化合物及其有机电子装置的制作方法

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化合物及其有机电子装置的制作方法

本发明是关于一种新颖化合物以及一种使用其的有机电子装置,尤指一种用于电子传输层的新颖化合物以及使用其的有机电子装置。



背景技术:

随着科技的进步,各种使用有机材料制成的有机电子装置蓬勃发展,常见的有机电子装置如有机发光二极管(organiclightemittingdevice,oled)、有机光敏晶体管(organicphototransistor)、有机光伏打电池(organicphotovoltaiccell)和有机光检测器(organicphotodetector)。

oled最初是由伊士曼柯达公司(eastmankodak)所发明并提出,伊士曼柯达公司的邓青云博士和stevenvanslyke以真空蒸镀法(vacuumevaporationmethod)于形成有有机芳香二元胺电洞传输层的透明氧化铟锡(indiumtinoxide,ito)玻璃上沉积电子传输材料{例如三(8-羟基喹啉)铝[tris(8-hydroxyquinoline)aluminum(iii),简称为alq3]};再于电子传输层上沉积金属电极,即可完成oled的制作。oled因兼具反应速率快、质轻、薄形化、广视角、亮度高、对比高、无需设置背光源以及低耗能的优点,因此备受关注,但oled仍具有低效率和寿命短的问题。

为了克服低效率的问题,其中一种改善方式为于阴极和阳极间设置中间层,请参阅图1所示,改良的oled依序设置有基板11、阳极12、电洞注入层13(holeinjectionlayer,hil)、电洞传输层14(holetransportlayer,htl)、发光层15(anemissionlayer,el)、电子传输层16(electrontransportlayer,etl)、电子注入层17(electroninjectionlayer,eil)和阴极18。当于阳极12和阴极18施加电压时,由阳极12射出的电洞会穿过hil和htl并移动至el,而由阴极18射出的电子会穿过eil和etl移动至el,使电洞和电子在el层重组成激子(exciton),当激子由激发态衰退返回基态时即可产生光线。

另一改善方式为改良oled中etl的材料,使电子传输材料展现出电洞阻挡能力,传统的电子传输材料包括3,3′-[5′-[3-(3-吡啶基)苯基][1,1′:3′,1″-三联苯]-3,3″-二基]联吡啶((3,3′-[5′-[3-(3-pyridinyl)phenyl][1,1′:3′,1″-terphenyl]-3,3″-diyl]bispyridine,tmpypb)、1,3,5-三(1-苯基-1h-苯并咪唑-2-基)苯(1,3,5-tris(1-phenyl-1h-benzimidazol-2-yl)benzene,tpbi)、三(2,4,6-三甲基-3-(3-吡啶基)苯基)硼烷(tris(2,4,6-trimethyl-3-(pyridin-3-yl)phenyl)borane,3tpymb)、1,3-联(3,5-二吡啶-3-基-苯基)苯(1,3-bis(3,5-dipyrid-3-yl-phenyl)benzene,bmpypb)和9,10-联(3-(3-吡啶基)苯基)蒽(9,10-bis(3-(pyridin-3-yl)phenyl)anthracene,dpypa)。

然而,即使使用了所述电子传输材料,oled的电流效率仍具有可改善的空间,因此,本发明提供了一种新颖的化合物以克服传统低电流效率的问题。



技术实现要素:

本发明的目的为提供一种新颖化合物,其可用于有机电子装置。

本发明的另一目的为提供一种使用该新颖化合物的有机电子装置,藉此降低有机电子装置的驱动电压,并提升有机电子装置的效率。

为达上述目的,本发明的新颖化合物具有式(i):

于式(i)中,

a1和a2各自独立为0至4的整数,a1和a2的总和不小于1;

l1和l2各自独立为0至3的整数;

l1和l2各自独立为经取代或未经取代且环上碳数为6至60的亚芳基(arylenegroup);

g1和g2各自独立选自于由下列所构成的群组:环上碳数为3至60的杂芳基、具有至少一官能基且碳数为1至40的烷基、具有至少一官能基且碳数为2至40的烯基、具有至少一官能基且碳数为2至40的炔基、具有至少一官能基且环上碳数为3至60的环烷基、具有至少一官能基且环上碳数为3至60的杂环烷基、具有至少一官能基且碳数为1至40的烷氧基、具有至少一官能基且环上碳数为6至60的芳香基、具有至少一官能基且环上碳数为6至60的芳氧基、具有至少一官能基且碳数为1至40的硅烷基(alkylsilylgroup)、具有至少一官能基且环上碳数为6至60的芳硅基(arylsilylgroup)、具有至少一官能基且碳数为1至40的硼烷基(alkylboron)、具有至少一官能基且环上碳数为6至60的芳硼基(arylborongroup)、具有至少一官能基且碳数为1至40的膦基(phosphinegroup)、具有至少一官能基且碳数为1至40的氧膦基(phosphineoxidegroup)、上述任一者的异构物及其氘化物;

其中,该至少一官能基是选自于由下列所构成的群组:氰基、硝基、三氟甲基(trifluoromethylgroup)、氟基和氯基;

b是0至4的整数;

x是选自于由下列所构成的群组:氘原子、氟基、氯基、溴基、未经取代且碳数为6至60的芳香基、未经取代且碳数为1至12的烷基、未经取代且碳数为2至12的烯基和未经取代且碳数为2至12的炔基;

c是0至2的整数;

y是选自于由下列所构成的群组:氘原子、经取代或未经取代且环上碳数为6至60的芳香基和经取代或未经取代且环上碳数为3至60的杂芳基。

前述连接有至少一特定基团(“l1-g1”或“l2-g2”)的化合物适合作为任何色光的oled的电子传输层的材料,并可使所述化合物制成的oled的具有较低的驱动电压并可改善其电流效率以及外部量子效率(externalquantumefficiency,eqe)。

