一种双极性主体材料及制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种双极性主体材料及制备方法和应用，该主体材料的结构式为

A bipolar main body material and preparation method and Application

The invention provides a bipolar main body material and a preparation method and application. The structure of the main body material is

【技术实现步骤摘要】
一种双极性主体材料及制备方法和应用
本专利技术属于有机材料
，具体涉及一种双极性主体材料及制备方法和应用。
技术介绍
有机发光二极管(OLEDs)作为一种新型的平板显示和固态照明器件，由于具有主动发光、视角宽、厚度薄、能耗低、响应速度快及能实现全色显示和柔性显示等优点，近几年来备受人们的关注。1997年，美国普林斯顿大学的Forrest等人首先发现了三重态电致磷光现象，突破了有机电致发光器件内量子效率(IQE)为25％的极限，从此欣起了研究开发新型磷光材料的热潮。但重金属磷光寿命相对较长，容易引起浓度淬灭和三重态-三重态湮灭，所以通常将重金属原子与主体材料进行掺杂。由于客体材料种类繁多，发光颜色覆盖整个可见光区域，因此能够满足客体材料要求的高性能主体材料显得尤为重要。目前绿色和红色电致磷光器件无论在主体还是客体材料中取得了很大进展，因为绿光、红光材料具有较低的三重态能量，可容易选择与之适合发主体材料从而得到性能优良的器件。与之相比蓝色磷光材料，如FIrpic因为具有较高的三线态能级(2.65eV)，主体材料的选择范围较小，因此，研发性能优良的蓝光主体材料，对于有机电致发光器件(OLED)的产业化发展有着深远意义。研究表明，空穴在大多数有机材料中的传输速率通常比电子要快得多，因此，绝大多数由阳极注入的空穴很容易穿过发光层到达电子传输层并在阴极处猝灭，这是导致器件发光效率降低和寿命减少的一个重要原因。针对上述问题，双极性主体材料可以很好的平衡电子和空穴的注入以及在发光层中的传输。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种双极性主体材料及制备方法和应用，该材料由苯并吲哚及咔唑衍生物构成，可应用于磷光OLED主体材料，提高磷光器件的性能。为了实现本专利技术的上述目的，采用的技术方案如下：一种双极性主体材料，其结构式为：其中，R1、R2、R3相同或不同，选自H或咔唑基。一种双极性主体材料，其结构式为：其中，R1为咔唑，R2为H，R3为H。一种双极性主体材料，其结构式为：其中，R1为H，R2为咔唑，R3为H。一种双极性主体材料，其结构式为：其中，R1为H，R2为H，R3为咔唑。上述双极性主体材料的制备方法，是用4'-(5-溴-2-(吡啶-4-基)-3H-苯并[e]吲哚-1-基)-4-(9H-咔唑-9-基)-[1,1'-联苯]-3-甲腈与苯基咔唑衍生物在避光条件下反应得到；所述苯基咔唑衍生物为以下三种：进一步地，反应采用四(三苯基膦)钯(0)作催化剂、体积比为3:1的DMF和2MK2CO3的混合液作反应溶剂，反应条件为95℃、12h。上述双极性主体材料在磷光器件中的应用。本专利技术设计的分子结构以苯并吲哚为核心基团，引入咔唑一方面提升材料的空穴传输性能，另一方面可以提高单线态能级；吲哚核和咔唑间的联二苯分子具有一定的空间扭曲结构；分子中引入具有吸电子性的吡啶基团和氰基基团，以此提升材料的电子传输性能，另外，氰基与咔唑处于邻位，使得咔唑和苯环连接扭曲，有效抑制分子间的聚集，降低共轭程度，有利于提高单线态能级，以使得材料的发光波长在蓝光区域。本专利技术提供了一种简易制备有机电致发光材料的方法，该方法工艺简单，制造成本低，反应产率高。本专利技术的优点在于：1.分子中包含给电子和吸电子基团，有利于平衡电子和空穴的注入及在发光层中的传输，显著提升器件的效率。2.产物中引入多个咔唑基团，通过联苯结构将咔唑与苯并吲哚基团相连，使得分子高度扭曲，有利于提高材料的单线态能级，可作为双极性主体材料。3.材料的玻璃化转化温度均大于100℃，较高的玻璃化转化温度可保证材料在制备OLED的过程中不会出现结晶的现象。附图说明图1化合物CzCNPyCa-1的核磁共振氢谱图。图2化合物CzCNPyCa-1的核磁共振碳谱图。图3化合物CzCNPyCa-2的核磁共振氢谱图。