一种含三嗪结构的化合物及其应用

技术领域

本发明属于有机电致发光技术领域，具体涉及一种含三嗪结构的化合物及其应用。

背景技术

有机电致发光(OLED)材料在信息显示材料、有机光电子材料等领域中的应用具有极大的研究价值和美好的应用前景。随着多媒体信息技术的发展，对平板显示器件性能的要求越来越高。目前主要的显示技术有等离子显示器件、场发射显示器件和有机电致发光显示器件(OLED)。其中，OLED具有自身发光、低电压直流驱动、全固化、视角宽、颜色丰富等一系列优点。与液晶显示器件相比，OLED不需要背光源，视角更宽，功耗低，其响应速度是液晶显示器件的1000倍，因此，OLED具有更广阔的应用前景。

自OLEDs第一次被报道以来，许多学者致力于研究怎样提高器件效率和稳定性。Forrest和Thompson研究组发现，过渡金属配合物能应用于磷光有机电致发光器件(Phosphorescent OLEDs，Ph OLEDs)，磷光材料存在很强的自旋轨道耦合作用，能同时利用单线态和三线态激子，使磷光电致发光器件内量子效率在理论上达到了100％。然而，磷光材料激发态寿命较长，当三线态激子浓度较高时容易形成三线态-三线态凐灭和三线态-极化子间凐灭。所以常常将磷光材料作为客体掺入到主体材料中，以此来降低自浓度淬灭过程。因此，在磷光有机电致发光器件中选择合适的主体材料也是一件重要的事。主体材料必备特性有：(1)拥有较高的三线态能级；(2)具有较好的载流子迁移率且能与相邻层能级匹配；(3)具有高的热稳定性和成膜稳定性。

目前OLED显示和照明得到了广泛的商业化应用，客户终端的对OLED屏体光电及寿命的要求不断提升，为了应对这类需求，除了在OLED面板制程工艺上的精益求精，能够满足更高器件指标的OLED材料的开发就显得尤为重要。因此，开发稳定高效的主体材料，从而降低驱动电压，提高器件发光效率，延长器件寿命，具有很重要的实际应用价值。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种含三嗪结构的化合物及其应用。该化合物具有较高的三线态能级、较好的载流子迁移率，易与相邻能级匹配，且具有较高的热稳定性和成膜稳定性，可在有机电致发光领域作为主体材料使用，降低器件驱动电压，提高发光效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种含三嗪结构的化合物，所述化合物具有如下式I所示结构：

式I中，R

其中，L为取代或未取代的C6-C20芳基或取代或未取代的C5-C17杂芳基，优选为亚苯基或亚萘基；

如上所述基团含有取代基时，所述取代基为氘原子、卤素原子、羟基、胺基、C1-C5烷基、C1-C30胺基、硝基、C3-C5稠合碳链、芳基、氘代芳基、卤代芳基、烷基取代芳基、杂芳基、氘代杂芳基、卤代杂芳基或烷基取代杂芳基。

需要说明的是，本发明中所述杂芳基不包括二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基和三嗪基。

本发明中，基团

本发明中，所述稠合碳链是指两端的碳原子分别与芳环中两个相邻的碳原子成键，形成稠环结构的碳链。以含有两个不饱和双键的C4稠合碳链

在本发明一些实施方式中，所述R

所述R

在本发明一些实施方式中，所述R

所述R

在本发明一些实施方式中，所述含三嗪结构的化合物具有如下式II、式III、式IV或式V所示结构：

其中，A

所述A

需要说明的是，本发明中当A

在本发明一些实施方式中，所述A

在本发明一些实施方式中，所述A

其中，----代表基团的连接键。

在本发明一些实施方式中，所述A

其中，----代表基团的连接键。

在本发明一些实施方式中，所述R

其中，----代表基团的连接键。

在本发明一些实施方式中，所述R

其中，----代表基团的连接键。

在本发明一些实施方式中，所述含三嗪结构的化合物选自如下化合物I-1～I-248：

第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的含三嗪结构的化合物作为电致发光主体材料的应用。

第三方面，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阳极、阴极和位于所述阳极和阴极之间的至少一个发光功能层；

所述至少一个发光功能层至少包括电致发光层，所述电致发光层包括主体材料和发光材料；

所述电致发光层的主体材料选自如第一方面所述的含三嗪结构的化合物中的一种或至少两种的组合。

在本发明一些实施方式中，所述电致发光层的发光材料为绿光材料。

在本发明一些实施方式中，所述至少一个发光功能层还包括空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和电子注入层中的一层或多层。

