CN1314671C - 含有8－羟基喹啉金属配合物的烯类单体及其制法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一类结构如下的含有一个可聚合官能团的8-羟基喹啉金属配合物的烯类单体及其制法和用途。其制备方法是通过含有可反应官能团的乙烯基化合物与改性的8-羟基喹啉反应合成含有8-羟基喹啉配体烯类单体，再与金属离子、8-羟基喹啉配合生成的含有8-羟基喹啉金属配合物烯类单体。该烯类单体本身或与其它烯类单体通过自由基共聚合形成的高分子金属配合物，均可用作制备大面积有机/高分子电致发光平面显示器件发光材料和电子传输材料。
Description
技术领域
本发明涉及一类含有8-羟基喹啉金属配合物的烯类单体及其制法和用途。尤其是能与其他种类烯类聚合形成线性共聚物，含有一个可聚合官能团的8-羟基喹啉金属配合物的烯类单体及其制备方法和用途。
技术背景
随着信息时代的到来，新型、高效、轻质的有机电致发光平面显示器(OLEDs)越来越受到人们的广泛关注，近年来已经成为国内外一个研究热点。随着全社会对健康、环保、资源与能源利用重视程度的提高，人们对发光材料提出了越来越高的要求。特别是对于制作具有特殊加工性能和特殊光电性能的发光材料，尤其是对用于制作大面积显示的具有主动发光、轻、薄、对比度好、无角度依赖性、能耗低等显著特点的有机电致发光器件的发光材料提出了近乎苛刻的要求。
有机/高分子电致发光器件用的发光材料不但要求材料的稳定性好、成膜性好、溶解性好、使用寿命长、发光强度高，而且希望机械性能好、加工工艺简单、制作器件方便、生产成本低等。目前发光材料有以下几类，分别具有以下一些不足：1有机小分子电致发光材料，在器件制备和工作中存在结晶现象，使电致发光器件的寿命降低，同时有机小分子EL材料的制备器件的方式主要靠真空蒸镀，制备工艺复杂，生产成本大；2共轭聚合物，制备工艺复杂，溶解性能不理想，加工困难；3搀杂金属有机配合物的聚合物，容易发生相分离，分散不均匀，材料性能下降，荧光强度降低，荧光寿命下降；4高分子金属配合物发光材料，目前的合成方法很多，主要存在交联、溶解性差、成膜性差等缺点，不能满足制备性能优良的电致发光器件。目前合成的高分子化的8-羟基喹啉金属配合物的研究较少，文献报道的高分子化的8-羟基喹啉金属配合物大多溶解性和成膜性不好，8-羟基喹啉金属配合物部分占高聚物重量最多为20％左右时，高分子就很难溶解于普通溶剂。
发明内容
本发明目的在于提供一种溶解性能好、发光效率高的含有一个可聚合官能团的8-羟基喹啉金属配合物的烯类单体。这种单体可以通过与其他种类烯类共聚合得到结构高度可控，并且溶解性能好，成膜性好的高分子发光材料。
本发明的另一个目的是提供这种材料的制备方法，是一种反应条件温和，步骤简单，产率高的制备方法。
本发明的再一个目的是提供该烯类单体的用途。
本发明提供的含有一个可聚合官能团的8-羟基喹啉金属配合物的烯类单体是通过含有8-羟基喹啉烯类单体与金属离子、8-羟基喹啉配合生成，结构如下：
其中：M代表三价金属元素，
m代表二价金属元素，
x代表一价金属元素，
R代表末端有双键的取代基。
其中三价金属、二价金属元素和一价金属元素可以包括主族金属元素(如Al、Mg、Li等)、稀土金属元素(如Eu、Sm等)、过渡金属元素(如Zn、Ru等)，优选Al、Zn。
R代表末端有双键的取代基，包括如含乙烯基的卤代烃(含芳烃)类，含乙烯基的醇类，含乙烯基的酚类，含乙烯基的酸类，含乙烯基的羟烷基酯类，含乙烯基的羟烷基醚类，含乙烯基的胺类等。
含有一个可聚合官能团的8-羟基喹啉金属配合物烯类单体的制备方法是通过含有可反应官能团的乙烯基化合物与改性的8-羟基喹啉反应合成含有8-羟基喹啉配体烯类单体，再与金属离子、8-羟基喹啉配合生成的含有8-羟基喹啉金属配合物烯类单体，其步骤包括：