较佳的,该特定基团仅连接于该化合物主结构的上半部或下半部。换句话说,于其中一实施例,a1是1而a2是0;于另一实施例,a1是0而a2是1。

较佳的,该特定基团((l1-g1)和(l2-g2))分别连接于该化合物主结构的下半部和上半部,但该化合物主结构的上半部仅连接一个所述特定基团,而该化合物主结构的下半部仅连接一个所述特定基团。也就是说,a1是1且a2也是1。

更佳的,该化合物可以下述任一结构式表示:

较佳的,所述g1和g2可以是环上碳数为3至60的杂芳基,是指g1和g2各自独立选自于由下列所构成的群组:经取代或未经取代的呋喃基(furylgroup)、经取代或未经取代的吡咯基(pyrrolylgroup)、经取代或未经取代的噻吩基(thiophenylgroup)、经取代或未经取代的咪唑基(imidazolylgroup)、经取代或未经取代的吡唑基(pyrazolylgroup)、经取代或未经取代的三唑基(triazolylgroup)、经取代或未经取代的四唑基(tetrazolylgroup)、经取代或未经取代的恶唑基(oxazolylgroup)、经取代或未经取代的异恶唑基(isoxazolylgroup)、经取代或未经取代的噻唑基(thiazolylgroup)、经取代或未经取代的异噻唑基(isothiazolylgroup)、经取代或未经取代的恶二唑基(oxadiazolylgroup)、经取代或未经取代的噻二唑基(thiadiazolylgroup)、经取代或未经取代的吡啶基(pyridylgroup)、经取代或未经取代的哒嗪基(pyridazinylgroup)、经取代或未经取代的嘧啶基(pyrimidinylgroup)、经取代或未经取代的吡嗪基(pyrazinylgroup)、经取代或未经取代的三嗪基(triazinylgroup)、经取代或未经取代的吲哚基(indolylgroup)、经取代或未经取代的异吲哚基(isoindolylgroup)、经取代或未经取代的苯并呋喃基(benzofuranylgroup)、经取代或未经取代的异苯并呋喃基(isobenzofuranylgroup)、经取代或未经取代的苯并噻吩基(benzothiophenylgroup)、经取代或未经取代的异苯并噻吩基(isobenzothiophenylgroup)、经取代或未经取代的吲哚嗪基(indolizinylgroup)、经取代或未经取代的喹嗪基(quinolizinylgroup)、经取代或未经取代的喹啉基(quinolylgroup)、经取代或未经取代的异喹啉基(isoquinolylgroup)、经取代或未经取代的噌啉基(cinnolylgroup)、经取代或未经取代的酞嗪基(phthalazinylgroup)、经取代或未经取代的喹唑啉基(quinazolinylgroup)、经取代或未经取代的喹喔啉基(quinoxalinylgroup)、经取代或未经取代的苯并咪唑(benzimidazolylgroup)、经取代或未经取代的苯并恶唑基(benzoxazolylgroup)、经取代或未经取代的苯并噻唑基(benzothiazolylgroup)、经取代或未经取代的吲唑基(indazolylgroup)、经取代或未经取代的苯并三嗪基(benzotriazinylgroup)、经取代或未经取代的联吡啶基(dipyridylgroup)、经取代或未经取代的苯并异恶唑基(benzisoxazolylgroup)、经取代或未经取代的苯并异噻唑基(benzisothiazolylgroup)、经取代或未经取代的二苯并呋喃基(dibenzofuranylgroup)、经取代或未经取代的二苯并噻吩基(dibenzothiophenylgroup)、经取代或未经取代的咔唑基(carbazolylgroup)、经取代或未经取代的二咔唑基(biscarbazolylgroup)、经取代或未经取代的香豆素基(coumarinylgroup)、经取代或未经取代的色烯基(chromenylgroup)、经取代或未经取代的菲基(phenanthridinylgroup)、经取代或未经取代的吖啶基(acridinylgroup)、经取代或未经取代的啡啉基(phenanthrolinylgroup)、经取代或未经取代的吩嗪基(phenazinylgroup)、经取代或未经取代的吩噻嗪基(phenothiazinylgroup)、经取代或未经取代的吩恶嗪基(phenoxazinylgroup)、经取代或未经取代的氮杂二苯并噻吩基(azatriphenylenylgroup)、经取代或未经取代的二氮杂二苯并噻吩基(diazatriphenylenylgroup)、经取代或未经取代的呫吨基(xanthenylgroup)、经取代或未经取代的氮杂咔唑基(azacarbazolylgroup)、经取代或未经取代的氮杂苯并呋喃基(azadibenzofuranylgroup)、经取代或未经取代的氮杂苯并噻吩基(azadibenzothiophenylgroup)、经取代或未经取代的苯并呋喃苯并噻吩基(benzofuranobenzothiophenylgroup)、经取代或未经取代的苯并噻吩苯并噻吩基(benzothienobenzothiophenylgroup)、经取代或未经取代的二苯并呋喃萘基(dibenzofuranonaphthylgroup)、经取代或未经取代的二苯并噻吩萘基(dibenzothienonaphthylgroup)、经取代或未经取代的二萘噻吩噻吩苯基(dinaphthothienothiophenylgroup)、经取代或未经取代的二萘咔唑基(dinaphthocarbazolylgroup)、经取代或未经取代的二苯并氮杂基(dibenzo[b,f]azepingroup)、经取代或未经取代的三苯并氮杂基(tribenzo[b,d,f]azepingroup)、经取代或未经取代的二苯并氧杂基(dibenzo[b,f]oxepingroup)、经取代或未经取代的三苯并氧杂基(tribenzo[b,d,f]oxepingroup)、上述任一者的异构物及其氘化物。

