钾(6.4g，65.6mol)加入含有300mL的1,4-二氧六环的1L烧瓶中，室温搅拌下置换氮气后加入醋酸钯(0.15g，0.66mmol),2-双环己基膦-2‘,6’-二甲氧基联苯(0.54g，1.32mmol)。添加完毕后置换氮气四次，搅拌回流反应12小时，TLC监控反应终点。旋蒸除去1,4-二氧六环，加水和二氯甲烷分液，有机相用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，柱层析纯化得到化合物2-4(14.6g，收率73％)。
(5)化合物C35的制备
将化合物2-4(14.6g，24.3mmol)，2-氯-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(6.5g，24.3mmol)，碳酸钾(6.7g，48.6mmol)，[1,1'-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化钯(175mg，0.24mmol)加入含有160mL四氢呋喃和40mL水的烧瓶中，置换氮气并于氮气氛加热回流反应4小时，TLC显示反应完全。过滤析出的固体，分别用水和乙醇淋洗，干燥后柱层析分离提纯得化合物C35(11.8g，收率77％)。分子量计算值：629.23，实测值C/Z：629.2。
合成例3：
化合物C108的合成
Figure BDA0002412876400000291
(1)化合物3-1的制备
将2,4-二氯喹唑啉50g(256mmol，1.0eq)加入1L单口瓶中，加入400mL二氯甲烷，冰浴降温至0℃，加入三乙胺64g(632mmol，3.0eq)，搅拌至反应液澄清，冰浴滴加水合肼18.6g(316mmol，1.5eq)，反应过程中，逐渐有固体析出，搅拌3小时，TLC监测反应，原料消失，加入4.0L水，继续搅拌1小时。过滤，烘干，得化合物3-1(33g，收率：81％)。
(2)化合物3-2的制备
将化合物3-1 33g(170mmol，1.0eq)，苯甲醛19.8g(187mmol，1.1eq)，500mL乙醇加入到1.0L单口瓶中，搅拌至溶液澄清后继续搅拌30分钟，TLC监测原料消失。分批加入60g(187mmol，1.1eq)碘苯二乙酸(加料时控温低于20℃)。加毕，搅拌过夜，会有固体逐渐析出，TLC监测反应完毕后，过滤，滤饼用乙醇淋洗，洗至滤液为无色清液，用PE淋洗2至3次，烘干，得化合物3-2(39g，收率：82％)。
(3)化合物C108的制备
将化合物1-3(10g，21mmol)，化合物3-2(5.9g，21mmol)，碳酸钾(5.8g，42mmol)，[1,1'-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化钯(146mg，0.2mmol)加入含有100mL四氢呋喃和25mL水的烧瓶中，置换氮气并于氮气氛加热回流反应4小时，TLC显示反应完全。过滤析出的固体，分别用水和乙醇淋洗，干燥后柱层析分离提纯得化合物C108(9.2g，收率74％)。分子量计算值：590.22，实测值C/Z：590.2。
合成例4：
化合物C115的合成
Figure BDA0002412876400000301
(1)化合物4-1的制备
单口瓶中加入3,5-二溴吡嗪-2-氨基(25g，100mmol)，苯硼酸(14.6g，120mmol)，碳酸钾(27.6g，200mmol)，Pd(dppf)Cl2(0.73g，1.0mmol)，加入溶剂四氢呋喃400mL，水100mL，置换三次氮气并在氮气保护下85℃反应回流过夜。TLC(监测3,5-二溴吡嗪-2-氨基反应完全。停止反应冷却至室温，旋干THF，再加适量的水，并用DCM萃取，干燥后柱层析分离提纯得化合物4-1(21g，收率84％)。
(2)化合物4-2的制备
将化合物4-1(21g，84mmol)用250mL二氧六环溶解后加入到500mL三口瓶中保持温度不高于15℃的情况下，逐渐滴加异硫氰酸乙氧羰酯(13.2g，100mmol)，室温搅拌过夜。TLC检测反应完全，浓缩二氧六环，乙醇搅拌洗涤，过滤后柱层析分离提纯得化合物4-2(24.4g，收率77％)。
(3)化合物4-3的制备
