基于杂环并嘧啶类有机单分子双发射材料及其制备与应用制造技术

本发明专利技术涉及光电材料技术领域，更具体而言，涉及基于杂环并嘧啶类有机单分子双发射材料及其制备与应用。所述发光材料分子结构通式(Ⅰ)如下所示：其中，X1和X2独立地为N或S，R1独立地为吩噻嗪类、吩噁嗪类、亚氨基二苄类、亚氨基芪类取代基，R2独立地为咔唑类取代基、N

【技术实现步骤摘要】
基于杂环并嘧啶类有机单分子双发射材料及其制备与应用


[0001]本专利技术涉及光电材料
，更具体而言，涉及基于杂环并嘧啶类有机单分子双发射材料及其制备与应用。

技术介绍

[0002]近年来，白光有机发光二极管(WOLED)具有对比度高、视角广、自发光、驱动电压低、柔韧性好、重量轻等诸多独特优点，受到人们的广泛关注。通常，白光是由红、绿和蓝三基色或者蓝光和黄光相混合形成的复合光。相反，通过单分子产生用于覆盖整个可见光区域的两个或两个以上的发射波段，进而制造出具有高性能的WOLED的有机材料相对较少，并且大部分仅发生在溶液体系中。而通过多发光层产生白光发射很容易产生相分离，发光稳定性差，制备工艺复杂等问题。
[0003]另一方面，基于单线态发光的有机发光二极管(OLED)由于只能利用所注入的单线态激子，故其器件内量子效率的理论极限值仅为25％，并伴随有超过75％的能量流失；而基于三线态发光的磷光材料，热激活延迟荧光(TADF)则能充分利用所注入的三线态激子使得其器件内量子效率能达到100％。相对来讲，通过同时利用单线态和三线态激子同时发射可以有效的实现单分子的双重荧光发射。大多数的磷光材料都是基于铱(Ir)和铂(Pt)等不可再生的贵重金属离子所形成的配合物，其高昂的价格使得OLED器件的制备成本大幅度提高，不利用大规模的生产使用。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，为此，本专利技术的一个方面的目的在于，提供一种基于杂环并嘧啶类有机单分子双发射材料，所述发光材料分子结构通式(Ⅰ)如下所示：
[0005][0006]其中，X1和X2独立地为N或S，R1独立地为吩噻嗪类、吩噁嗪类、亚氨基二苄类、亚氨基芪类取代基，R2独立地为咔唑类取代基、N
‑
苯基咔唑类取代基、吩噁嗪类取代基、吩噻嗪类和螺环类取代基。
[0007]优选的，所述基于杂环并嘧啶类有机单分子双发射材料选自下述式(1)
‑
(30)所示化合物的任一种：
[0008][0009][0010][0011]本专利技术的另一个方面的目的在于，提供一种基于杂环并嘧啶类有机单分子双发射材料的制备方法，所述制备方法具体步骤包括：
[0012]S1.在氮气气氛保护下，将2，4
‑
二氯杂环并嘧啶、化合物I、催化剂和碱性试剂溶解在溶剂中进行混合，在加热回流，进行Suzuki偶联反应，得到具有结构通式(Ⅱ)所示的得到
氯代杂环并嘧啶苯基吩嗪类化合物，结构通式(Ⅱ)为
[0013]S2.将S1中得到的氯代杂环并嘧啶苯基吩嗪类化合物在氮气气氛保护下，与化合物II、催化剂和碱性试剂溶解在溶剂中进行混合，进行Suzuki偶联反应，再用有机溶剂萃取，收集溶剂，过滤，干燥，得到具有结构通式(Ⅰ)所示的杂环并嘧啶类化合物粗产物，结构通式(Ⅰ)为
[0014]S3.将S2中得到粗产物进行纯化，得到杂环并嘧啶类化合物。
[0015]优选的，所述S1合成路线如下
[0016][0017]所述S2合成路线如下
[0018][0019]其中，X为O、S、—或＝＝；Y为H或N；X1或X2为N或S；R为R
‑
Bpin或R
‑
B(OH)2，所述化合物II中R的可选取代基种类为咔唑类取代基、N
‑
苯基咔唑类取代基、吩噁嗪类取代基、吩噻
嗪类或螺环类取代基。
[0020]优选的，所述S1中化合物I为其中X为O、S、—或＝＝，Y为H或N；催化剂为四(三苯基膦)钯；碱性试剂为2mol/L的碳酸钠水溶液；溶剂为乙醇、甲苯和水，体积比为1：3：1；2，4
‑
二氯杂环并嘧啶和化合物I的摩尔比为1：1:1～1:1.5，加热是在油浴锅中，温度为90～110℃，回流时间为5～12h。
[0021]优选的，所述S2中化合物II为R
‑
Bpin或R
‑
B(OH)2；催化剂为四(三苯基膦)钯；碱性试剂为2mol/L的碳酸钠水溶液；溶剂为乙醇、甲苯酸或水，体积比为1：3：1；氯代杂环并嘧啶苯基吩嗪类化合物和化合物II摩尔比为1：1:1～1:1.5；萃取用有机溶剂二氯甲烷或乙酸乙酯，萃取3次；干燥用无水硫酸镁。
[0022]优选的，所述S3中通过硅胶柱色谱法进行纯化；所述硅胶柱层析纯化用洗脱剂包括大极性溶剂和/或小极性溶剂混合溶剂；所述大极性溶剂包括二氯甲烷、乙酸乙酯和/或丙酮；所述小极性溶剂包括石油醚和/或正己烷。
