一种基于氮杂苯的五元环取代化合物及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种基于氮杂苯的五元环取代化合物及其应用。本发明专利技术化合物具有分子间不易结晶、不易聚集、具有良好成膜性的特点，本发明专利技术化合物分子中的刚性基团可以提高材料的热稳定性，本发明专利技术化合物作为发光层材料应用于OLED，制作出的OLED器件具有良好的光电性能，能够更好的满足面板制造企业的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，尤其是涉及一种以氮杂苯为核心的化合物，及其作为发光层材料在OLED器件上的应用。
技术介绍
有机电致发光(OLED:OrganicLightEmissionDiodes)器件技术既可以用来制造新型显示产品，也可以用于制作新型照明产品，有望替代现有的液晶显示和荧光灯照明，应用前景十分广泛。OLED发光器件犹如三明治的结构，包括电极材料膜层，以及夹在不同电极膜层之间的有机功能材料，各种不同功能材料根据用途相互叠加在一起共同组成OLED发光器件。作为电流器件，当对OLED发光器件的两端电极施加电压，并通过电场作用有机层功能材料膜层中的正负电荷，正负电荷进一步在发光层中复合，即产生OLED电致发光。有机发光二极管(OLEDs)在大面积平板显示和照明方面的应用引起了工业界和学术界的广泛关注。然而，传统有机荧光材料只能利用电激发形成的25％单线态激子发光，器件的内量子效率较低(最高为25％)。外量子效率普遍低于5％，与磷光器件的效率还有很大差距。尽管磷光材料由于重原子中心强的自旋-轨道耦合增强了系间窜越，可以有效利用电激发形成的单线态激子和三线态激子发光，使器件的内量子效率达100％。但磷光材料存在价格昂贵，材料稳定性较差，器件效率滚落严重等问题限制了其在OLEDs的应用。热激活延迟荧光(TADF)材料是继有机荧光材料和有机磷光材料之后发展的第三代有机发光材料。该类材料一般具有小的单线态-三线态能级差(△EST)，三线态激子可以通过反系间窜越转变成单线态激子发光。这可以充分利用电激发下形成的单线态激子和三线态激子，器件的内量子效率可以达到100％。同时，材料结构可控，性质稳定，价格便宜无需贵重金属，在OLEDs领域的应用前景广阔。虽然理论上TADF材料可以实现100％的激子利用率，但实际上存在如下问题:(1)设计分子的T1和S1态具有强的CT特征，非常小的S1-T1态能隙，虽然可以通过TADF过程实现高T1→S1态激子转化率，但同时导致低的S1态辐射跃迁速率，因此，难于兼具(或同时实现)高激子利用率和高荧光辐射效率；(2)即使已经采用掺杂器件减轻T激子浓度猝灭效应，大多数TADF材料的器件在高电流密度下效率滚降严重。就当前OLED显示照明产业的实际需求而言，目前OLED材料的发展还远远不够，落后于面板制造企业的要求，作为材料企业开发更高性能的有机功能材料显得尤为重要。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种以氮杂苯为核心的化合物及其在OLED器件上的应用。本专利技术化合物基于TADF机理以氮杂苯为核心，作为发光层材料应用于有机电致发光器件，本专利技术制作的器件具有良好的光电性能，能够满足面板制造企业的要求。本专利技术的技术方案如下：本申请人提供了一种以氮杂苯为核心的化合物，所述化合物的结构如通式(1)所示：通式(1)中，n＝1或2；通式(1)中，表示：通式(1)中，Ar1表示氢、苯基、二联苯基、三联苯基、萘基、蒽基、菲基、呋喃基、噻吩基或吡啶基；通式(1)中，Ar2表示为-Ar-R或者-R；其中，Ar表示苯基、二联苯基、三联苯基、萘基、蒽基、菲基中的一种；R采用通式(2)或通式(3)表示：通式(2)中，R1表示为通式(4)或通式(5)所示结构；其中，a选自X1、X2、X3、X4分别独立的表示为氧原子、硫原子、硒原子、C1-10直链或支链烷基取代的亚烷基、芳基取代的亚烷基、烷基或芳基取代的叔胺基中的一种；通式(4)、通式(5)通过CL1-CL2键、CL2-CL3键或CL3-CL4键连接在通式(2)上；R2、R3分别独立的表示为通式(6)、通式(7)、通式(8)或通式(9)所示结构；其中，X5为氧原子、硫原子、C1-10直链或支链烷基取代的亚烷基、芳基取代的亚烷基、烷基或芳基取代的叔胺基中的一种；R4、R5分别独立的表示为苯基、萘基、二联苯基、三联苯基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、9,9-二甲基芴基或咔唑基；通式(1)中，Ar3表示为Ar1或Ar2所示结构。优选的，所述R表示为：中的任意一种。优选的，所述化合物的具体结构式为：中的任一种。本申请人还提供了一种制备所述化合物的方法，制备过程中发生的反应方程式是：具体制备方法为：称取以氮杂苯为核心的溴代化合物和RH，用甲苯溶解；再加入Pd2(dba)3、三叔丁基膦、叔丁醇钠；在惰性气氛下，将上述反应物的混合溶液于反应温度95～110℃，反应10～24小时，冷却并过滤反应溶液，滤液旋蒸，过硅胶柱，得到目标产物；所述以氮杂苯为核心的溴代化合物与RH的摩尔比为1:1.0～3.0，Pd2(dba)3与以氮杂苯为核心的溴代化合物的摩尔比为0.006～0.02:1，三叔丁基膦与以氮杂苯为核心的溴代化合物的摩尔比为0.006～0.02:1，叔丁醇钠与以氮杂苯为核心的溴代化合物的摩尔比为2.0～5.0:1。