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Die vorliegende Erfindung betrifft neue Platin(II)komplexe mit dreizähnigen dianionischen Liganden als Triplett-Emitter für die Verwendung in organischen Licht emittierenden Dioden (OLEDs), ein Verfahren zur Herstellung der Platin(II)komplexe und die Verwendung der Platin(II)komplexe als Emitter in OLEDs.
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Elektrolumineszierende Verbindungen stellen als Emitter das Kernstück organischer Leuchtdioden (OLEDs) dar. Die Emitter werden im Allgemeinen eingebettet in oder chemisch gebunden an Materialien, die so beschaffen sind, dass geeignete gegensätzlich geladene Ladungsträger erzeugt und transportiert werden können, welche bei ihrem Zusammentreffen Exzitonen bilden. Die Exzitonen übertragen ihre Überschussenergie auf die jeweilige elektrolumineszierende Verbindung, die daraufhin in einen elektronisch angeregten Zustand übergehen kann, der unter Vermeidung von strahlungslosen Deaktivierungsschritten durch Lichtemission möglichst vollständig in den zugehörigen Grundzustand umgewandelt wird.
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Die elektrolumineszierenden Verbindungen können entweder einen Singulett- oder einen Triplett-Zustand als elektronisch angeregten Zustand aufweisen, der dann zur Lichtemission führt. Im Fall der Lichtemission aus einem angeregten Singulett-Zustand bezeichnet man dies als Fluoreszenz, bei der Emission aus einem Triplett-Zustand wird dies Phosphoreszenz genannt. Aufgrund der Spinstatistik werden beide Zustände jedoch in einem Verhältnis von 1:3 besetzt, so dass sich bei der Fluoreszenz eine maximale Emissionsausbeute von 25% ergibt. Bei der Triplett-Emission können im Gegensatz dazu sämtliche Exzitonen zur Umwandlung in Licht genutzt werden, so dass die innere Quantenausbeute einen Wert von bis zu 100% erreichen kann, wenn strahlungslose Prozesse keine Rolle spielen. Aus diesem Grund sind Triplett-Emitter grundsätzlich effizienter und werden als besser geeignet angesehen, in organischen Leuchtdioden verwendet zu werden.
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Bekannte Triplett-Emitter sind vornehmlich Übergangsmetall-organische Verbindungen, wobei sich solche als vielversprechend herausgestellt haben, die ein Schwermetall aus den Gruppen 6 bis 11 des Periodensystems als Zentralatom und vorwiegend π-Elektronen- reiche Liganden aufweisen. Dennoch sind bisher nur wenige Verbindungen bekannt, die eine sehr hohe Lichtausbeute von nahezu 100% aufweisen, da häufig strahlungslose Konkurrenzprozesse auftreten.
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So sind beispielsweise aus der
WO 2009/111299 A2 Platin(II)komplexe bekannt, die einen asymmetrischen dreizähnigen monoanionischen Liganden und einen anionischen einzähnigen Liganden aufweisen. Der dreizähnige Ligand umfasst drei aneinander gebundene Aromatensysteme, von denen zwei Aromaten über eine Brücke „V” miteinander verbrückt sind. Die dreizähnigen Liganden können entweder vom N^N^N-Typ oder vom N^N^C-Typ sein, so dass sie entweder über drei Stickstoffatome an das zentrale Platin(II)atom koordinieren oder über zwei Stickstoff und ein Kohlenstoffatom. Ähnliche Platinkomplexe sind auch aus der
US 2007/0296329 A1 bekannt. Hier wird ein dreizähniger monoanionischer N^N^N-Ligand und ein einzähniger anionischer Ligand an das zentrale Platinatom koordiniert.
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Es besteht jedoch weiterhin Bedarf, Triplett-Emitter zu finden, die neben einer hohen Quantenausbeute eine lange Emissionsdauer aufweisen bei passender Emissionsfarbe und -farbreinheit.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, neue Platinkomplexe bereit zu stellen, die neben einer sehr guten Lumineszenzquantenausbeute bei gleichzeitig langer Emissionsdauer eine passende Emissionsfarbe aufweisen und eine hohe Emissionsfarbreinheit ermöglichen. Daneben soll im Hinblick auf einen industriellen Einsatz eine Herstellung der Triplett-Emitter ohne die Notwendigkeit von aufwendigen Schutzgas-Bedingungen möglich sein. Zudem soll der Platin(II)komplex derart stabil sein, dass er gut in den entsprechenden Anwendungen verarbeitbar ist. Beispielsweise sollte der Platinkomplex sublimierbar sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Platin(II)komplex umfassend einen dianionischen dreizähnigen N^N^C oder einen dianionischen dreizähnigen N^N^N Liganden und einen einzähnigen neutralen Liganden L der allgemeinen Formel (I) oder (II)
wobei
X
1, X
2, X
3 ausgewählt sind aus der Gruppe C, Si, N, P, O und S und mindestens eines der X
1, X
2, X
3 ein C-Atom ist,
X
4, X
5, X
6 ausgewählt sind aus der Gruppe C, Si, N, P, O und S,
X
7, X
8, X
9 ausgewählt sind aus der Gruppe C, Si, N, P, O und S und mindestens eines der X
7, X
8, X
9 ein C-Atom ist,
Y
1, Y
2, Y
3 ausgewählt sind aus der Gruppe C, Si, N, P, O und S,
Y
4, Y
5, Y
6 ausgewählt sind aus der Gruppe C, Si, N, P, O und S,
Z
1, Z
2, Z
3, Z
4 ausgewählt sind aus der Gruppe C, Si, N, P, O und S,
R
1–R
19 ausgewählt sind aus der Gruppe der monoatomaren oder polyatomaren Substituenten, und
L
1, L
2 neutrale monoatomare oder polyatomare einzähnige Liganden sind.
