一类含吡嗪的有机半导体材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于有机光电功能材料技术领域，公开了一类含吡嗪的深蓝光及近紫外光有机半导体材料及其制备方法与应用。该含吡嗪的有机半导体材料，结构如下所示：其中，Ar1和Ar2为弱给电子基团。本发明专利技术通过在吡嗪上连接弱给电子基团，调控吡嗪衍生物的光物理性质，使该有机半导体材料在固态下具有较高的三线态能级。本发明专利技术所制备的有机半导体材料可作为发光层的客体材料和主体材料使用；材料的能级结构具有良好的调控特性，从而平衡材料电子/空穴传输能力，有利于器件结构的简化，作为主体材料时，选取合适的多重共振延迟荧光分子作为发光层客体材料，可以制备光电性能优异的有机电致发光器件，在有机电致发光领域有广泛的应用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
一类含吡嗪的有机半导体材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于有机光电功能材料
，具体涉及一类含吡嗪的有机半导体材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode,OLED)具有驱动电压低、响应速度快、对比度高、色域广、轻薄、柔性等特点，在显示和照明领域应用前景广阔。目前，基于三原色红、绿、蓝有机发光材料已达到了商业化要求，但是为了满足色域更广，显示颜色更加丰富、分辨率更高的要求，对于蓝光材料而言，需要满足更深的蓝光发射和更窄的半峰宽，光色和半峰宽是决定色坐标CIE
y
值的两个重要因素。
[0003]一方面，要实现短波长的发射，需要严格限制分子的共轭长度以及避免分子内强的电荷转移(CT)态，通常可以通过非线性连接打断共轭来限制分子的有效共轭长度，其次选用弱的给受体避免形成强的分子内电荷转移。另一方面，要实现窄发射，分子还需要具备适当的刚性结构，以避免在激发态时分子因构象变化太大所带来的结构驰豫，进而使得发射光谱展宽。针对窄发射材料，2016年Hatakeyama课题组基于B
‑
N的多元稠环结构提出了“多重共振(MR)”效应，此类材料具备刚性的稠环结构且非键轨道的存在能够抑制基态和激发态之间的振动耦合，成功将有机蓝光材料地半峰宽限制在了40nm以内，这对于传统D
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A型TADF材料所表现的宽半峰宽(70～100nm)而言是一巨大突破，由于MR
‑
TADF材料通常具备非常刚性的分子结构，使得在聚集态下分子间存在着强π
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π相互作用，极大的猝灭他们的固态发光量子效率，为此，此类材料在应用于OLED中，通常都选用合适的主体将MR
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TADF材料低浓度掺杂在其中制备掺杂器件以克服聚集态严重的荧光猝灭问题(Jiang,P.；Miao,J.；Cao,X.；Xia,H.；Pan,K.；Hua,T.；Lv,X.；Huang,Z.；Zou,Y.；Yang,C.Quenching
‑
Resistant Multiresonance TADF Emitter Realizes 40％ External Quantum Efficiency in Narrowband Electroluminescence at High Doping Level.Adv.Mater.2022,34,2106954.)，但是应用于高效率的MR
‑
TADF的敏化主体还很稀缺，亟待开发。
[0004]吡嗪作为一个吸电子基，具备结构易修饰等特点，在OLED中有着广泛的应用，但是基于吡嗪的结构实现高效率深蓝光和近紫外光发射的有机发光材料还很稀缺。因此，通过在吡嗪的间位引入弱给体构筑D
‑
A
‑
D，限制了分子的有效共轭长度和强CT态的形成，实现了深蓝光及近紫外光的发射，这是TADF材料很难实现的光色，此外该类材料还具备以“热激子”通道为主的高激子利用率和高水平分子取向，在高效率蓝光和近紫外光OLED有着极大的应用潜力。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的是提供一类含吡嗪的深蓝光及近紫外光有机半导体材料及其制备方法与应用。
[0006]本专利技术的目的是提供一种含吡嗪的深蓝光及近紫外光有机半导体材料体系。该类
发光材料具备深蓝光及近紫外光的发射；该类发光材料还具有“热激子”的特征，可以突破荧光材料25％的激子利用率限制,可制备出高效率、低程度效率滚降的深蓝光及近紫外有机电致发光器件；此外，该类材料还可以作为高效率绿光和黄光MR