[0023]本专利技术的又一个方面的目的在于，提供一种基于杂环并嘧啶类有机单分子双发射材料，将权利要求1所述的结构通式(Ⅰ)所示化合物作为发光主体材料，在薄膜状态下具有高效TADF发射性质；所述结构通式(Ⅰ)所示化合物单独使用其中的一种化合物，或同时使用结构通式(Ⅰ)中的两种或两种以上的化合物。
[0024]本专利技术的再一个方面的目的在于，提供一种有机电致发光器件，将权利要求1中结构通式(Ⅰ)所示化合物作为发光主体材料用于有机电致发光器件，该器件包含衬底层、阳极层、空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极层中的一层或一层以上，其中所述有机层中至少有一层含有如结构通式(Ⅰ)所述的材料。
[0025]优选的，所述结构通式(Ⅰ)的化合物作为主体材料应用在发光层或作为发光材料应用在发光层。
[0026]本专利技术所具有的有益效果如下：
[0027]本专利技术提供的基于杂环并嘧啶类有机单分子双发射材料具有中等的荧光量子产率和热激活延迟荧光的性质，在薄膜状态下具有高效TADF发射性质，热稳定性好，其合成方法简单，反应条件温和，通过引入不同结构单元调节终产物的热稳定性、发光效率和白光色纯度等性能，所得到的终产物纯化工艺容易，产率高，制备原料价格低廉，生产成本低。
[0028]本专利技术提供了一种有机电致发光器件，其发光层为本专利技术制备基于杂环并嘧啶类有机单分子双发射材料，作为发光层的发光亮度高、稳定性好。基于杂环并嘧啶类有机单分子双发射材料中电子给体基团(咔唑类取代基、N
‑
苯基咔唑类取代基、吩恶嗪类取代基、吩噻嗪类或螺环类取代基)的存在能够调节分子的前线分子轨道能级，进而调节基于杂环并嘧啶类有机化合物在可见光区域的发光颜色以及分子的三线态
‑
单线态能级差ΔE
ST
，实现了化合物双重发射，拥有有机电致发光器件低电压驱动。
[0029]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0030]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0031]图1是本专利技术实施例1制得的10
‑
(4
‑
(2氯
‑
噻吩并[3,2
‑
d]嘧啶)苯基)吩噻嗪的核磁共振氢谱图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于杂环并嘧啶类有机单分子双发射材料，其特征在于：所述发光材料分子结构通式(Ⅰ)如下所示：其中，X1和X2独立地为N或S，R1独立地为吩噻嗪类、吩噁嗪类、亚氨基二苄类或亚氨基芪类取代基，R2独立地为咔唑类取代基、N
‑
苯基咔唑类取代基、吩噁嗪类取代基、吩噻嗪类或螺环类取代基。2.根据权利要求1所述的一种基于杂环并嘧啶类有机单分子双发射材料，其特征在于：所述基于杂环并嘧啶类有机单分子双发射材料选自下述式(1)
‑
(30)所示化合物的任一种：
3.一种基于杂环并嘧啶类有机单分子双发射材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法具体步骤包括：S1.在氮气气氛保护下，将2，4
‑
二氯杂环并嘧啶、化合物I、催化剂和碱性试剂溶解在溶剂中进行混合，在加热回流，进行Suzuki偶联反应，得到具有结构通式(Ⅱ)所示的得到氯代杂环并嘧啶苯基吩嗪类化合物，结构通式(Ⅱ)为S2.将S1中得到的氯代杂环并嘧啶苯基吩嗪类化合物在氮气气氛保护下，与化合物II、催化剂和碱性试剂溶解在溶剂中进行混合，进行Suzuki偶联反应，再用有机溶剂萃取，收集溶剂，过滤，干燥，得到具有结构通式(Ⅰ)所示的杂环并嘧啶类化合物粗产物，结构通式(Ⅰ)为S3.将S2中得到粗产物进行纯化，得到杂环并嘧啶类化合物。4.根据权利要求3所述的一种基于杂环并嘧啶类有机单分子双发射材料的制备方法，其特征在于：所述S1合成路线如下所述S2合成路线如下
其中，X为O、S、—或＝＝；Y为H或N；X1或X2为N或S；R为R
‑
Bpin或R
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B(OH)2，所述化合物II中R的可选取代基种类为咔唑类取代基、N
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苯基咔唑类取代基、吩噁嗪类取代基、吩噻嗪类或螺环类取代基。5.根据权利要求3所述的一种基于杂环并嘧啶类有机单分子双发射材料的制备方法，其特征在于：所述S1中化合物I为其中X为O、S、—或＝＝，Y为H或N；催化剂为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王华，田相斌，闫家魁，王龙，赵波，李洁，孙静，董必正，李国政，夏衍，郭少婷，王智恒，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：