本發(fā)明涉及有機電致發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種有機電致發(fā)光材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù):
有機發(fā)光二極管(oleds)在大面積平板顯示和照明方面的應(yīng)用引起了工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。然而,傳統(tǒng)有機熒光材料只能利用電激發(fā)形成的25%單線態(tài)激子發(fā)光,器件的內(nèi)量子效率較低(最高為25%)。外量子效率普遍低于5%,與磷光器件的效率還有很大差距。盡管磷光材料由于重原子中心強的自旋-軌道耦合增強了系間竄越,可以有效利用電激發(fā)形成的單線態(tài)激子和三線態(tài)激子發(fā)光,使器件的內(nèi)量子效率達100%。但磷光材料存在價格昂貴,材料穩(wěn)定性較差,器件效率滾落嚴重等問題限制了其在oleds的應(yīng)用。熱激活延遲熒光(tadf)材料是繼有機熒光材料和有機磷光材料之后發(fā)展的第三代有機發(fā)光材料。該類材料一般具有小的單線態(tài)-三線態(tài)能級差(△est),三線態(tài)激子可以通過反系間竄越轉(zhuǎn)變成單線態(tài)激子發(fā)光。這可以充分利用電激發(fā)下形成的單線態(tài)激子和三線態(tài)激子,器件的內(nèi)量子效率可以達到100%。同時,材料結(jié)構(gòu)可控,性質(zhì)穩(wěn)定,價格便宜無需貴重金屬,在oleds領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。
聚合物器件的熒光亮度和光電效率與小分子器件相比有明顯不足,但是其具有優(yōu)異的光電穩(wěn)定性,良好的機械加工特性,可以采用旋涂、印刷或者噴墨打印的方式制成大面積柔性面板,這是小分子所無法比擬的。
為了充分利用tadf有機材料高效率和聚合物高穩(wěn)定性的優(yōu)點,并進一步希望可以通過打印、印刷、旋涂的方式制備低成本、大面積的oled顯示面板,人們嘗試將tadf材料和聚合物聯(lián)系在一起,希望可以得到高效率并且適于印刷的材料。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種以四苯基乙烯和吖啶為骨架的包含tadf單體的共軛聚合物作為有機電致發(fā)光材料。本發(fā)明的共軛聚合物有機電致發(fā)光材料,以四苯基乙烯和吖啶為骨架,夾雜tadf單體結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)新穎,并且光電性能優(yōu)異,薄膜熒光量子效率位于45%-83%,所制備器件外量子效率最高達到4.8%。本發(fā)明所制備tadf共軛聚合物mw:7k-11k,分散系數(shù)位于1.6-2.0,熱力學(xué)性能穩(wěn)定,并且在常規(guī)溶劑,例如四氫呋喃、甲苯、氯苯、二甲苯中均具有良好的溶解性,可以通過打印、印刷、旋涂的方式制備器件,適合作為大面積平板顯示器的發(fā)光層。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種有機電致發(fā)光材料,結(jié)構(gòu)通式如下:
其中,所述a1、a2與a3相同或不相同,并獨立選自c1-c10的直鏈或支鏈烷基、c1-c10的含烷氧基直鏈或支鏈烷基;r為tadf單體結(jié)構(gòu);n為1-100。
其中r為tadf單體結(jié)構(gòu),選自下述結(jié)構(gòu)中的任意一種:
其中,r2選自氫、c1-c10的直鏈或者支鏈烷基、c1-c10的含烷氧基直鏈或者支鏈烷基。
本發(fā)明提供一種有機電致發(fā)光材料的制備方法,包括以下步驟:
a、將化合物ⅰ、化合物ⅱ、催化劑a和堿加入有機溶劑中,在惰性氣體保護條件下,反應(yīng)得到中間體m-a,其反應(yīng)方程式為:
其中a1選自c1-c10的直鏈或支鏈烷基、c1-c10的含烷氧基直鏈或支鏈烷基;
b、將步驟a中反應(yīng)得到的中間體m-a與化合物ⅲ、催化劑b加入有機溶劑中反應(yīng)得到中間體m-b,其反應(yīng)方程式為:
其中a2選自c1-c10的直鏈或支鏈烷基、c1-c10的含烷氧基直鏈或支鏈烷基;
c、將步驟b中反應(yīng)得到的中間體m-b與nbs加入有機溶劑中,在惰性氣體保護條件下,反應(yīng)得到中間體m,其反應(yīng)方程式為:
d、將化合物ⅳ、r-a與催化劑c加入有機溶劑中,在惰性氣體保護條件下,反應(yīng)得到中間體n-a,其反應(yīng)方程式為:
e、將步驟d中反應(yīng)得到的中間體n-a與nbs加入有機溶劑中,在惰性氣體保護條件下,反應(yīng)得到中間體n-b,其反應(yīng)方程式為:
f、將步驟e中反應(yīng)得到的中間體n-b、醋酸鉀、雙聯(lián)硼酸頻那醇酯與催化劑d加入有機溶劑中,在氮氣氣體保護條件下,反應(yīng)得到中間體n,其反應(yīng)方程式為:
g、將步驟c中反應(yīng)得到的中間體m與步驟f中反應(yīng)得到的中間體n加入有機溶劑中,在惰性氣體保護下,再加入碳酸鉀、四丁基溴化銨、催化劑e、三叔丁基膦四氟化硼酸鹽進行回流反應(yīng),向體系中分別加入苯硼酸與溴苯進行封端反應(yīng),最后得到聚合物p,其反應(yīng)方程式為:
,其中n為1-100。
作為本發(fā)明進一步優(yōu)選,在步驟a中,所述有機溶劑為甲苯,所述催化劑a為pd(pph3)4,所述反應(yīng)溫度控制在95-100℃,所述反應(yīng)時間為6-20h,所述化合物ⅰ與化合物ⅱ的摩爾比為1:(0.8-0.9),所述催化劑a與化合物ⅰ的摩爾比為0.001:0.005。
