CN114621253B

CN114621253B - 含氮化合物以及使用其的电子元件和电子装置

Info

Publication number: CN114621253B
Application number: CN202210212653.0A
Authority: CN
Inventors: 陈志伟; 薛震; 王金平
Original assignee: Shaanxi Lighte Optoelectronics Material Co Ltd
Current assignee: Shaanxi Lighte Optoelectronics Material Co Ltd
Priority date: 2022-03-04
Filing date: 2022-03-04
Publication date: 2023-06-13
Anticipated expiration: 2042-03-04
Also published as: CN114621253A

Abstract

本申请属于有机材料领域，提供含氮化合物以及使用其的电子元件和电子装置，所述含氮化合物具有式1所示的结构，其中，X₁、X₁、X₃、X₄相同或不同，各自独立地选自C(R)或N，且至少一个为N。该含氮化合物用于有机电致发光器件中，提高有机电致发光器件的性能。

Description

含氮化合物以及使用其的电子元件和电子装置

技术领域

本发明属于有机材料技术领域，具体涉及一种含氮化合物以及使用其的电子元件和电子装置。

背景技术

有机发光二极管(organic light-emitting diode)简称为OLED，为有机电致发光器件。OLED的原理是在阴阳两极施加电场时，阳极侧的空穴和阴极侧的电子会向发光层移动，在发光层结合形成激子，激子处于激发态向外释放能量，从激发态释放能量变为基态释放能量的过程对外发光。自1987年美国柯达公司报道有机分子电致发光和1990年英国剑桥大学报道聚合物电致发光以来，世界各国纷纷开展研究与开发。该类材料具有结构简单、成品率高、成本低、主动发光、响应速度快、分率高等优点，且具有驱动电压低、全固态、非真空、抗荡、耐低温等性能，被认为是未来最有可能替代液晶显示器的一种新技术，引起极大关注。

现有的有机电致发光器件中，最主要的问题为寿命短和效率低，随着显示器的大面积化，驱动电压随之提高，发光效率及电力流效率需要进一步提高，因此，有必要继续研发新型的更稳定的高性能有机电致发光材料，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，本发明旨在提供一种含氮化合物以及使用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，提高有机电致发光器件的性能。

鉴于此，本发明第一方面提供一种含氮化合物，结构如式1所示：

其中，X₁、X₁、X₃、X₄相同或不同，各自独立地选自C(R)或N，且X₁、X₁、X₃和X₄中至少一个为N；

各R、R₁和R₂相同或不同，各自独立地选自氢、氘、卤素基团、氰基、碳原子数为1-10的烷基、碳原子数为1-10的卤代烷基、碳原子数为1-10的氘代烷基、碳原子数为3-12的三烷基硅基、碳原子数为6-18的芳基、碳原子数为5-18的杂芳基；

L选自单键、碳原子数为6-25的取代或未取代的亚芳基、碳原子数为3-25的取代或未取代的亚杂芳基；

n为1或2；

Ar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或式2所示的基团；

式2中，Ar₁、Ar₂相同或不同，且各自独立地选自碳原子数为6-30的取代或未取代的芳基；

L、Ar、Ar₁和Ar₂中的取代基相同或不同，且各自独立地选自氘，卤素基团，氰基，碳原子数为1-10的烷基，碳原子数为1-10的卤代烷基，碳原子数为3-12的三烷基硅基，碳原子数为3-10的环烷基，任选地被氘、卤素基团、氰基、碳原子数为1-4的烷基取代的碳原子数为6-18的芳基，碳原子数为5-18的杂芳基；任选地，在Ar中，任意两个相邻的取代基形成环。

本发明第二方面，提供一种有机电致发光器件，包括相对设置的阳极和阴极，以及设于所述阳极和所述阴极之间的功能层；所述功能层包含上述的含氮化合物。按照本申请的一种实施方式，所述功能层包括有机发光层，所述有机发光层包含所述的含氮化合物。按照本申请的一种实施方式，所述功能层包括电子传输层，所述电子传输层包含所述的含氮化合物。

