CN113956211A - 一种新型有机电致发光材料及其器件 - Google Patents
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Abstract
公开了一种新型有机电致发光材料及其器件。该新型有机电致发光材料具有式1的结构,应用于有机电致发光器件中能够提高器件中电子和空穴的平衡,从而带来优良的器件效果,如外部量子效率、电流效率和寿命的提升。易于制备有机半导体器件,适用于不同类型的有机半导体器件,包括但不局限于荧光OLED、磷光OLED、白光OLED、叠层OLED、OTFT、OPV等。还公开了包含该有机电致发光材料的电致发光器件和化合物配方。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型有机电致发光材料及其器件。更特别地,涉及一种具有式1结构的有机电致发光材料,以及包含该材料的电致发光器件和包含该材料的化合物配方。
背景技术
有机电子器件包括但是不限于下列种类:有机发光二极管(OLEDs),有机场效应晶体管(O-FETs),有机发光晶体管(OLETs),有机光伏器件(OPVs),染料-敏化太阳能电池(DSSCs),有机光学检测器,有机光感受器,有机场效应器件(OFQDs),发光电化学电池(LECs),有机激光二极管和有机电浆发光器件。
1987年,伊斯曼柯达的Tang和Van Slyke报道了一种双层有机电致发光器件,其包括芳基胺空穴传输层和三-8-羟基喹啉-铝层作为电子传输层和发光层(Applied PhysicsLetters,1987,51(12):913-915)。一旦加偏压于器件,绿光从器件中发射出来。这个发明为现代有机发光二极管(OLEDs)的发展奠定了基础。最先进的OLEDs可以包括多层,例如电荷注入和传输层,电荷和激子阻挡层,以及阴极和阳极之间的一个或多个发光层。由于OLEDs是一种自发光固态器件,它为显示和照明应用提供了巨大的潜力。此外,有机材料的固有特性,例如它们的柔韧性,可以使它们非常适合于特殊应用,例如在柔性基底制作上。
OLED可以根据其发光机制分为三种不同类型。Tang和van Slyke发明的OLED是荧光OLED。它只使用单重态发光。在器件中产生的三重态通过非辐射衰减通道浪费了。因此,荧光OLED的内部量子效率(IQE)仅为25%。这个限制阻碍了OLED的商业化。1997年,Forrest和Thompson报告了磷光OLED,其使用来自含配合物的重金属的三重态发光作为发光体。因此,能够收获单重态和三重态,实现100%的IQE。由于它的高效率,磷光OLED的发现和发展直接为有源矩阵OLED(AMOLED)的商业化作出了贡献。最近,Adachi通过有机化合物的热激活延迟荧光(TADF)实现了高效率。这些发光体具有小的单重态-三重态间隙,使得激子从三重态返回到单重态的成为可能。在TADF器件中,三重态激子能够通过反向系统间穿越产生单重态激子,导致高IQE。
OLEDs也可以根据所用材料的形式分类为小分子和聚合物OLED。小分子是指不是聚合物的任何有机或有机金属材料。只要具有精确的结构,小分子的分子量可以很大。具有明确结构的树枝状聚合物被认为是小分子。聚合物OLED包括共轭聚合物和具有侧基发光基团的非共轭聚合物。如果在制造过程中发生后聚合,小分子OLED能够变成聚合物OLED。
已有各种OLED制造方法。小分子OLED通常通过真空热蒸发来制造。聚合物OLED通过溶液法制造,例如旋涂,喷墨印刷和喷嘴印刷。如果材料可以溶解或分散在溶剂中,小分子OLED也可以通过溶液法制造。
有机发光显示装置使用空穴注入层和电子注入层来促进电荷注入。其中空穴注入层是由单一材料或多于一种材料形成的功能层。单一材料方法一般是利用较深LUMO的材料,比如HATCN。而多于一种材料的方法是通过P型、深LUMO材料掺杂于空穴传输材料而形成,该模式通过掺杂剂掺杂基体材料(一般是空穴传输材料)而能够产生迁移的空穴(freecarrier),而且能够提高阳极的空穴注入能力和改变器件的费米能级。深LUMO材料一般是具有一个或多个强吸电子性取代基的共轭体系化合物。深LUMO材料由于其具有强吸电子性取代基而不易合成,而难以同时拥有深LUMO,高稳定性和高成膜性等特质。例如,F4-TCNQ(P型空穴注入材料),虽然有很深的LUMO,但蒸镀温度太低,影响沉积的控制以及生产性能再现性和器件热稳定性;又例如,HATCN因为结晶性强,在器件中存在成膜性的问题,而且LUMO不够深,不能作为P型掺杂使用。鉴于空穴注入层对OLED器件的电压,效率和寿命都有极大的影响,所以对于研发深LUMO,高稳定性和高成膜性的材料在业界是非常重要和紧迫。本发明提供了一系列具有新型脱氢联环结构的有机电致发光材料,这些材料具有不同深度的LUMO能级,且具有合适的蒸镀温度,既可以作为单一的空穴注入层使用,也是非常优秀的P型掺杂剂。
K.Suzuki,M.Tomura,S.Tanaka,Y.Yamashita,Tetrahedron Letter,2000,41,8359-8364中公开了一种具有联噻吩和联噻唑结构的化合物,其中具体化合物的结构是:但是这篇文献并未公开或教导任何当R是其他基团时化合物的特质及应用。
P.K.Nandi.K.Mandal,T.Kar,J.Molecular Structure:THEOCHEM,2006,760,235-244中公开了一种具有联噻吩结构的化合物,其中具体化合物的结构是这篇文献的研究主要关注化合物的非线性光学性质及应用,但是并未公开或教导任何具有与本申请类似取代基结构的化合物的特质及应用。
H.Ishida,K.Yui,Y.Aso,T.Otsubo,F.Ogura,Bull.Chem.Soc.Jpn.,1990,63,2828–2835中公开了一系列具有噻吩、联噻吩等结构的化合物,其中具体化合物的例子有:但是这些文献并未公开或教导任何具有与本申请类似母核结构的化合物的特质及应用。
在有机电致发光材料中需要开发一种空穴注入材料,其能够提高OLED的电子和空穴的传输平衡,提升器件性能,所以发展新型高性能的空穴注入材料至关重要。
发明内容
本发明旨在提供一系列具有式1结构的化合物,来解决至少以上的部分问题。
根据本发明的一个实施例,公开了一种化合物,其具有式1所示的结构:
其中,
环AA是具有至少一个环内双键的4-30个环原子的共轭结构;
n每次出现时相同或不同地选自0-10的整数;
Y每次出现时相同或不同地选自由CRL和N组成的组;
环A每次出现时相同或不同地是5元杂环;并且所述5元杂环包含一个环内双键、至少一个N原子和至少一个杂原子W;W每次出现时相同或不同地选自由O,S,Se和NRN组成的组;
X每次出现时相同或不同地选自由Se,NR’和CR”R”’组成的组;
R和RL每次出现时相同或不同地表示单取代,多取代,或无取代;
R,R’,R”,R”’,RL和RN每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:氢,氘,卤素,亚硝基,硝基,酰基,羰基,羧酸基,酯基,氰基,异氰基,SCN,OCN,SF5,硼烷基,亚磺酰基,磺酰基,膦氧基,羟基,巯基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷基,取代或未取代的具有3-20个环碳原子的环烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的杂烷基,取代或未取代的具有3-20个环原子的杂环基,取代或未取代的具有7-30个碳原子数的芳烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷氧基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳氧基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的烯基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的炔基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,取代或未取代的具有3-20个碳原子的烷硅基,取代或未取代的具有6-20个碳原子的芳基硅烷基,及其组合;
当X选自NR’或CR”R”’时,R’,R”和R”’中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团;
相邻的取代基R”,R”’能任选地连接形成环;
相邻的取代基R,RL能任选地连接形成环;当相邻的取代基RL连接形成环时,所形成的环具有至少4个环原子;当相邻的取代基R连接形成环时,所形成的环具有至少6个环原子。
根据本发明的另一个实施例,还公开了一种电致发光器件,其包含上述实施例所述的化合物。
根据本发明的另一个实施例,还公开了一种化合物配方,其包含上述实施例所述的化合物。
本发明公开的具有式1结构的化合物可以应用于有机电致发光器件中,并且能够提高器件中电子和空穴的平衡,从而带来优良的器件效果,如外部量子效率、电流效率和寿命的提升。易于制备有机半导体器件,适用于不同类型的有机半导体器件,包括但不局限于荧光OLED、磷光OLED、白光OLED、叠层OLED、OTFT、OPV等。
附图说明
图1是可以含有本文所公开的化合物及化合物配方的有机发光装置示意图。
图2是可以含有本文所公开的化合物及化合物配方的另一有机发光装置示意图。
具体实施方式
OLED可以在各种基板上制造,例如玻璃,塑料和金属。图1示意性、非限制性的展示了有机发光装置100。图不一定按比例绘制,图中一些层结构也是可以根据需要省略的。装置100可以包括基板101、阳极110、空穴注入层120、空穴传输层130、电子阻挡层140、发光层150、空穴阻挡层160、电子传输层170、电子注入层180和阴极190。装置100可以通过依序沉积所描述的层来制造。各层的性质和功能以及示例性材料在美国专利US7,279,704B2第6-10栏有更详细的描述,上述专利的全部内容通过引用并入本文。
这些层中的每一个有更多实例。举例来说,以全文引用的方式并入的美国专利第5,844,363号中公开柔性并且透明的衬底-阳极组合。经p掺杂的空穴输送层的实例是以50:1的摩尔比率掺杂有F4-TCNQ的m-MTDATA,如以全文引用的方式并入的美国专利申请公开案第2003/0230980号中所公开。以全文引用的方式并入的颁予汤普森(Thompson)等人的美国专利第6,303,238号中公开主体材料的实例。经n掺杂的电子输送层的实例是以1:1的摩尔比率掺杂有Li的BPhen,如以全文引用的方式并入的美国专利申请公开案第2003/0230980号中所公开。以全文引用的方式并入的美国专利第5,703,436号和第5,707,745号公开了阴极的实例,其包括具有例如Mg:Ag等金属薄层与上覆的透明、导电、经溅镀沉积的ITO层的复合阴极。以全文引用的方式并入的美国专利第6,097,147号和美国专利申请公开案第2003/0230980号中更详细地描述阻挡层的原理和使用。以全文引用的方式并入的美国专利申请公开案第2004/0174116号中提供注入层的实例。可以在以全文引用的方式并入的美国专利申请公开案第2004/0174116号中找到保护层的描述。
经由非限制性的实施例提供上述分层结构。OLED的功能可以通过组合以上描述的各种层来实现,或者可以完全省略一些层。它还可以包括未明确描述的其它层。在每个层内,可以使用单一材料或多种材料的混合物来实现最佳性能。任何功能层可以包括几个子层。例如,发光层可以具有两层不同的发光材料以实现期望的发光光谱。
在一个实施例中,OLED可以描述为具有设在阴极和阳极之间的“有机层”。该有机层可以包括一层或多层。
OLED也需要封装层,如图2示意性、非限制性的展示了有机发光装置200,其与图1不同的是,阴极190之上还可以包括封装层102,以防止来自环境的有害物质,例如水分和氧气。能够提供封装功能的任何材料都可以用作封装层,例如玻璃或者有机-无机混合层。封装层应直接或间接放置在OLED器件的外部。多层薄膜封装在美国专利US7,968,146B2中进行了描述,其全部内容通过引用并入本文。
根据本发明的实施例制造的器件可以并入具有该器件的一个或多个电子部件模块(或单元)的各种消费产品中。这些消费产品的一些例子包括平板显示器,监视器,医疗监视器,电视机,广告牌,用于室内或室外照明和/或发信号的灯,平视显示器,完全或部分透明的显示器,柔性显示器,智能电话,平板计算机,平板手机,可穿戴设备,智能手表,膝上型计算机,数码相机,便携式摄像机,取景器,微型显示器,3-D显示器,车辆显示器和车尾灯。
本文描述的材料和结构也可以用于前文列出的其它有机电子器件中。
如本文所用,“顶部”意指离衬底最远,而“底部”意指离衬底最近。在将第一层描述为“设置”在第二层“上”的情况下,第一层被设置为距衬底较远。除非规定第一层“与”第二层“接触”,否则第一与第二层之间可以存在其它层。举例来说,即使阴极和阳极之间存在各种有机层,仍可以将阴极描述为“设置在”阳极“上”。
如本文所用,“溶液可处理”意指能够以溶液或悬浮液的形式在液体介质中溶解、分散或输送和/或从液体介质沉积。
当据信配位体直接促成发射材料的光敏性质时,配位体可以称为“光敏性的”。当据信配位体并不促成发射材料的光敏性质时,配位体可以称为“辅助性的”,但辅助性的配位体可以改变光敏性的配位体的性质。
据相信,荧光OLED的内部量子效率(IQE)可以通过延迟荧光超过25%自旋统计限制。延迟荧光一般可以分成两种类型,即P型延迟荧光和E型延迟荧光。P型延迟荧光由三重态-三重态消灭(TTA)产生。
另一方面,E型延迟荧光不依赖于两个三重态的碰撞,而是依赖于三重态与单重激发态之间的转换。能够产生E型延迟荧光的化合物需要具有极小单-三重态间隙以便能态之间的转化。热能可以激活由三重态回到单重态的跃迁。这种类型的延迟荧光也称为热激活延迟荧光(TADF)。TADF的显著特征在于,延迟分量随温度升高而增加。如果逆向系间穿越(IRISC)速率足够快速从而最小化由三重态的非辐射衰减,那么回填充单重激发态的分率可能达到75%。总单重态分率可以是100%,远超过电致产生的激子的自旋统计的25%。
E型延迟荧光特征可以见于激发复合物系统或单一化合物中。不受理论束缚,相信E型延迟荧光需要发光材料具有小单-三重态能隙(ΔE S-T)。有机含非金属的供体-受体发光材料可能能够实现这点。这些材料的发射通常表征为供体-受体电荷转移(CT)型发射。这些供体-受体型化合物中HOMO与LUMO的空间分离通常产生小ΔE S-T。这些状态可以包括CT状态。通常,供体-受体发光材料通过将电子供体部分(例如氨基或咔唑衍生物)与电子受体部分(例如含N的六元芳香族环)连接而构建。
关于取代基术语的定义
卤素或卤化物-如本文所用,包括氟,氯,溴和碘。
