可采用环境友好溶剂加工的以烷基菲罗啉单元为核的双极性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可采用环境友好溶剂加工的以烷基菲罗啉单元为核的双极性发光材料及其制备方法与应用。本发明专利技术可采用环境友好溶剂加工的以烷基菲罗啉单元为核的双极性发光材料为小分子发光材料，通过Suzuki偶联反应，将吸电子单元和给电子单元连接在烷基菲罗啉单元两侧制备得到。本发明专利技术的以烷基菲罗啉单元为核的双极性发光材料在环境友好溶剂中具有良好的溶解性、成膜性和薄膜形态稳定性，同时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，基于该材料的发光层能避免与空穴/电子传输层界面间的混合现象，从而提高器件的发光效率，且在制备电致发光器件时不用退火处理，制备工艺简单。

Bipolar luminescent material capable of being processed with environmentally friendly solvent as alkyl nucleus and preparation method and application thereof

The invention discloses a bipolar luminescent material with an alkyl alkyl unit as the core, which can be processed with an environmentally friendly solvent, and a preparation method and an application thereof. The invention can adopt environmentally friendly solvent processing with alkyl phenanthroline unit for bipolar nuclear luminescent materials for small molecules by Suzuki coupling reaction, the electron withdrawing unit and electronic unit connected to the alkyl phenanthroline unit prepared on both sides. The present invention with alkyl phenanthroline unit for bipolar nuclear luminescent material film and film morphology has good solubility, stability in environmentally friendly solvent, both electron and hole transport properties, injection and transmission can balance the carrier, the more electrons and holes effectively produce composite exciton emitting layer of the material can be avoided and the hole / electron transport layer interface based on mixed phenomenon, so as to improve the luminous efficiency of the device, and in the preparation of electroluminescent devices without annealing treatment, the preparation process is simple.

