TW201930332A - 一種基於惡唑、噻唑或咪唑的四齒鉑(ii)配合物材料及應用 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及一種基於惡唑、噻唑或咪唑的四齒鉑(II)配合物材料及應用。該配合物具有O^N^C^N構型,其結構如式(1)所示,其中,A1
-A4
為為取代的或非取代的五元環、六元環、稠環結構;X為氧,硫或者取代的氮(-NR0
),R0
為一個或多個R取代或未取代C1-C8烷基、C5-C20的芳基或雜芳基,R為鹵素,C1-C4烷基,二苯胺基、咔唑基、芴基。該配合物可以作為一種磷光摻雜材料應用在OLED領域中。有機金屬配合物具有高螢光量子效率,良好的熱穩定性及低淬滅常數,可以製造高發光效率、低滾降的黃綠色光OLED器件。 本發明涉及一種含四齒鉑(II)配合物的有機電致發光器件,包括陽極,陰極和中間有機層,所述有機層中至少包括有發光層,其中發光層中含有式(3)所示結構的四齒鉑(II)配合物作為磷光摻雜材料。由於鉑(II)配合物具有高螢光量子效率,良好的熱穩定性及低淬滅常數,可以製造高發光效率、低滾降的橙紅色光OLED器件。
Description
本發明涉及一種新型基於惡唑、噻唑和咪唑的四齒鉑(II)配合物金屬有機材料,主要是用於OLED發光器件中,作為發光層中的磷光摻雜材料。
有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode, OLED)又稱為有機電鐳射顯示、有機發光半導體,由美籍華裔教授鄧青雲(Ching W. Tang)於1979年在實驗室中發現。OLED顯示技術具有自發光、廣視角、幾乎無窮高的對比度、較低耗電、極高反應速度等優點,尤其是OLED具有潛在的柔性可折疊特性,因而一直受到廣泛的關注與研究,但是OLED存在使用壽命短、色彩純度差、易老化等缺點,阻礙了OLED技術的大規模應用。因此,設計新型的OLED材料,則是OLED領域研究的重點與難點。
其中,近些年來基於鉑(II)的磷光OLED材料表現出了較好的顯示性能。鉑(II)一般為四配位點,可以通過設計四齒配體形成具有唯一構型的金屬有機鉑(II)配合物。一般而言,常見的四齒配體主要有O^N^N^O,O^N^C^O,O^N^C^N等類型。其中,O^N^N^O類四齒鉑(II)配合物主要為席夫堿(Schiff base)l類,較為常見,但穩定性相對較差;O^N^C^O類四齒鉑(II)配合物相對較為穩定,但性能有待提升。本發明中,設計和合成的N^N^N^O構型四齒鉑(II)配合物,則是一種新型配位元模式,表現出了較好的穩定性和發光性能。其中,O^N^N^O類四齒鉑(II)配合物主要為席夫堿(Schiff base)類,較為常見,但穩定性相對較差; O^N^C^O類和O^N^C^N四齒鉑(II)配合物相對較為穩定,但性能有待提升。其中,一般的O^N^C^N構型四齒鉑(II)配合物,其結構主要是以六元芳香環配體為主。在本發明專利中,則是設計合成了一種新型的基於五元芳香環衍生物惡唑、噻唑和咪唑的四齒鉑(II)配合物,並表現出了較好的穩定性和發光性能。
本發明設計了一種新型基於惡唑、噻唑和咪唑的O^N^C^N四齒鉑(II)配合物材料,可以作為一種磷光摻雜材料應用在OLED領域。該有機金屬配合物具有高螢光量子效率,良好的熱穩定性及低淬滅常數,可以製造高效率低效率滾降的黃綠色光OLED器件。
本發明還提供該新型鉑(II)配合物的製備方法。
一種基於惡唑、噻唑和咪唑的O^N^C^N四齒鉑(II)配合物材料,其結構如式(1)所示:(1) 其中,A1
-A4
為取代的或非取代的五元環、六元環、稠環結構;X為氧,硫或者取代的氮(-NR0
),R0
為一個或多個R取代或未取代C1-C8烷基、C5-C20的芳基或雜芳基,R為鹵素,C1-C4烷基,二苯胺基、咔唑基、芴基。
其結構可以優選為如式(2)所示的結構:(2) 其中R1
-R14
獨立的選自氫、氘、硫、鹵素、羥基、醯基、烷氧基、醯氧基、氨基、硝基、醯基氨基、氰基、羧基、苯乙烯基、氨基羰基、氨基甲醯基、苄基羰基、芳氧基、含1-30個C原子的飽和烷基、含1-20個C原子的不飽和烷基、含5-30個C原子取代的或未取代的芳基、含5-30個C原子取代的或未取代的雜芳基、或者相鄰R1
-R14