500mL三口瓶中加入盐酸羟胺(19.2g，288mmol)，再加入150mL乙醇和150mL甲醇，然后分批加入三乙胺(19.2g，288mmol)，室温下搅拌一小时。再加入化合物4-2(24g，64mmol)，加热至回流，反应约4h，TLC检测反应完毕，冷却至室温。过滤，并用水淋洗，乙醇淋洗后干燥，柱层析分离提纯得化合物4-3(15.2g，93％)。
(4)化合物4-4的制备
将CuBr2(23.4g，106mmol)和乙腈(MeCN)200mL加入500mL单口瓶中，然后缓慢滴加入亚硝酸特丁酯(11g，106mmol)，并于50℃加热搅拌一个小时，然后分批加入化合物4-3(15.2g，53mmol)，继续在50℃下搅拌。反应3h，TLC检测，化合物4-3反应完全，反应液冷却后，倒入1L的水中，析出大量黄绿色固体，过滤，用乙醇淋洗后干燥，用DCM萃取分液，有机相无水硫酸钠干燥，柱层析纯化得到化合物4-4(15g，收率81％)。
(5)化合物C115的制备
将化合物1-3(10g，21mmol)，化合物4-4(7.4g，21mmol)，碳酸钾(5.8g，42mmol)，[1,1'-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化钯(146mg，0.2mmol)加入含有100mL四氢呋喃和25mL水的烧瓶中，置换氮气并于氮气氛加热回流反应4小时，TLC显示反应完全。过滤析出的固体，分别用水和乙醇淋洗，干燥后柱层析分离提纯得化合物C115(11.3g，收率87％)。分子量计算值：616.24，实测值C/Z：616.2。
合成例5：
化合物C122的合成
Figure BDA0002412876400000321
(1)化合物5-1的制备
将化合物4-溴-1-氨基吡咯(16.0g，0.1mol)加入含有200mL无水乙醇的(500mL)烧瓶中，室温搅拌下分批缓慢加入对氯苯甲醛(15.4g，0.11mol)，过程中注意冰浴控制反应在室温下进行，2小时后TLC显示反应完全。旋干反应液加水和二氯甲烷分液，合并有机相，无水硫酸钠干燥，柱层析分离提纯得化合物5-1(23g，收率81％)。
(2)化合物5-2的制备
将化合物5-1(20g，71mmol)，二苯乙炔(12.6g，71mmol)和300mL二氧六环加入到1L烧瓶中，置换氮气后，分别加入[Cp*RhCl2]2(Mr＝618)(0.43g,0.7mmol)和醋酸铜(25.7g，142mmol)，置换氮气4次，120℃下搅拌回流反应16小时，TLC监控反应终点。反应冷却至室温后缓慢倒入500mL的冷水中，析出大量固体，抽滤后的固体用水和乙醇分别淋洗三次，烘干固体，干燥后柱层析分离提纯得到化合物5-2(20g，收率61.5％)。
(3)化合物5-3的制备
将化合物5-2(20g，43.6mmol)，苯硼酸(5.9g，48mmol)和碳酸钾(12g，87.2mmol)，Pd(PPh3)4(1.0g，0.87mol)加入含有200mL甲苯、40mL乙醇和40mL水的1L烧瓶中，置换氮气并于氮气氛加热回流反应4小时，TLC显示反应完全。冷却至室温，分液，水相用乙酸乙酯萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，柱层析分离提纯得化合物5-3(17.4g，收率87％)。
(4)化合物5-4的制备
将化合物5-3(17.4g，38mmol)、联硼酸频哪醇酯(14.5g，57mmol)，醋酸钾(7.4g，76mol)加入含有300mL的1,4-二氧六环的1L烧瓶中，室温搅拌下置换氮气后加入醋酸钯(0.17g，0.76mmol),2-双环己基膦-2‘,6’-二甲氧基联苯(0.62g，1.52mmol)。添加完毕后置换氮气四次，搅拌回流反应12小时，TLC监控反应终点。旋蒸除去1,4-二氧六环，加水和二氯甲烷分液，有机相用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，柱层析纯化得到化合物5-4(16.5g，收率79％)。
(5)化合物C122的制备