【技术实现步骤摘要】
可采用环境友好溶剂加工的以烷基菲罗啉单元为核的双极性发光材料及其制备方法与应用
本专利技术属于有机光电
，具体涉及一种可采用环境友好溶剂加工的以烷基菲罗啉单元为核的双极性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1000cd/m2，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彩色显示、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提供一种可采用环境友好溶剂加工的以烷基菲罗啉单元为核的双极性发光材料。该材料为小分子发光材料，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可采用环境友好溶剂加工的以烷基菲罗啉单元为核的双极性发光材料的制备方法。本专利技术的目的还在于提供所述可采用环境友好溶剂加工的以烷基菲罗啉单元为核的双极性发光材料在制备有机电致发光器件的发光层中的应用。本专利技术的具体技术方案如下。可采用环境友好溶剂加工的以烷基菲罗啉单元为核的双极性发光材料，具有如下化学结构式：式中，Ar2为吸电子单元，Ar1为给电子单元；式中，R为-(CH2)k-O-(CH2)t-X，其中，k＝1-10，t＝1-10，X为如下结构中的任意一种：进一步地，所述吸电子单元Ar2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，所述给电子单元Ar1为如下结构式中的任意一种：所述的可采用环境友好溶剂加工的以烷基菲罗啉单元为核的双极性发光材料的制备方法，包括如下步骤：以烷基菲罗啉单元为核，通过Suzuki偶联反应，将吸电子单元和给电子单元连接在烷基菲罗啉单元两侧，得到所述可采用环境友好溶剂加工的以烷基菲罗啉单元为核的双极性发光材料。进一步地，所述Suzuki偶联反应的温度为110～160℃，时间为18～24小时。所述的可采用环境友好溶剂加工的以烷基菲罗啉单元为核的双极性发光材料应用于制备有机电致发光器件的发光层，将可采用环境友好溶剂加工的以烷基菲罗啉单元为核的双极性发光材料溶解于环境友好溶剂，通过旋涂、喷墨打印或印刷成膜，得到发光二极管的发光层；基于该发光层的发光二极管可用于制备平板显示器。进一步地，所述环境友好溶剂包括乙醇、异丙醇、乙酸乙酯或四氢呋喃。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烷基菲罗啉单元为中心，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)本专利技术的以烷基菲罗啉单元为核的双极性小分子发光材料在环境友好溶剂中具有良好的溶解性、成膜性和薄膜形态稳定性，且在制备有机电致发光器件时不用退火处理，使得制备工艺简单；(3)本专利技术的以烷基菲罗啉单元为核的双极性小分子发光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，基于该材料的发光层可以避免与空穴/电子传输层界面间的混合现象，从而提高器件的发光效率。附图说明图1为以烷基菲罗啉单元为核的双极性小分子发光材料D1的热分析谱图；图2为以烷基菲罗啉单元为核的双极性小分子发光材料D2在薄膜状态下的紫外-可见吸收谱图；图3为以烷基菲罗啉单元为核的双极性小分子发光材料D3的电致发光谱图；图4为基于以烷基菲罗啉单元为核的双极性小分子发光材料D4的电致发光器件的流明效率-电流密度谱图。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以下实施例。实施例1化合物M2的制备反应方程式如下：在氩气氛围下，将1-氨基-5-溴-3-氧杂戊烷(M1)(10g，51mmol)和镁屑(6.2g，254.99mmol)加入到干燥的两口瓶中，再加入0.5g的碘单质，加入无水四氢呋喃(THF)，加热至110℃回流16小时，再逐滴加入100mL的无水THF，最后在回流状态下反应两个小时，得到化合物M2。1HNMR、13CNMR、MS和元素分析结果表明所得到的化合物为目标产物。实施例2化合物M3的制备反应方程式如下：在-20℃的氩气氛围下，将3,8-二溴-1,10-菲罗啉-5,6-二酮(8.3g,22.69mmol)悬浮在600mL的无水THF中，逐滴加入化合物M2(10g,45.37mmol)，并保持温度不超过0℃；混合物随后在室温下搅拌24小时；反应产物用冰冷却，加入50mL的冰醋酸，用乙酸乙酯稀释，再用饱和的氯化钠溶液洗涤两次后，用硫酸钠干燥，除去溶剂，得到产品(M3，45g)，1HNMR、13CNMR、MS和元素分析结果表明所得到的化合物为目标产物，备用。实施例3化合物M4的制备反应方程式如下：在氩气氛围下，将化合物M3(20g，33.31mmol)悬浮在420mL的乙酸和210mL的三氟乙酸溶剂中，在110℃回流下搅拌3小时；冷却至室温，室温下搅拌24小时，用抽吸过滤，残余物用水和甲醇洗涤，溶解在甲苯中，通过硅胶过滤溶液，除去溶剂，得到产物(M4，17g)，1HNMR、13CNMR、MS和元素分析结果表明所得到的化合物为目标产物，备用。实施例4化合物M5的制备反应方程式如下：在氩气氛围下，将1.3g氢化铝锂加入到干燥的烧瓶中，再加入100mL无水THF进行溶解；将溶解在150mL的无水THF溶液中的化合物M4(20g，34.34mmol)逐滴加入，随后混合物在110℃下加热回流16小时；冷却到室温，放置24小时，然后再加入2mL的水，搅拌15分钟后，加入2mL15wt％的NaOH水溶液，搅拌15分钟后，逐滴地加入6mL的水，再继续搅拌15分钟，得到的固体抽吸过滤，用THF洗涤，从滤液中除去溶剂，得到产品(M5，15g)，1HNMR、13CNMR、MS和元素分析结果表明所得到的化合物为目标产物，备用。实施例5化合物M6的制备反应方程式如下：在氩气氛围下，将化合物M5(30g，51.34mmol)悬浮在610mL的乙酸中，加入溶解在乙酸中的3.5mL的HBr和650mg的碘，加热悬浮液至110℃回流24小时；放置冷却至室温，搅拌16小时；用抽吸过滤除去残余物本文档来自技高网...

【技术保护点】
可采用环境友好溶剂加工的以烷基菲罗啉单元为核的双极性发光材料，其特征在于，具有如下化学结构式：

【技术特征摘要】
1.可采用环境友好溶剂加工的以烷基菲罗啉单元为核的双极性发光材料，其特征在于，具有如下化学结构式：式中，Ar2为吸电子单元，Ar1为给电子单元；式中，R为-(CH2)k-O-(CH2)t-X，其中，k＝1-10，t＝1-10，X为如下结构中的任意一种：2.根据权利要求1所述的可采用环境友好溶剂加工的以烷基菲罗啉单元为核的双极性发光材料，其特征在于，所述吸电子单元Ar2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所述的可采用环境友好溶剂加工的以烷基菲罗啉单元为核的双极性发光材料，其特征在于，所述给电子单元Ar1为如下结构式中的任意一种：4.权利要求1～3任一项所述的可采用环境友好溶剂加工的以烷基菲罗啉单元为核的双极性发光材料的制备方法，其特征...

【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