CN115197184A - 一种发光辅助材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种发光辅助材料及其制备方法和应用,结构通式如说明书所示,本发明提供的发光辅助材料以二苯并呋喃、二苯并噻吩、咔唑、二甲基芴为骨架通过具有桥联π基团的苯基与芳胺基团和金刚烷基连接,其中,金刚烷具有高空间对称性和刚性结构,将其引入稠环单元中,可以有效的提升材料的热稳定性,同时金刚烷构筑单元的引入显著改善了材料理化性能,有利于提升器件性能,延长器件寿命。芳胺基团使得其有很强的空穴传输能力,三芳胺结构能够降低分子的结晶性,降低分子的平面性,阻止分子在平面上移动的同时,高的空穴传输速率能够降低器件的驱动电压,提高有机电致发光器件的效率,寿命。
Description
技术领域
本发明涉及有机光电材料技术领域,具体涉及一种发光辅助材料及其制备方法和应用。
背景技术
自2000年以来有机电致发光器件(OLED)受到了极大的关注,高速发展至今以其自发光、发光效率高、全色彩显示、低功耗、低驱动电压等优势被显示、照明等领域广泛应用。有机电致发光利用有机半导体材料的光电功能特性,将电能直接转换为光能,其属于载流子注入型发光,通过从阳极注入的空穴与从阴极注入的电子在发光层复合形成激子,并以光能的形式释放能量。OLED器件从结构上分为单层器件结构、双层器件结构、三层以及多层器件结构等,目前使用最为广泛的为三层器件结构即同时拥有电子传输层、发光层和空穴传输层等多中功能层结构,三个功能层各司其职使其性能达到优化。
空穴传输层(HTL)负责调节空穴的注入速度和注入量,然而目前大多数空穴传输层材料,在高电流下驱动OLED时,在阳极与空穴注入层之间出现热应力,并且所述热应力显著降低装置的使用寿命;由于空穴传输区域中使用的有机材料具有非常高的空穴迁移率,所以可能破坏空穴-电子电荷平衡并且量子效率(cd/A)可能降低。
为了解决上述问题,一般会在空穴输送层和发光层之间加入发光辅助层(即设置上述提到的多层空穴输送层)提高器件寿命和效率。发光辅助层能够增加空穴利用率,从而改善发光效率及寿命,降低驱动电压。但如今发光辅助层材料较少并且面临着有增益效果不明显的问题。开发性能更高的有机功能材料迫在眉睫。
因此,研发一种能够显著提高蓝光器件寿命,同时发光效率,BI值,驱动电压也能得到一定程度的改善的发光辅助材料是本领域人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种发光辅助材料及其制备方法和应用。
本发明提供的发光辅助材料,能够显著提高蓝光器件寿命,同时发光效率,BI值,驱动电压也得到了一定程度的改善。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种发光辅助材料,上述发光辅助材料的结构通式如式I所示:
其中,
环B选自碳原子数为6~20的芳基;
X选自O、-NR2、-C(R3)(R4)-或S;
R1选自氢、取代或非取代的碳原子数为1~12的烷基、取代或非取代的碳原子数为6~30的芳基、或取代或非取代的3~30元杂芳基;
R2选自取代或非取代的碳原子数为6~30的芳基、或取代或非取代的3~30元杂芳基;
R3-R4各自独立的选自取代或非取代的碳原子数为1~20的烷基、取代或非取代的碳原子数为6~30的芳基、或取代或非取代的3~30元杂芳基;
Ar1、Ar2各自独立的选自取代或非取代的碳原子数为3~20的环烷基、取代或非取代的碳原子数为3~30的杂环烷基,其中杂原子选自N、O、S、Si、P或Se;取代或非取代的碳原子数为6~30的芳基、取代或非取代的碳原子数为3~20的杂芳基,其中杂原子选自N、O、S、Si、P或Se;取代或非取代的碳原子数为10~30稠环基、或取代或非取代的碳原子数为5~30螺环基。
进一步,上述发光辅助材料的结构式选自下述结构式中的任一种:
进一步,上述环B为苯基。
进一步,上述R1为氢,甲基,乙基,叔丁基,甲基苯,甲氧基,苯基,联苯基,三联苯基,萘基,菲基,咔唑基,芴基,二甲基芴,苯并呋喃,苯并噻吩,吡啶基中的任意一种;
上述R2为苯基、萘基,联苯基,菲基,咔唑基,芴基,二甲基芴,三联苯基,苯并呋喃,苯并噻吩、吡啶基中的任意一种。
进一步,上述R3-R4各自独立的选自甲基,乙基,苯基,甲基苯,联苯基或萘基。
进一步,上述Ar1与Ar2在任意可连接位置与N进行连接,Ar1、Ar2各自独立的选自以下基团:
更进一步,上述发光辅助材料的结构式选自下述结构式中的任一种:
在本说明书中,术语“取代或非取代的”意指被选自以下的一个、两个或更多个取代基取代:氘;卤素基团;腈基;甲硅烷基;硼基;C1-C6的烷基;C3-C10环烷基;C6-C18的芳基;C3-C30的杂环基,或者被以上所示的取代基中的两个或更多个取代基相连接的取代基取代,或者不具有取代基。
更进一步,上述发光辅助材料的结构式选自下述结构式中的任一种:
本发明还提供一种如上述发光辅助材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)在氮气的保护下,将反应物A-I、反应物B-I、四(三苯基膦)钯和碳酸钾分别加入到甲苯、乙醇、水的混合溶剂中,升温,反应,反应结束后,冷却至室温,待固体析出完毕后抽滤,然后用水洗涤除去盐,再用乙醇淋洗,干燥滤饼,置于1,4-二氧六环中重结晶,得到中间体C-I所示化合物;
(2)在反应容器中加入中间体C-I和反应物D-I溶于甲苯之后,在氮气保护下加入Pd2(dba)3、P(t-Bu)3、t-BuONa;添加后使反应温度缓慢升温,并且搅拌混合物;使用硅藻土趁热抽滤,除去盐和催化剂,滤液冷却至室温后,接着将蒸馏水添加到滤液中进行洗涤,分液后保留有机相,用乙酸乙酯萃取水相;接着使用硫酸镁干燥合并后的有机层,并且使用旋转式蒸发器去除溶剂;以二氯甲烷、石油醚作为洗脱剂,用管柱色谱法纯化剩余物质,获得化合物中间体E-I;
(3)在反应容器中加入中间体E-I和反应物F-I溶于甲苯之后,在氮气保护下加入Pd2(dba)3、P(t-Bu)3、t-BuONa;添加后使反应温度缓慢升温,并且搅拌混合物;使用硅藻土趁热抽滤,除去盐和催化剂,滤液冷却至室温后,接着将蒸馏水添加到滤液中进行洗涤,分液后保留有机相,用乙酸乙酯萃取水相;接着使用硫酸镁干燥合并后的有机层,并且使用旋转式蒸发器去除溶剂;以二氯甲烷、石油醚作为洗脱剂,用管柱色谱法纯化剩余物质,获得通式I所示发光辅助材料;
上述Hal2为氯、溴、或碘中的任意一种;
上述通式I所示发光辅助材料的合成路线为:
进一步,步骤(1)中,上述反应物A-I、反应物B-I、四(三苯基膦)钯和碳酸钾的摩尔比为1:(1.1-1.2):(0.01-0.02):(2.0-2.3)。
进一步,步骤(1)中,上述甲苯、乙醇、水的体积比为(2-4):1:1。
进一步,步骤(1)中,上述升温至80-100℃,反应8-12h。
进一步,步骤(2)中,上述中间体C-I、反应物D-I、Pd2(dba)3、P(t-Bu)3、t-BuONa的摩尔比为1.0:(1.0-1.4):0.01:(0.02-0.04):(2.0-2.4)。
进一步,步骤(2)中,上述二氯甲烷、石油醚的体积比为1:(1-9)。
进一步,步骤(2)中,上述反应温度缓慢升温到105-115℃,并且搅拌混合物8-12h。
进一步,步骤(3)中,上述中间体E-I、反应物F-I、Pd2(dba)3、P(t-Bu)3、t-BuONa的摩尔比为1.0:(1.0-1.4):0.01:(0.02-0.04):(2.0-2.4)。
进一步,步骤(3)中,上述二氯甲烷、石油醚的体积比为1:(2-7)。
进一步,步骤(3)中,上述反应温度缓慢升温到105-115℃,并且搅拌混合物8-12h。
进一步,上述中间体B-I的制备方法,包括以下步骤:
1)在氮气保护下,将反应物1加入到四氢呋喃中,降温,缓慢滴加n-BuLi,得到中间体2的反应液;
2)在氮气保护下,将含有中间体2的反应液、反应物3、醋酸钯(Pd(OAc)2),2-环己基-2,4,6-三异丙基联苯(X-Phos),碳酸铯溶于四氢呋喃中,升温,反应,冷却至室温,加入H2O,分液,将有机层用旋转式蒸发器去除溶剂,得到的固体用甲苯加热溶解,趁热过硅胶漏斗,用甲醇和二氯甲烷作为展开剂,将得到的旋转式蒸发器去除溶剂,得到的固体干燥,得到中间体4;
3)在氮气保护下,将中间体4溶于THF中降温,缓慢滴加n-BuLi,反应,升至室温,将反应物5硼酸三异丙酯混合溶剂中,过夜充分反应,加入盐酸,将溶液PH值调到1-2之间进行酸化,分液,合并有机相后,使用无水硫酸镁进行干燥,并且使用旋转式蒸发器去除溶剂,得到固体有机物,使用的二氯甲烷将固体有机物完全溶解,然后缓慢滴加到石油醚溶液中,搅拌均匀,有沉淀析出,抽滤得固体,依次用无水乙醇、石油醚淋洗,烘干,得到反应物B-I;
上述Hal1选自氯、溴、碘中的任意一种;
中间体B-I的合成路线如下:
进一步,步骤1)中,上述反应物1和n-BuLi的摩尔比为1.0:(1.1-1.5)。
进一步,步骤1)中,上述降温至-78℃。
进一步,步骤2)中,上述中间体2、反应物3、醋酸钯、2-环己基-2,4,6-三异丙基联苯、碳酸铯的摩尔比为1.0:(1-1.2):(0.01-0.05):(0.01-0.05):(2.0-2.3)。
进一步,步骤2)中,上述甲醇和二氯甲烷的体积比为1:(40-60)。
进一步,步骤2)中,上述升温至40-70℃,反应2-8h。
进一步,步骤3)中,上述中间体4、n-BuLi、反应物5的摩尔比为1.0:(1.1-1.5):(1.1-1.4)。
本发明的上述术语中,“缓慢升温”是根据实际操作情况进行升温速度的调节,其缓慢有助于反应充分及反应的顺利进行。
本发明还提供一种上述发光辅助材料或上述方法制备的发光辅助材料在制备有机电致发光器件中的应用。
