一种有机材料、其制备方法及有机电致发光器件转让专利

申请号 : CN202010150528.2

文献号 : CN111320565B

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 李建行李明郎兴旺赵阔丁聪赵大斌马晓宇

申请人 : 吉林奥来德光电材料股份有限公司

摘要 :

本发明公开了一种有机材料、其制备方法及有机电致发光器件,属于化学合成及光电材料领域,其结构通式为:式中,Ar1、Ar2、Ar3和Ar4分别独立地为氢、氘、卤素、氰基、芳基和杂芳基中的一种;Ar3和Ar4分别独立地与其所在环上其他取代基相互形成C6~C14芳环或C4~C18杂芳环。本发明实施例通过选择特定的杂环组合,得到的有机材料在用于有机电致发光器件后,可以提高空穴的传输效率,很好地阻挡了激子,使能级搭配契合,使器件中空穴和电子达到了均衡,从而可以使得降低器件的启动电压以及提高器件的发光效率和寿命。

权利要求 :

1.一种有机材料,其特征在于,所述有机材料的化学结构式为式L006、式L012、式L023、式L028、式L056、式L062、式L077、式L086中的一种:

2.一种有机电致发光器件,包括第一电极、第二电极以及至少一层设置在所述第一电极和所述第二电极之间的有机物层,其特征在于,所述的有机物层部分或全部包含如权利要求1所述的有机材料。

3.根据权利要求2所述的一种有机电致发光器件,其特征在于,所述有机物层包括空穴传输层和/或激子阻挡层,所述空穴传输层和/或激子阻挡层包含所述有机材料。

说明书 :

一种有机材料、其制备方法及有机电致发光器件

技术领域

[0001] 本发明涉及化学合成及光电材料领域,具体是一种有机材料、其制备方法及有机电致发光器件。

背景技术

[0002] 有机电致发光器件具有全固态结构,有机电致发光材料是构成该器件的核心和基础,新材料的开发是推动电致发光技术不断进步的源动力。对原有材料制备和器件优化也
是现在有机电致发光产业的研究热点,为制作效率高的有机发光器件,研究者逐渐把器件
内的有机物层的机构从单层变为了多层结构。把有机电致发光器件器件设计为多层结构式
是由于空穴和电子的移动速度不同,适当的设计出空穴注入层,空穴传输层、激子阻挡层、
发光层、空穴阻挡层、电子传输层及电子注入层,提高了空穴和电子的传输效率,使器件中
空穴和电子达到了均衡,从而提高了发光效率。
[0003] 但现阶段的空穴传输层、激子阻挡层或具备空穴传输层又具备激子阻挡层还存在迁移率不够快、空穴的传输效率不高及不能很好的阻挡激子等问题,从而导致有机电致发
光器件的启动电压高、效率低和器件寿命短等现象,因此,目前亟待研究一种性能优良的有
机材料。

发明内容

[0004] 本发明实施例的目的在于提供一种有机材料,以解决上述背景技术中提出的问题。
[0005] 为实现上述目的,本发明实施例提供如下技术方案:
[0006] 一种有机材料,所述有机材料的结构通式为式I:
[0007]
[0008] 式中,Ar1、Ar2、Ar3和Ar4分别独立地为氢、氘、卤素、氰基、芳基和杂芳基中的一种;Ar3和Ar4分别独立地与其所在环上其他取代基相互形成C6~C14芳环或C4~C18杂芳环。
[0009] 优选的,所述芳基独立地为苯、联苯、三联苯、萘、蒽和芴中的一种。
[0010] 优选的,所述有机材料的化学结构式为式L001~式L096中的一种:
[0011]
[0012]
[0013]
[0014]
[0015]
[0016]
[0017]
[0018]
[0019]
[0020]
[0021]
[0022]
[0023]
[0024] 本发明实施例的另一目的在于提供一种上述的有机材料的制备方法,其包括以下步骤:
[0025] 将通式为式II的化合物A和通式为式III的化合物B进行反应,得到通式为式IV的中间体C;
[0026] 将上述中间体C和通式为式V的化合物D进行反应,得到所述有机材料;
[0027]
[0028] 式中,X为卤素。
[0029] 优选的,所述将通式为式II的化合物A和通式为式III的化合物B进行反应,得到通式为式IV的中间体C的步骤,具体包括:
[0030] 在保护气氛下,将通式为式II的化合物A、通式为式III的化合物B、甲苯和叔丁醇钠进行混合后,再添加三(二亚苄基丙酮)二钯和三叔丁基膦进行反应,得到通式为式IV的
中间体C。
[0031] 其具体的合成路线如下:
[0032]
[0033] 优选的,所述将上述中间体C和通式为式V的化合物D进行反应,得到所述有机材料的步骤,具体包括:
[0034] 在保护气氛下,将上述中间体C、通式为式V的化合物D、甲苯和叔丁醇钠进行混合后,再添加三(二亚苄基丙酮)二钯和三叔丁基膦进行反应,得到所述有机材料。
[0035] 其具体的合成路线如下:
[0036]
[0037] 本发明实施例的另一目的在于提供一种有机电致发光器件,其包括第一电极、第二电极以及至少一层设置在所述第一电极和所述第二电极之间的有机物层,所述的有机物
层部分或全部包含上述有机材料。
[0038] 优选的,所述有机物层包括空穴传输层和/或激子阻挡层,所述空穴传输层和/或激子阻挡层包含所述有机材料。
[0039] 与现有技术相比,本发明实施例的有益效果是:
[0040] 本发明实施例通过选择特定的杂环组合,得到的有机材料在用于有机电致发光器件后,可以提高空穴的传输效率,很好地阻挡了激子,使能级搭配契合,使器件中空穴和电
子达到了均衡,从而可以使得降低器件的启动电压以及提高器件的发光效率和寿命。