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Mit den erfindungsgemäßen Platin(II)komplexen ist es vorteilhafterweise möglich, aufdampfbare, emissionsfähige monomere Spezies zu erhalten. Es wurde bereits gezeigt, dass in Abwesenheit von mindestens einem Kohlenstoffatom anstelle von X1, X2, X3 Verbindungen entstehen, welche nur aus dem Aggregatzustand emittieren und aufgrund ihrer Instabilität nicht sublimierbar sind. Mit den erfindungsgemäßen Platin(II)komplexen gerben sich mithin sowohl Vorteile in Bezug auf die Herstellung, die in Gegenwart von Sauerstoff und Wasser erfolgen kann, als auch in Bezug auf die Emissionseigenschaften und auf die Verarbeitbarkeit der Emitter-Verbindungen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind Y1, Y2 und Y3 und Y4, Y5 und Y6 C-Atome.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Reste R4, R5 und R6 und R13, R14 und R15 Wasserstoffatome sein.
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Die Einführung verschiedener Substituenten Rn beeinflusst in erster Linie die Löslichkeit und die Aggregationstendenz der erfindungsgemäßen Platin(II)komplexe. In dieser Hinsicht sind sperrige Substituenten sehr nützlich bei der Verhinderung der Aggregation, was die Verarbeitbarkeit und auch die Verringerung von unerwünschten emissionslosen Konkurrenzprozessen positiv beeinflusst. Dies gilt in besonderer Weise für sperrige Adamantylgruppen, welche in vorteilhafter Weise für eine erhöhte Löslichkeit sorgen und die Aggregation erschweren. In Experimenten konnte zudem gezeigt werden, dass beispielsweise Toluoylgruppen die Emission etwas ins Rote verschieben, während Trifluormethylgruppenn die Emission ins Blaue verschieben. Somit haben auch die Substituenten Rn einen gewissen Einfluss auf die Emissionsfarbe des erfindungsgemäßen Platin(II)komplexes.
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Weiterhin bevorzugt können die Variablen X1 und X3 und X7 und X9 der Formeln (I) und (II) N-Atome sein.
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Vorzugsweise kann mindestens ein Atom der Gruppe X4, X5, und X6, in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein N-Atom sein, und insbesondere sind mindestens zwei Atome der Gruppe N-Atome.
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Die Variation von Xn ermöglicht auch die Anpassung der HOMO-LUMO Lagen, welche unmittelbaren Einfluss auf die die Emissionsfarbe, die Photolumineszenzquantenausbeute und die Lebensdauern der angeregten Zustände haben und daher eine Optimierung dieser Eigenschaften erlaubt.
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Als besonders vorteilhaft haben sich solche dreizähnigen Liganden herausgestellt, die anionische Triazol-Einheiten aufweisen. Die starke sigma-Donation der anionischen Triazol-Einheiten erhöht die energetische Lage der d-d Zustände, wodurch nicht-radiative Deaktivierungen reduziert werden, wodurch für die hohe Photolumineszenzquantenausbeute erreicht werden kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann mindestens ein Atom der Gruppe Z1, Z2, Z3 und Z4 ein C-Atom sein, bevorzugt sind mindestens zwei Atome C-Atome und besonders bevorzugt sind mindestens drei Atome C-Atome.
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Der zentrale Pyridinring fungiert als pi-Akzeptor, was für intra-ligand und/oder metal-to-ligand charge transfer Zustände notwendig ist. Gerade in Kombination mit den als bevorzugt identifizierten Triazol-Einheiten ist ein zentraler Pyridinring als Bestandteil des dreizähnigen dianionischen Liganden für die hauptsächlich Liganden-zentrierte Emission verantwortlich. Eine partielle Beimischung von metal-to-ligand-charge-transfer Zuständen verursacht das sogenannte Spin-orbit-coupling und ermöglicht somit die bevorzugte Triplett Emission.
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Weiterhin bevorzugt kann L1, L2 gewählt sein aus der Gruppe der linearen oder verzweigten, chiralen oder achiralen, 2 bis 18 Kohlenstoffatome enthaltenden aliphatischen oder alicyclischen Alkyl-, Aryl-, Ether-, Ester-, Säure-, Amin-, Sulfoxid-, Thioether-, Amid-, Phosphin- oder heterocyclischen neutralen Reste, bevorzugt Ethyl, n-Propyl, n-Butyl, t-Butyl, iso-Propyl, Hexyl, F(CF2)m(CH2)n- (m = 1–10, n = 0–4), F(CF2)m(CH2)nC6H4- (m = 1–10, n = 0–4), Phenyl, Chlorphenyl, Tolyl, Anisyl, Trifluoromethylphenyl, Benzyl, Fluorenyl, Cyclohexyl, Menthyl, Allyl, Hydroxyphenyl, Pentaflurophenyl, Carboxyphenyl, Naphthyl, Adamantyl, Pyridyl, Furyl, Bis-(trifluoromethyl)-phenyl, Carben, N-heterocyklische Carben, Imidazolyl, Pirazinyl, Pyrimidyl, Phosphinyl, Azolyl, Diazolyl, Triazolyl, Tetrazolyl Liganden.