在本发明一些实施方式中，所述有机电致发光器件包括依次层叠的阳极、空穴注入层、空穴传输层、电致发光层、电子传输层、电子注入层和阴极。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明以具有吸电子性的三嗪结构为母体，并在母体结构中引入具有强给电子性的呋喃类、噻吩或咔唑类基团，获得了一类具有较高的三线态能级、较好的载流子迁移率，易与相邻能级匹配，且具有较高的热稳定性和成膜稳定性的化合物。该化合物可在有机电致发光领域作为主体材料(尤其是绿光主体材料)使用，可以有效降低有机电致发光器件的驱动电压，提高发光效率，提高寿命。

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，所述具体实施方式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

本实施例提供化合物I-2，其合成路线如下：

具体合成步骤如下：

氮气保护下，将300g 3-溴-N-苯基咔唑溶于3000mL四氢呋喃中，加入297.74g硼酸三异丙酯，搅拌降温至-75℃滴加正丁基锂(2.5M)670mL，用时1.5小时，滴加过程中保温-75℃～-80℃。滴加完毕后TLC监测，反应完全自然恢复至0℃，滴加约200mL 3M盐酸，调节pH＝3～4，加入1L水，搅拌10分钟，分液，水相用1000mL乙酸乙酯萃取2次，合并有机相并水洗至中性，干燥浓缩得到粗品。粗品用4倍质量的庚烷50℃打浆2次，抽滤，固体40℃烘干，得到I-2-1产品211.1g，LC：99.47％，收率79％。

氮气保护下，向500mL三口反应瓶中加入250mL甲苯、60mL乙醇和60mL水，开搅拌并加入28.7g(0.1mol)I-2-1，22.6g(0.1mol)2,4-二氯-6-苯基-1,3,5-三嗪，四(三苯基膦)钯0.58g(0.0005mol)，12.6g碳酸氢钠(0.15mol)。升温至70℃反应4小时。降至室温，加50mL水，搅拌10min，抽滤。滤饼用500mL水室温打浆10min，抽滤。固体用200mL乙醇室温打浆10min，抽滤，滤饼90℃烘干。然后用20倍质量的甲苯加热溶解过热硅胶柱(柱温80℃)，柱高20cm，500mL热甲苯冲柱，过柱液趁热重复过硅胶柱一次。过柱液浓缩至约400mL时降至室温抽滤，滤饼用6倍质量的甲苯回流打浆3次，抽滤，烘干，得到I-2-2固体27.3g，收率63％，LC:99.8％。

氮气保护下，向500mL三口反应瓶中加入26g(0.06mol)I-2-2，甲苯250mL，乙醇80mL，开搅拌。加入17.64g(0.06mol)2-(二苯并[b,d]呋喃-2-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼烷，四(三苯基膦)钯0.35g(0.0003mol)。加热到70℃，滴加40mL含12.42g碳酸钾(0.09mol)的水溶液，滴毕后70℃保温反应4h。反应液降至室温，将反应液加入500mL水中，搅拌10min抽滤，滤饼用水冲洗3次。滤饼用20倍质量的甲苯加热溶解过热硅胶柱(柱温80℃)，柱高15cm，500mL热甲苯冲柱，过柱液趁热重复过硅胶柱一次。过柱液浓缩至约500mL时降至室温抽滤，滤饼依次用6倍质量的甲苯回流打浆3次，6倍质量的二氯甲烷回流打浆1次，抽滤，烘干，得到I-2产品25.7g，LC:99.94％，收率：76％。

产物MS(m/e)：564。元素分析(C

实施例2

本实施例提供化合物I-10，其合成路线如下：

具体合成步骤如下：

用等摩尔量的2,4-二氯-6-萘基-1,3,5-三嗪代替2,4-二氯-6-苯基-1,3,5-三嗪，其他原料和步骤均与实施例1相同，得到29.47g淡黄色固体(即化合物I-10)，收率约80％。

产物MS(m/e)：614。元素分析(C

实施例3

本实施例提供化合物I-23，其合成路线如下：

具体合成步骤如下：

用等摩尔量的4,4,5,5-四甲基-2-(萘并[2,3-b]苯并呋喃-3-基)-1,3,2-二氧硼烷代替2-(二苯并[b,d]呋喃-2-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼烷，其他原料和步骤均与实施例1相同，得到26.53g淡黄色固体(即化合物I-23)，收率约72％。

