CN113773339A - 一种有机化合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种有机化合物及其应用，所述有机化合物具有较深的LUMO能级，可以降低电子传输的势垒，提高电子的注入能力，有效降低OLED的器件电压；化合物均具有较深的HOMO能级，这可以有效地阻挡空穴，使更多的空穴‑电子在发光区进行复合，可以实现较高的发光效率。适用于OLED器件的电子传输层材料，能够降低器件的电压和功耗，提高发光效率，延长工作寿命，使OLED器件具有更好的综合性能。
Description
技术领域
本发明属于有机电致发光技术领域，涉及一种有机化合物及其应用。
背景技术
传统电致发光器件中使用的电子传输材料是Alq3，但Alq3的电子迁移率比较低(大约在l0-6cm2/Vs)，使得器件的电子传输与空穴传输不均衡。随着电发光器件产品化和实用化，人们希望得到传输效率更高、使用性能更好的ETL材料，在这一领域，研究人员做了大量的探索性工作。
LG化学的W0 2007/011170Al和CN 101003508A分别公开了一系列萘并咪唑和芘的衍生物，在电发光器件中用作电子传输和注入材料，提高了器件的发光效率。柯达公司的公开号US 2006/0204784和US 2007/0048545中，公开了混合电子传输层，采用一种低LUMO能级的材料与另一种低起亮电压的电子传输材料和其他材料如金属材料等掺杂而成。基于这种混合电子传输层的器件，效率和寿命等都得以提高。但是，上述电子传输材料具有平面分子结构，分子间引力大，不利于蒸镀和应用；而且，电子传输材料还存在迁移率偏低、能级匹配不好、热稳定性较差、使用寿命短、掺杂性等缺陷，限制了OLED显示器件的进一步发展。
市场上现有较多使用的电子传输材料像红菲略啉(batho-phenanthroline，BPhen)、浴铜灵(bathocuproine，BCP)和TmPyPB，大体上能符合有机电致发光面板的市场需求，但它们的玻璃化转变温度较低，一般小于85℃，器件运行时，产生的焦耳热会导致分子的降解和分子结构的改变，使面板效率较低和热稳定性较差。同时，这种分子结构对称化很规则，长时间后很容易结晶。一旦电子传输材料结晶，分子间的电荷跃迀机制跟正常运作的非晶态薄膜机制就会产生差异，导致电子传输的性能降低，使得整个器件的电子和空穴迀移率失衡，激子形成效率大大降低，并且激子形成会集中在电子传输层与发光层的界面处，导致器件效率和寿命严重下降。
因此，设计开发稳定高效的，能够同时具有高电子迁移率和高玻璃化温度，且与金属有效掺杂的电子传输材料和/或电子注入材料，降低阈值电压，提高器件效率，延长器件寿命，具有很重要的实际应用价值。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种有机化合物及其应用。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的目的之一在于提供一种有机化合物，所述有机化合物具有如下式I所示结构：
其中，X分别独立的选自O或S或N-Ar2，Ll和L2彼此相同或不同，且各自独立地为直接键合、取代或未取代的亚芳基、或者取代或未取代的杂亚芳基；
a、b分别独立的选自0-3的整数(例如0、1、2、3)，c选自1-3的整数(例如1、2、3)；
Ar2选自苯基、联苯基或萘基；
Ar1为选自以下结构式中的任一者；
Y1至Y3中的两者为N，另一者为CH；或者Y1至Y3均为N；
Z为N-Ar6、S或O；
Z1-Z13为N或者C原子，其中，Z6-Z8至少一个为N；
X1-X5为N或者C原子；
U1-U4为N或者C原子，且至少一个为N原子；
Ar3至Ar6选自苯基、联苯基或萘基；Ar7选自氢、苯基、联苯基或萘基。
本发明的有机化合物具有良好的电子传输(ET)材料的特性，具有较深的LUMO能级，可以降低电子传输的势垒，提高电子的注入能力，有效降低OLED的器件电压；化合物均具有较深的HOMO能级，这可以有效地阻挡空穴，使更多的空穴-电子在发光区进行复合，可以实现较高的发光效率；本发明化合物电化学还原性可逆，具有足够高的还原电位，利于电子传输；本发明化合物电子迁移率高，可以保证电子能够在发光层中复合，使得激子的产生速率提高，其玻璃化温度Tg和热分解稳定性高，进而避免器件在工作时产生的焦耳热对器件寿命和效率的影响；材料成膜的均匀性好，可以避免光散射或结晶诱导产生的降解或衰减。