更佳的,所述g1和g2可以是各自独立选自于由下列所构成的群组:经取代或未经取代的吡啶基、经取代或未经取代的哒嗪基、经取代或未经取代的嘧啶基、经取代或未经取代的吡嗪基、经取代或未经取代的三嗪基、经取代或未经取代的吲哚嗪基、经取代或未经取代的喹嗪基、经取代或未经取代的喹啉基、经取代或未经取代的异喹啉基、经取代或未经取代的酞嗪基、经取代或未经取代的喹唑啉基、经取代或未经取代的喹喔啉基、经取代或未经取代的苯并咪唑基、经取代或未经取代的吲唑基、经取代或未经取代的喹喔啉基、经取代或未经取代的苯并咪唑、经取代或未经取代的吲唑基、经取代或未经取代的苯并三嗪基、经取代或未经取代的联吡啶基、经取代或未经取代的吡咯基、经取代或未经取代的咪唑基、经取代或未经取代的吡唑基、经取代或未经取代的三唑基、经取代或未经取代的苯并吡咯基、经取代或未经取代的苯并咪唑基、经取代或未经取代的苯并三唑基和上述任一者的氘化物。

具体来说,g1和g2各自独立选自于由下列所构成的群组:

其中,o是0至2的整数,m是0至3的整数,n是0至4的整数,p是0至5的整数;

r1至r4各自独立选自于由下列所构成的群组:氘原子、卤基、氰基、硝基、三氟甲基、碳数为1至12的烷基、碳数为2至12的烯基、碳数为2至12的炔基、环上碳数为3至30的环烷基、环上碳数为3至30的杂环烷基、环上碳数为6至30的芳香基、环上碳数为3至30的杂芳基、碳数为1至40的烷氧基、环上碳数为6至30的芳氧基、碳数为1至40的硅烷基、环上碳数为6至30的芳硅基、碳数为1至30的硼烷基、环上碳数为6至30的芳硼基、碳数为1至30的膦基和碳数为1至30的氧膦基。

较佳的,所述g1和g2可以是具有至少一官能基且环上碳数为6至60的芳香基,是指g1和g2各自独立选自于由下列所构成的群组:具有至少一官能基的苯基、具有至少一官能基的联苯基、具有至少一官能基的三联苯基(terephenylgroup)、具有至少一官能基的萘基、具有至少一官能基的菲基(phenanthrylgroup)、具有至少一官能基的蒽基(anthracenylgroup)、具有至少一官能基的苯并蒽基(benzanthrylgroup)、具有至少一官能基的芴基(fluorenylgroup)、具有至少一官能基的基(chrycenylgroup)、具有至少一官能基的荧蒽基(fluoranthenylgroup)及上述任一者的氘化物。

更佳的,所述g1和g2可以是具有至少一官能基且环上碳数为6至60的芳香基是选自于由具有至少一官能基的苯基和具有至少一官能基的联苯基所构成的群组。

具体而言,所述g1和g2可以是具有至少一官能基且环上碳数为6至60的芳香基,是指g1和g2各自独立选自于由下列所构成的群组:

其中,r是1至5的整数,s是0到4的整数,r和s的总和不大于5;

其中,r1选自于由下列所构成的群组:氘原子、碳数为1至12的烷基、碳数为2至12的烯基、碳数为2至12的炔基、环上碳数为3至30的环烷基、环上碳数为3至30的杂环烷基、环上碳数为6至30的芳香基、环上碳数为3至30的杂芳基、碳数为1至12的烷氧基、环上碳数为6至30的芳氧基、碳数为1至12的硅烷基、环上碳数为6至30的芳硅基、碳数为1至12的硼烷基和环上碳数为6至30的芳硼基。

较佳的,x是选自于由下列所构成的群组:氘原子、氟基、氯基、溴基、苯基、联苯基、三联苯基、萘基、菲基、蒽基、苯并蒽基、芴基、基、荧蒽基、氘化苯基、氘化联苯基、氘化三联苯基、氘化萘基、氘化菲基、氘化蒽基、氘化苯并蒽基、氘化芴基、氘化基和氘化荧蒽基。

