有机化合物及其应用、有机发光二极管电致发光器件的制作方法

本申请涉及有机电致发光
技术领域：
，尤其涉及一种有机化合物及其应用、有机发光二极管电致发光器件。
背景技术：
：有机电致发光二极管(organiclight-emittingdiodes，oleds)以其主动发光不需要背光源、发光效率高、可视角度大、响应速度快、温度适应范围大、生产加工工艺相对简单、驱动电压低、能耗小、更轻更薄以及柔性显示等优点而具有巨大的应用前景，吸引了众多研究者的关注。对于目前使用的顶发射oled器件，空穴传输材料作为最厚的一层。其能级以及空穴迁移率一直存在矛盾的关系，具体为空穴迁移率高的空穴传输材料的最高占据分子轨道(highestoccupiedmolecularorbital，homo)能级与其两侧的材料不匹配，能级不匹配会导致oled器件的驱动电压升高。因此，有必要提供一种高迁移率且能级匹配的空穴传输化合物。技术实现要素：本申请的目的在于提供一种有机化合物及其应用、有机发光二极管电致发光器件，该有机化合物具有合适的homo能级以及高的空穴迁移率，应用于有机发光二极管电致发光器件时，有机发光二极管电致发光器件具有高的最高电流效率、高的最大外量子效率以及长的使用寿命。为实现上述目的，技术方案如下：一种有机化合物，所述有机化合物具有如下通式(a)所示的结构，其中，所述r1为第一给电子基团，所述r2为第二给电子基团、h、苯基或烷基，所述r3为h或c(ch3)3，所述r4为h或c(ch3)3，所述x为o或s，所述第一给电子基团和所述第二给电子基团各自独立地具有如下之一的结构，其中，所述r5和所述r6各自独立地选自h、苯基以及烷基，所述x1选自空键、单键、o、s、异丙基以及si(ch3)2中的任意一种，所述x2选自空键、单键、o、s、异丙基以及si(ch3)2中的任意一种。在上述有机化合物中，所述第一给电子基团和所述第二给电子基团各自独立地具有如下式之一所示的结构，在上述有机化合物中，所述有机化合物具有选自如下之一所示的结构，在上述有机化合物中，所述r3和r4均为叔丁基。在上述有机化合物中，所述有机化合物具有选自如下之一所示的结构，在上述有机化合物中，所述x为o。一种上述有机化合物在有机发光二极管电致发光器件中的应用。一种有机发光二极管电致发光器件，所述有机发光二极管电致发光器件包括空穴传输层，所述空穴传输层包括有机化合物，所述有机化合物具有如下通式(a)所示的结构，其中，所述r1为第一给电子基团，所述r2为第二给电子基团、h、苯基或烷基，所述r3为h或c(ch3)3，所述r4为h或c(ch3)3，所述x为o或s，所述第一给电子基团和所述第二给电子基团各自独立地具有如下之一的结构，其中，所述r5和所述r6各自独立地选自h、苯基以及烷基，所述x1选自空键、单键、o、s、异丙基以及si(ch3)2中的任意一种，所述x2选自空键、单键、o、s、异丙基以及si(ch3)2中的任意一种。在上述有机发光二极管电致发光器件中，所述第一给电子基团和所述第二给电子基团各自独立地具有如下式之一所示的结构，在上述有机发光二极管电致发光器件中，所述r3和r4均为叔丁基。有益效果：本申请提供一种有机化合物及其应用、有机发光二极管电致发光器件，该有机化合物具有合适的homo能级以及高的空穴迁移率。与传统的空穴传输材料相比，该有机化合物应用于有机发光二极管电致发光器件的空穴传输层中时，有机发光二极管电致发光器件具有高的最高电流效率、高的最大外量子效率以及长的使用寿命。附图说明图1为顶发光型有机发光二极管电致发光器件的结构示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。一种有机化合物，有机化合物具有如下通式(a)所示的结构，其中，r1为第一给电子基团，r2为第二给电子基团、h、苯基或烷基，r3为h或c(ch3)3，r4为h或c(ch3)3，x为o或s，第一给电子基团和第二给电子基团各自独立地具有如下之一的结构，其中，r5和r6各自独立地选自h、苯基以及烷基，x1选自空键、单键、o、s、异丙基以及si(ch3)2中的任意一种，x2选自空键、单键、o、s、异丙基以及si(ch3)2中的任意一种。本申请的有机化合物在螺硅芴为核的结构基础上，配上特定的给电子基团，使得有机化合物具有合适的homo能级以及lumo能级的同时，具有非常高的空穴传输迁移率。