CN114456172A

CN114456172A - 含氮化合物及包含其的电子元件和电子装置

Info

Publication number: CN114456172A
Application number: CN202111261600.XA
Authority: CN
Inventors: 徐先彬; 张迪
Original assignee: Material Science Co Ltd
Current assignee: Shaanxi Lighte Optoelectronics Material Co Ltd
Priority date: 2021-10-28
Filing date: 2021-10-28
Publication date: 2022-05-10
Anticipated expiration: 2041-10-28
Also published as: CN114456172B

Abstract

本申请涉及一种含氮化合物及包含其的电子元件和电子装置。本申请的含氮化合物包含吲哚并咔唑、噁二唑(噻二唑)和三嗪基团，本申请化合物具有较高的电子迁移率；同时，具有优良的空穴传输性能。本申请的含氮化合物作为主体材料时可以改善有机发光层中空穴和电子的平衡，可显著改善器件的性能。

Description

含氮化合物及包含其的电子元件和电子装置

技术领域

本申请属于有机材料技术领域，尤其涉及一种含氮化合物及包含其的电子元件和电子装置。

背景技术

随着电子技术的发展和材料科学的进步，用于实现电致发光或者光电转化的电子元器件的应用范围越来越广泛。有机电致发光器件，例如有机发光二极管(OLED)，通常包括相对设置的阴极和阳极，以及设置于阴极和阳极之间的功能层。该功能层由多层有机或者无机膜层组成，且一般包括有机发光层、空穴传输层、电子传输层等。当阴阳两极施加电压时，两电极产生电场，在电场的作用下，阴极侧的电子向电致发光层移动，阳极侧的空穴也向发光层移动，电子和空穴在电致发光层结合形成激子，激子处于激发态向外释放能量，进而使得电致发光层对外发光。

现有的有机电致发光器件中，最主要的问题为寿命和效率，随着显示器的大面积化，驱动电压也随之提高，发光效率及电流效率也需要提高，因此，有必要继续研发新型的材料，以进一步提高有机电致发光器件的性能。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请的目的在于提供一种含氮化合物及包含其的电子元件和电子装置，该含氮化合物用于有机电致发光器件中，可以提高器件的性能。

根据本申请的第一方面，提供一种含氮化合物，具有如式Ⅰ表示的结构：

式II通过*所示连接键，连接于环U₁或U₂中任意两个相邻的碳原子上；

环U₁、环U₂、环U₃分别独立地选自苯环或萘环；

X₁和X₂选自N或者C(Ar₃)，且X₁和X₂中有且仅有一个为N；X₃选自O或者S；

L、L₁、L₂和L₃选自单键、碳原子数为6-30的取代或未取代的亚芳基、碳原子数为3-30的取代或未取代亚的杂芳基；

Ar₁、Ar₂和Ar₃各自独立地选自碳原子数为6-30的取代或未取代的芳基、碳原子数为3-30的取代或未取代的杂芳基；

各R₁、R₂和R₃分别独立地选自氘、卤素基团、氰基、碳原子数为1-10的卤代烷基、碳原子数为1-10的氘代烷基、碳原子数为1-10的烷基、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、碳原子数为6-18的芳基硅基、碳原子数为12-18的芳基膦酰基；

n₁、n₂、n₃分别表示取代基R₁、R₂和R₃的个数，n₁、n₂、n₃各自独立地选自0、1、2、3、4或5；

Ar₁、Ar₂、Ar₃、L、L₁、L₂和L₃中的取代基各自独立地选自氘、卤素基团、氰基、碳原子数为1-10的卤代烷基、碳原子数为1-10的氘代烷基、碳原子数为1-10的烷基、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、碳原子数为6-18的芳基硅基、碳原子数为12-18的芳基膦酰基；任选地，任意两个相邻的取代基形成5-13元环。

根据本申请的第二方面，提供一种电子元件，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；所述功能层包含上述的含氮化合物。

根据本申请的第三方面，提供了一种电子装置，包括第二方面所述的电子元件。

本申请的化合物结构中包含吲哚并咔唑、噁(噻)二唑和取代的三嗪基，其中噁(噻)二唑和取代的三嗪基分别连接在吲哚并咔唑的两个氮原子上，二者均是较好的电子传输基团，将二者同时引入到本申请化合物中，能够赋予本申请化合物的薄膜较高的电子迁移率；同时，吲哚并咔唑基团具有空穴传输性质。本申请化合物作为OLED器件的发光层主体材料时可以改善发光层中空穴和电子的平衡，拓宽载流子的复合区域，提高器件的效率和寿命。

附图说明

附图是用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请，但并不构成对本申请的限制。

图1是本申请一种实施方式的有机电致发光器件的结构示意图。

图2是本申请一种实施方式的电子装置的结构示意图。

附图标记

100、阳极 200、阴极 300、功能层 310、空穴注入层

320、空穴传输层 321、第一空穴传输层 322、第二空穴传输层 330、有机发光层

340、电子传输层 350、电子注入层 400、电子装置

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例性实施方式。然而，示例性实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本申请将更加全面和完整，并将示例性实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多个实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。

