本发明涉及有机电致发光领域，尤其涉及一种芘类化合物及其制备方法及使用该材料制备的有机电致发光器件。
背景技术：
一般的有机发光器件(OLED)是由阴极、阳极及阴极和阳极之间插入的有机物层构成的，器件的组成是透明ITO阳极、空穴注入层（TIL）、空穴传输层（HTL）、发光层（EL、空穴阻挡层（HBL）、电子传输层（ETL）、电子注入层（EIL）、LiAl等阴极形成，按需要可省略1~2有机层。器件的两个电极之间形成电压一边从阴极电子注入 另一边阳极注入空穴。这电子和空穴在发光层再结合形成激发态，激发态回到稳定的基态 。发光材料分为荧光材料和磷光材料，发光层的形成方法是荧光主体材料中掺杂磷光材料（有机金属）的方法和荧光主体材料掺杂荧光（包含氮的有机物）掺杂剂的方法及发光体里利用掺杂剂（DCM， Rubrene， DCJTB等）具现长波长的方法，通过这样的参杂改善发光波长，效率，驱动电压，寿命等因素。一般形成发光层材料是具有苯、萘、芴、螺二芴、蒽、芘、咔唑等中心体和苯、联苯、萘、杂环等配体；对位、间位、邻位的结合位置及氰基、氟、甲基、叔丁基等置换结构。
OLED面板发展到大型化需要更细腻和色彩更鲜明的材料，主要为蓝色材料，尤其是需要浅蓝色移到深蓝色的高性能材料，现在技术提供的发光材料在发光效率及寿命方面仍然需要进一步提高以满足使用要求。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种含芘化合物及其制备方法和有机发光器件，本发明提供的含芘化合物在发光效率及寿命方面具有较好的性能。
本发明提供了一种含芘化合物，具有化学式1所示的结构：
[化学式1]
X1和X2是氧(O)或硫(S)，Y1和Y2是碳(C)或氮(N)，L1是0 或1，R1和R2独立地选自氢、C1~C30烷基，C6~C30芳基，C5~C30杂环基。
优选的，所述含芘化合物是下述化学式2-1~化学式2~10中任意一个化学式表示的芘化合物：
[化学式 2-1]
[化学式 2-2]
[化学式 2-3]
[化学式 2-4]
[化学式 2-5]
[化学式 2-6]
[化学式 2-7]
[化学式 2-8]
[化学式 2-9]
[化学式 2-10]
[化合物2-11]
其中，R1和R2独立地选自氢、C1~C30烷基，C6~C30芳基，C5~C30杂环基。
优选的R1和R2独立地选自自氢、甲基、乙基、2-氟-乙基、2-氰基-丙基、异丙基、叔丁基、戊烷基、庚烷基、十二烷基或式b-1至b-11中的任意一种结构；
式b-1， 式b-2，式b-3，式b-4，式b-5，式b-6，
式b-7， 式b-8， 式b-9，
式b-10，式b-11，式b-12，
式b-13，式b-14，式b-15，
式b-16，式b-17，式b-18，式b-19；
其中，Rg为卤素、氨基、氰基、硝基、羟基或巯基；Rg在取代基上的任意位置，Rg的个数为0~5个；为断键处。
优选的，所述含芘化合物具有式A-1~A-12，B-1~B-6，C-1~C-11，D-1~D-5，E-1~E-5，F-1~F-9，G-1~G-7，H-1~H-5，I-1~I-6，L-1~L-4任意一个化学式表示的具体化合物：
其中，未给出的端基为甲基。
本发明提供了一种含芘化合物的制备方法，包括以下步骤：
1）将式（I）所示结构的化合物和式（II）所示结构的化合物进行反应，得到中间产物；所述中间产物具有式D-1所示的结构：
2）将所述中间产物产物和式（III）所示结构的化合物进行反应，得到化学式1所示的含芘化合物；
式（I）；式（II）；
式（III）；式（Ⅳ）；化学式1；
其中，R1和R2独立的选自氢、取代或未取代的C1~C60的烷基、取代或未取代的C6~C30的芳基。
本发明将式（I）结构的化合物和式（II）结构的化合物进行反应，得到中间产物。在本发明中，式（I）与式（II）化合物进行反应的温度优选为90℃~110℃，更优选为95℃~105℃，最优选为100℃。在本发明中，式（I）与式（II）化合物进行反应的时间优选为20小时~30小时，更优选为24小时~26小时。在本发明中，优选在搅拌的条件下将式A-1和式B-1化合物进行反应。在本发明中，优选在氮气的保护下将式A-1和式B-1化合物进行反应。在本发明中，优选在溶剂中将式（I）和式（II）的化合物进行反应，所述溶剂优选为甲苯。在本发明中，优选在三(二亚卞基丙酮)二钯、三叔丁基膦和叔丁醇钠的作用下将式A-1和式B-1结构的化合物进行反应。在本发明中，所述式（I）和式（II）结构化合物的摩尔比优选为（0.08~0.12）：（0.08~0.15），更优选为（0.09~0.13）：（0.1~0.13），最优选为0.1:0.12。