相互通過共價鍵連接成環;其中X1
-X22
為碳,X為氧,硫或者取代的氮-NR0
,R0
為一個或多個R取代或未取代C1-C6烷基、C5-C15的芳基或雜芳基,R為鹵素,C1-C4烷基,二苯胺基、咔唑基、芴基。
優選:其中R1
-R14
獨立的選自氫、鹵素、氨基、硝基、氰基、二芳胺基、含1-10個C原子的飽和烷基、含5-20個C原子的被鹵素或一個或多個C1-C4烷基取代的或未取代芳基、含5-20個C原子的被鹵素或一個或多個C1-C4烷基取代的或未取代雜芳基、或者相鄰R1
-R14
相互通過共價鍵連接成環,X為氧,硫或者取代的氮-NR0
,R0
為下列取代基:
優選:, 其中R'1
~ R'4
為獨立地為氫、含1-6個C原子的飽和烷基、二芳胺基、含5-10個C原子被鹵素或一至三個C1-C4烷基取代的或未取代的芳基、含5-10個C原子的被鹵素或一至三個C1-C4烷基取代的或未取代的雜芳基。
優選:R'1
~ R'4
的4個基團中,其中有0-3個基團獨立的表示為二芳胺基、含5-10個C原子被鹵素或一至三個C1-C4烷基取代的或未取代的芳基、含5-10個C原子的被鹵素或一至三個C1-C4烷基取代的或未取代的雜芳基,其它的基團獨立的表示為氫或含1-6個C原子的飽和烷基。
優選:R'2
~ R'4
的中的一個基團選自二苯胺基、苯、吡啶、咔唑基、異丙基或叔丁基,其它基團獨立的表示為氫;R'1
表示為氫。
優選:R'1
~ R'4
表示為氫;X為氧,硫或者取代的氮-NR0
,R0
為C1-C8的烷基。
如下所示的具體實例,X為O、S、NR0
,包括但不限於以下結構:
優選:其具有如下結構:(TM-1
),(TM-2) , (TM-3
),(TM-4
)。
上述配合物的前體,即配體,其結構式如下:其中,A1
-A4
為取代的或非取代的五元環、六元環、稠環結構;X為氧,硫或者取代的氮(-NR0
),R0
為取代基,R0
為一個或多個R取代或未取代C1-C8烷基、C5-C20的芳基或雜芳基,R為鹵素,C1-C4烷基,二苯胺基、咔唑基、芴基。
優選:其中R1
-R14
獨立的選自氫、氘、硫、鹵素、羥基、醯基、烷氧基、醯氧基、氨基、硝基、醯基氨基、氰基、羧基、苯乙烯基、氨基羰基、氨基甲醯基、苄基羰基、芳氧基、含1-30個C原子的飽和烷基、含1-20個C原子的不飽和烷基、含5-30個C原子取代的或未取代的芳基、含5-30個C原子取代的或未取代的雜芳基、或者相鄰R1
-R14
相互通過共價鍵連接成環;其中X1
-X22
為碳,X為氧,硫或者取代的氮-NR0
,R0
為一個或多個R取代或未取代C1-C6烷基、C5-C15的芳基或雜芳基,R為鹵素,C1-C4烷基,二苯胺基、咔唑基、芴基。
更優選:其中R'1
~ R'4
為獨立地為氫、含1-6個C原子的飽和烷基、二芳胺基、含5-10個C原子被鹵素或一至三個C1-C4烷基取代的或未取代的芳基、含5-10個C原子的被鹵素或一至三個C1-C4烷基取代的或未取代的雜芳基。
上述配合物的製備方法: 如下式所示,對於惡唑和噻唑類,即當X=O,S時,底物A1
與芳香醛A2
反應得到底物A3
,A3
繼續反應得到相應的頻哪醇酯A4
,A4
與A5
經Suzuki反應得到相應的底物A6
,A6
經脫甲基反應後得到配體A7
,A7
與K2
PtCl4
反應即得到相應的目標產物A
。其中, R'1
~ R'5
為芳香或非芳香取代基。
如下圖所示,對於咪唑類(X=NR0
),鄰苯二銨B1
與芳香醛B2
反應得到B3
,B3
在鹼性條件下與鹵代物反應得到B4
,B4
進一步反應得到相應的頻哪醇酯B5
,B5
與B6
經Suzuki反應得到底物B7
,B7
經脫甲基後得到配體B8
,B8
與K2
PtCl4
反應即得到相應的目標產物B
。
為了本申請的目的,除非另有指明,術語鹵素、烷基、環烷基、芳基、醯基、烷氧基和雜環芳族體系或雜環芳族基團可有以下含義:
上述鹵素或鹵代包括氟、氯、溴和碘,優選F,Cl,Br,特別優選F或Cl,最優選F。
上述共價鍵連接成環、芳基、雜芳基或稠環結構包括具有5-30個碳原子,優選5-20個碳原子,更優選5-10個碳原子並且由一個芳環或多個稠和的芳環組成的芳基。適宜的芳基為,例如苯基,萘基,苊基(acenaphthenyl),二氫苊基(acenaphthenyl),蒽基、芴基、菲基(phenalenyl)。該芳基可為未取代的(即所有能夠取代的碳原子帶有氫原子)或在芳基的一個、多於一個或所有可取代的位置上被取代。適宜的取代基為例如鹵素,優選F、Br或Cl;烷基,優選具有1-20個,1-10個或1-8個碳原子的烷基,特別優選甲基、乙基、異丙基或叔丁基;芳基,優選可被取代的或是未取代C5
