一种有机化合物、有机发光材料及有机电致发光器件

技术领域

本发明属于电致发光材料技术领域，涉及一种有机化合物、有机发光材料及有机电致发光器件。

背景技术

早在20世纪60年代，人们就发现了有机电致发光现象。1963年，美国纽约大学的Pope等人在对有机芳香族蒽的晶体研究中发现，在蒽晶体上施加数百伏电压时，可观察到晶体有微弱的蓝光发射现象，就此开辟了对光电材料研发的道路。但由于需要的驱动电压过高，发光效率低等原因，该发现并未能引起重视。1987年，邓青云博士报道了基于有机发光材料的电致发光二极管技术，主要采用真空蒸镀的方式，制备具有传输层和发光层的双层器件，量子效率提高至1％，在低于10V的工作电压下可达到1000cd/m

随着有机电致发光二极管技术的不断发展，有机发光器件(Organic Light-Emitting Diodes，简称OLEDs)凭借自发光、发光视角广、轻薄、驱动电压低、响应速度快、可弯曲折叠等优势，在信息显示和照明领域得到广泛应用。发光层作为OLEDs中重要组成部分，由红、绿、蓝三种有机电致发光材料组成，在这些发光材料中，有机材料可以作为照明所需材料，也是显示技术中尤为重要的材料。有机电致发光材料虽然被发现很早，但现有已公开的有机材料的各方面性能均未能完全满足规模化生产需求及应用，很难在低电压下提供较高的发光效率，所以寻找高性能的、稳定性好的有机电致发光材料成为OLEDs领域取得重大突破的重点和难点问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种有机化合物、有机发光材料及有机电致发光器件。本发明的有机化合物作为有机发光材料能够具有发光效率高、色彩饱和度高、成膜性好、较好的热稳定性等优点，能够使得有机发光器件具有较低的驱动电压，较高的电流效率和较长的寿命。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种有机化合物，所述有机化合物具有化学式I所示结构：

其中，A

R

n

在本发明中，“取代”意指被选自以下的至少一个取代基取代：氢、氘、腈基、卤素基团、C1-C20烷基、C6-C30的芳基、C6-C30的杂芳基，所述杂芳基中杂原子选自氧、氮、硫或硅。

在本发明中A

在本发明中，所限定的基团中碳原子数的范围表示限定范围内的任意整数，例如所述碳原子数3至30，表示碳原子数可以为3、4、5、8、10、13、16、19、20、22、25、28或30等，碳原子数1至20表示碳原子数可以为1、3、5、8、10、12、14、16、18或20等，以此类推。

优选地，所述A

优选地，所述A

优选地，所述B

优选地，R

优选地，所述有机化合物具有化学式1-1至化学式1-16中任一种所示结构：

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以上化学式1-1至化学式1-16中，R

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另一方面，本发明提供了如上所述的有机化合物的制备方法，合成的反应路线如下：

R

X1、X2、X3选自卤素，所述卤素为Cl、Br或I。

本发明提供的有机化合物的合成路线较短，工艺简单，原料易得，成本低，适合工业化生产。

另一方面，本发明提供一种有机光电材料，所述有机光电材料包括如上所述的有机化合物中的任意一种或至少两种的组合。

另一方面，本发明提供一种有机电致发光器件，所述有机电致发光器件包括第一电极、第二电极以及设置在第一电极和第二电极之间的有机薄膜层，所述有机薄膜层包括如上所述的具有化学式I的有机化合物。

优选地，所述有机薄膜层包括发光层，所述发光层包含主体材料和掺杂材料，所述掺杂材料包括如上所述的具有化学式I的有机化合物。

优选地，所述发光层的掺杂材料占发光层总材料质量的百分比为0.5-10％，例如0.5％、0.8％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％。

优选地，所述有机薄膜层还包括空穴注入层、空穴传输层、发光辅助层、电子阻挡层、空穴阻挡层、电子传输层或电子注入层中的任意一层或至少两层的组合。

第一电极作为阳极，阳极优选包含具有高逸出功的材料。例如氧化锡铟(ITO)或氧化铟锌(IZO)。由于在水和/或空气存在下本发明器件的寿命会缩短，所以所述器件被适当地(取决于应用)结构化、提供接点并最后密封。

空穴传输材料是能够接收来自阳极或空穴注入层的空穴并将空穴传输至发光层的材料，并且具有高空穴迁移率的材料。其具体实例包括基于芳基胺的有机材料、导电聚合物、同时具有共轭部分和非共轭部分的嵌段共聚物等，但不限于此。