将化合物5-4(16.5g，30mmol)，2-氯-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(8.1g，30mmol)，碳酸钾(8.3g，60mmol)，[1,1'-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化钯(0.22g，0.3mmol)加入含有200mL四氢呋喃和50mL水的(1L)烧瓶中，置换氮气并于氮气氛加热回流反应4小时，TLC显示反应完全。过滤析出的固体，分别用水和乙醇淋洗，干燥后柱层析分离提纯得化合物C122(14.3g，收率73％)。分子量计算值：654.25，实测值C/Z：654.2。
合成例6
对比例化合物D1的合成：
Figure BDA0002412876400000331
(1)化合物1B的制备
将化合物1A(65.6g，100mmol)，苯硼酸(12.2g，100mmol)和碳酸钾(27.6g，200mmol)，Pd(PPh3)4(1.0g，0.87mol)加入含有500L甲苯、100mL乙醇和100mL水的2L烧瓶中，置换氮气并于氮气氛加热回流反应4小时，TLC显示反应完全。冷却至室温，分液，水相用乙酸乙酯萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，柱层析分离提纯得化合物1B(58.2g，收率89％)。
(2)化合物1C的制备
将化合物1B(58g，88.7mmol)，联硼酸频哪醇酯(33.8g，133mmol)，醋酸钾(17.4g，177.4mol)加入含有600mL的1,4-二氧六环的1L烧瓶中，室温搅拌下置换氮气后加入醋酸钯(0.4g，1.78mmol),2-双环己基膦-2‘,6’-二甲氧基联苯(1.46g，3.56mmol)。添加完毕后置换氮气四次，搅拌回流反应12小时，TLC监控反应终点。旋蒸除去1,4-二氧六环，加水和二氯甲烷分液，有机相用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，柱层析纯化得到化合物1C(51g，收率82％)。
(3)化合物D1的制备
将化合物1C(50g，71mmol)，5-氯-咪唑[1,5-A]吡啶(10.8g，71mmol)，碳酸钾(8.3g，60mmol)，Pd2(dba)3(0.22g，0.3mmol)加入含有600mL四氢呋喃和60mL水的(1L)烧瓶中，置换氮气并于氮气氛加热回流反应8小时，TLC显示反应完全。过滤析出的固体，分别用水和乙醇淋洗，干燥后柱层析分离提纯得对比例1(38g，收率77％)。分子量计算值：654.25，实测值C/Z：654.2。
器件实施例1
本实施例提供一种有机电致发光器件的制备方法，具体如下：
将涂布了ITO透明导电层的玻璃板在商用清洗剂中超声处理，在去离子水中冲洗，在丙酮：乙醇混合溶剂中超声除油，在洁净环境下烘烤至完全除去水份，用紫外光和臭氧清洗，并用低能阳离子束轰击表面；
把上述带有阳极的玻璃基片置于真空腔内，抽真空至压强小于10-5Pa，在上述阳极层膜上利用多源共蒸的方法，在上述阳极层膜上真空蒸镀HI-3作为空穴注入层，蒸镀速率为0.1nm/s，蒸镀膜厚为10nm；
在空穴注入层之上真空蒸镀HT-4作为器件的第一空穴传输层，蒸镀速率为0.1nm/s，蒸镀总膜厚为40nm；
在第一空穴传输层之上真空蒸镀HT-14作为器件的第二空穴传输层，蒸镀速率为0.1nm/s，蒸镀总膜厚为10nm；
在第二空穴传输层之上真空蒸镀器件的发光层，发光层包括主体材料和染料材料，利用多源共蒸的方法，调节主体材料BFH-4蒸镀速率为0.1nm/s，染料BFD-6蒸镀速率5％比例设定，蒸镀总膜厚为20nm；
在发光层之上真空蒸镀ET-17作为器件的空穴阻挡层，蒸镀速率为0.1nm/s，蒸镀总膜厚为5nm；
在空穴阻挡层之上利用多源共蒸的方法蒸镀电子传输层，调节化合物C1的蒸镀速率为0.1nm/s，与ET-57蒸镀速率100％比例设定，蒸镀总膜厚为23nm；
在电子传输层(ETL)上真空蒸镀厚度为1nm的LiF作为电子注入层，厚度为80nm的Al层作为器件的阴极。
器件实施例2-9与器件实施例1的区别仅在于将化合物C1替换为其他化合物，具体详见表1。
器件对比例1
与器件实施例1的区别在于，将化合物C1替换为对比化合物D1。
性能测试：