更佳的,x是选自于由下列所构成的群组:氘原子、氟基、氯基、溴基、苯基、联苯基、氘化苯基和氘化联苯基。

较佳的,y是选自于由下列所构成的群组:氘原子、未经取代的苯基、未经取代的联苯基、未经取代的三联苯基、未经取代的萘基、未经取代的菲基、未经取代的蒽基、未经取代的苯并蒽基、未经取代的芴基、未经取代的基、未经取代的荧蒽基;氘化苯基、氘化联苯基、氘化三联苯基、氘化萘基、氘化菲基、氘化蒽基、氘化苯并蒽基、氘化芴基、氘化基、氘化荧蒽基;未经取代的呋喃基、未经取代的吡咯基、未经取代的噻吩基、未经取代的咪唑基、未经取代的吡唑基、未经取代的三唑基、未经取代的四唑基、未经取代的恶唑基、未经取代的异恶唑基、未经取代的噻唑基、未经取代的异噻唑基、未经取代的恶二唑基、未经取代的噻二唑基、未经取代的吡啶基、未经取代的哒嗪基、未经取代的嘧啶基、未经取代的吡嗪基、未经取代的三嗪基、未经取代的吲哚基、未经取代的异吲哚基、未经取代的苯并呋喃基、未经取代的异苯并呋喃基、未经取代的苯并噻吩基、未经取代的异苯并噻吩基、未经取代的吲哚嗪基、未经取代的喹嗪基、未经取代的喹啉基、未经取代的异喹啉基、未经取代的噌啉基、未经取代的酞嗪基、未经取代的喹唑啉基、未经取代的喹喔啉基、未经取代的苯并咪唑、未经取代的苯并恶唑基、未经取代的苯并噻唑基、未经取代的吲唑基、未经取代的苯并异恶唑基、未经取代的苯并异噻唑基、未经取代的二苯并呋喃基、未经取代的二苯并噻吩基、未经取代的咔唑基、未经取代的二咔唑基、未经取代的香豆素基、未经取代的色烯基、未经取代的菲基、未经取代的吖啶基、未经取代的啡啉基、未经取代的吩嗪基、未经取代的吩噻嗪基、未经取代的吩恶嗪基、未经取代的氮杂三亚苯基、二氮杂三亚苯基、未经取代的呫吨基、未经取代的氮杂咔唑基、未经取代的氮杂苯并呋喃基、未经取代的氮杂苯并噻吩基、未经取代的苯并呋喃苯并噻吩基、未经取代的苯并噻吩苯并噻吩基、未经取代的二苯并呋喃萘基、未经取代的二苯并噻吩萘基、未经取代的二萘噻吩噻吩苯基、未经取代的二萘噻吩噻吩苯基、未经取代的二萘咔唑基、未经取代的二苯并氮杂基、未经取代的三苯并氮杂基、未经取代的二苯并氧杂基、未经取代的三苯并氧杂基;具有至少一官能基的苯基、具有至少一官能基的联苯基、具有至少一官能基的三联苯基、具有至少一官能基的萘基、具有至少一官能基的菲基、具有至少一官能基的蒽基、具有至少一官能基的苯并蒽基、未具有至少一官能基的芴基、具有至少一官能基的基、具有至少一官能基的荧蒽基;其中,该至少一官能基是选自于由下列所构成的群组:氰基、硝基、三氟甲基、氟基和氯基。

更佳的,y是选自于由下列所构成的群组:未经取代的苯基、未经取代的联苯基、具有至少一官能基的苯基、具有至少一官能基的联苯基;其中,该至少一官能基是选自于由下列所构成的群组:氰基、硝基、三氟甲基、氟基和氯基。

较佳的,l1和l2各自独立选自于由下列所构成的群组:

更佳的,l1和l2各自独立选自于由下列所构成的群组:

举例来说,当该化合物主结构的下半部连接有该特定基团(l1-g1)时,其结构可如下所示:

或者,当该化合物主结构的上半部连接有该特定基团(l2-g2)时,其结构可如下所示:

又或者,当该化合物主结构的下半部连接有该特定基团(l1-g1)且上半部连接有该特定基团(l2-g2)时,其结构可如下所示:

另一方面,当该化合物主结构的下半部连接有该特定基团(l1-g1)且连接有y时,其结构可如下所示:

又另一方面,当该化合物主结构的下半部连接有该特定基团(l1-g1)且连接有x时,其结构可如下所示:

本发明另提供有机电子装置,其包括第一电极、第二电极和设置于该第一电极和该第二电极间的有机层,该有机层包括所述化合物。

较佳的,该有机电子装置为有机发光二极管。更佳的,该新颖化合物可被使用于该电子传输层或电洞阻挡层。

具体而言,该有机发光二极管包括电洞注入层、电洞传输层、发光层、电子传输层和电子注入层;该电洞注入层形成于该第一电极上;该电洞传输层形成于该电洞注入层上;该发光层形成于该电洞传输层上;该电子传输层形成于该发光层上;该电子注入层形成于该电子传输层和该第二电极之间。

于其中一实施例,该有机层为该电子传输层,即该电子传输层包含有所述新颖化合物。

较佳的,该电洞注入层可以为双层结构,即该oled具有第一电洞注入层和第二电洞注入层,第一电洞注入层和第二电洞注入层设置于第一电极和电洞传输层之间。

相同的,该电洞传输层亦可以为双层结构,即该oled具有第一电洞传输层和第二电洞传输层,第一电洞传输层和第二电洞传输层设置于电洞注入层的双层结构与发光层之间。

较佳的,该电子传输层是由该新颖化合物所制成,本发明的oled相较于商业上的oled具有较佳的电流效率,其中商业上的oled使用的化合物如2-{4-[9,10-二(2-萘基)-2-蒽基]苯基}-1-苯基-1h-苯并[d]咪唑(2-[4-(9,10-di(naphthalen-2-yl)anthracen-2-yl)phenyl]-1-phenyl-1h-benzo[d]imidazole)、二(2-甲基-8-羟基喹啉)(p-苯基苯酚)铝(bis(2-methyl-8-quinolinolato)(p-phenylphenolato)aluminum)或2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁苯基)-1,3,4-恶二唑(2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole),pbd)。

较佳的,该oled包括电洞阻挡层,该电洞阻挡层形成于电子传输层和发光层之间,可防止电洞由发光层移动至电子传输层,所述电洞阻挡层可由前述化合物、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-邻二氮杂菲(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline,bcp)或2,3,5,6-四甲基苯基-1,4-邻苯二甲酰亚胺(2,3,5,6-tetramethyl-phenyl-1,4-(bis-phthalimide),tmpp)所形成,但并不仅限于此。

