一种多臂单分子白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多臂单分子白光材料及其制备方法与应用。以苯环为核，以五取代芘与吸电子或给电子基团Ar为臂，制备多臂结构单分子白光材料。其中Ar为吸电子基团硝基、氰基、叔胺正离子、三氟甲基、三氯甲基、磺酸基、甲酰基、酰基、羧基、甲氧基、吡啶基、二苯砜基、三嗪基、蒽二酮基中的一种，或者为给电子基团芘基、9‑咔唑基、2‑噻吩基、二苯胺基、叔丁基二苯胺基、9‑吩恶嗪基、吖啶基、螺二芴基、螺芴吖啶基、烷基氨基、二烷基氨基、氨基、羟基中的一种。本发明专利技术通过简单的合成方法制备了结构新颖、荧光量子效率高、光谱稳定性以及电致发光性能优异、色纯度高的多臂单分子白光材料，并实现了高效、高稳定性、高显色指数的白光器件的制备。

A multi arm single molecule white light material and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种多臂单分子白光材料及其制备方法与应用
本专利技术属于光电材料与应用
，具体涉及一种多臂单分子白光材料与制备方法与应用。
技术介绍
有机电致发光器件以其亮度高、视角宽、功耗低、色域广、响应时间快、灵活性好、工作温度范围广、制备工艺简单且成本低等独特优势，成为当今最具发展潜力的新兴技术之一，备受学术界及工业界的青睐。其中，白光有机电致发光器件具有质量轻、成本低、可大面积柔性加工、低能耗以及对人体发射优异的暖光源等优点，使其在全彩显示和固态照明领域得到了广泛应用。一般来说，多是通过多组分混合/掺杂材料体系或者多发光层系统来实现全光谱的白光发射。但该方法使得器件的制备过程复杂，光谱的稳定性差，层与层之间存在界面效应，器件的寿命显著降低。因此，如何设计开发一系列高效、光谱稳定的有机单分子白光发光材料成为亟待解决的难题。目前报道的单分子白光多为聚合物，或者红、绿、蓝三基色的三元色互补多臂分子，二元色互补多臂分子等，这些聚合物单分子白光和多元色多臂单分子白光材料设计合成复杂，且光谱不稳定，在高电压状态下容易发生光谱变化。非多元色共轭多臂结构单分子白光材料，具有明确的化学结构、易于纯化、良好的溶液加工性能、单分散性与重现性好以及优异的光电性能，并且结构与性质之间关系明确，在光电子器件方面，是一类极具发展潜力的有机光电功能材料体系。本专利专利技术了一种多臂单分子白光材料，该类材料避免了相分离，稳定的电致发光光谱，降低了器件制备成本而且具有很好的重复性。将其作为光电功能层材料应用于有机电致发光器件中，采用简单的溶液加工方式，实现了高效、高色纯度、高稳定性的白光器件的制备。
技术实现思路
技术问题：本专利技术公开一种多臂单分子白光材料与制备方法及其作为有机发光层材料在白光有机电致发光器件中的应用方法。该材料是一类具有应用潜力的有机光电功能材料，解决了单分子白光材料种类匮乏、光谱稳定性差、发光效率低以及色纯度低等难题，并且可以有效避免相分离，简化器件制备过程，降低生产成本，实现了高效、高稳定、高显色指数的白光器件的制备。技术方案：本专利技术公开一种多臂单分子白光材料与制备方法及其作为有机发光层材料在白光有机电致发光器件中的应用方法。该类材料是由含Ar官能团的五溴苯与1-溴芘硼酸酯原料通过Suzuki偶联反应来制得。本专利技术的优点在于：该类有机单分子白光材料解决了以多发光层系统或多组分混合/掺杂材料体系的方式来实现全光谱发射中所存在的相分离以及光谱稳定等问题，单分子聚合物或多元色分子光谱不稳定，难以纯化等问题，降低了器件的制备成本而且具有较好的重复性。此外，基于该类材料制备了高效、高稳定性以及高色纯度的白光电致发光器件。本专利技术提供了一种多臂单分子白光材料，其特征在于，具有如下结构通式：所述结构通式中，以苯环为核，以五取代芘与Ar为臂，结合官能团形成的多臂单分子白光材料，其中，Ar为吸电子基团溴、氟、硝基、氰基、叔胺正离子、三氟甲基、三氯甲基、磺酸基、甲酰基、酰基、羧基、甲氧基、吡啶基、二苯砜基、三嗪基、蒽二酮基中的一种，其具体结构可以为：当Ar为给电子基团芘基、9-咔唑基、2-噻吩基、二苯胺基、叔丁基二苯胺基、9-吩恶嗪基、吖啶基、螺二芴基、螺芴吖啶基、烷基氨基、二烷基氨基、氨基、羟基中的一种，其具体结构可以为:本专利技术提供的该类多臂单分子白光材料的制备方法，其特征在于，该材料以含Ar官能团的五溴苯(Ph5Br-Ar)与1-芘硼酸酯原料，其摩尔比为1：9～1：15，通过Suzuki偶联反应，避光以及氮气保护条件下，制备了一系列多臂单分子白光材料。具体而言，该类多臂单分子白光材料的制备方法包括以下步骤：步骤一：在氮气保护以及避光条件下，将含有Ar官能团的五溴苯(Ph5Br-Ar)以及1-芘硼酸酯反应物、四三苯基膦钯催化剂和四丁基溴化铵相转移催化剂混合后溶于碳酸钾和甲苯中，碳酸钾和甲苯的体积比为1：(2-3)，四三苯基膦钯催化剂：相转移催化剂四丁基溴化铵：Ph5Br-Ar的摩尔质量比为(0.2-0.4)：(0.1-0.3):1。控温在90-110℃条件下，避光反应24-72小时。步骤二：反应结束后，冷却至室温，将反应后混合液通过有机溶剂和饱和食盐水萃取，对分离出的有机层干燥，抽滤并将溶液浓缩后得到的混合物通过柱层析分离提纯，干燥后得到目标产物。本专利技术同时提供该类多臂单分子白光材料的应用方法，作为有机发光层材料应用于白光有机电致发光器件等光电领域。有益效果:本专利专利技术了一种多臂单分子白光材料作为有机发光层材料应用于白光有机电致发光器件中。通过对分子结构的巧妙设计，采用Suzuki偶联反应，实现了材料的高效制备。该类材料结构新颖、明确，光谱稳定性和热稳定性能优异，荧光量子效率高，并通过选择不同的官能团来实现对材料光学和电化学性能的调控，是一类极具应用潜力的有机光电功能材料。此外，该材料体系有效解决了单分子白光材料种类匮乏、光谱稳定性差、发光效率低以及色纯度低等难题，并且可以有效避免相分离，简化器件制备过程，降低生产成本，实现了高效、高稳定、高显色指数的白光器件的制备。附图说明图1化合物A、B、C的循环伏安曲线(CV曲线)图；图2化合物A、B、E、F、H的热失重曲线图；图3化合物B、D、G的发光亮度-电压曲线图；图4化合物A、B、C、D、E、F、G、H的粉末X-射线衍射图；图5化合物B的荧光发射光谱图；图6化合物A的质谱图。具体实施方式一种多臂单分子白光材料，具有如下结构通式：所述结构通式中，以简单的苯环为核，以五取代芘与Ar为臂，结合官能团形成的多臂单分子白光材料，其中，Ar为吸电子基团如溴、氟、硝基、氰基、叔胺正离子、三氟甲基、三氯甲基、磺酸基、甲酰基、酰基、羧基、甲氧基、吡啶基、二苯砜基、三嗪基、蒽二酮基中的一种，或者为给电子基团如芘基、9-咔唑基、2-噻吩基、二苯胺基、叔丁基二苯胺基、9-吩恶嗪基、吖啶基、螺二芴基、螺芴吖啶基、烷基氨基、二烷基氨基、氨基、羟基中的一种。该类多臂单分子白光材料的制备方法，以含Ar官能团的五溴苯(Ph5Br-Ar)与1-芘硼酸酯原料，其摩尔比为1：9～1：15，通过Suzuki偶联反应，避光以及氮气保护条件下，制备了一系列多臂单分子白光材料。实施例1：化合物A的制备：将Ph5Br-CN(500mg,1.02mmol)、1-芘硼酸酯(3.33g,10.15mmol)、四丁基溴化胺(TBAB)(98.17mg,0.30mmol)放入100mL的两口瓶中，密封反应瓶并用锡箔纸包裹避光，抽换氮气三次。然后快速加入四三苯基膦钯Pd(PPh3)4催化剂(351.9mg,0.30mmol)，抽换氮气三次。最后，将鼓泡后的甲苯(24mL)和2M的K2CO3溶液(8mL)分别注入到反应瓶中，95℃下反应48h。反应结束后，用有机溶剂DCM和饱和食盐水萃取3次，分离出的有机层用Mg本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多臂单分子白光材料，其特征在于，该材料具有如下结构通式：/n