,C6
芳基或芴基;芳基尤其特別優選帶有選自F和叔丁基的取代基,優選可為給定的芳基或任選被至少一個上述取代基取代的為C5
,C6
芳基的芳基,C5
,C6
芳基特別優選帶有0、1或2個上述取代基,C5
,C6
芳基尤其特別優選未取代的苯基或取代的苯基,諸如聯苯基、被兩個叔丁基優選在間位取代的苯基。雜芳基,優選含至少一個氮原子的雜芳基,特別優選吡啶基;不飽和烷基優選烯基,優選具有一個雙鍵的烯基,特別優選具有雙鍵和1-8個碳原子的烯基。
上述烷基或烷基部分包括具有1-20個碳原子,優選1-10個碳原子,優選1-6個碳原子的烷基。該烷基可為支鏈或直鏈的,也可以是環形的,並且可被一個或多個雜原子,優選N、O或S間斷。而且,該烷基可被一個或多個鹵素或上述的關於芳基的取代基所取代。同樣,對於烷基而言,帶有一個或多個芳基是可能的,所有上述的芳基均適用於該目的,烷基特別優選自甲基、乙基、異丙基、正丙基、異丁基、正丁基、叔丁基、仲丁基、異戊基、環丙基、環戊基、環己基。
上述醯基是以單鍵連接至CO基團的,如本文所用的烷基。
上述烷氧基是以單鍵與氧直接相連的,如本文所用的烷基。
上述雜芳基被理解為與芳基、C3
-C8
環基相關,並且還包含一個氧或硫原子或1-4個氮原子或一個氧或硫原子與最多兩個氮原子的組合,和他們的取代的以及苯並吡啶並稠和的衍生物,例如,經由其中一個成環碳原子相連,所述雜芳族體系或雜環芳族基團可被一個或多個提到的關於芳基的取代基所取代。
在某些實施方案中,雜芳基可為攜帶以上獨立的含有0、1或2個取代基的五、六元芳族雜環體系。雜芳基的典型實例包括但不限於未取代的呋喃、苯並呋喃、噻吩、苯並噻吩、吡咯、吡啶、吲哚、唑、苯並唑、異唑、苯並異唑、噻唑、苯並噻唑、異噻唑、咪唑、苯並咪唑、吡唑、吲唑、四唑、喹啉、異喹啉、噠嗪、嘧啶、嘌呤和吡嗪、呋喃、1,2,3-二唑、1,2,3-噻二唑、1,2,4-噻二唑、三唑、苯並三唑、喋啶、苯並唑、二唑、苯並吡唑、喹嗪、噌啉、酞嗪、喹唑和喹喔啉及其單-或二-取代的衍生物。在某些實施方案中,取代基為鹵代、羥基、氰基、O-C1~6
烷基、C1~6
烷基、羥基C1~6
烷基和氨基- C1~6
烷基。
上述配合物在OLED發光器件中的應用。
採用具有上述結構的鉑(II)配合物,可製造熱沉積和溶液處理的OLED器件。
包括含有一種或多種上述配合物的有機發光器件。
其中通過熱沉積在該器件中以層形式施加該配合物。
其中通過旋塗在該器件中以層形式施加該配合物。
其中通過噴墨列印在該器件中以層形式施加該配合物。
上述有機發光器件,在施加電流時該器件發射為黃綠色。
本發明中的有機金屬配合物具有高螢光量子效率,良好的熱穩定性及低淬滅常數,可以製造高發光效率、低滾降的黃綠色光OLED器件。
下面結合實施例對本發明做進一步的詳細說明。
實施例1:(TM-1
)
化合物1
的合成: 取5.45 g(50 mmol)鄰氨基苯酚溶於125 mL甲苯中,加入9.25 g(1.0 eq., 50 mmol)間溴苯甲醛,在室溫下攪拌1hr,然後加熱至110°C回流反應12hr。反應停止後,冷卻至室溫,旋蒸除去溶劑,再加入適量水和乙酸乙酯萃取,收集有機相,無水硫酸鎂乾燥後加入適量矽膠,旋蒸除去溶劑,使用正己烷/乙酸乙酯體系柱層析,得到白色固體9.32 g,產率68%,純度99.0%。
化合物2
的合成: 取5.48 g(20.0 mmol)化合物1
,聯硼酸頻哪醇酯6.35 g(1.25 eq., 25.0 mmol),碳酸鉀2.59 g(1.25 eq., 25.0 mmol)和Pd(dppf)Cl2
292 mg(0.02 eq., 0.4 mmol),加入到三頸燒瓶中,抽真空通入氮氣置換多次,然後注入二氧六環150 mL,加熱至85°C。在氮氣保護下反應12hr後,冷卻至室溫,旋蒸除去溶劑,再加入適量水和乙酸乙酯萃取,收集有機相,無水硫酸鎂乾燥後加入適量矽膠,旋蒸除去溶劑,使用正己烷/乙酸乙酯體系柱層析,得到白色固體5.26 g,產率82%,純度99.5%。