作為本發(fā)明進一步優(yōu)選,在步驟b中,所述有機溶劑為甲苯,所述催化劑b為pd(pph3)4,所述反應(yīng)溫度控制在95-100℃,所述反應(yīng)時間為6-20h,所述中間體m-a與化合物ⅲ的摩爾比為1:(1.1-1.5),所述催化劑b與中間體m-a的摩爾比為0.001:0.005。
作為本發(fā)明進一步優(yōu)選,在步驟c中,所述有機溶劑為二氯甲烷,所述反應(yīng)溫度控制在40-50℃,所述反應(yīng)時間為2-8h,所述中間體m-b與nbs的摩爾比為1:(2.1-2.5);
在步驟d中,所述有機溶劑為甲苯,所述催化劑c為pd(oac)2,所述反應(yīng)時間為4-12h,所述化合物ⅳ與r-a的摩爾比為(1.0-1.5):1,所述催化劑c與化合物ⅳ的摩爾比為0.005:0.01。
作為本發(fā)明進一步優(yōu)選,在步驟e中,所述有機溶劑為二氯甲烷,所述反應(yīng)溫度控制在40-50℃,所述反應(yīng)時間為2-8h,所述中間體n-a與nbs的摩爾比為1:(2.1-2.5);
在步驟f中,所述有機溶劑為甲苯,所述反應(yīng)時間控制在4-6h,所述催化劑d為pd(dppf)cl2,所述中間體n-b與雙聯(lián)硼酸頻那醇酯的摩爾比1:(2.1-2.5),所述催化劑d與中間體n-b的摩爾比為0.005;0.01,所述醋酸鉀與中間體n-b的摩爾比為3:5。
作為本發(fā)明進一步優(yōu)選,在步驟g中,所述催化劑e為醋酸鈀,所述中間體m與中間體n的摩爾比為1:1,所述碳酸鉀與中間體m的摩爾比為2.5:3.5,所述四丁基溴化銨與中間體m的摩爾比為0.1:1,所述催化劑e與中間體m的摩爾比為0.1:0.2,所述三叔丁基膦四氟化硼酸鹽與中間體m的摩爾比為0.2:0.4,所述苯硼酸與中間體m的摩爾比為0.2:1,所述溴苯與中間體m的摩爾比為0.5:1.0。
本發(fā)明利用上述制備的有機電致發(fā)光材料。
本發(fā)明還提供一種有機電致發(fā)光材料在制備有機電致發(fā)光器件中的應(yīng)用。
本發(fā)明還提供一種有機電致發(fā)光器件,所述有機電致發(fā)光器件包括發(fā)光層,所述發(fā)光層含有上述的有機電致發(fā)光材料。
本發(fā)明的有益效果是:
1.本發(fā)明的以四苯基乙烯和吖啶為骨架的包含tadf單體的共軛聚合物有機電致發(fā)光材料,以四苯基乙烯和吖啶為骨架,夾雜tadf單體結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)新穎,并且光電性能優(yōu)異。
2.本發(fā)明的以四苯基乙烯和吖啶為骨架的包含tadf單體的共軛聚合物有機電致發(fā)光材料,具有較高的分子量,非常好的熱力學(xué)穩(wěn)定性,并且在常規(guī)溶劑中具有良好的溶解性,可以通過旋涂、噴墨打印或印刷方法成膜,成膜性極佳。
3.本發(fā)明的以四苯基乙烯和吖啶為骨架的包含tadf單體的共軛聚合物有機電致發(fā)光材料,熒光量子效率較高,光譜穩(wěn)定,適合作為大面積平板顯示器的發(fā)光層。
4.使用本發(fā)明的聚合物有機電致發(fā)光材料制備得到的有機電致發(fā)光器件,具有啟亮電壓低、發(fā)光效率較高、穩(wěn)定性好、使用壽命長等優(yōu)點,進而使得該聚合物電致發(fā)光材料具有很好的產(chǎn)業(yè)化前景。
附圖說明
圖1為本發(fā)明制備的有機電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中,各標(biāo)號所代表的部件列表如下:
由下層至上層,依次為101、ito導(dǎo)電玻璃襯底,102、空穴注入層,103、空穴傳輸層,104、發(fā)光層,105、電子傳輸層,106、電子注入層,107、陰極層,其中,發(fā)光層涉及到本發(fā)明所述的有機電致發(fā)光材料。
具體實施方式
以下對本發(fā)明的原理和特征進行描述,所舉實例只用于解釋本發(fā)明,并非用于限定本發(fā)明的范圍。
實施例1:中間體m1的制備
中間體m1-a的制備:取500ml三口瓶,稱取(順)-1,2-二(4-溴苯基)-二苯基乙烯(24.5g,0.05mol)、甲苯(250ml),加氮氣保護,稱取四三苯基膦鈀(0.29g,2.5×10-4mol)轉(zhuǎn)至反應(yīng)體系,升溫至60~65℃,另稱取溴丙烷的格氏試劑的甲苯溶液(6.6g,0.045mol),緩慢向體系中滴加,約40min滴畢,升溫85~90℃反應(yīng)6h,冷卻,加水淬滅反應(yīng),水洗、分液,有機相過硅膠柱,過柱液脫溶劑后用石油醚和無水乙醇重結(jié)晶得15.8g黃白色粉末固體(m1-a),收率69.7%,hplc純度98.1%。
中間體m1-b的制備:取500ml三口瓶,稱取m1-a(13.6g,0.03mol)、甲苯(150ml),加氮氣保護,稱取四三苯基膦鈀(0.17g,1.5×10-4mol)轉(zhuǎn)至反應(yīng)體系,升溫至60~65℃,另稱取1-溴己烷的格氏試劑的甲苯溶液(6.2g,0.033mol),緩慢向體系中滴加,約30min滴畢,升溫85~90℃反應(yīng)5h,冷卻,加水淬滅反應(yīng),水洗、分液,有機相過硅膠柱,過柱液脫溶劑后用石油醚和無水乙醇重結(jié)晶得9.2g黃白色粉末固體(m1-b),收率66%,hplc純度99.0%。
中間體m1的制備:取250ml三口瓶,稱取m1-b(9.2g,0.02mol)、dmf(100ml),控溫25~30℃,稱取nbs(7.5g,0.042mol)溶于dmf中,緩慢向反應(yīng)體系中滴加,約30min滴畢,繼續(xù)反應(yīng)4h,加水淬滅,用乙酸乙酯萃取,水洗、分液,有機相脫溶劑得類黃色固體,硅膠柱層析分析得6.8g白色粉末固體(中間體m1),收率55%,hplc純度99.5%。
