一种稠环化合物及其合成方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种稠环化合物和合成方法，以及该稠环化合物作为发光材料在OLEDs中的应用。其结构通式如式(1)所示。取代基R

A Fused Cyclic Compound and Its Synthetic Method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种稠环化合物及其合成方法和应用
本专利技术涉及用于有机发光二极管中的发光材料及其合成方法，尤其涉及一种稠环化合物及其合成方法和应用。
技术介绍
有机发光二极管(OLEDs)因其具有可弯曲、轻巧、低成本、发光效率高等优点，而被广泛应用于平板显示领域。发光材料的选择对OLEDs的发光性能具有至关重要的影响，随着人们对平板显示的要求越来越高，选择何种发光材料能够更好的应用于OLEDs也是人们一直研究的课题。稠环化合物是经典的荧光材料，也是OLEDs中应用最早且最广泛的发光材料之一，对稠环化合物的结构进行调整、引入不同取代基或者合成不同类型的稠环化合物，以提高材料的发光效率，是近年来平板显示领域的一个研究热点。调节稠环化合物的取代基团，可提高材料的发光效率，及其衍生物具有良好的发光性能，Shin等人(H.Shin,H.Jung,B.Kim,J.Lee,J.Moon,J.Kim,J.Park,J.Mater.Chem.C,2016,4.3383-3842)设计并合成了六种化合物，通过引入不同的芳香基团到侧链上，以提高空穴注入性能，器件外量子效率达到了4.83％，但由于分子的刚性平面结构的影响，导致了发光效率较低、发射光谱不纯。Lee等(J.Lee,H.Jung,H.Shin,J.Kim,D.Yokoyama,H.Nishimura,A.Wakamiya,J.Park,J.Mater.Chem.C,2016,2784-2792)合成三种基于蒽和芘或部分的三种衍生物，并且在核心引入间-三联苯基侧基，白光效率为6.01cd/A，有一定的热稳定性，但其合成路线较为复杂。Zhang等(Zhang,YX；Yuan,Y；Wang,Q；Hu,Y.DYESANDPIGMENTS.2018.158.396-401)分别通过引入咔唑单元与蒽和芘衍生物，制备基于高刚性单元咔唑-PA和咔唑-Py的两种新型深蓝色发光材料，外量子效率分别为4.41％和6.08％，但却存在高亮度下效率滚降等问题。Ryan等(RyanC.Chiechi,RickyJ.Tseng,FilippoMarchioni,YangYang.Adv.Mater.2006,18,325–328)合成荧蒽衍生物：7,8,10-三苯基荧蒽，化合物呈球状结构，苯环处于平面外，可减少表面接触并减少结晶，材料发射蓝光，但由于其不稳定性，器件的性能和寿命降低。Kim等(Kim,MJ；Lee,CW；Gong,MS.Bull.KoreanChem.Soc.2014.35.1639-1646)合成三种苯并四氮杂芴衍生物，这三种材料的蓝光发射效率为5.27cd/A，不过其合成步骤冗长和产率低。Wu等(Wu,TL；Chou,HH；Huang,PY；Cheng,CH；J.Org.Chem.2014,79,267-274)合成了的衍生物，其用作蓝色荧光发射材料，起亮电压3.0伏，外量子效率6.31％，但该过程合成成本较高、工艺繁琐。
技术实现思路
专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提出一种兼具热稳定性、高效率荧光发射特性的稠环化合物。本专利技术的另一目的是提供工艺简单、成本低的合成该稠环化合物的方法。本专利技术的又一目的是提供该稠环化合物作为发光材料在OLEDs中的应用。技术方案：本专利技术所述的一种稠环化合物，其结构通式如下式(1)所示：其中，取代基R1＝氢原子、咔唑基、吩噻嗪基、吡啶基、喹喔啉基、氰基、卤原子、芴基、苯胺基、吖啶基、苊烯基、稠环基、吲哚基，n是1～4的整数；R2＝氢原子、C1～C3烷基、取代或非取代的苯基；R3、R4＝氢原子、C1～C3烷氧基、咔唑基、吡啶基，R3、R4相同或者不同；R5、R6＝氢原子、C1～C3烷基、咔唑基、氰基、苯基，R5、R6相同或者不同。除所列举的取代基之外，R1、R2、R3、R4、R5、R6还可以是其他任意的给电子基团或吸电子基团，只要不对本专利技术的目的产生限制即可。优选地，取代基R1＝氢原子、咔唑基、吩噻嗪基、吡啶基、喹喔啉基、氰基、氟原子、芴基、二苯胺基、三苯胺基、吖啶基、苊烯基、萘基、蒽基、芘基、吲哚基，n是1～4的整数；R2＝氢原子、甲基、苯基、苄基；R3、R4＝氢原子、甲氧基、咔唑基、吡啶基，R3、R4相同或者不同；R5、R6＝氢原子、甲基、咔唑基、氰基、苯基，R5、R6相同或者不同。