红光铱配合物及其制备方法和应用与流程

本发明属于有机电致发光材料
技术领域：
，具体涉及一种红光铱配合物及其制备方法和应用。
背景技术：
有机发光二极管（organiclight-emittingdiodes，简称oled），因其视角广、亮度高、能耗低并可制备柔性器件等诸多优点而倍受关注，被称为将主宰未来显示世界的关键技术。oled的核心材料就是有机电致发光材料，目前的有机电致发光材料还存在许多课题仍待解决。例如，在红绿蓝三基色的发光材料中，红色磷光材料的发展总是落后于蓝光和绿光，很少能做到像深蓝光或深绿光那样的色纯度。为能制造出性能令人满意的白光有机发光二极管，要求所搭配的红色磷光材料要接近于饱和红的深红色才可以，所以红色磷光材料在色纯度上的要求不得不被提得很高。为了适应高性能，低能耗的要求，实现性能优异的白光照明，为了使消费者能够尽早体验到新的照明装置所带来的优势和便利，进一步加大力度开发新型的红色磷光材料，开展这方面的研究工作显得尤为重要。技术实现要素：本发明的目的之一在于解决上述问题，提供一种发光亮度高、发光稳定性好、能够提高有机发光二极管发光效率和使用寿命的红光铱配合物。本发明的目的之二在于提供上述红光铱配合物的制备方法。本发明的目的之三在于提供上述红光铱配合物的应用。实现本发明目的之一的技术方案是：一种红光铱配合物，其结构通式如下所示：。式中，r1和r2各自独立地表示氢原子、氟原子或者三氟甲基。作为优选，r1为氟原子或者三氟甲基且r2为氢原子；或者r2为氟原子或者三氟甲基且r1为氢原子。作为进一步优选，r2为三氟甲基且r1为氢原子。实现本发明目的之二的技术方案是：上述红光铱配合物的制备方法，包括以下步骤：①由取代的2-卤代吡啶与2-硼酸苯并噻吩经suzuki偶联反应得到第一中间体；②由水合三氯化铱与步骤①得到的第一中间体反应得到第二中间体；③由二（二苯基膦酰）胺或其钾盐与步骤②得到的第二中间体反应得到目标产物。上述步骤①中所述取代的2-卤代吡啶与所述2-硼酸苯并噻吩的摩尔比为1∶1～1∶2。上述步骤①的suzuki偶联反应是在有机溶剂的存在下进行的；所述有机溶剂优选为1,4-二氧六环或者n,n-二甲基甲酰胺（dmf）。上述步骤①的suzuki偶联反应是在缚酸剂的存在下进行的；所述取代的2-卤代吡啶与所述缚酸剂的摩尔比为1∶1～1∶3。上述步骤①的suzuki偶联反应是在钯催化剂的存在下进行的；所述钯催化剂的用量为所述取代的2-卤代吡啶重量的5～20%。所述钯催化剂为[1,1'-双(二苯基膦)二茂铁]二氯化钯二氯甲烷络合物【以下均简称为pd(dppf)2cl2】或者四(二苯基膦)钯，优选为pd(dppf)2cl2。上述步骤①的反应温度为80～100℃，优选为90℃。上述步骤②中所述水合三氯化铱与所述第一中间体的摩尔比为1∶2～1∶3。上述步骤②是在混合溶剂的存在下进行的；所述混合溶剂优选采用体积比为1∶1～5∶1的2-乙氧基乙醇和水。上述步骤②的反应温度为110～130℃，优选为120℃。上述步骤③中所述的二（二苯基膦酰）胺或其钾盐参照中国专利文献cn105601674a的方法制得。上述步骤③中所述第二中间体与所述二（二苯基膦酰）胺或其钾盐的摩尔比为1∶2.5～1∶4。上述步骤③的反应是在有机溶剂的存在下进行的；所述有机溶剂优选为2-乙氧基乙醇。上述步骤③的反应温度为110～130℃，优选为120℃。实现本发明目的之三的技术方案是：上述红光铱配合物在制备有机发光二极管上的应用。所述有机发光二极管包括基板、形成于基板上的阳极层、形成于阳极层上的空穴传输层、形成于空穴传输层上的发光层、形成于发光层上的电子传输层以及形成于电子传输层上的阴极层；所述发光层含有上述红光铱配合物。本发明具有的积极效果：本发明的红光铱配合物以含氟取代的2-吡啶苯并噻吩作为主结构，同时以二（二苯基膦酰）胺作为辅助配体，该结构的红光铱配合物发光亮度高，发光稳定性好，将其应用到有机发光二极管中能够显著提高发光效率和使用寿命。附图说明图1为实施例1～实施例4的红光铱配合物的电化学性能；其中，横坐标为氧化还原电位，单位为v；纵坐标为电流强度，单位为μa。图2为实施例1～实施例4的红光铱配合物的紫外吸收光谱图；其中，横坐标为波长，单位为nm；纵坐标为紫外吸收强度，单位为a.u.。图3为实施例1～实施例4的红光铱配合物的荧光光谱图；其中，横坐标为波长，单位为nm；纵坐标为归一化荧光强度，单位为a.u.。