本發(fā)明涉及有機光電材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種咔唑類衍生物及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：目前，顯示屏以TFT(ThinFilmTransistor，薄膜場效應(yīng)晶體管)-LCD為主，由于其為非自發(fā)光之顯示器，因此必須透過背光源投射光線，并依序穿透TFT-LCD面板中之偏光板、玻璃基板、液晶層、彩色濾光片、玻璃基板、偏光板等相關(guān)零組件，最后進入人之眼睛成像，才能達到顯示之功能。正是由于上述復(fù)雜的顯示過程，其顯示屏在實際應(yīng)用過程中出現(xiàn)了反應(yīng)速率慢、耗電、視角窄等缺點，不足以成為完美的顯示屏。有機電致發(fā)光器件(OrganicLight-emittingDevice,OLED)作為新一代平板顯示器具有如下特點：(1)設(shè)計方面：結(jié)構(gòu)簡單，成品率高，成本低；不需要背景光源和濾光片，因而可以制造出超薄、重量輕、易于攜帶的產(chǎn)品。(2)顯示方面：主動發(fā)光、視角范圍大；響應(yīng)速度快，圖像穩(wěn)定；亮度高，發(fā)光顏色從紅外到紫外、色彩豐富、分辨率高。(3)工作條件：驅(qū)動電壓低、能耗低，可與太陽能電池、集成電路等相匹配。(4)適應(yīng)性廣：采用玻璃襯底可實現(xiàn)大面積平板顯示；如用柔性材料做襯底，能制成可折疊的顯示器。(5)由于OLED是全固態(tài)、非真空器件，具有抗震蕩、耐低溫(-40℃)等特性。一般而言，OLED可按發(fā)光材料分為兩種：小分子OLED和高分子OLED(也可稱為PLED)。小分子OLED和高分子OLED的差異主要表現(xiàn)在器件的制備工藝不同：小分子器件主要采用真空熱蒸發(fā)工藝，高分子器件則采用旋轉(zhuǎn)涂覆或噴涂印刷工藝?？傮w來看，未來OLED的方向是發(fā)展高效率、高亮度、長壽命、低成本的白光器件和全彩色顯示器件，但該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進程仍面臨許多關(guān)鍵問題。因此，設(shè)計與尋找一種化合物，作為OLED新型材料以克服其在實際應(yīng)用過程中出現(xiàn)的不足，是OLED材料研究工作中的重點與今后的研發(fā)趨勢。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種咔唑類衍生物及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明提供的有機化合物熱穩(wěn)定性能高、制備方法簡單，由該化合物制成的有機發(fā)光器件，表現(xiàn)出發(fā)光效率高，壽命長的優(yōu)點，是性能優(yōu)良的有機發(fā)光材料。本發(fā)明首先提供一種咔唑類衍生物，結(jié)構(gòu)式為：其中，R1選自取代或未取代的C6-C60的芳基、取代或未取代的C10～C60的稠環(huán)、取代或未取代的C8～C60的稠雜環(huán)中的一種；R2、R3、R4、R5獨立的選自氫、取代或未取代的C6-C60的芳基中的一種。優(yōu)選的，所述R1選自取代或未取代的C6-C30的芳基、取代或未取代的C10～C30的稠環(huán)、取代或未取代的C8～C30的稠雜環(huán)中的一種；R2、R3、R4、R5獨立的選自氫、取代或未取代的C6-C30的芳基中的一種。優(yōu)選的，所述R1為取代或未取代的C6～C18的芳基、取代或未取代的C10～C24的稠環(huán)、取代或未取代的C18～C24的稠雜環(huán)中的一種。優(yōu)選的，所述R2、R3、R4、R5均為氫。優(yōu)選的，所述R1選自苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基、聯(lián)苯基、三聯(lián)苯基、茚基、芴基、螺二芴基或N-苯基咔唑基。優(yōu)選的，所述咔唑類衍生物選自如下TM1～TM15所示結(jié)構(gòu)中的任意一種：本發(fā)明還提供一種咔唑類衍生物的制備方法，制備路線如下：其中，R1選自取代或未取代的C6-C60的芳基、取代或未取代的C10～C60的稠環(huán)中、取代或未取代的C8～C60的稠雜環(huán)的一種；R2、R3、R4、R5獨立的選自氫、取代或未取代的C6-C60的芳基中的一種。