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Die Einführung verschiedener einzähniger Liganden L beeinflusst in erster Linie die Löslichkeit und die Aggregationstendenz der erfindungsgemäßen Platin(II)komplexe. In dieser Hinsicht sind sperrige Substituenten sehr nützlich bei der Verhinderung der Aggregation, was die Verarbeitbarkeit und auch die Verringerung von unerwünschten emissionslosen Konkurrenzprozessen positiv beeinflusst. Dies gilt in besonderer Weise für sperrige Adamantylgruppen und Triphenylphosphingruppen, welche in vorteilhafter Weise für eine erhöhte Löslichkeit sorgen und die Aggregation erschweren.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann L
1, L
2 gewählt sein aus der Gruppe der neutralen Verbindungen der folgenden allgemeinen Formeln (III), (IV), (V), und (VI):
wobei
A
1, A
2, A
3, A
4, A
5 ausgewählt sind aus der Gruppe C, Si, N, P, O und S,
B
1, B
2, B
3, B
4 ausgewählt sind aus der Gruppe C, Si, N, P, O und S,
D
1, D
2, D
3, D
4 ausgewählt sind aus der Gruppe C, Si, N, P, O und S,
E N oder P ist, und
R
20–R
35 ausgewählt sind aus der Gruppe der monoatomaren oder polyatomaren Substituenten.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Platin(II)komplexen der allgemeinen Formel (I) oder der allgemeinen Formel (II) umfassend die Schritte:
- – Umsetzung einer dianionischen dreizähnigen N^N^N-Ligandkomponente (III) oder einer dianionischen dreizähnigen N^N^C-Ligandkomponente (IV) mit einer einzähnigen neutralen Ligandkomponente L und einer Pt(II)-Salzkomponente in einer Eintopf-Synthese,
- – zu einem Platin(II)komplex der allgemeinen Formel (I) oder (II)
wobei
X1, X2, X3 ausgewählt sind aus der Gruppe C, Si, N, P, O und S und mindestens eines der X1, X2, X3 ein C-Atom ist,
X4, X5, X6 ausgewählt sind aus der Gruppe C, Si, N, P, O und S,
X7, X8, X9 ausgewählt sind aus der Gruppe C, Si, N, P, O und S und mindestens eines der X7, X8, X9 ein C-Atom ist,
Y1, Y2, Y3 ausgewählt sind aus der Gruppe C, Si, N, P, O und S,
Y4, Y5, Y6 ausgewählt sind aus der Gruppe C, Si, N, P, O und S,
Z1, Z2, Z3, Z4 ausgewählt sind aus der Gruppe C, Si, N, P, O und S,
R1–R19 ausgewählt sind aus der Gruppe der monoatomaren oder polyatomaren Substituenten, und
L1, L2 neutrale monoatomare oder polyatomare einzähnige Liganden sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Platin(II)komplexe umfasst eine einfach auszuführende Eintopf-Synthese, welche im Gegensatz zu den Herstellungsverfahren vieler bisher bekannter Triplett-Emitter sogar in Gegenwart von Luftsauerstoff und Wasser durchgeführt werden kann. Somit entfällt die Notwendigkeit zum Arbeiten unter Schutzgasatmosphäre, was die Herstellungskosten erheblich senken kann und einen industriellen Maßstab der Herstellung erlaubt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der neuen Platin(II)komplexe kann an folgendem Schema verdeutlicht werden:
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann als dreizähnige Ligandkomponente bevorzugt eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe 2,6-Bistriazolpyridinverbindungen, 2-Triazolyl-6-Tetrazolyl-Pyridinverbindungen, 2-Triazolyl-6-Benzimidazolyl-Pyridinverbindungen, 2-Triazolyl-6-Phenyl-Pyridinverbindungen eingesetzt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann als Platin(II)-Salzkomponente PtCl2(dmso)2 oder K2PtCl4 eingesetzt werden.
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Vorzugsweise kann in einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens eine nicht nukleophile Hilfsbase bei der Umsetzung zugesetzt werden.
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Beispielsweise kann als nicht nukleophile Hilfsbase Natriummethanolat, Triethylamin, Diisopropylethylamin, Lithiumdiisopropylamid, Buthyllithium, Natriumhydrid, Kaliumhydrid, Caesiumhydrid, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Caesiumhydroxid, Natriumkarbonat, Natriumkarbonat, Caesiumkarbonat in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden.
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Das optimale molare Verhältnis dreizähniger Ligand/Metall hängt vom jeweiligen System ab und sollte in der Regel zwischen 0,5:1 und 10:1, bevorzugt zwischen 1:1 und 2:1 liegen.
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In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Umsetzung in Gegenwart von Wasser erfolgen.
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Dies bietet insbesondere für eine industrielle Produktion erhebliche Vorteile. Die an der Herstellungsreaktion beteiligten Reaktanden und die erfindungsgemäßen Platin(II)komplexe sind bevorzugt gegenüber Wasser stabil, was eine aufwendige Reaktionsführung unter Schutzgasatmosphäre erübrigt.
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Weiterhin bevorzugt sind Y1, Y2 und Y3 und Y4, Y5 und Y6 in einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens C-Atome, X1 und X3 und X7 und X9 sind N-Atome und mindestens ein Atom der Gruppe X4, X5, und X6 ist ein N-Atom. Insbesondere bevorzugt sind mindestens zwei Atome der Gruppe N-Atome.
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Auch in diesem Fall können die Herstellungsbedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders mild gewählt werden und die Gewinnung bzw. Aufreinigung durch Ausfallen und Umkristallisieren ist auch in einem industriellen Maßstab gut und ohne großen Aufwand durchführbar.
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Vorzugsweise können die Platin(II)komplexe der vorliegenden Erfindung als Triplett-Emitter in organischen Licht emittierenden Dioden (OLEDs) Verwendung finden. Insbesondere ihre Verwendung für die Herstellung von sehr farbenreinen grünen OLEDs mit hoher Photolumineszenz-Quantenausbeute zeigt sehr gute Ergebnisse.
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Ausgewählte emissionsrelevante Eigenschaften der erfindungsgemäßen Platin(II)komplexe sind beispielhaft für den Komplex des Beispiels 1 in den nachfolgen wiedergegebenen Kurven dargestellt.
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In 1 wird die j-V-Charakteristik des Komplexes (1) gezeigt.
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In 2 wird die Lumineszenz-Spannungs-Charakteristik des Komplexes (1) gezeigt.
