两极构型含苯并咪唑单元芘基蓝光材料及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了两极构型含苯并咪唑单元的芘基蓝光材料及制备方法与应用，属于有机电致发光材料与器件领域。该类化合物是将苯基、烷基苯基或烷氧基苯基引入到芘的1,8位，将N‑苯基苯并咪唑基团引入到芘的3,6位合成高效芘基蓝光材料，其优点是：合成简便、原料廉价、成本低；外围取代基团可以有效的抑制分子间的堆积，使材料的固态发光效率高达85.43％。材料的热稳定性高，具有较高的分解温度和玻璃化转变温度；具有优良的电子传输能力，从而可简化器件结构。利用本发明专利技术材料作为发光层和电子传输层制备的电致发光器件在亮度、效率和稳定性等方面获得了较高的水平，而且材料的电致发光光谱在天蓝到深蓝区域，为全彩显示和照明提供了一种优良的蓝光材料。

Two polar configuration containing benzimidazole unit, pyrene based blue light material, preparation method and Application

The invention discloses a double crystal configuration, a pyrene based blue light material containing a benzimidazole unit, a preparation method and an application thereof, belonging to the field of organic electroluminescent materials and devices. The compound is 1,8, alkyl or phenyl phenyl alkoxyphenyl introduced to pyrene, N phenylbenzimidazole group into the 3,6 synthesis of high Xiaobi pyrene based blue light material, the utility model has the advantages of simple synthetic, cheap raw materials, low cost; the accumulation of inhibitory molecules of peripheral substituents can be effectively. The solid material with luminous efficiency as high as 85.43%. The material has high thermal stability, high decomposition temperature and glass transition temperature, and has excellent electron transport capability, thus simplifying the device structure. Using the material of the invention as a light emitting layer and electron transporting layer preparation of electroluminescent devices to obtain a higher level in the brightness, efficiency and stability, and El spectrum to the region in the blue sky blue, provides an excellent material for blue full-color display and lighting.

【技术实现步骤摘要】
两极构型含苯并咪唑单元芘基蓝光材料及制备方法和应用
本专利技术属于有机电致发光材料领域，具体涉及一种两极构型含苯并咪唑单元的芘基蓝光材料和制备方法，以及该材料在有机电致发光方面的应用。
技术介绍