化合物3
的合成: 取11.85 g(50.0 mmol)化合物2,6-二溴吡啶,2-甲氧基苯硼酸 7.60 g(1.0 eq., 50.0 mmol),碳酸鉀6.48 g(1.25 eq., 62.5 mmol)和Pd(OAc)2
224 mg(0.02 eq., 1 mmol),PPh3
1.31 g(0.1 eq., 5 mmol)加入到三頸燒瓶中,抽真空通入氮氣置換多次,然後注入乙腈150 mL,甲醇50 mL,加熱至60°C。在氮氣保護下反應12hr後,冷卻至室溫,旋蒸除去溶劑,再加入適量水和乙酸乙酯萃取,收集有機相,無水硫酸鎂乾燥後加入適量矽膠,旋蒸除去溶劑,使用正己烷/乙酸乙酯體系柱層析,得到白色固體9.90 g,產率75%,純度99.0%。
化合物4
的合成:取4.82 g(15.0 mmol)化合物2
,化合物3
3.96 g(1.0 eq., 15.0 mmol),,碳酸鉀2.59 g(1.25 eq., 18.75 mmol)和Pd(PPh3
)4
347 mg(0.02 eq., 0.3 mmol),加入到三頸燒瓶中,抽真空通入氮氣置換多次,然後注入乙腈100 mL和50 mL甲醇,加熱至60°C。在氮氣保護下反應12hr後,冷卻至室溫,旋蒸除去溶劑,再加入適量水和乙酸乙酯萃取,收集有機相,無水硫酸鎂乾燥後加入適量矽膠,旋蒸除去溶劑,使用正己烷/乙酸乙酯體系柱層析,得到白色固體3.97 g,產率70%,純度99.9%。
化合物5
的合成:取3.03 g(8.0 mmol)化合物4
,吡啶鹽酸鹽45 g(PyHCl),加入到三頸燒瓶中,抽真空通入氮氣置換多次,在氮氣保護下加熱至190°C,反應4hr後,冷卻至室溫,再加入適量水和乙酸乙酯萃取,收集有機相,無水硫酸鎂乾燥後加入適量矽膠,旋蒸除去溶劑,使用正己烷/乙酸乙酯體系柱層析,得到白色固體2.51 g,產率86%,純度99.9%。質譜 (ESI-
) ([M-H]-
) C24
H15
N3
O2
理論值: 363.12;實測值: 363.11。
化合物TM-1
的合成:取1.09 g(3.0 mmol)化合物5
和492 mg無水醋酸鈉(2.0 eq., 6.0 mmol)溶於35 mL DMSO中,攪拌,加熱至80°C,然後加入四氯鉑酸鉀1.25 g(1.0 eq., 3.0 mmol),抽真空通入氮氣置換數次,升溫到120°C反應5hr。反應結束後,趁熱加入100ml水,過濾,收集固體,用適量水和甲醇洗滌,將得到的固體用甲苯重結晶,然後真空昇華得到黃色固體1.21 g,總產率72%,純度99.9%。質譜(ESI-
) ([M-H]-
) C24
H13
N3
O2
Pt理論值: 556.07; 實測值: 556.05。
實施例2:(TM-2
)
化合物5
的合成: 取5.45 g(50 mmol)鄰氨基噻吩溶於125 mL甲苯中,加入9.25 g(1.0 eq., 50 mmol)間溴苯甲醛,在室溫下攪拌1hr,然後加熱至110°C回流反應12hr。反應停止後,冷卻至室溫,旋蒸除去溶劑,再加入適量水和乙酸乙酯萃取,收集有機相,無水硫酸鎂乾燥後加入適量矽膠,旋蒸除去溶劑,使用正己烷/乙酸乙酯體系柱層析,得到白色固體13.05 g,產率90%,純度99.0%。
化合物6
的合成: 取5.80 g(20.0 mmol)化合物5
,聯硼酸頻哪醇酯6.35 g(1.25 eq., 25.0 mmol),碳酸鉀2.59 g(1.25 eq., 25.0 mmol)和Pd(dppf)Cl2
292 mg(0.02 eq., 0.4 mmol),加入到三頸燒瓶中,抽真空通入氮氣置換多次,然後注入乙腈二氧六環150 mL,加熱至85°C。在氮氣保護下反應12hr後,冷卻至室溫,旋蒸除去溶劑,再加入適量水和乙酸乙酯萃取,收集有機相,無水硫酸鎂乾燥後加入適量矽膠,旋蒸除去溶劑,使用正己烷/乙酸乙酯體系柱層析,得到白色固體5.80 g,產率86%,純度99.5%。
化合物7
的合成:取5.06 g(15.0 mmol)化合物6
,化合物3
3.96 g(1.0 eq., 15.0 mmol),,碳酸鉀2.59 g(1.25 eq., 18.75 mmol)和Pd(PPh3
)4