本发明发目的之二在于提供一种电子传输材料，所述电子传输材料包含如目的之一所述的有机化合物。
本发明发目的之三在于提供一种OLED器件，所述OLED器件包括阳极、阴极以及位于所述阳极与阴极之间的有机薄膜层，所述有机薄膜层的材料包括如目的之一所述的有机化合物。
本发明的目的之四在于提供一种显示面板，所述显示面板包括如目的之三所述的OLED器件。
本发明的目的之五在于提供一种电子设备，所述电子设备包括如目的之四所述的显示面板。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明的有机化合物有良好的电子传输(ET)材料的特性，具有较深的LUMO能级，可以降低电子传输的势垒，提高电子的注入能力，有效降低OLED的器件电压；化合物均具有较深的HOMO能级，这可以有效地阻挡空穴，使更多的空穴-电子在发光区进行复合，可以实现较高的发光效率。
附图说明
图1为本发明的OLED器件的结构示意图；
其中1为基板、2为阳极、3为空穴注入层、4为第一空穴传输层、5为第二空穴传输层、6为发光层、7为空穴阻挡层、8为电子传输层、9为阴极，箭头代表器件的一种出光方向。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
本发明的目的之一在于提供一种有机化合物，所述有机化合物具有如下式I所示结构：
其中，X分别独立的选自O或S或N-Ar2，Ll和L2彼此相同或不同，且各自独立地为直接键合、取代或未取代的亚芳基、或者取代或未取代的杂亚芳基；
a、b分别独立的选自0-3的整数(例如0、1、2、3)，c选自1-3的整数(例如1、2、3)；
Ar2选自苯基、联苯基或萘基；
Ar1为选自以下结构式中的任一者；
Y1至Y3中的两者为N，另一者为CH；或者Y1至Y3均为N；
Z为N-Ar6、S或O；
Z1-Z13为N或者C原子，其中，Z6-Z8至少一个为N；
X1-X5为N或者C原子；
U1-U4为N或者C原子，且至少一个为N原子；
Ar3至Ar6选自苯基、联苯基或萘基；Ar7选自氢、苯基、联苯基或萘基。
本发明的有机化合物具有良好的电子传输(ET)材料的特性，具有较深的LUMO能级，可以降低电子传输的势垒，提高电子的注入能力，有效降低OLED的器件电压；化合物均具有较深的HOMO能级，这可以有效地阻挡空穴，使更多的空穴-电子在发光区进行复合，可以实现较高的发光效率；本发明化合物电化学还原性可逆，具有足够高的还原电位，利于电子传输；本发明化合物电子迁移率高，可以保证电子能够在发光层中复合，使得激子的产生速率提高，其玻璃化温度Tg和热分解稳定性高，进而避免器件在工作时产生的焦耳热对器件寿命和效率的影响；材料成膜的均匀性好，可以避免光散射或结晶诱导产生的降解或衰减。
在一个实施方式中，X为O，L1为C6-C60的亚芳基、C3-C60的杂亚芳基，L2为C6-C60的亚芳基或C3-C60的杂亚芳基。
在一个实施方式中，L1为亚苯基，L2为亚苯基、亚萘基或亚菲基。
在一个实施方式中，X为S，L1为C6-C60的亚芳基、C3-C60的杂亚芳基，L2为C6-C60的亚芳基或C3-C60的杂亚芳基。
在一个实施方式中，X为N-Ar2，L1为C6-C60的亚芳基、C3-C60的杂亚芳基，L2为C6-C60的亚芳基或C3-C60的杂亚芳基；Ar2选自苯基、联苯基或萘基。
在本发明中，所述C6-C60各自独立地可以为C7、C8、C9、C10、C12、C13、C14、C15、C16、C18、C20、C22、C24、C26、C28、C30、C33、C35、C38、C40、C45、C48、C50、C53、C55、C58等。
所述C3-C60各自独立地可以为C4、C6、C7、C8、C9、C10、C12、C13、C14、C15、C16、C18、C20、C22、C24、C26、C28、C30、C33、C35、C38、C40、C45、C48、C50、C53、C55、C58等。
在一个实施方式中，Ar1为