烷基–如本文所用,包含直链和支链烷基。烷基可以是具有1至20个碳原子的烷基,优选具有1至12个碳原子的烷基,更优选具有1至6个碳原子的烷基。烷基的实例包括甲基,乙基,丙基,异丙基,正丁基,仲丁基,异丁基,叔丁基,正戊基,正己基,正庚基,正辛基,正壬基,正癸基,正十一烷基,正十二烷基,正十三烷基,正十四烷基,正十五烷基,正十六烷基,正十七烷基,正十八烷基,新戊基,1-甲基戊基,2-甲基戊基,1-戊基己基,1-丁基戊基,1-庚基辛基,3-甲基戊基。在上述中,优选甲基,乙基,丙基,异丙基,正丁基,仲丁基,异丁基,叔丁基,正戊基,新戊基和正己基。另外,烷基可以任选被取代。
环烷基-如本文所用包含环状烷基。环烷基可以是具有3至20个环碳原子的环烷基,优选具有4至10个碳原子的环烷基。环烷基的实例包括环丁基,环戊基,环己基,4-甲基环己基,4,4-二甲基环己基,1-金刚烷基,2-金刚烷基,1-降冰片基,2-降冰片基等。在上述中,优选环戊基,环己基,4-甲基环己基,4,4-二甲基环己基。另外,环烷基可以任选被取代。
杂烷基-如本文所用,杂烷基包含烷基链中的一个或多个碳被选自由氮原子,氧原子,硫原子,硒原子,磷原子,硅原子,锗原子和硼原子组成的组的杂原子取代而形成。杂烷基可以是具有1至20个碳原子的杂烷基,优选具有1至10个碳原子的杂烷基,更优选具有1至6个碳原子的杂烷基。杂烷基的实例包括甲氧基甲基,乙氧基甲基,乙氧基乙基,甲基硫基甲基,乙基硫基甲基,乙基硫基乙基,甲氧甲氧甲基,乙氧甲氧甲基,乙氧乙氧乙基,羟基甲基,羟基乙基,羟基丙基,巯基甲基,巯基乙基,巯基丙基,氨基甲基,氨基乙基,氨基丙基,二甲基氨基甲基,三甲基硅基,二甲基乙基硅基,二甲基异丙基硅基,叔丁基二甲基硅基,三乙基硅基,三异丙基硅基,三甲基硅基甲基,三甲基硅基乙基,三甲基硅基异丙基。另外,杂烷基可以任选被取代。
烯基-如本文所用,涵盖直链、支链以及环状烯烃基团。链烯基可以是包含2至20个碳原子的烯基,优选具有2至10个碳原子的烯基。烯基的例子包括乙烯基,丙烯基,1-丁烯基,2-丁烯基,3-丁烯基,1,3-丁二烯基,1-甲基乙烯基,苯乙烯基,2,2-二苯基乙烯基,1,2-二苯基乙烯基,1-甲基烯丙基,1,1-二甲基烯丙基,2-甲基烯丙基,1-苯基烯丙基,2-苯基烯丙基,3-苯基烯丙基,3,3-二苯基烯丙基,1,2-二甲基烯丙基,1-苯基-1-丁烯基,3-苯基-1-丁烯基,环戊烯基,环戊二烯基,环己烯基,环庚烯基,环庚三烯基,环辛烯基,环辛四烯基和降冰片烯基。另外,烯基可以是任选取代的。
炔基-如本文所用,涵盖直链炔基。炔基可以是包含2至20个碳原子的炔基,优选具有2至10个碳原子的炔基。炔基的实例包括乙炔基,丙炔基,炔丙基,1-丁炔基,2-丁炔基,3-丁炔基,1-戊炔基,2-戊炔基,3,3-二甲基-1-丁炔基,3-乙基-3-甲基-1-戊炔基,3,3-二异丙基1-戊炔基,苯乙炔基,苯丙炔基等。在上述中,优选乙炔基,丙炔基,炔丙基,1-丁炔基,2-丁炔基,3-丁炔基,1-戊炔基,苯乙炔基。另外,炔基可以是任选取代的。
芳基或芳族基-如本文所用,考虑非稠合和稠合体系。芳基可以是具有6至30个碳原子的芳基,优选6至20个碳原子的芳基,更优选具有6至12个碳原子的芳基。芳基的例子包括苯基,联苯,三联苯,三亚苯,四亚苯,萘,蒽,萉,菲,芴,芘,苝和薁,优选苯基,联苯,三联苯,三亚苯,芴和萘。非稠合芳基的例子包括苯基,联苯-2-基,联苯-3-基,联苯-4-基,对三联苯-4-基,对三联苯-3-基,对三联苯-2-基,间三联苯-4-基,间三联苯-3-基,间三联苯-2-基,邻甲苯基,间甲苯基,对甲苯基,对-(2-苯基丙基)苯基,4'-甲基联二苯基,4”-叔丁基-对三联苯-4-基,邻-枯基,间-枯基,对-枯基,2,3-二甲苯基,3,4-二甲苯基,2,5-二甲苯基,均三甲苯基和间四联苯基。另外,芳基可以任选被取代。
杂环基或杂环-如本文所用,考虑非芳族环状基团。非芳族杂环基包含具有3-20个环原子的饱和杂环基团以及具有3-20个环原子的不饱和非芳族杂环基团,其中至少有一个环原子选自由氮原子,氧原子,硫原子,硒原子,硅原子,磷原子,锗原子和硼原子组成的组,优选的非芳族杂环基是具有3至7个环原子的那些,其包括至少一个杂原子如氮,氧,硅或硫。非芳族杂环基的实例包括环氧乙烷基,氧杂环丁烷基,四氢呋喃基,四氢吡喃基,二氧五环基,二氧六环基,吖丙啶基,二氢吡咯基,四氢吡咯基,哌啶基,恶唑烷基,吗啉基,哌嗪基,氧杂环庚三烯基,硫杂环庚三烯基,氮杂环庚三烯基和四氢噻咯基。另外,杂环基可以任选被取代。
杂芳基-如本文所用,可以包含1至5个杂原子的非稠合和稠合杂芳族基团,其中至少有一个杂原子选自由氮原子,氧原子,硫原子,硒原子,硅原子,磷原子,锗原子和硼原子组成的组。异芳基也指杂芳基。杂芳基可以是具有3至30个碳原子的杂芳基,优选具有3至20个碳原子的杂芳基,更优选具有3至12个碳原子的杂芳基。合适的杂芳基包括二苯并噻吩,二苯并呋喃,二苯并硒吩,呋喃,噻吩,苯并呋喃,苯并噻吩,苯并硒吩,咔唑,吲哚咔唑,吡啶吲哚,吡咯并吡啶,吡唑,咪唑,三唑,恶唑,噻唑,恶二唑,恶三唑,二恶唑,噻二唑,吡啶,哒嗪,嘧啶,吡嗪,三嗪,恶嗪,恶噻嗪,恶二嗪,吲哚,苯并咪唑,吲唑,茚并嗪,苯并恶唑,苯并异恶唑,苯并噻唑,喹啉,异喹啉,噌啉,喹唑啉,喹喔啉,萘啶,酞嗪,蝶啶,呫吨,吖啶,吩嗪,吩噻嗪,苯并呋喃并吡啶,呋喃并二吡啶,苯并噻吩并吡啶,噻吩并二吡啶,苯并硒吩并吡啶,硒苯并二吡啶,优选二苯并噻吩,二苯并呋喃,二苯并硒吩,咔唑,吲哚并咔唑,咪唑,吡啶,三嗪,苯并咪唑,1,2-氮杂硼烷,1,3-氮杂硼烷,1,4-氮杂硼烷,硼唑和其氮杂类似物。另外,杂芳基可以任选被取代。
烷氧基-如本文所用,由-O-烷基、-O-环烷基、-O-杂烷基或-O-杂环基表示。烷基、环烷基、杂烷基和杂环基的例子和优选例子与上述相同。烷氧基可以是具有1至20个碳原子的烷氧基,优选具有1至6个碳原子的烷氧基。烷氧基的例子包括甲氧基,乙氧基,丙氧基,丁氧基,戊氧基,己氧基,环丙基氧基,环丁基氧基,环戊基氧基、环己基氧基、四氢呋喃基氧基、四氢吡喃基氧基、甲氧丙基氧基、乙氧乙基氧基、甲氧甲基氧基和乙氧甲基氧基。另外,烷氧基可以任选被取代。
芳氧基-如本文所用,由-O-芳基或-O-杂芳基表示。芳基和杂芳基例子和优选例子与上述相同。芳氧基可以是具有6至30个碳原子的芳氧基,优选具有6-20个碳原子的芳氧基。芳氧基的例子包括苯氧基和联苯氧基。另外,芳氧基可以任选被取代。
芳烷基-如本文所用,涵盖芳基取代的烷基。芳烷基可以是具有7至30个碳原子的芳烷基,优选具有7至20个碳原子的芳烷基,更优选具有7至13个碳原子的芳烷基。芳烷基的例子包括苄基,1-苯基乙基,2-苯基乙基,1-苯基异丙基,2-苯基异丙基,苯基叔丁基,α-萘基甲基,1-α-萘基-乙基,2-α-萘基乙基,1-α-萘基异丙基,2-α-萘基异丙基,β-萘基甲基,1-β-萘基-乙基,2-β-萘基-乙基,1-β-萘基异丙基,2-β-萘基异丙基,对甲基苄基,间甲基苄基,邻甲基苄基,对氯苄基,间氯苄基,邻氯苄基,对溴苄基,间溴苄基,邻溴苄基,对碘苄基,间碘苄基,邻碘苄基,对羟基苄基,间羟基苄基,邻羟基苄基,对氨基苄基,间氨基苄基,邻氨基苄基,对硝基苄基,间硝基苄基,邻硝基苄基,对氰基苄基,间氰基苄基,邻氰基苄基,1-羟基-2-苯基异丙基和1-氯-2-苯基异丙基。在上述中,优选苄基,对氰基苄基,间氰基苄基,邻氰基苄基,1-苯基乙基,2-苯基乙基,1-苯基异丙基和2-苯基异丙基。另外,芳烷基可以任选被取代。
烷硅基–如本文所用,涵盖烷基取代的硅基。烷硅基可以是具有3-20个碳原子的烷硅基,优选具有3至10个碳原子的烷硅基。烷硅基的例子包括三甲基硅基,三乙基硅基,甲基二乙基硅基,乙基二甲基硅基,三丙基硅基,三丁基硅基,三异丙基硅基,甲基二异丙基硅基,二甲基异丙基硅基,三叔丁基硅基,三异丁基硅基,二甲基叔丁基硅基,甲基二叔丁基硅基。另外,烷硅基可以任选被取代。
芳基硅烷基–如本文所用,涵盖至少一个芳基取代的硅基。芳基硅烷基可以是具有6-30个碳原子的芳基硅烷基,优选具有8至20个碳原子的芳基硅烷基。芳基硅烷基的例子包括三苯基硅基,苯基二联苯基硅基,二苯基联苯基硅基,苯基二乙基硅基,二苯基乙基硅基,苯基二甲基硅基,二苯基甲基硅基,苯基二异丙基硅基,二苯基异丙基硅基,二苯基丁基硅基,二苯基异丁基硅基,二苯基叔丁基硅基。另外,芳基硅烷基可以任选被取代。
氮杂二苯并呋喃,氮杂二苯并噻吩等中的术语“氮杂”是指相应芳族片段中的一个或多个C-H基团被氮原子代替。例如,氮杂三亚苯包括二苯并[f,h]喹喔啉,二苯并[f,h]喹啉和在环系中具有两个或更多个氮的其它类似物。本领域普通技术人员可以容易地想到上述的氮杂衍生物的其它氮类似物,并且所有这些类似物被确定为包括在本文所述的术语中。
在本公开中,除另有定义,当使用由以下组成的组中的任意一个术语时:取代的烷基,取代的环烷基,取代的杂烷基,取代的杂环基,取代的芳烷基,取代的烷氧基,取代的芳氧基,取代的烯基,取代的炔基,取代的芳基,取代的杂芳基,取代的烷硅基,取代的芳基硅烷基,取代的氨基,取代的酰基,取代的羰基,取代的羧酸基,取代的酯基,取代的亚磺酰基,取代的磺酰基,取代的膦基,是指烷基,环烷基,杂烷基,杂环基,芳烷基,烷氧基,芳氧基,烯基,炔基,芳基,杂芳基,烷硅基,芳基硅烷基,氨基,酰基,羰基,羧酸基,酯基,亚磺酰基,磺酰基和膦基中的任意一个基团可以被一个或多个选自氘,卤素,未取代的具有1-20个碳原子的烷基,未取代的具有3-20个环碳原子的环烷基,未取代的具有1-20个碳原子的杂烷基,未取代的具有3-20个环原子的杂环基,未取代的具有7-30个碳原子的芳烷基,未取代的具有1-20个碳原子的烷氧基,未取代的具有6-30个碳原子的芳氧基,未取代的具有2-20个碳原子的烯基,未取代的具有2-20个碳原子的炔基,未取代的具有6-30个碳原子的芳基,未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,未取代的具有3-20个碳原子的烷硅基,未取代的具有6-20个碳原子的芳基硅烷基,未取代的具有0-20个碳原子的氨基,酰基,羰基,羧酸基,酯基,氰基,异氰基,巯基,亚磺酰基,磺酰基,膦基及其组合所取代。
应当理解,当将分子片段描述为取代基或以其他方式连接到另一部分时,可根据它是否是片段(例如苯基,亚苯基,萘基,二苯并呋喃基)或根据它是否是整个分子(如苯,萘,二苯并呋喃)来书写它的名称。如本文所用,指定取代基或连接片段的这些不同方式被认为是等同的。
在本公开中提到的化合物中,氢原子可以被氘部分或完全替代。其他原子如碳和氮也可以被它们的其他稳定的同位素代替。由于其增强器件的效率和稳定性,化合物中其它稳定同位素的替代可能是优选的。
在本公开中提到的化合物中,多重取代指包含二重取代在内,直到高达最多的可用取代的范围。当本公开中提到的化合物中某个取代基表示多取代(包括二取代、三取代、四取代等)时,即表示该取代基可以在其连接结构上的多个可用的取代位置上存在,在多个可用的取代位置上均存在的该取代基可以是相同的结构,也可以是不同的结构。
在本公开中提到的化合物中,除非明确限定,例如相邻的取代基能任选地连接形成环,否则所述化合物中相邻的取代基不能连接形成环。在本公开中提到的化合物中,相邻的取代基能任选地连接形成环,既包含相邻的取代基可以连接形成环的情形,也包含相邻的取代基不连接形成环的情形。相邻的取代基能任选地连接形成环时,所形成的环可以是单环或多环,以及脂环、杂脂环、芳环或杂芳环。在这种表述中,相邻的取代基可以是指键合在同一个原子上的取代基、与彼此直接键合的碳原子键合的取代基、或与进一步远离的碳原子键合的取代基。优选的,相邻的取代基是指键合在同一个碳原子上的取代基以及与彼此直接键合的碳原子键合的取代基。
本发明中,环原子数表示原子键合为环状的结构的化合物(例如:单环化合物、稠合环化合物、交联化合物、碳环化合物、杂环化合物)的构成该环本身的原子的数目。该环被取代基取代时,取代基中包含的原子不包括在环原子数中。关于本文中记载的“环原子数”,只要没有特别说明则为相同的含义。示例性的,的环原子数为4,其中·为连接环A的位置;的环原子数为5;的环原子数为6;的环原子数为11。
相邻的取代基能任选地连接形成环的表述也旨在被认为是指键合在同一个碳原子上的两个取代基通过化学键彼此连接形成环,这可以由下式示例:
相邻的取代基能任选地连接形成环的表述也旨在被认为是指与彼此直接键合的碳原子键合的两个取代基通过化学键彼此连接形成环,这可以由下式示例:
此外,相邻的取代基能任选地连接形成环的表述也旨在被认为是指,在与彼此直接键合的碳原子键合的两个取代基之一表示氢的情况下,第二取代基键合在氢原子键合至的位置处,从而成环。这由下式示例:
根据本发明的一个实施例,公开了一种化合物,其具有式1所示的结构:
其中,
环AA是具有至少一个环内双键的4-30个环原子的共轭结构;
n每次出现时相同或不同地选自0-10的整数;
Y每次出现时相同或不同地选自由CRL和N组成的组;
环A每次出现时相同或不同地是5元杂环,并且所述5元杂环包含一个环内双键、至少一个N原子和至少一个杂原子W;W每次出现时相同或不同地选自由O,S,Se和NRN组成的组;
X每次出现时相同或不同地选自由Se,NR’和CR”R”’组成的组;
R和RL每次出现时相同或不同地表示单取代,多取代,或无取代;
R,R’,R”,R”’,RL和RN每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:氢,氘,卤素,亚硝基,硝基,酰基,羰基,羧酸基,酯基,氰基,异氰基,SCN,OCN,SF5,硼烷基,亚磺酰基,磺酰基,膦氧基,羟基,巯基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷基,取代或未取代的具有3-20个环碳原子的环烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的杂烷基,取代或未取代的具有3-20个环原子的杂环基,取代或未取代的具有7-30个碳原子数的芳烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷氧基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳氧基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的烯基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的炔基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,取代或未取代的具有3-20个碳原子的烷硅基,取代或未取代的具有6-20个碳原子的芳基硅烷基,及其组合;
当X选自NR’或CR”R”’时,R’,R”和R”’中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团;
相邻的取代基R”,R”’能任选地连接形成环;
相邻的取代基R,RL能任选地连接形成环;当相邻的取代基RL连接形成环时,所形成的环具有至少4个环原子;当相邻的取代基R连接形成环时,所形成的环具有至少6个环原子。