(a)、取100份含有可反应官能团的乙烯基化合物，加入0.1-100份(优选0.5-50份)改性的8-羟基喹啉，0.01-20份(优选0.01-2份)催化剂，0.01-50份(优选0.01-5份)阻聚剂，温度控制在40-150℃下搅拌，反应0.5小时至两天，然后加入100-1000份水，滴加重量浓度为1-10％的稀氨水得到白色沉淀，石油醚重结晶，得到含8-羟基喹啉配体的烯类单体；
(b)、取1份含金属离子的化合物，0-100份(优选1-6份)8-羟基喹啉溶于5-500份(优选5-200份)有机溶剂，室温下搅拌，通氮气、无水条件下反应1-30天，加入1-100份(优选10-50份)经(a)步骤得到的含8-羟基喹啉配体的烯类单体，室温下搅拌，继续反应1-30天，过滤得到滤液，蒸除溶剂或加沉淀溶剂，重结晶、干燥得到含有一个可聚合官能团的8-羟基喹啉金属配合物的烯类单体；
其中份数均按摩尔份数计。
其中(b)步骤中，当金属离子的化合物为一价金属离子化合物时，则不进行与8-羟基喹啉的反应(即8-羟基喹啉用量为0)，直接与经(a)步骤得到的含8-羟基喹啉配体的烯类单体反应得产物。
步骤(a)中所述的含有可反应官能团的乙烯基化合物可为含乙烯基的卤代烃(含芳烃)类，含乙烯基的醇类，含乙烯基的酚类，含乙烯基的酸类，含乙烯基的羟烷基酯类，含乙烯基的羟烷基醚类，含乙烯基的胺类等。如丙烯醇，乙烯基苄氯，C3-C18不饱和酸，C3-C18不饱和羟烷基酯，丙烯酸羟烷基醚类等。
所述的改性的8-羟基喹啉为带有-CH2Cl，-CH2OH，-CH2NH2等官能团的8-羟基喹啉。
所述的催化剂为碱性物质，可以是强碱或强碱弱酸盐类：NaOH、Na2CO3、NaHCO3、KOH、K2CO3、KHCO3、醋酸钠、醋酸钾等。
所述的阻聚剂可以是芳香族酚类或胺类化合物，如对苯二酚、对苯醌、酚噻嗪、β-苯基萘胺、对叔丁基邻苯二酚、亚甲基蓝、对甲氧基苯酚等。
步骤(b)中所述金属离子的化合物为含有主族金属离子(如Al3+、Mg2+、Li+等)、稀土金属离子(如Eu3+、Sm3+等)、过渡金属离子(如Ru3+等)的盐类、碱类、有机金属类等，如AlCl3、Mg(NO3)2、LiOH、二乙基锌等。其中金属离子优选Al3+、Zn2+。
所述的有机溶剂优选极性有机溶剂，如无水乙醇，四氢呋喃，甲苯，二甲苯，氯仿，苯等。
所述的沉淀溶剂可以选自烷烃类和水，如石油醚，正己烷，正庚烷、水等。优选烷烃类。
本发明的含有一个可聚合官能团的8-羟基喹啉金属配合物的烯类单体本身或与其它烯类单体通过自由基共聚合形成的高分子金属配合物，均可用作制备大面积有机/高分子电致发光平面显示器件发光材料和电子传输材料。
本发明通过先合成含有8-羟基喹啉配体的烯类单体，再按一定比例和反应顺序与金属离子、8-羟基喹啉配合生成的含有一个可聚合官能团的8-羟基喹啉金属配合物的烯类单体，其中只有一个配体上带有烯类官能团。这种材料的溶解性能好，稳定性高、发光效率高。该材料如果与溶解性好的烯类单体结构单元共聚，可以在保持共聚物透明性和溶解性的同时，通过调节共聚单体的种类和比例，得到含有较高8-羟基喹啉金属配合物单元的产物，提高发光的效率，并且实现对共聚物结构的高度控制，既而可控制其发光性能。通过红外光谱、1H-NMR，元素分析，证明含有一个可聚合官能团的8-羟基喹啉金属配合物的烯类单体的确切结构；熔点＞120℃，热分解温度＞250℃，对这种发光材料的光电性能进行了测试：紫外吸收光谱及光致发光光谱与相应的8-羟基喹啉金属配合物小分子符合。如：含有一个可聚合官能团的8-羟基喹啉铝的烯类单体UV/visλmax＝270nm，389nm，含有一个可聚合官能团的8-羟基喹啉锌的烯类单体UV/visλmax＝404nm；含有一个可聚合官能团的8-羟基喹啉铝的烯类单体PLλmax＝512nm；8-羟基喹啉锌的烯类单体PLλmax)＝537nm。PL发光效率10％-60％，证明所述的单体和相应8-羟基喹啉金属配合物相同的发光峰。