产物MS(m/e)：614。元素分析(C

实施例4

本实施例提供化合物I-38，其合成路线如下：

具体合成步骤如下：

用等摩尔量的4,4,5,5-四甲基-2-(9-苯基二苯并[b,d]呋喃-2-基)-1,3,2-二氧硼烷代替2-(二苯并[b,d]呋喃-2-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼烷，其他原料和步骤均与实施例1相同，得到28.8g淡黄色固体(即化合物I-38)，收率约75％。

产物MS(m/e)：640。元素分析(C

实施例5

本实施例提供化合物I-59，其合成路线如下：

具体合成步骤如下：

用等摩尔量的2,4-二氯-6-氘代苯基-1,3,5-三嗪代替2,4-二氯-6-苯基-1,3,5-三嗪，等摩尔量的4,4,5,5-四甲基-2-(6-苯基二苯并[b,d]呋喃-3-基)-1,3,2-二氧硼烷代替2-(二苯并[b,d]呋喃-2-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼烷，其他原料和步骤均与实施例1相同，得到27.09g淡黄色固体(即化合物I-59)，收率约70％。

产物MS(m/e)：645。元素分析(C

实施例6

本实施例提供化合物I-238，其合成路线如下：

具体合成步骤如下：

用等摩尔量的9-(4-溴萘-1-基)-9H-咔唑代替3-溴-N-苯基咔唑，等摩尔量4,4,5,5-四甲基-2-(9-苯基二苯并[b,d]呋喃-2-基)-1,3,2-二氧硼烷代替2-(二苯并[b,d]呋喃-2-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼烷，其他原料和步骤均与实施例1相同，得到28.57g淡黄色固体(即化合物I-238)，收率约69％。

产物MS(m/e)：690。元素分析(C

依据上述实施例1～实施例6的合成方法，只需要简单替换对应的原料，即可合成化合物I-1～I-248中的其他化合物。

以下采用实施例1-实施例6合成的化合物制备OLED器件，并进行相关性能检测：

器件实施例1

本实施例提供一种绿光OLED器件(记为OLED-1)，包括依次层叠的阳极、第一空穴注入层、第二空穴注入层、空穴传输层、电致发光层、电子传输层、电子注入层和阴极。其具体制备过程如下：

(1)将表面涂覆了ITO透明导电薄膜(阳极)的玻璃基板依次在清洗液中超声清洗处理，在去离子水中超声处理，在丙酮和乙醇混合溶剂(体积比1:1)中超声除油，在洁净环境下烘烤至完全除去水分，用紫外灯进行刻蚀和臭氧处理，并用低能阳离子束轰击表面；

(2)把上述带有阳极的玻璃基片置于真空腔内，抽真空至1×10

(3)在上述第二空穴注入层上蒸镀一层NPB作为空穴传输层，蒸镀速率为0.1nm/s，蒸镀膜厚为40nm；

(4)在空穴传输层之上真空蒸镀EML作为电致发光层，EML包括绿光主体材料(化合物I-2)和掺杂材料，利用多源共蒸的方法，将化合物I-2放置在真空气相沉积设备的小室中，将作为掺杂剂的Ir(ppy)

(5)在有机电致发光层上继续真空蒸镀一层BPhen作为电子传输层，蒸镀速率为0.1nm/s，蒸镀膜厚为40nm；

(6)在电子传输层之上依次真空蒸镀厚度为1nm的LiF作为电子注入层，膜厚度为150nm的Al层作为阴极。

器件实施例2～器件实施例6

具体的制备方法与上述器件实施例1的区别仅在于，将步骤(4)中的发光层主体材料分别替换为实施例2-6制备的化合物，具体见下表1，由此分别制备得到编号为OLED-2～OLED-6的绿光OLED器件。

按照与器件实施例1相同的制备步骤，仅将步骤(4)中的发光层主体材料分别替换为对比例1～3的化合物，制备得到编号为OLED-7～OLED-9的绿光OLED器件。

其中，OLED的制备过程中使用的化合物的结构式如下：

对上述OLED-1～OLED-9的性能进行测试，测试结果如下表1所示：

表1

从表1的测试结果可以看出，与器件OLED-7～OLED-9相比，在亮度相同的条件下，利用本发明提供的含三嗪结构的化合物作为绿光主体材料，所制备的器件OLED-1～OLED-6的工作电压更低，电流效率更高，表明本发明提供的化合物是性能良好的绿光主体材料。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。