在该实施例中,“当L选自且n=0时,R和RN中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团”是旨在表述当式1具有式1-1的结构时,R每次出现时相同或不同地表示单取代,多取代,或无取代时R和RN组成的取代基组中至少存在一个是具有至少一个拉电子基的基团。显而易见,当R和RN中某一个不存在时,所组成的上述取代基组仍要满足至少存在一个取代基是具有至少一个拉电子基的基团。
在本文中,“相邻的取代基R”,R”’能任选地连接形成环”旨在表示当X选自CR”R”’时,取代基R”和R”’可以连接形成环。当取代基R”和R”’连接形成环时,所形成的环可以具有4个环原子或5个环原子。显而易见的,取代基R”和R”’之间也可以都不连接形成环。
在本文中,“相邻的取代基R,RL能任选地连接形成环”旨在表示其中相邻的取代基组,例如,取代基R之间,取代基RL之间,取代基R和RL之间,这些取代基组中任一个或多个可以连接形成环。当相邻的取代基RL连接形成环时,所形成的环具有至少4个环原子;当相邻的取代基R连接形成环时,所形成的环具有至少6个环原子;当取代基R和RL可以任意连接形成环。显而易见的,这些取代基之间也可以都不连接形成环。
根据本发明的一个实施例,其中取代基R,RL和RN中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团;优选地,R和RL中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团。
在该实施例中,“其中取代基R,RL和RN中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团”是指当W选自NRN时,取代基R,RL和RN中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团;当W选自O,S,Se时,则取代基R和RL中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团。
根据本发明的一个实施例,其中取代基R,R’,R”,R”’,RL和RN均为具有至少一个拉电子基的基团。
在该实施例中,“其中取代基R,RL和RN中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团”是指R和RL每次出现时相同或不同地表示单取代,多取代,或无取代时R和RL和RN组成的取代基组中至少存在一个取代基是具有至少一个拉电子基的基团。显而易见,当R、RL和RN中某一个不存在时,所组成的上述取代基组仍要满足至少存在一个取代基是具有至少一个拉电子基的基团。例如,当W选自O,S,Se时,则取代基R和RL中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团。
根据本发明的一个实施例,其中环A中包含CR,且R为具有至少一个拉电子基的基团。
其中,在式2至式5中,
X每次出现时相同或不同地选自由Se,NR’和CR”R”’组成的组;
W每次出现时相同或不同地选自由O,S,Se和NRN组成的组;
R,R’,R”,R”’和RN每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:氢,氘,卤素,亚硝基,硝基,酰基,羰基,羧酸基,酯基,氰基,异氰基,SCN,OCN,SF5,硼烷基,亚磺酰基,磺酰基,膦氧基,羟基,巯基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷基,取代或未取代的具有3-20个环碳原子的环烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的杂烷基,取代或未取代的具有3-20个环原子的杂环基,取代或未取代的具有7-30个碳原子数的芳烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷氧基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳氧基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的烯基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的炔基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,取代或未取代的具有3-20个碳原子的烷硅基,取代或未取代的具有6-20个碳原子的芳基硅烷基,及其组合;
当X选自NR’或CR”R”’时,R’,R”和R”’中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团;
相邻的取代基R”,R”’能任选地连接形成环;
相邻的取代基R能任选地连接形成具有至少6个环原子的环。
“**”代表式2至式5与式1中L的连接位置。
根据本发明的一个实施例,其中取代基R,R’,R”,R”’和RN均为具有至少一个拉电子基的基团。
根据本发明的一个实施例,其中L每次出现时相同或不同地选自具有式6至式6A所示的结构及其组合:
其中,在式6和式6A中,
n每次出现时相同或不同地选自0-10的整数,m每次出现时相同或不同地选自1-4的整数;
E每次出现时相同或不同地选自由O,S,Se和CRARB组成的组;
Y和Z每次出现时相同或不同地选自CRL或N;
RA,RB,RL每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:氢,氘,卤素,亚硝基,硝基,酰基,羰基,羧酸基,酯基,氰基,异氰基,SCN,OCN,SF5,硼烷基,亚磺酰基,磺酰基,膦氧基,羟基,巯基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷时基,取代或未取代的具有3-20个环碳原子的环烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的杂烷基,取代或未取代的具有3-20个环原子的杂环基,取代或未取代的具有7-30个碳原子数的芳烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷氧基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳氧基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的烯基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的炔基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,取代或未取代的具有3-20个碳原子的烷硅基,取代或未取代的具有6-20个碳原子的芳基硅烷基,及其组合;
相邻的取代基RA和RB能任选地连接形成环;
相邻的取代基RL能任选地连接形成含有4个及其以上环原子的环;
“#”和“##”代表式6和式6A与式1中环A或L的连接位置。
根据本发明的一个实施例,其中取代基RA,RB,RL均为具有至少一个拉电子基的基团。
根据本发明的一个实施例,其中n每次出现时相同或不同地选自1,2,3,4,5,6,7,8,9,10;m每次出现时相同或不同地选自1,2,3,4。
其中,在式I至式XVI中,
X每次出现时相同或不同地选自由Se,NR’和CR”R”’组成的组;
W每次出现时相同或不同地选自由O,S,Se和NRN组成的组;
R,R’,R”,R”’和RN每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:氢,氘,卤素,亚硝基,硝基,酰基,羰基,羧酸基,酯基,氰基,异氰基,SCN,OCN,SF5,硼烷基,亚磺酰基,磺酰基,膦氧基,羟基,巯基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷基,取代或未取代的具有3-20个环碳原子的环烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的杂烷基,取代或未取代的具有3-20个环原子的杂环基,取代或未取代的具有7-30个碳原子数的芳烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷氧基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳氧基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的烯基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的炔基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,取代或未取代的具有3-20个碳原子的烷硅基,取代或未取代的具有6-20个碳原子的芳基硅烷基,及其组合;
当X选自NR’或CR”R”’时,R’,R”和R”’中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团;
取代基R和RN中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团;
相邻的取代基R”,R”’能任选地连接形成环;
相邻的取代基R能任选地连接形成具有至少6个环原子的环。
根据本发明的一个实施例,其中所述化合物具有以下任一结构:
其中,
X每次出现时相同或不同地选自由Se,NR’和CR”R”’组成的组;
W每次出现时相同或不同地选自由O,S,Se和NRN组成的组;
R,R’,R”,R”’和RN每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:氢,氘,卤素,亚硝基,硝基,酰基,羰基,羧酸基,酯基,氰基,异氰基,SCN,OCN,SF5,硼烷基,亚磺酰基,磺酰基,膦氧基,羟基,巯基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷基,取代或未取代的具有3-20个环碳原子的环烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的杂烷基,取代或未取代的具有3-20个环原子的杂环基,取代或未取代的具有7-30个碳原子数的芳烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷氧基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳氧基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的烯基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的炔基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,取代或未取代的具有3-20个碳原子的烷硅基,取代或未取代的具有6-20个碳原子的芳基硅烷基,及其组合;
当X选自NR’或CR”R”’时,R’,R”和R”’中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团;
取代基R和RN中至少一个是是具有至少一个拉电子基的基团;
相邻的取代基R”,R”’能任选地连接形成环;
相邻的取代基R能任选地连接形成具有至少6个环原子的环。
根据本发明的一个实施例,其中取代基R,R’,R”,R”’和RN均为具有至少一个拉电子基的基团。
根据本发明的一个实施例,其中所述化合物具有式LI和式LIA所表示的任一结构:
其中,在式LI和式LIA中,
Y和Z每次出现时相同或不同地选自由CRL和N组成的组;
X每次出现时相同或不同地选自由Se,NR’和CR”R”’组成的组;
W每次出现时相同或不同地选自由O,S,Se和NRN组成的组;
R,R’,R”,R”’,RL和RN每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:氢,氘,卤素,亚硝基,硝基,酰基,羰基,羧酸基,酯基,氰基,异氰基,SCN,OCN,SF5,硼烷基,亚磺酰基,磺酰基,膦氧基,羟基,巯基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷基,取代或未取代的具有3-20个环碳原子的环烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的杂烷基,取代或未取代的具有3-20个环原子的杂环基,取代或未取代的具有7-30个碳原子数的芳烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷氧基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳氧基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的烯基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的炔基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,取代或未取代的具有3-20个碳原子的烷硅基,取代或未取代的具有6-20个碳原子的芳基硅烷基,及其组合;
当X选自NR’或CR”R”’时,R’,R”和R”’中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团;
相邻的取代基R”,R”’能任选地连接形成环;
相邻的取代基R,RL能任选地连接形成环;当相邻的取代基RL连接形成环时,所形成的环具有至少4个环原子;当相邻的取代基R连接形成环时,所形成的环具有至少6个环原子;
优选地,R,RL和RN中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团。
在本文中,结构式中出现的表示该结构可以表示存在顺式和反式的构型。以为例,当式LI中两个R、两个Y、两个W和两个X均相同时,包括以下结构当式LI中两个R(用R1和R2表示,R1和R2可以相同或不同)、和/或两个Y(Y1和Y2表示,Y1和Y2可以相同或不同)、和/或两个W(W1和W2表示,W1和W2可以相同或不同),和/或两个X(X1和X2表示,X1和X2可以相同或不同)中至少一组不相同时,包括以下结构
根据本发明的一个实施例,其中取代基RA,RB,R,R’,R”,R”’,RL和RN均为具有至少一个拉电子基的基团。
根据本发明的一个实施例,其中取代基R,RL不连接形成环。例如取代基R和R之间,取代基RL和RL之间,取代基R和RL之间均不连接形成环。
根据本发明的一个实施例,其中所述化合物具有式II-I所表示的结构:
其中,
K每次出现时相同或不同地选自由O,S,Se和CRARB组成的组;
X每次出现时相同或不同地选自由Se,NR’和CR”R”’组成的组;
W每次出现时相同或不同地选自由O,S,Se和NRN组成的组;