本发明第三方面，提供一种电子装置，所述电子装置包括本发明第二方面所述的有机电致发光器件。

本发明的含氮化合物中，在2-苯基萘并[2,1-D]噁唑

的4，5号位稠合引入含氮六元杂芳基，以此形成的母核使电子迁移率提高；同时在2-苯基萘并[2,1-D]噁唑的苯基上共轭连接芳香性基团，一方面能够调整化合物的能级，使其特别适合作为有机电致发光材料使用；另一方面，使化合物偶极矩增大，分子极性提高；并且通过δ键连接的芳香基团具有高的旋转自由度，化合物立体性较好，成膜性较好。本发明的化合物可用作电子传输层或主体材料，显著提升电致发光器件的效率和使用寿命。

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第一电子装置的结构示意图。

图3是本申请一种实施方式的光电转化器件的结构示意图。

图4是本申请一种实施方式的第二电子装置的结构示意图。

附图标记说明

100、阳极；200、阴极；300、功能层；310、空穴注入层；320、空穴传输层；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；360、光电转化层；400、第一电子装置；500、第二电子装置。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例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，提供这些实施方式使得本申请将更加全面和完整，并将示例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方式的充分理解。

在图中，为了清晰，可能夸大了区域和层的厚度。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

第一方面，本申请提供一种含氮化合物，结构如式1所示：

n为1或2；

L、Ar(当选自碳原子数为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时)、Ar₁和Ar₂中的取代基相同或不同，且各自独立地选自氘，卤素基团，氰基，碳原子数为1-10的烷基，碳原子数为1-10的卤代烷基，碳原子数为3-12的三烷基硅基，碳原子数为3-10的环烷基，任选地被氘、卤素基团、氰基、碳原子数为1-4的烷基取代的碳原子数为6-18的芳基，碳原子数为5-18的杂芳基；任选地，在Ar中，任意两个相邻的取代基形成环。

在本申请中，所采用的描述方式“……各自独立地选自”、“……分别独立地选自”、“……独立地选自”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。

在本申请中，术语“任选”、“任选地”意味着随后所描述的事件或者环境可以但不必发生，该说明包括该事情或者环境发生或者不发生的场合。例如，“任选地，任意两个相邻的取代基形成环”意味着任意的两个取代基可以形成环但不是必须形成环，其包括：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。再例如，“任选地被氘、卤素基团、氰基、碳原子数为1-4的烷基取代的碳原子数为6-18的芳基”包括：未取代的碳原子数为6-18的芳基，以及碳原子数为6-18的取代的芳基，其中的取代基选自由氘、卤素基团、氰基和碳原子数为1-4的烷基所组成的组。

在本申请中，“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)。例如，“取代或未取代的芳基”是指具有取代基Rc的芳基或者非取代的芳基。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、烷基、卤代烷基、氘代烷基、环烷基、三烷基硅基等。在本申请中，“取代的”官能团可以被上述Rc中的1个或2个以上所取代；当同一个原子上连接有两个取代基Rc时，这两个取代基Rc可以独立地存在或者相互连接以与所述原子形成环；当官能团上存在两个相邻的取代基Rc时，相邻的两个取代基Rc可以独立地存在或者与其所连接的官能团稠合成环。

在本申请中，“任意两个相邻的取代基形成环”中，所形成的环可以是饱和或不饱和的3-15元的环，其中，所形成的和环例如可以为环戊烷

环己烷/>

所形成的不饱和环例如可以为苯环、萘环、芴环/>

在本申请中，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L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。再比如：Ar为

则其碳原子数为10；L为/>

其碳原子数为12。

在本申请中，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。需要说明地是，联苯基、芴基在本申请中均视为芳基。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、苯并[9,10]菲基、芘基、苯并荧蒽基、

基等。

在本申请中，取代的芳基可以是芳基中的一个或者两个以上的氢原子被诸如氘、卤素基团、氰基、芳基、杂芳基、三烷基硅基、卤代烷基、烷基、环烷基等基团取代。应当理解地是，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，指的是芳基及其取代基的总碳原子数为18。另外，本申请中，芴基可以是取代的，当具有两个取代基时，两个取代基可以彼此结合形成螺结构。取代的芴基的具体实例包括但不限于，

在本申请中，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或更高价基团。

在本申请中，取代或未取代的芳基的碳原子数可以为6-30。具体地，取代或未取代的芳基的碳原子数可以为6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30。

在本申请中，杂芳基是指环中包含1个、2个、3个、4个、5个或更多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中的一种或多种。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。其中，噻吩基、呋喃基、菲咯啉基等为单个芳香环体系类型的杂芳基，N-苯基咔唑基为通过碳碳键共轭连接的多环体系类型的杂芳基。本申请中，涉及的亚杂芳基是指杂芳基进一步失去一个或多个氢原子所形成的二价或更高价的基团。