在本发明中，式（III）化合物与式（Ⅳ）化合物反应得到中间产物的反应温度、反应时间、反应条件以及后处理的方法，与上述技术方案所述式（I）化合物与式（II）化合物反应得到中间产物的反应温度、反应时间、反应条件以及后处理的方法一致，在此不再赘述。
本发明对式（I）和式（II）化合物的来源没有特殊的限制，可由市场购买获得，也可按照本领域技术人员熟知的方法制备得到。
式（I）所示结构的化合物和式（II）所示结构的化合物反应得到中间产物（Ⅳ）后，本发明将所述中间产物产物和式（III）所示结构的化合物进行反应，得到化学式1所示的含芘化合物。在本发明中，中间产物与式C化合物反应得到化学式1所示的含芘化合物的反应温度、反应时间、反应条件以及后处理的方法，与上述技术方案所述中间产物与式C化合物反应得到式I所示的含芘化合物的反应温度、反应时间、反应条件以及后处理的方法一致，在此不再赘述。
本发明提供的含芘化合物的制备工艺简单，而且在发光效率及寿命方面具有较好的性能。
本发明提供了一种有机发光器件，包括阳极、阴极和设置在所述阳极和阴极之间的有机化合物层，其中，所述有机化合物层包括上述技术方案所述的含芘化合物。在本发明中，所述含芘化合物与上述技术方案所述的含芘化合物一致，在此不再赘述。在本发明中，所述有机发光器件优选包括阴极、阳极和设置在所述阴极和阳极之间的一个或多个化合物层，所述化合物层包括上述技术方案所述的含芘化合物。在本发明中，所述化合物层可以完全由含芘化合物组成，也可以由含芘化合物和其他物质的混合物组成。在本发明中，所述化合物层包括空穴注入层、空穴传输层、既具备空穴注入又具备空穴传输的技能层、电子阻挡层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层、既具备电子传输又具备电子注入的技能层中的一种或几种。在本发明中，所述空穴注入层、空穴传输层、既具备空穴注入又具备空穴传输的技能层中可以采用常规的空穴注入物质、空穴传输物质、既具备空穴注入又具备空穴传输技能的物质，也可以采用电子传输物质生产的物质。
在本发明中，所述化合物层优选包括发光层，所述发光层包括上述技术方案所述的含芘化合物。在本发明中，所述发光层包括磷光主体、荧光主体、磷光掺杂和荧光掺杂中的一种或几种。在本发明中，可以采用所述含芘化合物作为荧光主体，也可以作为荧光掺杂，以及同时作为荧光主体和荧光掺杂。在本发明中，所述发光层可以为红色、黄色或青色发光层。在本发明中，所述发光层为青色发光层时，采用上述含芘化合物作为青色主体或青色掺杂，可得到高效率、高分辨率、高亮度及长寿命的发光器件。
在本发明中，所述化合物层优选包括电子传输层，所述电子传输层包括上述技术方案所述的含芘化合物。在本发明中，所述电子传输层优选还包括金属化合物。
在本发明中，所述化合物层优选包括发光层和电子传输层，所述发光层和电子传输层均含有上述技术方案所述的含芘化合物，所述发光层和电子传输层中的含芘化合物可以相同也可以不同。
本发明对所述有机发光器件的制备方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的发光器件的制备方法制备得到即可。在本发明中，可以利用薄膜蒸镀、电子束蒸发、物理气相沉积等方法在基板上蒸镀金属、具有导电性的氧化物以及它们的合金形成阳极；阴极的制备方法与阳极制备方法一致；在制备得到的阴极表面按顺序蒸镀空穴注入层、空穴传输层、发光层、空气阻挡层和电子传输层。在本发明中，制备空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻挡层和电子传输层等多层结构过程中可采用高分子材料溶剂工程代替旋转涂膜（spin-coating）、薄带成型（tape-casting）、刮片法（doctor-blading）、丝网印刷（Screen-Printing）、喷墨印刷或热成像(Thermal-Imaging)等蒸镀方法减少层数的制备。
本发明提供的有机发光器件采用上述技术方案所述的含芘化合物制备得到。这种有机发光器件具有较好的发光性能，可以前面发光、背面发光或者两面发光。
在本发明中，所述有机发光器件优选用于有机太阳电池（OSC）、电子书（e-Paper）、有机感光体（OPC）或有机薄膜晶。
本发明以下实施例所用原料均为市售商品。
具体实施方式：
实施例1~70
中间体2-甲氧基-N-苯基苯胺中间体1的制备