J每次出现时相同或不同地选自由O,S,Se和NRNJ组成的组;
优选地,J每次出现时相同或不同地选自NRNJ;
RA,RB,R’,R”,R”’,RN和NRNJ每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:氢,氘,卤素,亚硝基,硝基,酰基,羰基,羧酸基,酯基,氰基,异氰基,SCN,OCN,SF5,硼烷基,亚磺酰基,磺酰基,膦氧基,羟基,巯基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷基,取代或未取代的具有3-20个环碳原子的环烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的杂烷基,取代或未取代的具有3-20个环原子的杂环基,取代或未取代的具有7-30个碳原子数的芳烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷氧基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳氧基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的烯基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的炔基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,取代或未取代的具有3-20个碳原子的烷硅基,取代或未取代的具有6-20个碳原子的芳基硅烷基,及其组合;
相邻的取代基RA和RB能任选地连接形成环;
在式II-I中,RA,RB,RN和NRNJ中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团,和/或K中至少一个是O;
当X选自NR’或CR”R”’时,R’,R”和R”’中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团;
相邻的取代基R”,R”’能任选地连接形成环。
根据本发明的一个实施例,其中在式II-I中,取代基RA、RB、RN和NRNJ中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团,和/或K中至少一个是O。
根据本发明的一个实施例,其中Y每次出现时相同或不同地选自由CRL和N组成的组。
根据本发明的一个实施例,其中Y每次出现时相同或不同地选自CRL。
根据本发明的一个实施例,其中X每次出现时相同或不同地选自CR”R”’。
根据本发明的一个实施例,其中W每次出现时相同或不同地选自O,S或Se。
根据本发明的一个实施例,其中W每次出现时相同或不同地选自O或S。
根据本发明的一个实施例,其中W是O。
根据本发明的一个实施例,其中W每次出现时相同或不同地选自NRN,且RN每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷基,取代或未取代的具有3-20个环碳原子的环烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的杂烷基,取代或未取代的具有3-20个环原子的杂环基,取代或未取代的具有7-30个碳原子数的芳烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷氧基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳氧基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的烯基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的炔基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,取代或未取代的具有3-20个碳原子的烷硅基,取代或未取代的具有6-20个碳原子的芳基硅烷基,及其组合。
根据本发明的一个实施例,其中RN每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷基,取代或未取代的具有3-20个环碳原子的环烷基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,及其组合。
根据本发明的一个实施例,其中R中至少有一个是具有至少一个拉电子基的基团。
根据本发明的一个实施例,其中R’,R”,R”’,RL,RN和RNJ中的每个都是具有至少一个拉电子基的基团。
根据本发明的一个实施例,其中R中至少一个表示单取代、多取代,且中至少有一个是具有拉电子基的基团。
根据本发明的一个实施例,其中R中至少一个选自取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,或其组合。
根据本发明的一个实施例,其中R中至少一个是具有至少一个拉电子基取代的具有6-30个碳原子的芳基,具有至少一个拉电子基取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,或其组合。
根据本发明的一个实施例,其中R每次出现时相同或不同地是具有至少一个拉电子基的基团。
根据本发明的一个实施例,其中R每次出现时相同或不同地选自取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,或其组合;
优选地,R每次出现时是具有至少一个拉电子基取代的具有6-30个碳原子的芳基,具有至少一个拉电子基取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,或其组合。
根据本发明的一个实施例,其中所述拉电子基的哈米特常数是≥0.05,优选地≥0.3,更优选地≥0.5。
本发明所述拉电子基的哈米特取代基常数值≥0.05,例如≥0.1,或≥0.2;优选地≥0.3,更优选地≥0.5,拉电子能力较强,能够显著降低化合物的LUMO能级,达到提高电荷迁移率的效果。
需要说明的是,所述哈米特取代基常数值包括哈密特取代基对位常数和/或间位常数,只要是对位常数和间位常数均大于零,且有一项满足大于等于0.05,即可以作为本发明选择的基团。
根据本发明的一个实施例,其中所述拉电子基选自由以下组成的组:卤素,亚硝基,硝基,酰基,羰基,羧酸基,酯基,氰基,异氰基,SCN,OCN,SF5,硼烷基,亚磺酰基,磺酰基,膦氧基,氮杂芳环基,或被卤素,亚硝基,硝基,酰基,羰基,羧酸基,酯基,氰基,异氰基,SCN,OCN,SF5,硼烷基,亚磺酰基,磺酰基,膦氧基,氮杂芳环基中的一个或多个取代的下述任一基团:具有1-20个碳原子的烷基、具有3-20个环碳原子的环烷基、具有1-20个碳原子的杂烷基、具有3-20个环原子的杂环基,具有7-30个碳原子数的芳烷基、具有1-20个碳原子的烷氧基、具有6-30个碳原子的芳氧基、具有2-20个碳原子的烯基、具有2-20个碳原子的炔基、具有6-30个碳原子的芳基、具有3-30个碳原子的杂芳基、具有3-20个碳原子的烷硅基、具有6-20个碳原子的芳基硅烷基,及其组合。
根据本发明的一个实施例,其中所述拉电子基选自由以下组成的组:卤素,亚硝基,硝基,酰基,羰基,羧酸基,酯基,SF5,硼烷基,亚磺酰基,磺酰基,膦氧基,氮杂芳环基,和被卤素,亚硝基,硝基,酰基,羰基,羧酸基,酯基,氰基,异氰基,SCN,OCN,SF5,硼烷基,亚磺酰基,磺酰基,膦氧基,氮杂芳环基中的一个或多个取代的下述任一基团:具有1-20个碳原子的烷基、具有3-20个环碳原子的环烷基、具有1-20个碳原子的杂烷基、具有7-30个碳原子数的芳烷基、具有1-20个碳原子的烷氧基、具有6-30个碳原子的芳氧基、具有2-20个碳原子的烯基、具有2-20个碳原子的炔基、具有6-30个碳原子的芳基、具有3-30个碳原子的杂芳基、具有3-20个碳原子的烷硅基、具有6-20个碳原子的芳基硅烷基,及其组合。
根据本发明的一个实施例,其中所述拉电子基选自由以下组成的组:氟,酰基,羰基,酯基,SF5,硼烷基,氮杂芳环基,和被氟,氰基,异氰基,SCN,OCN,SF5,CF3,OCF3,SCF3,氮杂芳环基中的一个或多个取代的下述任一基团:具有1-20个碳原子的烷基、具有3-20个环碳原子的环烷基、具有1-20个碳原子的杂烷基、具有7-30个碳原子数的芳烷基、具有1-20个碳原子的烷氧基、具有6-30个碳原子的芳氧基、具有2-20个碳原子的烯基、具有2-20个碳原子的炔基、具有6-30个碳原子的芳基、具有3-30个碳原子的杂芳基、具有3-20个碳原子的烷硅基、具有6-20个碳原子的芳基硅烷基,及其组合。
根据本发明的一个实施例,其中所述拉电子基选自由以下组成的组:氟,酰基,羰基,酯基,SF5,硼烷基,氮杂芳环基,和被氟,氰基,异氰基,SCN,OCN,SF5,CF3,OCF3,SCF3,氮杂芳环基中的一个或多个取代的下述任一基团:具有6-30个碳原子的芳基、具有3-30个碳原子的杂芳基、及其组合。
根据本发明的一个实施例,其中所述拉电子基选自由以下组成的组:氟,SF5,硼烷基,吡啶基,嘧啶基,咪唑基,噻唑基,恶唑基,三嗪基,和被氟,氰基,异氰基,SCN,OCN,SF5,CF3,OCF3,SCF3,吡啶基,嘧啶基,咪唑基,噻唑基,恶唑基,三嗪基中的一个或多个取代的下述任一基团:苯基、联苯基、萘基、菲基、蒽基、吡啶基、嘧啶基、三嗪基、及其组合。
根据本发明的一个实施例,其中所述拉电子基选自由以下组成的组:被氟,SF5,CF3,OCF3,SCF3中的一个或多个取代的下述任一基团:苯基、联苯基、萘基、菲基、蒽基、吡啶基、嘧啶基、三嗪基、及其组合。
根据本发明的一个实施例,其中所述拉电子基选自由以下组成的组:被氟,SF5,CF3,OCF3,SCF3中的一个或多个取代的下述任一基团:具有6-30个碳原子的芳基、具有3-30个碳原子的杂芳基、及其组合。
根据本发明的一个实施例,其中所述拉电子基选自由以下组成的组:F,CF3,OCF3,SF5,SO2CF3,氰基,异氰基,SCN,OCN,嘧啶基,三嗪基,及其组合。
其中,V、U和T每次出现时相同或不同地选自由CRvRu,NRv,O,S和Se组成的组;
其中,Ar每次出现时相同或不同地选自取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,或取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基;
其中,R1,Q,Ra,Rb,Rc,Rd,Re,Rf,Rg,Rh,Rv和Ru在每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:氢,氘,卤素,亚硝基,硝基,酰基,羰基,羧酸基,酯基,氰基,异氰基,SCN,OCN,SF5,硼烷基,亚磺酰基,磺酰基,膦氧基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷基,取代或未取代的具有3-20个环碳原子的环烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的杂烷基,取代或未取代的具有3-20个环原子的杂环基,取代或未取代的具有7-30个碳原子数的芳烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷氧基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳氧基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的烯基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的炔基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,取代或未取代的具有3-20个碳原子的烷硅基,取代或未取代的具有6-20个碳原子的芳基硅烷基,及其组合;
优选地,R1每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:F,CF3,OCF3,SF5,SO2CF3,氰基,异氰基,SCN,OCN,五氟苯基,4-氰基四氟苯基,四氟吡啶基,嘧啶基,三嗪基,及其组合;
其中,Q是具有至少一个拉电子基的基团,且对于上述任一结构中,当Ra,Rb,Rc,Rd,Re,Rf,Rg,Rh,Rv和Ru中的一个或多个出现时,其中的至少一个是具有至少一个拉电子基的基团;优选地,具有至少一个拉电子基的基团是选自由以下组成的组:F,CF3,OCF3,SF5,SO2CF3,氰基,异氰基,SCN,OCN,五氟苯基,4-氰基四氟苯基,四氟吡啶基,嘧啶基,三嗪基,及其组合;
相邻的取代基R1,Ra,Rb,Rc,Rd,Re,Rf,Rg,Rh,Rv和Ru能任选地连接形成环;
“*”代表具有上述结构的X与式1的连接位置。
根据本发明的一个实施例,其中R1每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:F,CF3,OCF3,SF5,SO2CF3,氰基,异氰基,SCN,OCN,五氟苯基,4-氰基四氟苯基,四氟吡啶基,嘧啶基,三嗪基,及其组合。
根据本发明的一个实施例,其中R,RL,RN和RNJ在每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:氢,氘,卤素,亚硝基,硝基,酰基,羰基,羧酸基,酯基,氰基,异氰基,SCN,OCN,SF5,硼烷基,亚磺酰基,磺酰基,膦氧基,羟基,巯基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷基,取代或未取代的具有3-20个环碳原子的环烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的杂烷基,取代或未取代的具有3-20个环原子的杂环基,取代或未取代的具有7-30个碳原子数的芳烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷氧基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳氧基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的烯基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的炔基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,取代或未取代的具有3-20个碳原子的烷硅基,取代或未取代的具有6-20个碳原子的芳基硅烷基,及其组合。