在本申请中，取代的杂芳基可以是杂芳基中的一个或者两个以上的氢原子被诸如氘、卤素基团、氰基、芳基、杂芳基、三烷基硅基、烷基、环烷基等基团取代。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。

在本申请中，取代或未取代的杂芳基的碳原子数可以为3-30。例如，取代或未取代的杂芳基的碳原子数可以为3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30。

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。

本申请中的不定位取代基，指的是通过一个从环体系中央伸出的单键连接的取代基，其表示该取代基可以连接在该环体系中的任何可能位置。例如，如下式(Y)中所示地，式(Y)所表示的取代基R'通过一个不定位连接键与喹啉环连接，其所表示的含义，包括如式(Y-1)～式(Y-7)所示出的任一可能的连接方式。

在本申请中，烷基的碳原子数可以为1-10，具体可以为1、2、3、4、5、6、7、8、9或10，烷基可以包括直链烷基和支链烷基。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、正己基、庚基、正辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、3,7-二甲基辛基等。

在本申请中，卤素基团可以包括氟、碘、溴、氯。

在本申请中，作为取代基的芳基的碳原子数可以为6-18，碳原子数具体如为6、10、12、13、14等，作为取代基的芳基的具体实例包括但不限于，苯基、萘基、联苯基、菲基、蒽基、芴基等。

在本申请中，作为取代基的杂芳基的碳原子数可以为5-18，碳原子数具体例如为3、5、8、9、10、12、13、14、15、16、18等，作为取代基的杂芳基的具体实例包括但不限于，吡啶基、喹啉基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基等。

在本申请中，作为取代基的三烷基硅基的碳原子数可以为3-12，例如为3、6、7、8、9等，三烷基硅基的具体实例包括但不限于，三甲基硅基、乙基二甲基硅基、三乙基硅基等。

在本申请中，作为取代基的环烷基的碳原子数可以为3-10，例如为5、6、8或10，环烷基的具体实例包括但不限于，环戊基、环己基、金刚烷基等。

在本申请中，作为取代基的卤代烷基的碳原子数可以为1-10。例如卤代烷基可以为碳原子数为1-4的氟代烷基。卤代烷基的具体实例包括但不限于，三氟甲基。

可选地，各R、R₁和R₂相同或不同，分别独立地选自氢、氘、氟、氰基、碳原子数为1-4的烷基、碳原子数为1-4的卤代烷基、碳原子数为3-7的三烷基硅基或碳原子数为6-12的芳基。

可选地，各R、R₁和R₂相同或不同，分别独立地选自氢、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、三甲基硅基、苯基或萘基。

本申请中，X₁、X₁、X₃、X₄中的1个为N，其余的为C(R)；或者X₁、X₁、X₃、X₄中的2个为N，其余的为C(R)；或者X₁、X₁、X₃、X₄中的3个为N，其余的为C(R)；或者X₁、X₁、X₃、X₄均为N。当X₁、X₁、X₃、X₄中的2个以上为C(R)时，各个C(R)可以相同或不同。

可选地，所述含氮化合物选自如下式1-1至式1-6中的至少一种：

在式1-1至式1-6中，优选地，R选自氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、苯基或萘基。本申请中，

中，当n为1时，/>

为/>

当n为2时，

为/>

其中的两个L可以相同或不同。

可选地，各L各自独立地选自单键、碳原子数为6-20的取代或未取代的亚芳基、碳原子数为8-20的取代或未取代的亚杂芳基。例如，各L各自独立地选自单键，碳原子数为6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20的取代或未取代的亚芳基，或者碳原子数为8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20的取代或未取代的亚杂芳基。

在一种实施方式中，

中，n为2，其中一个L选自单键或碳原子数为6-12的取代或未取代的亚芳基，例如为单键或亚苯基；另一个L选自单键、碳原子数为6-20的取代或未取代的亚芳基、碳原子数为8-20的取代或未取代的亚杂芳基。

可选地，各L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、取代或未取代的亚蒽基、取代或未取代的亚芴基、取代或未取代的亚菲基、取代或未取代的亚吡啶基、取代或未取代的亚嘧啶基、取代或未取代的亚三嗪基、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、取代或未取代的亚咔唑基。