电子阻挡层可以设置在空穴传输层与发光层之间。作为电子阻挡层，可以使用本领域中已知的材料，例如基于芳基胺的有机材料。

发光层的材料是一种通过分别接收来自空穴传输层和电子传输层的空穴和电子，并将所接收的空穴和电子结合而能发出可见光的材料。

发光层包含主体材料和掺杂材料，主体材料和掺杂材料的质量比为(90 -99.5):(0.5-10)。在本发明中，掺杂材料含有本发明所述的具有化学式I的有机化合物。主体材料不受特别限制，所述材料的实例包括：基于咔唑基团衍生物、芳基硅衍生物、芳族衍生物、金属络合物衍生物。所述芳族衍生物为蒽、芘、萘、菲、芴等衍生物。

空穴阻挡层材料，可以使用现有技术中公知的具有空穴阻挡作用的化合物，例如，浴铜灵(BCP)等菲啰啉衍生物、噁唑衍生物、三唑衍生物、三嗪衍生物等，但不限于此。

电子传输层可以起到促进电子传输的作用。可以使用现有技术中公知的具有电子传输作用的化合物，例如，8-羟基喹啉的Al配合物；包含Alq3的配合物；有机自由基化合物；羟基黄酮金属配合物等。

电子注入层可以起到促进电子注入的作用。具有传输电子的能力，防止发光层中产生的激子迁移至空穴注入层。本发明中使用的电子注入材料包括芴酮、蒽醌二甲烷、联苯、醌、噻喃二氧化物、唑、二唑、三唑、咪唑、苝四羧酸、亚芴基甲烷、蒽酮等及其衍生物，金属配合物，含氮五元环衍生物等，但不限于此。

第二电极作为阴极，通常优选具有小功函数的材料，使得电子顺利注入有机材料层。例如镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡和铅，或其合金。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明的有机化合物由于具有所述特定的含硼氮化合物结构，使得用于有机电致发光器件后，能够使得有机发光器件具有较低的驱动电压，较高的电流效率和较长的寿命。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

该实施例提供了一种有机发光化合物，其化学结构式为式L001，该有机发光化合物的制备方法的反应路线如下：

其具体的制备方法包括以下步骤：

步骤1：将包含A-001(10.46g，50mmol)、B-001(16.6g，50mmol)、Pd-132(0.35g，0.5mmol)、叔丁醇钠(9.6，100mmol)和甲苯(90mL)的烧瓶加热至120℃并搅拌反应8小时。将反应溶液冷却至室温，添加水和乙酸乙酯以分离液体层。减压下蒸馏除去溶剂并将其通过硅胶柱色谱法(展开剂：己烷/乙酸乙酯＝50％/50％(体积/体积))纯化以获得中间物C-001(18.34g)。测量所获得的固体的质谱，并且作为结果，MS(EI)m/z:[M]+445.24。

步骤2：将包含C-001(17.77g，40mmol)、D-002(6.78g，40mmol)、Pd-132(0.28g，0.04mmol)、叔丁醇钠(7.68g，80mmol)和甲苯(90mL)的烧瓶加热至120℃并搅拌8小时。将反应溶液冷却至室温，添加水和乙酸乙酯以分离液体层。然后在减压下蒸馏除去溶剂将其通过硅胶柱色谱法(展开剂：己烷/乙酸乙酯＝50％/50％(体积/体积))纯化以获得中间物E-001(19.6g)。测量所获得的固体的质谱，并且作为结果，MS(EI)m/z:[M]

步骤3：在氮气氛下在-30℃下将1.3M叔丁基锂戊烷溶液(78.16mL)添加至包含中间物E-001(19.6g，33.9mmol)和叔丁基苯(150mL)的烧瓶。在完成滴加之后，将温度升至70℃，并搅拌混合物1小时，蒸馏除去戊烷。在冷却至-30℃之后，向其中添加三溴化硼(25.38g，101.61mmol)，并将混合物升至室温并搅拌1小时。其后，将混合物再次冷却至0℃，并向其中添加N,N-二异丙基乙胺(13.13g，101.61mmol)并在室温下搅拌，然后在100℃下搅拌3小时。将反应溶液冷却至0℃，并向其中添加乙酸钾饱和液和乙酸乙酯以分离液体层。然后在减压下蒸馏除去溶剂。将其通过硅胶柱色谱法(展开剂：己烷/二氯甲烷＝40/1(体积/体积))纯化以获得化合物L002(8.6g)。测量所获得的固体的质谱，并且作为结果，MS(EI)m/z:[M]

1

实施例2

该实施例提供了一种有机发光化合物，其化学结构式为式L022，该有机发光化合物的制备方法的反应路线如下：

以与用于合成中间物L-001的步骤中相同的方式获得化合物L022(15.9g)，不同之处在于将化合物A-001改变成化合物A-022(24.3g)，将化合物D-001改变成中间物D-022(9.8g)。测量所获得的固体的质谱，并且作为结果，MS(EI)m/z:[M]