较佳的,该oled包括电子阻挡层,该电子阻挡层形成于电洞传输层和发光层之间,可防止电子由发光层移动至电洞传输层,所述电子阻挡层可由9,9’-(1,1’-联苯基)-4,4’-二基二-9h-咔唑(9,9'-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diylbis-9h-carbazole,cbp)或4,4',4”-三(n-咔唑基)三苯胺(4,4',4”-tri(n-carbazolyl)-triphenylamine,tcta)所形成,但并不仅限于此。

当oled设置有电洞阻挡层和/或电子阻挡层时,本发明的oled相较于传统的oled具有较高的发光效率。

所述第一和第二电洞传输层可由但不限于n1,n1’-(联苯-4,4’-二基)联(n1-(1-萘基))-n4,n4'-二苯基苯-1,4-二胺(n1,n1’-(biphenyl-4,4'-diyl)bis(n1-(naphthalen-1-yl)-n4,n4’-diphenylbenzene-1,4-diamine))或n4,n4'-二(萘-1-基)-n4,n4’-二苯联苯基-4,4'-二胺(n4,n4'-di(naphthalen-1-yl)-n4,n4’-diphenylbiphenyl-4,4'-diamine,npb)所制成。

所述第一和第二电洞注入层可由但不限于聚苯胺或聚乙烯基二氧噻吩(polyethylenedioxythiophene)所制成。

所述发光层可由发光材料制成,该发光材料包括主发光体(host)和掺杂物(dopant),发光材料中主发光体的材料可以是但不限于9-[4-(1-萘基)苯基]-10-(2-萘基)蒽(9-(4-(naphthalen-1-yl)phenyl)-10-(naphthalen-2-yl)anthracene)。

针对红光oled,发光层中的掺杂物可以为具有苝(perylene)配位基、荧蒽(fluoranthene)配位基或二茚并(periflanthene)配位基的二价铱有机金属化合物,但并不仅限于此。针对绿光oled,发光层中的掺杂物可以为二氨基芴(diaminofluorenes)、蒽二胺(diaminoanthracenes)或具有苯基吡啶(phenylpyridine)配位基的二价铱有机金属化合物,但并不仅限于此。针对蓝光oled,发光层中的掺杂物可以为二氨基芴、蒽二胺、芘二胺(diaminopyrenes)或具有苯基吡啶配位基的二价铱有机金属化合物,但并不仅限于此。通过不同的主发光体材料,oled可产生红光、绿光或蓝光的光线。

所述电子注入层可以电子注入材料制成,例如8-氧代萘-1-基锂((8-oxidonaphthalen-1-yl)lithium(ii)),但不限于此。

所述第一电极可以为氧化铟锡电极(indium-dopedtinoxideelectrode),但并不仅限于此。

所述第二电极的功函数(workfunction)低于第一电极的功函数。因此,第二电极可以是但不局限于铝电极、铟电极或镁电极。

本发明的其他目的、功效和技术特征,会以图、实施例和比较例进行更详细的说明。

附图说明

图1为oled的侧视剖面图。

图2至图26分别为化合物1至8、13、14、17至20、25至31以及比较例1至4中使用材料的氢核磁共振光谱图。

具体实施方式

以下列举数种实施例作为例示说明本发明的化合物及其有机电子装置的实施方式,以突显本发明相较于现有技术的差异;本领域技术人员可通过本说明书的内容轻易了解本发明所能达成的优点与功效,并且于不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更,以施行或应用本发明的内容。

中间物a的制备

中间物a1至a7用于制备一种新颖化合物,中间物a1至a7可购买自现有商品或是通过下述步骤合成,中间物a1至a7的详细化学结构列于下表1中。

表1:中间物a1至a7的化学结构式。

中间物a1

中间物a1(casno.2222-33-5)购自sigma-aldrich。

中间物a2的合成

中间物a2可通过下述合成机制a1中的步骤进行合成。

混合10-溴-5h-二苯并[a,d]环庚烯-5-酮(10-bromo-5h-dibenzo[a,d]cyclohepten-5-one)(casno.17044-50-7)(1.0eq)、苯基硼酸(1.05eq,cas98-80-6)、醋酸钯(pd(oac)2)(0.012eq)、三苯基磷(triphenylphosphine,pph3)(0.048eq)和碳酸钾(2.0eq、3m)于甲苯/乙醇(v/v=10:1)中,并于90℃的温度下加热16小时,反应完成后于真空环境去除挥发性物质并以二氯甲烷萃取溶液,合并有机相后以饱和食盐水洗净并以硫酸镁干燥,接着在减压的环境下浓缩并在管柱层析仪中纯化,最后获得橘色油相,产率为97%。该橘色油相产物经场脱附质谱(fielddesorptionmassspectroscopy,fd-ms)分析确定为中间物a2。fd-ms分析结果:c21h14o,理论值282.34,检测值282.34。

中间物a3的合成

中间物a3可通过类似于合成中间物a2的步骤合成,其差异在于:起始物苯基硼酸以4-氟苯硼酸(4-fluorobenzeneboronicacid)(casno.1765-93-1)代替,产率为96%,以fd-ms分析:c21h13fo,理论值为300.33,检测值为300.33。

中间物a4的合成

中间物a4可通过类似于合成中间物a2的步骤合成,其差异在于:起始物10-溴-5h-二苯并[a,d]环庚烯-5-酮以2-溴二苯并庚酮(2-bromodibenzoheptenone)(casno.124853-22-1)代替,产率为94%,以fd-ms分析:c21h14o,理论值为282.34,检测值为282.34。