本发明提供的含有一个可聚合官能团的8-羟基喹啉金属配合物的烯类单体合成工艺简单，产率高，可用作有机/高分子电致发光平面显示器件中的电致发光材料和电子传输材料。
通过本发明提供的合成方法所制备发光材料，与其他方法和原料制备的8-羟基喹啉金属配合物发光材料相比，加工工艺简单，设备投资少，节约成本，发展下一代性能优越的平面显示器件具有重要意义。
具体实施方式
以下份数均按摩尔份数计。
实施例1
100份烯丙醇，加入含-CH2Cl取代基的8-羟基喹啉5份，0.01份氢氧化钠的催化下，0.1份对羟基苯酚作为阻聚剂，温度控制在40℃搅拌，48h控制反应，反应结束加入500份水，滴加适量重量浓度为1％的稀氨水至中性，得到白色沉淀，石油醚重结晶3次，得到含8-羟基喹啉配体的烯类单体；取1份异丙醇铝溶于10份甲苯，加入2.5份8-羟基喹啉，室温下搅拌反应1天，加入1.2份含8-羟基喹啉配体的烯类单体，室温下搅拌反应3天，静置1天，过滤得到滤液，蒸掉溶剂，石油醚重结晶3次，得到含有一个可聚合官能团的8-羟基喹啉铝的烯类单体。
实施例2
100份对乙烯基苄氯，加入-CH2OH取代基的8-羟基喹啉5份，0.05份醋酸钠的催化下，0.5份苯醌作为阻聚剂，温度控制在60℃搅拌，24h控制反应，反应结束加入200份水，滴加适量重量浓度为3％的稀氨水至中性，得到白色沉淀，石油醚重结晶3次，得到含8-羟基喹啉配体的烯类单体；取1份三乙基铝，2.5份8-羟基喹啉溶于60份无水乙醇，室温下搅拌反应3天，静置1天，加入6份含8-羟基喹啉配体的烯类单体，室温下搅拌反应10天，静置1天，过滤得到滤液，蒸掉溶剂，石油醚重结晶3次，得到含有一个可聚合官能团的8-羟基喹啉铝的烯类单体。
实施例3
100份甲基丙烯酸羟乙酯，加入含有-CH2Cl取代基的8-羟基喹啉5份，0.1份醋酸钠的催化下，1份对羟基苯酚作为阻聚剂，温度控制在80℃搅拌，10h控制反应，反应结束加入1000份水，滴加适量重量浓度为5％的稀氨水至中性，得到白色沉淀，石油醚重结晶3次，得到含8-羟基喹啉配体的烯类单体；取1份氯化铝溶于45份氯仿，2.1份8-羟基喹啉，室温下搅拌反应6天，静置1天，加入4份含8-羟基喹啉配体的烯类单体，室温下搅拌反应8天，静置1天，过滤得到滤液，蒸掉溶剂，石油醚重结晶3次，得到含有一个可聚合官能团的8-羟基喹啉铝的烯类单体。
实施例4
100份6-羟基己烯，加入含有-CH2NH2取代基的8-羟基喹啉2份，0.5份醋酸钠的催化下，2份苯醌作为阻聚剂，温度控制在100℃搅拌，8h控制反应，反应结束加入500份水，滴加适量重量浓度为8％的稀氨水至中性，得到白色沉淀，石油醚重结晶3次，得到含8-羟基喹啉配体的烯类单体；取1份乙酸锌溶于15份四氢呋喃，加入1.5份8-羟基喹啉，室温下搅拌反应10天，静置1天，加入3份含8-羟基喹啉配体的烯类单体，室温下搅拌反应3天，静置1天，过滤得到滤液，蒸掉溶剂，石油醚重结晶3次，得到含有一个可聚合官能团的8-羟基喹啉锌的烯类单体。
实施例5
100份对羟甲基苯乙烯，加入含有-CH2Cl取代基的8-羟基喹啉5份，1.5份醋酸钠的催化下，3份对羟基苯酚作为阻聚剂，温度控制在120℃搅拌，4h控制反应，反应结束加入1000份水，滴加适量重量浓度为10％的稀氨水至中性，得到白色沉淀，石油醚重结晶3次，得到含8-羟基喹啉配体的烯类单体；取1份氯化锌溶于45份氯仿，加入1份8-羟基喹啉，室温下搅拌反应15天，静置1天，4份加入含8-羟基喹啉配体的烯类单体，室温下搅拌反应1天，静置1天，过滤得到滤液，蒸掉溶剂，石油醚重结晶3次，得到含有一个可聚合官能团的8-羟基喹啉锌的烯类单体。