質(zhì)譜ms(m/e),分子式c35h36br2,理論值616.47,測試值616.33。
元素分析:理論值c,68.19%;h,5.89%;n,25.92%;實測值:c,68.17%;h,5.88%;n,25.95%。
實施例2:中間體m2的制備
中間體m2-a的制備:取500ml三口瓶,稱取(順)-1,2-二(4-溴苯基)-二苯基乙烯(24.5g,0.05mol)、甲苯(250ml),加氮氣保護,稱取四三苯基膦鈀(0.29g,2.5×10-4mol)轉(zhuǎn)至反應(yīng)體系,升溫至60~65℃,另稱取溴丙烷的格氏試劑的甲苯溶液(16.1g,0.11mol),緩慢向體系中滴加,約1小時滴畢,升溫85~90℃反應(yīng)8h,冷卻,加水淬滅反應(yīng),水洗、分液,有機相過硅膠柱,過柱液脫溶劑后用石油醚和無水乙醇重結(jié)晶得14.8g黃白色粉末固體(m1-a),收率71.0%,hplc純度98.7%。
中間體m2的制備:取250ml三口瓶,稱取m2-a(8.3g,0.02mol)、dmf(100ml),控溫25~30℃,稱取nbs(7.5g,0.042mol)溶于dmf中,緩慢向反應(yīng)體系中滴加,約30min滴畢,繼續(xù)反應(yīng)4h,加水淬滅,用乙酸乙酯萃取,水洗、分液,有機相脫溶劑得類黃色固體,硅膠柱層析分析得7.0g白色粉末固體(中間體m2),收率61%,hplc純度99.6%。
質(zhì)譜ms(m/e),分子式c32h30br2,理論值574.39,測試值574.43。
元素分析:理論值c,66.91%;h,5.26%;n,27.82%;實測值:c,66.93%;h,5.22%;n,27.84%。
實施例3:中間體m3的制備
采用與實施例1相類似的方法,對使用的格氏試劑進行替換,其它條件不變,得到中間體m3,類白色粉末固體6.3g,收率51%,hplc純度99.2%。
質(zhì)譜ms(m/e),分子式c36h38br2,理論值630.49,測試值630.32。
元素分析,理論值:c,68.58%;h,6.07%;n,25.35%;實測值:c,68.46%;h,6.09%;n,25.45%。
實施例4:中間體m4的制備
采用與實施例2相類似的方法,對使用的格氏試劑進行替換,其它條件不變,得到中間體m4,類白色粉末固體8.6g,收率81%,hplc純度99.7%。
質(zhì)譜ms(m/e),分子式c32h30br2,理論值574.39,測試值574.31。
元素分析:理論值c,66.91%;h,5.26%;n,27.82%;實測值:c,66.88%;h,5.24%;n,27.87%。
實施例5:中間體n1的制備
tadf單體t1的制備:氮氣保護環(huán)境下,依次向100ml三口瓶中加入吩噁嗪(2.0g,0.011mol)、1-溴-4-((4-氟苯基)砜基)苯(3.15g,0.01mol)、鄰二甲苯(50ml)、叔丁醇鈉(1.92g,0.02mol),室溫攪拌15min后,加入醋酸鈀(23mg,0.1mmol)、2-雙環(huán)己基膦-2',6'-二甲氧基聯(lián)苯(s-phos)(84mg,0.2mmol)。浴溫設(shè)置為110~120℃,氮氣保護下攪拌反應(yīng)6-10.0h,tlc監(jiān)測原料反應(yīng)完全后降溫至室溫。水洗有機相至中性,分液,無水硫酸鈉干燥有機相,抽濾,濾液脫溶劑。柱層析提純,提純分離得到3.8g淺黃色粉末狀固體,收率91.1%,hplc純度98.4%。
中間體n1-a的制備:將9,9-二甲基吖啶(2.09g,0.01mol)、干燥dmf溶液(20ml)引入100ml三口燒瓶中,攪拌溶清,氮氣保護。分批次加入nah(440mg,0.011mol),防止沖溫,室溫25℃,攪拌反應(yīng)2h。緩慢滴加tadf單體t1(4.17g,0.01mol)的thf溶液(30ml),滴加完畢,浴溫50℃反應(yīng)12h。降至室溫,將反應(yīng)液倒入100ml冰水中終止反應(yīng),析出淺黃色固體。抽濾,水洗濾餅至中性,無水乙醇攪拌30min后抽濾,柱層析提純分離,得到5.2g淺黃色粉末狀固體,收率:85.8%,hplc純度99.3%。
中間體n1-b的制備:將中間體n1-a(6.06g,0.01mol)、dmf(100ml)引入250ml三口燒瓶中,0℃條件下降溫攪拌溶清,緩慢滴加nbs(3.9g,0.022mol)的dmf溶液(20ml),滴加完畢,室溫25℃條件下保溫攪拌5h,將反應(yīng)液倒入水中,析出黃色沉淀。抽濾,水洗濾餅至中性,加入無水乙醇攪拌30min,再次抽濾,得黃色粉末狀粗品。硅膠柱層析提純分離得到4.6g淺黃色粉末狀固體,收率:60.2%,hplc純度99.1%。
中間體n1的制備:依次向500ml三口瓶中加入中間體n1-b(15.3g,0.02mol)、雙聯(lián)硼酸頻那醇酯(11.2g,0.044mol)、koac(7.9g,0.08mol)、催化劑pd(dppf)cl2(146mg,0.2mmol)、250ml甲苯,氮氣保護下回流反應(yīng)4小時。抽濾,濾液水洗至中性,無水硫酸鈉干燥,脫溶劑。硅膠柱層析提純,得白色粉末狀固體12.3g,收率74.5%,hplc純度99.4%。
質(zhì)譜ms(m/e),分子式c51h52b2n2o7s,理論值858.65,測試值858.45。
元素分析:理論值c,71.34%;h,6.10%;b,2.52%;n,3.26%;o,13.04%;s,3.73%;實測值c,71.33%;h,6.11%;b,2.59%;n,3.21%;o,13.05%;s,3.70%。
實施例6:中間體n2的制備
tadf單體t2的制備:采用與實施例5中tadf單體t1相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的咔唑代替吩噁嗪,得到tadf單體t2,淺黃色固體3.5g,收率87.3%,hplc純度97.9%。