中间物a5的合成

中间物a5可通过下述合成机制a2中的步骤进行合成,详细结果列于下表2中。

步骤1:合成中间物a5-1

将1当量的二甲基(3-氧代-1,3-二氢异苯并呋喃-1-基)磷酸酯(dimethyl(3-oxo-1,3-dihydroisobenzofuran-1-yl)phosphonate)(casno.61260-15-9)和0.7当量的4-氟苯甲醛(casno.459-57-4)于2.5m的thf中混合,缓慢加入10当量的三乙胺(triethylamine,net3)并于室温下搅拌24小时,待反应完成后,该混合溶液于低压环境下浓缩,再以水和甲醇冲洗并过滤获得黄色固体产物即为中间物a5-1。

步骤2:合成中间物a5-2

将中间物a5-1(1.0eq)和红磷(4.5eq)溶于氢碘酸(8.5eq)中并加热回流24小时,待反应完成后,将该热反应溶液倾倒于冰块上并过滤,收集沉淀物后以水冲洗并以氢氧化铵加热回流一小时,接着,将该热反应溶液过滤并以氢氯酸酸化后可获得中间物a5-2,且无需进一步纯化即可用于下步骤。

步骤3:合成中间物a5-3

将中间物a5-2(1.0eq)溶于多磷酸(polyphosphoricacid,ppa)中并于70℃下搅拌6小时,待反应溶液冷却至室温后倒于冰水中,并以氢氧化钠碱化再以醋酸乙酯萃取,残余液于管柱层析后纯化或得残余物,通过甲苯使该残余物再结晶最后获得白色固体产物。

步骤4:合成中间物a5-4

在圆底烧瓶中加入混合有中间物a5-3(1.0eq)、n-溴代丁二烯亚胺(2.0eq)和过氯化苯(1.0%eq)的且体积为中间物a5-3五倍的四氯化碳溶液,使该溶液于暗室中回流20小时,该溶液的颜色会转为亮红色,接着,以水(2x1500ml)和3%的碳酸氢钠水溶液(2x1500ml)冲洗,分离有机相后于低压环境下去除溶剂最后并获得214.0g不可溶的米白色固体中间物a5-4,且不需纯化即可进行下一步骤。

步骤5:合成中间物a5-5

126.0g的中间物a5-4溶于378毫升的dmso中,并于70℃下搅拌3小时,待冷却至室温后,将反应溶液倒入冰水中并搅拌过滤,使白色的过滤物以水冲洗并干燥,最后获得淡黄色产物。

中间物a6和a7的合成

中间物a6和a7是以类似于合成中间物a5的步骤所合成,其差异在于:起使物4-氟苯甲醛依序以4-溴苯甲醛和3-溴苯甲醛代替,中间物a6和a7皆以与前述类似的方法进行分析,详细结果列于表2中。

表2:中间物a5至a7的化学结构式和产率以及以fd-ms分析所得分子式和质量。

中间物b的制备

中间物b1至b3用于制备一种新颖化合物,其是购自于sigma-aldrich,详细化学结构式列于表3中。

表3:中间物b1至b3的化学结构式和casno.。

中间物c的合成

中间物c1至c13以下述合成机制c1中的步骤进行合成。具体而言,中间物c1、c3、c9、c11和c12是由合成机制c1中的步骤1和步骤2所合成;中间物c2、c4至c8和c10是由合成机制c1中的步骤1和步骤2所合成,并且另经过合成机制c1中的步骤3进行修饰,中间物c1至c13的产率和fd-ms的分析结果列于表4中。

步骤1:中间物c-1的合成

将溶有1当量镁和125毫升的thf置于200毫升的三颈烧瓶中,在减压环境下以旋转泵搅拌0.5小时,以氮气将5.0毫升的乙醚和1滴的二溴乙烷注入三颈烧瓶中形成混合液;将中间物b(1.0eq)缓慢滴入混合液中且维持混合液处于回流状态,当滴加完成后,将反应溶液于40℃下加热3小时以形成格氏试剂(grignardreagent)。待格氏试剂冷却至室温后,将前述中间物a(0.7eq)于0℃的环境下分成三部分加入三颈烧瓶中,再于室温下搅拌12小时。当反应完成后,以水洗涤反应溶液,并以醋酸乙酯萃取水相溶液,接着合并萃取溶液和有机相以饱和食盐水洗净并以硫酸镁干燥。干燥后,抽气过滤该反应溶液,使滤液浓缩形成淡黄色固体粉末,即为“中间物c-1”。

步骤2:中间物c-2的合成

将10克的中间物c-1溶于30毫升的ppa中并于65℃的温度下搅拌6小时,待冷却后,将溶液倒入冰水中并以氢氧化钠碱化再以醋酸乙酯萃取,接着使有机相以饱和食盐水洗净并干燥浓缩,并在减压环境下以旋转泵去除溶剂,再使剩余物通过管柱层析获得中间物c-2。

步骤3:中间物c的合成

使中间物c-2(1.0eq)、双联频哪醇硼酸酯(bis(pinacolato)diboron)(1.2eq)、三(二亚苄基丙酮)二钯(tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0),pd2(dba)3)(0.015eq)、三环己基磷四氟硼酸盐(tricyclohexylphosphinetetrafluoroborate,p(cy)3hbf4)(0.06eq)和乙酸钾(3.0eq)溶于1,4-二恶烷(0.3m)中并在氮气环境下于110℃加热8小时,待冷却至室温后,在减压的环境下去除溶剂,并使残余液以管柱层析进行纯化,最后获得淡黄色的固体。