优选地，取代基R1、R2、R3、R4、R5、R6＝氢原子，n＝1。优选地，取代基R1、R3、R4、R5、R6＝氢原子，R2＝苄基，n＝1。所述结构(1)选自下列化合物中的任意一种：本专利技术所述的合成上述稠环化合物的方法，包括以下步骤：S1：将2-溴苯基三氟硼酸钾类化合物(3)加入反应瓶中，抽真空，氩气吹扫，再加入环戊基甲基醚(CPME)、甲苯(Tol)、2-乙烯基苯胺类化合物(2)、氯化硅(SiCl4)和三乙胺(NEt3)，反应得到硼氮萘溴代物(4)，反应过程如下所示：S2：以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂，加入硼氮萘溴代物(4)、2-溴苯硼酸类化合物(5)、乙酸钯(Pd(OAc)2)和碳酸钾，氮气保护下反应，得到稠环化合物(1)，反应过程如下所示：其中，取代基R1＝氢原子、咔唑基、吩噻嗪基、吡啶基、喹喔啉基、氰基、卤原子、芴基、苯胺基、吖啶基、苊烯基、稠环基、吲哚基，n是1～4的整数；R2＝氢原子、C1～C3烷基、取代或非取代的苯基；R3、R4＝氢原子、C1～C3烷氧基、咔唑基、吡啶基，R3、R4相同或者不同；R5、R6＝氢原子、C1～C3烷基、咔唑基、氰基、苯基，R5、R6相同或者不同。所述步骤S2的反应温度为60～80℃，反应时间为8～12h。本专利技术还提供了上述稠环化合物作为发光材料在有机发光二极管中的应用。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的显著优点是：(1)本专利技术的稠环化合物具有较高的热稳定性，热分解温度分别高达220℃、270℃；(2)荧光量子效率高，稠环化合物A、B荧光量子效率达92％和87％；(3)具有合适的HOMO、LUMO能级，稠环化合物A的HOMO、LUMO能级为-5.5、-2.4eV，稠环化合物B的HOMO、LUMO能级为为-5.5、-2.5eV，有利于载流子的注入和传输；(4)在OLED中有良好的应用前景，其发光效率为5.1cd/A和最大亮度为16600cd/m2；(5)合成方法简单、可操作性强、合成成本低。附图说明图1是稠环化合物A、B的溶液紫外吸收光谱图；图2是稠环化合物A、B的薄膜紫外吸收光谱图；图3是稠环化合物A、B在不同溶液中的荧光光谱图；图4是稠环化合物A、B的PMMA膜状荧光光谱图；图5是稠环化合物A、B的热重分析(TGA)曲线；图6是有机电致发光器件结构图；图7是稠环化合物A、B的氧化还原曲线；图8是稠环化合物A的电致发光光谱；图9是稠环化合物A器件的流明效率-亮度特性曲线；图10是稠环化合物A器件的电流密度～电压特性曲线图；图11是稠环化合物A器件的亮度～电压特性曲线图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。1、稠环化合物的合成与表征化合物表征所涉及的1HNMR、13CNMR、11BNMR图谱用Bruker公司生产的400兆超导核磁仪进行测试，用氘代氯仿作为溶剂，TMS、BF3乙醚溶液作为参比进行测定。实施例1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种稠环化合物，其特征在于，其结构通式如下式(1)所示：

【技术特征摘要】
1.一种稠环化合物，其特征在于，其结构通式如下式(1)所示：其中，取代基R1＝氢原子、咔唑基、吩噻嗪基、吡啶基、喹喔啉基、氰基、卤原子、芴基、苯胺基、吖啶基、苊烯基、稠环基、吲哚基，n是1～4的整数；R2＝氢原子、C1～C3烷基、取代或非取代的苯基；R3、R4＝氢原子、C1～C3烷氧基、咔唑基、吡啶基，R3、R4相同或者不同；R5、R6＝氢原子、C1～C3烷基、咔唑基、氰基、苯基，R5、R6相同或者不同。2.根据权利要求1所述的稠环化合物，其特征在于，取代基R1＝氢原子、咔唑基、吩噻嗪基、吡啶基、喹喔啉基、氰基、氟原子、芴基、二苯胺基、三苯胺基、吖啶基、苊烯基、萘基、蒽基、芘基、吲哚基，n是1～4的整数；R2＝氢原子、甲基、苯基、苄基；R3、R4＝氢原子、甲氧基、咔唑基、吡啶基，R3、R4相同或者不同；R5、R6＝氢原子、甲基、咔唑基、氰基、苯基，R5、R6相同或者不同。3.根据权利要求1所述的稠环化合物，其特征在于，取代基R1、R2、R3、R4、R5、R6＝氢原子，n＝1。4.根据权利要求1所述的稠环化合物，其特征在于，取代基R1、R3、R4、R5、R6＝氢原子，R2＝苄基，n＝1。5.根据权利要求1所述的稠环化合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶尚辉，李洁，肖燏萍，张猛，项太，周舟，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