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In 3 wird die Effizienz der Emission des Komplexes (1) in cd/A gegen die Helligkeit in cd/m2 gezeigt.
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In 4 wird die Effizienz der Emission des Komplexes (1) in lm/W gegen die Helligkeit in cd/m2 gezeigt.
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In 5 wird das Emissionsspektrum des Komplexes (1) bei 8 V gezeigt.
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Die Erfindung wird mit den folgenden Beispielen weiter beschrieben, ohne darauf beschränkt zu sein.
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Beispiele:
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Beispiel 1: Herstellung von [BisAdaTazPy Pt Amylpy] (1)
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Der dreizähnige dianionische Ligand (1a) der Verbindung (1) wurde, ausgehend von 2,6-Dicyanopyridin, entsprechend einer angepassten Synthese nach folgender Publikation durchgeführt: Orselli, E.; Kottas, G.; Konradsson, A.; Coppo, P.; Fröhlich, R.; De Cola, L.; van Dijken, A.; Büchel, M.; Börner, H., Inorg. Chem. 2007, 46 (26), 11082–11093.
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Ligand 1a
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- 1H NMR (300 MHz, DMSO) δ 8.08 (s, 2H), 8.07–7.99 (m, 1H), 4.50 (s, 2H), 2.05 (s, 6H), 2.02 (s, 12H), 1.76 (s, 12H).
- MS (ESI+, MeOH) m/z calc. for [M + H]+: 482.30, found: 482.3026 ([M + H]+).
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Herstellung des Komplexes (1)
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Bei der Synthese des Komplexes (1) wurden ein Äquivalent des dreizähnigen Liganden (1a) (4 g, 1,1 eq.) und ein Äquivalent des einzähnigen (1,13 g, 1 eq.) Liganden mit einem Äquivalent PtCl2(dmso)2 (3,2 g, 1 eq.) in 110 mL einer Lösung von 2-Methoxy-ethanol und Wasser (3:1) über Nacht auf 83°C erhitzt. Die Reinigung des mit Wasser ausgefällten Produktes erfolgte durch Säulenchromatographie auf Aluminiumoxid, Dichlormethan:Methanol (99:1) mit anschließender Umkristallisierung aus Dichlormethan-Hexan.
1H NMR (400 MHz, CD2Cl2) δ 10.01 (dd, J = 5.4, 1.3 Hz, 2H), 7.87 (dd, J = 8.1, 7.7 Hz, 1H), 7.58 (d, J = 7.9 Hz, 2H), 7.43 (d, J = 6.7 Hz, 2H), 2.81–2.70 (m, 2H), 2.10 (s, 14H), 1.82 (s, 12H), 1.74 (s, 3H), 1.57 (s, 6H), 1.42–1.33 (m, 4H).
MS (ESI+, MeOH) m/z calc. für [M + H]+: 824.37, gefunden: 824.3721 ([M + H]+), calc. für [M + Na]+: 846.35, gefunden: 846.3505 ([M + Na]+). Anal. calc. für C39H48N8Pt: C 56.85, H 5.87, N 13.60; gefunden: C 56.51, H 5.73, N 13.53.
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Beispiel 2: Herstellung von [BisAdaTazPy Pt PPh3] (2)
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Der dreizähnige dianionische Ligand (1a) der Verbindung (2) wurde, ausgehend von 2,6-Dicyanopyridin, entsprechend einer angepassten Synthese nach folgender Publikation durchgeführt: Orselli, E.; Kottas, G.; Konradsson, A.; Coppo, P.; Fröhlich, R.; De Cola, L.; van Dijken, A.; Büchel, M.; Börner, H., Inorg. Chem. 2007, 46 (26), 11082–11093.
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Ligand 1a
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- 1H NMR (300 MHz, DMSO) δ 8.08 (s, 2H), 8.07–7.99 (m, 1H), 4.50 (s, 2H), 2.05 (s, 6H), 2.02 (s, 12H), 1.76 (s, 12H).
- MS (ESI+, MeOH) m/z calc. für [M + H]+: 482.30, gefunden: 482.3026 ([M + H]+).
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Herstellung des Komplexes (2)
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Eine Mischung aus Ligand (1a) (120.0 mg, 0,24 mmol), PtCl2(dmso)2 (100.0 mg, 0.24 mmol) und Kaluim-tert-Butoxid (53.0 mg, 0.47 mmol) wurden in THF für 3 h refluxiert. Die Reaktionsmischung wurde auf Raumtemperatur runtergekühlt, Triphenylphosphin zugegeben (68.0 mg, 0.26 mmol) und bei Raumtemperatur für weitere 2 h gerührt. Das Lösungsmittel wurde entfernt, der Rückstand zwischen Wasser und Dichlormethan extrahiert, die organischen Phasen getrocknet, das Lösungmittel entfernt und das Produkt via Säulenchromatrographie auf Silica gereinigt (Dichlormethan:Aceton, 8:2).
1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.80 (t, J = 7.9 Hz, 1H), 7.74–7.66 (m, 6H), 7.63 (d, J = 1.5 Hz, 1H), 7.62–7.59 (m, 1H), 7.41 (d, J = 2.1 Hz, 1H), 7.48–7.38 (m, 1H), 7.36–7.28 (m, 6H), 1.73 (d, J = 2.8 Hz, 11H), 1.63 (s, 11H). 31P NMR (121 MHz, CDCl3) δ 11.61 (s). HRMS (ESI) m/z calcd. for [(C47H48N7PPt)H]+ 937.3433 found 937.3435.