在一个实施方式中，所述取代的亚芳基或取代的杂亚芳基中取代基为苯基、联苯基、萘基、蒽基、菲基、氰基、C1～C20(例如C2、C4、C6、C8、C10、C12、C14、C16或C18等)直链或支链烷基、C1～C20(例如C2、C4、C6、C8、C10、C12、C14、C16或C18等)烷氧基或C1～C20(例如C2、C4、C6、C8、C10、C12、C14、C16或C18等)烷硫基中的任意一种。
在一个实施方式中，所述有机化合物为如下化合物中的任意一种：
本发明发目的之二在于提供一种电子传输材料，所述电子传输材料包含如目的之一所述的有机化合物。
本发明发目的之三在于提供一种OLED器件，所述OLED器件包括阳极、阴极以及位于所述阳极与阴极之间的有机薄膜层，所述有机薄膜层的材料包括如目的之一所述的有机化合物。
在一个实施方式中，所述有机薄膜层包括电子传输层，所述电子传输层包括作为主体材料的如目的之一所述的有机化合物。
本发明提供的OLED器件中，阳极材料可以为金属、金属氧化物或导电性聚合物；其中，所述金属包括铜、金、银、铁、铬、镍、锰、钯、铂等及它们的合金，所述金属氧化物包括氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌、氧化铟镓锌(IGZO)等，所述导电性聚合物包括聚苯胺、聚吡咯、聚(3-甲基噻吩)等。除以上有助于空穴注入的材料及其组合，还包括已知的适合做阳极的材料。
所述OLED器件中，阴极材料可以为金属或多层金属材料；其中，所述金属包括铝、镁、银、铟、锡、钛等及它们的合金，所述多层金属材料包括LiF/Al、LiO2/Al、BaF2/Al等。除以上有助于电子注入的材料及其组合，还包括已知的适合做阴极的材料。
所述OLED器件中，有机薄膜层包括至少一层发光层(EML)和设置于发光层两侧的空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、电子阻挡层(EBL)、空穴阻挡层(HBL)、电子传输层(ETL)或电子注入层(EIL)中的任意一种或至少两种的组合。除本发明目的之一所述的有机化合物之外，空穴/电子注入及传输层还可以为咔唑类化合物、芳胺类化合物、苯并咪唑类化合物及金属化合物等。所述OLED器件的阴极上(远离阳极的一侧)还可以任选地设置盖帽层(CPL)。
所述OLED器件可以通过以下方法制备：在透明或不透明的光滑的基板上形成阳极，在阳极上形成有机薄层，在有机薄层上形成阴极。其中，形成有机薄层可采用如蒸镀、溅射、旋涂、浸渍、离子镀等已知的成膜方法。
本发明的目的之四在于提供一种显示面板，所述显示面板包括如目的之三所述的OLED器件。
本发明的目的之五在于提供一种电子设备，所述电子设备包括如目的之四所述的显示面板。
以下示例性地列举几种本发明所述有机化合物的制备实施例：
制备实施例：
化合物E1的合成，该化合物的结构如下：
具体制备步骤包括：
在250ml圆底烧瓶中，将1-溴-4-(4-氯苯基)-萘(12mmol)、化合物M1(12mmol)和Na2CO3(80mmol)分别加入到甲苯/EtOH(无水乙醇)/H2O(75/25/50，mL)溶剂中，形成混合溶液，然后将Pd(PPh3)4(0.48mmol)加入到上述混合溶液中，在氮气气氛下进行回流反应20小时得到的中间体冷却到室温，加入水中，然后通过硅藻土垫过滤，同时用二氯甲烷萃取，然后用水洗涤，并采用无水硫酸镁干燥，过滤和蒸发后，用硅胶柱层析纯化粗产物得到中间产物E1-1。
在250ml圆底烧瓶中，将中间产物E1-1(12mmol)、化合物M2(12mmol)和Na2CO3(80mmol)分别加入到甲苯/EtOH(无水乙醇)/H2O(75/25/50，mL)溶剂中，形成混合溶液，然后将Pd(PPh3)4(0.48mmol)加入到上述混合溶液中，在氮气气氛下进行回流反应20小时得到的中间体冷却到室温，加入水中，然后通过硅藻土垫过滤，同时用二氯甲烷萃取，然后用水洗涤，并采用无水硫酸镁干燥，过滤和蒸发后，用硅胶柱层析纯化粗产物得到产物E1。
化合物E1元素分析结构(分子式C41H24BNO2)：理论值：C,85.87；H,4.22；B,1.89；N,2.44；O,5.58。测试值：C,85.82；H,4.25；B,1.89；N,2.44；O,5.59。通过液相质谱联用分析得ESI-MS(m/z)(M+)：理论值为573.19，测试值为573.45。
