一种嘧啶类衍生物及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种嘧啶类衍生物及其应用，该嘧啶类衍生物具有如下式式(I)所示的结构；其中，所述R1、R2、R3均为选自碳原子数为1‑60的烷基、取代和无取代的芳香杂环基、以及取代和无取代的芳香环基中的任意一种基团。本发明专利技术通过对该嘧啶类衍生物关键的化学结构等进行改进，并将该嘧啶类衍生物作为电致发光层材料应用于有机电致发光器件中，与现有技术相比能够有效解决有机电致发光器件中蓝光材料稳定性差、效率低等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种嘧啶类衍生物及其应用
本专利技术属于有机光电材料制备及应用科技领域，更具体地，涉及一种嘧啶类衍生物及其应用，该嘧啶类衍生物(尤其是非对称的嘧啶类衍生物)尤其可应用于有机发光二极管。
技术介绍
有机电致发光(OLED)具有轻薄，自发光，高对比度，易于大面积制造，可用于柔性和透明显示与照明领域等优点，被誉为“梦幻显示”和下一代固态照明技术。自1963年，Pope教授以数百伏的偏压施加于蒽的晶体上，会出现微弱的蓝光，但是由于过高的电压和不佳的发光效率，并未引起人们重视，1987年，邓青云博士(C.W.Tang)以及SteveVanSlyke以真空蒸镀的方法制成多层的OLED器件，极大的降低了器件的驱动电压，提高了发光效率，使得OLED的照明显示技术成为了可能。OLED的发展，大致经历了荧光→磷光→热致延迟荧光的三个发展阶段：1998年，普林斯顿大学Forrest等第一次报道了电致磷光PhOLED器件，紧接着通过适当的主客体材料，实现了PhOLED器件的外量子效率19％的巨大突破，2009年，日本的Adachi教授提出了热致延迟荧光(TADF)理论，通过D-A分子结构时间，实现△Est≤100meV,在热能的帮助下，三重态激子可以上传至单重态上，从而实现内量子效率的100％利用率。第一代的纯荧光，第二代的磷光的材料发展均趋于完善，均可以达到产业要求，目前产业上，主要是采用荧光蓝光材料；绿光，红光的磷光材料，实现红绿蓝的三原色。然而蓝光荧光电致条件理论内量子效率只有25％，另有光波导影响，耦合出光常数在20％左右，故其理论最大值在5％左右。而对于第三代的热致延迟荧光材料(TADF)，其效率滚降问题非常严重，在蓝光上表现尤为明显，因此，对于OLED的蓝光效率，以及效率滚降问题亟待解决。对于实现蓝光TADF的D-A结构设计中，吸电子基团A与供电子基D的合理搭配，分子弱的电荷转移，是实现蓝光的重要途径。三嗪，二苯甲酮，二苯硫砜，磷氧等，由于其强的吸电子能力，主要搭配弱电子基团，实现的蓝光大多属于天蓝光，而且由于其强吸电子能力。目前开发的高三重态的主体材料主要为电子型强极性主体材料，在掺杂体系中，掺杂这些强电子的客体材料，容易使得载流子迁移率不平衡，效率滚降严重，光色容易红移。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种嘧啶类衍生物及其应用，其中通过对该嘧啶类衍生物关键的化学结构等进行改进，并将该嘧啶类衍生物作为电致发光层材料应用于有机电致发光器件中，与现有技术相比能够有效解决有机电致发光器件中蓝光材料稳定性差、效率低等问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种嘧啶类衍生物，其特征在于，该嘧啶类衍生物具有如下式式(I)所示的结构：其中，所述R1、R2、R3均为选自碳原子数为1-60的烷基、取代和无取代的芳香杂环基、以及取代和无取代的芳香环基中的任意一种基团。按照本专利技术的另一方面，提供了一种嘧啶类衍生物，其特征在于，该嘧啶类衍生物具有如下式式(I)～式(VI)任意一项所示的结构：其中，所述R1、R2、R3为咔唑基、苯并呋喃咔唑基、苯并呋喃咔唑基、苯并噻吩咔唑基、苯并噻吩咔唑基、单氮杂咔唑基、吡啶基以及它们的衍生基团中的任意一种；优选的，所述R1、R2、R3为如下式式X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9所示基团中的任意一项；作为本专利技术的进一步优选，所述R2与所述R3两者不同。作为本专利技术的进一步优选，所述嘧啶类衍生物具有如下式式1～式170任意一项所示的结构：其中，所述式1对应所述式(I)，所述式2～式28对应所述式(II)，所述式29～式46对应所述式(III)，所述式47～式65对应所述式(IV)，所述式66～式116对应所述式(V)，所述式117～式170对应所述式(VI)。