一种以芳杂环并茚芴单元为核的双极性小分子发光材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种以芳杂环并茚芴单元为核的双极性小分子发光材料及其制备方法与应用。本发明专利技术通过Suzuki聚合反应制得所述以芳杂环并茚芴单元为核的双极性小分子发光材料，合成方法简单，容易提纯，有利于工业化应用。本发明专利技术的以芳杂环并茚芴单元为核的双极性小分子发光材料中，芳杂环并茚芴平面性较好，具有较大的荧光量子产率；同时，具有良好的溶解性、成膜性和薄膜形态稳定性，适合进行溶液加工和印刷显示，用于有机发光二极管的发光层的制备，基于该双极性小分子发光材料的发光层在制备器件时不用退火处理，使得制备工艺简单。

【技术实现步骤摘要】
一种以芳杂环并茚芴单元为核的双极性小分子发光材料及其制备方法与应用
本专利技术涉及有机光电材料
，具体涉及一种以芳杂环并茚芴单元为核的双极性小分子发光材料及其制备方法与应用。
技术介绍
有机发光二极管(OLED)因具有高效、低电压驱动，易于大面积制备等优点得到人们广泛的关注。OLED的研究始于20世纪50年代，直到1987年美国柯达公司的邓青云博士采用三明治器件结构研制出了OLED器件在10V直流电压驱动下发光亮度可达到1000cdm-2，使OLED获得了划时代的发展。OLED器件由阴极、阳极和中间的有机层构成，有机层一般包括电子传输层、发光层和空穴传输层，首先电子和空穴分别从阴阳两极注入，并分别在功能层中进行迁移，然后电子和空穴在合适的位置形成激子，激子在一定范围内进行迁移，最后激子发光。为了早日实现有机/高分子电致发光器件的商业化，除了应满足能够实现全色显示、单色纯度高、热化学稳定性好和使用寿命长等要求外，还希望器件具有高的发光效率。目前影响OLED器件效率的主要因素之一是材料本身的电子和空穴传输注入的不平衡。因此，为了获得高效的OLED器件，必须合理调节材料的电子空穴传输与注入的平衡。近年来，双极性材料因具有平衡的空穴和电子载流子流，在有机电致发光领域吸引了人们广泛的关注，而且该材料使得器件的结构简化。这种新型的技术不仅在理论研究领域被科学家所青睐，而且正在逐步走向工业化生产，因而开发双极性材料具有实用化价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对目前现有面临的问题，提供一种以芳杂环并茚芴单元为核的双极性小分子发光材料。该材料具有良好的电子和空穴传输性能，可以平衡载流子的注入与传输，使得更多的电子和空穴有效地复合产生激子，从而提高器件的发光效率。本专利技术的目的还在于提供所述一种以芳杂环并茚芴单元为核的双极性小分子发光材料的制备方法。本专利技术的目的还在于提供所述一种以芳杂环并茚芴单元为核的双极性小分子发光材料在制备发光二极管的发光层中的应用。本专利技术通过如下技术方案实现。一种以芳杂环并茚芴单元为核的双极性小分子发光材料，具有如下化学结构式：式中，Ar为六元芳杂环；Ar1为电子受体单元；Ar2为电子给体单元；R为包括卤素、氰基、烷氧基、氟代烷氧基、H原子、芳基、三苯胺、碳原子数1-20的直链或者支链烷基，或为碳原子数1-20的烷氧基，或为-(CH2)K-O-(CH2)m-X，其中，K＝1-10，m＝1-10，X为如下结构中的任意一种：进一步地，所述电子受体单元Ar1为如下结构式中的任意一种：其中，n＝1-3；R1为碳原子数1-20的直链或者支链烷基，或为碳原子数1-20的烷氧基。进一步地，所述电子给体单元Ar2为如下结构式中的任意一种：所述的一种以芳杂环并茚芴单元为核的双极性小分子发光材料的制备方法，主要包括中心单元芳杂环并茚芴的制备。所述的一种以芳杂环并茚芴单元为核的双极性小分子发光材料的制备方法，以芳杂环并茚芴为核，通过Suzuki偶合反应，将电子给体单元Ar2和电子受体单元Ar1连接在芳杂环并茚芴单元两侧，得到所述的一种以芳杂环并茚芴单元为核的双极性小分子发光材料。进一步地，所述Suzuki偶合反应的温度为110～160℃，反应的时间为18～24h。所述的一种以芳杂环并茚芴单元为核的双极性小分子发光材料在制备发光二极管的发光层中的应用，将所述以芳杂环并茚芴单元为核的双极性小分子发光材料用有机溶剂溶解，通过旋涂、喷墨打印或印刷方法成膜，得到所述发光二极管的发光层。进一步地，所述有机溶剂包括氯苯。进一步地，所述发光层用于制备发光二极管或平板显示器。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术首次使用芳杂环并茚芴为中心，合成了双极性小分子发光材料，且合成方法简单，容易提纯，有利于工业化应用；(2)本专利技术制备的双极性小分子发光材料具有良好的溶解性、成膜性和薄膜形态稳定性，适合进行溶液加工和印刷显示，基于该双极性小分子发光材料的发光层在制备器件时不用退火处理，使得制备工艺简单；(3)本专利技术以芳杂环并茚芴单元为核的双极性小分子发光材料中，芳杂环并茚芴平面性较好，具有较大的荧光量子产率。