化合物E2的合成，该化合物结构如下：
具体制备步骤包括：
在250ml圆底烧瓶中，将1-溴-4-(4-氯苯基)-萘(12mmol)、化合物M3(12mmol)和Na2CO3(80mmol)分别加入到甲苯/EtOH(无水乙醇)/H2O(75/25/50，mL)溶剂中，形成混合溶液，然后将Pd(PPh3)4(0.48mmol)加入到上述混合溶液中，在氮气气氛下进行回流反应20小时得到的中间体冷却到室温，加入水中，然后通过硅藻土垫过滤，同时用二氯甲烷萃取，然后用水洗涤，并采用无水硫酸镁干燥，过滤和蒸发后，用硅胶柱层析纯化粗产物得到中间产物E2-1。
在250ml圆底烧瓶中，将中间产物E2-1(12mmol)、化合物M4(12mmol)和Na2CO3(80mmol)分别加入到甲苯/EtOH(无水乙醇)/H2O(75/25/50，mL)溶剂中，形成混合溶液，然后将Pd(PPh3)4(0.48mmol)加入到上述混合溶液中，在氮气气氛下进行回流反应20小时得到的中间体冷却到室温，加入水中，然后通过硅藻土垫过滤，同时用二氯甲烷萃取，然后用水洗涤，并采用无水硫酸镁干燥，过滤和蒸发后，用硅胶柱层析纯化粗产物得到产物E2。
化合物E2元素分析结构(分子式C49H30BN3O2)：理论值：C,83.65；H,4.30；B,1.54；N,5.97；O,4.55。测试值：C,83.61；H,4.32；B,1.54；N,5.97；O,4.56。通过液相质谱联用分析得ESI-MS(m/z)(M+)：理论值为703.24，测试值为703.59。
化合物E3的合成，该化合物结构如下：
具体制备步骤包括：
在250ml圆底烧瓶中，将1-溴-4-(4-氯苯基)-萘(12mmol)、化合物M5(12mmol)和Na2CO3(80mmol)分别加入到甲苯/EtOH(无水乙醇)/H2O(75/25/50，mL)溶剂中，形成混合溶液，然后将Pd(PPh3)4(0.48mmol)加入到上述混合溶液中，在氮气气氛下进行回流反应20小时得到的中间体冷却到室温，加入水中，然后通过硅藻土垫过滤，同时用二氯甲烷萃取，然后用水洗涤，并采用无水硫酸镁干燥，过滤和蒸发后，用硅胶柱层析纯化粗产物得到中间产物E3-1。
在250ml圆底烧瓶中，将中间产物E3-1(12mmol)、化合物M2(12mmol)和Na2CO3(80mmol)分别加入到甲苯/EtOH(无水乙醇)/H2O(75/25/50，mL)溶剂中，形成混合溶液，然后将Pd(PPh3)4(0.48mmol)加入到上述混合溶液中，在氮气气氛下进行回流反应20小时得到的中间体冷却到室温，加入水中，然后通过硅藻土垫过滤，同时用二氯甲烷萃取，然后用水洗涤，并采用无水硫酸镁干燥，过滤和蒸发后，用硅胶柱层析纯化粗产物得到产物E3。
化合物E3元素分析结构(分子式C49H30BN3O2)：理论值：C,83.65；H,4.30；B,1.54；N,5.97；O,4.55。测试值：C,83.61；H,4.32；B,1.54；N,5.97；O,4.56。通过液相质谱联用分析得ESI-MS(m/z)(M+)：理论值为703.24，测试值为703.59。
化合物E4的合成，该化合物结构如下：
具体制备步骤包括：
在250ml圆底烧瓶中，将1-溴-4-(4-氯苯基)-萘(12mmol)、化合物M6(12mmol)和Na2CO3(80mmol)分别加入到甲苯/EtOH(无水乙醇)/H2O(75/25/50，mL)溶剂中，形成混合溶液，然后将Pd(PPh3)4(0.48mmol)加入到上述混合溶液中，在氮气气氛下进行回流反应20小时得到的中间体冷却到室温，加入水中，然后通过硅藻土垫过滤，同时用二氯甲烷萃取，然后用水洗涤，并采用无水硫酸镁干燥，过滤和蒸发后，用硅胶柱层析纯化粗产物得到中间产物E4-1。
在250ml圆底烧瓶中，将中间产物E4-1(12mmol)、化合物M2(12mmol)和Na2CO3(80mmol)分别加入到甲苯/EtOH(无水乙醇)/H2O(75/25/50，mL)溶剂中，形成混合溶液，然后将Pd(PPh3)4(0.48mmol)加入到上述混合溶液中，在氮气气氛下进行回流反应20小时得到的中间体冷却到室温，加入水中，然后通过硅藻土垫过滤，同时用二氯甲烷萃取，然后用水洗涤，并采用无水硫酸镁干燥，过滤和蒸发后，用硅胶柱层析纯化粗产物得到产物E4。