可选地，各L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，任选地被氘、氟、氰基、碳原子数为1-4的烷基取代的碳原子数为6-15的芳基，碳原子数为5-12的杂芳基。

可选地，各L中的取代基独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三甲基硅基、苯基、萘基、联苯基、菲基、吡啶基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、苯基、氘取代的苯基(如五氘代苯基)、氟取代的苯基、甲基取代的苯基、叔丁基取代的苯基、氰基取代的苯基、9,9-二甲基芴基。

在一种实施方式中，各L独立地选自单键、取代或未取代的基团W，未取代的基团W选自以下基团所组成的组：

取代的基团W中具有一个或两个以上的取代基，各取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三甲基硅基、苯基、氟取代的苯基、甲基取代的苯基、叔丁基取代的苯基、氰基取代的苯基、萘基、联苯基、菲基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、9,9-二甲基芴基；当取代基的个数大于1时，各个取代基相同或不同。

可选地，

选自单键或以下基团：

进一步可选地，

选自单键或以下基团：/>

在一种实施方式中，Ar为式2所示的基团，其中，Ar₁、Ar₂相同或不同，且各自独立地选自碳原子数为6-18的取代或未取代的芳基。例如，Ar₁、Ar₂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的取代或未取代的芳基。

可选地，Ar₁和Ar₂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、取代或未取代的菲基。

可选地，Ar₁和Ar₂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(例如甲基、乙基、异丙基、叔丁基)或苯基。

在另一种实施方式中，Ar选自碳原子数为6-25的取代或未取代的芳基、碳原子数为5-25的取代或未取代的杂芳基。例如，Ar选自碳原子数为6、7、8、9、10、12、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25的取代或未取代的芳基，碳原子数为5、6、7、8、9、10、12、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25的取代或未取代的杂芳基。

可选地，Ar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1-4的卤代烷基、碳原子数为3-7的三烷基硅基、碳原子数为5-10的环烷基、碳原子数为6-12的芳基或碳原子数为5-12的杂芳基；Ar中，任意两个相邻的取代基形成5-15元的饱和或不饱和环。

可选地，Ar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、取代或未取代的菲基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的喹啉基、取代或未取代的异喹啉基、取代或未取代的喹喔啉基、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、取代或未取代的三亚苯基、取代或未取的苯并噁唑基、取代或未取代的苯并噻唑基。

可选地，Ar中的取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、环戊基、环己基、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；任选地，Ar中，任意两个相邻的取代基形成芴环、环戊烷或环己烷。

在一些实施方式中，Ar选自取代或未取代的基团Z，未取代的基团Z选自以下基团所组成的组：

取代的基团Z中具有一个或两个以上的取代基，各取代基独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三甲基硅基、苯基、萘基、联苯基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基或咔唑基；当取代基的个数大于1时，各取代相同或不同。

可选地，Ar选自以下基团所组成的组：

进一步可选地，Ar选自以下基团所组成的组：

可选地，

选自以下基团组成的组：/>

/>

可选地，所述含氮化合物具有如下所示结构中的一种：

式1A中，R₃为氢或苯基；式1C中，Ar₃选自苯基、萘基、联苯基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、9,9-二甲基芴基、咔唑基或者取代的苯基，取代的苯基中，取代基选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基；

式1A至式1D中，X₁～X₄、Ar和R₁的定义均如上文所示，优选X₁～X₄中的一个为N。

可选地，所述含氮化合物选自以下化合物所组成的组：

/>

/>

/>

/>

/>

/>

/>

/>

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/>

/>

/>

本申请对提供的含氮化合物的合成方法没有特别限定，本领域技术人员可以根据本申请的含氮化合物结合合成例部分提供的制备方法确定合适的合成方法。换言之，本发明的合成例部分示例性地提供了含氮化合物的制备方法，所采用的原料可通过商购获得或本领域熟知的方法获得。本领域技术人员可以根据这些示例性的制备方法得到本申请提供的所有含氮化合物，在此不再详述制备该含氮化合物的所有具体制备方法，本领域技术人员不应理解为对本申请的限制。

本申请第二方面提供一种电子元件，包括阳极、阴极，以及设置在所述阳极与所述阴极之间的功能层，其中，所述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，以改善电子元件的寿命等特性。

