含氮杂环化合物及其应用和有机电致发光器件制造技术

本公开涉及一种含氮杂环化合物，该杂环化合物具有如下式(1)所示的结构：

Nitrogen-containing heterocyclic compounds and their applications and organic electroluminescent devices

The present disclosure relates to a nitrogen-containing heterocyclic compound having the structure as shown in formula (1):

【技术实现步骤摘要】
含氮杂环化合物及其应用和有机电致发光器件
本公开涉及有机电致发光材料领域，具体地，涉及一种含氮杂环化合物及其应用和有机电致发光器件。
技术介绍
有机电致发光材料与器件的研究始于20世纪60年代。根据发光原理不同，有机电致发光可分为电致荧光和电致磷光两大类。荧光材料的三重态激子受到自旋禁阻作用，只能以非辐射形式回到基态产生光子，导致电致荧光的内量子效率被限制在25％以内。而电致磷光因为可以充分利用单重态激子和三重态激子的能量，所以理论上磷光器件的内量子效率可以达到100％。1998年，香港大学Ma等以及美国普林斯顿大学Forrest等分别报道了理论内量子效率可达100％的电致磷光材料及器件。这些重要的研究工作极大地推动了有机电致发光器件的发展，使得有机电致发光的研究成为国际热点。能实现突破25％的内量子效率限制的荧光OLED器件主要采用热活化延迟荧光(TADF：ThermallyActivatedDelayedFluorescence)机制。TADF机制是利用具有较小单重态-三重态能级差(ΔEST)的有机小分子材料，其三重态激子在吸收环境热能下可通过反向系间窜越(RISC)这一过程转化为单重态激子，理论上其器件内量子效率能达到100％。但目前报道的TADF材料在高亮度下效率滚降(roll-off)较大，寿命较短，限制了其在全色显示和白光照明中的应用。目前，以TADF材料作为主体材料来提高激子利用率的超敏荧光体系，成为了大家关注的热点。在热活化延迟荧光发光体系中，作为主体材料的热活化延迟荧光(TADF)材料的三线态通过反向系间窜越(RISC)过程回到单线态，进而将能量传递给客体材料发光，这样可以在低浓度下即可实现完全的能量传递，从而能够减小浓度淬灭，降低器件成本。但是目前的热活化延迟荧光(TADF)材料存在空穴传输能力以及电子传输能力不匹配的情况、反向系间窜越速率(kRISC)较低、三线态-极化子湮灭(TPA)较为严重等问题。另外，在有机电致发光材料中，其穴传输能力往往优于电子传输能力，这样导致电子和空穴传输不均衡，影响电致发光器件的发光效率。
技术实现思路
本公开的目的是降低有机电致发光器件的驱动电压、提高发光效率。为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种含氮杂环化合物，该杂环化合物具有如下式(1)所示的结构：其中，Z1、Z2、Z3、Z4、Z5和Z6分别选自C原子、CR9和N原子中的至少一种，并且Z1、Z2、Z3、Z4、Z5和Z6中N原子的个数为0、1或2；X1、X2、X3和X4分别选自CR9’或N原子，并且X1、X2、X3和X4中至少有一个为N原子；R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R1’、R2’、R3’、R4’、R9和R9’各自独立地选自氢原子、C1～C10烷基、C1～C10环烷基、取代或未取代的C6～C30芳基和取代或未取代的C3～C30杂芳基中的至少一种；L分别独立选自单键、取代或未取代的C6～C30的亚芳基、取代或未取代的C3～C30的亚杂芳基中的至少一种，m为0、1或2；当Z1、Z2、Z3、Z4、Z5和Z6中N原子数为0时，Ar选自S2～S6所示结构中的一种；Z1、Z2、Z3、Z4、Z5和Z6中N原子数为1或2时，Ar选自S1～S6所示结构中的一种，其中*为连接位点；所述取代的C6～C30亚芳基、取代的C3～C30亚杂芳基、取代的C6～C30芳基、取代的C3～C30杂芳基中的取代基各自独立地选自卤素、C1～C10的烷基、C3～C10的环烷基、C2～C6的烯基、C2～C6的环烯基、C1～C6的烷氧基、C1～C6的硫代烷氧基、C6～C30的芳基和C3～C30的杂芳基中的至少一种。本公开第二方面提供本公开第一方面所述的含氮杂环化合物在制备有机电致发光器件中的应用。本公开第三方面提供一种有机电致发光器件，包括基板、阳极层、阴极层、以及介于阳极层与阴极层之间的至少一层有机层，所述有机层包括空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层以及电子注入层，所述有机发光层含有本公开第一方面所述的含氮杂环化合物。通过上述技术方案，本公开的含氮杂环化合物包括具有较好电子迁移能力咔啉和具有优良空穴传输能力的咔唑基团，这种非对称结构使得分子同时具备优异的空穴和电子传输性能；由于有机电致发光分子中空穴传输能力往往优于其电子传输能力，本公开的含氮杂环化合物分子结构中引入了桥连的N杂环和三嗪、苯氰基、吡嗪、吡啶氰基等吸电子基团，有助于分子电子传输能力的提升。该含氮杂环化合物具有优异的双极性传输能力，能够拓宽电荷复合区域，降低效率滚降；而且通过不同种咔啉基团的引入，以及对咔唑基团和/或咔啉基团相对取代位置的改变，可以对化合物的能级进行调控，从而筛选具有不同能级的材料，易于器件材料选择搭配。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。本公开第一方面提供一种含氮杂环化合物，该杂环化合物具有如下式(1)所示的结构：其中，Z1、Z2、Z3、Z4、Z5和Z6分别选自C原子、CR9和N原子中的至少一种，并且Z1、Z2、Z3、Z4、Z5和Z6中N原子的个数为0、1或2；X1、X2、X3和X4分别选自CR9’或N原子，并且X1、X2、X3和X4中至少有一个为N原子；R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R1’、R2’、R3’、R4’、R9和R9’各自独立地选自氢原子、C1～C10烷基、C1～C10环烷基、取代或未取代的C6～C30芳基和取代或未取代的C3～C30杂芳基中的至少一种；L分别独立选自单键、取代或未取代的C6～C30的亚芳基、取代或未取代的C3～C30的亚杂芳基中的至少一种，m为0、1或2；当Z1、Z2、Z3、Z4、Z5和Z6中N原子数为0时，Ar选自S2～S6所示结构中的一种；Z1、Z2、Z3、Z4、Z5和Z6中N原子数为1或2时，Ar选自S1～S6所示结构中的一种，其中*为连接位点；所述取代的C6～C30亚芳基、取代的C3～C30亚杂芳基、取代的C6～C30芳基、取代的C3～C30杂芳基中的取代基各自独立地选自卤素、C1～C10的烷基、C3～C10的环烷基、C2～C6的烯基、C2～C6的环烯基、C1～C6的烷氧基、C1～C6的硫代烷氧基、C6～C30的芳基和C3～C30的杂芳基中的至少一种。本专利技术的创新点在于：咔唑具有优良的空穴传输能力，咔啉具有较好的空穴传输能力的同时，也具有较强的电子迁移能力，本公开的含氮杂环化合物分子结构中非对称地包括这两种基团，使得分子同时具备优异的空穴和电子传输性能；由于有机电致发光分子中空穴传输能力往往优于其电子传输能力，本公开的含氮杂环化合物分子中引入了桥连的N杂环和三嗪、苯氰基、吡嗪、吡啶氰基等吸电子基团，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含氮杂环化合物，其特征在于，该杂环化合物具有如下式(1)所示的结构：/n