化合物E4元素分析结构(分子式C49H30BN3O2)：理论值：C,85.21；H,4.32；B,1.60；N,4.14；O,4.73。测试值：C,85.19；H,4.34；B,1.60；N,4.14；O,4.74。通过液相质谱联用分析得ESI-MS(m/z)(M+)：理论值为676.23，测试值为676.57。
化合物E5的合成，该化合物结构如下：
具体制备步骤包括：
在250ml圆底烧瓶中，将4'-溴-4-氯联苯(12mmol)、化合物M5(12mmol)和Na2CO3(80mmol)分别加入到甲苯/EtOH(无水乙醇)/H2O(75/25/50，mL)溶剂中，形成混合溶液，然后将Pd(PPh3)4(0.48mmol)加入到上述混合溶液中，在氮气气氛下进行回流反应20小时得到的中间体冷却到室温，加入水中，然后通过硅藻土垫过滤，同时用二氯甲烷萃取，然后用水洗涤，并采用无水硫酸镁干燥，过滤和蒸发后，用硅胶柱层析纯化粗产物得到中间产物E5-1。
在250ml圆底烧瓶中，将中间产物E5-1(12mmol)、化合物M7(12mmol)和Na2CO3(80mmol)分别加入到甲苯/EtOH(无水乙醇)/H2O(75/25/50，mL)溶剂中，形成混合溶液，然后将Pd(PPh3)4(0.48mmol)加入到上述混合溶液中，在氮气气氛下进行回流反应20小时得到的中间体冷却到室温，加入水中，然后通过硅藻土垫过滤，同时用二氯甲烷萃取，然后用水洗涤，并采用无水硫酸镁干燥，过滤和蒸发后，用硅胶柱层析纯化粗产物得到产物E5。
化合物E5元素分析结构(分子式C45H28BN3S2)：理论值：C,78.83；H,4.12；B,1.58；N,6.13；S,9.35。测试值：C,78.81；H,4.14；B,1.58；N,6.13；S,9.34。通过液相质谱联用分析得ESI-MS(m/z)(M+)：理论值为685.18，测试值为685.66。
化合物E6的合成，该化合物结构如下：
具体制备步骤包括：
在250ml圆底烧瓶中，将4'-溴-4-氯联苯(12mmol)、化合物M5(12mmol)和Na2CO3(80mmol)分别加入到甲苯/EtOH(无水乙醇)/H2O(75/25/50，mL)溶剂中，形成混合溶液，然后将Pd(PPh3)4(0.48mmol)加入到上述混合溶液中，在氮气气氛下进行回流反应20小时得到的中间体冷却到室温，加入水中，然后通过硅藻土垫过滤，同时用二氯甲烷萃取，然后用水洗涤，并采用无水硫酸镁干燥，过滤和蒸发后，用硅胶柱层析纯化粗产物得到中间产物E6-1。
在250ml圆底烧瓶中，将中间产物E6-1(12mmol)、化合物M8(12mmol)和Na2CO3(80mmol)分别加入到甲苯/EtOH(无水乙醇)/H2O(75/25/50，mL)溶剂中，形成混合溶液，然后将Pd(PPh3)4(0.48mmol)加入到上述混合溶液中，在氮气气氛下进行回流反应20小时得到的中间体冷却到室温，加入水中，然后通过硅藻土垫过滤，同时用二氯甲烷萃取，然后用水洗涤，并采用无水硫酸镁干燥，过滤和蒸发后，用硅胶柱层析纯化粗产物得到产物E6。
化合物E6元素分析结构(分子式C50H33BN6)：理论值：C,82.42；H,4.56；B,1.48；N,11.53。测试值：C,82.40；H,4.58；B,1.48；N,11.53。通过液相质谱联用分析得ESI-MS(m/z)(M+)：理论值为728.29，测试值为728.65。
化合物E7的合成，该化合物结构如下：
具体制备步骤包括：
在250ml圆底烧瓶中，将9-溴-10-(4-氯苯基)-蒽(12mmol)、化合物M9(12mmol)和Na2CO3(80mmol)分别加入到甲苯/EtOH(无水乙醇)/H2O(75/25/50，mL)溶剂中，形成混合溶液，然后将Pd(PPh3)4(0.48mmol)加入到上述混合溶液中，在氮气气氛下进行回流反应20小时得到的中间体冷却到室温，加入水中，然后通过硅藻土垫过滤，同时用二氯甲烷萃取，然后用水洗涤，并采用无水硫酸镁干燥，过滤和蒸发后，用硅胶柱层析纯化粗产物得到中间产物E7-1。