可选地，所述功能层包括有机发光层，所述有机发光层包含本申请的含氮化合物。

可选地，所述功能层包括电子传输层，所述电子传输层包含本申请的含氮化合物。

本申请中，所述电子元件可以为有机电致发光器件或光电转化器件。

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、第一空穴传输层321、第二空穴传输层322、作为能量转化层的有机发光层330、电子传输层340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，indiumtin oxide)(ITO)作为阳极的透明电极。

可选地，第一空穴传输层321和第二空穴传输层322(也称为“电子阻挡层”)可以分别包括两种不同的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。例如，第一空穴传输层321可以由HT-1组成或者HT-3组成，第二空穴传输层322可以由HT-2组成或HT-4组成。HT-1、HT-2、HT-3和HT-4的结构如下文所示。

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。

在一种实施方式中，所述有机发光层330的主体材料包含本申请的含氮化合物。所述含氮化合物的结构优选如式1A所示。在另一种实施方式中，有机发光层330的主体材料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、蒽类衍生物。例如，有机发光层330的主体材料为α,β-ADN.

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。例如，所述客体材料可以BD-1或RD-1(结构如下文所示)。

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.。在一种实施方式中，所述电子传输材料包含本申请的含氮化合物，优选选自式1A、式1B或式1D所示的含氮化合物。任选地，所述电子传输材料还包含LiQ。在另一种实施方式中，所述电子传输材料选自LiQ和其他电子传输材料，其他电子传输材料例如为苯并咪唑衍生物、恶二唑衍生物、喹喔啉衍生物。本申请对此不作特别限定；例如，电子传输层340可以由BTB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。优选包括包含镁和银的金属电极作为阴极。

可选地，如图1所示，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。例如，空穴注入层310可以由F4-TCNQ、NATA或HAT-CN组成。

可选地，如图1所示，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。例如，电子注入层350可以包含LiQ或Yb。

本申请中，所述有机电致发光器件可以为蓝光器件、红光器件或绿光器件。

按照另一种实施方式，电子元件为光电转化器件。该光电转化器件可以包括相对设置的阳极和阴极，以及设于阳极和阴极之间的功能层；其中，功能层包含本申请所提供的含氮化合物。

可选地，所述功能层包括电子传输层，所述电子传输层包含本申请的含氮化合物。其中，电子传输层既可以为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。

按照一种具体的实施方式，如图3所示，光电转化器件可包括依次层叠设置的阳极100、空穴传输层320、光电转化层360、电子传输层340和阴极200。

可选地，光电转化器件可以为太阳能电池，尤其是可以为有机薄膜太阳能电池。举例而言，在本申请的一种实施方式中，太阳能电池可以包括依次层叠设置的阳极、空穴传输层、光电转化层、电子传输层和阴极，其中，电子传输层包含有本申请的含氮化合物。

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，所述电子装置为第一电子装置400，该第一电子装置400包括上述有机电致发光器件。第一电子装置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。

按照另一种实施方式，如图4所示，所述电子装置为第二电子装置500，第二电子装置500包括上述光电转化器件。第二电子装置500例如可以为太阳能发电设备、光检测器、指纹识别设备、光模块、CCD相机或则其他类型的电子装置。

下面通过实施例来进一步说明本发明，但是本发明并不因此而受到任何限制。

合成实施例来具体说明本发明含氮化合物的合成方法。

1、中间体IM A-X的合成：

下面以IM A-1为例说明IM A-X的合成：

(1)氮气保护下，向装有机械搅拌、温度计、冷凝管的三口烧瓶中加入原料sub a-1(50mmol，10.77g)、原料sub b-1(55mmol，11.33g)、碳酸钾(75mmol，10.35g)、甲醇(90mL)和乙腈(40mL)，开启搅拌并升温至40～45℃，加入醋酸钯(1mmol，0.25g)，继续升温至60～65℃反应7h，然后将反应液温度降至室温，过滤，所得固体用乙醇淋洗，得中间体IM A-1-1(9.02g，收率84.0％)。

(2)氮气保护下，向装有机械搅拌、温度计、冷凝管的三口瓶中依次加入IM A-1-1(40mmol，8.58g)、三苯基膦氯化铑(0.4mmol，0.37g)和1,4-二氧六环(60ml)，搅拌并升温至85～90℃反应5h，然后向反应液中加入水(120mL)，过滤，滤饼用乙醇(35mL)打浆1次，过滤得中间体IM A-1(6.18g，收率71.9％)。