【技术特征摘要】
1.一种含氮杂环化合物，其特征在于，该杂环化合物具有如下式(1)所示的结构：



其中，Z1、Z2、Z3、Z4、Z5和Z6分别选自C原子、CR9和N原子中的至少一种，并且Z1、Z2、Z3、Z4、Z5和Z6中N原子的个数为0、1或2；
X1、X2、X3和X4分别选自CR9’或N原子，并且X1、X2、X3和X4中至少有一个为N原子；
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R1’、R2’、R3’、R4’、R9和R9’各自独立地选自氢原子、C1～C10烷基、C1～C10环烷基、取代或未取代的C6～C30芳基和取代或未取代的C3～C30杂芳基中的至少一种；
L分别独立选自单键、取代或未取代的C6～C30的亚芳基、取代或未取代的C3～C30的亚杂芳基中的至少一种，m为0、1或2；
当Z1、Z2、Z3、Z4、Z5和Z6中N原子数为0时，Ar选自S2～S6所示结构中的一种；Z1、Z2、Z3、Z4、Z5和Z6中N原子数为1或2时，Ar选自S1～S6所示结构中的一种，其中*为连接位点；



所述取代的C6～C30亚芳基、取代的C3～C30亚杂芳基、取代的C6～C30芳基、取代的C3～C30杂芳基中的取代基各自独立地选自卤素、C1～C10的烷基、C3～C10的环烷基、C2～C6的烯基、C2～C6的环烯基、C1～C6的烷氧基、C1～C6的硫代烷氧基、C6～C30的芳基和C3～C30的杂芳基中的至少一种。


2.根据权利要求1所述的含氮杂环化合物，其特征在于，该杂环化合物具有如下式(2)所示结构：



其中，Ar选自S2～S6所示结构中的一种，L、m、X1、X2、X3、X4、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R1’、R2’、R3’、R4’、R9和R9’具有与权利要求1相同的定义。


3.根据权利要求1所述的含氮杂环化合物，其特征在于，该杂环化合物具有如下式(3)或式(4)所示结构：



其中，Ar选自S1～S6所示结构中的一种，L、m、X1、X2、X3、X4、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R1’、R2’、R3’、R4’、R9和R9’具有与权利要求1相同的定义。


4.根据权利要求1～3中任意一项所述的含氮杂环化合物，其特征在于，X1、X2、X3和X4其中之一为N原子，其余为CR9’，R9’具有与权利要求1相同的定义。


5.根据权利要求1～3中任意一项所述的含氮杂环化合物，其特征在于，X1和/或X4为N原子，X2和X3各自独立为CR9’，R9’各自独立选自氢原子、C1～C10烷基、C1～C10环烷基、取代或未取代的C6～C30芳基和取代或未取代的C3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国孟，高文正，魏金贝，代志宏，
申请(专利权)人：北京鼎材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11