第一方面，本申请提供一种含氮化合物，其具有如式Ⅰ表示的结构：

环U₁、环U₂、环U₃分别独立地选自苯环或萘环；

L、L₁、L₂和L₃选自单键、碳原子数为6-30的取代或未取代的亚芳基、碳原子数为3-30的取代或未取代的亚杂芳基；

本申请中，术语“任选”、“任选地”意味着随后所描述的事件或者环境可以发生也可以不发生。例如，“任选地，任意两个相邻取代基形成环”意味着这两个取代基可以形成环也可以不形成环，即包括：两个相邻的取代基形成环的情景和两个相邻的取代基不形成环的情景。再比如，“任选地，Ar₂中的任意两个相邻的取代基形成环”是指Ar₂中的任意两个相邻的取代基可以相互连接形成环，或者Ar₂中的任意两个相邻的取代基也可以各自独立的存在。“任意两个相邻”可以包括同一个原子上具有两个取代基，还可以包括两个相邻的原子上分别具有一个取代基；其中，当同一个原子上具有两个取代基时，两个取代基可以与其共同连接的该原子形成饱和或不饱和的螺环；当两个相邻的原子上分别具有一个取代基时，这两个取代基可以稠合成环。

本申请中，所采用的描述方式“各……独立地为”与“……分别独立地为”和“……独立地选自”可以互换，均应做广义理解，其既可以是指在不同基团中，相同符号之间所表达的具体选项之间互相不影响，也可以表示在相同的基团中，相同符号之间所表达的具体选项之间互相不影响。例如，“

其中，各q独立地为0、1、2或3，各R”独立地选自氢、氘、氟、氯”，其含义是：式Q-1表示苯环上有q个取代基R”，各个R”可以相同也可以不同，每个R”的选项之间互不影响；式Q-2表示联苯的每一个苯环上有q个取代基R”，两个苯环上的R”取代基的个数q可以相同或不同，各个R”可以相同也可以不同，每个R”的选项之间互不影响。

本申请中，“取代或未取代的”这样的术语是指，在该术语后面记载的官能团可以具有或不具有取代基(下文为了便于描述，将取代基统称为Rc)。举例来讲，“取代或未取代的芳基”是指具有取代基Rc的芳基或者没有取代的芳基。其中上述的取代基即Rc例如可以为氘、卤素基团、氰基、杂芳基、芳基、三烷基硅基、烷基、卤代烷基、环烷基等。取代的个数可以是1个或多个。

本申请中，“多个”是指2个或2个以上，例如2个、3个、4个、5个、6个，等。

本申请中，取代或未取代的官能团的碳原子数，指的是所有碳原子数。举例而言，若L₁为碳原子数为12的取代的亚芳基，则亚芳基及其上的取代基的所有碳原子数为12。

本申请中，芳基指的是衍生自芳香碳环的任选官能团或取代基。芳基可以是单环芳基(例如苯基)或多环芳基，换言之，芳基可以是单环芳基、稠环芳基、通过碳碳键共轭连接的两个或者更多个单环芳基、通过碳碳键共轭连接的单环芳基和稠环芳基、通过碳碳键共轭连接的两个或者更多个稠环芳基。即，除非另有说明，通过碳碳键共轭连接的两个或者更多个芳香基团也可以视为本申请的芳基。其中，稠环芳基例如可以包括双环稠合芳基(例如萘基)、三环稠合芳基(例如菲基、芴基、蒽基)等。芳基中不含有B、N、O、S、P、Se和Si等杂原子。芳基的实例可以包括但不限于，苯基、萘基、芴基、蒽基、菲基、联苯基、三联苯基、三亚苯基、苝基、苯并[9,10]菲基、芘基、苯并荧蒽基、

基等。本申请中，涉及的亚芳基是指芳基进一步失去一个氢原子所形成的二价基团。

本申请中，芴基可以被1个或多个取代基取代，其中，任意相邻的2个取代基可以彼此结合而形成取代或未取代的螺环结构。在上述芴基被取代的情况下，取代的芴基可以为：

等，但并不限定于此。

本申请中，三联苯基包括

本申请中，取代的芳基的碳原子数，指的是芳基和芳基上的取代基的碳原子总数，例如碳原子数为18的取代的芳基，指的是芳基和取代基的总碳原子数为18。

本申请中，取代或未取代的芳基的碳原子数可以为6、10、12、13、14、15、16、17、18、20、25或30。在一些实施方案中，取代或未取代的芳基是碳原子数为6-30的取代或未取代的芳基，另一些实施方式中，取代或未取代的芳基是碳原子数为6-25的取代或未取代的芳基，另一些实施方式中，取代或未取代的芳基是碳原子数为6-18的取代或未取代的芳基，另一些实施方式中，取代或未取代的芳基是碳原子数为6-15的取代或未取代的芳基。

本申请中，作为L、L₁、L₂、L₃、Ar₁和Ar₂的取代基的芳基，例如但不限于，苯基、萘基、蒽基、菲基、联苯基、芴基、二甲基芴基等等。

在本申请中，杂芳基是指环中包含1、2、3、4、5或6个杂原子的一价芳香环或其衍生物，杂原子可以是B、O、N、P、Si、Se和S中的至少一种。杂芳基可以是单环杂芳基或多环杂芳基，换言之，杂芳基可以是单个芳香环体系，也可以是通过碳碳键共轭连接的多个芳香环体系，且任一芳香环体系为一个芳香单环或者一个芳香稠环。示例地，杂芳基可以包括噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、噁唑基、噁二唑基、三唑基、吡啶基、联吡啶基、嘧啶基、三嗪基、吖啶基、哒嗪基、吡嗪基、喹啉基、喹唑啉基、喹喔啉基、吩噁嗪基、酞嗪基、吡啶并嘧啶基、吡啶并吡嗪基、吡嗪并吡嗪基、异喹啉基、吲哚基、咔唑基、苯并噁唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并咔唑基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、噻吩并噻吩基、苯并呋喃基、菲咯啉基、异噁唑基、噻二唑基、苯并噻唑基、吩噻嗪基、硅芴基、二苯并呋喃基以及N-苯基咔唑基、N-吡啶基咔唑基、N-甲基咔唑基等，而不限于此。