表4:合成中间物c的中间物a和b、中间物c1至c13的化学结构式、产率、分子式和质量。

中间物c13的合成

中间物c13是用以合成新颖化合物,中间物c13是以合成机制c2的步骤所合成。

将1当量的2,4-二氯-6-苯基嘧啶(casno.26032-72-4)、0.012当量的混合2,4-二氯-6-苯基嘧啶(2,4-dichloro-6-phenyl-pyrimidine)(casno.26032-72-4)(1.0eq)、1.05当量的中间物c2、四(三苯基膦)钯(pd(pph3)4)(0.012eq)和碳酸钠(2.0eq、3m)于thf(0.3m)中,并加热至60℃反应16小时,反应完成后,于真空环境下去除挥发性物质,并以二氯甲烷萃取溶液,合并有机相后以饱和食盐水洗涤并以硫酸钠干燥,再于低压状态以管柱层析下浓缩纯化产物溶液,最后获得中间物c13,中间物c13的产率为62%,fd-ms分析为c37h23cln2,理论值为531.04,测量值为531.04。

中间物d的制备

中间物d用于制备一种新颖化合物,中间物d1至d25的详细化学结构列于表5中,其中,中间物d1、d4、d5、d9至d17、d20和d21是购买自sigma-aldrich。

表5:中间物d1至d25的化学结构式。

中间物d2的合成

中间物d2是通过下述合成机制d1的所合成。

将125毫升溶有镁(1.0eq)的thf置于200毫升的三颈烧瓶中,在减压环境下以旋转泵搅拌0.5小时,将氘代溴苯-5d(3.0eq)缓慢滴入三颈烧瓶中形成混合液,接着将该混合液加热至40℃反应3小时以形成格氏试剂,待格氏试剂冷却至室温后,于0℃的温度下将1,3,5-三氯-2,4,6-三氮杂苯(1.0eq)分成三部分加入格式试剂中,在于室温下搅拌12小时。当反应完成后,以水洗涤反应溶液并以醋酸乙酯萃取水相,再将萃取相和有机相合并以饱和食盐水冲洗,最后以硫酸镁干燥,于干燥后以抽气过滤浓缩获得黄色固体粉末,即为中间物d2,产率为66%。经fd-ms分析确定,该固体产物即为中间物d2。fd-ms分析结果:c15h10cln3,理论值277.7,检测值为277.7。

中间物d3的合成

中间物d3以类似于合成中间物d2的步骤所合成,其差异在于:起始物氘代溴苯-5d以3-溴联苯(3-bromobiphenyl)(casno.2113-57-7)代替,中间物d3的产率为68%。经fd-ms分析确定,该产物即为中间物d3。fd-ms分析结果:c27h18cln3,理论值419.90,检测值为419.90。

中间物d6和d7的合成

中间物d6和d7是通过下述合成机制d2的所合成。

混合2,4-二氯-6-苯基嘧啶(2,4-dichloro-6-phenyl-pyrimidine)(casno.26032-72-4)(1.0eq)、苯基硼酸(1.05eq、cas98-80-6)、pd(pph3)4(0.012eq)和碳酸钠(2.0eq、3m)于thf(0.3m)中,并加热至60℃反应16小时,反应完成后,于真空环境下去除挥发性物质,并以二氯甲烷萃取溶液,合并有机相后以饱和食盐水洗涤并以硫酸钠干燥,再于低压状态以管柱层析下浓缩纯化产物溶液,最后获得中间物d6和d7,中间物d6和d7的产率和fd-ms分析结果列于表6中。

表6:合成中间物d6和d7使用的硼酸化学结构、中间物d6和d7的产率以及以fd-ms分析而得的分子式与质量。

中间物d8的合成

中间物d8是通过下述合成机制d3的所合成。

混合2,4-二氯喹唑啉(2,4-dichloroquinazoline)(1.0eq、casno.607-68-1)、4-氰基苯硼酸(4-cyanophenylboronicacid)(1.05eq、casno.126747-14-6)、pd(pph3)4(0.012eq)和碳酸钠(2.0eq、3m)于甲苯(0.3m)中,加热至90℃反应16小时,反应完成后,于真空环境下去除挥发性物质,并以二氯甲烷萃取剩余溶液,合并有机相后以饱和食盐水洗涤并以硫酸钠干燥,接着使产物溶液以管柱层析纯化获得中间物d8,产率为83%。fd-ms分析结果:c18h8cln3,理论值265.70,检测值为265.70。

中间物d18和d19的合成

中间物d18和d19是用以合成新颖化合物,中间物d18和d19是根据合成机制d4的步骤合成。

将2,4,6-三氯嘧啶(2,4,6-trichloropyrimidine)(casno.3764-01-0)(1.0eq)、硼酸(1.05eq)、pd(pph3)4(0.012eq)和碳酸钠(2.0eq,3m)于0.3m的thf中混合,并于60℃下加热16小时,反应完成后于真空环境下去除挥发物,并以二氯甲烷萃取反应溶液,将萃取后的有机相合并后以盐水洗涤再以硫酸钠干燥,将粗产物于低压环境下浓缩再以管柱层析纯化获得中间物d18和d19,以fd-ms测得的结果列于表7。

表7:合成中间物d18和d19使用的硼酸化学结构、中间物d18和d19的产率以及以fd-ms分析而得的分子式与质量。

新颖化合物的合成

各中间物c1至c13可分别与任一中间物d1至d25反应合成出新颖化合物,新颖化合物可通过下述合成机制i-a或合成机制i-b中的步骤进行合成。合成机制i-a或合成机制i-b中,“中间物c”选自于表4中包括中间物c1至c13的群组;“中间物dn”选自于表5中包括中间物d1至d25的群组,所述化合物是以下述方法a或方法b所合成并列于表8中。