在同样亮度下，使用Photo Research公司的PR 750型光辐射计、ST-86LA型亮度计(北京师范大学光电仪器厂)及Keithley4200测试系统测定实施例1-9以及对比例1中制备得到的有机电致发光器件的驱动电压和电流效率。具体而言，以每秒0.1V的速率提升电压，测定当有机电致发光器件的亮度达到1000cd/m2时的电压即驱动电压，同时测出此时的电流密度；亮度与电流密度的比值即为电流效率；
性能测试结果如表1所示。
表1：
Figure BDA0002412876400000351
由表1可知，在有机电致发光器件结构中其他功能层的材料方案及其制备工艺完全相同的情况下，本发明器件实施例1-9制备得到的各个有机电致发光器件的电流效率相对较高且驱动电压相对较低，其中，电流效率为6.34-7.31cd/A，驱动电压为4.17-4.78V。
对比例1采用的化合物D1是以4,5-二氮芴为母核，3位和6位分别与咪唑[1,5-A]吡啶、联苯基团相连的结构，而不是本发明化合物中特定的缺电子基团Ar与哒嗪并吡咯或哒嗪并咪唑的母核单键相连的结构，器件的驱动电压为4.60V，电流效率为5.83cd/A，与实施例的器件相比，电压较高，尤其是电流效率较低。
由此证明，本发明化合物中Ar与哒嗪并吡咯或哒嗪并咪唑单键相连的结构能够使化合物具有较高的电子注入和迁移性能，从而使器件具有较高的电流效率和较低的驱动电压，而非单键与哒嗪并吡咯或哒嗪并咪唑相连的结构均不能实现本发明的技术效果。
对比实施例1与实施例2可知，以哒嗪并吡咯为母核，当Ar为三嗪基团，R1为一个苯基取代时，器件的综合性能略有下降，这是由于这种特定结构与苯基的大共轭结构降低了电子注入和迁移率，使得电压升高，电流效率下降
对比实施例1与实施例3,4,5可知，以哒嗪并吡咯为母核，当Ar为三嗪基团，R1为喹唑啉，9,9-螺二芴，氰基等吸电子基团时，器件的综合性能有显著提高，这是由于在平面共轭性相当的情况下，喹唑啉，9,9-螺二芴，氰基的吸电子能力相比单苯环更强，分子整体的缺电子性和平面共轭性更好，从而能够进一步提升电子注入和迁移性能。
对比实施例1与实施例6可知，以哒嗪并咪唑为母核，其余结构不变时，器件的电流效率的提升以及驱动电压的降低基本一致。这说明哒嗪并吡咯或哒嗪并咪唑的母核对于整个结构的影响不大，电子的注入和迁移率需要Ar基团和R基团的整体协调配合才能调整到最佳的电子注入和迁移性能。
对比实施例1与实施例7,8可知，改变Ar缺电子基团的结构，发现喹唑啉并三氮唑和吡嗪并三氮唑相比较4,6-二苯基三嗪结构，能进一步提高电子注入和迁移性能，这是由于新的两种缺电子结构相比4,6-二苯基三嗪结构与哒嗪并吡咯或哒嗪并咪唑母核单键相连后的缺电子共轭性更强，表现出的器件性能是在电压升高不多的前提下，电流效率有15～20％的提高。
以上实验数据表明，本发明的新型有机材料作为有机电致发光器件的电子传输材料，是性能良好的有机发光功能材料，具有广阔的应用前景。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (8)

1.一种通式化合物，如下式(1)所示：
Figure FDA0002412876390000011
式(1)中，所述X为CH或N；
所述L选自单键、取代或未取代的C6～C60亚芳基、取代或未取代的C3～C60亚杂芳基中的一种；
所述Ar选自取代或未取代的C6～C60芳基、取代或未取代的C3～C60杂芳基中的一种；优选Ar选自取代或未取代的C6～C30芳基、取代或未取代的C3～C30杂芳基中的一种；
所述R、R1和R2各自独立地选自H、氘、取代或未取代的C1～C12链状烷基、取代或未取代的C3～C12环烷基、取代或未取代的C1～C12链状烷氧基、取代或未取代的C3～C12环烷氧基、取代或未取代C1～C12硅烷基、卤素、羰基、氰基、羟基、硝基、氨基、酰基、取代或未取代的C6～C60芳基、取代或未取代的C3～C60杂芳基中的一种；n为0-2的整数；
当上述基团存在取代基团时，所述取代基团选自卤素、氰基、羰基、C1～C12的链状烷基、C3～C12的环烷基、C2～C10烯基、C1～C10的烷氧基或硫代烷氧基、C6～C30芳基氨基、C3～C30杂芳基氨基、C6～C30的单环芳基或稠环芳基、C3～C30的单环杂芳基或稠环杂芳基中的一种或者至少两种的组合。
2.根据权利要求1所述的化合物，所述化合物具有式(2)所示的结构：