有机电致发光二极管(OLEDs)在平板显示和固体照明方面显示出来的巨大优势吸引了学者们的广泛关注【Chem.Soc.Rev.,2011,40,3467-3482】。为了促进有机电致发光领域的发展，研究者们主要致力于设计合成优良的光电功能材料和提高器件的制备技术。目前，许多有机电致发光材料已经商业化，在手机、显示器等方面得到应用。对于发光材料来说，高效的红光和绿光不断的研发出来，已相对成熟，但是蓝光材料在效率、色纯度和寿命等方面存在很大不足，合成高效的蓝光材料依然面临着巨大的挑战【J.Mater.Chem.C,2015,3,913-944】。在众多的发光母体材料中，芘发纯净的蓝光，由于具有大的平面共轭结构而具有荧光量子效率高，载流子迁移率和电荷注入能力强，热稳定性高等优点，成为有机光电领域研究的热点【Chem.Rev.,2011,11,7260-7314】。然而也正是由于这个大的平面构型，芘分子间极易形成强的π-π堆积，使本来性能很好的蓝光材料效率降低，发光波长红移，色纯度降低，这就限制了其在固态发光方面的应用。为了解决这个问题，需要对芘分子进行改良，修饰芘的途径主要是在芘的外围引入大的取代基团拉大发色团之间的距离，从而抑制分子间的堆积，来提高材料的发光性能。但是在芘的外围引入大的取代基团的时候，会拉大分子间的距离，减弱分子间的载流子传输性能，这在一定程度上会降低器件的性能。因此在设计合成新型芘基材料时如何平衡材料的固态发光效率和载流子传输能力，是本
需要解决的现实问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种两极构型含苯并咪唑单元的芘基蓝光材料及有机电致发光器件。在芘上通过引入大位阻的苯并咪唑衍生物基团，一方面抑制分子间的堆积，一方面也可以提高材料的电子传输性能。这种结构的材料发纯净的蓝光，具有高的荧光量子效率，高的热稳定性以及良好的电子传输能力。同时本专利技术还提供了该材料在有机电致发光方面的应用。本专利技术为实现专利技术目的提出的两极构型含苯并咪唑单元的芘基蓝光材料，化合物的分子结构通式为下列分子结构通式的一种：其中，式中R1选择H、烷基或烷氧基中的一种，R2选择H或烷基。所述的两极构型含苯并咪唑单元的芘基蓝光材料的制备方法包括以下步骤：1)合成3,6-二溴-1,8-二(4-R1苯基)芘：氮气保护下，将1,8-二溴芘，4-(R1苯基)苯硼酸，四(三苯基膦)钯和2M碳酸钾溶液溶于甲苯中，回流12～24小时。反应完之后，将混合液倾入水中，有机层用二氯甲烷萃取，干燥有机层，旋蒸去除溶剂。柱层析提纯，得到1,8-二(4-R1苯基)芘。将液溴溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，逐滴滴加到化合物1,8-二(4-R1苯基)芘的DMF溶液中。滴加结束后，在室温下搅拌10～20小时，向溶液中加入水析出固体产物，抽滤，重结晶，得到如式III所示的3,6-二溴-1,8-二(4-R1苯基)芘。反应方程式为：2)合成苯并咪唑衍生物的硼酸酯：将N-(4-R2苯基)-1,2-苯二胺，4-溴苯甲醛或3-溴苯甲醛和亚硫酸氢钠的混合物溶于DMF中，在空气中搅拌回流1～2h。点板检测反应结束后冷却至室温，将反应液倾入水中，析出产品。静置一段时间后，抽滤，用少量的甲醇洗涤。过柱提纯，得到1-(4-R2苯基)-1H-2-(4-溴苯基)-苯并咪唑或1-(4-R2苯基)-1H-2-(3-溴苯基)-苯并咪唑。将1-(4-R2苯基)-1H-2-(4-溴苯基)-苯并咪唑或1-(4-R2苯基)-1H-2-(3-溴苯基)-苯并咪唑，联硼酸频哪醇酯和醋酸钾(KOAc)溶于无水1,4-二氧六环中，氮气置换后，加入Pd(dppf)Cl2加热回流3～5h。反应结束后，冷却至室温，混合物倾入水中，用有机溶剂萃取，干燥有机层，旋蒸去除溶剂。柱层析提纯得到如式IV和V所示的苯并咪唑衍生物的硼酸酯；反应方程式如下：3)合成两极构型含苯并咪唑单元的芘基蓝光材料：氮气保护下，将3,6-二溴-1,8-二(4-R1苯基)芘(式III)、苯并咪唑衍生物的硼酸酯化合物(式IV或V)、四(三苯基膦)钯和2M碳酸钾溶液溶于甲苯(TOL)中，加热回流48～72h。反应结束后，冷却至室温，混合液倾入水中，有机溶剂萃取。干燥有机层，旋蒸去除溶剂。柱层析提纯，得到如通式I和II所示的两极构型含苯并咪唑单元的芘基蓝光材料。反应方程式如下：使用本专利技术提出的两极构型含苯并咪唑单元的芘基蓝光材料制备的有机电致发光器件I：由衬底、透明导电膜、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极依次叠加构成。所述发光层采用本专利技术提出的两极构型含苯并咪唑单元的芘基蓝光材料。