本申请中，取代或未取代的杂芳基的碳原子数可以选自3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30。在一些实施方案中，取代或未取代的杂芳基是总碳原子数为3-30的取代或未取代的杂芳基，另一些实施方式中，取代或未取代的杂芳基是总碳原子数为12-18的取代或未取代的杂芳基，另一些实施方式中，取代或未取代的杂芳基是总碳原子数为5-18的取代或未取代的杂芳基，另一些实施方式中，取代或未取代的杂芳基是总碳原子数为5-12的取代或未取代的杂芳基。

本申请中，作为L、L₁、L₂、L₃、Ar₁和Ar₂的取代基的杂芳基例如但不限于，吡啶基、咔唑基、二苯并噻吩基、二苯并呋喃基。

本申请中，取代的杂芳基可以是杂芳基中的一个或者两个以上氢原子被诸如氘原子、卤素基团、-CN、芳基、杂芳基、三烷基硅基、烷基、环烷基、卤代烷基等基团取代。应当理解地是，取代的杂芳基的碳原子数，指的是杂芳基和杂芳基上的取代基的碳原子总数。

本申请中，碳原子数为1-10的烷基可以包括碳原子数1至10的直链烷基和碳原子数3至10的支链烷基。烷基的碳原子数例如可以为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10个，烷基的具体实例包括但不限于，甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基等。

本申请中，卤素基团例如可以为氟、氯、溴、碘。

本申请中，三烷基硅基的具体实例包括但不限于，三甲基硅基、三乙基硅基等。

本申请中，卤代烷基的具体实例包括但不限于，三氟甲基。

本申请中，碳原子数为3-10的环烷基的碳原子数例如可以为3、4、5、6、7、8或10。环烷基的具体实例包括但不限于，环戊基、环己基、金刚烷基。

本申请中，不定位连接键是指从环体系中伸出的单键

其表示该连接键的一端可以连接该键所贯穿的环体系中的任意位置，另一端连接化合物分子其余部分。举例而言，如下式(f)中所示地，式(f)所表示的萘基通过两个贯穿双环的不定位连接键与分子其他位置连接，其所表示的含义，包括如式(f-1)～式(f-10)所示出的任一可能的连接方式。

再举例而言，如下式(X')中所示地，式(X')所表示的二苯并呋喃基通过一个从一侧苯环中间伸出的不定位连接键与分子其他位置连接，其所表示的含义，包括如式(X'-1)～式(X'-4)所示出的任一可能的连接方式。

在本申请中，所述含氮化合物具有化合物选自以下所示结构式所示结构:

本申请化合物中，X₁和X₂中的一者为N，另一者为C(Ar₃)，X₃选自O或者S。

在一些实施方式中，，Ar₁、Ar₂和Ar₃相同或不同，且各自独立地选自碳原子数为6-25的取代或未取代的芳基、碳原子数为12-18的取代或未取代的杂芳基。

可选地，Ar₁、Ar₂和Ar₃各自独立地选自碳原子数为6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25或30的取代或未取代的芳基，碳原子数为12、13、14、15、16、17、18的取代或未取代的杂芳基。

可选地，所述Ar₁、Ar₂和Ar₃中的取代基相同或不同，且各自独立地选自氘、卤素、氰基、碳原子数为1-4的卤代烷基、碳原子数为1-4的氘代烷基、碳原子数为1-4的烷基、碳原子数为5-10的环烷基、碳原子数为6-12的芳基、碳原子数为5-12的杂芳基、碳原子数为3-8的三烷基硅基；任选地，任意两个相邻的取代基形成芴环

在一些实施方式中，Ar₁、Ar₂和Ar₃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、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的芴基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的三亚苯基、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、取代或未取代的咔唑基、取代或未取代的芘基、取代或未取代的三联苯基、取代或未取代的螺二芴基。

可选地，Ar₁、Ar₂和Ar₃中的取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、三甲基硅基、三苯基硅基、三氘代甲基、三氟甲基、环戊基、环己基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、苯基、萘基、联苯基、吡啶基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基或咔唑基。

在一些实施方式中，Ar₁、Ar₂和Ar₃各自独立地选自取代或未取代的基团W，未取代的基团W选自如下基团组成的组：

取代的基团W中具有一个或两个以上取代基，取代的基团W中的取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、三氘代甲基、三甲基硅基、三氟甲基、环戊基、环己基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、苯基、萘基、吡啶基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基或咔唑基，且当基团W上的取代基个数大于1时，各取代基相同或不同。

在一种具体的实施方式中，Ar₁、Ar₂各自独立地选自以下基团所组成的组：

可选地，Ar₁、Ar₂选自以下基团：

可选地，Ar₃选自以下基团：

可选地，Ar₃选自以下基团：

在一些实施方式中，L、L₁、L₂、L₃各自独立地选自单键，碳原子数为6、10、12、13、14、15、18的取代或未取代的亚芳基，碳原子数为5、12、16或18的取代或未取代的亚杂芳基。