【技术特征摘要】
1.一种多臂单分子白光材料，其特征在于，该材料具有如下结构通式：



所述结构通式中，以苯环为核，以五取代芘与Ar为臂，其中，Ar为吸电子基团或者给电子基团。


2.根据权要求1所述的一种多臂单分子白光材料，其特征在于，Ar为吸电子基团，选自溴、氟、硝基、氰基、叔胺正离子、三氟甲基、三氯甲基、磺酸基、甲酰基、酰基、羧基、甲氧基、吡啶基、二苯砜基、三嗪基、蒽二酮基中一种。


3.根据权利要求1所述的一种多臂单分子白光材料，其特征在于，当Ar为包括氰基、三氟甲基、吡啶基、三嗪基在内吸电子基团时，该材料的对应结构如下：





4.根据权利要求1所述的一种多臂单分子白光材料，其特征在于，Ar为给电子基团，选自芘基、9-咔唑基、2-噻吩基、二苯胺基、叔丁基二苯胺基、9-吩恶嗪基、吖啶基、螺二芴基、螺芴吖啶基、烷基氨基、二烷基氨基、氨基、羟基中一种。


5.根据权要求1所述的一种多臂单分子白光材料，其特征在于，当Ar为包括芘基、9-咔唑基、2-噻吩基、螺芴吖啶基在内的给电子基团时，该材料的结构如下：





6.根据权利要求1-4任一所述的一种多臂单分子白光材料的制备方法，其特征在于，该制备方法以含Ar官能团的五溴苯Ph5Br-Ar与1-芘硼...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖文勇，宋婉，李祥春，闫宇，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