1

实施例3

该实施例提供了一种有机发光化合物，其化学结构式为式L043，该有机发光化合物的制备方法的反应路线如下：

以与用于合成中间物L-001的步骤中相同的方式获得化合物L043(17.6g)，不同之处在于将化合物A-001改变成化合物A-043(22.6g)，将化合物D-001改变成中间物D-043(7.6g)。测量所获得的固体的质谱，并且作为结果，MS(EI)m/z:[M]

1

实施例4

该实施例提供了一种有机发光化合物，其化学结构式为式L063，该有机发光化合物的制备方法的反应路线如下：

以与用于合成中间物L-001的步骤中相同的方式获得化合物L063(13.2g)，不同之处在于将化合物A-001改变成化合物A-063(22.6g)，将化合物D-001改变成中间物D-063(8.4g)。测量所获得的固体的质谱，并且作为结果，MS(EI)m/z:[M]

1

实施例5

该实施例提供了一种有机发光化合物，其化学结构式为式L069，该有机发光化合物的制备方法的反应路线如下：

以与用于合成中间物L-001的步骤中相同的方式获得化合物L069(16.4g)，不同之处在于将化合物A-001改变成化合物A-069(22.1g)，将化合物D-001改变成中间物D-069(7.8g)。测量所获得的固体的质谱，并且作为结果，MS(EI)m/z:[M]

1

实施例6

该实施例提供了一种有机发光化合物，其化学结构式为式L078，该有机发光化合物的制备方法的反应路线如下：

以与用于合成中间物L-001的步骤中相同的方式获得化合物L078(12.3g)，不同之处在于将化合物A-001改变成化合物A-078(18.1g)，将化合物D-001改变成中间物D-078(7.7g)。测量所获得的固体的质谱，并且作为结果，MS(EI)m/z:[M]

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实施例7

该实施例提供了一种有机发光化合物，其化学结构式为式L112，该有机发光化合物的制备方法的反应路线如下：

以与用于合成中间物L-001的步骤中相同的方式获得化合物L112(13.3g)，不同之处在于将化合物A-001改变成化合物A-112(18.6g)，将化合物D-001改变成中间物D-112(9.1g)。测量所获得的固体的质谱，并且作为结果，MS(EI)m/z:[M]

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实施例8

该实施例提供了一种有机发光化合物，其化学结构式为式L135，该有机发光化合物的制备方法的反应路线如下：

以与用于合成中间物L-001的步骤中相同的方式获得化合物L135(13.3g)，不同之处在于将化合物A-001改变成化合物A-135(20.6g)，将化合物D-001改变成中间物D-135(16.2g)。测量所获得的固体的质谱，并且作为结果，MS(EI)m/z:[M]

1

实施例9

该实施例提供了一种有机发光化合物，其化学结构式为式L42，该有机发光化合物的制备方法的反应路线如下：

以与用于合成中间物L-001的步骤中相同的方式获得化合物L142(12.9g)，不同之处在于将化合物A-001改变成化合物A-142(18.3g)，将化合物D-001改变成中间物D-142(17.4g)。测量所获得的固体的质谱，并且作为结果，MS(EI)m/z:[M]

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实施例10

该实施例提供了一种有机发光化合物，其化学结构式为式L155，该有机发光化合物的制备方法的反应路线如下：

以与用于合成中间物L-001的步骤中相同的方式获得化合物L155(12.2g)，不同之处在于将化合物A-001改变成化合物A-155(24.2g)，将化合物D-001改变成中间物D-155(6.9g)。测量所获得的固体的质谱，并且作为结果，MS(EI)m/z:[M]

1

实施例11

使用实施例1制备的化合物L001制备有机电致发光器件，具体为：

将涂层厚度为

实施例12-20：

参照上述方法，将化合物L001分别替换为L022、L043、L063、L069、L078、L112、L135、L142和L155制备得到相应化合物的有机电致发光器件。

比较例1

按照实施例11相同的方法制备有机电致发光器件，发光层掺杂材料化合物结构如下：

比较例2

按照实施例11相同的方法制备有机电致发光器件，发光层掺杂材料化合物结构如下：

比较例3

按照实施例11相同的方法制备有机电致发光器件，发光层掺杂材料化合物结构如下：

比较例4

按照实施例11相同的方法制备有机电致发光器件，发光层掺杂材料化合物结构如下：

对制备的有机电致发光器件进行与实施例11相同的检测，在10mA/cm2的电流下测量驱动电压、发光效率，并在20mA/cm2的电流密度下测量亮度相对于初始亮度变成95％的时间(LT95)。以上结果示于下表1中。

表1

表1可以看出，使用本发明提供的化合物作为荧光掺杂材料所制备的有机电致发光器件与结构相似的比较化合物D1、D2相比，效率以及寿命得到了显著提高，在驱动电压方面也得到了改善。

化合物的寿命普遍比对比例提高8-98h。发光效率提高0.1-3.7cd/A，驱动电压降低0.1-1.2V。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的有机化合物、有机发光材料及有机电致发光器件，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。