在一些实施方式中，L、L₁、L₂、L₃各自独立地选自单键、碳原子数为6-18的取代或未取代的亚芳基、碳原子数为5-12的取代或未取代的亚杂芳基。

可选地，L、L₁、L₂、L₃中的取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为3-8的三烷基硅基、碳原子数为1-4的氟代烷基、碳原子数为1-4的氘代烷基、碳原子数为6-12的芳基、碳原子数为5-12的杂芳基。

可选地，L、L₁、L₂、L₃各自独立地选自单键、取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚萘基、取代或未取代的亚联苯基、取代或未取代的亚芴基、取代或未取代的亚蒽基、取代或未取代的亚咔唑基、取代或未取代的亚二苯并噻吩基、取代或未取代的亚二苯并呋喃基、取代或未取代的亚吡啶基；

可选地，L、L₁、L₂、L₃中的取代基相同或不同，且各自独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、三氘代甲基、三甲基硅基、苯基或萘基。

在一些实施方式中，L、L₁、L₂、L₃选自单键或以下基团组成的组：

在一些具体的实施方式中，L选自单键或以下基团：

在一些具体的实施方式中，L₁、L₂各自独立地选自单键或以下基团：

在一些具体的实施方式中，L₃选自单键或以下基团：

在一些具体的实施方式中，环U₁和U₃各自独立地选自以下结构：

在一些具体的实施方式中，环U₂选自以下结构：

在一些具体的实施方式中，式I中的

具有以下结构：

在一些实施方式中，各R₁、R₂和R₃分别独立地选自氘、氟、氰基、三甲基硅基、三氘代甲基、三氟甲基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基或苯基。

可选地，所述含氮化合物选自以下化合物所组成的组：

第二方面，本申请提供一种电子元件，包括阳极、阴极，以及设置在阳极与阴极之间的功能层；其中，功能层包含本申请第一方面所述的含氮化合物。

本申请所提供的含氮化合物可以用于形成功能层中的至少一个有机膜层，以改善器件的寿命等特性。

可选地，所述功能层包括包括有机发光层，所述有机发光层包括所述含氮化合物。其中，有机发光层既可以由本申请所提供的含氮化合物组成，也可以由本申请所提供的含氮化合物和其他材料共同组成。

可选地，所述电子元件为有机电致发光器件。

可选地，所述功能层还包括空穴传输层，所述空穴传输层位于所述阳极和有机发光层之间。

可选地，所述电子元件为有机电致发光器件。

在一种实施方式中，所述电子元件为有机电致发光器件，所述空穴传输层包括第一空穴传输层和第二空穴传输层，所述第一空穴传输层相对所述第二空穴传输层更靠近所述阳极。

按照一种具体的实施方式，所述电子元件为有机电致发光器件。如图1所示，有机电致发光器件可以包括依次层叠设置的阳极100、空穴注入层310、第一空穴传输层321、第二空穴传输层(空穴辅助层)322、有机发光层330、电子传输层340、电子注入层350和阴极200。

可选地，阳极100包括以下阳极材料，其优选地是有助于空穴注入至功能层中的具有大逸出功(功函数，work function)材料。阳极材料具体实例包括:金属如镍、铂、钒、铬、铜、锌和金或它们的合金；金属氧化物如氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO)；组合的金属和氧化物如ZnO:Al或SnO₂:Sb；或导电聚合物如聚(3-甲基噻吩)、聚[3,4-(亚乙基-1,2-二氧基)噻吩](PEDT)、聚吡咯和聚苯胺，但不限于此。优选包括包含氧化铟锡(铟锡氧化物，indium tin oxide)(ITO)作为阳极的透明电极。

本申请中，第一空穴传输层321可以包括一种或者多种空穴传输材料，第一空穴传输层材料可以选自咔唑多聚体、咔唑连接三芳胺类化合物或者其他类型的化合物，具体可以选自如下所示的化合物或者其任意组合：

在一种实施方式中，第一空穴传输层321可由NPB组成。

可选地，第二空穴传输层322可以包括一种或者多种空穴传输材料，空穴传输材料可以选自咔唑多聚体、咔唑连接三芳胺类化合物或者其他类型的化合物，本申请对此不做特殊的限定。在本申请的一种实施方式中，第二空穴传输层322由HT-1组成。

可选地，在阳极100和第一空穴传输层321之间还可以设置有空穴注入层310，以增强向第一空穴传输层321注入空穴的能力。空穴注入层310可以选用联苯胺衍生物、星爆状芳基胺类化合物、酞菁衍生物或者其他材料，本申请对此不做特殊的限制。所述空穴注入层310的材料例如可以选自如下化合物或者其任意组合；

在本申请的一种实施方式中，空穴注入层310由HAT-CN组成。

可选地，有机发光层330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，有机发光层330由主体材料和客体材料组成，注入有机发光层330的空穴和注入有机发光层330的电子可以在有机发光层330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。

有机发光层330的主体材料可以为金属螯合类化合物、双苯乙烯基衍生物、芳香族胺衍生物、二苯并呋喃衍生物或者其他类型的材料，本申请对此不做特殊的限制。

有机发光层330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。客体材料又称为掺杂材料或掺杂剂。按发光类型可以分为荧光掺杂剂和磷光掺杂剂。例如，所述红光磷光掺杂剂的具体实例包括但不限于，