本發(fā)明還提供咔唑類衍生物在有機電致發(fā)光器件中的應(yīng)用。優(yōu)選的，所述有機電致發(fā)光器件包括陽極、陰極和有機物層，所述有機物層中含有所述的咔唑類衍生物。優(yōu)選的，所述所述有機物層包括空穴傳輸層，空穴傳輸層中含有所述的咔唑類衍生物。本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明首先提供一種咔唑類衍生物，該咔唑類衍生物具有式Ⅰ所示結(jié)構(gòu)，通過引入稠環(huán)類剛性、密集結(jié)構(gòu)，使本發(fā)明所得到的咔唑類衍生物熱穩(wěn)定性能高，可用于制備有機電致發(fā)光器件，尤其是作為有機電致發(fā)光器件中的空穴傳輸材料，表現(xiàn)出發(fā)光效率高、壽命長的優(yōu)點，優(yōu)于現(xiàn)有常用OLED器件。本發(fā)明還提供一種咔唑類衍生物的制備方法，該制備方法簡單、原料易得，能夠滿足工業(yè)化發(fā)展的需要。本發(fā)明咔唑類衍生物在OLED發(fā)光器件中具有良好的應(yīng)用效果，具有良好的產(chǎn)業(yè)化前景。具體實施方式為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應(yīng)當理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。本發(fā)明首先提供一種咔唑類衍生物，結(jié)構(gòu)式為：其中，R1選自取代或未取代的C6-C60的芳基、取代或未取代的C10～C60的稠環(huán)、取代或未取代的C8～C60的稠雜環(huán)中的一種；R2、R3、R4、R5獨立的選自氫、取代或未取代的C6-C60的芳基中的一種。優(yōu)選為R1選自取代或未取代的C6-C30的芳基、取代或未取代的C10～C30的稠環(huán)、取代或未取代的C8～C30的稠雜環(huán)中的一種；R2、R3、R4、R5獨立的選自氫、取代或未取代的C6-C30的芳基中的一種。按照本發(fā)明，所述的取代的芳基、取代的稠環(huán)、取代的稠雜環(huán)中，取代基獨立的選自烷基、烷氧基、氨基、鹵素、氰基、硝基、羥基或巰基。再優(yōu)選R1為取代或未取代的C6～C18的芳基、取代或未取代的C10～C24的稠環(huán)、取代或未取代的C18～C24的稠雜環(huán)中的一種。再優(yōu)選R2、R3、R4、R5均為氫。最優(yōu)選R1選自苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基、聯(lián)苯基、三聯(lián)苯基、茚基、芴基、螺二芴基或N-苯基咔唑基。具體的，所述咔唑類衍生物優(yōu)選選自如下TM1～TM15所示結(jié)構(gòu)中的任意一種：本發(fā)明還提供一種咔唑類衍生物的制備方法，制備路線如下：其中，R1選自取代或未取代的C6-C60的芳基、取代或未取代的C10～C60的稠環(huán)中、取代或未取代的C8～C60的稠雜環(huán)的一種；R2、R3、R4、R5獨立的選自氫、取代或未取代的C6-C60的芳基中的一種。按照本發(fā)明，中間體A所示的化合物按照如下所示方法制備得到：氯化二苯基磷與溴代咔唑反應(yīng)得到中間體A。按照本發(fā)明，目標產(chǎn)物所示的化合物按照如下所示方法制備得到：在氮氣保護下，醋酸鈀與三叔丁基膦為催化劑，叔丁醇鈉為堿的情況下，中間體A與鹵代物經(jīng)由Buchwald-Hartwig偶聯(lián)反應(yīng)獲得目標產(chǎn)物。按照本發(fā)明，將中間體A所示的化合物和鹵代物在氮氣保護下經(jīng)過偶聯(lián)反應(yīng)得到所示的咔唑類衍生物，本發(fā)明對所述偶聯(lián)反應(yīng)沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的偶聯(lián)反應(yīng)即可，該制備方法簡單，原料易得。