347 mg(0.02 eq., 0.3 mmol),加入到三頸燒瓶中,抽真空通入氮氣置換多次,然後注入乙腈100 mL和50 mL甲醇,加熱至60°C。在氮氣保護下反應12hr後,冷卻至室溫,旋蒸除去溶劑,再加入適量水和乙酸乙酯萃取,收集有機相,無水硫酸鎂乾燥後加入適量矽膠,旋蒸除去溶劑,使用正己烷/乙酸乙酯體系柱層析,得到白色固體4.44 g,產率75%,純度99.9%。
化合物8
的合成:取3.16 g(8.0 mmol)化合物7
,吡啶鹽酸鹽45 g(PyHCl),加入到三頸燒瓶中,抽真空通入氮氣置換多次,在氮氣保護下加熱至190°C,反應4hr後,冷卻至室溫,再加入適量水和乙酸乙酯萃取,收集有機相,無水硫酸鎂乾燥後加入適量矽膠,旋蒸除去溶劑,使用正己烷/乙酸乙酯體系柱層析,得到白色固體2.50 g,產率82%,純度99.9%。質譜(ESI-
) ([M-H]-
) C24
H15
N3
OS理論值: 380.10; 實測值: 380.07。
化合物(TM-2
)的合成:取1.14 g(3.0 mmol)化合物8
和492 mg無水醋酸鈉(2.0 eq., 6.0 mmol)溶於35 mL DMSO中,攪拌,加熱至80°C,然後加入四氯鉑酸鉀1.25 g(1.0 eq., 3.0 mmol),抽真空通入氮氣置換數次,升溫到120°C反應5hr。反應結束後,趁熱加入100ml水,過濾,收集固體,用適量水和甲醇洗滌,將得到的固體用甲苯重結晶,然後真空昇華得到黃色固體1.12 g,總產率68%,純度99.9%。質譜(ESI-
) ([M-H]-
) C24
H14
N3
OSPt理論值: 572.04; 實測值: 572.03。
實施例3:(TM-3
)
化合物9
的合成: 取5.41 g(50 mmol)鄰氨基苯酚溶於150 mL乙腈中,加入9.25 g(1.0 eq., 50 mmol)間溴苯甲醛,在室溫下攪拌1hr,然後加入36%鹽酸16.5 mL和30%雙氧水41.1 mL,室溫攪拌反應12hr。反應停止後,加入飽和碳酸鈉溶液調節pH至中性,再加入適量水和乙酸乙酯萃取,收集有機相,無水硫酸鎂乾燥後加入適量矽膠,旋蒸除去溶劑,使用正己烷/乙酸乙酯體系柱層析,得到白色固體11.74 g,產率86%,純度99.0%。
化合物10
的合成: 取5.46 g(20.0 mmol)化合物9
,溶於60 mL N,N-二甲基甲醯胺中,然後在冰水浴條件下分批次加入60% NaH 4.80 g(6.0 eq., 120.0 mmol),攪拌反應2hr後加入正溴丁烷3.29 g(24.0 mmol)。反應12hr後,使用適量冰水猝滅反應,然後再加入適量水和乙酸乙酯萃取,收集有機相,無水硫酸鎂乾燥後加入適量矽膠,旋蒸除去溶劑,使用正己烷/乙酸乙酯體系柱層析,得到白色固體6.26 g,產率95%,純度99.5%。
化合物11
的合成: 取4.94 g(15.0 mmol)化合物10
,聯硼酸頻哪醇酯4.76 g(1.25 eq., 18.75mmol),碳酸鉀1.94 g(1.25 eq., 18.75 mmol)和Pd(dppf)Cl2
219 mg(0.02 eq., 0.3 mmol),加入到三頸燒瓶中,抽真空通入氮氣置換多次,然後注入乙腈二氧六環150 mL,加熱至85°C。在氮氣保護下反應12hr後,冷卻至室溫,旋蒸除去溶劑,再加入適量水和乙酸乙酯萃取,收集有機相,無水硫酸鎂乾燥後加入適量矽膠,旋蒸除去溶劑,使用正己烷/乙酸乙酯體系柱層析,得到白色固體4.63 g,產率82%,純度99.5%。
化合物12
的合成:取3.76 g(10.0 mmol)化合物11
,化合物3
2.62 g(1.0 eq., 10.0 mmol),,碳酸鉀1.73 g(1.25 eq., 12.5 mmol)和Pd(PPh3
)4
231 mg(0.02 eq., 0.2 mmol),加入到三頸燒瓶中,抽真空通入氮氣置換多次,然後注入乙腈100 mL和50 mL甲醇,加熱至60°C。在氮氣保護下反應12hr後,冷卻至室溫,旋蒸除去溶劑,再加入適量水和乙酸乙酯萃取,收集有機相,無水硫酸鎂乾燥後加入適量矽膠,旋蒸除去溶劑,使用正己烷/乙酸乙酯體系柱層析,得到白色固體3.47 g,產率80%,純度99.9%。
化合物13
的合成:取2.17 g(5.0 mmol)化合物12