主要原因在于，螺硅芴具有强的给电子能力的同时，配合特定的给电子基团r1使得有机化合物具有高的空穴迁移率，且通过特定的给电子基团r1的选择使得有机化合物具有合适的homo能级以及lumo能级。此外，相对于以螺芴为核，本申请的有机化合物以螺硅芴为核能提高有机化合物的稳定性，有机化合物应用于有机发光二极管电致发光器件时，有机发光二极管电致发光器件具有更长的使用寿命。在一些实施例中，第一给电子基团和第二给电子基团各自独立地具有如下式之一所示的结构，在一些实施例中，有机化合物具有选自如下之一所示的结构，在一些实施例中，r3和r4均为叔丁基，使得有机化合物的稳定性提高，该有机化合物应用于有机发光二极管电致发光器件时，从而提高有机发光二极管电致发光器件的使用寿命。在一些实施例中，有机化合物具有选自如下之一所示的结构，在一些实施例中，x为o。以下结合具体实施例对上述技术方案进行描述。实施例一本实施例根据如下合成路线合成有机化合物1(3,7-双二苯胺-3',7'-二叔丁基螺[二苯并噻咯-5,10'二苯])：其中，有机化合物1的制备方法包括如下步骤：向250ml二口瓶中加入原料1(3,7-二溴-3',7'-二叔丁基螺[二苯并噻咯-5,10'二苯]，3.08g，5mmol)、二苯胺(2.02g，12mmol)、醋酸钯(180mg，0.8mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐(0.68g，2.4mmol)；然后在手套箱中加入naot-bu(1.16g，12mmol)，在氩气氛围下向二口瓶中注入100ml除水除氧的甲苯，在120℃反应24小时后；冷却至室温，将反应液倒入200ml冰水中，经过二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:4)分离纯化，得白色粉末3.1g。实施例二本实施例根据如下合成路线合成有机化合物2(3,7-双二苯胺螺[二苯并噻咯-5,10'二苯])：其中，有机化合物2的制备方法包括如下步骤：向250ml二口瓶中加入原料2(3,7-二溴螺[二苯并噻咯-5,10'二苯]，2.52g，5mmol)、二苯胺(2.02g，12mmol)、醋酸钯(180mg，0.8mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐(0.68g，2.4mmol)，然后在手套箱中加入naot-bu(1.16g，12mmol)，在氩气氛围下向二口瓶中注入100ml除水除氧的甲苯，在120℃反应24小时后；冷却至室温，将反应液倒入200ml冰水中，二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:4)分离纯化，得白色粉末2.8g。实施例三本实施例根据如下合成路线合成有机化合物3(3,7-双咔唑-3',7'-二叔丁基螺[二苯并噻咯-5,10'二苯])：其中，有机化合物3的制备方法包括如下步骤：向250ml二口瓶中加入原料1(3,7-二溴-3',7'-二叔丁基螺[二苯并噻咯-5,10'二苯]，3.08g，5mmol)、咔唑(2.00g，12mmol)、醋酸钯(180mg，0.8mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐(0.68g，2.4mmol)；然后在手套箱中加入naot-bu(1.16g，12mmol)，在氩气氛围下向二口瓶中注入100ml除水除氧的甲苯，在120℃反应24小时后；冷却至室温，将反应液倒入200ml冰水中，经过二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:4)分离纯化，得白色粉末3.0g。实施例四本实施例根据如下合成路线合成有机化合物4(3,7-双9,9’-二甲基吖啶-3',7'-二叔丁基螺[二苯并噻咯-5,10'二苯])：其中，有机化合物4的制备方法包括如下步骤：向250ml二口瓶中加入原料1(3,7-二溴-3',7'-二叔丁基螺[二苯并噻咯-5,10'二苯]，3.08g，5mmol)、9,9’-二甲基吖啶(2.50g，12mmol)、醋酸钯(180mg，0.8mmol)和三叔丁基膦四氟硼酸盐(0.68g，2.4mmol)；然后在手套箱中加入naot-bu(1.16g，12mmol)，在氩气氛围下向二口瓶中注入100ml除水除氧的甲苯，在120℃反应24小时后；冷却至室温，将反应液倒入200ml冰水中，经过二氯甲烷萃取三次，合并有机相，旋成硅胶，柱层析(二氯甲烷:正己烷，v:v，1:4)分离纯化，得白色粉末3.4g。