本發(fā)明還提供所述咔唑類衍生物在有機電致發(fā)光器件中的應(yīng)用，本發(fā)明的咔唑類衍生物可以作為空穴傳輸材料在有機電致發(fā)光器件方面得到應(yīng)用，所述有機電致發(fā)光器件包括陽極、陰極和有機物層，有機物層包含空穴注入層、空穴傳輸層、電子阻擋層、發(fā)光層、空穴阻擋層、電子傳輸層、電子注入層中的至少一層；所述有機物層中的至少一層含有上述所述的咔唑類衍生物。所述咔唑類衍生物具體可以作為制備有機電致發(fā)光器件的空穴傳輸層。采用的器件結(jié)構(gòu)優(yōu)選具體為：BH1和BD1用作發(fā)光層物質(zhì)，Alq3用作電子傳輸物質(zhì)，所述的咔唑類衍生物用作空穴傳輸層物質(zhì)，用以制造有以下相同構(gòu)造的有機發(fā)光器件：ITO/所述的咔唑類衍生物/BH1:BD1/Alq3/LiF/Al。所述有機電致發(fā)光器件可用于平板顯示器、照明光源、指示牌、信號燈等應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明對以下實施例中所采用的原料沒有特別的限制，可以為市售產(chǎn)品或采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的制備方法制備得到。實施例A：中間體A1的制備將化合物b溶于無水四氫呋喃以摩爾比為1:2與溶于正己烷的正丁基鋰中，在氮氣氣氛下，-78℃攪拌反應(yīng)3h。然后將化合物a氯化二苯基磷(化合物a與化合物b的摩爾比為1:2)加入到上述溶液中反應(yīng)3h，然后讓溫度緩慢的回升到室溫(12h)，然后加入甲醇終止反應(yīng)。用二氯甲烷萃取，合并有機相，用無水硫酸鎂干燥，過濾，減壓除去溶劑，得到粗品，硅膠柱層析得到白色固體。質(zhì)譜m/z：401.16(計算值：401.13)。理論元素含量(％)C28H20NP：C,83.77；H,5.02；N,3.49；P,7.72實測元素含量(％)：C,83.76；H,5.02；N,3.50；P,7.72。上述結(jié)果證實獲得產(chǎn)物為目標產(chǎn)品。實施例C：(1)化合物TM1的合成：將三叔丁基膦(3mL的1.0M的甲苯溶液，7.32mmol)、醋酸鈀(0.4g，1.83mmol)和叔丁醇鈉(22.8g，238mmol)添加至中間體A1(73.3g，183mmol)和4-溴聯(lián)苯(46.4g，201mmol)在脫氣甲苯(500mL)中的溶液，并且將該混合物在回流下加熱2小時。將該反應(yīng)混合物冷卻至室溫，用甲苯稀釋并且經(jīng)由硅藻土過濾。將該濾液用水稀釋，并用甲苯提取，并且合并有機相，將其在真空下進行蒸發(fā)。將該殘余物經(jīng)由硅膠進行過濾，重結(jié)晶得到目標產(chǎn)物TM1(91.0g，理論值90％)。質(zhì)譜m/z：553.15(計算值：553.20)。理論元素含量(％)C40H28NP：C,86.78；H,5.10；N,2.53；P,5.59實測元素含量(％)：C,86.79；H,5.11；N,2.52；P,5.58。上述結(jié)果證實獲得產(chǎn)物為目標產(chǎn)品。(2)化合物TM2的合成：將(1)中的4-溴聯(lián)苯替換為4-溴對三聯(lián)苯，其他步驟均與(1)相同，得到71.1g化合物TM2，產(chǎn)率87％。質(zhì)譜m/z：629.25(計算值：629.23)。理論元素含量(％)C46H32NP：C,87.74；H,5.12；N,2.22；P,4.92實測元素含量(％)：C,87.73；H,5.11；N,2.23；P,4.93。上述結(jié)果證實獲得產(chǎn)物為目標產(chǎn)品。(3)化合物TM3的合成：將(1)中的4-溴聯(lián)苯替換為2-溴-9,9-二甲基芴，其他步驟均與(1)相同，得到92.2g化合物TM3，產(chǎn)率85％。質(zhì)譜m/z：593.25(計算值：593.23)。理論元素含量(％)C43H32NP：C,86.99；H,5.43；N,2.36；P,5.22實測元素含量(％)：C,86.97；H,5.44；N,2.36；P,5.23。上述結(jié)果證實獲得產(chǎn)物為目標產(chǎn)品。(4)化合物TM4的合成：將(1)中的4-溴聯(lián)苯替換為2-(4-溴苯基)-9,9-二甲基芴，其他步驟均與(1)相同，得到97.9g化合物TM4，產(chǎn)率80％。