所述绿光磷光掺杂剂的具体实例包括但不限于，

在本申请的一种实施方式中，所述有机电致发光器件为绿色有机电致发光器件，有机电致发光层340的主体材料包含本申请含氮化合物，客体材料为Ir(3mppy)₃。

在本申请的另一种实施方式中，所述有机电致发光器件为红色有机电致发光器件。在一种更具体的实施方式中，有机发光层330的主体材料为本申请的含氮化合物。在另一种具体的实施方式中，有机发光层330的主体材料包含本申请的含氮化合物和其他p型主体材料，所述p型主体材料例如可以为RH-1。在本申请的一种实施方式中，所述客体材料例如可以为Ir(dmpq)₂acac。

电子传输层340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，电子传输材料可以选自但不限于，ET-1、LiQ、苯并咪唑衍生物、噁二唑衍生物、喹喔啉衍生物或者其他电子传输材料，本申请对比不作特殊限定。所述电子传输层340的材料包含但不限于以下化合物：

在本申请的一种实施方式中，电子传输层340可以由ET-1(结构如下文所示)和LiQ组成。

本申请中，阴极200可以包括阴极材料，其是有助于电子注入至功能层中的具有小逸出功的材料。阴极材料的具体实例包括但不限于，金属如镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡和铅或它们的合金；或多层材料如LiF/Al、Liq/Al、LiO₂/Al、LiF/Ca、LiF/Al和BaF₂/Ca。可选地，包括包含镁和银的金属电极作为阴极。

可选地，在阴极200和电子传输层340之间还可以设置有电子注入层350，以增强向电子传输层340注入电子的能力。电子注入层350可以包括有碱金属硫化物、碱金属卤化物等无机材料，或者可以包括碱金属与有机物的络合物。在本申请的一种实施方式中，电子注入层350可以包括镱(Yb)。

本申请第三方面提供一种电子装置，包括本申请第二方面所述的电子元件。

按照一种实施方式，如图2所示，所提供的电子装置为电子装置400，其包括上述有机电致发光器件。电子装置400例如可以为显示装置、照明装置、光通讯装置或者其他类型的电子装置，例如可以包括但不限于电脑屏幕、手机屏幕、电视机、电子纸、应急照明灯、光模块等。

下面结合合成实施例来具体说明本申请的含氮化合物的合成方法，但是本公开并不因此而受到任何限制。

合成实施例

所属领域的专业人员应该认识到，本申请所描述的化学反应可以用来合适地制备许多本申请的有机化合物，且用于制备本申请的化合物的其它方法都被认为是在本申请的范围之内。例如，根据本申请那些非例证的化合物的合成可以成功地被所属领域的技术人员通过修饰方法完成，如适当的保护干扰基团，通过利用其他已知的试剂除了本申请所描述的，或将反应条件做一些常规的修改。本申请中未提到的合成方法的化合物的都是通过商业途径获得的原料产品。

1、中间体Sub-a1的合成

在氮气氛围下，将10.08g(0.42mmol)镁屑加入到500mL四口烧瓶中，加入2粒碘，然后加入200mL无水四氢呋喃，将温度加热到50℃后，再慢慢让其自然降温至40℃，然后缓慢滴加氘代溴苯64.82g(0.4mol)的四氢呋喃溶液(50mL)，引发格氏反应，滴加完毕后室温反应8h。

在氮气氛围下，称量78g(0.42mmol)三聚氯氰，加入1000mL四口烧瓶中，再加入200mL四氢呋喃稀释，将体系温度降到-5℃。然后慢慢把格氏试剂滴加到三聚氯氰的四氢呋喃溶液中，滴加时间为2.0-3.0h，滴加完毕够保温-5℃反应3小时。反应结束后将反应液慢慢倒入稀盐酸(2M)中，充分搅拌30min后分液，水相用二氯甲烷萃取2次，合并有机相；有机相用无水硫酸钠干燥，旋干，用四氢呋喃重结晶，最终得淡黄色晶体Sub-a1(38.8g，收率42％)。

参照Sub-a1的合成，使用表1中所示的反应物A替代氘代溴苯，合成Sub-a2。

表1：Sub-a2的合成

2、中间体Sub-b1的合成

在氮气范围下，向500mL三口瓶中依次加入氘代苯甲酸(12.72,100mmol)，对溴苯甲酰肼(21.51g,100mmol)和三乙胺(30.36g,300mmol)，然后缓慢滴加1-丙基磷酸酐(T3P，79.55g,250mmol)的乙酸乙酯溶液(160mL)，滴加完毕后将体系升温至80℃反应5h。待反应完全后，将反应液倒入500mL冰水中，用饱和碳酸氢钠溶液中和过量的酸，接着用乙酸乙酯萃取(250mL×3次)，合并有机相；并用无水硫酸镁干燥，减压蒸馏除去溶剂，得到粗品；粗品用乙酸乙酯/正庚烷重结晶，最终得白色固体产物Sub-b1(25.72g，收率84％)。

