基于二噻吩并吩嗪受体的化合物、其合成方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种基于二噻吩并吩嗪受体的化合物，以二噻吩并吩嗪受体作为母体，含有含氮芳基、芳香膦氧类基团和氰基中的一种或几种取代基作为给体。其能够提升载流子传输能力，削弱猝灭效应，阻断共轭延伸，保证材料的发射波长，从而得到一类热性能和电学性能稳定的红光热激发延迟荧光材料。红光热激发延迟荧光材料。

【技术实现步骤摘要】
基于二噻吩并吩嗪受体的化合物、其合成方法及应用


[0001]本专利技术属于有机电致发光材料
，具体涉及一种基于二噻吩并吩嗪受体的化合物、其合成方法及应用。

技术介绍

[0002]有机电致发光二极管(Organic Light Emitting Diodes,OLEDs)具有驱动电压低、快速响应、可视角广、超薄、柔性显示等优点，已被广泛用于智能手机、手表、电脑和其他设备的显示屏。第一代有机电致发光材料为荧光材料，因其仅利用单线态激子发光，故理论上内量子效率只能达到25％。第二代电致发光材料是基于重金属配合物的磷光材料可同时利用单线态和三重态激子发光而实现100％的内量子效率；然而金属配合物昂贵的成本和环境污染仍然是无法解决的问题。
[0003]第三代热激发延迟荧光(Thermally Activated Delayed Fluorescence,TADF)材料的出现为研究者们提供了新的设计思路。TADF材料的特点为在热辅助作用下三重态激子可以通过反向系间窜越转化为可辐射跃迁的单线态激子，从而实现同时利用单线态和三重态激子发光，实现100％的内量子效率。
[0004]大部分的TADF发光分子为纯有机给体(Donor)
‑
受体(Acceptor)结构。利用扭曲的供体(D)和受体(A)构型来实现较小的单线态
‑
三线态能极差(ΔE
ST
)和TADF特征，因为分离良好的最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道可以最小化ΔE
ST
。实现快速的反向系间窜越(RISC)，从而利用三重态激子发光并减少三重态激子的猝灭。与荧光和磷光技术相比，TADF材料具有资源可持续性、低成本和环境友好的优点。然而，有效的单重态辐射需要初始和最终状态的充分重叠。因此，小ΔE
ST
和高的光致发光量子产率(PLQY)是构建高效TADF材料的关键矛盾之一。
[0005]红光TADF分子的发光效率对掺杂浓度极为敏感，采用非掺杂发光层结构甚至导致了多达80％的效率损失。除了分子自身的极性更大外，其自身存在更为严重的非辐射跃迁过程。目前，很少有非掺杂红光TADF器件的外量子效率(EQE)能够超过10％。因此，红光TADF分子本身的光电性质是制约非掺杂红光TADF器件的性能提升的关键瓶颈。
[0006]为改善红光TADF发射体的光致发光(PL)和电致发光(EL)性能提供四个策略：(1)具有合理的分子堆积及分子间相互作用以兼顾传输电荷和抑制猝灭；(2)辐射过程对非辐射过程具有绝对优势，以获得高的发光效率；(3)RISC效率接近100％，以获得延迟荧光的热力学优势；(4)快速的电荷复合和激子辐射以避免激子累积导致的猝灭。
[0007]为了实现红光TADF材料，通常需要进一步增强给体和受体之间的相互作用，而较强的相互作用往往容易使材料的极性增大，分子间相互作用增强，从而导致严重的浓度猝灭。因此如何获得高效的红光TADF材料，开发一类满足以上要求的发光材料是较难攻克的科学问题。