附图说明：图1为化合物D1在薄膜状态下的紫外-可见吸收光谱图；图2为化合物D2在薄膜状态下的紫外-可见吸收光谱图；图3为化合物D3与二茂铁的循环伏安曲线图；图4为化合物D4薄膜状态下的光致发光光谱图；图5为基于化合物D4的电致发光器件的电流密度-流明效率谱图。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例11-溴-2-喹喔啉甲酸甲酯在氩气气氛下，将1-溴-2-喹喔啉甲酸(10g，39.73mmol)加入两口瓶中，再加入100mL甲醇，然后逐滴加入浓硫酸(39.06mg，397.29umol)，加热到110℃，反应18h；将反应混合物倒入水中，用乙酸乙酯萃取，有机层用食盐水完全洗涤后，加无水硫酸镁干燥；溶液浓缩后，得到白色固体粗品，用硅胶柱层析提纯(洗脱剂选择石油醚/二氯甲烷＝3/1，v/v)，产物长时间放置冰箱中得到白色固体，产率85％。1HNMR、13CNMR、MS和元素分析结果表明所得到的化合物为目标产物。化学反应方程式如下所示：实施例22-溴芴的制备在250mL三口瓶中，加入芴(16.6g，0.1mol)、铁粉(88mg，1.57mmol)和三氯甲烷100mL；冰水浴冷却，滴加溴(17.6g，0.1mol)/三氯甲烷混合溶液35mL，滴加时瓶内温度不超过5℃；反应完毕，过滤、氯仿重结晶，得白色固体19.3g，产率84％。1HNMR、13CNMR、MS和元素分析结果表明所得到的化合物为目标产物。化学反应方程式如下所示：实施例32-溴-9，9-二辛基芴的制备在三口瓶中加入2-溴芴(7.4g，0.03mol)、苄基三乙基氯化铵(0.07g，0.3mmol)、二甲基亚砜90mL和45mL氢氧化钠水溶液(50wt％)，室温下搅拌形成悬浮液；加入1-溴正辛烷(12.5g，65mmol)，继续搅拌3小时后，用乙醚萃取；用饱和氯化钠水溶液洗涤乙醚相，无水硫酸镁干燥；蒸去溶剂，产物用石油醚作洗脱剂柱层析提纯，得白色固体。1HNMR、13CNMR、MS和元素分析结果表明所得到的化合物为目标产物。化学反应方程式如下所示：实施例42-硼酸酯-9，9-二辛基芴的制备在氩气气氛下，将2-溴-9,9-二辛基芴(5g，10.65mmol)溶解于180mL精制的THF中，在-78℃下逐渐滴加1.6mol.L-1的正丁基锂28mL，反应2小时，然后加入2-异丙氧基-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼烷25mL，在-78℃下继续反应1小时，升温至室温反应24小时；将反应混合物倒入水中，用乙酸乙酯萃取，有机层用食盐水完全洗涤后，加无水硫酸镁干燥；溶液浓缩后，得到浅黄色粘稠状粗品，用硅胶柱层析提纯(洗脱剂选择石油醚/乙酸乙酯＝20/1，v/v)，产物长时间放置冰箱中得到白色固体，产率70％。1HNMR、13CNMR、MS和元素分析结果表明所得到的化合物为目标产物。化学反应方程式如下所示：实施例5化合物M1的制备在氩气氛围下，将2-硼酸酯-9，9-二辛基芴(5g，9.68mmol)和1-溴-2-喹喔啉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以芳杂环并茚芴单元为核的双极性小分子发光材料，其特征在于，具有如下化学结构式：

【技术特征摘要】
1.一种以芳杂环并茚芴单元为核的双极性小分子发光材料，其特征在于，具有如下化学结构式：式中，Ar为六元芳杂环；Ar1为电子受体单元；Ar2为电子给体单元；R为包括卤素、氰基、烷氧基、氟代烷氧基、H原子、芳基、三苯胺、碳原子数1-20的直链或者支链烷基，或为碳原子数1-20的烷氧基，或为-(CH2)K-O-(CH2)m-X，其中，K＝1-10，m＝1-10，X为如下结构中的任意一种：2.根据权利要求1所述的一种以芳杂环并茚芴单元为核的双极性小分子发光材料，其特征在于，所述电子受体单元Ar1为如下结构式中的任意一种：其中，n＝1-3；R1为碳原子数1-20的直链或者支链烷基，或为碳原子数1-20的烷氧基。3.根据权利要求1所述的一种以芳杂环并茚芴单元为核的双极性小分子发光材料，其特征在于，所述电子给体单元Ar2为如下结构式中的任意一种：4.权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：应磊，赵森，郭婷，杨伟，彭俊彪，曹镛，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44