图4化合物CzCNPyCa-2的核磁共振碳谱图。图5化合物CzCNPyCa-3的核磁共振氢谱图。图6化合物CzCNPyCa-3的核磁共振碳谱图。图7化合物CzCNPyCa-1在不同溶剂中(1×10-5molL-1)状态下的紫外吸收光谱图和荧光发射光谱图。图8化合物CzCNPyCa-2在不同溶剂中(1×10-5molL-1)状态下的紫外吸收光谱图和荧光发射光谱图。图9化合物CzCNPyCa-3在不同溶剂中(1×10-5molL-1)状态下的紫外吸收光谱图和荧光发射光谱图。图10化合物CzCNPyCa-1、CzCNPyCa-1、CzCNPyCa-1在薄膜状态时的荧光衰减寿命光谱。图11化合物CzCNPyCa-1、CzCNPyCa-1、CzCNPyCa-1热重分析(TGA)曲线。图12化合物CzCNPyCa-1、CzCNPyCa-1、CzCNPyCa-1的循环伏安分析曲线。具体实施方式下面结合附图，进一步阐述本专利技术的实施方式。本专利技术设计合成了一类具有高效率荧光发射的双极性主体材料，其基本构建骨架为苯并吲哚基团，在该基团上引入具有吸电子性的吡啶基团和氰基基团及给电子性的咔唑基团较好的平衡了电子和空穴的注入，以及在发光层的传输。用质谱(MALDI-TOF)、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱等表征了该系列材料的分子结构及构型。用紫外吸收光谱研究了化合物的光物理性质。用循环伏安法研究了化合物的电化学性质。用差热－差重分析(DTA-TGA)研究了化合物的热力学性质。实施例1：化合物CzCNPyCa-1的合成具体实施方法如下：步骤1，向250mL反应瓶中加入2-萘酚(14.71g，100mmol)、对溴苯甲醛(18.5g，100mmol)、4-(氨基甲基)吡啶(10.81g，100mmol)，抽放氮气三次，开启加热搅拌器升温至120℃，反应12h后，降温至90℃，加入42mL乙醇超声，冷却后抽滤得黄色固体，柱层析提纯(淋洗剂为乙酸乙酯：石油醚＝5:1)得淡黄色粉末30.15g(产率为75％)。步骤2，向100mL反应瓶中加入化合物a1-(4-溴苯基)-2-(吡啶-4-基)-2,3-二氢-1H-苯并[e]吲哚(1.1603g，2.89mmol)、NBS(1.0814g，6.08mmol)，抽放氮气3次，在避光下加入6mLDMF为溶剂，开启搅拌器搅拌过夜。反应结束后，用乙酸乙酯和去离子水多次萃取，有机相用无水硫酸镁干燥，旋干，层析柱提纯(淋洗剂为乙酸乙酯：石油醚＝3:1)，得固体0.9863g(产率为85％)。步骤3，向50mL反应瓶中加入化合物b1-(4-溴苯基)-2-(吡啶-4-基)-3H-苯并[e]吲哚(0.8099g，2.03mmol)、(3-氰基-4-氟苯基)硼酸(0.4029g，2.442mmol)、K2CO3(2mol/L)3.01mL、四(三苯基膦)钯(0)(0.149g，0.129mmol)，在氮气氛围下溶解在DMF中。在97℃反应条件下，反应12h后，冷却至室温，用乙酸乙酯和去离子水萃取2-3次，有机相用无水硫酸镁干燥，抽滤，旋干。柱层析提纯(淋洗剂为乙酸乙酯：石油醚＝3:1)，得固体粉末0.7366g(产率为70.5％)。步骤4，向50mL反应瓶中加入化合物c4-氟-4'-(2-(吡啶-4-基)-3H-苯并[e]吲哚-1-基)-[1，1'-联苯]-3-甲腈(0.5182g，1.002mmol)、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双极性主体材料，其特征在于：其结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种双极性主体材料，其特征在于：其结构式为：其中，R1、R2、R3相同或不同，选自H或咔唑基。2.一种双极性主体材料，其特征在于：其结构式为：其中，R1为咔唑，R2为H，R3为H。3.一种双极性主体材料，其特征在于：其结构式为：其中，R1为H，R2为咔唑，R3为H。4.一种双极性主体材料，其特征在于：其结构式为：其中，R1为H，R2为H，R3为咔唑。5.权利要求1至4任一项所述的双极性主体材料的制备方法，其特征在于：4'-(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：李咏华，刘加伟，郭金飞，苏艳荣，琚飞飞，黄维，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32