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Beispiel 3: Herstellung von [BisTolTazPy Pt Amylpy] (3)
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Der dreizähnige dianionische Ligand (3a) der Verbindung (3) wurde, ausgehend von 2,6-Dicyanopyridin, entsprechend einer angepassten Synthese nach folgender Publikation durchgeführt: Orselli, E.; Kottas, G.; Konradsson, A.; Coppo, P.; Fröhlich, R.; De Cola, L.; van Dijken, A.; Büchel, M.; Börner, H., Inorg. Chem. 2007, 46 (26), 11082–11093.
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Ligand 3a
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- 1H NMR (300 MHz, DMSO) δ 14.50 (s, 2H), 8.26–8.09 (m, 4H), 8.03 (dd, J = 8.1, 3.1 Hz, 3H), 7.34 (d, J = 7.0 Hz, 4H), 2.38 (s, 6H).
- MS (ESI+, MeOH) m/z calc. für [M + H]+: 394.18, gefunden: 394.1775 ([M + H]+); m/z calc. für [M + Na]+: 416.43, gefunden: 416.1593 ([M + Na]+).
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Herstellung des Komplexes (3)
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Bei der Synthese des Komplexes (3) wurden ein Äquivalent des dreizähnigen Liganden (1 g, 1,1 eq.) und ein Äquivalent des einzähnigen Liganden (350 mg, 1 eq.) mit PtCl2(dmso)2 (980 mg, 1 eq.) in 100 mL einer Lösung von 2-Methoxy-ethanol:Wasser (3:1) über Nacht auf 83°C erhitzt. Die Reinigung des mit Wasser ausgefällten Produktes erfolgte durch Säulenchromatographie auf Aluminiumoxid, Dichlormethan:Methanol (99:1) mit anschließender Umkristallisierung aus Dichlormethan-Hexan.
1H NMR (400 MHz, CD2Cl2) δ 9.82 (d, J = 6.6 Hz, 2H), 8.01 (t, J = 11.0 Hz, 4H), 7.56–7.50 (m, 1H), 7.43 (d, J = 7.5 Hz, 2H), 7.28 (d, J = 7.9 Hz, 4H), 7.21 (d, J = 6.4 Hz, 2H), 2.43 (s, 6H), 1.49 (s, 2H), 1.31 (ddd, J = 22.7, 15.5, 8.5 Hz, 6H), 0.92 (t, J = 7.1 Hz, 3H).
MS (ESI+, CHCl3) m/z calc. für [M + H]+: 736.25, gefunden: 736.24929 ([M + H]+). Anal. calc. für C33H32N8Pt+ 0.5CH2Cl2: C 51.20, H 4.27, N 14.40; gefunden: C 50.93, H 3.9, N 14.66.
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Beispiel 4: Herstellung von [BisCF3TazPy Pt Amylpy] (4)
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Herstellung des dreizähnigen Liganden (4a)
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Bei der Synthese des dreizähnigen Liganden (4a) wurde 2,6-Dicyanopyridin (5 g, 1 eq.) zusammen mit Natriummethanolat (420 mg, 0,2 eq.) in 50 mL Methanol suspendiert und refluxiert. Danach wurde Ammoniumchlorid (4,6 g, 2,2 eq.) zugegeben und wieder refluxiert. Das ausgefallene Produkt (pre-4a) wurde durch Filtration abgetrennt, mit Diethylether gewaschen und getrocknet.
1H NMR (300 MHz, D2O) δ 8.36–8.26 (3H).
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Ethyltrifluoracetat (3 mL, 2 eq.) wurde zusammen mit Hydrazinmonohydrat (1,4 mL, 2,2 eq.) in 250 mL THF gelöst und für 2 Stunden refluxiert. Danach wurden (pre-4a) (3,3 g, 1,1 eq.) und Natriumhydroxid (550 mg, 1,1 eq.) zugefügt. Die daraus entstehende Suspension wurde über Nacht auf 80°C erhitzt. Das entstandene Präzipitat wurde abgetrennt und per Säulenchromatographie gereinigt.
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Ligand (4a)
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- MS: negative scan: 348.0450 m/z [M – H]–; positive scan 350.0583 [M + H]+
- 1H NMR (300 MHz, CD2Cl2) δ 8.24 (2H), 8.06 (1H).
- 19F NMR (282 MHz, CD2Cl2) δ –65.64 (6F).
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Herstellung des Komplexes (4)
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Bei der Synthese von (4) wurden der dreizähnige Ligand (4a) (740 mg, 1,1 eq.), PtCl2(dmso)2 (832 mg, 1 eq.) und 4-Amylpyridin (350 μL, 1 eq.) in 70 mL einer Mischung aus 2-Methoxyethanol/Wasser (3:1) über Nacht auf 83°C erhitzt. Das entstandene Präzipitat wurde per Filtration abgetrennt und per Säulenchromatographie gereinigt (THF:Hexan, 1:1).
1H NMR (300 MHz, Acetone) δ 9.12 (2H), 8.08 (1H), 7.53 (2H), 7.32 (2H), 2.67 (2H), 1.67 (2H), 1.30 (4H), 0.83 (3H) 19F NMR (282 MHz, Acetone) δ –64.74 (6F).
Mass m/z 714,1101 [M + Na+].
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Beispiel 5: Herstellung von [AdaTazPyTet Pt Amylpy] (5)
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Herstellung des dreizähnigen Liganden (5a)
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Bei der Synthese des dreizähnigen Liganden (5a) wurde 2,6-Dicyanopyridin (10 g, 1 eq.) für 15 Minuten mit Hydrazinmonohydrat (75 mL, 20 eq.) in 400 mL Ethanol reagiert, das Produkt (pre-5a) abfiltriert und mit kaltem Ethanol gewaschen und getrocknet.
1H NMR (300 MHz, CD2Cl2) δ 8.16 (1H), 7.74 (1H), 7.59 (1H).