参照Sub-b1的合成，使用表2中所示的反应物B替代氘代苯甲酸，反应物C替代对溴苯甲酰肼，合成Sub-b2至Sub-b19。

表2：Sub-b2至Sub-b19的合成

3、中间体Sub-c1的合成

在氮气氛围下，向500mL三口瓶中依次加入氘代苯甲酸(12.72,100mmol)，对溴苯甲酰肼(21.51g,100mmol)，五硫化二磷(33.34g,150mmol)，三乙胺(25.30g,250mmol)和乙酸乙酯(120mL)，然后缓慢滴加1-丙基磷酸酐(T3P,38.2g,120mmol)的乙酸乙酯溶液(80mL)，滴加完毕后将体系升温至80℃反应5h。待反应完全后，将反应液倒入500mL冰水中，用饱和碳酸氢钠溶液中和过量的酸，接着用乙酸乙酯萃取(250mL×3次)，合并有机相；并用无水硫酸镁干燥，减压蒸馏除去溶剂，得到粗品；使用乙酸乙酯/正庚烷作为流动相对粗品进行硅胶柱色谱提纯，最终得白色固体产物Sub-c1(25.72g，收率84％)。

参照Sub-c1的合成，使用表3中所示的反应物D替代氘代苯甲酸，反应物E替代对溴苯甲酰肼，合成Sub-c2至Sub-c7：

表3：Sub-c2至Sub-c7的合成

4、中间体Sub-d1的合成

氮气氛围下，向500三口瓶中加入Sub-b1(24.50g，80mmol)和无水四氢呋喃(THF,250mL)，将体系降温至-78℃，滴加正丁基锂的正庚烷溶液(2.0M，44mL,88mmol)，滴加完毕后保温1小时；然后滴加碘单质(24.38g)的四氢呋喃溶液(120mL),滴加完毕后保温1小时，然后让体系自然升温至室温，搅拌过夜；向体系中加入饱和硫代硫酸钠溶液，除去过量的碘单质；然后用二氯甲烷萃取(150mL×3次)，有机相用无水硫酸镁干燥，减压蒸馏除去溶剂，得到粗品；使用正庚烷作为流动相对粗品进行硅胶柱色谱提纯，最终得灰色固体产物Sub-d1(26g，收率92％)。参照Sub-d1的合成，使用表4中所示的反应物F替代Sub-b1，合成Sub-d2至Sub-d26：

表4：Sub-d2至Sub-d26的合成

5、中间体Sub-e1的合成

在氮气氛围下，向500mL三口瓶中，依次加入3-氟苯硼酸(7.0g，50mmol)，2,4-二氯-6-苯基-1,3,5-三嗪(12.43g，55mmol)，四(三苯基膦)钯(Pd(PPh₃)₄，0.58g，0.5mmol)，四丁基溴化铵(TBAB，1.61g，5mmol)，无水碳酸钾(K₂CO₃，13.82g，100mmol)，甲苯(PhMe，120mL)和去离子水(30mL)，开启搅拌和加热，升温至65-70℃反应16h。待体系冷却至室温后，用二氯甲烷萃取(100mL×3次)，合并有机相并用无水硫酸镁干燥后，过滤后减压蒸馏除去溶剂，得粗品。粗品用甲苯重结晶，得到白色固体(9.28g，收率65％)。

参照Sub-e1的合成，使用表5中所示的反应物G替代3-氟苯硼酸，反应物H替代2,4-二氯-6-苯基-1,3,5-三嗪，合成Sub-e2至Sub-e40：

表5：Sub-e2至Sub-e40的合成

6、中间体Sub-f1的合成

在氮气氛围下，向500mL三口瓶中依次加入Sub-d1(17.65g，50mmol)，10-溴-7H-苯并[C]咔唑(14.80g，50mmol)，三(二亚苄基丙酮)二钯(Pd₂(dba)₃，0.916g，1mmol)，(2-二环己基膦-2',4',6'三异丙基联苯)(XPhos，0.95g，2mmol)，叔丁醇钠(9.61g，100mmol)和二甲苯(250mL)，升温至回流，搅拌反应过夜；待体系降温至室温后，将反应液倒入500mL去离子水中，充分搅拌30min，抽滤，滤饼用去离子水淋洗至中性，再用无水乙醇淋洗(200mL)除去水分；滤饼用甲苯重结晶后，最终得灰色固体Sub-f1(18.25g；产率70％)。

使用与合成Sub-f1相似的方法，以下表6中反应物J替代Sub-d1，反应物K替代10-溴-7H-苯并[C]咔唑，合成Sub-f2至Sub-f28：

表6：Sub-f2至Sub-f28合成

7、中间体Sub-g1的合成：

在氮气氛围下，向500mL三口瓶中依次加入10-溴-7H-苯并[C]咔唑(14.80g，50mmol)，Sub-e9(21.43g，75mmol)和干燥的DMF(400mL)，将体系降温至-10℃，快速加入钠氢(60％含量，2.2g，55mmol)，搅拌反应过夜。将反应液倒入500mL去离子水中，充分搅拌30min，抽滤，滤固用去离子水洗至中性，再用无水乙醇(200mL)淋洗，得粗品；粗品用甲苯重结晶后得灰绿色固体Sub-g1(22.63g，产率83％)