图4为应用例制得的含有ir-4的红光有机发光二极管的电流密度-电压-亮度曲线；其中，横坐标为电压，单位为v；左侧纵坐标为亮度，单位为cd/m2；右侧纵坐标为电流密度，单位为ma/cm2。图5为应用例制得的含有ir-4的红光有机发光二极管的在8v电压下的电致发光光谱；其中，横坐标为波长，单位为nm；纵坐标为归一化荧光强度，单位为a.u.。具体实施方式（实施例1）本实施例的红光铱配合物【标记为ir-1】结构式如下：。该红光铱配合物的制备方法具有以下步骤：①合成第一中间体5-氟-2-吡啶苯并噻吩：先将1.0g的2-溴-5-氟吡啶（5.68mmol）、1.6g的碳酸钾（11.6mmol）以及1.5g的2-硼酸苯并噻吩（8.43mmol）加入到50ml的圆底烧瓶中，然后加入15ml的1,4-二氧六环，接着再加入0.15g催化剂pd(dppf)2cl2，立即抽气换气，随后将反应液加热到90℃并在氮气保护下搅拌10h。反应结束后，将反应液冷却至室温，用薄板层析法检验是否反应，并将所得混合溶液利用旋转蒸发仪把溶液旋干，将粗产物以体积比为100∶1的石油醚/乙酸乙酯混合溶液为洗脱剂进行硅胶柱层析分离提纯，经真空干燥后，得到0.46g呈白色粉末的第一中间体5-氟-2-吡啶苯并噻吩，收率为35.4%。②合成第二中间体含铱氯桥键的二聚体(l)2ir(μ-cl)2ir(l)2：将0.40g步骤①得到的第一中间体5-氟-2-吡啶苯并噻吩（1.747mmol）和0.24g的ircl3•3h2o（0.681mmol）加入到50ml的圆底烧瓶中，然后加入8ml的2-乙氧基乙醇和4ml的水，在氮气保护下将反应液加热至120℃搅拌反应8h。反应结束后，将反应液冷却至室温，然后加入10ml水，抽滤，再将圆底烧瓶中的残有产物用无水甲醇洗净，一并抽滤，所得固体用二氯甲烷溶解并转移至烧瓶中利用旋转蒸发仪旋干，经真空干燥后，得到0.49g呈橙黄色粉末的第二中间体含铱氯桥键的二聚体(l)2ir(μ-cl)2ir(l)2，收率为52.5%。③合成目标产物：将0.10g步骤②得到的第二中间体（0.073mmol）以及0.09g的二（二苯基膦酰）胺的钾盐（0.198mmol）加入到50ml的圆底烧瓶中，然后加入5ml的2-乙氧基乙醇，在氮气保护下加热至120℃搅拌并回流10h。反应结束后，将反应液冷却至室温，用薄板层析法检验是否反应，并将所得混合溶液利用旋转蒸发仪把溶液旋干，将粗产物以体积比为30∶1的石油醚/乙酸乙酯混合溶液为洗脱剂进行硅胶柱层析分离提纯，经真空干燥后，得到0.07g呈橙红色粉末的目标产物ir-1，收率为90.0%。1hnmr（400mhz,cdcl3）：d9.02(t,j=4.0hz,2h),7.75～7.61(m,7h),7.46～7.38(m,4h),7.38～7.27(m,7h),7.25～7.14(m,4h),7.13～7.03(m,6h),6.81～6.75(m,2h),6.08(d,j=8,2h)。具体路线如下：。（实施例2）本实施例的红光铱配合物【标记为ir-2】结构式如下：。该红光铱配合物的制备方法与实施例1基本相同，不同之处见表1。1hnmr（400mhz,cdcl3）：d9.41(s,2h),7.69～7.57(m,9h),7.44(d,j=8.0hz,2h),7.40～7.27(m,8h),7.25～7.19(m,3h),7.14～7.09(m,2h),7.08～7.01(m,4h),6.83～6.75(m,2h),6.08(d,j=8.0hz,2h)。（实施例3）本实施例的红光铱配合物【标记为ir-3】结构式如下：。该红光铱配合物的制备方法与实施例1基本相同，不同之处见表1。1hnmr（400mhz,cdcl3）：d8.92(t,j=8.0hz,2h),7.76～7.68(m,4h),7.65(d,j=8.0hz,2h),7.45～7.36(m,4h),7.36～7.27(m,7h),7.12～7.04(m,7h),6.84～6.78(m,2h),6.30～6.06(m,6h)。（实施例4）本实施例的红光铱配合物【标记为ir-4】结构式如下：。该红光铱配合物的制备方法与实施例1基本相同，不同之处见表1。