2,7-二溴-9,9-二甲基-9,10-二氫吖啶的制備:將9,9-二甲基吖啶(2.09g,0.01mol)、dmf(30ml)引入100ml三口燒瓶中,0℃條件下降溫攪拌溶清,緩慢滴加nbs(3.9g,0.022mol)的dmf溶液(15ml),滴加完畢,室溫25℃條件下保溫攪拌2h,將反應(yīng)液倒入水中,析出白色沉淀。抽濾,濾餅使用無水乙醇攪拌30min,再次抽濾,得白色粉末狀粗品。硅膠柱層析提純分離得到白色粉末狀固體3.0g,收率:81.7%,hplc純度98.8。
中間體n2-a的制備:采用與實施例5中間體n1-b相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的2,7-二溴-9,9-二甲基-9,10-二氫吖啶代替9,9-二甲基吖啶,使用等當(dāng)量的tadf單體t2-a代替tadf單體t1-a得到tadf單體t2,淺黃色固體5.7g,收率76.2%,hplc純度98.7%。
中間體n2的制備:采用與實施例5中間體n1相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的中間體n2-a代替中間體n1-b,制得類白色固體11.1g(中間體n2),收率66%,hplc純度99.3%。
質(zhì)譜ms(m/e),分子式c51h52b2n2o6s,理論值842.66,測試值842.51。
元素分析:理論值c,72.69%;h,6.22%;b,2.57%;n,3.32%;o,11.39%;s,3.81%;實測值c,72.66%;h,6.18%;b,2.59%;n,3.33%;o,13.41%;s,3.82%。
實施例7:中間體n3的制備
tadf單體t3的制備:氮氣保護環(huán)境下,依次向100ml三口瓶中加入3,6-二叔丁基咔唑(3.07g,0.011mol)、4,4'-二溴苯砜(3.76g,0.01mol)、鄰二甲苯(50ml)、叔丁醇鈉(1.92g,0.02mol),室溫攪拌15min后,加入醋酸鈀(23mg,0.1mmol)、2-雙環(huán)己基膦-2',6'-二甲氧基聯(lián)苯(s-phos)(84mg,0.2mmol)。浴溫設(shè)置為110-120℃,氮氣保護下攪拌反應(yīng)6.0-10.0h,tlc監(jiān)測原料反應(yīng)完全后降溫至室溫。水洗有機相至中性,分液,無水硫酸鈉干燥有機相,抽濾,濾液脫溶劑。柱層析提純,提純分離得到2.1g淺黃色粉末狀固體,收率36.6%,hplc純度99.4%。
中間體n3-a的制備:氮氣保護環(huán)境下,依次向100ml三口瓶中加入9,9-二甲基吖啶(2.30g,0.011mol)、tadf單體t3(5.74g,0.01mol)、鄰二甲苯(80ml)、叔丁醇鈉(1.92g,0.02mol),室溫攪拌15min后,加入醋酸鈀(23mg,0.1mmol)、2-雙環(huán)己基膦-2',6'-二甲氧基聯(lián)苯(s-phos)(84mg,0.2mmol)。浴溫設(shè)置為110~120℃,氮氣保護下攪拌反應(yīng)6.0-10.0h,tlc監(jiān)測原料反應(yīng)完全后降溫至室溫。水洗有機相至中性,分液,無水硫酸鈉干燥有機相,抽濾,濾液脫溶劑。柱層析提純,提純分離得到6.4g淺黃色粉末狀固體,收率91.2%,hplc純度99.0%。
中間體n3-b的制備:將中間體n3-a(7.02g,0.01mol)、dmf(100ml)引入250ml三口燒瓶中,0℃條件下降溫攪拌溶清,緩慢滴加nbs(3.9g,0.022mol)的dmf溶液(20ml),滴加完畢,室溫25℃條件下保溫攪拌5h,將反應(yīng)液倒入水中,析出黃色沉淀。抽濾,水洗濾餅至中性,加入無水乙醇攪拌30min,再次抽濾,得黃色粉末狀粗品。硅膠柱層析提純分離得到淺黃色粉末狀固體7.4g,收率:86.0%,hplc純度99.2%。
中間體n3的制備:依次向500ml三口瓶中加入中間體n3-b(17.2g,0.02mol)、雙聯(lián)硼酸頻那醇酯(11.2g,0.044mol)、koac(7.9g,0.08mol)、催化劑pd(dppf)cl2(146mg,0.2mmol)、250ml甲苯,氮氣保護下回流反應(yīng)4小時。抽濾,濾液水洗至中性,無水硫酸鈉干燥,脫溶劑。硅膠柱層析提純,得白色粉末狀固體8.2g,收率43.0%,hplc純度99.6%。
質(zhì)譜ms(m/e),分子式c59h68b2n2o6s,理論值954.87,測試值954.78。
元素分析:理論值c,74.21%;h,7.18%;b,2.26%;n,2.93%;o,10.05%;s,3.36%;實測值c,74.25%;h,7.14%;b,2.29%;n,2.91%;o,10.08%;s,3.32%。
實施例8:中間體n4的制備
tadf單體t4的制備:采用與實施例7中tadf單體t3相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的吩噁嗪代替3,6-二叔丁基咔唑,使用等當(dāng)量的3,7-二溴二苯并[b,d]噻吩5,5-二氧代替4,4'-二溴苯砜得到tadf單體t4,得到棕黃色固體3.1g,收率65.1%,hplc純度97.5%。
中間體n4-a的制備:采用與實施例7中中間體n3-a相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的tadf單體t4代替tadf單體t3,得到黃色固體5.2g,收率86.1%,hplc純度98.8%。
中間體n4-b的的制備:采用與實施例7中間體n3-b相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的中間體n4-a代替中間體n3-a,得到黃色固體5.4g,收率70.9%,hplc純度99.1%。