根据本发明的一个实施例,其中R,RL,RN和RNJ在每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:氢,氘,甲基,异丙基,NO2,SO2CH3,SCF3,C2F5,OC2F5,二苯基甲基硅基,苯基,甲氧基苯基,对甲基苯基,2,6-二异丙基苯基,联苯基,多氟苯基,二氟吡啶基,硝基苯基,二甲基噻唑基,CN,被CN或CF3中的一个或多个取代的乙烯基,被CN或CF3中的一个取代的乙炔基,二甲基膦氧基,二苯基膦氧基,F,CF3,OCF3,SF5,SO2CF3,氰基,异氰基,SCN,OCN,三氟甲基苯基,三氟甲氧基苯基,双(三氟甲基)苯基,双(三氟甲氧基)苯基,4-氰基四氟苯基,被F,CN或CF3中的一个或多个取代的苯基或联苯基,四氟吡啶基,嘧啶基,三嗪基,吡啶基,二苯基硼烷基,氧杂硼杂蒽基,及其组合。
根据本发明的一个实施例,其中R,RL,RN和RNJ在每次出现时相同或不同地选自由以下结构组成的组:
其中“﹋”代表具有上述结构的R与式1,RL与L的连接位置;“﹋”还代表当J选自NRNJ时,RNJ与N的连接位置;“﹋”还代表当W选自NRN时,RN与N的连接位置。
根据本发明的一个实施例,其中R,RL,RN和RNJ在每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:
其中“﹋”代表具有上述结构的R与式1,RL与L的连接位置;“﹋”还代表当J选自NRNJ时,RNJ与N的连接位置;“﹋”还代表当W选自NRN时,RN与N的连接位置。
根据本发明的一个实施例,其中取代基R,R’,R”,R”’,RL,RN,RNJ,RA和RB均是具有至少一个拉电子基的基团。
根据本发明的一个实施例,其中取代基R,R’,R”,R”’,RL,RN,RNJ,RA和RB是不含有富电子基的基团,富电子基团的例子有取代或为取代的氨基等。当取代基含有富电子基时,相对于含有拉电子基时,会使LUMO能级变浅,不利于空穴注入。
根据本发明的一个实施例,其中所述化合物选自由化合物I-1至化合物I-114,化合物II-1至化合物II-108,化合物III-1至化合物III-108,化合物IV-1至化合物IV-108,化合物V-1至化合物V-108,化合物VI-1至化合物VI-108,化合物VII-1至化合物VII-108,化合物VIII-1至化合物VIII-108,化合物IX-1至化合物IX-108,化合物X-1至化合物X-108,化合物XI-1至化合物XI-108,化合物XII-1至化合物XII-108,化合物XIII-1至化合物XIII-108,化合物XIV-1至化合物XIV-108,化合物XV-1至化合物XV-108,化合物XVI-1至化合物XVI-108组成的组,其中化合物I-1至化合物I-108,化合物II-1至化合物II-108,化合物III-1至化合物III-108,化合物IV-1至化合物IV-108,化合物V-1至化合物V-108,化合物VI-1至化合物VI-108,化合物VII-1至化合物VII-108,化合物VIII-1至化合物VIII-108,化合物IX-1至化合物IX-108,化合物X-1至化合物X-108,化合物XI-1至化合物XI-108,化合物XII-1至化合物XII-108,化合物XIII-1至化合物XIII-108,化合物XIV-1至化合物XIV-108,化合物XV-1至化合物XV-108,化合物XVI-1至化合物XVI-108的具体结构见权利要求23所示。
根据本发明的一个实施,其中所述化合物选自由化合物LIO-1至化合物LIO-108,化合物LIOA-1至化合物LIOA-66组成的组,其中化合物LIO-1至化合物LIO-108,化合物LIOA-1至化合物LIOA-66的具体结构见权利要求24所示。
根据本发明的一个实施例,其中所述化合物选自由II-IO-1至化合物II-IO-60组成的组,其中II-IO-1至化合物II-IO-60的具体结构见权利要求25所示。
根据本发明的一个实施例,公开了一种有机电子器件,其包括:
阳极,
阴极,
设置在所述阳极和阴极之间的有机层,所述有机层包含前述任一实施例所述的化合物。
根据本发明的一个实施例,公开了一种电致发光器件,其包括:
阳极,
阴极,
设置在所述阳极和阴极之间的有机层,所述有机层包含前述任一实施例所述的化合物。
根据本发明的一个实施例,其中所述有机层是空穴注入层或空穴传输层,并且所述空穴注入层或空穴传输层由所述化合物单独形成。
根据本发明的一个实施例,其中所述有机层是空穴注入层或空穴传输层,所述空穴注入层或空穴传输层进一步包含至少一种空穴传输材料;其中所述化合物与空穴传输材料的摩尔掺杂比例是从10000:1至1:10000;
优选地,所述化合物与空穴传输材料的摩尔掺杂比例是从10:1至1:100。
根据本发明的一个实施例,其中所述电致发光器件包括在阳极和阴极之间的多个堆叠层,所述堆叠层包括第一发光层和第二发光层,其中,第一堆叠层包括第一发光层,第二堆叠层包括第二发光层,电荷产生层设置在第一堆叠层和第二堆叠层之间,其中电荷产生层包括p型电荷产生层和n型电荷产生层;
其中p型电荷产生层包含所述化合物;优选的,所述p型电荷产生层进一步包含至少一种空穴传输材料,其中所述化合物与所述空穴传输材料的摩尔掺杂比例是10000:1至1:10000;优选的,其中所述化合物与所述空穴传输材料的摩尔掺杂比例是10:1至1:100。
根据本发明的一个实施例,其中所述空穴传输材料包含具有三芳胺单元的化合物,螺二芴类化合物,并五苯类化合物,低聚噻吩类化合物,低聚苯基化合物,低聚亚苯基乙烯化合物,低聚芴类化合物,卟啉配合物或金属酞菁配合物。
根据本发明的一个实施例,所述电荷产生层还进一步包含设置在p型电荷产生层和n型电荷产生层之间的缓冲层,所述缓冲层包含所述化合物。
根据本发明的一个实施例,所述电致发光器件由真空蒸镀方法制备。
根据本发明的一个实施例,还公开了一种化合物配方,其包含前述任一实施例所述的化合物。
与其他材料组合
本发明描述的用于有机发光器件中的特定层的材料可以与器件中存在的各种其它材料组合使用。这些材料的组合在美国专利申请US2016/0359122A1中第0132-0161段有详细描述,其全部内容通过引用并入本文。其中描述或提及的材料是可以与本文所公开的化合物组合使用的材料的非限制性实例,并且本领域技术人员可以容易地查阅文献以鉴别可以组合使用的其它材料。
本文描述为可用于有机发光器件中的具体层的材料可以与存在于所述器件中的多种其它材料组合使用。举例来说,本文所公开的化合物可以与多种主体、输送层、阻挡层、注入层、电极和其它可能存在的层结合使用。这些材料的组合在美国专利申请US2015/0349273A1中的第0080-0101段有详细描述,其全部内容通过引用并入本文。其中描述或提及的材料是可以与本文所公开的化合物组合使用的材料的非限制性实例,并且本领域技术人员可以容易地查阅文献以鉴别可以组合使用的其它材料。
在材料合成的实施例中,除非另外说明,否则所有反应都在氮气保护下进行。所有反应溶剂都无水并且按从商业来源原样使用。合成产物使用本领域常规的一种或多种设备(包括但不限于Bruker的核磁共振仪,Shimadzu的液相色谱仪、液相色谱-质谱联用仪、气相色谱-质谱联用仪、差示扫描量热仪,上海棱光技术的荧光分光光度计,武汉科思特的电化学工作站,安徽贝意克的升华仪等),以本领域技术人员熟知的方法进行了结构确认和特性测试。在器件的实施例中,器件的特性也是使用本领域常规的设备(包括但不限于AngstromEngineering生产的蒸镀机,苏州弗士达生产的光学测试系统、寿命测试系统,北京量拓生产的椭偏仪等),以本领域技术人员熟知的方法进行测试。由于本领域技术人员均知晓上述设备使用、测试方法等相关内容,能够确定地、不受影响地获得样品的固有数据,因此上述相关内容在本篇专利中不再展开赘述。
本文所得到的实测LUMO能级,是通过循环伏安法测定化合物的电化学性质。使用由武汉科思特仪器股份有限公司生产,型号为CorrTest CS120电化学工作站。三电极工作体系:铂盘电极作为工作电极,Ag/AgNO3电极为参比电极,铂丝电极为辅助电极。以无水DCM为溶剂,以0.1mol/L的六氟磷酸四丁铵作为支持电解质,将目标化合物配成10-3mol/L的溶液,测试前向溶液中通入氮气10min除氧。仪器参数设置:扫描速率为100mV/s,电位间隔0.5mV,测试窗口为1V至-0.5V。
材料合成实施例
本发明化合物的制备方法不做限制,典型但非限制地以下述化合物为示例,其合成路线和制备方法如下。
合成实施例1:化合物I-6的合成
步骤1:[中间体1-b]的合成
氮气氛围下,将1-a(9.20g,21.7mmol)加入THF(400mL)中,降低温度至-72℃(乙醇/干冰),缓慢滴加LiHMDS溶液(1.0M,100mL),随后慢慢升至-30℃后并继续反应0.5h。于-30℃下滴加入ZnCl2(2.0M,50mL)溶液,慢慢升至0℃反应10min,将单质固体碘(23.2g,91.4mmol)加入反应溶液中,于0℃反应2h。反应完全,用饱和NH4Cl溶液淬灭反应,饱和硫代硫酸钠溶液洗涤,DCM萃取,无水Na2SO4干燥后过滤旋干溶剂。硅胶柱层析(以DCM/PE=1/1为洗脱剂)分离得到产物白色固体1-b(12.8g,87%收率)。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ=7.59(d,J=8.4Hz,4H),7.48(d,J=8.4Hz,4H)。
步骤2:[中间体1-c]的合成
氮气氛围下,将丙二腈(0.79g,11.9mmol)加入无水DMF(30mL)中,0℃下分批加入NaH(0.48g,12.0mmol,60%含量),搅拌20分钟。加入1-b(2.0g,3.0mmol)和Pd(PPh4)3(0.35g,3.0mmol),升温至90℃反应24h。完全转化后倒入冰水中,以2N稀盐酸调节pH<1,有大量黄色固体析出,过滤,用少量水和石油醚洗涤滤饼。以丙酮溶出固体产物,旋蒸除去溶剂并干燥,再以二氯甲烷(50mL)溶解,过滤,二氯甲烷(20mL)洗涤三次,得到黄色固体1-c(1.3g,80%收率)。1HNMR(400MHz,d6-DMSO)δ=7.62(d,J=6.8Hz,4H),7.51(d,J=6.8Hz,4H)。
步骤3:化合物I-6的合成
氮气氛围下,将1-c(1.3g,2.4mmol)加入DCM(250mL)中,降温至0℃,分批加入PIFA(2.1g,4.9mmol),室温搅拌3天,溶液呈紫黑色。旋蒸除掉大部分溶剂后,过滤得到黑色固体。使用DCM/PE=1:1(20mL)洗涤两次,最后干燥得到黑色固体I-6(1.0g,77%收率)。1HNMR(400MHz,d6-acetone)δ=8.34(s,2H),8.06(s,2H)。产物确认为目标产物,分子量为550。在DCM中测量化合物I-6的CV,得到化合物的LUMO=-4.81eV。在1.9*10-4Pa的真空条件下恒温280℃加热12h的条件下加热升华,得到产物黑色固体化合物I-6。
合成实施例2:化合物I-8的合成
步骤1:[中间体2-b]的合成
氮气氛围下,将2-a(11.5g,20.5mmol)加入THF(200mL)中,降至-72℃(乙醇/干冰),缓慢滴加LiHMDS溶液(1.0M,85mL),随后慢慢升至-30℃并反应0.5h。于-30℃滴加入ZnCl2(2.0M,43mL)溶液,慢慢升至0℃反应10min,将单质固体碘(22.0g)加入反应溶液中,于0℃反应2h。反应完全,用饱和NH4Cl溶液淬灭反应,饱和硫代硫酸钠溶液洗涤,DCM萃取,无水Na2SO4干燥,过滤旋干溶剂。硅胶柱层析(以DCM/PE=1/1为洗脱剂)分离得到产物白色固体2-b(15.6g,94%收率)。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ=8.02(s,4H),7.79(s,2H)。
步骤2:[中间体2-c]的合成
氮气氛围下,将丙二腈(2.74g,41.4mmol)加入无水DMF(100mL)中,0℃下分批加入NaH(1.67g,41.8mmol,60%含量),搅拌30分钟,后加入2-b(8.05g,9.9mmol)和Pd(PPh4)3(1.14g),升温至90℃反应24h。完全转化后倒入冰水中,2N稀盐酸调节pH<1,有大量黄色固体析出,过滤,用大量水和石油醚洗涤滤饼。以丙酮溶出固体产物,旋蒸除去溶剂并干燥,再以二氯甲烷(100mL)溶解,过滤,DCM/PE=1/1(30mL)洗涤三次,最后过滤得到黄色固体HT355-C(6.5g,95%收率)。1HNMR(400MHz,d6-acetone)δ=8.22(s,4H),8.02(s,2H)。。
步骤3:化合物I-8合成
氮气氛围下,将2-c(6.5g,9.4mmol)加入DCM(900mL)中,降温至0℃,分批后加入PIFA(8.1g,18.9mmol),室温搅拌3天,溶液呈紫黑色。旋蒸除掉大部分溶剂,过滤,使用DCM/PE=1:1(100mL)连续洗涤两次,最后干燥得到黑色固体I-8(5.3g,82%收率)。产物确认为目标产物,分子量为686。在DCM中测量化合物I-8的CV,得到化合物的LUMO=-4.91eV。在4.9*10-4Pa的真空条件下恒温270℃加热3h的条件下加热升华,得到产物黑色固体化合物I-8。
合成实施例3:化合物I-109的合成
步骤1:[中间体5-b]的合成
氮气氛围下,将5-a(10.3g,23.6mmol)加入THF(400mL)中,降低温度至-72℃(乙醇/干冰),缓慢滴加LiHMDS溶液(1.0M,60mL),随后慢慢升至-30℃后并继续反应0.5h。于-30℃下滴加入ZnCl2(2.0M,30mL)溶液,慢慢升至0℃反应10min,将单质固体碘(20.1g,79.1mmol)加入反应溶液中,于0℃反应2h。反应完全,用饱和NH4Cl溶液淬灭反应,饱和硫代硫酸钠溶液洗涤,DCM萃取,无水Na2SO4干燥后过滤旋干溶剂。硅胶柱层析(以DCM/THF/PE=4/1/4为洗脱剂)分离得到产物白色固体5-b(13.7g,84%收率)。19FNMR(400MHz,CDCl3)δ=-88.73(m,4F),-139.23(m,4F)。
步骤2:[中间体5-c]的合成
氮气氛围下,将丙二腈(2.2g,33mmol)加入无水DMF(150mL)中,0℃下分批加入K2CO3(4.45g,32.2mmol),搅拌20分钟。加入5-b(10.4g,15.2mmol)和Pd(PPh4)3(1.55g,1.3mmol),升温至50℃反应10h。完全转化后倒入冰水中,以2N稀盐酸调节pH<1,有大量黄色固体析出,过滤,用少量水和石油醚洗涤滤饼。以丙酮溶出固体产物,旋蒸除去溶剂并干燥,再以二氯甲烷分散,过滤,二氯甲烷(20mL)洗涤三次,得到黄色固体5-c(3.9g,46%收率)。19FNMR(400MHz,d6-acetone)δ=-90.08(m,4F),-138.31(m,4F)。
步骤3:化合物I-109的合成
氮气氛围下,将5-c(3.9g,6.9mmol)加入DCM(800mL)中,降温至0℃,分批加入PIFA(6.2g,14.4mmol),室温搅拌2天,溶液呈紫黑色。旋蒸除掉大部分溶剂后,过滤得到黑色固体。使用DCM/PE=1:1(20mL)洗涤两次,最后干燥得到黑色固体I-109(2.4g,62%收率)。19FNMR(400MHz,d6-acetone)δ=-89.72(s,8F)。产物确认为目标产物,分子量为560。在DCM中测量化合物I-109的CV,得到化合物的LUMO=-5.15eV。在8.0*10-4Pa的真空条件下恒温300℃加热12h的条件下加热升华,得到产物黑色固体化合物I-109。