将苯胺0.10mol和叔丁醇钠0.30mol、甲苯400mL加入到反应瓶中，搅拌30分钟，氮气保护，然后加入1-溴-2-甲氧基苯0.12mol、三中间体二亚卞基丙酮)二钯1.5g，最后加入三叔丁基膦4g，升温到100℃反应24小时。
反应完成后将反应体系降温，加入水终止反应，过滤，将滤液分液，旋干甲苯，加入少量二氯甲烷溶解旋干后产物，采用石油醚:二氯甲烷=3:1（体积比）过柱分离，得到2-甲氧基-N-苯基苯胺（中间体D-1） 中间体0.05mol，y=50%)。
采用上述技术方案所述的方法，按照表1中给出的反应原料制备得到中间体2至中间体70，表1为制备中间体2至中间体70的反应物料。
表1 制备中间体2至中间体70的反应物料
实施例71~140
实施例A-1的制备
将2-甲氧基-N-苯基胺0.10mol和叔丁醇钠0.30mol，甲苯400mL加入到反应瓶中，搅拌30分钟，氮气保护，然后加入1,6-二溴-3,8-二异丙基芘0.12mol、三(二亚卞基丙酮)二钯1.5g，最后加入三叔丁基膦4g，升温到100℃反应24小时。
将得到的反应体系降温，加入水终止反应，过滤，将得到的滤液分液，旋干甲苯，加入少量二氯甲烷溶解固体，采用石油醚:二氯甲烷=3:1（体积比）过柱分离，得到含芘化合物A-1(0.05mol，y=50%)。
对制备得到的含芘化合物进行质谱检测，检测结果为680.36，本发明实施例71~140制备得到的含芘化合物具有表2中A-1的结构。
采用上述技术方案所述的方法，按照表2中给出的反应原料制备得到含芘化合物A-1~A-12，B-1~B-6，C-1~C-11，D-1~D-5，E-1~E-5，F-1~F-9，G-1~G-7，H-1~H-5，I-1~I-6，L-1~L-4，表2为制备含芘化合物A-1~A-12，B-1~B-6，C-1~C-11，D-1~D-5，E-1~E-5，F-1~F-9，G-1~G-7，H-1~H-5，I-1~I-6，L-1~L-4的反应物料。
表2 含芘化合物A-1~A-12，B-1~B-6，C-1~C-11，D-1~D-5，
E-1~E-5，F-1~F-9，G-1~G-7，H-1~H-5，I-1~I-6，L-1~L-4的反应物料
实施例141~147有机发光器件的制备
将费希尔公司涂层厚度为1500Å的ITO玻璃基板放在蒸馏水中清洗2次，超声波洗涤30分钟，再用蒸馏水反复清洗2次，超声波洗涤10分钟，蒸馏水清洗结束后，采用异丙醇、丙酮、甲醇溶剂按顺序进行超声波洗涤后干燥，将干燥后的基板转移到等离子体清洗机里，将上述基板洗涤5分钟后送到蒸镀机里。
在已经清洗好的ITO透明电极上依次蒸镀空穴注入层2-TNATA蒸镀厚度为500Å、空穴传输层a-NPD蒸镀厚度为300Å、ADN (9,10-二(2-萘基)蒽)和5%的表3中的含芘化合物蒸镀厚度为300Å，空穴阻挡层及电子传输层TPBi蒸镀厚度为400Å，阴极为LiF蒸镀厚度为5Å、阳极为Al蒸镀厚度为2000Å；上述过程有机物蒸镀速度保持1Å/sec，LiF的蒸镀速度为0.2Å/sec, Al的蒸镀速度为3~7Å/sec。表3为实施例和比较例制备得到的有机发光器件的性能检测结果。
2-TNATA的结构式为： a-NPD的结构式为：
AND的结构式为： TPBi的结构式为：
用扫描光谱亮度计PhotoResearchPR670，Keithley238测量装置评价了实施例A-1~A-4及比较实验例中制造的有机发光元件的效率(电流密度20mA/cm2)、寿命数据(50mA/cm2)及颜色，并把结果示于下表3中， 下表3中的效率指的是相对效率，并且寿命指的是相对寿命。
比较例1
按照实施例141~147所述的有机发光器件的制备方法制备有机发光器件，区别在于，使用DPAP-DPPA替换含芘化合物；
DPAP-DPPA的结构式为：
按照上述技术方案所述的方法，检测比较例1制备得到的有机发光器件的电流密度、颜色、效率和寿命，结果如表3所示。
表3 实施例和比较例制备得到的有机发光器件的性能检测结果
由表3可知，采用本发明提供的含芘化合物制备有机发光器件，有机发光器件的发光效率及寿命显著提高。
由以上实施例可知，本发明提供了一种含芘化合物，具有式I所示的结构；其中，X1和X2是氧(O)或硫(S)，Y1和Y2是碳(C)或氮(N)，L1是0或1，R1和R2独立地选自氢、C1~C30烷基，C6~C30芳基，C5~C30杂环基。本发明提供的含芘化合物具有较高的发光效率以及较长的寿命。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。