中間體n4的的制備:采用與實施例7中間體n3相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的中間體n4-b代替中間體n3-b,得到黃白色固體8.74g,收率51.0%,hplc純度99.4%。
質(zhì)譜ms(m/e),分子式c51h50b2n2o7s,理論值856.64,測試值856.55。
元素分析:理論值c,71.51%;h,5.88%;b,2.52%;n,3.27%;o,13.07%;s,3.74%;實測值c,71.45%;h,5.85%;b,2.55%;n,3.30%;o,13.09%;s,3.75%。
實施例9:中間體n5的制備
中間體n5-a的制備:氮氣保護環(huán)境下,依次向100ml三口瓶中加入tadf單體t5(3.88g,0.01mol)、9,9-二甲基吖啶(2.30g,0.011mol)、鄰二甲苯(50ml)、叔丁醇鈉(1.92g,0.02mol),室溫攪拌15min后,加入醋酸鈀(23mg,0.1mmol)、三叔丁基膦四氟硼酸鹽(58mg,0.2mmol)。浴溫設(shè)置為120~140℃,氮氣保護下攪拌反應(yīng)10.0~12.0h,tlc監(jiān)測原料反應(yīng)完全后降溫至室溫。水洗有機相至中性,分液,無水硫酸鈉干燥有機相,抽濾,濾液脫溶劑。柱層析提純,提純分離得到3.7g黃綠色粉末狀固體,收率71.6%,hplc純度99.2%。
中間體n5-b的的制備:采用與實施例7中間體n3-b相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的中間體n5-a代替中間體n3-a,得到黃色固體3.7g,收率71.6%,hplc純度98.4%。
中間體n5的的制備:采用與實施例7中間體n3相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的中間體n5-b代替中間體n3-b,得到黃白色固體6.3g,收率51.0%,hplc純度99.6%。
質(zhì)譜ms(m/e),分子式c47h46b2n4o5,理論值768.51,測試值768.44。
元素分析:理論值c,73.45%;h,6.03%;b,2.81%;n,7.29%;o,10.41%;實測值c,73.56%;h,6.01%;b,2.85%;n,7.31%;o,10.44%。
實施例10:中間體n6的制備
中間體n6-a的制備:采用與實施例9中間體n5-a相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的tadf單體t6代替tadf單體t5,得到類白色固體4.6g,收率89.1%,hplc純度98.6%。
中間體n6-b的制備:采用與實施例7中中間體n3-b相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的中間體n6-a代替中間體n3-a,得到淺黃色固體6.0g,收率89.0%,hplc純度99.2%。
中間體n6的的制備:采用與實施例7中間體n3相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的中間體n6-b代替中間體n3-b,得到黃白色固體8.1g,收率79.2%,hplc純度99.7%。
質(zhì)譜ms(m/e),分子式c48h50b2n4o4,理論值768.56,測試值768.47。
元素分析:理論值c,75.01%;h,6.56%;b,2.81%;n,7.29%;o,8.33%;實測值c,75.11%;h,6.54%;b,2.77%;n,7.27%;o,8.31%。
實施例11:中間體n7的制備
中間體n7-a的制備:采用與實施例9中間體n5-a相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的tadf單體t7代替tadf單體t5,得到黃色固體5.9g,收率67.8%,hplc純度98.9%。
中間體n7-b的制備:采用與實施例7中中間體n3-b相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的中間體n7-a代替中間體n3-a,得到黃色固體8.1g,收率78.8%,hplc純度99.1%。
中間體n7的的制備:采用與實施例7中間體n3相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的中間體n7-b代替中間體n3-b,得到黃白色固體8.8g,收率61.3%,hplc純度99.3%。
質(zhì)譜ms(m/e),分子式c74h77b2n5o4,理論值1122.06,測試值1122.15
元素分析:理論值c,79.21%;h,6.92%;b,1.93%;n,6.24%;o,5.70%;實測值c,79.30%;h,6.90%;b,1.93%;n,6.21%;o,5.66%。
實施例12:中間體n8的制備
中間體n8-a的制備:采用與實施例9中間體n5-a相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的tadf單體t8代替tadf單體t5,得到白色固體6.9g,收率78.5%,hplc純度98.8%。
中間體n8-b的制備:采用與實施例7中中間體n3-b相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的中間體n8-a代替中間體n3-a,得到白色固體7.8g,收率75.2%,hplc純度99.3%。
中間體n8的的制備:采用與實施例7中間體n3相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的中間體n8-b代替中間體n3-b,得到黃白色固體9.2g,收率54.2%,hplc純度99.5%。