,吡啶鹽酸鹽35 g(PyHCl),加入到三頸燒瓶中,抽真空通入氮氣置換多次,在氮氣保護下加熱至190°C,反應4hr後,冷卻至室溫,再加入適量水和乙酸乙酯萃取,收集有機相,無水硫酸鎂乾燥後加入適量矽膠,旋蒸除去溶劑,使用正己烷/乙酸乙酯體系柱層析,得到白色固體1.64 g,產率78%,純度99.9%。質譜(ESI-
) ([M-H]-
) C28
H24
N3
O理論值: 418.20; 實測值: 418.18。
化合物(TM-3
)的合成:取1.05 g(2.5 mmol)化合物13
和410 mg無水醋酸鈉(2.0 eq., 5.0 mmol)溶於30 mL DMSO中,攪拌,加熱至80°C,然後加入四氯鉑酸鉀1.04 g(1.0 eq., 2.5 mmol),抽真空通入氮氣置換數次,升溫到120°C反應5hr。反應結束後,趁熱加入100ml水,過濾,收集固體,用適量水和甲醇洗滌,將得到的固體用甲苯重結晶,然後真空昇華得到黃色固體951 mg,總產率62%,純度99.9%。質譜(ESI-
) ([M-H]-
) C28
H22
N3
OPt理論值: 610.14; 實測值:: 610.12。
實施例4:(TM-4
)
化合物15
的合成: 取5.46 g(20.0 mmol)化合物9
,溶於60 mL N,N-二甲基甲醯胺中,然後在冰水浴條件下分批次加入60% NaH 4.80 g(6.0 eq., 120.0 mmol),攪拌反應2hr後加入化合物14
5.78 g(24.0 mmol)。反應12hr後,使用適量冰水猝滅反應,然後再加入適量水和乙酸乙酯萃取,收集有機相,無水硫酸鎂乾燥後加入適量矽膠,旋蒸除去溶劑,使用正己烷/乙酸乙酯體系柱層析,得到白色固體7.80 g,產率90%,純度99.5%。
化合物16
的合成: 取6.50 g(15.0 mmol)化合物15
,聯硼酸頻哪醇酯4.76 g(1.25 eq., 18.75mmol),碳酸鉀1.94 g(1.25 eq., 18.75 mmol)和Pd(dppf)Cl2
219 mg(0.02 eq., 0.3 mmol),加入到三頸燒瓶中,抽真空通入氮氣置換多次,然後注入乙腈二氧六環150 mL,加熱至85°C。在氮氣保護下反應12hr後,冷卻至室溫,旋蒸除去溶劑,再加入適量水和乙酸乙酯萃取,收集有機相,無水硫酸鎂乾燥後加入適量矽膠,旋蒸除去溶劑,使用正己烷/乙酸乙酯體系柱層析,得到白色固體6.38 g,產率86%,純度99.0%。
化合物17
的合成:取3.76 g(10.0 mmol)化合物11
,化合物3
2.62 g(1.0 eq., 10.0 mmol),,碳酸鉀1.73 g(1.25 eq., 12.5 mmol)和Pd(PPh3
)4
231 mg(0.02 eq., 0.2 mmol),加入到三頸燒瓶中,抽真空通入氮氣置換多次,然後注入乙腈100 mL和50 mL甲醇,加熱至60°C。在氮氣保護下反應12hr後,冷卻至室溫,旋蒸除去溶劑,再加入適量水和乙酸乙酯萃取,收集有機相,無水硫酸鎂乾燥後加入適量矽膠,旋蒸除去溶劑,使用正己烷/乙酸乙酯體系柱層析,得到白色固體3.47 g,產率80%,純度99.9%。
化合物18
的合成:取2.69 g(5.0 mmol)化合物17
,吡啶鹽酸鹽35 g(PyHCl),加入到三頸燒瓶中,抽真空通入氮氣置換多次,在氮氣保護下加熱至190°C,反應4hr後,冷卻至室溫,再加入適量水和乙酸乙酯萃取,收集有機相,無水硫酸鎂乾燥後加入適量矽膠,旋蒸除去溶劑,使用正己烷/乙酸乙酯體系柱層析,得到白色固體2.36 g,產率90%,純度99.9%。質譜(ESI-
) ([M-H]-
) C36
H32
N3
O理論值: 522.26; 實測值: 522.25。
化合物(TM-4
)的合成:取1.31 g(2.5 mmol)化合物18
和410 mg無水醋酸鈉(2.0 eq., 5.0 mmol)溶於30 mL DMSO中,攪拌,加熱至80°C,然後加入四氯鉑酸鉀1.04 g(1.0 eq., 2.5 mmol),抽真空通入氮氣置換數次,升溫到120°C反應5hr。反應結束後,趁熱加入100ml水,過濾,收集固體,用適量水和甲醇洗滌,將得到的固體用甲苯重結晶,然後真空昇華得到黃色固體985 mg,總產率55%,純度99.9%。質譜(ESI-
) ([M-H]-