質(zhì)譜m/z：669.25(計算值：669.26)。理論元素含量(％)C49H36NP：C,87.87；H,5.42；N,2.09；P,4.62實測元素含量(％)：C,87.88；H,5.42；N,2.07；P,4.63。上述結(jié)果證實獲得產(chǎn)物為目標產(chǎn)品。(5)化合物TM5的合成：將(1)中的4-溴聯(lián)苯替換為2-(4-溴苯基)-9,9-二苯基芴，其他步驟均與(1)相同，得到116.1g化合物TM5，產(chǎn)率80％。質(zhì)譜m/z：793.25(計算值：793.29)。理論元素含量(％)C59H40NP：C,89.26；H,5.08；N,1.76；P,3.90實測元素含量(％)：C,89.24；H,5.09；N,1.76；P,3.91。上述結(jié)果證實獲得產(chǎn)物為目標產(chǎn)品。(6)化合物TM6的合成：將(1)中的4-溴聯(lián)苯替換為2-(4-溴苯基)-9,9-螺二芴，其他步驟均與(1)相同，得到108.5g化合物TM6，產(chǎn)率75％。質(zhì)譜m/z：791.25(計算值：791.27)。理論元素含量(％)C59H38NP：C,89.48；H,4.84；N,1.77；P,3.91實測元素含量(％)：C,89.47；H,4.83；N,1.79；P,3.91。上述結(jié)果證實獲得產(chǎn)物為目標產(chǎn)品。(7)化合物TM7的合成：將(1)中的4-溴聯(lián)苯替換為2-溴-9-苯基咔唑，其他步驟均與(1)相同，得到93.9g化合物TM7，產(chǎn)率80％。質(zhì)譜m/z：642.25(計算值：642.22)。理論元素含量(％)C46H31N2P：C,85.96；H,4.86；N,4.36；P,4.82實測元素含量(％)：C,85.95；H,4.84；N,4.37；P,4.86。上述結(jié)果證實獲得產(chǎn)物為目標產(chǎn)品。(8)化合物TM8的合成：將(1)中的4-溴聯(lián)苯替換為3-溴-9-苯基咔唑，其他步驟均與(1)相同，得到93.9g化合物TM8，產(chǎn)率80％。質(zhì)譜m/z：642.25(計算值：642.22)。理論元素含量(％)C46H31N2P：C,85.96；H,4.86；N,4.36；P,4.82實測元素含量(％)：C,85.95；H,4.84；N,4.37；P,4.86。上述結(jié)果證實獲得產(chǎn)物為目標產(chǎn)品。(9)化合物TM9的合成：將(1)中的4-溴聯(lián)苯替換為2-溴-9-(苯基-2,3,4,5,6-氘)-咔唑，其他步驟均與(1)相同，得到82.8g化合物TM9，產(chǎn)率70％。質(zhì)譜m/z：647.23(計算值：647.25)。理論元素含量(％)C46H26D5N2P：C,85.29；H,5.60；N,4.32；P,4.78實測元素含量(％)：C,85.30；H,5.60；N,4.32；P,4.77。上述結(jié)果證實獲得產(chǎn)物為目標產(chǎn)品。(10)化合物TM10的合成：將(1)中的4-溴聯(lián)苯替換為2-(4-溴苯基)-9-苯基咔唑，其他步驟均與(1)相同，得到105.1g化合物TM10，產(chǎn)率80％。質(zhì)譜m/z：718.21(計算值：718.25)。理論元素含量(％)C52H35N2P：C,86.89；H,4.91；N,3.90；P,4.31實測元素含量(％)：C,86.88；H,4.91；N,3.90；P,4.31。上述結(jié)果證實獲得產(chǎn)物為目標產(chǎn)品。(11)化合物TM11的合成：將(1)中的4-溴聯(lián)苯替換為9-(4-溴苯基)-咔唑，其他步驟均與(1)相同，得到96.3g化合物TM11，產(chǎn)率82％。質(zhì)譜m/z：642.25(計算值：642.22)。理論元素含量(％)C46H31N2P：C,85.96；H,4.86；N,4.36；P,4.82實測元素含量(％)：C,85.95；H,4.85；N,4.37；P,4.83。上述結(jié)果證實獲得產(chǎn)物為目標產(chǎn)品。(12)化合物TM12的合成：將(1)中的4-溴聯(lián)苯替換為9-(4’-溴[1,1’-苯基]-3-基)-咔唑，其他步驟均與(1)相同，得到98.5g化合物TM12，產(chǎn)率75％。