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Eine Lösung von 2-Admantylcarbonylchlorid (8,5 g, 1 eq.) in 60 mL trockenem N,N'-DMF wurde langsam zu einer auf 0°C gekühlten Lösung von (pre-5a) (6,9 g, 1 eq.) und Natriumcarbonat (5 g, 1.1 eq.) in 140 mL trockenem N,N'-DMF gegeben. Die Lösung wurde auf Raumtemperatur gebracht und über Nacht gerührt. Danach wurde das Produkt (5b) mit destilliertem Wasser ausgefällt, abfiltriert und getrocknet.
1H NMR (300 MHz, CD2Cl2) δ 8.37 (1H), 7.84 (1H), 7.69 (1H) 1.99 (3H), 1.89 (6H), 1.69 (6H).
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Die so erhaltene Verbindung (5b) (2,5 g, 1 eq.) wurde mit Natriumazid (770 mg, 1,5 eq.) und Ammoniumchlorid (630 mg, 1,5 eq.) über Nacht in 100 mL trockenem N,N'-Dimethylformamid bei 130°C erhitzt. Das Produkt (5a) ist als weißes Pulver ausgefallen. Es wurde abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet.
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Ligand (5a)
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- 1H NMR (400 MHz, DMSO) δ 8.17 (3H), 2.03 (9H), 1.75 (6H).
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Herstellung des Komplexes (5)
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Der dreizähnige Ligand (5a) (300 mg, 1,3 eq.) wurde in 30 mL Acetonitril aufgelöst. Danach wurden PtCl2(dmso)2 (660 mg, 1 eq.), 4-Amylpyridin (120 μL, 1 eq.) und Triethylamin (230 μL, 2,5 eq.) der Reihe nach zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde über Nacht bei 85°C gerührt. Das Lösungsmittel wurde dann entfernt und das Produkt per Säulenchromatographie auf Silica gereinigt mit Dichlormethan:Methanol (18:0,5).
1H NMR (300 MHz, CD2Cl2) δ 9.67 (2H), 7.94 (1H), 7.71 (2H), 7.35 (2H), 2.70 (2H), 2.02 (9H), 1.75 (6H), 1.67 (2H), 1.31 (4H), 0.85 (3H).
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Beispiel 6: Herstellung von [AdaTazPyTet Pt PPh3] (6)
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Herstellung des dreizähnigen Liganden (5a)
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Die Herstellung des dreizähnigen Liganden (5a) erfolgte wie in Beispiel 5 beschrieben.
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Herstellung des Komplexes (6)
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Bei der Synthese des Komplexes (6) wurden der dreizähnige Ligand 5a (100 mg, 1,3 eq.), PtCl2(dmso)2 (93 mg, 1 eq.), Triphenylphosphin (58 mg, 1 eq.) und Triethylamin (100 μl, 2.5 eq.) wurden zusammen in Acetonitril (10 mL) suspendiert und über Nacht refluxiert. Das gelbe Produkt wurde abgetrennt und auf Kieselgel gereinigt (Dichlormethan:MeOH, 100:3).
1H NMR (300 MHz, CD2Cl2) δ 8.03 (1H), 7.85 (1H), 7.78–7.65 (6H), 7.51–7.32 (9H), 1.88 (3H), 1.65 (12H). 31P NMR (121 MHz, CD2Cl2) δ 10.27 (1P).
ESI-Mass m/z: 804,2955 [M + H+]
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Beispiel 7: Herstellung von [BisBenzimPy Pt Amylpy] (7)
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Herstellung des dreizähnigen Liganden (7a)
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2,6-Dicyanopyridin (1 g, 1 eq.) und Natriummethanolat (840 mg, 2 eq.) wurden in 250 mL Methanol suspendiert und für 8 h unter Stickstoffatmosphäre refluxiert. Danach wurde o-Phenyldiamin-Hydrochlorid (2,8 g, 2 eq.) zugegeben und die Lösung über Nacht refluxiert. Danach wurde eine gesättigte Lösung von Natriumcarbonat in Wasser zugegeben, das ausgefallene Produkt abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Dieses Produkt wurde danach mit einem Überschuss von Natriumhydrid in THF behandelt, über Nacht gerührt und nach dem Abfiltrieren getrocknet.
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Ligand (7a)
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- 1H NMR (300 MHz, DMSO) δ 7.98 (2H), 7.69 (1H), 7.36 (4H), 6.72 (4H).
- MS: 654,19511 m/z.
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Herstellung des Komplexes (7)
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Der dreizähnige Ligand (7a) (50 mg, 1 eq.) wurde zusammen mit PtCl2(dmso)2 (71 mg, 1,2 eq.) in 10 mL Methanol suspendiert. Die Mischung wurde 3 h refluxiert. Danach wurde 4-Amylpyridin (230 μL, 1 eq.) zugegeben und die Mischung für eine weitere Stunde refluxiert. Danach wurde die Lösung eingeengt und das Produkt mit Diethylether ausgefällt, abfiltriert und getrocknet.
MS: 654.19511 m/z (M + H)+.
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Beispiel 8: Herstellung von [AdaTaz Py DFPhen Pt Amylpy] (8)
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Herstellung des dreizähnigen Liganden (8a)
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Zu einer Lösung von 2-Bromo-6-cyano-Pyridin (2 g, 1 eq.) wurden mit 11 g Hydrazinmonohydrat (11 g, 20 eq.) über Nacht gerührt. Das ausgefallene Zwischenprodukt (pre-8a1) wurde abfiltriert, mit kaltem Ethanol gewaschen und getrocknet. (1, 75 g, 74%). Dieses wurde mit Natriumcarbonat (955 mg, 1 eq.) in trockenem N,N'-DMF gelöst (150 mL). Dazu wurde bei 0°C eine Lösung von Admantylcarbonylchlorid (1,62 g, 1 eq.) in trockenem N,N'-DMF (100 mL) zugegeben. Die Lösung wurde ohne Kühlung über Nacht gerührt, das Zwischenprodukt mit Wasser ausgefällt, abfiltriert und getrocknet. Danach wurde es in Ethylenglykol für 2 h auf 180°C erhitzt. Wiederum wurde das Zwischenprodukt mit Wasser ausgefällt, abfiltriert und getrocknet. Im letzten Syntheseschritt wurde das Zwischenprodukt (pre-8a2) (2 g, 1 eq.) in einer Suzuki-Kupplung mit 2,4-Difluorophenyl-Boronsäure (1,1 g, 1,2 eq.) reagiert zusammen mit Pd(PPh3)4 (0,65 g, 0,1 eq.), das Produkt extrahiert und per Säulenchromatographie auf Silica mit Hexan:Ethylacetat (7:2) gereinigt.