参照IM A-1的合成方法合成各中间体IM A-X，不同的是，用原料sub b-X代替subb-1，所采用的主要原料、合成的中间体、及其总收率如表1所示。

表1

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2、中间体IM B-X的合成

下面以IM B-1为例说明IM B-X的合成：

氮气保护下，向装有机械搅拌、温度计、球形冷凝管的三口瓶中依次加入原料IMA-8(30mmol，7.44g)、苯硼酸(61.5mmol，7.50g)、碳酸钾(90mmol，12.42g)、甲苯(80mL)和乙醇(40mL)和水(40mL)，搅拌并升温至40～45℃，加入二氯二叔丁基-(4-二甲基氨基苯基)膦钯(0.03mmol，0.02g)，继续升温至60～65℃反应7h，加水(50mL)，分液，水相再用甲苯(50mL)萃取。合并有机相用水水洗2次，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，有机相浓缩，然后重结晶，得到中间体IM B-1(9.48g，收率95.3％)。

参考IM B-1的合成方法合成各中间体IM B-X，不同的是，用原料IMA-X代替IMA-8，所采用的主要原料、合成的中间体及其收率如表2所示。

表2

3、中间体IM B1-X的合成

下面以IM B1-1a为例说明IM B1-X的合成：

氮气保护下，向装有机械搅拌、温度计、球形冷凝管的三口瓶中依次加入IM A-1(6.44g，30mmol)、苯硼酸(3.84g，31.5mmol)、碳酸钾(8.28g，60mmol)、甲苯(60mL)、乙醇(20mL)和水(20mL)，搅拌并升温至40～45℃，加入二氯二叔丁基-(4-二甲基氨基苯基)膦钯(0.02g，0.03mmol)，继续升温至60～65℃反应5h，加水(30mL)，分液，水相再用甲苯(30mL)萃取，合并有机相用水水洗2次，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，有机相浓缩，然后重结晶，得到IM B1-1(7.27g，收率94.6％)。

参考IM B1-1a的合成方法合成各中间体IM B1-X，不同的是，用原料Y代替IM A-1，所采用的主要原料、合成的中间体及其收率如表3所示。

表3

4、中间体IM C-X的合成

下面以IM C-1为例说明IM C-X的合成：

氮气保护下，向装有机械搅拌、温度计、球形冷凝管的三口瓶中依次加入IM B1-1a(5.13g，21mmol)和四氢呋喃(40mL)，开启搅拌，降温至-65至-60℃，滴加二异丙基氨基锂(LDA，24mmol，12mL)，滴加完毕继续保温1h，滴加溴苯(3.77g，24mmol)，滴加完毕继续保温1h，加入水(20mL)和二氯甲烷(40mL)分层，水相再用二氯甲烷(20mL)萃取，合并有机相用水水洗2次，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，有机相浓缩至无液体流出，加入石油醚(15mL)，过滤，得到IM C-1(4.64g，收率66.5％)。

参考IM C-1的合成方法合成各中间体IM C-X，不同的是，用原料Z代替IM B1-1，所采用的主要原料、合成的中间体及其收率如表4所示。

表4

5、中间体IM D-X的合成

下面以IM D-1为例说明IM D-X的合成：

(1)氮气保护下，向装有机械搅拌、温度计、球形冷凝管的三口瓶中依次加入IM B-1(6.63g，20mmol)、醋酸(70mL)，滴加65wt％的硝酸(2.43g，25mmol)，滴加完继续反应3h，接着向反应液中加水(200mL)，过滤，所得固体用乙酸乙酯重结晶，得到IM D-1-1(5.68g，收率75.5％)。

(2)氮气保护下，向装有机械搅拌、温度计、球形冷凝管的三口瓶中依次加入IM D-1-1(5.65g，15mmol)、乙醇(80mL)和钯碳(10wt％，0.28g)，升温至60～65℃，滴加水合肼(80wt％，1.13g)，滴加完继续反应2h。过滤，滤液浓缩至15mL，过滤，得到IM D-1-2(4.93g，收率94.8％)。

(3)氮气保护下，向装有机械搅拌、温度计、球形冷凝管的三口瓶中依次加入IM D-1-2(4.16g，12mmol)和二氯甲烷(40mL)，降温至-5℃至0℃，滴加溴素(2.1g，13.2mmol)，滴加完继续反应1h。加水(40mL)，分液，有机相继续水洗2次，再用无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩至干，加入石油醚(10mL)，过滤，得到IM D-1-3(4.59g，收率90.1％)。