实施例6
100份8-氨基基己烯，加入含有-CH2Cl取代基的8-羟基喹啉2份，2份醋酸钠的催化下，5份苯醌作为阻聚剂，温度控制在150℃搅拌，1h控制反应，反应结束加入800份水，滴加适量重量浓度为6％的稀氨水至中性，得到白色沉淀，石油醚重结晶3次，得到含8-羟基喹啉配体的烯类单体；取1份氢氧化锂，加入3份含8-羟基喹啉配体的烯类单体溶于15份四氢呋喃，室温下搅拌反应3天，静置1天，过滤得到滤液，蒸掉溶剂，石油醚重结晶3次，得到含有一个可聚合官能团的8-羟基喹啉锂的烯类单体。
Claims (9)
1、结构如下的含有一个可聚合官能团的8-羟基喹啉金属配合物的烯类单体：
其中：M代表三价金属元素，
m代表二价金属元素，
x代表一价金属元素，
R代表末端有双键的取代基，选自含乙烯基的卤代烃类，含乙烯基的醇类，含乙烯基的酚类，含乙烯基的酸类，含乙烯基的羟烷基酯类，含乙烯基的羟烷基醚类或含乙烯基的胺类。
2、权利要求1的烯类单体，其中三价金属、二价金属元素和一价金属元素分别选自主族金属元素、稀土金属元素或过渡金属元素。
3、权利要求1或2的烯类单体，其中M为Al，m为Zn。
4、权利要求1～3任一烯类单体的制备方法，是通过含有可反应官能团的乙烯基化合物与改性的8-羟基喹啉反应合成含有8-羟基喹啉配体烯类单体，再与金属离子、8-羟基喹啉配合生成的含有8-羟基喹啉金属配合物烯类单体，其步骤包括：
(a)、取100份含有可反应官能团的乙烯基化合物，加入0.1-100份改性的8-羟基喹啉，0.01-20份强碱或强碱弱酸盐类催化剂，0.01-50份芳香族酚类或胺类化合物阻聚剂，温度控制在40-150℃下搅拌，反应0.5小时至两天，然后加入100-1000份水，滴加重量浓度为1-10％的稀氨水得到白色沉淀，石油醚重结晶，得到含8-羟基喹啉配体的烯类单体；所述的含有可反应官能团的乙烯基化合物选自含乙烯基的卤代烃类，含乙烯基的醇类，含乙烯基的酚类，含乙烯基的酸类，含乙烯基的羟烷基酯类，含乙烯基的羟烷基醚类或含乙烯基的胺类；
(b)、取1份含金属离子的化合物，0-100份8-羟基喹啉溶于5-500份有机溶剂，室温下搅拌，通氮气、无水条件下反应1-30天，加入1-100份经(a)步骤得到的含8-羟基喹啉配体的烯类单体，室温下搅拌，继续反应1-30天，过滤得到滤液，蒸除溶剂或加沉淀溶剂，重结晶、干燥得到含有一个可聚合官能团的8-羟基喹啉金属配合物的烯类单体；
其中份数均按摩尔份数计。
5、权利要求4的方法，其中(b)步骤中，当金属离子的化合物为一价金属离子化合物时，则8-羟基喹啉用量为0，不进行与8-羟基喹啉的反应，直接与经(a)步骤得到的含8-羟基喹啉配体的烯类单体反应得产物。
6、权利要求4或5的方法，其中步骤(a)中所述的改性的8-羟基喹啉为带有-CH2Cl，-CH2OH或-CH2NH2官能团的8-羟基喹啉。
7、权利要求4或5的方法，其中步骤(b)所述金属离子的化合物选自含有主族金属离子、稀土金属离子、过渡金属离子的盐类、碱类或有机金属类；所述的有机溶剂选自极性有机溶剂；所述的沉淀溶剂选自烷烃类和水。
8、权利要求7的方法，其中金属离子选自Al3+或Zn2+；沉淀溶剂选自烷烃类。
9、权利要求1～3任一烯类单体本身或与其它烯类单体通过自由基共聚合形成的高分子金属配合物，用作制备有机/高分子电致发光平面显示器件发光材料和电子传输材料。
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