質(zhì)譜ms(m/e),分子式c70h60b2n6o6,理論值1102.88,測試值1102.67
元素分析:理論值c,76.23%;h,5.48%;b,1.96%;n,7.62%;o,8.70%;實測值c,76.31%;h,5.45%;b,1.95%;n,7.60%;o,8.68%。
實施例13:中間體n9的制備
tadf單體t9的制備:采用與實施例5中tadf單體t1相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的4,4'-二溴二苯甲酮代替1-溴-4-((4-氟苯基)砜基)苯,得到tadf單體t9,得到得到白色固體2.6g,收率58.8%,hplc純度98.5%。
中間體n9-a的制備:采用與實施例5中中間體n1-a相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的tadf單體t9代替tadf單體t1,得到黃色固體5.2g,收率86.1%,hplc純度98.8%。
中間體n9-b的的制備:采用與實施例5中間體n1-b相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的中間體n9-a代替中間體n1-a,得到白色固體4.6g,收率80.7%,hplc純度99.3%。
中間體n9的的制備:采用與實施例5中間體n1相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的中間體n9-b代替中間體n1-b,得到黃白色固體8.61g,收率45.7%,hplc純度99.3%。
質(zhì)譜ms(m/e),分子式c50h48b2n2o6,理論值794.55,測試值794.41。
元素分析:理論值c,75.58%;h,6.09%;b,2.72%;n,3.53%;o,12.08%;實測值c,75.64%;h,6.05%;b,2.70%;n,3.51%;o,12.10%。
實施例14:中間體n10的制備
tadf單體t10的制備:采用與實施例7中tadf單體t3相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的3,6-二溴-9h-氧雜蒽-9-酮代替4,4'-二溴苯砜,得到類白色固體2.4g,收率43.5%,hplc純度98.8%。
中間體n10-a的制備:采用與實施例7中中間體n3-a相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的tadf單體t10代替tadf單體t3,得到類白色固體5.2g,收率76.5%,hplc純度99.1%。
中間體n10-b的的制備:采用與實施例7中間體n3-b相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的中間體n10-a代替中間體n3-a,得到白色固體7.6g,收率90.7%,hplc純度99.4%。
中間體n10的的制備:采用與實施例7中間體n3相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的中間體n10-b代替中間體n3-b,得到黃白色固體7.7g,收率64.2%,hplc純度99.5%。
質(zhì)譜ms(m/e),分子式c58h62b2n2o6,理論值904.74,測試值904.77。
元素分析:理論值c,77.00%;h,6.91%;b,2.39%;n,3.10%;o,10.61%;實測值c,77.11%;h,6.86%;b,2.36%;n,3.07%;o,10.60%。
實施例15:中間體n11的制備
tadf單體t11的制備:采用與實施例7中tadf單體t3相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的2,7-二溴蒽-9,10-二酮代替4,4'-二溴苯砜,得到類白色固體2.1g,收率37.2%,hplc純度98.1%。
中間體n11-a的制備:采用與實施例7中中間體n3-a相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的tadf單體t11代替tadf單體t3,得到黃色固體5.7g,收率82.4%,hplc純度99.4%。
中間體n11-b的的制備:采用與實施例7中間體n3-b相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的中間體n11-a代替中間體n3-a,得到黃色固體5.2g,收率61.3%,hplc純度99.6%。
中間體n11的的制備:采用與實施例7中間體n3相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的中間體n11-b代替中間體n3-b,得到黃白色固體6.5g,收率49.5%,hplc純度99.4%。
質(zhì)譜ms(m/e),分子式c59h62b2n2o6,理論值916.76,測試值916.33。
元素分析:理論值c,77.30%;h,6.82%;b,2.36%;n,3.06%;o,10.47%;實測值c,77.38%;h,6.80%;b,2.33%;n,3.01%;o,10.49%。
實施例16:中間體n12的制備
tadf單體t12的制備:采用與實施例7中tadf單體t3相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的3,5-二(4-溴苯基)-4-苯基-4h-1,2,4-三唑代替4,4'-二溴苯砜,得到黃綠色固體1.9g,收率29.1%,hplc純度98.7%。
中間體n12-a的制備:采用與實施例7中中間體n3-a相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的tadf單體t12代替tadf單體t3,得到黃色固體6.1g,收率78.0%,hplc純度99.2%。