(4)氮气保护下，向装有机械搅拌、温度计、球形冷凝管的三口瓶中依次加入IM D-1-3(4.25g，10mmol)、甲醇钠(0.81g，15mmol)、甲醇(50mL)，搅拌并升温至55～60℃反应4h。加水(20mL)和二氯甲烷(40mL)，分液，水相用二氯甲烷(20mL)萃取，合并有机相水洗2次，再用无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩至干，加入甲苯(10mL)重结晶，得到IM D-1-4(2.71g，收率71.9％)。

(5)氮气保护下，向装有机械搅拌、温度计、球形冷凝管的三口瓶中依次加入IM D-1-4(1.88g，5mmol)和二氯甲烷(20mL)，降温至-5℃至0℃，滴加三溴化硼(2.51g，10mmol)，滴完再反应1h。加水(10mL)，分液，有机相水洗2次，再用无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩至干，加入乙醇(5mL)，过滤，得到IM D-1(1.78g，收率98.2％)。

参照IM D-1的合成方法合成各中间体IM D-X，不同的是，用原料M代替步骤(1)中的IM B-1，所采用的主要原料、合成的中间体及总收率如表5所示。

表5

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6、中间体IM D-X的合成

下面以IM E-1为例说明IM E-X的合成

氮气保护下，向装有机械搅拌、温度计、球形冷凝管的三口瓶中依次加入原料subd-1(6.18g，20mmol)、原料sub e-1(3.15g，21mmol)、碳酸钾(5.52g，40mmol)，四丁基溴化铵(1.61g，5mmol)、甲苯(80mL)、乙醇(30mL)和水(30mL)，开启搅拌并升温至40～45℃，加入四三苯基膦钯(0.23g，0.2mmol)，继续升温至60～65℃反应3h，向反应液中加水(50mL)，分液，水相再用甲苯(30mL)萃取。合并有机相用水水洗2次，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，有机相浓缩至干，加入乙醇(20mL)，过滤，得到IM E-1(5.71g，收率85.3％)。

参照IM E-1的合成方法合成各中间体IM E-X，不同的是，用原料sub d-X代替subd-1，用原料sub e-X代替sub E-1，所采用的主要原料、合成的中间体及收率如表6所示。

表6

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合成例1：化合物3的合成

氮气保护下，向装有机械搅拌、温度计、球形冷凝管的三口瓶中依次加入IM D-1(3.62g，10mmol)、IM E-1(3.68g，11mmol)和多聚磷酸(30mL)，开启搅拌并升温至180～190℃反应5h，加水(300mL)，过滤，所得固体用乙醇(20mL)煮洗，过滤，得到化合物3(5.05g，收率74.6％)，质谱：m/z＝677.3[M+H]⁺。化合物3的核磁数据：H-NMR(CDCl₃,300MHz)δ(ppm):8.93(d,1H),8.48(d,2H),8.42(s,1H),8.37(d,1H),8.15(s,3H),8.03-7.98(m,2H),7.88-7.81(m,6H),7.68-7.52(m,13H),7.43-7.37(m,3H)。

合成例2-49

参照化合物3的方法合成表6所列的化合物，不同的是，用原料Q代替IM D-1，用原料P代替IM E-1，所采用的主要原料、合成的化合物及其收率和质谱表征结构如表6所示。

表6

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化合物39的核磁为：¹H-NMR(CDCl₃,300MHz)δ(ppm):8.91(d,1H),8.73-8.69(m,4H),8.47(s,1H),8.43-8.38(m,3H),8.31(d,1H),8.26(d,1H),8.12(s,1H),7.95-7.90(m,3H),7.63-7.49(m,11H),7.37(d,1H)，2.56(s,6H)。

有机电致发光器件制备及评估：

实施例1：蓝色有机电致发光器件的制备

通过以下过程制备阳极：将厚度依次为

的ITO/Ag/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，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NATA以形成厚度为