合成实施例4:化合物I-110的合成
步骤1:[中间体6-b]的合成
氮气氛围下,将6-a(10.4g,21.9mmol)加入THF(550mL)中,降至-72℃(乙醇/干冰),缓慢滴加LiHMDS溶液(1.0M,70mL),随后慢慢升至-30℃并反应0.5h。于-30℃滴加入ZnCl2(2.0M,35mL)溶液,慢慢升至0℃反应10min,将单质固体碘(18.5g)加入反应溶液中,于0℃反应2h。反应完全,用饱和NH4Cl溶液淬灭反应,饱和硫代硫酸钠溶液洗涤,DCM萃取,无水Na2SO4干燥,过滤旋干溶剂。硅胶柱层析(以THF/PE=1/2为洗脱剂)分离得到产物白色固体6-b(14.3g,90%收率)。1HNMR(400MHz,d6-acetone)δ=8.09(m,2H),8.01(d,J=8.4Hz,2H)。
步骤2:[中间体6-c]的合成
氮气氛围下,将丙二腈(5.38g,81.5mmol)加入无水DMF(200mL)中,0℃下分别加入K2CO3(11.2g,81.0mmol),6-b(14.3g,19.7mmol)和Pd(PPh4)3(2.185g),升温至80℃反应24h。完全转化后倒入冰水中,2N稀盐酸调节pH<1,有大量黄色固体析出,过滤,用大量水和石油醚洗涤滤饼。以丙酮溶出固体产物,旋蒸除去溶剂并干燥,再以THF/PE=1/1重结晶,最后过滤得到黄色固体6-c(11.3g,95%收率)。1HNMR(400MHz,d6-acetone)δ=8.20(m,4H),8.07(d,J=8.0Hz,2H)。
步骤3:化合物I-110合成
氮气氛围下,将6-c(11.3g,18.8mmol)加入DCM(1200mL)中,降温至0℃,分批后加入PIFA(16.2g,37.6mmol),室温搅拌3天,溶液呈紫黑色。旋蒸除掉大部分溶剂,过滤,使用DCM(100mL)连续洗涤两次,最后干燥得到黑色固体I-110(10.1g,90%收率)。产物确认为目标产物,分子量为600。在DCM中测量化合物I-8的CV,得到化合物的LUMO=-4.97eV。在1.1*10-4Pa的真空条件下恒温340℃加热12h的条件下加热升华,得到产物黑色固体化合物I-110。
合成实施例5:化合物I-111的合成
步骤1:[中间体7-b]的合成
氮气氛围下,将7-a(6.3g,14.8mmol)加入THF(150mL)中,降至-72℃(乙醇/干冰),缓慢滴加LiHMDS溶液(1.0M,34mL),随后慢慢升至-30℃并反应0.5h。于-30℃滴加入ZnCl2(2.0M,17mL)溶液,慢慢升至0℃反应10min,将单质固体碘(11.5g)加入反应溶液中,于0℃反应2h。反应完全,用饱和NH4Cl溶液淬灭反应,饱和硫代硫酸钠溶液洗涤,DCM萃取,无水Na2SO4干燥,过滤旋干溶剂。硅胶柱层析(以DCM/EA/PE=4/1/4为洗脱剂)分离得到产物白色固体7-b(8.4g,97%收率)。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ=8.78(s,1H),8.15(d,J=8.0Hz,1H),7.67(d,J=8.0Hz,1H)。
步骤2:[中间体7-c]的合成
氮气氛围下,将丙二腈(3.52g,53.3mmol)加入无水DMF(130mL)中,0℃下分别加入NaH(2.138g,53.5mmol,60%含量)搅拌20min,再加入7-b(8.3g,12.2mmol)和Pd(PPh4)3(1.435g),升温至80℃反应24h。完全转化后倒入冰水中,2N稀盐酸调节pH<1,有大量黄色固体析出,过滤,用大量水和石油醚洗涤滤饼。以丙酮溶出固体产物,旋蒸除去溶剂并干燥,再以再以二氯甲烷分散,最后过滤得到黄色固体7-c(6.6g,96%收率)。1HNMR(400MHz,d6-DMSO)δ=8.75(s,1H),8.08(d,J=8.0Hz,1H),7.67(d,J=8.0Hz,1H)。
步骤3:化合物I-111合成
氮气氛围下,将7-c(6.6g,11.9mmol)加入DCM(1200mL)中,降温至0℃,分批后加入PIFA(10.7g,24.9mmol),室温搅拌3天,溶液呈紫黑色。旋蒸除掉大部分溶剂,过滤,使用DCM(100mL)连续洗涤两次,最后干燥得到黑色固体I-111(5.4g,82%收率)。产物确认为目标产物,分子量为552。在DCM中测量化合物I-111的CV,得到化合物的LUMO=-4.92eV。在7.7*10- 4Pa的真空条件下恒温300℃加热12h的条件下加热升华,得到产物黑色固体化合物I-111。
合成比较例1:化合物S的合成
步骤1:[中间体3-b]的合成
氮气氛围下,将3-a(2.2g,7.6mmol)加入THF(50mL)中,降至-72℃(乙醇/干冰),缓慢滴加LiHMDS溶液(1.0M,35mL),随后慢慢升至-30℃并反应0.5h。于-30℃滴加入ZnCl2(2.0M,17mL)溶液,慢慢升至0℃反应10min,将单质固体碘(7.8g)加入反应溶液中,于0℃反应2h。反应完全,用饱和NH4Cl溶液淬灭反应,饱和硫代硫酸钠溶液洗涤,DCM萃取,无水Na2SO4干燥,过滤旋干溶剂。硅胶柱层析(以DCM/PE=1/2为洗脱剂)得到产物白色固体3-b(4.0g,97%收率)。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ=7.51(m,4H),7.24(m,6H)。
步骤3:[中间体3-c]的合成
氮气氛围下,将丙二腈(4.52g,68.4mmol)加入无水DMF(160mL)中,0℃下分批加入NaH(2.80g,70.0mmol,60%含量),搅拌30分钟,后加入3-b(8.8g,16.3mmol)和Pd(PPh4)3(1.88g),升温至90℃反应24h。完全转化后倒入冰水中,2N稀盐酸调节pH<1,有大量黄色固体析出,过滤,用大量水和石油醚洗涤滤饼,以丙酮溶出固体产物,旋蒸至丙酮剩约50mL,过滤得到得黄色固体,二氯甲烷洗涤三次,最后过滤得到黄色固体3-c(4.4g,65%收率)。1HNMR(400MHz,d6-DMSO)δ=7.50(m,4H),7.30(m,6H),4.07(b,2H)。
步骤4:化合物S的合成
氮气氛围下,将3-c(4.4g,10.6mmol)加入DCM(600mL)中,降温至0℃,分批加入PIFA(9.3g,21.6mmol),室温搅拌3天,溶液呈紫黑色。旋蒸除掉DCM剩约20mL,过滤,使用DCM/PE=1:1(50mL)连续洗涤两次,最后得到黑色固体化合物S(2.9g,66%收率)。产物确认为目标产物,分子量为414。在DCM中测量化合物S的CV,得到化合物的LUMO=-4.70eV。在6.8*10-4Pa的真空条件下恒温300℃加热2h的条件下加热升华,得到产物黑色固体化合物S。
合成比较例2:化合物T的合成
步骤1:[中间体4-b]的合成
氮气氛围下,将LDA(40mL,2.0M)加入-72℃(乙醇/干冰)的THF(200mL)中,缓慢滴加4-a(5.2g,31.0mmol)的THF(60mL)溶液,在低温下反应1h。随后升至0℃,缓慢滴加单质碘(17.3g,68.0mmol)的THF(60mL)溶液,于0℃反应1h。反应完全,用饱和NH4Cl溶液淬灭反应,饱和硫代硫酸钠溶液洗涤,DCM萃取,无水Na2SO4干燥,产物以DCM完全溶解后以硅胶过滤,旋干溶剂。再以DCM和THF重结晶得到产物黄色固体4-b(8.9g,68%收率)。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ=7.88(s,2H)。
步骤2:[中间体4-c]的合成
氮气氛围下,将丙二腈(0.32g,4.8mmol)加入无水DMF(12mL)中,0℃下分批加入NaH(0.21g,5.2mmol,60%含量),搅拌30分钟,后加入4-b(0.5g,1.2mmol)和Pd(PPh4)3(0.14g),升温至100℃反应24h。完全转化后倒入冰水中,2N稀盐酸调节pH<1,有固体析出,过滤出固体,以丙酮溶出固体产物,旋干溶剂,再以DCM洗涤,最后过滤得到黑色固体4-c(0.24g,68%收率),固体产物直接用于下一步反应。
步骤3:化合物T的合成
氮气氛围下,将4-c(0.24g)加入DCM(80mL)中,降温至0℃,分批加入PIFA(0.69g,1.6mmol),室温搅拌2天,溶液呈紫黑色。旋蒸除掉DCM剩约10mL,过滤,使用DCM/PE=1:2(10mL)连续洗涤两次,最后得到黑色固体化合物T(0.16g,67%收率)。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ=8.72(s,2H)。在DCM中测量化合物T的CV,得到化合物的LUMO=-4.64eV。随后在2.4*10- 4Pa的真空条件下恒温300℃加热30min的条件下升华,没有得到产物化合物T。
对于化合物T,由于五元环上取代基只为氢,分子平面性较强,分子间作用力较强,导致分子间的堆叠较强,难以升华。
本领域技术人员应该知晓,上述制备方法只是一个示例性的例子,本领域技术人员能够通过对其改进从而获得本发明的其他化合物结构。
器件实施例
器件实施例1:
将具有80nm厚的铟锡氧化物(ITO)透明电极的玻璃基板用氧等离子体和UV臭氧处理。在蒸镀前将清洗后的玻璃基板在手套箱中的热台上烘干。下列材料在真空度约为10-8托的情况下以0.2-2埃/秒的速率依次在玻璃表面进行蒸镀。首先,将本发明化合物I-6蒸镀到玻璃基板的表面形成一个10nm厚的膜作为空穴注入层(HIL)。接下来,将化合物HT1蒸镀到上述所得膜上形成一个120nm厚的膜作为空穴传输层(HTL)。然后,将化合物EB1蒸镀到上述所得膜上形成一个5nm厚的膜作为电子阻挡层(EBL)。然后,将化合物BH和化合物BD(重量比为96:4)共蒸镀到上述所得膜上形成25nm厚的膜作为发光层(EML)。然后,将化合物HB1蒸镀到上述所得膜上形成一个5nm厚的膜作为空穴阻挡层(HBL)。然后,将8-羟基喹啉-锂(Liq)和化合物ET1(重量比为60:40)共蒸镀到上述所得膜上形成一个30nm厚的膜作为电子传输层(ETL)。最后,将Liq蒸镀形成1nm厚的膜作为电子注入层(EIL)并蒸镀120nm厚的铝作为阴极。然后将该器件转移回手套箱,并用玻璃盖和吸湿剂封装以完成该器件。
器件实施例2:
器件实施例2以与器件实施例1相同方式制作,除了使用化合物I-8代替化合物I-6用作HIL。
器件实施例3:
器件实施例3以与器件实施例1相同方式制作,除了将化合物I-6和化合物HT1(重量比为7:93)共蒸镀到玻璃基板的表面形成一个10nm厚的膜作为空穴注入层(HIL)。
器件实施例4:
器件实施例4以与器件实施例1相同方式制作,除了将化合物I-6和化合物HT1(重量比为10:90)共蒸镀到玻璃基板的表面形成一个10nm厚的膜作为空穴注入层(HIL)。
器件实施例5:
器件实施例5以与器件实施例1相同方式制作,除了将化合物I-8和化合物HT1(重量比为3:97)共蒸镀到玻璃基板的表面形成一个10nm厚的膜作为空穴注入层(HIL)。
器件实施例6:
器件实施例6以与器件实施例1相同方式制作,除了将化合物I-109和化合物HT1(重量比为3:97)共蒸镀到玻璃基板的表面形成一个10nm厚的膜作为空穴注入层(HIL)。
器件实施例7:
器件实施例7以与器件实施例1相同方式制作,除了将化合物I-111和化合物HT1(重量比为3:97)共蒸镀到玻璃基板的表面形成一个10nm厚的膜作为空穴注入层(HIL)。
器件对比例1:
器件对比例1以与器件实施例1相同方式制作,除了用比较化合物S代替化合物I-6用作HIL。
器件对比例2:
器件对比例2以与器件实施例1相同方式制作,除了将化合物HI1和化合物HT1(重量比为7:93)共蒸镀到玻璃基板的表面形成一个10nm厚的膜作为空穴注入层(HIL)。
器件对比例3:
器件对比例3以与器件实施例1相同方式制作,除了将化合物HI1和化合物HT1(重量比为3:97)共蒸镀到玻璃基板的表面形成一个10nm厚的膜作为空穴注入层(HIL)。
器件对比例4:
器件对比例4以与器件实施例1相同方式制作,除了将化合物S和化合物HT1(重量比为7:93)共蒸镀到玻璃基板的表面形成一个10nm厚的膜作为空穴注入层(HIL)。
器件对比例5:
器件对比例5以与器件实施例1相同方式制作,除了将化合物S和化合物HT1(重量比为10:90)共蒸镀到玻璃基板的表面形成一个10nm厚的膜作为空穴注入层(HIL)。
详细的器件层结构和厚度如下表1所示。其中所用材料不止一种的层,是不同化合物以其记载的重量比例掺杂得到的。
表1器件实施例和对比例的器件结构
器件中使用的材料结构如下所示:
实施例1、实施例2和对比例1的器件数据,在10mA/cm2下,测量了IVL特性,其电压、外量子效率(EQE)、PE(功率效率)和寿命(LT97)均被记录和展示在表2中。
表2实施例1、实施例2和对比例1的器件数据
器件编号 | Voltage(V) | PE(lm/W) | EQE(%) | LT97(h) |
实施例1 | 4.39 | 4.39 | 8.26 | 912 |
实施例2 | 4.52 | 4.30 | 8.35 | 313 |
对比例1 | 4.74 | 3.83 | 7.51 | 6 |
从表2中可以看出,实施例1、2与对比例1相比,当单独使用本发明的化合物I-6和化合物I-8用作空穴注入层材料时,相比于使用化合物S单独用作空穴注入层,制备的器件电压更低,PE值提升大于12%,EQE也有提高。特别是器件的寿命,提高了50倍以上。说明本发明所公开的化合物I-6和I-8由于引入了具有拉电子基的取代基而相比较于化合物S获得了更优异的空穴注入能力。本发明化合物的单独用作空穴注入层时表现的性能证明本发明化合物是一类优秀的空穴注入材料。
实施例3-5和对比例2-5的器件数据,在10mA/cm2下,测量了IVL特性,其电压、PE(功率效率)和寿命(LT97)均被记录和展示在表3-表5中。
表3实施例3和对比例2、对比例4的器件数据
器件编号 | Voltage(V) | PE(lm/W) | LT97(h) |
实施例3 | 4.29 | 5.03 | 1132 |
对比例2 | 4.25 | 5.09 | 757 |
对比例4 | 6.76 | 4.37 | 160 |
从表3中可以看出,实施例3和对比例2相比,当空穴注入层中使用本发明的化合物I-6和化合物HT1(7:93)时,相比于空穴注入层中使用化合物HI1和化合物HT1(7:93),器件电压、PE和EQE相近,但是器件寿命提升了约50%。实施例3和对比例4相比,对比例4的空穴注入层中使用化合物S和化合物HT1(7:97)时,器件的电压明显升高,PE也显著下降,器件的寿命远不如实施例3。实施例3的寿命相对于对比例4提升了6倍之多,而对比例4的寿命太短,不符合商业化材料要求。可以看出,相比于空穴注入层中使用化合物HI1和化合物S,本发明的化合物掺杂用于空穴注入材料时,可以得到优异的性能,达到和商用的HT1相当或更优的性能,具有可观的商业化前景。