1hnmr（400mhz,cdcl3）：d9.90(d,j=6.0hz,2h),7.75～7.67(m,6h),7.55(s,2h),7.40～7.30(m,10h),7.22(t,j=7.6hz,2h),7.14～7.10(m,2h),7.06～7.01(m,4h),6.82～6.78(m,2h),6.59(dd,j=1.6hz,j=6.0hz,2h),6.06(d,j=8.0hz,2h)。表1实施例1实施例2实施例3实施例4取代的2-卤代吡啶2-溴-5-氟吡啶（1.0g、5.68mmol）2-溴-5-三氟甲基吡啶（0.60g、2.65mmol）2-氯-4-氟吡啶（2.0g、15.2mmol）2-氯-4-三氟甲基吡啶（2.0g、11.0mmol）碳酸钾1.6g、11.6mmol0.73g，5.29mmol4.2g、30.4mmol3.0g，21.7mmol2-硼酸苯并噻吩1.5g、8.43mmol0.71g，3.99mmol4.06g、22.8mmol2.9g，16.3mmol有机溶剂15ml的1,4-二氧六环8ml的dmf30ml的1,4-二氧六环30ml的dmfpd(dppf)2cl20.15g0.04g0.15g0.32g第一中间体及外观白色粉末5-氟-2-吡啶苯并噻吩白色粉末5-三氟甲基-2-吡啶苯并噻吩白色粉末4-氟-2-吡啶苯并噻吩白色粉末4-三氟甲基-2-吡啶苯并噻吩第一中间体产量/收率0.46g/35.4%0.53g/71.6%1.21g/34.7%1.00g/32.5%步骤②第一中间体用量0.40g，1.747mmol0.50g，1.792mmol0.35g，1.528mmol0.56g，2.007mmolircl3•3h2o0.24g，0.681mmol0.25g，0.709mmol0.21g，0.596mmol0.33g，0.936mmol第二中间体外观橙黄色粉末橙黄色粉末橙黄色粉末橙黄色粉末第二中间体产量/收率0.49g/52.5%0.84g/75.4%0.41g/50.2%1.01g/68.7%步骤③第二中间体用量0.10g，0.073mmol0.10g，0.064mmol0.25g，0.182mmol0.25g，0.159mmol二（二苯基膦酰）胺的钾盐0.09g，0.198mmol0.08g，0.176mmol0.25g，0.55mmol0.20g，0.44mmol步骤③反应溶剂2-乙氧基乙醇5ml2-乙氧基乙醇5ml2-乙氧基乙醇15ml2-乙氧基乙醇15ml红光铱配合物外观橙红色粉末橙红色粉末橙红色粉末橙红色粉末红光铱配合物产量/收率0.07g/90.0%0.06g/80.8%0.188g/96.7%0.182g/98.1%红光铱配合物简称ir-1ir-2ir-3ir-4（测试例）测试实施例1～实施例4的红光铱配合物的电化学性能、紫外性能以及荧光性能，结果分别见图1～图3。（应用例）本应用例为将实施例4的红光铱配合物ir-4应用到制备红光有机发光二极管上。该红光有机发光二极管的结构如下：基板ito/阳极层moo3（5nm）/空穴传输层tapc（30nm）/发光层2,6-dczppy：ir（2wt%,10nm）/电子传输层tmpypb（40nm）/复合阴极层lif（1nm）/al（100nm）。该红光有机发光二极管的制备工艺如下：所有组分都是采用真空蒸镀的方式将材料均匀的分布在基板ito上，其中，空穴传输层tapc【二-[4-(n,n-二甲苯基-氨基)-苯基]环己烷】和电子传输层tmpypb【1,3,5-三[(3-吡啶基)-3-苯基]苯】的沉积速率为1å·s-1，然后将红光铱配合物ir-4与发光主体2,6-dczppy【9,9'-(2,6-吡啶二基二-3,1-亚苯)双-9h-咔唑】共蒸发，让两个物质共同形成发光层。用lif蒸发沉积lif/al阴极，沉积速率为0.1å·s-1，然后蒸发al金属，其速度为3å·s-1。采用计算机控制的kethyley2400sourcemeter、spectrascanpr650电流-电压-亮度计测试该红光有机发光二极管的亮度-电压-电流密度曲线，结果见图4。采用hitachif-7000荧光色谱仪测试该红光有机发光二极管在8v电压下的电致发光光谱，结果见图5。含有ir-4的红光有机发光二极管的启动电压为4.3v，最大亮度为1249cd·m-2，最大功率效率为13.9lm·w-1，8伏电压下器件的测坐标为（0.52,0.28）。当前第1页12