本申请人还提供了一种所述化合物的发光器件，所述化合物作为发光层的主体材料，用于制作有机电致发光器件。本申请人还提供了另一种包含所述化合物的发光器件，所述化合物作为发光层的掺杂材料，用于制作有机电致发光器件。本专利技术有益的技术效果在于：本专利技术化合物以氮杂苯为母核，周围连接芳香杂环基团，破坏分子的结晶性，避免了分子间的聚集作用，分子中多为刚性基团，具有良好的热稳定性。所述化合物结构分子内包含电子给体(donor,D)与电子受体(acceptor,A)的组合可以增加轨道重叠、提高发光效率，同时连接芳香杂环基团以获得HOMO、LUMO空间分离的电荷转移态材料，实现小的S1态和T1态的能级差，从而在热刺激条件下实现反向系间窜越，适合作为发光层材料主体材料使用。进一步的，根据材料分子设计的不同，此类材料具有较高的荧光量子效率，可以作为发光层掺杂材料使用。本专利技术所述化合物可作为发光层材料应用于OLED发光器件制作，可获得良好的器件表现，器件的电流效率，功率效率和外量子效率均得到很大改善；同时，对于器件寿命提升非常明显。本专利技术所述化合物材料在OLED发光器件中具有良好的应用效果，具有良好的产业化前景。附图说明图1为本专利技术化合物应用的器件结构示意图；其中，1为透明基板层，2为ITO阳极层，3为空穴注入层，4为空穴传输层，5为发光层，6为电子传输层，7为电子注入层，8为阴极反射电极层。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术进行具体描述。实施例1：化合物3的合成：合成路线：250ml的四口瓶，在通入氮气的气氛下，加入0.01mol2-(4-溴苯基)-4,6-二(2-噻吩基)嘧啶，0.015mol中间体A1，0.03mol叔丁醇钠，1×10-4molPd2(dba)3，1×10-4mol三叔丁基膦，150ml甲苯，加热回流24小时，取样点板，反应完全；自然冷却，过滤，滤液旋蒸，过硅胶柱，得到目标产物，纯度99.3％，收率67.5％。元素分析结构(分子式C46H28N4OS2)：理论值C,77.07；H,3.94；N,7.82；O,2.23；S,8.95；测试值：C,77.06；H,3.93；N,7.83；O,2.24；S,8.94。HPLC-MS：材料分子量为716.17，实测分子量716.41。实施例2：化合物11的合成：合成路线：250ml的四口瓶，在通入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以氮杂苯为核心的化合物，其特征在于所述化合物的结构如通式(1)所示：通式(1)中，n＝1或2；通式(1)中，表示：通式(1)中，Ar1表示氢、苯基、二联苯基、三联苯基、萘基、蒽基、菲基、呋喃基、噻吩基或吡啶基；通式(1)中，Ar2表示为‑Ar‑R或者‑R；其中，Ar表示苯基、二联苯基、三联苯基、萘基、蒽基、菲基中的一种；R采用通式(2)或通式(3)表示：通式(2)中，R1表示为通式(4)或通式(5)所示结构；其中，a选自X1、X2、X3、X4分别独立的表示为氧原子、硫原子、硒原子、C1‑10直链或支链烷基取代的亚烷基、芳基取代的亚烷基、烷基或芳基取代的叔胺基中的一种；通式(4)、通式(5)通过CL1‑CL2键、CL2‑CL3键或CL3‑CL4键连接在通式(2)上；R2、R3分别独立的表示为通式(6)、通式(7)、通式(8)或通式(9)所示结构；其中，X5为氧原子、硫原子、C1‑10直链或支链烷基取代的亚烷基、芳基取代的亚烷基、烷基或芳基取代的叔胺基中的一种；R4、R5分别独立的表示为苯基、萘基、二联苯基、三联苯基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、9,9‑二甲基芴基或咔唑基；通式(1)中，Ar3表示为Ar1或Ar2所示结构。...

【技术特征摘要】
1.一种以氮杂苯为核心的化合物，其特征在于所述化合物的结构如通式(1)所示：通式(1)中，n＝1或2；通式(1)中，表示：通式(1)中，Ar1表示氢、苯基、二联苯基、三联苯基、萘基、蒽基、菲基、呋喃基、噻吩基或吡啶基；通式(1)中，Ar2表示为-Ar-R或者-R；其中，Ar表示苯基、二联苯基、三联苯基、萘基、蒽基、菲基中的一种；R采用通式(2)或通式(3)表示：通式(2)中，R1表示为通式(4)或通式(5)所示结构；其中，a选自X1、X2、X3、X4分别独立的表示为氧原子、硫原子、硒原子、C1-10直链或支链烷基取代的亚烷基、芳基取代的亚烷基、烷基或芳基取代的叔胺基中的一种；通式(4)、通式(5)通过CL1-CL2键、CL2-CL3键或CL3-CL4键连接在通式(2)上；R2、R3分别独立的表示为通式(6)、通式(7)、通式(8)或通式(9)所示结构；其中，X5为氧原子、硫原子、C1-10直链或支链烷基取代的亚烷基、芳基取代的亚烷基、烷基或芳基取代的叔胺基中的一种；R4、R5分别独立的表示为苯基、萘基、二联苯基、三联苯基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、9,9-二甲基芴基或咔唑基；通式(1)中，Ar3表示为Ar1或Ar2...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐丹丹，徐凯，李崇，张小庆，张兆超，
申请(专利权)人：江苏三月光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32