質(zhì)譜m/z：718.21(計算值：718.25)。理論元素含量(％)C52H35N2P：C,86.89；H,4.91；N,3.90；P,4.31實測元素含量(％)：C,86.87；H,4.92；N,3.90；P,4.31。上述結(jié)果證實獲得產(chǎn)物為目標產(chǎn)品。(13)化合物TM13的合成：將(1)中的4-溴聯(lián)苯替換為3-(4-溴苯基)-9-苯基咔唑，其他步驟均與(1)相同，得到98.5g化合物TM13，產(chǎn)率70％。質(zhì)譜m/z：718.21(計算值：718.25)。理論元素含量(％)C52H35N2P：C,86.89；H,4.91；N,3.90；P,4.31實測元素含量(％)：C,86.87；H,4.91；N,3.92；P,4.30。上述結(jié)果證實獲得產(chǎn)物為目標產(chǎn)品。(14)化合物TM14的合成：將(1)中的4-溴聯(lián)苯替換為1-溴芘，其他步驟均與(1)相同，得到87.9g化合物TM14，產(chǎn)率80％。質(zhì)譜m/z：601.25(計算值：601.20)。理論元素含量(％)C44H28NP：C,87.83；H,4.69；N,2.33；P,5.15實測元素含量(％)：C,87.84；H,4.67；N,2.33；P,5.16。上述結(jié)果證實獲得產(chǎn)物為目標產(chǎn)品。(15)化合物TM15的合成：將(1)中的4-溴聯(lián)苯替換為6-溴-茚，其他步驟均與(1)相同，得到65.9g化合物TM15，產(chǎn)率70％。質(zhì)譜m/z：515.15(計算值：515.18)。理論元素含量(％)C37H26NP：C,86.19；H,5.08；N,2.72；P,6.01實測元素含量(％)：C,86.17；H,5.08；N,2.73；P,6.02。上述結(jié)果證實獲得產(chǎn)物為目標產(chǎn)品。對比應(yīng)用實施例：將透明陽極電極ITO基板在異丙醇中超聲清洗15分鐘，并暴露在紫外光下30分鐘，隨后用plasma處理10分鐘。隨后將處理后的ITO基板放入蒸鍍設(shè)備。首先蒸鍍一層30nm的NPB作為空穴傳輸層，然后是發(fā)光層的蒸鍍，混合蒸鍍BH1和5％的BD1，隨后蒸鍍30nm的Alq3作為電子傳輸層，隨后再蒸鍍0.5nmLiF，隨后蒸鍍60nm的金屬Al。應(yīng)用實施例1將透明陽極電極ITO基板在異丙醇中超聲清洗15分鐘，并暴露在紫外光下30分鐘，隨后用plasma處理10分鐘。隨后將處理后的ITO基板放入蒸鍍設(shè)備。首先蒸鍍一層30nm的TM7作為空穴傳輸層然后是發(fā)光層的蒸鍍，混合蒸鍍BH1和5％的BD1，隨后蒸鍍30nm的Alq3作為電子傳輸層，隨后再蒸鍍0.5nmLiF，隨后蒸鍍60nm的金屬Al。應(yīng)用實施例2將應(yīng)用實施例1中的TM7換成TM11。應(yīng)用實施例3將應(yīng)用實施例1中的TM7換成TM14。OLED器件制作如下：對比應(yīng)用實施例：ITO/NPB/BH1:BD1/Alq3/LiF/Al；應(yīng)用實施例1：ITO/TM7/BH1:BD1/Alq3/LiF/Al；應(yīng)用實施例2：ITO/TM11/BH1:BD1/Alq3/LiF/Al；應(yīng)用實施例3：ITO/TM14/BH1:BD1/Alq3/LiF/Al；在1000nits下，藍光OLED器件結(jié)果如下：器件Cd/ADriverVoltage壽命(T80)對比應(yīng)用實施例6cd/A4.7V101hours應(yīng)用實施例17.4cd/A4.6V213hours應(yīng)用實施例27.3cd/A4.5V323hours應(yīng)用實施例37.5cd/A4.5V195hours以上結(jié)果表明，本發(fā)明的咔唑類衍生物應(yīng)用于有機電致發(fā)光器件中，尤其是作為空穴傳輸材料，表現(xiàn)出發(fā)光效率高、壽命長的優(yōu)點，是性能良好的有機發(fā)光材料。顯然，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當指出，對于所述
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。當前第1頁1 2 3