專利名稱：取代的咔唑衍生物及其在有機電子器件中的用途的制作方法
取代的咔唑衍生物及其在有機電子器件中的用途本發(fā)明涉及一種包含至少一種選自吲哚并咔唑類、苯并呋喃基咔唑類和苯并噻吩基咔唑類的取代咔唑衍生物的有機發(fā)光二極管(OLED)、有機太陽能電池(有機光伏器件)以及一種開關(guān)元件如有機晶體管，例如有機FET和有機TFT ;—種包含至少一種選自吲哚并咔唑類、苯并呋喃基咔唑類和苯并噻吩基咔唑類的取代咔唑衍生物的發(fā)光層；選自吲哚并咔唑類、苯并呋喃基咔唑類和苯并噻吩基咔唑類的取代咔唑衍生物作為有機發(fā)光二極管中的基體材料、空穴/激子阻擋劑材料、和/或/電子/激子阻擋劑材料、和/或空穴注入材料、和/或電子注入材料、和/或空穴傳導(dǎo)材料和/或電子傳導(dǎo)材料的用途；一種有機太陽能電池和開關(guān)元件如有機晶體管；以及一種包含至少一種本發(fā)明有機發(fā)光二極管的選自如下組的器件靜止視覺顯示單元如計算機、電視的視覺顯示單元，打印機、廚用電器和廣告面板中的視覺顯示單元，照明，信息面板，和移動視覺顯示單元如移動電話、筆記本電腦、數(shù)碼相機、MP3播放器、交通工具以及公共汽車和火車上的目的地顯示器中的視覺顯示單元，照明裝置，鍵盤，衣物，家具和壁紙。
有機電子器件是電子器件的子領(lǐng)域并使用包含聚合物或較小有機化合物的電子電路。有機電子器件的應(yīng)用領(lǐng)域為聚合物或較小分子有機化合物在有機發(fā)光二極管(OLED)中的應(yīng)用，在有機太陽能電池(有機光伏器件)和在開關(guān)元件如有機晶體管，例如有機FET和有機TFT中的應(yīng)用。合適的新型有機材料的應(yīng)用可提供各種基于有機電子器件的新型組件如顯示器、傳感器、晶體管、數(shù)據(jù)存儲或光伏電池。這使得薄、輕、柔性且可以以低成本生產(chǎn)的新應(yīng)用的開發(fā)成為可能。本申請的優(yōu)選應(yīng)用領(lǐng)域為較小有機化合物在有機發(fā)光二極管中的應(yīng)用。有機發(fā)光二極管(OLED)利用了材料在受到電流激發(fā)時發(fā)光的性能。OLED特別令人關(guān)注的是作為陰極射線管和液晶顯示器的替代品以制備平板視覺顯示單元。由于非常緊湊的設(shè)計和固有的低功率消耗，包含OLED的器件尤其適于移動應(yīng)用場合，例如用于移動電話、筆記本電腦、數(shù)碼相機、MP3播放器等中以及用于照明。OLED功能的基本原理以及OLED的合適構(gòu)造(層)是本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的，且例如描述于W02005/113704以及其中所引用的文獻中。所用的發(fā)光材料(發(fā)射體)除熒光材料(熒光發(fā)射體)之外還可為磷光材料(磷光發(fā)射體)。磷光發(fā)射體通常為有機金屬配合物，其與顯示出單重發(fā)射的熒光發(fā)射體不同，顯示出三重發(fā)射(三重發(fā)射體)(M.A. Baldow等，Appl. Phys. Lett. 1999，75，4_6)。出于量子力學(xué)原因，當(dāng)使用三重發(fā)射體(磷光發(fā)射體)時，至多4倍的量子效率、能量效率和功率效率是可能的。為了在實踐中發(fā)揮使用有機金屬三重發(fā)射體(磷光發(fā)射體)的優(yōu)點，必須提供具有高操作壽命、良好效率、對熱應(yīng)力的高穩(wěn)定性以及低使用和操作電壓的器件組合物。這類器件組合物例如可包含其中存在有呈分布形式的實際發(fā)射體的特定基體材料。此外，所述組合物可包含阻擋劑材料，其中所述器件組合物中可存在空穴、激子和/或電子阻擋劑。此外或者替代地，所述器件組合物可進一步包含空穴注入材料和/或電子注入材料和/或空穴傳導(dǎo)材料和/電子傳導(dǎo)材料。與實際發(fā)射體組合使用的上述材料的選擇對OLED性能(包括效率和壽命)具有很大影響?，F(xiàn)有技術(shù)提出了用于OLED不同層中的許多種不同材料。W02008/056746A1涉及具有發(fā)光層的0LED，所述發(fā)光層包含磷光摻雜劑和作為基體材料的吲哚并咔唑衍生物。根據(jù)W02008/056746A1，所述吲哚并咔唑衍生物必須在至少一個氮原子上被含氮雜芳基取代。EP1956666A1涉及一種具有改善的發(fā)光效率的0LED。所述OLED包含置于陽極和陰極之間的空穴傳輸層、發(fā)光層和電子傳輸層。所述發(fā)光層包含磷光摻雜劑材料和具有特定結(jié)構(gòu)的吲哚并咔唑類化合物。EP1956666A1中所述的所有吲哚并咔唑衍生物除在氮原子上取代之外，不具有其他取代基或僅具有未取代的苯基取代基。此外，EP1956666A1提及了