技术实现思路

[0008]为解决上述问题，本专利技术提供了一种含有二噻吩并吩嗪受体的化合物。该化合物中以二噻吩并吩嗪为受体，并修饰含氮芳基、芳香膦氧类基团和氰基作为给体，提升载流子传输能力，削弱猝灭效应，阻断共轭延伸，保证材料的发射波长，从而得到一类热性能和电学性能稳定的红光热激发延迟荧光材料，完成本专利技术。
[0009]本专利技术第一方面的目的在于提供基于二噻吩并吩嗪受体的化合物，所述化合物中，二噻吩并吩嗪受体作为母体，含有含氮芳基、芳香膦氧类基团和氰基中的一种或几种取代基作为给体。
[0010]本专利技术第二方面还提供了所述基于二噻吩并吩嗪受体的化合物的制备方法。所述方法以5,6
‑
二卤代苯并[c][1,2,5]噻二唑为起始物料制得邻氨基苯类化合物，再与苯并二噻吩
‑
4,5
‑
二酮类化合物合环，接入含氮芳基、芳香膦氧类基团或氰基，得到基于二噻吩并吩嗪受体的化合物。
[0011]所述邻氨基苯类化合物具有以下结构：
[0012][0013]其中，X1、X2各自独立地选自含氮芳基或芳香膦氧类基团，优选选自二苯氨基苯基或二苯基膦氧基。
[0014]所述苯并二噻吩
‑
4,5
‑
二酮类化合物为苯并二噻吩
‑
4,5
‑
二酮或2,7
‑
二溴苯并[1,2
‑
B:6,5
‑
B']二噻吩
‑
4,5
‑
二酮。
[0015]所述方法包括以下步骤：
[0016]步骤1、以5,6
‑
二卤代苯并[c][1,2,5]噻二唑制得邻氨基苯类化合物；
[0017]步骤2、以邻氨基苯类化合物和苯并二噻吩
‑
4,5
‑
二酮类化合物合环反应制得中间体；
[0018]步骤3、中间体与芳香胺类化合物、芳香膦类化合物或氰基化合物反应，得到基于二噻吩并吩嗪受体的化合物。
[0019]本专利技术第三方面的目的在于提供所述基于二噻吩并吩嗪受体的化合物的用途，作为发光层材料制备电致红光器件。
[0020]本专利技术第四方面的目的在于提供一种电致红光器件，所述电致红光器件的发光层材料包括所述基于二噻吩并吩嗪受体的化合物。
[0021]本专利技术具有以下有益效果：
[0022](1)本专利技术提供的基于二噻吩并吩嗪受体的化合物，作为红光热激发延迟荧光材料，引入的芳香胺类基团，为强给电子基团，能够提升载流子的传输能力，利用芳香膦氧类基团的位阻效应能够获得合理的分子堆积状态及分子间的作用力，同时，利用膦氧基团阻断共轭延伸，从而削弱猝灭效应。
[0023](2)二苯基磷氧基团具有合适的吸电子能力、较强的空间位阻效应和氢键能力可以有效地红移波长，降低ΔE
ST
，抑制浓度猝灭，提高TADF效率。
[0024](3)本专利技术通过设计分子结构，具有合理的分子堆积及分子间相互作用以保证电
子传输和抑制浓度猝灭，从而能够获得红光TADF材料。
[0025](4)本专利技术中制备的电致红光器件最大外量子效率最高可以达到23.7％，同时发光波长能够达到660nm，具有良好的电致红光器件性能。
附图说明
[0026]图1示出本专利技术实施例1中的化合物1的紫外吸收光谱图和光致发光谱图(荧光光谱图)；
[0027]图2示出本专利技术实施例1中的化合物1的热重分析谱图；
[0028]图3示出本专利技术实施例5中的化合物5的紫外吸收光谱图和光致发光谱图(荧光光谱图)；
[0029]图4示出本专利技术实施例5中的化合物5的热重分析谱图；
[0030]图5示出本专利技术实施例1中电致红光器件1的电致发光谱图；
[0031]图6示出本专利技术实施例2中电致红光器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于二噻吩并吩嗪受体的化合物，所述化合物中，二噻吩并吩嗪受体作为母体，含有含氮芳基、芳香膦氧类基团和氰基中的一种或几种取代基作为给体。2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，所述化合物具有以下通式：其中，X1、X2各自独立地选自含氮芳基或芳香膦氧类基团，优选为芳基取代氨基苯基、苯基膦氧基、二苯基膦氧基或三苯基膦氧基，更优选选自二苯氨基苯基或二苯基膦氧基；R1、R2各自独立地选自氢、氰基、含氮芳基或芳香膦氧类基团，优选为氢、氰基、芳基取代氨基苯基、苯基膦氧基、二苯基膦氧基或三苯基膦氧基，更优选为氢、氰基、二苯氨基苯基或二苯基膦氧基。3.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，所述基于二噻吩并吩嗪受体的化合物选自化合物1至化合物8中的一种，化合物1至化合物8具体如下：
4.一种根据权利要求1至3之一所述的基于二噻吩并吩嗪受体的化合物的制备方法，其特征在于，所述方法以5,6
‑
二卤代苯并[c][1,2,5]噻二唑为起始物料制得邻氨基苯类化合物，再与苯并二噻吩
‑
4,5
‑
二酮类化合物合环得到基于二噻吩并吩嗪受体的化合物；或者，
以5,6
‑
二卤代苯并[c][1,2,5]噻二唑为起始物料制得邻氨基苯类化合物，再与苯并二噻吩
‑
4,5
‑
二酮类化合物合环，接入含氮芳基、芳香膦氧类基团或氰基，得到基于二噻吩并吩嗪受体的化合物；所述邻氨基苯类化合物具有以下结构：其中，X1、X2各自独立地选自含氮芳基或芳香膦氧类基团，优选选自芳基取代氨基苯基、苯基膦氧基、二苯基膦氧基或三苯基膦氧基，更优选为二苯氨基苯基或二苯基膦氧基；优选地，所述邻氨基苯类化合物为4
‑
含氮芳基
‑5‑
芳香膦氧基邻苯二胺或4,5
‑
二含氮芳基邻苯二胺，其中，含氮芳基优选为芳基取代氨基苯基，芳香膦氧基优选为苯基膦氧基、二苯基膦氧基或三苯基膦氧基，更优选地，所述邻氨基苯类化合物为4
‑
(4
‑
二苯氨基)苯基
‑5‑
二苯基膦氧基邻苯二胺或4,5
‑
二(4
‑
二苯氨基)苯基
‑
邻苯二胺；所述苯并二噻吩
‑
4,5
‑
二酮类化合物为苯并二噻吩
‑
4,5
‑
二酮或2,7
‑
二卤代苯并[1,2
‑
B:6,5
‑
B']二噻吩
‑
4,5
‑
二酮，卤代为溴代、碘代或氯代，优选为溴代。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、以5,6
‑
二卤代苯并[c][1,2,5]噻二唑制得邻氨基苯类化合物；步骤2、以邻氨基苯类化合物和苯并二噻吩
‑
4,5
‑
二酮类化合物合环反应制得中间体；步骤3、中间体与芳香胺类化合物、芳香膦类化合物或氰基化合物反应，得到基于二噻吩并吩嗪受体的化合物。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述5,6
‑
二卤代苯并[c][1,2,5]噻二唑与芳香胺类硼化合物反应得到5,6
‑
二含氮芳基苯并[c][1,2,5]噻二唑或5
‑
含氮芳基
‑6‑
卤代苯并[c][...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩春苗，曲超，薛洋，赵明阳，夏艳梅，刘雪晴，许辉，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：发明
国别省市：