在250ml圆底烧瓶中，将中间产物E7-1(12mmol)、化合物M2(12mmol)和Na2CO3(80mmol)分别加入到甲苯/EtOH(无水乙醇)/H2O(75/25/50，mL)溶剂中，形成混合溶液，然后将Pd(PPh3)4(0.48mmol)加入到上述混合溶液中，在氮气气氛下进行回流反应20小时得到的中间体冷却到室温，加入水中，然后通过硅藻土垫过滤，同时用二氯甲烷萃取，然后用水洗涤，并采用无水硫酸镁干燥，过滤和蒸发后，用硅胶柱层析纯化粗产物得到产物E7。
化合物E7元素分析结构(分子式C45H26BNO2)：理论值：C,86.68；H,4.20；B,1.73；N,2.25；O,5.13。测试值：C,86.66；H,4.22；B,1.73；N,2.25；O,5.14。通过液相质谱联用分析得ESI-MS(m/z)(M+)：理论值为623.21，测试值为623.50。
化合物E8的合成，该化合物结构如下：
具体制备步骤包括：
在250ml圆底烧瓶中，将4'-溴-3-氯联苯(12mmol)、化合物M3(12mmol)和Na2CO3(80mmol)分别加入到甲苯/EtOH(无水乙醇)/H2O(75/25/50，mL)溶剂中，形成混合溶液，然后将Pd(PPh3)4(0.48mmol)加入到上述混合溶液中，在氮气气氛下进行回流反应20小时得到的中间体冷却到室温，加入水中，然后通过硅藻土垫过滤，同时用二氯甲烷萃取，然后用水洗涤，并采用无水硫酸镁干燥，过滤和蒸发后，用硅胶柱层析纯化粗产物得到中间产物E8-1。
在250ml圆底烧瓶中，将中间产物E8-1(12mmol)、化合物M2(12mmol)和Na2CO3(80mmol)分别加入到甲苯/EtOH(无水乙醇)/H2O(75/25/50，mL)溶剂中，形成混合溶液，然后将Pd(PPh3)4(0.48mmol)加入到上述混合溶液中，在氮气气氛下进行回流反应20小时得到的中间体冷却到室温，加入水中，然后通过硅藻土垫过滤，同时用二氯甲烷萃取，然后用水洗涤，并采用无水硫酸镁干燥，过滤和蒸发后，用硅胶柱层析纯化粗产物得到产物E8。
化合物E8元素分析结构(分子式C57H38BN5)：理论值：C,85.18；H,4.77；B,1.35；N,8.71。测试值：C,85.16；H,4.79；B,1.35；N,8.71。通过液相质谱联用分析得ESI-MS(m/z)(M+)：理论值为803.32，测试值为803.76。
化合物E8的合成，该化合物结构如下：
具体制备步骤包括：
在250ml圆底烧瓶中，将9-溴-10-(3-氯苯基)-蒽(12mmol)、化合物M6(12mmol)和Na2CO3(80mmol)分别加入到甲苯/EtOH(无水乙醇)/H2O(75/25/50，mL)溶剂中，形成混合溶液，然后将Pd(PPh3)4(0.48mmol)加入到上述混合溶液中，在氮气气氛下进行回流反应20小时得到的中间体冷却到室温，加入水中，然后通过硅藻土垫过滤，同时用二氯甲烷萃取，然后用水洗涤，并采用无水硫酸镁干燥，过滤和蒸发后，用硅胶柱层析纯化粗产物得到中间产物E9-1。
在250ml圆底烧瓶中，将中间产物E9-1(12mmol)、化合物M2(12mmol)和Na2CO3(80mmol)分别加入到甲苯/EtOH(无水乙醇)/H2O(75/25/50，mL)溶剂中，形成混合溶液，然后将Pd(PPh3)4(0.48mmol)加入到上述混合溶液中，在氮气气氛下进行回流反应20小时得到的中间体冷却到室温，加入水中，然后通过硅藻土垫过滤，同时用二氯甲烷萃取，然后用水洗涤，并采用无水硫酸镁干燥，过滤和蒸发后，用硅胶柱层析纯化粗产物得到产物E9。
化合物E9元素分析结构(分子式C52H31BN2O2)：理论值：C,85.95；H,4.30；B,1.49；N,3.86；O,4.40。测试值：C,85.93；H,4.32；B,1.49；N,3.86；O,4.41。通过液相质谱联用分析得ESI-MS(m/z)(M+)：理论值为726.25，测试值为726.63。
化合物能级的模拟计算：
运用密度泛函理论(DFT)，针对本发明实施例提供的有机化合物，通过Guassian09程序包(Guassian Inc.)在B3LYP/6-31G(d)计算水平下，优化并计算得到了分子前线轨道HOMO和LUMO的分布情况，同时基于含时密度泛函理论(TD-DFT)模拟计算了化合物分子的最低单线态能级S1和最低三线态能级T1，结果如下表1所示。