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Ligand (8a)
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- 1H NMR (300 MHz, CD2Cl2) δ 11.23 (s, 1H), 8.09 (dd, J = 7.7, 1.0 Hz, 2H), 8.05 (s, 1H), 7.91 (t, J = 7.8 Hz, 2H), 7.84–7.76 (m, 1H), 7.05 (t, J = 7.8 Hz, 1H), 6.97 (ddd, J = 11.4, 8.9, 2.5 Hz, 2H), 1.82 (s, 9H), 1.55 (s, 13H).
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Herstellung des Komplexes (8)
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Der dreizähnige Ligand (8a) (100 mg, 1 eq.) wurde mit K2PtCl4 (105 mg, 1 eq.) in 20 ml Essigsäure für 3 h refluxiert. Das ausgefallene gelbe Zwischenprodukt (8b) wurde abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Danach wurde das Zwischenprodukt (8b) (120 mg, 1 eq.) mit 4-Amylpyridin (48 mg, 2 eq.) in 30 mL Methanol über Nacht refluxiert. Danach wurde das Lösungsmittel entfernt, der Feststoff mit Wasser gewaschen und getrocknet.
1H NMR (300 MHz, CD2Cl2) δ 11.23 (s, 1H), 8.09 (dd, J = 7.7, 1.0 Hz, 2H), 8.05 (s, 1H), 7.91 (t, J = 7.8 Hz, 2H), 7.84–7.76 (m, 1H), 7.05 (t, J = 7.8 Hz, 1H), 6.97 (ddd, J = 11.4, 8.9, 2.5 Hz, 2H), 1.82 (s, 9H), 1.55 (s, 13H).
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Beispiel 9: Herstellung von [AdaTaz Py Benzim Pt Chlorid] (9)
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Herstellung des dreizähnigen Liganden (9a)
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Bei der Synthese des dreizähnigen Liganden (9a) wurde der Ligand (5a) (9 g) für 2 Stunden in 90 mL Ethylenglykol auf 160°C erhitzt. Das ausgefallene Produkt (5b) wurde abgetrennt und per Säulenchromatographie gereinigt.
1H NMR (300 MHz, DMSO) δ 14.00 (1H), 8.30 (1H), 8.18–8.00 (2H), 2.00 (6H), 1.74 (8H).
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Die Verbindung (5b) (1 g, 1 eq.) wurde mit Natriummethanolat (180 mg, 1 eq.) in 300 mL Methanol suspendiert und für 5 Stunden in einer Inertatmosphäre refluxiert. Danach wurde 1,2-Phenyldiamine-hydrochlorid (536 mg, 1 eq.) hinzugefügt und die Mischung wurde über Nacht refluxiert. Nach Einengung und Zugabe einer Natriumcarbonat-Lösung fiel das Produkt als weißer Feststoff aus und wurde durch Filtration abgetrennt, gewaschen und getrocknet. Anschließende Reinigung durch Säulenchromatographie.
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Ligand (9a)
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- 1H NMR (300 MHz, DMSO) δ 8.42–8.06 (4H), 7.77 (2H), 7.34 (2H), 2.13 (9H), 1.85 (6H).
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Herstellung des Komplexes (9)
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Bei der Synthese des Komplexes 9 wurden der dreizähnige Ligand (9a) (50 mL, 1 eq.) und PtCl2(dmso)2 (64 mg, 1.2 eq.) in 10 mL Chloroform über Nacht refluxiert. Das gelbe Präzipitat wurde abfiltriert, gewaschen und getrocknet.
1H NMR (300 MHz, MeOD) δ 8.66 (1H), 8.42 (1H), 8.14–8.02 (2H), 7.57 (1H), 7.47 (1H), 7.38 (1H), 229 (3H) 2.12–1.70 (12H).
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Beispiel 10: Herstellung von [AdaTaz Py Benzim Pt BisCF3Pyraz] (10)
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Herstellung des dreizähnigen Liganden (9a)
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Die Herstellung des dreizähnigen Liganden (9a) erfolgte wie in Beispiel 5 beschrieben.
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Herstellung des Komplexes (10)
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Bei der Synthese des Komplexes (10) wurden der dreizähnige Ligand (9a) (40 mg, 1 eq.), Bis-Trifluoromethylpyrazol (26 mg, 2 eq.) und Natriumcarbonat (14 mg, 2 eq.) in 70 mL Ethanol über Nacht refluxiert und die Reaktionsmischung mit Chloroform und Wasser extrahiert. Die gesammelten organischen Phasen wurden mit Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und eingeengt. Das Produkt wurde ausgefällt, abgetrennt und getrocknet.
1H NMR (300 MHz, DMSO) δ 8.31 (1H), 8.02 (1H), 7.91 (1H), 7.76 (1H), 7.33 (2H), 7.13 (1H), 5.59 (1H), 1.99–1.93 (9H), 1.70 (6H). 19F NMR (282 MHz, DMSO) δ –57.36 (3F), –59.22 (3F).