的空穴注入层，并且在空穴注入层(HIL)上真空蒸镀HT-1，以形成厚度为/>

的第一空穴传输层。

在空穴传输层(HTL)上蒸镀HT-2，形成厚度为

的第二空穴传输层。

将α,β-ADN作为主体，按照100:3的膜厚比同时掺杂BD-1，形成厚度为

的有机发光层。

将化合物3和LiQ以1:1的重量比进行混合，并通过蒸镀工艺形成

厚的电子传输层。

随后，将LiQ蒸镀在电子传输层上以形成厚度为

的电子注入层。

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，在上述阴极上蒸镀厚度为

的CP-1，形成有机覆盖层，从而完成有机发光器件的制造。

实施例2-22

采用与实施例1相同的方法制造有机电致发光器件，不同的是，实施例2-22中，分别将表中所示的其余化合物替代化合物3，从而制得有机电致发光器件。

比较例1-2

采用与实施例1相同的方法制造有机电致发光器件，不同的是，在比较例1-2中，分别使用化合物A、化合物B代替化合物3，从而制得有机电致发光器件。

以上实施例和比较例中，所采用的主要材料的结构如下所示。

/>

对如上制得的有机电致发光器件的性能进行测试，其中IVL性能是在恒定电流密度15mA/cm²下进行测试，T95寿命是在20mA/cm²下进行测试，结果如表7所示。

表7

结合表7的结果可知，以本发明的化合物作为电子传输材料的实施例1-22制备的有机电致发光器件与分别使用化合物A、B的比较例1-2制备的器件相比，实施例1-22制备的有机电致发光器件在能保证较低的驱动电压的情况下，电流效率(Cd/A)至少提高了9.5％，寿命最少提高了16.3％。

实施例23：红色有机电致发光器件的制备

通过以下过程制备阳极：将厚度依次为

的ITO/Ag/ITO基板(康宁制造)切割成40mm×40mm×0.7mm的尺寸，采用光刻工序，将其制备成具有阴极、阳极以及绝缘层图案的实验基板，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，并且在空穴注入层蒸镀HT-3，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HT-4，形成厚度为/>

的第二空穴传输层。

在第二空穴传输层上，将化合物39和RD-1(Ir(piq)₂(acac))按100∶3的膜厚比进行共蒸镀，形成厚度为

的有机发光层。

将BTB和LiQ以1:1的重量比进行混合并蒸镀形成厚度为

的电子传输层，将LiQ蒸镀在电子传输层上以形成厚度为/>

的电子注入层，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，在上述阴极上蒸镀厚度为

的CP-1，形成有机覆盖层(CPL)，从而完成有机发光器件的制造。

实施例24-49

采用与实施例23相同的法制造有机电致发光器件，不同的是，分别将表8中所示的其余化合物替代化合物39，从而制得有机电致发光器件。

比较例3-5

采用与实施例23相同的法制造有机电致发光器件，不同的是，在比较例3-5中，分别使用化合物C、化合物D和化合物E替代化合物39，从而制得有机电致发光器件。

实施例23-49和比较例3-5中，所采用的主要材料的结构如下所示。

对实施例23-49和比较例3-5所制备的有机电致发光器件在20mA/cm²的条件下进行性能测试，结果如表8所示。

表8

结合表的结果可知，以本发明的化合物作为发光主体材料的实施例23-49制备的有机电致发光器件与分别使用化合物C、D和E的比较例3-5制备的器件相比，有机电致发光器件在能保证具有较低驱动电压的情况下，电流效率至少提高了9.8％，寿命最少提高了11.7％。

Claims

1.含氮化合物，其特征在于，所述含氮化合物的结构式选自式1-1至式1-6中的一种：

其中，各R、R₁和R₂相同或不同，分别独立地选自氢、氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三氟甲基、苯基或萘基；

L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、取代或未取代的亚蒽基、取代或未取代的亚芴基、取代或未取代的亚菲基、取代或未取代的亚吡啶基、取代或未取代的亚嘧啶基、取代或未取代的亚三嗪基、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、取代或未取代的亚咔唑基；

L中的取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、苯基、萘基、联苯基、菲基、吡啶基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、苯基、氘取代的苯基、氟取代的苯基、甲基取代的苯基、叔丁基取代的苯基、氰基取代的苯基、9,9-二甲基芴基；

n为1或2；

Ar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、取代或未取代的菲基、取代或未取代的蒽基、取代或未取代的吡啶基、取代或未取代的喹啉基、取代或未取代的异喹啉基、取代或未取代的喹喔啉基、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、取代或未取代的三亚苯基、取代或未取的苯并噁唑基、取代或未取代的苯并噻唑基，或式2所示的基团；