表4实施例4和对比例5的器件数据
器件编号 | Voltage(V) | PE(lm/W) | LT97(h) |
实施例4 | 4.26 | 4.95 | 710 |
对比例5 | 6.12 | 4.48 | 157 |
从表4中可以看出,通过实施例4和对比例5可以看出,将空穴注入层中的掺杂剂化合物I-6和化合物S比例提高至10%,化合物I-6相比于化合物S,在器件寿命方面提升幅度高达3.52倍,且具有更低的驱动电压和更高的功率效率。
表5实施例5、实施例6和实施例7和对比例3的器件数据
器件编号 | Voltage(V) | PE(lm/W) | LT97(h) |
实施例5 | 4.20 | 5.14 | 781 |
实施例6 | 4.18 | 5.12 | 780 |
实施例7 | 4.19 | 5.14 | 778 |
对比例3 | 4.21 | 5.10 | 777 |
实施例5、实施例6和实施例7和对比例3相比,在HIL中分别使用了本发明所公开的化合物I-8、I-109和I-111的实施例相对于使用商用材料HI1的对比例3,在器件性能方面,从电压、器件寿命到器件效率的各个方面,全都有所有提升。充分体现了本发明的化合物I-8、I-109和I-111相比于化合物HI1掺杂用于空穴注入材料时,可以得到优异的器件性能,达到和商用的HT1相当或更优的性能,具有可观的商业化前景。
对于化合物I-6、化合物I-8、化合物I-109和化合物I-111为本发明的具有式1结构的化合物,它们的取代基R均为含有拉电子基的基团,而化合物S和化合物T为对比例化合物,它们的取代基R为不含拉电子基的基团。从器件结果上可以看出,R为具有拉电子基的取代基的本发明的化合物应用于器件中,无论是单独使用还是掺杂使用,均可以得到更优异的器件结果。当掺杂用于空穴注入材料时,可以达到和商用的HT1相当或更优的性能,具有可观的商业化前景。
对以上本发明化合物I-6、化合物I-8、化合物I-109、化合物I-111、对比例化合物S和化合物T用循环伏安法测试了其LUMO能级,结果如下表所示:
表6材料的LUMO能级
从表6中可以看出,化合物S和化合物T实际测得的LUMO能级不如化合物I-6、化合物I-8、化合物I-109和化合物I-111深,说明本发明的具有式1结构的化合物中R取代基为拉电子取代基,相比与R不是拉电子取代基时,可以有更深的LUMO的能级,更适合用做有机电子器件中的空穴注入材料。
结合材料器件数据,化合物I-6、化合物I-8、化合物I-109和化合物I-111具有比化合物S更优异的器件性能,说明化合物的较深的LUMO能级对化合物器件性能至关重要。当材料作为空穴注入层掺杂剂时,一般LUMO能级越深,器件表现越好。化合物T的LUMO能级比化合物S的LUMO能级更浅,可以推断化合物T的空穴注入能力也不足。特别是LUMO能级在-4.80eV以下(DFT计算LUMO能级在-5.20eV左右及以下)的材料,会是优秀的空穴注入材料。
对本发明公开的部分化合物通过DFT计算[GAUSS-09,B3LYP/6-311G(d)]其LUMO能级,相关的化合物及其LUMO值展示在下面表7和表8中:
表7DFT计算结果(n=0)
表8 DFT计算结果
从表7和表8的DFT理论计算可以看出,本发明的具有式1结构的化合物具有较深的LUMO的能级,适合用做有机电子器件中的空穴注入材料。当L选自且n=0时,如表7所示的部分化合物,本发明的R和RN至少有一个为具有至少一个拉电子基的化合物,LUMO能级均在-5.20eV及以下,例如化合物I-6和I-8计算得到的LUMO能级比化合物S要深的多(用相同的计算方法计算得到化合物S的LUMO能级为-4.83eV)。I-8因为取代基R上更多拉电子基的引入,其LUMO能级比I-6也要更深。。当R和RL均为具有拉电子的基团时,相比R和RL中至少一个引入至少一个拉电子基团时,LUMO能级也要更深,例如化合物LIOA-23vs.化合物LIOA-5。
综合所述,从上述结果可以得出,本发明具有式1结构的化合物具有拉电子基团的重要性。本发明的化合物是非常重要的电荷转移材料,尤其在空穴传输上具有无可比拟的优势,易于制备有机半导体器件,适用于不同类型的有机电子器件,包括但不局限于荧光OLED、磷光OLED、白光OLED、叠层OLED、OTFT、OPV等。
应当理解,这里描述的各种实施例仅作为示例,并无意图限制本发明的范围。因此,如本领域技术人员所显而易见的,所要求保护的本发明可以包括本文所述的具体实施例和优选实施例的变化。本文所述的材料和结构中的许多可以用其它材料和结构来取代,而不脱离本发明的精神。应理解,关于本发明为何起作用的各种理论无意为限制性的。
Claims (33)
1.一种化合物,其具有式1所示的结构:
其中,
环AA是具有至少一个环内双键的4-30个环原子的共轭结构;
n每次出现时相同或不同地选自0-10的整数;
Y每次出现时相同或不同地选自由CRL和N组成的组;
环A每次出现时相同或不同地是5元杂环,并且所述5元杂环包含一个环内双键、至少一个N原子和至少一个杂原子W;W每次出现时相同或不同地选自由O,S,Se和NRN组成的组;
X每次出现时相同或不同地选自由Se,NR’和CR”R”’组成的组;
R和RL每次出现时相同或不同地表示单取代,多取代,或无取代;
R,R’,R”,R”’,RL和RN每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:氢,氘,卤素,亚硝基,硝基,酰基,羰基,羧酸基,酯基,氰基,异氰基,SCN,OCN,SF5,硼烷基,亚磺酰基,磺酰基,膦氧基,羟基,巯基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷基,取代或未取代的具有3-20个环碳原子的环烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的杂烷基,取代或未取代的具有3-20个环原子的杂环基,取代或未取代的具有7-30个碳原子数的芳烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷氧基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳氧基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的烯基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的炔基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,取代或未取代的具有3-20个碳原子的烷硅基,取代或未取代的具有6-20个碳原子的芳基硅烷基,及其组合;
当X选自NR’或CR”R”’时,R’,R”和R”’中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团;
相邻的取代基R”,R”’能任选地连接形成环;
相邻的取代基R,RL能任选地连接形成环;当相邻的取代基RL连接形成环时,所形成的环具有至少4个环原子;当相邻的取代基R连接形成环时,所形成的环具有至少6个环原子。
2.如权利要求1所述的化合物,其中取代基R,RL和RN中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团;优选地R和RL中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团。
4.如权利要求1-3任一项所述的化合物,其中L每次出现时相同或不同地选自具有式6和式6A所示的结构及其组合:
其中,在式6和式6A中,
n每次出现时相同或不同地选自0-10的整数;
Y和Z每次出现时相同或不同地选自CRL或N;
RL每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:氢,氘,卤素,亚硝基,硝基,酰基,羰基,羧酸基,酯基,氰基,异氰基,SCN,OCN,SF5,硼烷基,亚磺酰基,磺酰基,膦氧基,羟基,巯基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷时基,取代或未取代的具有3-20个环碳原子的环烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的杂烷基,取代或未取代的具有3-20个环原子的杂环基,取代或未取代的具有7-30个碳原子数的芳烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷氧基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳氧基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的烯基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的炔基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,取代或未取代的具有3-20个碳原子的烷硅基,取代或未取代的具有6-20个碳原子的芳基硅烷基,及其组合;
相邻的取代基RL能任选地连接形成环;
“#”和“##”代表式6和式6A与式1中环A或L的连接位置。
6.如权利要求1-4中任一项所述的化合物,所述化合物具有式LI和式LIA所表示的任一结构:
其中,在式LI和式LIA中,
Y和Z每次出现时相同或不同地选自由CRL和N组成的组;
X每次出现时相同或不同地选自由Se,NR’和CR”R”’组成的组;
W每次出现时相同或不同地选自由O,S,Se和NRN组成的组;
R,R’,R”,R”’,RL和RN每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:氢,氘,卤素,亚硝基,硝基,酰基,羰基,羧酸基,酯基,氰基,异氰基,SCN,OCN,SF5,硼烷基,亚磺酰基,磺酰基,膦氧基,羟基,巯基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷基,取代或未取代的具有3-20个环碳原子的环烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的杂烷基,取代或未取代的具有3-20个环原子的杂环基,取代或未取代的具有7-30个碳原子数的芳烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷氧基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳氧基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的烯基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的炔基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,取代或未取代的具有3-20个碳原子的烷硅基,取代或未取代的具有6-20个碳原子的芳基硅烷基,及其组合;
当X选自NR’或CR”R”’时,R’,R”和R”’中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团;
相邻的取代基R”,R”’能任选地连接形成环;
相邻的取代基R,RL能任选地连接形成环;当相邻的取代基RL连接形成环时,所形成的环具有至少4个环原子;当相邻的取代基R连接形成环时,所形成的环具有至少6个环原子;
优选地,R,RL和RN中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团。
7.如权利要求1至4中任一项所述的化合物,所述化合物具有式II-I所表示的结构:
其中,
K每次出现时相同或不同地选自由O,S,Se和CRARB组成的组;
X每次出现时相同或不同地选自由Se,NR’和CR”R”’组成的组;
W每次出现时相同或不同地选自由O,S,Se和NRN组成的组;
J每次出现时相同或不同地选自由O,S,Se和NRNJ组成的组;
优选地,J每次出现时相同或不同地选自NRNJ;
RA,RB,R’,R”,R”’,RN和NRNJ每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:氢,氘,卤素,亚硝基,硝基,酰基,羰基,羧酸基,酯基,氰基,异氰基,SCN,OCN,SF5,硼烷基,亚磺酰基,磺酰基,膦氧基,羟基,巯基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷基,取代或未取代的具有3-20个环碳原子的环烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的杂烷基,取代或未取代的具有3-20个环原子的杂环基,取代或未取代的具有7-30个碳原子数的芳烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷氧基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳氧基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的烯基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的炔基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,取代或未取代的具有3-20个碳原子的烷硅基,取代或未取代的具有6-20个碳原子的芳基硅烷基,及其组合;
相邻的取代基RA和RB能任选地连接形成环;
在式II-I中,RA,RB,RN和RNJ中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团,和/或K中至少一个是O;
当X选自NR’或CR”R”’时,R’,R”和R”’中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团;
相邻的取代基R”,R”’能任选地连接形成环。
8.如权利要求1至7中任一项所述的化合物,其中Y每次出现时相同或不同地选自CRL。
9.如权利要求1至8中任一项所述的化合物,其中X每次出现时相同或不同地选自CR”R”’。
10.如权利要求1至9中任一项所述的化合物,其中W每次出现时相同或不同地选自O,S或Se;优选地,W每次出现时相同或不同地选自O或S;更优选地,W是O。