进一步,上述有机电致发光器件包括第一电极、与上述第一电极对置设置的第二电极、以及在上述第一电极与第二电极之间的1层以上的有机物层,上述有机物层中的至少1层包含上述发光辅助材料。
进一步,上述有机物层还包括空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、发光辅助层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层中的一种或几种。
进一步,上述有机物层可以由相同物质或不同物质组成。
进一步,上述发光辅助材料在制造有机电致发光器件时,利用真空蒸镀法或溶液涂布法来制备有机物层。
进一步,上述溶液涂布法为旋涂法、浸涂法、刮涂法、喷墨印刷法、丝网印刷法、喷雾法或辊涂法中的任一种。
进一步,上述有机电致发光器件为顶部发光型、底部发光型或双向发光型。
进一步,上述有机电致发光器件用于制备有机发光器件、有机太阳电池、电子纸、有机感光体或有机薄膜晶体管。
本发明的有益效果是:本发明以二苯并呋喃、二苯并噻吩、咔唑、二甲基芴为骨架通过具有桥联π基团的苯基与芳胺基团和金刚烷基连接,其中,金刚烷具有高空间对称性和刚性结构,将其引入稠环单元中,可以有效的提升材料的热稳定性,同时金刚烷构筑单元的引入显著改善了材料理化性能,有利于提升器件性能,延长器件寿命。
芳胺基团使得其有很强的空穴传输能力,三芳胺结构能够降低分子的结晶性,降低分子的平面性,阻止分子在平面上移动的同时,高的空穴传输速率能够降低器件的驱动电压,提高有机电致发光器件的效率,寿命。
附图说明
附图1为化合物22核磁共振氢谱;
附图2为化合物41核磁共振氢谱。
具体实施方式
以下的实施例在于详细说明本发明,只是本发明的较佳实施例,并非限制本发明。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
反应物B-1的合成路线如下:
CAS:反应物b-1:397243-08-2
CAS:反应物b-3:13101-40-1
步骤1:
在氮气保护下,将反应物b-1(400mmol)加入到四氢呋喃中,降温至-78℃,缓慢滴加n-BuLi(440mmol),得到中间体b-2的反应液;
步骤2:
在氮气保护下,将含有中间体b-2的反应液(400mmol)、反应物b-3(480mmol)、醋酸钯(Pd(OAc)2)(4mmol),2-环己基-2,4,6-三异丙基联苯(X-Phos)(8mmol),碳酸铯(840mmol)溶于四氢呋喃中,升温至50℃,反应4h,冷却至室温,加入H2O,分液,将有机层用旋转式蒸发器去除溶剂,得到的固体用甲苯加热溶解,趁热过硅胶漏斗,用甲醇:二氯甲烷体积比为1:(40-60)作为展开剂,将得到的旋转式蒸发器去除溶剂,得到的固体干燥,得到中间体b-4(45.62g,Mw:325.91,产率:35%);
步骤3:
在氮气保护下,将中间体b-4(140mmol)溶于1400ml的THF中降温至-78℃,缓慢滴加n-BuLi(154mmol),反应2h,升至室温,将反应物b-5(154mmol)(硼酸三异丙酯)混合溶剂中,过夜充分反应,加入盐酸,将溶液PH值调到1-2之间进行酸化。分液,合并有机相后,使用无水硫酸镁进行干燥,并且使用旋转式蒸发器去除溶剂,得到固体有机物。使用的二氯甲烷将固体有机物完全溶解,然后缓慢滴加到石油醚溶液中,搅拌均匀,有沉淀析出,抽滤得固体,依次用无水乙醇、石油醚淋洗,烘干,得到反应物B-1(34.20g,Mw:290.87,产率:84%)。
实施例1:化合物1的合成
步骤1:
在氮气的保护下,将反应物A-1(100mmol)、反应物B-1(110mmol),四(三苯基膦)钯(1mmol)和碳酸钾(210mmol),分别加入甲苯(4ml)、乙醇(200ml)、水(200ml)的混合溶剂中,升温至95℃,反应8h,反应结束后,冷却至室温,待固体析出完毕后抽滤,然后用水洗涤除去盐,再用乙醇淋洗,干燥滤饼,置于1,4-二氧六环中重结晶,得到中间体C-1所示化合物(23.13g、产率:56%、Mw:413.12)。
步骤2:
在反应容器中加入中间体C-1(40mmol)和反应物D-1(46mmol)溶于甲苯之后,在氮气保护下加入Pd2(dba)3(0.4mmol)、P(t-Bu)3(0.8mmol)、t-BuONa(80mmol);添加后使反应温度缓慢升温到110℃,并且搅拌混合物8h;使用硅藻土趁热抽滤,除去盐和催化剂,滤液冷却至室温后,接着将蒸馏水添加到滤液中进行洗涤,分液后保留有机相,用乙酸乙酯萃取水相;接着使用硫酸镁干燥合并后的有机层,并且使用旋转式蒸发器去除溶剂;以体积比为1:(1-9)的二氯甲烷、石油醚作为洗脱剂,用管柱色谱法纯化剩余物质,获得化合物中间体E-1(18.36g、产率:82%、Mw:559.86)。
步骤3:
在反应容器中加入中间体E-1(30mmol)和反应物F-1(36mmol)溶于甲苯之后,在氮气保护下加入Pd2(dba)3(0.3mmol)、P(t-Bu)3(0.6mmol)、t-BuONa(60mmol);添加后使反应温度缓慢升温到105℃,并且搅拌混合物12h;使用硅藻土趁热抽滤,除去盐和催化剂,滤液冷却至室温后,接着将蒸馏水添加到滤液中进行洗涤,分液后保留有机相,用乙酸乙酯萃取水相;接着使用硫酸镁干燥合并后的有机层,并且使用旋转式蒸发器去除溶剂;以体积比为1:(2-7)的二氯甲烷、石油醚作为洗脱剂,用管柱色谱法纯化剩余物质,获得化合物1(18.58g、产率:87%、Mw:712.08)。
上述各步骤中的产率为相应步骤的分产率。
表征:
HPLC纯度:>99.7%。
质谱测试:理论值为711.91;测试值为712.08。
元素分析:
理论值:C,87.73;H,5.81;N,1.97;O,4.49
测试值:C,87.62;H,5.92;N,2.05;O,4.58
实施例2:化合物22的合成
与实施例1中间体C-1的反应一致,得到中间体C-22;
步骤2:
在反应容器中加入中间体C-22(42mmol)和反应物D-22(54.6mmol)溶于甲苯之后,在氮气保护下加入Pd2(dba)3(0.42mmol)、P(t-Bu)3(1.05mmol)、t-BuONa(88.2mmol);添加后使反应温度缓慢升温到105℃,并且搅拌混合物12h;使用硅藻土趁热抽滤,除去盐和催化剂,滤液冷却至室温后,接着将蒸馏水添加到滤液中进行洗涤,分液后保留有机相,用乙酸乙酯萃取水相;接着使用硫酸镁干燥合并后的有机层,并且使用旋转式蒸发器去除溶剂;以体积比为1:(1-9)的二氯甲烷、石油醚作为洗脱剂,用管柱色谱法纯化剩余物质,获得化合物中间体E-22(21.34g、产率:86.7%、Mw:586.02);
步骤3:
在反应容器中加入中间体E-22(30mmol)和反应物F-22(39mmol)溶于甲苯之后,在氮气保护下加入Pd2(dba)3(0.3mmol)、P(t-Bu)3(1.2mmol)、t-BuONa(63mmol);添加后使反应温度缓慢升温到115℃,并且搅拌混合物9h;使用硅藻土趁热抽滤,除去盐和催化剂,滤液冷却至室温后,接着将蒸馏水添加到滤液中进行洗涤,分液后保留有机相,用乙酸乙酯萃取水相;接着使用硫酸镁干燥合并后的有机层,并且使用旋转式蒸发器去除溶剂;以体积比为1:(2-7)的二氯甲烷、石油醚作为洗脱剂,用管柱色谱法纯化剩余物质,获得化合物22(19.38g、产率:85.9%、Mw:752.23)。
上述各步骤中的产率为相应步骤的分产率。
表征:
HPLC纯度:>99.8%。
质谱测试:理论值为751.97;测试值为752.23。
元素分析:
理论值:C,87.85;H,6.03;N,1.86;O,4.26
测试值:C,87.59;H,6.24;N,1.92;O,4.38
核磁共振氢谱:如附图1所示。
实施例3:化合物41的合成
步骤1:
与实施例1中间体C-1的反应一致,得到中间体C-41;
步骤2:
在反应容器中加入中间体C-41(42mmol)和反应物D-41(54.6mmol)溶于甲苯之后,在氮气保护下加入Pd2(dba)3(0.42mmol)、P(t-Bu)3(1.05mmol)、t-BuONa(88.2mmol);添加后使反应温度缓慢升温到105℃,并且搅拌混合物12h;使用硅藻土趁热抽滤,除去盐和催化剂,滤液冷却至室温后,接着将蒸馏水添加到滤液中进行洗涤,分液后保留有机相,用乙酸乙酯萃取水相;接着使用硫酸镁干燥合并后的有机层,并且使用旋转式蒸发器去除溶剂;以体积比为1:(1-9)的二氯甲烷、石油醚作为洗脱剂,用管柱色谱法纯化剩余物质,获得化合物中间体E-41(21.2g、产率:84.7%、Mw:595.97);
步骤3:
在反应容器中加入中间体E-41(30mmol)和反应物F-41(39mmol)溶于甲苯之后,在氮气保护下加入Pd2(dba)3(0.3mmol)、P(t-Bu)3(1.2mmol)、t-BuONa(63mmol);添加后使反应温度缓慢升温到115℃,并且搅拌混合物9h;使用硅藻土趁热抽滤,除去盐和催化剂,滤液冷却至室温后,接着将蒸馏水添加到滤液中进行洗涤,分液后保留有机相,用乙酸乙酯萃取水相;接着使用硫酸镁干燥合并后的有机层,并且使用旋转式蒸发器去除溶剂;以体积比为1:(2-7)的二氯甲烷、石油醚作为洗脱剂,用管柱色谱法纯化剩余物质,获得化合物41(18.4g、产率:82%、Mw:748.34)。
上述各步骤中的产率为相应步骤的分产率。
表征:
HPLC纯度:>99.8%。
质谱测试:理论值为747.98;测试值为748.34。
元素分析:
理论值:C,89.92;H,6.06;N,1.87;O,2.14
测试值:C,89.61;H,6.28;N,1.95;O,2.28
核磁共振氢谱:如附图2所示。
实施例4:化合物52的合成
步骤1:
与实施例1中间体C-1的反应一致,得到中间体C-52;
步骤2:
在反应容器中加入中间体C-52(30mmol)和反应物D-52(36mmol)溶于甲苯之后,在氮气保护下加入Pd2(dba)3(0.3mol)、P(t-Bu)3(0.6mmol)、t-BuONa(66mmol);添加后使反应温度缓慢升温到105℃,并且搅拌混合物12h;使用硅藻土趁热抽滤,除去盐和催化剂,滤液冷却至室温后,接着将蒸馏水添加到滤液中进行洗涤,分液后保留有机相,用乙酸乙酯萃取水相;接着使用硫酸镁干燥合并后的有机层,并且使用旋转式蒸发器去除溶剂;以体积比为1:(1-9)的二氯甲烷、石油醚作为洗脱剂,用管柱色谱法纯化剩余物质,获得化合物中间体E-52(15.20g、产率:85%、Mw:595.94);
步骤3:
在反应容器中加入中间体E-52(20mmol)和反应物F-52(26mmol)溶于甲苯之后,在氮气保护下加入Pd2(dba)3(0.2mmol)、P(t-Bu)3(0.8mmol)、t-BuONa(44mmol);添加后使反应温度缓慢升温到110℃,并且搅拌混合物10h;使用硅藻土趁热抽滤,除去盐和催化剂,滤液冷却至室温后,接着将蒸馏水添加到滤液中进行洗涤,分液后保留有机相,用乙酸乙酯萃取水相;接着使用硫酸镁干燥合并后的有机层,并且使用旋转式蒸发器去除溶剂;以体积比为1:(2-7)的二氯甲烷、石油醚作为洗脱剂,用管柱色谱法纯化剩余物质,获得化合物52(13.55g、产率:88.9%、Mw:762.25)。
上述各步骤中的产率为相应步骤的分产率。
表征:
HPLC纯度:>99.7%。
质谱测试:理论值为761.97;测试值为762.25。
元素分析:
理论值:C,88.27;H,5.69;N,1.84;O,4.20
测试值:C,88.06;H,5.83;N,1.91;O,4.31
实施例5:化合物188的合成
反应物B-188的合成路线如下:
CAS:反应物b-8:148836-41-3
步骤1:
在氮气保护下,将反应物b-6(400mmol)加入到四氢呋喃中,降温至-78℃,缓慢滴加n-BuLi(440mmol),得到中间体b-7的反应液;
步骤2:
在氮气保护下,将含有中间体b-7的反应液(400mmol)、反应物b-8(480mmol)、醋酸钯(Pd(OAc)2)(4mmol),2-环己基-2,4,6-三异丙基联苯(X-Phos)(8mmol),碳酸铯(840mmol)溶于四氢呋喃中,升温至50℃,反应4h,冷却至室温,加入H2O,分液,将有机层用旋转式蒸发器去除溶剂,得到的固体用甲苯加热溶解,趁热过硅胶漏斗,用甲醇:二氯甲烷体积比为1:(40-60)作为展开剂,将得到的旋转式蒸发器去除溶剂,得到的固体干燥,得到中间体b-9(49.54g,Mw:325.93,产率:38%);
步骤3:
在氮气保护下,将中间体b-9(140mmol)溶于1400ml的THF中降温至-78℃,缓慢滴加n-BuLi(154mmol),反应2h,升至室温,将反应物b-10(154mmol)(硼酸三异丙酯)混合溶剂中,过夜充分反应,加入盐酸,将溶液PH值调到1-2之间进行酸化。分液,合并有机相后,使用无水硫酸镁进行干燥,并且使用旋转式蒸发器去除溶剂,得到固体有机物。使用的二氯甲烷将固体有机物完全溶解,然后缓慢滴加到石油醚溶液中,搅拌均匀,有沉淀析出,抽滤得固体,依次用无水乙醇、石油醚淋洗,烘干,得到反应物B-188(32.99g,Mw:290.89,产率:81%)。
步骤1:
在氮气的保护下,将反应物A-188(100mmol)、反应物B-188(110mmol)、四(三苯基膦)钯(1mmol)和碳酸钾(210mmol),分别加入甲苯(4ml)、乙醇(200ml)、水(200ml)的混合溶剂中,升温至95℃,反应8h,反应结束后,冷却至室温,待固体析出完毕后抽滤,然后用水洗涤除去盐,再用乙醇淋洗,干燥滤饼,置于1,4-二氧六环中重结晶,得到中间体C-188所示化合物(24.90g、产率51%、Mw:488.25);
步骤2:
在反应容器中加入中间体C-188(40mmol)和反应物D-188(46mmol)溶于甲苯之后,在氮气保护下加入Pd2(dba)3(0.4mmol)、P(t-Bu)3(1.12mmol)、t-BuONa(80mmol);添加后使反应温度缓慢升温到110℃,并且搅拌混合物8h;使用硅藻土趁热抽滤,除去盐和催化剂,滤液冷却至室温后,接着将蒸馏水添加到滤液中进行洗涤,分液后保留有机相,用乙酸乙酯萃取水相;接着使用硫酸镁干燥合并后的有机层,并且使用旋转式蒸发器去除溶剂;以体积比为1:(1-9)的二氯甲烷、石油醚作为洗脱剂,用管柱色谱法纯化剩余物质,获得化合物中间体E-188(21.61g、产率87%、Mw:621.03);
步骤3:
在反应容器中加入中间体E-188(30mmol)和反应物F-188(34.5mmol)溶于甲苯之后,在氮气保护下加入Pd2(dba)3(0.3mmol)、P(t-Bu)3(0.84mmol)、t-BuONa(60mmol);添加后使反应温度缓慢升温到115℃,并且搅拌混合物8.5h;使用硅藻土趁热抽滤,除去盐和催化剂,滤液冷却至室温后,接着将蒸馏水添加到滤液中进行洗涤,分液后保留有机相,用乙酸乙酯萃取水相;接着使用硫酸镁干燥合并后的有机层,并且使用旋转式蒸发器去除溶剂;以体积比为1:(1-9)的二氯甲烷、石油醚作为洗脱剂,用管柱色谱法纯化剩余物质,获得化合物188(20.26g、产率:85.8%、Mw:787.33)
上述各步骤中的产率为相应步骤的分产率。
表征:
HPLC纯度:>99.7%。
质谱测试:理论值为787.02;测试值为787.33。
元素分析:
理论值:C,88.52;H,5.89;N,3.56;O,2.03
测试值:C,88.28;H,6.10;N,3.61;O,2.10
实施例6:化合物268的合成
步骤1:
在氮气的保护下,将反应物A-268(100mmol)、反应物B-268(110mmol)、四(三苯基膦)钯(1mmol)和碳酸钾(210mmol),分别加入甲苯(4ml)、乙醇(200ml)、水(200ml)的混合溶剂中,升温至95℃,反应8h,反应结束后,冷却至室温,待固体析出完毕后抽滤,然后用水洗涤除去盐,再用乙醇淋洗,干燥滤饼,置于1,4-二氧六环中重结晶,得到中间体C-268所示化合物(24.16g、产率:55%、Mw:439.26);
步骤2:
在反应容器中加入中间体C-268(42mmol)和反应物D-268(46.2mmol)溶于甲苯之后,在氮气保护下加入Pd2(dba)3(0.42mmol)、P(t-Bu)3(1.2mmol)、t-BuONa(84mmol);添加后使反应温度缓慢升温到105℃,并且搅拌混合物12h;使用硅藻土趁热抽滤,除去盐和催化剂,滤液冷却至室温后,接着将蒸馏水添加到滤液中进行洗涤,分液后保留有机相,用乙酸乙酯萃取水相;接着使用硫酸镁干燥合并后的有机层,并且使用旋转式蒸发器去除溶剂;以体积比为1:(1-9)的二氯甲烷、石油醚作为洗脱剂,用管柱色谱法纯化剩余物质,获得化合物中间体E-268(21.34g、产率:83%、Mw:612.05);
步骤3:
在反应容器中加入中间体E-268(30mmol)和反应物F-268(33mmol)溶于甲苯之后,在氮气保护下加入Pd2(dba)3(0.3mmol)、P(t-Bu)3(0.9mmol)、t-BuONa(60mmol);添加后使反应温度缓慢升温到110℃,并且搅拌混合物10h;使用硅藻土趁热抽滤,除去盐和催化剂,滤液冷却至室温后,接着将蒸馏水添加到滤液中进行洗涤,分液后保留有机相,用乙酸乙酯萃取水相;接着使用硫酸镁干燥合并后的有机层,并且使用旋转式蒸发器去除溶剂;以体积比为1:(2-7)的二氯甲烷、石油醚作为洗脱剂,用管柱色谱法纯化剩余物质,获得化合物268(20.20g、产率:86.5%、Mw:778.41)。
上述各步骤中的产率为相应步骤的分产率。
表征:
HPLC纯度:>99.8%。
质谱测试:理论值为778.05;测试值为778.41。
元素分析:
理论值:C,89.54;H,6.61;N,1.8;O,2.06
测试值:C,89.23;H,6.84;N,1.84;O,2.22
实施例7:化合物274的合成
步骤1:
在氮气的保护下,将反应物A-274(100mmol)、反应物B-274(110mmol)、四(三苯基膦)钯(1mmol)和碳酸钾(210mmol),分别加入甲苯(4ml)、乙醇(200ml)、水(200ml)的混合溶剂中,升温至95℃,反应8h,反应结束后,冷却至室温,待固体析出完毕后抽滤,然后用水洗涤除去盐,再用乙醇淋洗,干燥滤饼,置于1,4-二氧六环中重结晶,得到中间体C-274所示化合物(22.32g、产率:52%、Mw:429.22);
步骤2:
在反应容器中加入中间体C-274(40mmol)和反应物D-274(46mmol)溶于甲苯之后,在氮气保护下加入Pd2(dba)3(0.4mmol)、P(t-Bu)3(1.12mmol)、t-BuONa(80mmol);添加后使反应温度缓慢升温到110℃,并且搅拌混合物8h;使用硅藻土趁热抽滤,除去盐和催化剂,滤液冷却至室温后,接着将蒸馏水添加到滤液中进行洗涤,分液后保留有机相,用乙酸乙酯萃取水相;接着使用硫酸镁干燥合并后的有机层,并且使用旋转式蒸发器去除溶剂;以体积比为1:(1-9)的二氯甲烷、石油醚作为洗脱剂,用管柱色谱法纯化剩余物质,获得化合物中间体E-274(28.68g、产率:83%、Mw:575.98);
步骤3:
在反应容器中加入中间体E-274(30mmol)和反应物F-274(33mmol)溶于甲苯之后,在氮气保护下加入Pd2(dba)3(0.3mmol)、P(t-Bu)3(0.9mmol)、t-BuONa(60mmol);添加后使反应温度缓慢升温到110℃,并且搅拌混合物10h;使用硅藻土趁热抽滤,除去盐和催化剂,滤液冷却至室温后,接着将蒸馏水添加到滤液中进行洗涤,分液后保留有机相,用乙酸乙酯萃取水相;接着使用硫酸镁干燥合并后的有机层,并且使用旋转式蒸发器去除溶剂;以体积比为1:(2-7)的二氯甲烷、石油醚作为洗脱剂,用管柱色谱法纯化剩余物质,获得化合物274(28.18g、产率:86%、Mw:728.16)。