三氮雜三聚茚。EP0906947A1涉及一種0LED，其包含吲哚并咔唑衍生物作為電荷傳輸組分。作為示例提及的所有吲哚并咔唑衍生物除氮原子上的取代之外，在咔唑骨架上不含其他取代基或僅具有甲基。EP1672713A1涉及一種具有包含吲哚并咔唑單元的化合物的0LED。根據(jù)EP1672713A1的實施例，所述吲哚并咔唑衍生物或者為不具有取代基或具有含硫取代基的至少一種二聚吲哚并咔唑衍生物，或者為被氯或溴或長鏈烷基(-C8H17)取代的單體型吲哚并咔唑衍生物。EP1942171A1涉及一種包含芘取代的苯并呋喃基化合物、苯并噻吩基化合物或茚滿基(indonyl)化合物的OLED。根據(jù)EP1942171A1，芘基的存在是EP1942171A1中所述的OLED性能所必需的。J.Am. Chem. Soc. 2008，130，7823-7835涉及一種制備芳基-和雜芳基稠合的[a]咔唑的特定方法。所述特定合成方法獲得了在吲哚骨架的C3位鄰位具有甲基的咔唑類。根據(jù)J. Am. Chem. Soc. 2008，130，7823-7835，除了出于其生物學(xué)和藥物活性之故的多種應(yīng)用之夕卜，也可將芳基-和雜芳基環(huán)化的咔唑類(AHAC)用于OLEDs中。J.Am. Chem. Soc. 2008，130，7823-7835表3中的實例僅提及甲基取代的咔唑衍生物。Eur. J. Org. Chem. 2009,531-546提及一種制備稠合咔唑衍生物的方法。所提及的所有稠合咔唑衍生物在氮原子上均具有-SO2-Ph基團，這使得這些化合物不適用于OLED中。W02009/6807A1涉及具有多環(huán)化合物的0LED，所述化合物具有經(jīng)由碳原子、氮原子、氧原子或硫原子連接的π共軛雜并苯骨架。W02009/6807A1中的寬通式尤其涵蓋了咔唑衍生物，且在W02009/6807A1中以示例方式提及了各咔唑衍生物。以示例方式提及的幾乎所有咔唑衍生物均具有二苯并呋喃基或苯并咪唑基作為氮原子上的取代基。W02009/68062A1涉及多環(huán)化合物，且所述多環(huán)化合物包括咔唑衍生物。這些多環(huán)化合物可用于OLED中以獲得具有高發(fā)光效率、無像素瑕疵和長壽命的0LED。在W02009/68062A1中以示例方式提及的許多咔唑基化合物或者在基礎(chǔ)骨架上具有咔唑基或其衍生物，或者在氮上被至少一個二苯并呋喃基取代。W02009/6808涉及具有通過碳原子、氮原子或氧原子連接的π共軛雜并苯結(jié)構(gòu)的多環(huán)化合物。將所述多環(huán)化合物用于OLED中以獲得具有高發(fā)光效率和長壽命的0LED。正如在W02009/6807A1中那樣，在W02009/6808中以示例方式提及的幾乎所有咔唑基化合物均在氮原子上具有二苯并呋喃基或苯并咪唑基。參照所述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的是提供用于有機電子器件如0LED、有機太陽能電池和開關(guān)元件，尤其是用于OLED中的新型器件組合物，其包含用于改善0LED、有機太陽能電池和開關(guān)元件，尤其是OLED性能的新型材料。適于所述新型器件組合物的材料應(yīng)具有良好的易得性，且在OLED的情 況下與所述OLED中所用的發(fā)射體組合導(dǎo)致OLED具有良好的效率和良好的壽命。更特別地，本申請的目的是提供在0LED、有機太陽能電池和開關(guān)元件中，尤其是在OLED中導(dǎo)致長壽命的材料。此外，還提供具有良好效率和色純度的OLED。該目的通過提供包含至少一種通式(I)、(II)或(III)的取代咔唑衍生物的有機發(fā)光二極管(OLED)、有機太陽能電池或開關(guān)元件，優(yōu)選有機發(fā)光二極管(OLED)實現(xiàn)
權(quán)利要求
1.一種有機發(fā)光二極管、有機太陽能電池或開關(guān)元件，其包含至少一種通式(I)、(II)或(III)的取代的咔唑衍生物