表1
从表1可以看出，本发明提供的化合物均具有较深的LUMO能级，可以降低电子传输的势垒，提高电子的注入能力，有效降低OLED的器件电压；化合物均具有较深的HOMO能级，这可以有效地阻挡空穴，使更多的空穴-电子在发光区进行复合，可以实现较高的发光效率。
以下列举几种本发明所述有机化合物应用于OLED器件中的应用例：
本应用例提供一种OLED器件，其结构如图1所示，包括依次层叠的基板1、阳极2、空穴注入层3、第一空穴传输层4、第二空穴传输层5、发光层6、空穴阻挡层7、电子传输层8和阴极9。
上述OLED器件的具体制备步骤如下：
1)将带有氧化铟锡(ITO)阳极(厚度为15nm)的玻璃基板切成50mm×50mm×0.7mm的大小，分别在异丙醇和去离子水中超声处理30分钟，然后暴露在臭氧下约10分钟来进行清洁，将清洗后的玻璃基板安装到真空沉积设备上；
2)在ITO阳极2上，通过真空蒸镀方式共同蒸镀空穴注入层材料化合物b和P-掺杂材料化合物a，掺杂比例为3％(质量比)；厚度为5nm，这层作为空穴注入层3；
3)在空穴注入层3上真空蒸镀空穴传输材料化合物b，厚度为100nm，作为第一空穴传输层4；
4)在第一空穴传输层4上真空蒸镀空穴传输材料化合物d，厚度为5nm，作为第二空穴传输层5；
5)在第二空穴传输层5上真空共同蒸镀发光主体材料化合物e和掺杂材料化合物f，掺杂比例为3％(质量比)，厚度为30nm，作为发光层6；
6)在发光层6上真空蒸镀化合物g，厚度为30nm，作为空穴阻挡层7；
7)在空穴阻挡层7上真空共同蒸镀化合物E1和N-掺杂材料化合物h，掺杂质量比例为1:1；厚度为5nm，作为电子传输层8；
8)在电子传输层8上真空蒸镀镁银电极，其中，Mg:Ag质量比为1:9，厚度为10nm，作为阴极9。
应用例2
本应用例提供一种OLED器件，与应用例1的区别仅在于，将步骤7)中的化合物E1替换为化合物E2，其他制备步骤均相同。
应用例3
本应用例提供一种OLED器件，与应用例1的区别仅在于，将化合物E1替换为化合物E3，其他制备步骤均相同。
应用例4
本应用例提供一种OLED器件，与应用例1的区别仅在于，将化合物E1替换为化合物E4，其他制备步骤均相同。
应用例5
本应用例提供一种OLED器件，与应用例1的区别仅在于，将化合物E1替换为化合物E5，其他制备步骤均相同。
应用例6
本应用例提供一种OLED器件，与应用例1的区别仅在于，将化合物E1替换为化合物E6，其他制备步骤均相同。
应用例7
本应用例提供一种OLED器件，与应用例1的区别仅在于，将化合物E1替换为化合物E7，其他制备步骤均相同。
应用例8
本应用例提供一种OLED器件，与应用例1的区别仅在于，将化合物E1替换为化合物E8，其他制备步骤均相同。
应用例9
本应用例提供一种OLED器件，与应用例1的区别仅在于，将化合物E1替换为化合物E9，其他制备步骤均相同。
对比例1
本对比例提供一种OLED器件，与应用例1的区别仅在于，将化合物E1替换为如下对比化合物1：
对比例2
本对比例提供一种OLED器件，与应用例1的区别仅在于，将化合物E1替换为如下对比化合物2：
对比例3
本对比例提供一种OLED器件，与应用例1的区别仅在于，将化合物E1替换为如下对比化合物3：
OLED器件的性能评价：
根据OLED器件在不同电压下的电流密度和亮度，得到在某一电流密度下(10mA/cm2)的工作电压V及电流效率CE(cd/A)；通过测量OLED器件的亮度达到初始亮度的95％时的时间而获得寿命LT95(在50mA/cm2测试条件下)；测试数据如表2所示。
表2
| OLED器件 | 电子传输层材料 | V<sub>vop</sub>(V) | E/CIEy | 寿命LT95 |
| 应用例1 | 化合物E1 | 3.80 | 150.8 | 110％ |
| 应用例2 | 化合物E2 | 3.82 | 153.2 | 109％ |
| 应用例3 | 化合物E3 | 3.78 | 151.3 | 112％ |
| 应用例4 | 化合物E4 | 3.81 | 153.0 | 110％ |
| 应用例5 | 化合物E5 | 3.80 | 152.8 | 107％ |