Figure FDA0002412876390000012
式(2)中，所述X、L、Ar、R1和R2的定义均与在式(1)中的定义相同；
所述R3和R4各自独立地选自H、氘、取代或未取代的C1～C12链状烷基、取代或未取代的C3～C12环烷基、取代或未取代的C1～C12链状烷氧基、取代或未取代的C3～C12环烷氧基、取代或未取代C1～C12硅烷基、卤素、羰基、氰基、羟基、硝基、氨基、酰基、取代或未取代的C6～C60芳基、取代或未取代的C3～C60杂芳基中的一种。
3.根据权利要求2所述的化合物，所述化合物具有式(2-1)或(2-2)所示的结构：
Figure FDA0002412876390000021
式(2-1)和(2-2)中，所述X、L、R1、R2、R3和R4的定义均与在式(2)中的定义相同；
式(2-1)中，所述Y1、Y2、Y3、Y4和Y5各自独立地选自CR5或N，且Y1-Y5中至少一个为N，R5选自氢、取代或未取代的C1～C12链状烷基、取代或未取代的C3～C12环烷基、取代或未取代的C1～C12链状烷氧基、卤素、氰基、硝基、羟基、取代或未取代的C1～C12硅烷基、氨基、取代或未取代的C6～C30芳基氨基、取代或未取代的C3～C30杂芳基氨基、取代或未取代的C6～C30芳基、取代或未取代的C3～C30杂芳基中的一种，两个相邻的R5之间可以稠合成环；
式(2-2)中，所述Z1、Z2、Z3、Z4和Z5各自独立地选自CR6或N，且Z1-Z5中至少一个为N，R6选自氢、取代或未取代的C1～C12链状烷基、取代或未取代的C3～C12环烷基、取代或未取代的C1～C12链状烷氧基、卤素、氰基、硝基、羟基、取代或未取代的C1～C12硅烷基、氨基、取代或未取代的C6～C30芳基氨基、取代或未取代的C3～C30杂芳基氨基、取代或未取代的C6～C30芳基、取代或未取代的C3～C30杂芳基中的一种，两个相邻的R6之间可以稠合成环；
当上述基团存在取代基团时，所述取代基团选自卤素、氰基、羰基、C1～C12的链状烷基、C3～C12的环烷基、C2～C10烯基、C1～C10的烷氧基或硫代烷氧基、C6～C30芳基氨基、C3～C30杂芳基氨基、C6～C30的单环芳基或稠环芳基、C3～C30的单环杂芳基或稠环杂芳基中的一种或者至少两种的组合。
4.根据权利要求1-3中任一所述的化合物，所述L选自单键、取代或未取代的C6～C30亚芳基、取代或未取代的C3～C30亚杂芳基中的一种。
5.根据权利要求1-3中任一所述的化合物，所述L选自单键或者取代或未取代的下述基团中的一种：亚苯基、亚萘基、亚吡啶基、亚联苯基。
6.根据权利要求1所述的化合物，所述化合物具有下述所示的结构：
Figure FDA0002412876390000031
Figure FDA0002412876390000041
Figure FDA0002412876390000051
Figure FDA0002412876390000061
Figure FDA0002412876390000071
Figure FDA0002412876390000081
Figure FDA0002412876390000091
Figure FDA0002412876390000101
7.一种根据权利要求1-6中任一项所述的化合物的应用，所述应用为在有机电子器件中作为功能材料，所述有机电子器件包括有机电致发光器件、光学传感器、太阳能电池、照明元件、有机薄膜晶体管、有机场效应晶体管、有机薄膜太阳能电池、信息标签、电子人工皮肤片材、片材型扫描器或电子纸；
优选地，所述化合物的应用为在有机电致发光器件中用作电子传输材料。
8.一种有机电致发光器件，包括第一电极、第二电极和插入在所述第一电极和第二电极之间的一层或多个发光功能层，其中所述发光功能层中含有权利要求1-6中任一所述的化合物；
优选的，所述的发光功能层包括空穴传输区、发光层、电子传输区，所述的空穴传输区形成在所述的阳极层上，所述的阴极层形成在所述的电子传输区上，所述的空穴传输区与所述的电子传输区之间为发光层；其中，所述电子传输区中包括电子传输层，所述电子传输层中含有权利要求1-6中任一所述的化合物。
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