中間體n12-b的的制備:采用與實施例7中間體n3-b相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的中間體n12-a代替中間體n3-a,得到黃色固體7.5g,收率79.8%,hplc純度99.2%。
中間體n12的的制備:采用與實施例7中間體n3相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的中間體n12-b代替中間體n3-b,得到黃白色固體5.5g,收率38.5%,hplc純度99.6%。
質(zhì)譜ms(m/e),分子式c65h69b2n5o4,理論值1005.90,測試值1005.88。
元素分析:理論值c,77.61%;h,6.91%;b,2.15%;n,6.96%;o,6.36%;實測值c,77.59%;h,6.88%;b,2.14%;n,6.98%;o,6.39%。
實施例17:中間體n13的制備
tadf單體t13的制備:采用與實施例7中tadf單體t3相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的2,5-二(4-溴苯基)-1,3,4-噻二唑代替4,4'-二溴苯砜,使用等當(dāng)量的吩噻嗪代替3,6-二叔丁基咔唑得到棕黃色固體2.8g,收率54.5%,hplc純度97.5%。
中間體n13-a的制備:采用與實施例7中中間體n3-a相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的tadf單體t13代替tadf單體t3,得到暗黃色固體5.7g,收率88.8%,hplc純度98.5%。
中間體n13-b的的制備:采用與實施例7中間體n3-b相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的中間體n13-a代替中間體n3-a,得到黃色固體6.3g,收率78.7%,hplc純度99.0%。
中間體n13的的制備:采用與實施例7中間體n3相類似的合成方法,使用等當(dāng)量的中間體n13-b代替中間體n3-b,得到黃白色固體7.7g,收率44.3%,hplc純度99.4%。
質(zhì)譜ms(m/e),分子式c51h48b2n4o4s2,理論值866.70,測試值866.58。
元素分析:理論值c,70.68%;h,5.58%;b,2.49%;n,6.46%;o,7.38%;s,7.40;實測值c,70.64%;h,5.57%;b,2.48%;n,6.50%;o,7.40%。
實施例18:聚合物p1的制備
高純氮氣保護環(huán)境下,依次向50ml高壓釜中加入中間體m1(616mg,1mmol)、中間體n1(858mg,1mmol)、甲苯(20ml)、碳酸鉀(414mg,3.0mmol)、四丁基溴化銨(32mg,0.1mmol)、去離子水(4ml),室溫攪拌15min后,加入醋酸鈀(45mg,0.2mmol)、三叔丁基膦四氟硼酸鹽(116mg,0.4mmol),使用高純氮氣充分置換后封閉體系。溫度設(shè)置為100~110℃,攪拌反應(yīng)48h。加入苯硼酸(25mg,0.2mmol)封端,繼續(xù)反應(yīng)12h,再加入溴苯(157mg,1.0mmol)封端,繼續(xù)反應(yīng)12h,冷卻至室溫。過濾膜,除去機械雜質(zhì)及鹽,過柱液脫溶劑,使用甲苯/無水乙醇重結(jié)晶,抽濾得黃白色固體。通過柱層析進一步提純分離得0.7g淺黃透明液體,收率65.9%。
實施例19:聚合物p2的制備
采用與實施例18相類似的合成方法,使用等量的中間體n2替換中間體n1,其他條件不變。柱層析提純分離得到0.5g黃綠色透明液體,收率48.1%。
實施例20:聚合物p3的制備
采用與實施例18相類似的合成方法,使用等量的中間體m2替換中間體m1,使用等量的中間體n3替換中間體n1,其他條件不變。柱層析提純分離得到0.8g黃綠色透明液體,收率71.7%。
實施例20:聚合物p4的制備
采用與實施例18相類似的合成方法,使用等量的中間體m3替換中間體m1,使用等量的中間體n4替換中間體n1,其他條件不變。柱層析提純分離得到0.5g黃綠色無色透明液體,收率46.7%。
實施例21:聚合物p5的制備
采用與實施例18相類似的合成方法,使用等量的中間體m4替換中間體m1,使用等量的中間體n5替換中間體n1,其他條件不變。柱層析提純分離得到0.4g黃綠色透明液體,收率43.1%。
實施例22:聚合物p6的制備
采用與實施例18相類似的合成方法,使用等量的中間體m4替換中間體m1,使用等量的中間體n6替換中間體n1,其他條件不變。柱層析提純分離得到0.5g藍綠色透明液體,收率53.8%。
實施例23:聚合物p7的制備
采用與實施例18相類似的合成方法,使用等量的中間體m4替換中間體m1,使用等量的中間體n7替換中間體n1,其他條件不變。柱層析提純分離得到1.05g淺綠色透明液體,收率82.0%。
實施例24:聚合物p8的制備
采用與實施例18相類似的合成方法,使用等量的中間體n8替換中間體n1,其他條件不變。柱層析提純分離得到0.99g淺綠色透明液體,收率77.1%。
實施例25:聚合物p9的制備
采用與實施例18相類似的合成方法,使用等量的中間體m3替換中間體m1,使用等量的中間體n9替換中間體n1,其他條件不變。柱層析提純分離得到0.70g黃綠色透明液體,收率67.3%。
實施例26:聚合物p10的制備
采用與實施例18相類似的合成方法,使用等量的中間體m2替換中間體m1,使用等量的中間體n10替換中間體n1,其他條件不變。柱層析提純分離得到0.65g黃綠色透明液體,收率59.6%。
實施例27:聚合物p11的制備
采用與實施例18相類似的合成方法,使用等量的中間體m4替換中間體m1,使用等量的中間體n11替換中間體n1,其他條件不變。柱層析提純分離得到0.44g無色透明液體,收率48.6%。