2.根據(jù)權(quán)利要求I的有機發(fā)光二極管、有機太陽能電池或開關(guān)元件，其中所述至少一種通式(I)、(II)或(III)的取代的咔唑衍生物中的R1和R3基團各自如下定義 R1和R3各自獨立地為取代或未取代的C1-C2tl烷基，取代或未取代的C6-C3tl芳基，具有5-30個環(huán)原子的取代或未取代的雜芳基，SiR6R7R8,氨基(-NR6R7)； R6，R7, R8各自獨立地為取代或未取代的C1-C2tl烷基、取代或未取代的C6-C3tl芳基、具有5-30個環(huán)原子的取代或未取代的雜芳基、-O-Si (C1-C20烷基)3、-O-Si (C6-C30芳基)3 ; 或者兩個相鄰的R6和R7、R6和R8，或者R7和R8基團與其所鍵接的原子一起形成總共具有4-8個原子的環(huán)，其中所述環(huán)可為飽和的或單或多不飽和的，且除R6，R7, R8基團所鍵接的原子之外僅具有碳原子，其中所述環(huán)可未被取代或單或多取代和/或可與其他5-8員環(huán)稠八口 ο
3.根據(jù)權(quán)利要求2的有機發(fā)光二極管、有機太陽能電池或開關(guān)元件，其中所述至少一種通式(I)、(II)或(III)的取代的咔唑衍生物中的R1和R3基團各自如下定義 R1和R3各自獨立地為取代或未取代的C1-C6烷基，優(yōu)選甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、異丁基、叔丁基，更優(yōu)選叔丁基；芴基；取代或未取代的C6-C14芳基，優(yōu)選取代或未取代的苯基，例如被至少一個下述(la)、(IIa)、(Ilia)、(lb)、(IIb)或(IIIb)基團取代的苯基；一個下述(la)、(IIa)、(Ilia)、(lb)、(IIb)或(IIIb)基團；SiR6R7R8 或氨基(-NR6R7)；
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項的有機發(fā)光二極管、有機太陽能電池或開關(guān)元件，其中所述至少一種通式(I)、(II)或(III)的取代的咔唑衍生物中的1、η和m各自定義如下 I和η各自獨立地為O、I或2,其中至少I或η為I或2 ; m為O。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項的有機發(fā)光二極管、有機太陽能電池或開關(guān)兀件,其中所述至少一種通式(I)、(II)或(III)的取代的咔唑衍生物中的至少一個R1或R3取代基位于X或Y的對位。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項的有機發(fā)光二極管、有機太陽能電池或開關(guān)兀件,其中所述至少一種通式(I)、(II)或(III)的取代的咔唑衍生物中的R4或R5取代基各自定義如下 R4和R5各自獨立地為未取代的苯基、SiR6R7R8-未取代的苯基； R6> R7和R8各自獨立地為取代或未取代的C1-C6烷基，優(yōu)選甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、異丁基、叔丁基，更優(yōu)選甲基；取代或未取代的C6-C14芳基，優(yōu)選取代或未取代的苯基，例如被至少一個下述(la)、(IIa)、(Ilia)、(lb)、(IIb)或(IIIb)基團取代的苯基；一個下述(la)、(IIa)、(Ilia)、(lb)、(IIb)或(IIIb)基團；-0_Si (C1-C6 烷基)3 ；-O-Si (C6-C30 芳基)3 ；-O-Si (C1-C6 烷基)2_ —個下述(Ia)、(IIa)、(IIIa)、(Ib)、(IIb)或(IIIb)基團；
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項的有機發(fā)光二極管、有機太陽能電池或開關(guān)兀件,其中所述通式(I)、(II)或(III)的取代的咔唑衍生物中的至少一個R1、! 2、! 3、! 4或R5基團，優(yōu)選至少一個R1或R3基團為含Si基團。
8.一種通式(I)、(II)或(III)的咔唑衍生物