| 应用例6 | 化合物E6 | 3.81 | 151.7 | 115％ |
| 应用例7 | 化合物E7 | 3.82 | 150.9 | 116％ |
| 应用例8 | 化合物E8 | 3.80 | 151.1 | 111％ |
| 应用例9 | 化合物E9 | 3.83 | 150.5 | 118％ |
| 对比例1 | 对比化合物1 | 3.99 | 143.6 | 100％ |
| 对比例2 | 对比化合物2 | 4.08 | 141.6 | 98％ |
| 对比例3 | 对比化合物3 | 4.02 | 138.2 | 97％ |
从表2可以看出，应用例1至应用例6相比于对比例1，具有更低的工作电压、更高的B.I.发光效率、更长的器件寿命；以上参数分别提升5.0％、6.0％、7％以上。这主要是因为本发明化合物具有更深的LUMO能级，与相邻层材料LUMO能级之间带隙差更小，有利于电子的有效注入和传输；同时，器件寿命的提升，也基于本发明化合物可以与N-掺杂剂更好地络合。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的有机化合物及其应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。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 (13)
1.一种有机化合物，其特征在于，所述有机化合物具有如下式I所示结构：
其中，X分别独立的选自O或S或N-Ar2，Ll和L2彼此相同或不同，且各自独立地为直接键合、取代或未取代的亚芳基、或者取代或未取代的杂亚芳基；
a、b分别独立的选自0-3的整数，c选自1-3的整数；
Ar2选自苯基、联苯基或萘基；
Ar1为选自以下结构式中的任一者；
Y1至Y3中的两者为N，另一者为CH；或者Y1至Y3均为N；
Z为N-Ar6、S或O；
Z1-Z13为N或者C原子，其中，Z6-Z8至少一个为N；
X1-X5为N或者C原子；
U1-U4为N或者C原子，且至少一个为N原子；
Ar3至Ar6选自苯基、联苯基或萘基；Ar7选自氢、苯基、联苯基或萘基。
2.根据权利要求1所述的有机化合物，其特征在于，X为O，L1为C6-C60的亚芳基、C3-C60的杂亚芳基，L2为C6-C60的亚芳基或C3-C60的杂亚芳基。
3.根据权利要求2所述的有机化合物，其特征在于，L1为亚苯基，L2为亚苯基、亚萘基或亚菲基。
4.根据权利要求1所述的有机化合物，其特征在于，X为S，L1为C6-C60的亚芳基、C3-C60的杂亚芳基，L2为C6-C60的亚芳基或C3-C60的杂亚芳基。
5.根据权利要求1所述的有机化合物，其特征在于，X为N-Ar2，L1为C6-C60的亚芳基、C3-C60的杂亚芳基，L2为C6-C60的亚芳基或C3-C60的杂亚芳基；Ar2选自苯基、联苯基或萘基。
6.根据权利要求1所述的有机化合物，其特征在于，Ar1为
7.根据权利要求1所述的有机化合物，其特征在于，所述取代的亚芳基或取代的杂亚芳基中取代基为苯基、联苯基、萘基、蒽基、菲基、氰基、C1～C20直链或支链烷基、C1～C20烷氧基或C1～C20烷硫基中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的有机化合物，其特征在于，所述有机化合物为如下化合物中的任意一种：
9.一种电子传输材料，其特征在于，所述电子传输材料包含如权利要求1～8中任一项所述的有机化合物。
10.一种OLED器件，其特征在于，所述OLED器件包括阳极、阴极以及位于所述阳极与阴极之间的有机薄膜层，所述有机薄膜层的材料包括如权利要求1～8任一项所述的有机化合物。
11.根据权利要求10所述的OLED器件，其特征在于，所述有机薄膜层包括电子传输层，所述电子传输层包括作为主体材料的如权利要求1～9任一项所述的有机化合物。
12.一种显示面板，其特征在于，所述显示面板包括如权利要求10或11所述的OLED器件。
13.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求12所述的显示面板。
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