11.如权利要求1至9中任一项所述的化合物,其中W每次出现时相同或不同地选自NRN,且RN每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷基,取代或未取代的具有3-20个环碳原子的环烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的杂烷基,取代或未取代的具有3-20个环原子的杂环基,取代或未取代的具有7-30个碳原子数的芳烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷氧基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳氧基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的烯基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的炔基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,取代或未取代的具有3-20个碳原子的烷硅基,取代或未取代的具有6-20个碳原子的芳基硅烷基,及其组合;
优选地,RN每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷基,取代或未取代的具有3-20个环碳原子的环烷基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,及其组合。
12.如权利要求1至11任一项所述的化合物,其中R中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团。
13.如权利要求1至11中任一项所述的化合物,其中R中至少一个是具有至少一个拉电子基的基团;其中R’,R”,R”’,RL,RN和RNJ中的每个都是具有至少一个拉电子基的基团。
14.如权利要求1至12中任一项所述的化合物,其中R中至少一个选自取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,或其组合;
优选地,R中至少一个是具有至少一个拉电子基取代的具有6-30个碳原子的芳基,具有至少一个拉电子基取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,或其组合。
15.如权利要求1至11中任一项所述的化合物,其中R每次出现时相同或不同地是具有至少一个拉电子基的基团。
16.如权利要求1至11中任一项所述的化合物,其中R每次出现时相同或不同地选自取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,或其组合;
优选地,R每次出现时具有至少一个拉电子基取代的具有6-30个碳原子的芳基,具有至少一个拉电子基取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,或其组合。
17.如权利要求1至16中任一项所述的化合物,其中所述拉电子基的哈米特常数是≥0.05,优选地≥0.3,更优选地≥0.5。
18.如权利要求1至16中任一项所述的化合物,其中所述拉电子基选自由以下组成的组:卤素,亚硝基,硝基,酰基,羰基,羧酸基,酯基,氰基,异氰基,SCN,OCN,SF5,硼烷基,亚磺酰基,磺酰基,膦氧基,氮杂芳环基,或被卤素,亚硝基,硝基,酰基,羰基,羧酸基,酯基,氰基,异氰基,SCN,OCN,SF5,硼烷基,亚磺酰基,磺酰基,膦氧基,氮杂芳环基中的一个或多个取代的下述任一基团:具有1-20个碳原子的烷基、具有3-20个环碳原子的环烷基、具有1-20个碳原子的杂烷基、具有3-20个环原子的杂环基,具有7-30个碳原子数的芳烷基、具有1-20个碳原子的烷氧基、具有6-30个碳原子的芳氧基、具有2-20个碳原子的烯基、具有2-20个碳原子的炔基、具有6-30个碳原子的芳基、具有3-30个碳原子的杂芳基、具有3-20个碳原子的烷硅基、具有6-20个碳原子的芳基硅烷基,及其组合;
优选地,其中所述拉电子基选自由以下组成的组:F,CF3,CHF2,OCF3,SF5,SO2CF3,氰基,异氰基,SCN,OCN,嘧啶基,三嗪基,及其组合。
19.如权利要求1至8中任一项所述的化合物,其中X每次出现时相同或不同地选自由以下结构组成的组:
其中,V、U和T每次出现时相同或不同地选自由CRvRu,NRv,O,S和Se组成的组;
其中,Ar每次出现时相同或不同地选自取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,或取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基;
其中,R1,Q,Ra,Rb,Rc,Rd,Re,Rf,Rg,Rh,Rv和Ru在每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:氢,氘,卤素,亚硝基,硝基,酰基,羰基,羧酸基,酯基,氰基,异氰基,SCN,OCN,SF5,硼烷基,亚磺酰基,磺酰基,膦氧基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷基,取代或未取代的具有3-20个环碳原子的环烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的杂烷基,取代或未取代的具有3-20个环原子的杂环基,取代或未取代的具有7-30个碳原子数的芳烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷氧基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳氧基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的烯基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的炔基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,取代或未取代的具有3-20个碳原子的烷硅基,取代或未取代的具有6-20个碳原子的芳基硅烷基,及其组合;
优选地,R1每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:F,CF3,OCF3,SF5,SO2CF3,氰基,异氰基,SCN,OCN,五氟苯基,4-氰基四氟苯基,四氟吡啶基,嘧啶基,三嗪基,及其组合;
其中,Q是具有至少一个拉电子基的基团,且对于上述任一结构中,当Ra,Rb,Rc,Rd,Re,Rf,Rg,Rh,Rv和Ru中的一个或多个出现时,其中的至少一个是具有至少一个拉电子基的基团;优选地,具有至少一个拉电子基的基团是选自由以下组成的组:F,CF3,OCF3,SF5,SO2CF3,氰基,异氰基,SCN,OCN,五氟苯基,4-氰基四氟苯基,四氟吡啶基,嘧啶基,三嗪基,及其组合;
相邻的取代基R1,Ra,Rb,Rc,Rd,Re,Rf,Rg,Rh,Rv和Ru能任选地连接形成环;
“*”代表具有上述结构的X与式1中环A的连接位置。
21.如权利要求1至11中任一项所述的化合物,其中,R,RL,RN和RNJ在每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:氢,氘,卤素,亚硝基,硝基,酰基,羰基,羧酸基,酯基,氰基,异氰基,SCN,OCN,SF5,硼烷基,亚磺酰基,磺酰基,膦氧基,羟基,巯基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷基,取代或未取代的具有3-20个环碳原子的环烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的杂烷基,取代或未取代的具有3-20个环原子的杂环基,取代或未取代的具有7-30个碳原子数的芳烷基,取代或未取代的具有1-20个碳原子的烷氧基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳氧基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的烯基,取代或未取代的具有2-20个碳原子的炔基,取代或未取代的具有6-30个碳原子的芳基,取代或未取代的具有3-30个碳原子的杂芳基,取代或未取代的具有3-20个碳原子的烷硅基,取代或未取代的具有6-20个碳原子的芳基硅烷基,及其组合;
优选地,R,RL,RN和RNJ在每次出现时相同或不同地选自由以下组成的组:氢,氘,甲基,异丙基,NO2,SO2CH3,SCF3,C2F5,OC2F5,二苯基甲基硅基,苯基,甲氧基苯基,对甲基苯基,2,6-二异丙基苯基,联苯基,多氟苯基,二氟吡啶基,硝基苯基,二甲基噻唑基,CN,被CN或CF3中的一个或多个取代的乙烯基,被CN或CF3中的一个取代的乙炔基,二甲基膦氧基,二苯基膦氧基,F,CF3,OCF3,SF5,SO2CF3,氰基,异氰基,SCN,OCN,三氟甲基苯基,三氟甲氧基苯基,双(三氟甲基)苯基,双(三氟甲氧基)苯基,4-氰基四氟苯基,被F,CN或CF3中的一个或多个取代的苯基或联苯基,四氟吡啶基,嘧啶基,三嗪基,吡啶基,二苯基硼烷基,氧杂硼杂蒽基,及其组合。
23.如权利要求1至5所述的化合物,其中所述化合物选自由化合物I-1至化合物I-114,化合物II-1至化合物II-108,化合物III-1至化合物III-108,化合物IV-1至化合物IV-108,化合物V-1至化合物V-108,化合物VI-1至化合物VI-108,化合物VII-1至化合物VII-108,化合物VIII-1至化合物VIII-108,化合物IX-1至化合物IX-108,化合物X-1至化合物X-108,化合物XI-1至化合物XI-108,化合物XII-1至化合物XII-108,化合物XIII-1至化合物XIII-108,化合物XIV-1至化合物XIV-108,化合物XV-1至化合物XV-108,化合物XVI-1至化合物XVI-108组成的组;
其中,化合物I-1至化合物I-108具有式I的结构:
式I中,两个X相同,两个W相同,两个R相同,并且X、W和R分别对应选自下表中的原子或基团:
其中,化合物II-1至化合物II-108具有式II的结构:
式II中,两个X相同,两个W相同,两个R相同,并且X、W和R分别对应选自下表中的原子或基团:
其中,化合物III-1至化合物III-108具有式III的结构:
式III中,两个X相同,两个W相同,两个R相同,并且X、W和R分别对应选自下表中的原子或基团:
其中,化合物IV-1至化合物IV-108具有式IV的结构:
式IV中,两个X相同,两个W相同,两个R相同,并且X、W和R分别对应选自下表中的原子或基团:
其中,化合物V-1至化合物V-108具有式V的结构:
式V中,两个X相同,两个W相同,两个R相同,并且X、W和R分别对应选自下表中的原子或基团:
其中,化合物VI-1至化合物VI-108具有式VI的结构:
式VI中,两个X相同,两个W相同,两个R相同,并且X、W和R分别对应选自下表中的原子或基团:
其中,化合物VII-1至化合物VII-108具有式VII的结构:
式VII中,两个X相同,两个W相同,两个R相同,并且X、W和R分别对应选自下表中的原子或基团:
其中,化合物VIII-1至化合物VIII-108具有式VIII的结构:
式VIII中,两个X相同,两个W相同,两个R相同,并且X、W、R分别对应选自下表中的原子或基团:
其中,化合物IX-1至化合物IX-108具有式IX的结构:
式IX中,两个X相同,两个W相同,两个R相同,并且X、W、R分别对应选自下表中的原子或基团:
其中,化合物X-1至化合物X-108具有式X的结构:
式X中,两个X相同,两个W相同,两个R相同,并且X、W、R分别对应选自下表中的原子或基团:
其中,化合物XI-1至化合物XI-108具有式XI的结构:
式XI中,两个X相同,两个W相同,两个R相同,并且X、W、R分别对应选自下表中的原子或基团:
其中,化合物XII-1至化合物XII-108具有式XII的结构:
式XII中,两个X相同,两个W相同,两个R相同,并且X、W、R分别对应选自下表中的原子或基团:
其中,化合物XIII-1至化合物XIII-108具有式XIII的结构:
式XIII中,两个X相同,两个W相同,两个R相同,并且X、W、R分别对应选自下表中的原子或基团:
其中,化合物XIV-1至化合物XIV-108具有式XIV的结构:
式XIV中,两个X相同,两个W相同,两个R相同,并且X、W、R分别对应选自下表中的原子或基团:
其中,化合物XV-1至化合物XV-108具有式XV的结构:
式XV中,两个X相同,两个W相同,两个R相同,并且X、W、R分别对应选自下表中的原子或基团:
其中,化合物XVI-1至化合物XVI-108具有式XVI的结构:
式XVI中,两个X相同,两个W相同,两个R相同,并且X、W、R分别对应选自下表中的原子或基团:
26.一种电致发光器件,其包括:
阳极,
阴极,
设置在所述阳极和阴极之间的有机层,所述有机层包含权利要求1至25中任一项所述的化合物。
27.如权利要求26所述的电致发光器件,其中所述有机层是空穴注入层或空穴传输层,并且所述空穴注入层或空穴传输层由所述化合物单独形成。
28.如权利要求26所述的电致发光器件,其中所述有机层是空穴注入层或空穴传输层,所述空穴注入层或空穴传输层进一步包含至少一种空穴传输材料;其中所述化合物与空穴传输材料的摩尔掺杂比例是从10000:1至1:10000;
优选地,所述化合物与空穴传输材料的摩尔掺杂比例是从10:1至1:100。
29.如权利要求26所述的电致发光器件,其中所述电致发光器件包括在阳极和阴极之间的多个堆叠层,所述堆叠层包括第一发光层和第二发光层,其中,第一堆叠层包括第一发光层,第二堆叠层包括第二发光层,电荷产生层设置在第一堆叠层和第二堆叠层之间,其中电荷产生层包括p型电荷产生层和n型电荷产生层;
其中p型电荷产生层包含所述化合物;优选的,所述p型电荷产生层进一步包含至少一种空穴传输材料,其中所述化合物与所述空穴传输材料的摩尔掺杂比例是10000:1至1:10000;优选的,其中所述化合物与所述空穴传输材料的摩尔掺杂比例是10:1至1:100。
30.如权利要求28或29所述的电致发光器件,其中所述空穴传输材料包含具有三芳胺单元的化合物,螺二芴类化合物,并五苯类化合物,低聚噻吩类化合物,低聚苯基化合物,低聚亚苯基乙烯化合物,低聚芴类化合物,卟啉配合物或金属酞菁配合物。
31.如权利要求29所述的电致发光器件,所述电荷产生层还进一步包含设置在p型电荷产生层和n型电荷产生层之间的缓冲层,所述缓冲层包含所述化合物。
32.如权利要求26至31任一项所述的电致发光器件,所述电致发光器件由真空蒸镀方法制备。
33.一种化合物配方,其包含权利要求1-25中任一项所述的化合物。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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