一种以含氮五元杂环为核心的化合物及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种以含氮五元杂环为核心的化合物及其应用，该化合物以含氮五元杂环为核心，具有分子间不易结晶、不易聚集、具有良好成膜性的特点。将本发明专利技术化合物作为发光层材料应用于有机电致发光器件上，应用本发明专利技术化合物的有机电致发光器件具有良好的光电性能表现，可以更好的适应和满足面板制造企业的应用要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，尤其是涉及一种含氮五元杂环为核心的化合物，以及其作为发光层材料在有机发光二极管上的应用。
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含氮五元杂环为核心的化合物及其在有机电致发光器件上的应用。本专利技术化合物基于TADF机理以含氮五元杂环为核心，作为发光层材料应用于有机发光二极管，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含氮五元杂环为核心的化合物，该化合物结构如通式(1)所示：通式(1)中，X表示为氧原子、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；通式(1)中，Ar表示苯基、联苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基、呋喃基、噻吩基或吡啶基；通式(1)中，R1、R2分别独立的表示为氢原子、通式(2)或通式(3)所示结构，且R1、R2不同时为氢原子：其中，X1表示为氧原子、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；R3表示为氢原子、通式(4)或通式(5)所示结构其中，a为X2、X3、X4、X5分别独立的表示为氧原子、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；通式(4)或通式(5)通过CL1-CL2键、CL2-CL3键、CL3-CL4键或CL4-CL5键与通式(2)连接；R4、R5分别独立的表示为苯基、萘基、联苯基、通式(6)、通式(7)、通式(8)或通式(9)所示结构；R5还可以表示为氢原子：其中，X6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；R6、R7分别独立的表示苯基、萘基、二联苯基、三联苯基、二苯并呋喃、二苯并噻吩、9,9-二甲基芴或咔唑。特别的，X表示为氧原子或硫原子时，通式(2)中的R3不表示为通式(5)。优选的，所述通式(2)表示为：中的任一种。优选的，通式(3)表示为：中的任一种。优选的，所述以含氮五元杂环为核心的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所述化合物的方法，制备过程中发生的反应方程式是：当R1为氢原子时，具体制备方法为：称取以含氮五元杂环为核心的溴代化合物和R2-H，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；所述以含氮五元杂环为核心的溴代化合物与R2-H的摩尔比为1:1.0～1.5，Pd2(dba)3与以含氮五元杂环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含氮五元杂环为核心的溴代化合物的摩尔比为0.006～0.02:1，叔丁醇钠与以含氮五元杂环为核心的溴代化合物的摩尔比为2.0～3.0:1；当R1不为氢原子且R1和R2相同时，具体制备方法为：称取以含氮五元杂环为核心的溴代化合物和R1-H或R2-H，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；所述以含氮五元杂环为核心的溴代化合物与R1-H或R2-H的摩尔比为1:2.0～3.0，Pd2(dba)3与以含氮五元杂环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含氮五元杂环为核心的溴代化合物的摩尔比为0.006～0.02:1，叔丁醇钠与以含氮五元杂环为核心的溴代化合物的摩尔比为3.0～5.0:1；当R1不为氢原子且R1和R2不同时，具体制备方法为：称取以含氮五元杂环为核心的卤代化合物和R2-H，用甲苯溶解；再加入CuCl、1,10-邻菲啰啉、氢氧化钾；在惰性气氛下，将上述反应物的混合溶液于反应温度100～140℃，反应8～20小时，反应结束后加入1mol/L稀盐酸中和，混合液采用二氯甲烷萃取，有机相分别用氨水及水洗涤，旋蒸，过硅胶柱，得到中间产物；所述以含氮五元杂环为核心的卤代化合物与R2-H的摩尔比为1:1.0～1.5，CuCl与以含氮五元杂环为核心的卤代化合物的摩尔比为0.05～0.15:1，1,10-邻菲啰啉与以含氮五元杂环为核心的卤代化合物的摩尔比为0.05～0.15:1，氢氧化钾与以含氮五元杂环为核心的卤代化合物的摩尔比为3.0～5.0:1；称取中间产物和R1-H，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；所述中间产物与R1-H的摩尔比为1:1.0～1.5，Pd2(dba)3与中间产物的摩尔比为0.006～0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以含氮五元杂环为核心的化合物，其特征在于该化合物结构如通式(1)所示：通式(1)中，X表示为氧原子、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；通式(1)中，Ar表示苯基、联苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基、呋喃基、噻吩基或吡啶基；通式(1)中，R1、R2分别独立的表示为氢原子、通式(2)或通式(3)所示结构，且R1、R2不同时为氢原子：其中，X1表示为氧原子、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；R3表示为氢原子、通式(4)或通式(5)所示结构其中，a为X2、X3、X4、X5分别独立的表示为氧原子、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；通式(4)或通式(5)通过CL1‑CL2键、CL2‑CL3键、CL3‑CL4键或CL4‑CL5键与通式(2)连接；R4、R5分别独立的表示为苯基、萘基、联苯基、通式(6)、通式(7)、通式(8)或通式(9)所示结构；R5还可以表示为氢原子：其中，X6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；R6、R7分别独立的表示苯基、萘基、二联苯基、三联苯基、二苯并呋喃、二苯并噻吩、9,9‑二甲基芴或咔唑。...

【技术特征摘要】
1.一种以含氮五元杂环为核心的化合物，其特征在于该化合物结构如通式(1)所示：通式(1)中，X表示为氧原子、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；通式(1)中，Ar表示苯基、联苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基、呋喃基、噻吩基或吡啶基；通式(1)中，R1、R2分别独立的表示为氢原子、通式(2)或通式(3)所示结构，且R1、R2不同时为氢原子：其中，X1表示为氧原子、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；R3表示为氢原子、通式(4)或通式(5)所示结构其中，a为X2、X3、X4、X5分别独立的表示为氧原子、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；通式(4)或通式(5)通过CL1-CL2键、CL2-CL3键、CL3-CL4键或CL4-CL5键与通式(2)连接；R4、R5分别独立的表示为苯基、萘基、联苯基、通式(6)、通式(7)、通式(8)或通式(9)所示结构；R5还可以表示为氢原子：其中，X6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；R6、R7分别独立的表示苯基、萘基、二联苯基、三联苯基、二苯并呋喃、二苯并噻吩、9,9-二甲基芴或咔唑。2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于所述通式(1)中，X表示为氧原子或硫原子时，通式(2)中的R3不表示为通式(5)。3.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于所述通式(2)表示为：中的任一种。4.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于通式(3)表示为：中的任一种。5.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于所述以含氮五元杂环为核心的化合物的具体结构式为：中的任一种。6.一种制备权利要求1～5任一项所述化合物的方法，其特征在于制备过程中发生的反应方程式是：当R1为氢原子时，具体制备方法为：称取以含氮五元杂环为核心的溴代化合物和R2-H，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；所述以含氮五元杂环为核心的溴代化合物与R2-H的摩尔比为1:1.0～1.5，Pd2(dba)3与以含氮五元杂环为核心的溴代化合...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐丹丹，张兆超，李崇，张小庆，王立春，
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