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Bestimmung der Photolumineszenzquantenausbeute, der Emissionslebensdauer und des Emissionsspektrums der Komplexe 1,
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Absorptionsspektren wurden an einem Varian Cary 5000 double-beam UV-Vis-NIR Spektrometer mit Grundlinienkorrektur aufgenommen. Emissionsspektren im stationären Zustand wurden an eine Edinburgh FS920 Spektrometer aufgenommen, ausgerüstet mit einer 450 W xenon-arc Lampe, Anregungs- and Emissionsmonochromatoren (1.8 nm/mm Dispersion, 1800 Einschnitte/mm Blazegitter für 500 nm), und einem Hamamatsu R928 Photomultiplier. Emissions- und Anregungsspektren wurden bezüglich Lampe und Gitter mit Standardkorrekturkurven korrigiert. Zeitlich aufgelöste Messungen wurden mit der time-correlated single-photon counting (TCSPC) Option eines Edinburgh LifeSpec II Spektrometers aufgenommen. Zur Anregung der Proben wurde eine EPL Laserdiode (375 nm; FHWM < 80 ps) mit Wiederholungsraten zwischen 10 kHz und 1 MHz genutzt. Die Anregungsquellen wurden direkt an der Probenkammer befestigt, in einem Winkel von 90° zu einem Doppelgitter Emissionsmonochromator (5.4 nm/mm Dispersion; 1200 Einschnitte/mm Blazegitter für 500 nm). Die Messungen erfolgten durch einen MCP-PMT (Hamamatsu R3809U-50) single-photon-counting detector. Die am Detektor gemessenen Photonen wurden durch einen Zeit-zu-Amplituden-Konverter (TAC) mit dem Anregungspuls korreliert. Die Signale wurden mit einer TCC900 plug-in PC-Karte aufgenommen, mit START and STOP CFDs, einem variablen Zeitverzug, Zeit-zu-Amplituden-Konverter (Ganzer Bereich 2.5 ns bis 50 μs), Flash ADC und Speicher, und die Datenanalyse wurde mit der kommerziell erhältlichen F900 software (Edinburgh Instruments) durchgeführt. Die Qualität des Fits wurde durch Minimierung der reduzierten chi Quadrat Funktion (χ2) und durch visuelle Inspektion der gewichteten Restgrößen abgeschätzt.
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Lumineszenzquantenausbeuten wurden an einem Hamamatsu Photonics absolute PL quantum yield measurement System (C9920-02) gemessen, ausgerüstet mit einer L9799-01 CW Xenon Lichtquelle (150 W), Monochromator, C7473 Photonic Mehrkanal Analysator, einer Ulbrichtkugel, unter Benutzung der U6039-05 PLQY Messsoftware (Hamamatsu Photonics, Ltd., Shizuoka, Japan).
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Verbindung (1) zeigte eine PLQY von 73%, eine Lebensdauer des angeregten Zustandes von 12 Mikrosekunden und eine bei 510 nm zentrierte Emission.
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Verbindung (2) emittiert bei 517 nm.
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Verbindung (3) besitzt ähnliche Eigenschaften, wobei die Toluoylgruppen die Emission um 20 nm ins Rote verschieben.
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Verbindung (4) besitzt ähnliche Eigenschaften, wobei die Trifluormethylgruppenn die Emission um 47 nm ins Blaue verschieben.
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Beispiel für eine Anwendung des Komplexes (1) in einem OLED als grüner Emitter
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Schichtaufbau des OLED:
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Alle Schichten wurden durch thermische Verdampfung in einem Hochvakuumsystem bei einem Druck unter 10–4 Pa hergestellt, ohne das Vakuum zu unterbrechen. Als Substrate dienten ITO(Indium-Zinn-Oxid)-beschichtete Glasplatten mit einem Oberflächenwiderstand von ≤ 15 Ω/☐ genutzt. Die vorangehende Reinigung erfolgte durch Ultraschall, Sauerstoffplasma zur Einstellung der Austrittsarbeit und eine chemische Reinigung. Während der Bedampfung, wurden die Abscheidungsraten durch Controller beobachtet, welche mit einem Detak 6M Profiler kalibriert wurden. Die Abscheidungsrate betrug 0.1 nm/s, und die Schichtdicke wurde durch Quarzkristall-Mikrowaagen geprüft. Die I-V-L Charakteristika wirden an einem Keithley 238 und einem Keithley 2000 mit einer kalibrierten Silizium Photodiode unter Vakuum gemessen. Die Spektren wurden auf einem tec5 Spektrometer unit LOE-USB aufgenommen.
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Der Schichtaufbau war wie folgt:
30 nm 1-NPB
30 nm Li471 + 6% MML3_92
10 nm F1098
30 nm Komplex (1)
1 nm LiF
150 nm Al
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In diesem Fall ist Li224 ein Lochtransportmaterial (HOMO –5.09 eV/LUMO –1.65 eV) und VK953 ein Elektronentransportmaterial (HOMO –6.03 eV/LUMO –2.87 eV).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2009/111299 A2 [0005]
- US 2007/0296329 A1 [0005]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Orselli, E.; Kottas, G.; Konradsson, A.; Coppo, P.; Fröhlich, R.; De Cola, L.; van Dijken, A.; Büchel, M.; Börner, H., Inorg. Chem. 2007, 46 (26), 11082–11093 [0042]
- Orselli, E.; Kottas, G.; Konradsson, A.; Coppo, P.; Fröhlich, R.; De Cola, L.; van Dijken, A.; Büchel, M.; Börner, H., Inorg. Chem. 2007, 46 (26), 11082–11093 [0044]
- Orselli, E.; Kottas, G.; Konradsson, A.; Coppo, P.; Fröhlich, R.; De Cola, L.; van Dijken, A.; Büchel, M.; Börner, H., Inorg. Chem. 2007, 46 (26), 11082–11093 [0046]