上述各步骤中的产率为相应步骤的分产率。
表征:
HPLC纯度:>99.7%。
质谱测试:理论值为727.97;测试值为728.16。
元素分析:
理论值:C,85.80;H,5.68;N,1.92;O,2.20;S,4.40
测试值:C,85.45;H,5.87;N,1.99;O,2.31;S,4.46
实施例8-70
参照实施例1-7的合成方法完成对如下化合物的制备,化合物分子式、质谱如表1所示:
表1实施例8-70化合物的分子式、质谱
另外,需要说明,本发明其他化合物参照上述所列举的实施例的合成方法即可获得,所以在此不再一一例举。
[应用例1]有机电致发光器件制备:
a、ITO阳极:将涂层厚度为150nm的ITO(氧化铟锡)-Ag-ITO(氧化铟锡)玻璃基板在蒸馏水中清洗2次,超声波洗涤30min,再用蒸馏水反复清洗2次,超声波洗涤10min,洗涤结束后,然后转移至等甩干机内进行甩干,最后用真空烘箱220℃烘烤2小时,烘烤结束后降温即可使用。以该基板为阳极,使用蒸镀机进行蒸镀器件工艺,在其上依次蒸镀其它功能层。
e、EML(发光层):然后在上述发光辅助层上,以的蒸镀速率,真空蒸镀厚度为25nm的主体材料(Host)和掺杂材料(Dopant)作为发光层,其Host和Dopant的化学式如下所示。其中Host和Dopant的蒸镀速率比为97:3。
k、将蒸镀完成的基板进行封装。首先采用涂胶设备将清洗后盖板用UV胶进行涂覆工艺,然后将涂覆完成的盖板移至压合工段,将蒸镀完成的基板置于盖板上端,最后将基板和盖板在贴合设备作用下进行贴合,同时完成对UV胶光照固化。
器件结构:
ITO/Ag/ITO/HT:P-dopant(10nm,2%)/HT(120nm)/化合物1(10nm)/Host:Dopant(25nm,3%)/HB(5nm)/ET:Liq(35nm,50%)/Yb(1nm)/Mg:Ag(18nm,1:9)/CPL(70nm)。
[应用例2-70]
按照上述有机电致发光器件的制备方法制备应用例2-70的有机电致发光器件,区别在于将应用例1中的化合物1分别替换为对应的化合物,形成发光辅助层。
对比例1
按照上述含发光辅助材料的有机电致发光器件的制备方法制备有机电致发光器件,区别在于将应用例1中的化合物替换为比较化合物1。
对比例2
按照上述含发光辅助材料的有机电致发光器件的制备方法制备有机电致发光器件,区别在于将应用例1中的化合物替换为比较化合物2。
对比例3
按照上述含发光辅助材料的有机电致发光器件的制备方法制备有机电致发光器件,区别在于将应用例1中的化合物替换为比较化合物3。
对比例4
按照上述含发光辅助材料的有机电致发光器件的制备方法制备有机电致发光器件,区别在于将应用例1中的化合物替换为比较化合物4。
对比例5
按照上述含发光辅助材料的有机电致发光器件的制备方法制备有机电致发光器件,区别在于将应用例1中的化合物替换为比较化合物5。
对比例6
按照上述含发光辅助材料的有机电致发光器件的制备方法制备有机电致发光器件,区别在于将应用例1中的化合物替换为比较化合物6。
对比例7
按照上述含发光辅助材料的有机电致发光器件的制备方法制备有机电致发光器件,区别在于将应用例1中的化合物替换为比较化合物7。
对比例8
按照上述含发光辅助材料的有机电致发光器件的制备方法制备有机电致发光器件,区别在于将应用例1中的化合物替换为比较化合物8。
对比例9
按照上述含发光辅助材料的有机电致发光器件的制备方法制备有机电致发光器件,区别在于将应用例1中的化合物替换为比较化合物9。
比较化合物1-9的结构式如下:
在1000(nits)亮度下对上述器件应用例1~70以及器件对比例1~9得到的有机电致发光器件的驱动电压、发光效率、BI值以及寿命进行表征,测试结果如下表2:
表2发光特性测试结果(亮度:1000nits)
本发明以二苯并呋喃、二苯并噻吩、咔唑、二甲基芴为骨架通过具有桥联π基团的苯基与芳胺基团和金刚烷基连接,其中,金刚烷具有高空间对称性和刚性结构,将其引入稠环单元中,可以有效的提升材料的热稳定性,同时金刚烷构筑单元的引入显著改善了材料理化性能,得到具有优异性能的用于蓝光发光辅助层的有机电致发光化合物,
从上表可知,对比例1-9与应用例1-70所用发光辅助材料器件性能在寿命上取得了显著提高。发光效率,BI值,驱动电压也得到了一定程度的改善。
从实验数据来看,化合物35与对比例2,对比例3相比的主要差别在于金刚烷的使用,在蓝光器件的寿命上延长了60h左右,提高了近40%。其他带有金刚烷的本发明化合物与比较化合物相比,普遍提高寿命在20-40%左右,在蓝光寿命上已经取得了显著提高。