按照本专利技术的又一方面，本专利技术提供了上述嘧啶类衍生物在有机电致发光器件中的应用，该嘧啶类衍生物是作为电致发光层材料、传输层材料或阻挡层材料；优选的，所述电致发光层材料为荧光材料、延迟荧光材料、磷光主体材料或荧光主体材料。按照本专利技术的再一方面，本专利技术提供了一种应用有上述嘧啶类衍生物的电致发光器件，其特征在于，该电致发光器件包括一对电极、以及设置在这对电极之间的有机发光介质，所述有机发光介质包括上述嘧啶类衍生物。本专利技术中的嘧啶类衍生物(如非对称嘧啶类衍生物)，是基于嘧啶核心，外围采用吡啶，单氮杂咔唑来调控适当的吸电子能力，供电子基团选择三重态3.0eV的咔唑和约为2.96eV苯并呋喃并咔唑、苯并噻吩并咔唑，通过D-A结构设计，调控合适的HOMO,LUMO的分布，主要应用于TADF客体材料，主体材料，以及载流子传输材料或者阻挡材料。其目的在于通过采用简单可行的合成方案合成嘧啶类衍生物并将其应用于电致发光材料，由此解决现有技术的蓝光材料稳定性差、效率低的技术问题。本专利技术中的嘧啶类衍生物可作为电致发光层材料、传输层材料或阻挡层材料传输层可以是电子传输层，也可以是空穴传输层；阻挡层，相似的，可以是电子阻挡层，也可以是空穴阻挡层。当作为电致发光层材料时，可以进一步细分作为荧光材料、延迟荧光材料、磷光主体材料或荧光主体材料；其中，磷光主体材料、荧光主体材料对应掺杂体系中的主体材料；荧光材料、延迟荧光材料既可以对应非掺杂体系中的荧光发光、以及延迟荧光发光，也可以对应掺杂体系中的荧光(包含了普通荧光和延迟荧光)客体材料。本专利技术通过将嘧啶的2,4,6三个位置的取代基依次取代为R1、R2、R3(其中，R1、R2、R3可为烷基，芳香族取代基及杂环取代基，芳族氮杂环基；优选为咔唑，苯并呋喃咔唑，苯并噻吩咔唑，吡啶，单氮杂咔唑及它们的衍生物；包括咔唑基X1、苯并呋喃咔唑基X2、苯并呋喃咔唑基X3、苯并噻吩咔唑基X4，苯并噻吩咔唑基X5、单氮杂咔唑基X6、吡啶基X7、吡啶基X8、吡啶基X9等咔唑类衍生物取代基、杂环取代基)，从而得到嘧啶类衍生物；优选的，R2、R3不同，或者取代位置不对称，形成非对称的嘧啶类衍生物。附图说明图1为实施例1中如式2所示的化合物其TADF特征图，其中图1(a)、图1(b)分别为溶剂化效应、以及寿命延迟曲线；从图1可以看出，实施例1中如式2所示的化合物符合D-A结构的性质，并具有TADF(热致延迟荧光特征)。图2是实施例3、实施例5、以及实施例9得到的如式30、式59、以及式61所示的化合物它们的电化学性质的表征图；图3是采用本专利技术嘧啶类衍生物制作有机发光二极管器件的器件结构示意图；图4是以实施例1中如式2所示的化合物作为客体发光材料制备得到的电致发光器件的结构示意图，相应层结构上方和下方的数值分别表示该层材料相应的LUMO、以及HOMO的能级大小(单位均为eV，均以真空能级为0作为参考)；图5是以实施例2中如式5所示的化合物作为客体发光材料制备得到的电致发光器件的结构示意图；图6是分别以实施例1中如式2、实施例2中如式5、实施例7中如式16、以及实施例9中如式61所示的化合物作为客体发光材料制备得到的电致发光器件的EL光谱。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种嘧啶类衍生物，其特征在于，该嘧啶类衍生物具有如下式式(I)所示的结构：

【技术特征摘要】
1.一种嘧啶类衍生物，其特征在于，该嘧啶类衍生物具有如下式式(I)所示的结构：其中，所述R1、R2、R3均为选自碳原子数为1-60的烷基、取代和无取代的芳香杂环基、以及取代和无取代的芳香环基中的任意一种基团。2.一种嘧啶类衍生物，其特征在于，该嘧啶类衍生物具有如下式式(I)～式(VI)任意一项所示的结构：其中，所述R1、R2、R3为咔唑基、苯并呋喃咔唑基、苯并呋喃咔唑基、苯并噻吩咔唑基、苯并噻吩咔唑基、单氮杂咔唑基、吡啶基以及它们的衍生基团中的任意一种；优选的，所述R1、R2、R3为如下式式X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9所示基团中的任意一项；3.如权利要求1所述嘧啶类衍生物，其特征在于，所述R2与所述R3两者不同。4.如权利要求2所述嘧啶类衍生物，其特征在于，所述嘧啶...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，张庆，庄少卿，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42