使用本专利技术提出的两极构型含苯并咪唑单元的芘基蓝光材料制备的有机电致发光器件II：由衬底、透明导电膜、空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻挡层、电子注入层和阴极依次叠加构成。所述发光层采用本专利技术提出的两极构型含苯并咪唑单元的芘基蓝光材料。本专利技术系列蓝光材料，其主要特征是外围取代基团苯基单元和N-苯并咪唑基团分别在芘的1,8和3,6位，构成了两极构型的高效蓝光材料。该类材料荧光量子效率高，热稳定型高，具有较高的分解温度和玻璃化转变温度，同时还具有良好的电子传输能力，使高效的蓝光发光主体材料和电子传输材料。该制作工艺简单，为全彩显示和照明应用提供了优良的材料。本专利技术制备的有机电致发光器件，由于采用本专利技术提出的两极构型含苯并咪唑单元的芘基蓝光材料作为发光层，启动电压较低，亮度和色纯度高，而且表现出良好的电子传输性能。附图说明图1本专利技术选择化合物4作为发光材料制备的有机电致发光器件结构示意图和能级图2本专利技术选择化合物10作为发光材料制备的有机电致发光器件结构示意图和能级图3器件ITO/PEDOT:PSS(40nm)/NPB(30nm)/4或10(30nm)/TPBI(20nm)/LiF(1nm)/Al(150nm)的性能曲线。其中a)电流密度–电压–亮度曲线，b)电致发光光谱，c)电流效率–电流密度曲线，d)功率效率–电流密度曲线具体实施方式下面结合具体实施例及附图，对本专利技术作进一步详细说明。实施列1本专利技术两极构型含苯并咪唑单元的芘基蓝光材料及其制备工艺实例本专利技术提出的两极构型含苯并咪唑单元的芘基蓝光材料，化合物的分子结构通式为下列分子结构通式的一种：其中，式中R1选择H、烷基或烷氧基中的一种，R2选择H或烷基。以下列举的12种分子结构式的化合物是本专利技术部分两极构型含苯并咪唑单元的芘基蓝光材料实例。下面具体说明化合物的合成、性质测定和器件制备。但本专利技术的保护范围并仅不限于这些实例。实施例1、化合物3和4的合成和性质测定1、化合物3和4的合成路线根据下述反应合成化合物3和41)合成1,8-二(4-叔丁基苯基)芘(化合物Py18)氮气保护下，将1,8-二溴芘(1.80g,5mmol，4-叔丁基苯硼酸(2.14g,12mmol)，四(三苯基膦)钯Pd(PPh3)4(0.12g,0.1mmol)和2M碳酸钾溶液(12mL)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两极构型含苯并咪唑单元的芘基蓝光材料，其特征在于其结构通式为下列结构通式(I)或(II)：

【技术特征摘要】
1.一种两极构型含苯并咪唑单元的芘基蓝光材料，其特征在于其结构通式为下列结构通式(I)或(II)：其中，式中R1选择H、烷基或烷氧基中的一种，R2选择H或烷基。2.一种制备权利要求1所述的两极构型含苯并咪唑单元的芘基蓝光材料的方法，其步骤如下：步骤1、合成3,6-二溴-1,8-二(4-R1苯基)芘：氮气保护下，将1,8-二溴芘，4-(R1苯基)苯硼酸，四(三苯基膦)钯和2M碳酸钾溶液溶于甲苯中，回流12～24小时；反应完之后，将混合液倾入水中，有机层用二氯甲烷萃取，干燥有机层，旋蒸去除溶剂；柱层析提纯，得到1,8-二(4-R1苯基)芘；将液溴溶于N,N-二甲基甲酰胺溶液中，逐滴滴加到化合物1,8-二(4-R1苯基)芘的DMF溶液中；滴加完毕后，在室温下搅拌10～20小时，向溶液中加入水析出固体产物，抽滤，重结晶，得到如式III所示的3,6-二溴-1,8-二(4-R1苯基)芘；反应方程式为：步骤2、合成苯并咪唑衍生物的硼酸酯：将N-(4-R2苯基)-1,2-苯二胺，4-溴苯甲醛或3-溴苯甲醛和亚硫酸氢钠的混合物溶于N,N-二甲基甲酰胺中，在空气中搅拌回流1～2h；点板检测反应结束后，冷却至室温，将反应液倾入水中，析出产品；静置设定时间后，抽滤，用甲醇洗涤；柱层析提纯，得到1-(4-R2苯基)-1H-2-(4-溴苯基)-苯并咪唑或1-(4-R2苯基)-1H-2-(3-溴苯基)-苯并咪唑；将1-(4-R2苯基)-1H-2-(4-溴苯基)-苯并咪唑或1-(4-R2苯基)...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪中海，张然，张丽芳，赵云，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32