方法a

中间物c(1.0eq)、中间物dn(2.1eq)、醋酸钯(0.01eq)、2-(二环己基磷基)联苯[dicyclohexylphosphine(2-biphenyl),p(cy)2(2-biph)](0.04eq)、甲苯/乙醇(0.5m,v/v=10/1)和3.0m的碳酸钾水溶液,在氮气环境下于100℃的温度搅拌12小时,待反应完成后,于产物溶液中加入水和甲苯,以溶剂萃取后使用硫酸镁干燥,接着,于低压环境下去除有机相的溶剂,再以管柱层析纯化产物溶液,以甲苯再结晶后即可获得白色固体,即为新颖化合物。

方法b

中间物c(1.0eq)、中间物dn(2.1eq)、三(二亚苄基丙酮)二钯(tris(dibenzylideneacetone)dipalladium,pd2(dba)3)、2-(二环己基磷基)联苯[dicyclohexylphosphine(2-biphenyl),p(cy)2(2-biph)](0.04eq)、甲苯/乙醇(0.5m,v/v=10/1)和3.0m的碳酸钾水溶液,在氮气环境下于100℃的温度搅拌12小时,待反应完成后,于产物溶液中加入水和甲苯,以溶剂萃取后使用硫酸镁干燥,接着,于低压环境下去除有机相的溶剂,再以管柱层析纯化产物溶液,以甲苯再结晶后即可获得白色固体,即为新颖化合物。

表8:合成新颖化合物使用的中间物c和中间物d以及化合物的化学结构式、产率、分子式和质量。

化合物1至31的修饰

除了前述化合物1至31之外,本领域技术人员可更替不同的中间物c和反应物d,并以类似于合成机制i-a或合成机制i-b的合成路径合成出其他新颖化合物。

oled装置的制备

将涂布有厚ito层的玻璃基板(以下简称为ito基板)置于含有洗洁剂(厂牌:fischerco.)的蒸馏水(以milliporeco.公司的滤器过滤二次而得的蒸馏水)中,并以超声波震荡30分钟;更换蒸馏水后再以超声波震荡10分钟以洗净ito基板,并重复上述洗净步骤一次;洗净后,将前述玻璃基板以异丙醇、丙酮和甲醇以超声波震荡洗净,并使之干燥;接着,将玻璃基板置于电浆表面清洁机内,并以氧电浆清洁玻璃基板5分钟,再将清洁后的玻璃基板置于真空蒸镀机内。

之后,将真空蒸镀机的真空度维持在1x10-6torr至3x10-7torr,并于ito基板上依序沉积各种有机材料和金属材料,并获得实施例和比较例的oled装置。于此,该ito基板上依序沉积有第一电洞注入层(hil-1)、第二电洞注入层(hil-2)、第一电洞传输层(htl-1)、第二电洞传输层(htl-2)、蓝/绿/红发光层(bel/gel/rel)、电子传输层(etl)、电子注入层(eil)和阴极(cthd)。

在上述oled装置的各层中,hat是用于形成hi-1和hid;hi-2是用于形成hi-2;ht-1和ht-2是用于形成htl-1和htl-2;实施例的新颖化合物和比较例的化合物是用于形成etl;liq是用于形成etd和eil;rh/gh/bh分别为形成rel/gel/bel的主要材料;rd/gd/bd可作为rel/gel/bel的掺杂物,上述各化合物的详细化学结构式列于表9。

表9:使用于oled装置中商业材料的化学结构式。

实施例的oled装置和比较例的oled装置的主要差异为,实施例的oeld装置中etl是以前述表8中的新颖化合物所制成;具体而言,实施例1至10和比较例1至4所使用的化合物列于表10。

表10:实施例1至10和比较例1至4的oled装置中使用的化合物结构。

为了制备红光、绿光和蓝光的oled装置,本发明将复数个有机层设置于ito基板上,其中,红光、绿光和蓝光的oled装置中各有机层设置的顺序、材料和厚度分别列于表11至13中。

表11:红光oled装置中各有机层的材料、厚度、掺杂比例和涂布顺序。

表12:绿光oled装置中各有机层的材料、厚度、掺杂比例和涂布顺序。

表13:蓝光oled装置中各有机层的材料、厚度、掺杂比例和涂布顺序。

oled装置的效能

为了评估oled装置的效能,分别将红光、绿光和蓝光的oled装置连接于电源供应器(厂牌:keithley;型号:2400),并以pr650的亮度计检测,所测得的色度以为国际照明委员会(commissioninternationaledel’eclairage1931,cie)制定的色度坐标[colorcoordinate(x,y)]示之,检测结果列于下表14中。其中,蓝光和红光的oled装置是在1000尼特(1nit=1cd/m2)的亮度下检测;绿光的oled装置是在3000尼特的亮度下检测。

表14:实施例1至10(e1至e10)和比较例1至4(c1至c4)的oled装置中电子传输层的材料、颜色、cie、驱动电压和电流效率。

如表14所示,本发明采用新颖化合物作为电子传输层的原料,可有效降低红光、绿光或蓝光oled的驱动电压并改善电流效率以及外部量子效率。

通过比较实施例1至5和比较例1或者比较实施例6至9和比较例2至4可得知,当化合物主结构的上半部或下半部只连接有特定基团(l-g)时,其可作为任何色光的oled的电子传输层,并可使包含有该化合物的oled具有较低的驱动电压以及较佳的电流效率以及外部量子效率。

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