在本领域中,蓝光器件寿命短的问题一直是本领域技术人员急需解决的问题之一,对于本发明中金刚烷能够显著提高化合物结构稳定性,显著提高了蓝光器件的寿命,有利于在实际生产上应用。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种发光辅助材料,其特征在于,所述发光辅助材料的结构通式如式I所示:
其中,
环B选自碳原子数为6~20的芳基;
X选自O、-NR2、-C(R3)(R4)-或S;
R1选自氢、取代或非取代的碳原子数为1~12的烷基、取代或非取代的碳原子数为6~30的芳基、或取代或非取代的3~30元杂芳基;
R2选自取代或非取代的碳原子数为6~30的芳基、或取代或非取代的3~30元杂芳基;
R3-R4各自独立的选自取代或非取代的碳原子数为1~20的烷基、取代或非取代的碳原子数为6~30的芳基、或取代或非取代的3~30元杂芳基;
Ar1-Ar2各自独立的选自取代或非取代的碳原子数为3~20的环烷基、取代或非取代的碳原子数为3~30的杂环烷基,其中杂原子选自N、O、S、Si、P或Se;取代或非取代的碳原子数为6~30的芳基、取代或非取代的碳原子数为3~20的杂芳基,其中杂原子选自N、O、S、Si、P或Se;取代或非取代的碳原子数为10~30稠环基、或取代或非取代的碳原子数为5~30螺环基。
3.根据权利要求1或2所述一种发光辅助材料,其特征在于,所述环B为苯基。
4.根据权利要求1或2所述一种发光辅助材料,其特征在于,所述R1为氢,甲基,乙基,叔丁基,甲基苯,甲氧基,苯基,联苯基,三联苯基,萘基,菲基,咔唑基,芴基,二甲基芴,苯并呋喃,苯并噻吩,或吡啶基中的任意一种;
所述R2为苯基、萘基,联苯基,菲基,咔唑基,芴基,二甲基芴,三联苯基,苯并呋喃,苯并噻吩,或吡啶基中的任意一种。
5.根据权利要求1或2所述一种发光辅助材料,其特征在于,所述R3-R4各自独立的选自甲基,乙基,苯基,甲基苯,联苯基或萘基。
8.一种如权利要求1-7任一项所述发光辅助材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)在氮气的保护下,将反应物A-I、反应物B-I、四(三苯基膦)钯和碳酸钾分别加入到甲苯、乙醇、水的混合溶剂中,升温,反应,反应结束后,冷却至室温,待固体析出完毕后抽滤,然后用水洗涤除去盐,再用乙醇淋洗,干燥滤饼,置于1,4-二氧六环中重结晶,得到中间体C-I所示化合物;
(2)在反应容器中加入中间体C-I和反应物D-I溶于甲苯之后,在氮气保护下加入Pd2(dba)3、P(t-Bu)3、t-BuONa;添加后使反应温度缓慢升温,并且搅拌混合物;使用硅藻土趁热抽滤,除去盐和催化剂,滤液冷却至室温后,接着将蒸馏水添加到滤液中进行洗涤,分液后保留有机相,用乙酸乙酯萃取水相;接着使用硫酸镁干燥合并后的有机层,并且使用旋转式蒸发器去除溶剂;以二氯甲烷、石油醚作为洗脱剂,用管柱色谱法纯化剩余物质,获得化合物中间体E-I;
(3)在反应容器中加入中间体E-I和反应物F-I溶于甲苯之后,在氮气保护下加入Pd2(dba)3、P(t-Bu)3、t-BuONa;添加后使反应温度缓慢升温,并且搅拌混合物;使用硅藻土趁热抽滤,除去盐和催化剂,滤液冷却至室温后,接着将蒸馏水添加到滤液中进行洗涤,分液后保留有机相,用乙酸乙酯萃取水相;接着使用硫酸镁干燥合并后的有机层,并且使用旋转式蒸发器去除溶剂;以二氯甲烷、石油醚作为洗脱剂,用管柱色谱法纯化剩余物质,获得通式I所示发光辅助材料;
所述Hal2为氯、溴、或碘中的任意一种;
所述通式I所示发光辅助材料的合成路线为:
9.根据权利要求8所述发光辅助材料的制备方法,其特征在于,所述中间体B-I的制备方法包括以下步骤:
1)在氮气保护下,将反应物1加入到四氢呋喃中,降温,缓慢滴加n-BuLi,得到中间体2的反应液;
2)在氮气保护下,将含有中间体2的反应液、反应物3、醋酸钯(Pd(OAc)2),2-环己基-2,4,6-三异丙基联苯(X-Phos),碳酸铯溶于四氢呋喃中,升温,反应,冷却至室温,加入H2O,分液,将有机层用旋转式蒸发器去除溶剂,得到的固体用甲苯加热溶解,趁热过硅胶漏斗,用甲醇和二氯甲烷作为展开剂,将得到的旋转式蒸发器去除溶剂,得到的固体干燥,得到中间体4;
3)在氮气保护下,将中间体4溶于THF中降温,缓慢滴加n-BuLi,反应,升至室温,将反应物5硼酸三异丙酯混合溶剂中,过夜充分反应,加入盐酸,将溶液PH值调到1-2之间进行酸化,分液,合并有机相后,使用无水硫酸镁进行干燥,并且使用旋转式蒸发器去除溶剂,得到固体有机物,使用的二氯甲烷将固体有机物完全溶解,然后缓慢滴加到石油醚溶液中,搅拌均匀,有沉淀析出,抽滤得固体,依次用无水乙醇、石油醚淋洗,烘干,得到反应物B-I;
所述Hal1为氯、溴、或碘中的任意一种;
中间体B-I的合成路线如下:
10.一种根据权利要求1-7任一项所述发光辅助材料或权利要求8或9所述方法制备的发光辅助材料在制备有机电致发光器件中的应用。
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