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項的有機發(fā)光二極管，其包含陽極An、陰極Ka和位于陽極和陰極之間的發(fā)光層E，以及任選至少一個選自如下組的其他層至少一個電子/激子阻擋層、至少一個空穴/激子阻擋層、至少一個空穴注入層、至少一個空穴傳輸層、至少一個電子注入層和至少一個電子傳輸層，其中所述至少一種通式(I)、(II)或(III)的取代的咔唑衍生物存在于發(fā)光層E和/或至少一個其他層中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的有機發(fā)光二極管，其中所述至少一種通式(I)、(II)或(III)的取代的咔唑衍生物作為基體材料與至少一種發(fā)射體材料一起存在于發(fā)光層E中。
11 .根據(jù)權(quán)利要求10的有機發(fā)光二極管,其中用于發(fā)光層中的發(fā)射體材料為至少一種通式(IV)的卡賓配合物
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11中任一項的有機發(fā)光二極管，其中所述有機發(fā)光二極管包含空穴阻擋層作為至少一個其他層，所述空穴阻擋層包含至少一種通式(V)的化合物
13.一種發(fā)光層，其包含至少一種根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項的通式(I)、(II)或(III)的取代的咔唑衍生物和至少一種發(fā)光材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項的通式(I)、(II)或(III)的取代的咔唑衍生物作為有機發(fā)光二極管、有機太陽能電池或開關(guān)元件中的基體材料、空穴/激子阻擋劑材料、和/或/電子/激子阻擋劑材料、和/或空穴注入材料、和/或電子注入材料、和/或空穴傳導(dǎo)材料和/或電子傳導(dǎo)材料的用途。
15.一種包含至少一個根據(jù)權(quán)利要求1-7或9-12中任一項的有機發(fā)光二極管的器件，其選自靜止視覺顯示單元如計算機、電視的視覺顯示單元，打印機、廚用電器和廣告面板中的視覺顯示單元，照明，信息面板，和移動視覺顯示單元如移動電話、筆記本電腦、數(shù)碼相機、MP3播放器、交通工具以及公共汽車和火車上的目的地顯示器中的視覺顯示單元，照明裝置，鍵盤，衣物，家具和壁紙。
全文摘要
一種有機發(fā)光二極管、有機太陽能電池或開關(guān)元件，其包含至少一種通式(I)、(II)或(III)的取代的咔唑衍生物，其中X為NR4、O、S或PR4；Y為NR5、O、S或PR5；其中符號X和Y中至少一個為NR4或NR5；R1和R3各自獨立地為取代或未取代的C1-C20烷基，取代或未取代的C6-C30芳基，具有5-30個環(huán)原子的取代或未取代的雜芳基，或者選自如下組的具有給體或受體作用的取代基C1-C20烷氧基、C6-C30芳氧基、C1-C20烷硫基、C6-C30芳硫基、SiR6R7R8、鹵素基團、鹵代C1-C20烷基、羰基(-CO(R6))、羰硫基(-C=O(SR6))、羰氧基(-C=O(OR6))、氧基羰基(-OC=O(R6))、硫羰基(-SC=O(R6))、氨基(-NR6R7)、OH、擬鹵素基團、酰胺基(-C=O(NR6))、-NR6C=O(R7)、膦酸酯基(-P(O)(OR6)2)、磷酸酯基(-OP(O)(OR6)2)、膦基(-PR6R7)、氧膦基(-P(O)R62)、硫酸酯基(-OS(O)2OR6)、亞砜基(-S(O)R6)、磺酸酯基(-S(O)2OR6)、磺?；?-S(O)2R6)、磺酰胺基(-S(O)2NR6R7)、NO2、硼酸酯基(-OB(OR6)2)、亞氨基(-C=NR6R7)、硼烷基、錫烷基、肼基、腙基、肟基、亞硝基、重氮基、乙烯基、亞砜亞氨基、鋁烷基、鍺烷基、環(huán)硼氧烷基和環(huán)硼氮烷基。
文檔編號C07D495/04GK102933582SQ201180017078
公開日2013年2月13日 申請日期2011年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者N·蘭格爾, C·席爾德克內(nèi)希特, 渡部惣一, E·弗茨, G·瓦根布拉斯特, C·倫納茨, O·莫爾特, K·多爾曼, A·洪策, R·克勞澤, G·施密德, K·霍伊澤爾, V·范埃爾斯貝根, H·F·伯爾納 申請人:巴斯夫歐洲公司, 皇家菲利浦電子公司, 奧斯蘭姆奧普托半導(dǎo)體有限責(zé)任公司