) C36
H30
N3
OPt理論值: 715.21; 實測值: 715.19。
對於實施例的Pt(II)配合物,在二氯甲烷溶液溶液中呈現出明顯的黃綠光發射,波長範圍在528~531nm之間。其中,Pt-0為參比O^N^C^O類黃綠光材料。如下表所示:
下面是本發明化合物的應用實例。
器件製備方式: 器件的基本結構模型為:ITO/ HTL-1 (60nm)/ EML-1:Pt(II) (40nm)/ ETL-1 (30nm)/LiF (1nm)/Al (80nm)。 依次使用丙酮、乙醇和蒸餾水對透明陽極氧化銦錫(ITO, 20) (10 Ω/sq) 玻璃基板10進行超聲清洗, 再用氧氣等離子處理5分鐘。 然後將ITO襯底安裝在真空氣相蒸鍍設備的襯底固定器上。在蒸鍍設備中,控制體系壓力在10-6
torr.。 此後,向ITO襯底上蒸發厚度為60 nm的空穴傳輸層(30)材料HTL-1。 然後蒸發厚度為40 nm的發光層材料(40)EML-1,其中摻雜一定品質分數的鉑(II)配合物摻雜劑。 然後蒸發厚度為30 nm的電子傳輸層(50)材料ETL-1。 然後蒸發厚度為1 nm的LiF為電子注入層(60)。 最後蒸發厚度為80 nm的Al作為陰極(70)並完成器件封裝。 其中,
測試器件的結構和製作方法完全相同,區別在於依次使用有機金屬配合物Pt-0、Pt-1、Pt2、Pt3 、Pt-作為發光層中的摻雜劑和慘雜濃度。
器件對比結果下表所示:
在四齒鉑(II)配合物摻雜濃度分別為10 wt%,15 wt%,20 wt%條件下,以上述ITO/ HTL-1 (60nm)/ EML-1:Pt(II) (40nm)/ ETL-1 (30nm)/LiF (1nm)/Al (80nm)器件基本結構製備器件。以基於Pt-0的器件性能為參考,基於惡唑、噻唑和咪唑的四齒鉑(II)配合物TM -1,TM-2, TM-3, TM-4的器件在啟動電壓Von
相比Pt-0的器件有一定的降低,尤其是基於TM-4的器件其啟動電壓降至2.7V。同時,在1000 cd/A條件下,基於TM-1,TM-2, TM-3, TM-4的器件在電流效率(CE),功率效率(PE)和外量子效率(EQE)相對於基於Pt-0的器件均有不同程度的提升,尤其是TM-4, 在電流效率(CE),功率效率(PE)和外量子效率(EQE)上提升較為明顯。在四齒鉑(II)配合物摻雜濃度增加時,Pt-0,TM-1,TM-2, TM-3的效率提升較小甚至Pt-0,TM-1,TM-2的效率有一定程度的下降,但是TM-3和TM-4有較好的效率提升,尤其是TM-4,其電流效率由94.0 cd/A提升至102.3cd/A,功率效率由78.0 lm/W提升至86.5 lm/W,外量子效率由21.5%提升至25.8%。TM-4相對於Pt-0, TM-1,TM-2, TM-3在空間上有較大的位阻基團,能有效降低分子間的聚集作用,避免形成激基複合物,提高發光效率,因而TM-4在相同的器件上具有最好的性能。同時,TM-1,TM-2, TM-3相對於Pt-0在性能上也有不同程度的提升,說明基於惡唑、噻唑和咪唑的O^N^C^N類四齒鉑(II)配合物具有較為廣闊的應用前景和商業價值。
10‧‧‧玻璃基板
20‧‧‧透明陽極氧化銦錫(ITO)
30‧‧‧空穴傳輸層
40‧‧‧發光層
50‧‧‧電子傳輸層
60‧‧‧電子注入層
70‧‧‧陰極
圖1為本發明的有機電致發光器件的結構示意圖。
Claims (15)
- 一種基於惡唑、噻唑和咪唑的O^N^C^N四齒鉑(II)配合物材料,其結構如式(1)所示:(1) 其中,A1 -A4 為取代的或非取代的五元環、六元環、稠環結構;X為氧,硫或者取代的氮-NR0 ,R0 為一個或多個R取代或未取代C1-C8烷基、C5-C20的芳基或雜芳基,R為鹵素,C1-C4烷基,二苯胺基、咔唑基、芴基。
- 如請求項1所述之配合物材料,其結構如式(2)所示:(2) 其中,R1 -R14 獨立的選自氫、氘、硫、鹵素、羥基、醯基、烷氧基、醯氧基、氨基、硝基、醯基氨基、氰基、羧基、苯乙烯基、氨基羰基、氨基甲醯基、苄基羰基、芳氧基、含1-30個C原子的飽和烷基、含1-20個C原子的不飽和烷基、含5-30個C原子取代的或未取代的芳基、含5-30個C原子取代的或未取代的雜芳基、或者相鄰R1 -R14 相互通過共價鍵連接成環;其中X1 -X22 為碳,X為氧,硫或者取代的氮-NR0 ,R0 為一個或多個R取代或未取代C1-C6烷基、C5-C15的芳基或雜芳基,R為鹵素,C1-C4烷基,二苯胺基、咔唑基、芴基。