实施例五对实施例一至实施例四制备的有机化合物1、有机化合物2、有机化合物3以及有机化合物4进行质谱以及电化学能级的测试，测试结果如下表1所示。表1有机化合物1-4的质谱和电化学能级测试结果有机化合物1有机化合物2有机化合物3有机化合物4homo(ev)-5.61-5.62-5.56-5.66lumo(ev)-2.69-2.69-2.69-2.69ms(ei)m/z:[m]+794.37682.14790.34874.43由表1可知，有机化合物1、有机化合物2、有机化合物3以及有机化合物4经过质谱分析的分子量与它们各自的标准质量吻合，即有机化合物1、有机化合物2、有机化合物3以及有机化合物4均为设计的目标产物。另外，有机化合物1、有机化合物2、有机化合物3以及有机化合物4的lumo能级都为-2.69ev，主要原因在于lumo能级由有机化合物1-4的中心核决定，有机化合物1-4的中心核都是一样，即均为螺硅芴。有机化合物1和有机化合物2的homo能级接近，主要原因在取代螺硅芴的r1和r2相同；有机化合物1、有机化合物3以及有机化合物4的homo能级差异较大，主要是由于取代基r1和取代基r2的不同造成的。与传统空穴注入层的材料hatcn匹配的空穴传输层的制备材料的homo能级最合适的范围是-5.60～-5.70ev，传统的空穴传输有机化合物4,4’-二(n-咔唑)联苯(cbp)的homo能级为-6.0，传统的空穴传输有机化合物cbp偏离最合适的范围超过0.3ev，而本申请的有机化合物1、有机化合物2以及有机化合物4均在最合适的范围内，且有机化合物3偏离最佳范围仅为0.004ev。故，本申请有机化合物1-4具有合适的homo能级。此外，本申请的有机化合物也具有合适的lumo能级。实施例六本实施例将有机化合物1、有机化合物2、有机化合物3、有机化合物4以及传统的空穴传输材料cbp分别应用于顶发光型有机发光二极管电致发光器件中，以分别制备得到有机发光二极管电致发光器件1、有机发光二极管电致发光器件2、有机发光二极管电致发光器件3、有机发光二极管电致发光器件4以及有机发光二极管电致发光器件5。顶发光型有机发光二极管电致发光器件的结构示意图如图1所示，从下至上依次包括阳极1、空穴注入层2、空穴传输层3、电子阻挡层4、有机发光层5、空穴阻挡层6、电子传输层7、电子注入层8、阴极9以及光耦合输出层10。顶发光型有机发光二极管电致发光器件组成以及厚度如下表2。表2顶发光型有机发光二极管电致发光器件组成以及厚度对有机发光二极管电致发光器件1、有机发光二极管电致发光器件2、有机发光二极管电致发光器件3、有机发光二极管电致发光器件4以及有机发光二极管电致发光器件5分别进行电流-电压-亮度测试和寿命测试，得到测试结果如下表3所示。表3有机发光二极管电致发光器件1-5的电流-电压-亮度测试和寿命测试结果由上表3可知，与传统的空穴传输材料cbp制得的有机发光二极管电致发光器件5相比，由有机化合物1-4制备的有机发光二极管电致发光器件1-4都具有高的最高电流效率、高的最大外量子效率以及长的使用寿命。其中，有机化合物3的homo能级为-5.56ev，使得其制得的有机发光二极管电致发光器件3的性能略低于有机发光二极管电致器件1、有机发光二极管电致器件2以及有机发光二极管电致器件4，主要原因在于空穴注入层的材料hatcn匹配空穴传输层的制备材料的homo能级最合适的范围是-5.60～-5.70ev。此外，在有机发光二极管电致器件的使用寿命方面，有机化合物1和有机化合物2制得有机发光二极管电致器件相比，有机化合物1由于在中心核引入叔丁基之后，有机化合物1制备得到的有机发光二极管电致器件的寿命提升36.4％。有机化合物1-4制备的有机发光二极管电致发光器件1-4具有高的最高电流效率以及高的最大外量子效率，表明有机化合物1-4的能级以及空穴传输性能与有机发光二极管电致发光器中的其他膜层匹配，载流子复合效率高。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。当前第1页12