使用与合成Sub-g1相似的方法，以下表7中反应物L替代10-溴-7H-苯并[C]咔唑,反应物M替代Sub-e9，合成Sub-g2至Sub-g26：

表7：Sub-g2至Sub-g26的合成

8、中间体Sub-h1的合成：

在氮气氛围下，向500mL三口瓶中依次加入Sub-f1(26.10g，50mmol)，邻硝基苯硼酸(12.52g，75mmol)，四(三苯基膦)钯(0.58g，0.5mmol)，四丁基溴化铵(1.61g，5mmol)，无水碳酸钾(13.82g，100mmol)，甲苯(260mL)，四氢呋喃(65mL)和去离子水(65mL)，开启搅拌和加热，升温至回流反应16h。待体系冷却至室温后，用二氯甲烷萃取(100mL×3次)，合并有机相并用无水硫酸镁干燥后，过滤后减压蒸馏除去溶剂，得粗品。粗品用甲苯重结晶，得到黄色固体Sub-h1(21.42g，收率76％)。

使用与合成Sub-h1相似的方法，以下表8中反应物L替代Sub-f1，合成Sub-h2至Sub-h40：

表8：Sub-h2至Sub-h40的合成

9、中间体Sub-j1的合成：

在氮气氛围下，向500mL三口瓶中加入Sub-h1(22.55g，40mmol)，三苯基膦(26.23g，100mmol)和邻二氯苯(220mL)，开启搅拌和加热，升温至回流反应16h。待体系冷却至室温后，减压蒸馏除去溶剂，粗品用二氯甲烷萃取(150mL×3次)，有机相用无水硫酸镁干燥后，过滤后减压蒸馏除去溶剂，得粗品。使用正庚烷/二氯甲烷作为流动相对粗品进行硅胶柱色谱提纯，得到白色固体(8.93g，收率42％)。

使用与合成Sub-j1相似的方法，以下表9中反应物M替代Sub-h1，合成Sub-j2至Sub-j40：

表9：Sub-j2至Sub-j40的合成

10、化合物的合成

化合物1的合成：

在氮气氛围下，向500mL三口瓶中依次加入Sub-j1(10.63g，20mmol)，2-氯-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪(8.0g，30mmol)和干燥的DMF(200mL)，将体系降温至-10℃，快速加入钠氢(60％含量，0.88g，22mmol)，搅拌反应过夜。将反应液倒入200mL去离子水中，充分搅拌30min，抽滤，滤固用去离子水洗至中性，再用无水乙醇(100mL)淋洗，得粗品；粗品用甲苯重结晶后得黄固体化合物1(11.44g，收率75％)，m/z([M+H]⁺)＝763.3。

使用与合成化合物1相似的方法，以下表10中反应物N替代Sub-j1，反应物O替代2-氯-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪，合成下述化合物：

表10本申请化合物的合成

化合物53的合成：

在氮气氛围下，向250mL三口瓶中依次加入Sub-j8(11.11g，20mmol)，Sub-d1(7.77g，22mmol)，三(二亚苄基丙酮)二钯(0.37，0.4mmol)，(2-二环己基膦-2',4',6'三异丙基联苯)(0.38g，0.8mmol)，叔丁醇钠(3.84g，40mmol)和二甲苯(150mL)，升温至回流，搅拌反应过夜；待体系降温至室温后，将反应液倒入250mL去离子水中，充分搅拌30min，抽滤，滤饼用去离子水淋洗至中性，再用无水乙醇淋洗(200mL)除去水分；滤饼用甲苯重结晶后，最终得黄固体化合物53(12.96g；产率83％)，m/z([M+H]⁺)＝781.3。

使用与合成化合物53相似的方法，以下表11中反应物P替代Sub-j8，反应物Q替代Sub-d1，合成下述化合物：

表11本申请化合物的合成

化合物核磁数据如下表所示：

化合物1核磁：¹H-NMR(400MHz,CD₂Cl₂)δ(ppm):9.67(s,1H),8.52(d,4H),8.27-8.18(m,4H),8.10(d,1H),8.04(s,1H),7.99(d,1H),7.91(d,1H),7.66-7.52(m,7H),7.51-7.35(m,6H)；

化合物99核磁：¹H-NMR(400MHz,CD₂Cl₂)δ(ppm):9.64(s,1H),8.49(d,4H),8.23-8.14(m,3H),8.09(d,1H),8.04-7.97(m,9H),7.99(d,1H),7.91-7.84(m,3H),7.80-7.59(m,5H),7.54(t,1H),7.50-7.22(m,8H)；

化合物392核磁：¹H-NMR(400MHz,CD₂Cl₂)δ(ppm):9.64(s,1H),8.56(d,1H),8.53-8.47(m,2H),8.38(d,2H),8.32(d,1H),8.13(d,1H),8.10-8.02(m,3H),7.98-7.81(m,9H),7.77(d,1H),7.65-7.43(m,7H),7.40-7.28(m,5H),7.12(d,2H)；

化合物463核磁：¹H-NMR(400MHz,CD₂Cl₂)δ(ppm):9.64(s,1H),9.61(s,1H),8.52(d,4H),8.29(d,1H),8.23(d,2H),8.16-8.07(m,3H),8.00-7.93(m,2H),7.66(t,2H),7.60-7.53(m,6H),7.48-7.36(m,6H),7.33-7.22(m,2H)。

有机电致发光器件制备及评估：

实施例1：红色有机电致发光器件的制备

通过以下过程制备阳极：将ITO/Ag/ITO厚度为

的ITO基板切割成40mm(长)×40mm(宽)×0.7mm(厚)的尺寸，采用光刻工序，将其制备成具有阴极、阳极以及绝缘层图案的实验基板，并可利用紫外臭氧以及O₂:N₂等离子进行表面处理，以增加阳极的功函数，并可采用有机溶剂清洗ITO基板表面，以清除ITO基板表面的杂质及油污。