- 如請求項2述之配合物材料,其中,R1 -R14 獨立的選自氫、鹵素、氨基、硝基、氰基、二芳胺基、含1-10個C原子的飽和烷基、含5-20個C原子的被鹵素或一個或多個C1-C4烷基取代的或未取代芳基、含5-20個C原子的被鹵素或一個或多個C1-C4烷基取代的或未取代雜芳基、或者相鄰R1 -R14 相互通過共價鍵連接成環,X為氧,硫或者取代的氮- NR0 ,R0 為下列取代基:
- 如請求項3所述之配合物材料,其結構如下式所示:, 其中,R'1 ~ R'4 為獨立地為氫、含1-6個C原子的飽和烷基、二芳胺基、含5-10個C原子被鹵素或一至三個C1-C4烷基取代的或未取代的芳基、含5-10個C原子的被鹵素或一至三個C1-C4烷基取代的或未取代的雜芳基。
- 如請求項4所述之配合物材料,其中,R'1 ~ R'4 的4個基團中,其中有0-3個基團獨立的表示為二芳胺基、含5-10個C原子被鹵素或一至三個C1-C4烷基取代的或未取代的芳基、含5-10個C原子的被鹵素或一至三個C1-C4烷基取代的或未取代的雜芳基,其它的基團獨立的表示為氫或含1-6個C原子的飽和烷基。
- 如請求項5所述之配合物材料,其中,R'2~ R'4的中的一個基團選自二苯胺基、苯、吡啶、咔唑基、異丙基或叔丁基,其它基團獨立的表示為氫;R'1表示為氫。
- 如請求項5所述之配合物材料,其中,R'1 ~ R'4 表示為氫;X為氧,硫或者取代的氮-N R0 ,R0 為C1-C8的烷基。
- 如請求項2所述之配合物材料,其具有如下結構:
- 如請求項8所述之配合物材料,其具有如下結構:(TM-1 ),(TM-2) , (TM-3 ),(TM-4 )。
- 一種如請求項1至9中任一項所述之配合物材料的前體,即配體,其具有如下結構:其中,A1 -A4 為取代的或非取代的五元環、六元環、稠環結構;X為氧,硫或者取代的氮-NR0 ,R0 為一個或多個R取代或未取代C1-C8烷基、C5-C20的芳基或雜芳基,R為鹵素,C1-C4烷基,二苯胺基、咔唑基、芴基。
- 如請求項10所述之前體,其結構式如下:其中,R1 -R14 獨立的選自氫、氘、硫、鹵素、羥基、醯基、烷氧基、醯氧基、氨基、硝基、醯基氨基、氰基、羧基、苯乙烯基、氨基羰基、氨基甲醯基、苄基羰基、芳氧基、含1-30個C原子的飽和烷基、含1-20個C原子的不飽和烷基、含5-30個C原子取代的或未取代的芳基、含5-30個C原子取代的或未取代的雜芳基、或者相鄰R1 -R14 相互通過共價鍵連接成環;其中X1 -X22 為碳,X為氧,硫或者取代的氮(-NR0 ),R0 為一個或多個R取代或未取代C1-C6烷基、C5-C15的芳基或雜芳基,R為鹵素,C1-C4烷基,二苯胺基、咔唑基、芴基。
- 如請求項11所述之前體,其結構式如下:其中,R'1 ~ R'4 為獨立地為氫、含1-6個C原子的飽和烷基、二芳胺基、含5-10個C原子被鹵素或一至三個C1-C4烷基取代的或未取代的芳基、含5-10個C原子的被鹵素或一至三個C1-C4烷基取代的或未取代的雜芳基。
- 一種如請求項4所述之配合物材料的製備方法,其中,X=O,S,底物A1 與芳香醛A2 反應得到底物A3 ,A3 繼續反應得到相應的頻哪醇酯A4 ,A4 與A5 經Suzuki反應得到相應的底物A6 ,A6 經脫甲基反應後得到配體A7 ,A7 與K2 PtCl4 反應即得到相應的目標產物A ,或者;X=NR0 ,鄰苯二銨B1 與芳香醛B2 反應得到B3 ,B3 在鹼性條件下與鹵代物反應得到B4 ,B4 進一步反應得到相應的頻哪醇酯B5 ,B5 與B6 經Suzuki反應得到底物B7 ,B7 經脫甲基後得到配體B8 ,B8 與K2 PtCl4 反應即得到相應的目標產物B ,。
- 一種如請求項1至9中任一項所述之配合物材料在OLED發光器件中的應用。
- 如請求項14所述的應用,其中,所述請求項1至9中任一項所述之配合物材料通過熱沉積、旋塗、噴墨列印以層形式施加在該器件中。
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