‑
TADF的主体材料，此处分别选用文献已报道的绿光MR
‑
TADF分子BN2和黄光MR
‑
TADF分子BN3作为客体分子。
[0007]本专利技术另一目的在于提供上述含吡嗪的深蓝光及近紫外光有机半导体材料的制备方法。本专利技术的方法工艺简单、原料易得。
[0008]本专利技术再一目的在于提供上述含吡嗪的深蓝光及近紫外光有机半导体材料在有机电致发光领域中的应用，特别是在制备有机发光二极管的发光层中的应用。
[0009]本专利技术的目的至少通过如下技术方案之一实现。
[0010]本专利技术提供的一类含吡嗪的深蓝光及近紫外光有机半导体材料，其化学结构式如下所示：
[0011][0012]Ar1和Ar2为弱给电子基团(其中Ar1和Ar2可以相同也可以不同)。
[0013]进一步地，所述的Ar1和Ar2的弱给电子基团为如下结构式1
‑
6中的一种：
[0014][0015]本专利技术提供的一类含吡嗪的深蓝光及近紫外光有机半导体材料的制备方法，包括如下步骤：
[0016](1)当Ar1和Ar2相同时(深蓝光及近紫外光有机半导体材料为对称化合物)，
[0017]将化合物1与醋酸铵进行成环反应得到含有吡嗪的二溴取代化合物；将含有吡嗪的二溴取代化合物直接与芳基硼酸或硼酸酯进行一步Suzuki交叉偶联即得含吡嗪的有机半导体材料。
[0018](2)当Ar1和Ar2不相同时(深蓝光及近紫外光有机半导体材料为非对称化合物)，
[0019]将化合物1与醋酸铵进行成环反应得到含有吡嗪的二溴取代化合物；将含有吡嗪的二溴取代化合物与芳基硼酸或硼酸酯进行Suzuki交叉偶联得到芳基溴代化合物，将芳基溴代化合物再与另一芳基硼酸或硼酸酯进行Suzuki交叉偶联得到含吡嗪的有机半导体材料；
[0020]所述化合物1为式I，含有吡嗪的二溴取代化合物的结构式为式II，芳基溴代化合物的结构式为式III：
[0021][0022]进一步地，步骤(1)和步骤(2)所述化合物1的制备方法为：以4
‑
溴苯丙酮和单质碘为原料，在二甲基亚砜溶剂中发生α
‑
酮氧化反应得到化合物1；
[0023]进一步优选地，所述4
‑
溴苯丙酮和单质碘的摩尔比为5:1
‑
5:2；所述α
‑
酮氧化反应的条件为：70
‑
80℃加热12
‑
24h；反应结束后用硫代硫酸钠猝灭未反应完全的单质碘，反应液逐渐由黑红色变成淡黄色。
[0024]进一步地，步骤(1)和步骤(2)所述化合物1与醋酸铵的摩尔比为1:2.3
‑
1:3；
[0025]进一步地，步骤(1)所述含有吡嗪的二溴取代化合物与芳基硼酸或硼酸酯的摩尔比为1:3
‑
1:4。
[0026]进一步地，步骤(2)所述含有吡嗪的二溴取代化合物与芳基硼酸或硼酸酯的摩尔比为1:1
‑
1:2，所述芳基溴代化合物与芳基硼酸或硼酸酯的摩尔比为1:1
‑
1:2。
[0027]进一步地，步骤(1)和步骤(2)所述成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一类含吡嗪的有机半导体材料，其特征在于，化学结构式如下所示：Ar1和Ar2为弱给电子基团。2.根据权利要求1所述的含吡嗪的有机半导体材料，其特征在于，所述的Ar1和Ar2的弱给电子基团为如下结构式1
‑
6结构中的一种：3.权利要求1
‑
2任一项所述的含吡嗪的有机半导体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)当Ar1和Ar2相同时，将化合物1与醋酸铵进行成环反应得到含有吡嗪的二溴取代化合物；将含有吡嗪的二溴取代化合物直接与芳基硼酸或硼酸酯进行一步Suzuki交叉偶联即得含吡嗪的有机半导体材料；(2)当Ar1和Ar2不相同时，将化合物1与醋酸铵进行成环反应得到含有吡嗪的二溴取代化合物；将含有吡嗪的二溴取代化合物与芳基硼酸或硼酸酯进行Suzuki交叉偶联得到芳基溴代化合物，将芳基溴代化合物再与另一芳基硼酸或硼酸酯进行Suzuki交叉偶联得到含吡嗪的有机半导体材料；所述化合物1的结构式为式I，含有吡嗪的二溴取代化合物的结构式为式II，芳基溴代化合物的结构式为式III：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)所述化合物1的制备方法为：以4
‑
溴苯丙酮和单质碘为原料，在二甲基亚砜溶剂中发生α
‑
酮氧化反应得到化合物1；所述4
‑
溴苯丙酮和单质碘的摩尔比为5:1
‑
5:2；所述α
‑
酮氧化反应的条件为：70
‑
80℃加热12
‑
24h。5.根据权利要求3所述的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐本忠，王志明，陈涛，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：