在实验基板(阳极)上真空蒸镀HAT-CN以形成厚度为

的空穴注入层(HIL)，然后在空穴注入层上真空蒸镀NPB，以形成厚度为

的第一空穴传输层。

在第一空穴传输层上真空蒸镀化合物HT-1，形成厚度为

的第二空穴传输层。接着，在第二空穴传输层上，将化合物1：RH-1：Ir(dmpq)₂acac以48％：48％：4％的蒸镀速率进行共同蒸镀，形成厚度为

的红色有机发光层(EML)。

在有机发光层上，将化合物ET-1和LiQ以1:1的重量比进行混合并蒸镀形成

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

的电子注入层(EIL)，然后将镁(Mg)和银(Ag)以1:9的蒸镀速率混合，真空蒸镀在电子注入层上，形成厚度为

的阴极。

此外，在上述阴极上真空蒸镀厚度为

的CP-1，从而完成红色有机电致发光器件的制造。

实施例2-63

除了在制作有机发光层时，以下表12中的化合物代替实施例1中的化合物1之外，利用与实施例1相同的方法制备有机电致发光器件。

比较例1-4

除了在制作有机发光层时，分别以化合物A、化合物B、化合物C、化合物D代替实施例1中的化合物1之外，利用与实施例1相同的方法制备有机电致发光器件。

其中，在制备以上各实施例及对比例的有机电致发光器件时，所采用的各功能层的主要材料的结构式如下所示。

对实施例1-63和比较例1-4制备所得的红色有机电致发光器件进行性能测试，具体在10mA/cm²的条件下测试了器件的IVL性能，包括Volt(V)—工作电压，Cd/A—电流效率，T₉₅(hrs)—T₉₅寿命，T₉₅器件寿命在20mA/cm²的条件下进行测试，测试结果见表12。

表12红色有机电致发光器件性能测试结果

参考上表12可知，将本申请化合物用做有机电致发光器件的主体材料时，有效改善了发光层中空穴和电子的平衡，拓宽了载流子的复合区域，大幅提高了器件的效率和寿命；和比较例1-4的有机电致发光器件相比，其效率至少提高了13％，寿命则至少提高了13.2％。

根据测试结果，可以证明在吲哚并咔唑母核上，分别连接噁(噻)二唑和取代的三嗪基基团，化合物能获得较为平衡的电子传输能力和空穴传输能力，尤其是电子传输效率的提升尤为显著。本申请化合物用作OLED器件的有机发光层主体材料，可以显著提高器件的效率和寿命。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。

Claims

1.一种含氮化合物，其特征在于，所述含氮化合物具有如式Ⅰ表示的结构：

环U₁、环U₂、环U₃分别独立地选自苯环或萘环；

2.根据权利要求1所述的含氮化合物，其中，所述Ar₁、Ar₂和Ar₃相同或不同，且各自独立地选自碳原子数为6-25的取代或未取代的芳基、碳原子数为12-18的取代或未取代的杂芳基；

可选地，所述Ar₁、Ar₂和Ar₃中的取代基相同或不同，且各自独立地选自氘、卤素、氰基、碳原子数为1-4的卤代烷基、碳原子数为1-4的氘代烷基、碳原子数为1-4的烷基、碳原子数为5-10的环烷基、碳原子数为6-12的芳基、碳原子数为5-12的杂芳基、碳原子数为3-8的三烷基硅基；任选地，任意两个相邻的取代基形成芴环。

3.根据权利要求1所述的含氮化合物，其中，所述Ar₁、Ar₂和Ar₃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、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的芴基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的三亚苯基、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、取代或未取代的咔唑基、取代或未取代的芘基、取代或未取代的三联苯基、取代或未取代的螺二芴基。

4.根据权利要求1所述的含氮化合物，其中，Ar₁、Ar₂和Ar₃各自独立地选自取代或未取代的基团W，未取代的基团W选自如下基团组成的组：

取代的基团W中具有一个或两个以上取代基，取代的基团W中的取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、三甲基硅基、三氘代甲基、三氟甲基、环戊基、环己基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、苯基、萘基、吡啶基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基或咔唑基，且当基团W上的取代基个数大于1时，各取代基相同或不同。

5.根据权利要求1所述的含氮化合物，其中，L、L₁、L₂、L₃彼此相同或不同，且各自独立地选自单键、碳原子数为6-18的取代或未取代的亚芳基、碳原子数为5-12的取代或未取代的亚杂芳基；

可选地，L、L₁、L₂、L₃中的取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、碳原子数为1-4的烷基、碳原子数为3-8的三烷基硅基、碳原子数为1-4的氟代烷基、碳原子数为1-4的氘代烷基、碳原子数为6-12的芳基、碳原子数为5-12的杂芳基。

6.根据权利要求1所述的含氮化合物，其中，L、L₁、L₂、L₃彼此相同或不同，且各自独立地选自单键、取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚萘基、取代或未取代的亚联苯基、取代或未取代的亚芴基、取代或未取代的亚蒽基、取代或未取代的亚咔唑基、取代或未取代的亚二苯并噻吩基、取代或未取代的亚二苯并呋喃基、取代或未取代的亚吡啶基；

7.根据权利要求1所述的含氮化合物，其中，环U₁和U₃各自独立地选自以下结构：