實施例28:聚合物p12的制備
采用與實施例18相類似的合成方法,使用等量的中間體m4替換中間體m1,使用等量的中間體n12替換中間體n1,其他條件不變。柱層析提純分離得到0.75g淺黃色透明液體,收率62.8%。
實施例29:聚合物p13的制備
采用與實施例18相類似的合成方法,使用等量的中間體n13替換中間體n1,其他條件不變。柱層析提純分離得到0.66g黃綠色透明液體,收率60.5%。
實施例30:聚合物p14的制備
中間體m5的制備:采用與實施例1相類似的方法,對使用的格氏試劑進行替換,其它條件不變,得到中間體m5,類白色粉末固體7.1g,收率47%,hplc純度99.4%。
聚合物p14的制備:采用與實施例18相類似的合成方法,使用等量的中間體m5替換中間體m1,使用等量的中間體n6替換中間體n1,其他條件不變。柱層析提純分離得到0.37g淺綠色透明液體,收率39.4%。
本發(fā)明所制備tadf共軛聚合物發(fā)光材料組成及相關(guān)性能參數(shù),如表1所示。
表1所制備tadf共軛聚合物發(fā)光材料組成及相關(guān)性能參數(shù)
表1可知,本發(fā)明所制備tadf共軛聚合物的分散系數(shù)位于1.3-2.0之間,分散系數(shù)范圍較窄;薄膜熒光量子效率位于45%-79%之間,熒光量子效率較高。
下面是本發(fā)明化合物的器件應(yīng)用實施例:
實施例31:制備器件一
制備方法:
a)清洗ito(氧化銦錫)玻璃:分別用去離子水、丙酮、異丙醇超聲清洗ito玻璃各10分鐘,然后在等離子體清洗器中處理15分鐘;
b)在陽極ito玻璃上旋涂摻雜有聚苯乙烯磺酸的聚乙氧基噻吩(pedot:pss)膜,厚度約為60nm,并在150℃的熱板上處理15min;
聚苯乙烯磺酸的聚乙氧基噻吩(pedot:pss)作為空穴注入材料;
c)在pedot:pss膜之上旋涂pvk溶液,所用pvk溶劑為甲苯,溶液濃度為5mg/ml,厚度約為30nm,并在150℃的熱板上處理30min;
d)在pvk膜之上,旋涂聚合物p1的氯苯溶液作為發(fā)光層,溶液濃度15mg/ml,厚度約為60nm,并在150℃的熱板上處理20min;
e)在發(fā)光層之上,真空蒸鍍作為電子傳輸層的tmpypb,厚度為40nm;
f)在電子傳輸層之上,真空蒸鍍電子注入層lif,厚度為1nm;
g)在電子注入層之上,真空蒸鍍陰極al,厚度為100nm。
器件的結(jié)構(gòu)為ito/pedot:pss(60nm)/pvk(30nm/本發(fā)明聚合物p1(60nm)/tmpypb(40nm)/lif(1nm)/al(100nm),旋涂過程均在高純氮氣環(huán)境的手套箱中進行,真空蒸鍍過程中,壓力<4.0×10-4pa,所得器件的測試結(jié)果見表2所示。
實施例32:制備器件二
制備方法:
a)清洗ito(氧化銦錫)玻璃:分別用去離子水、丙酮、異丙醇超聲清洗ito玻璃各10分鐘,然后在等離子體清洗器中處理15分鐘;
b)在陽極ito玻璃上旋涂摻雜有聚苯乙烯磺酸的聚乙氧基噻吩(pedot:pss)膜,厚度約為60nm,并在150℃的熱板上處理15min;
聚苯乙烯磺酸的聚乙氧基噻吩(pedot:pss)作為空穴注入材料;
c)在pedot:pss膜之上旋涂pvk溶液,所用pvk溶劑為甲苯,溶液濃度為5mg/ml,厚度約為30nm,并在150℃的熱板上處理30min;
d)在pvk膜之上,旋涂發(fā)光層mcp:20%wt聚合物p1的氯苯溶液,溶液濃度10mg/ml,厚度約為60nm,并在180℃的熱板上處理20min;
e)在發(fā)光層之上,真空蒸鍍作為電子傳輸層的tmpypb,厚度為40nm;
f)在電子傳輸層之上,真空蒸鍍電子注入層lif,厚度為1nm;
g)在電子注入層之上,真空蒸鍍陰極al,厚度為100nm。
器件的結(jié)構(gòu)為ito/pedot:pss(60nm)/pvk(30nm)/mcp:20%wt聚合物p1(50nm)/tmpypb(40nm)/lif(1nm)/al(100nm),旋涂過程均在高純氮氣環(huán)境的手套箱中進行,真空蒸鍍過程中,壓力<4.0×10-4pa,所得器件的測試結(jié)果見表2所示。
表2器件光電數(shù)據(jù)表
如表2所示,器件一:以聚合物p1作為單一發(fā)光層材料,器件啟亮電壓為3.8v,最大電流效率為9.1cd/a,最大功率效率4.8lm/w,最高外量子效率為3.5%,在聚合物電致發(fā)光材料范疇內(nèi)所表現(xiàn)光電性能優(yōu)異;同時,作為對比,器件二:以mcp:20%wt聚合物p1作為發(fā)光層,器件啟亮電壓為4.0v,與非摻雜器件一啟亮電壓值相近,最大電流效率為12.8cd/a,最大功率效率5.8lm/w,最高外量子效率為4.8%,器件光電性能穩(wěn)定提升。
以上所述僅為本發(fā)明較佳的實施例,并不是對本發(fā)明的限制。本發(fā)明旨在提供一種以吖啶為骨架包含tadf單體的共軛聚合物有機電致發(fā)光材料,以本發(fā)明所提供的材料制作的電致發(fā)光器件,器件性能有進一步提升的空間,其他任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所做的改變、修飾、替代、組合、簡化均應(yīng)為等效的置換方式,如使用其它材料代替pvk作為空穴傳輸層,使用其他材料代替tmpypb作為電子傳輸層,使用其他摻雜的方式制作發(fā)光層等,類似改進都應(yīng)該被理解為,屬于本發(fā)明的保護范疇。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例,并不用以限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。