具体实施方式

[0041] 下面将结合本发明实施例,对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
[0042] 实施例1
[0043] 该实施例提供了一种有机材料,其化学结构式为发明内容中的式L001,该有机材料的制备方法的反应路线如下:
[0044]
[0045]
[0046] 其具体的制备方法包括以下步骤:
[0047] 1)在氮气保护体系下,称取化合物A‑01(29.9mmol,10g),化合物B‑01(27.2mmo1,6.3g)入反应体系中,加入200ml甲苯,加入5.2g叔丁醇钠,置换一次氮气,氮气保护下加入
0.5g三(二亚苄基丙酮)二钯和0.3g的50%三叔丁基膦,氮气保护下110℃回流24小时,TLC
点板监测原料B‑01无剩余,然后冷却到25℃,用100g无水硫酸钠将反应液干燥,将有机相过
200g硅胶的硅胶漏斗,将有机相滤液旋至无液体流出,加入100ml二氯甲烷溶解,将溶液柱
层析(200~300目,400g)展开剂DCM:PE=1:1,将接受液旋至无液体流出,加入石油醚搅拌
20分钟,抽滤,滤饼用石油醚淋洗,将滤饼真空烘干,得到类白色粉末的中间体C‑01(8.6g,
产率为65%);中间体C‑01的HPLC纯度大于99%,其质谱计算值为486.62,测试值为486.60,
其元素分析计算值为:C:88.86%;H:5.39%;N:5.76%;元素分析测试值为:C:88.85%;H:
5.40%;N:5.80%。
[0048] 2)在氮气保护体系下,称取中间体C‑01(17.7mmol,8.6g),化合物D‑01(19.5mmo1,5.3g)入反应体系中,加入170ml甲苯,加入3.4g叔丁醇钠,置换一次氮气,氮气保护下加入
0.33g三(二亚苄基丙酮)二钯和0.15g的50%三叔丁基膦,氮气保护下110℃回流24小时,
TLC点板监测原料C‑01无剩余,然后冷却到25℃,抽滤,滤饼用石油醚淋洗,将滤饼真空烘
干,将产品用80ml甲苯,加热到110℃溶解,降至25℃析出,抽滤,滤饼用石油醚淋洗,50℃真
空烘干,得到类白色粉末的有机材料L001(4.8g,产率为40%)。该有机材料的HPLC纯度大于
99.5%,其质谱计算值为678.88,测试值为678.90;其元素分析计算值为:C:90.23%;H:
5.64%;N:4.13%;元素分析测试值为:C:90.20%;H:5.60%;N:4.10%。
[0049] 实施例2
[0050] 该实施例提供了一种有机材料,其化学结构式为发明内容中的式L006,该有机材料的制备方法的反应路线如下:
[0051]
[0052] 其具体的制备方法包括以下步骤:
[0053] 1)在氮气保护体系下,称取化合物A‑06(29.9mmol,10g),化合物B‑06(27.2mmo1,6.3g)入反应体系中,加入200ml甲苯,加入5.2g叔丁醇钠,置换一次氮气,氮气保护下加入
0.5g三(二亚苄基丙酮)二钯和0.3g的50%三叔丁基膦,氮气保护下110℃回流24小时,TLC
点板监测原料B‑06无剩余,然后冷却到25℃,用100g无水硫酸钠将反应液干燥,将有机相过
200g硅胶的硅胶漏斗,将有机相滤液旋至无液体流出,加入100ml二氯甲烷溶解,将溶液柱
层析(200~300目,400g)展开剂DCM:PE=1:1,将接受液旋至无液体流出,加入石油醚搅拌
20分钟,抽滤,滤饼用石油醚淋洗,将滤饼真空烘干,得到类白色粉末的中间体C‑06(7.2g,
产率为55%);该中间体C‑06的HPLC纯度大于99%;其质谱计算值为486.62;测试值为
486.60。其元素分析计算值为:C:88.86%;H:5.39%;N:5.76%;元素分析测试值为:C:
88.85%;H:5.40%;N:5.80%。
[0054] 2)在氮气保护体系下,称取中间体C‑06(14.8mmol,7.2g),化合物D‑06(16.28mmo1,5.3g)入反应体系中,加入150ml甲苯,加入2.7g叔丁醇钠,置换一次氮气,氮气
保护下加入0.3g三(二亚苄基丙酮)二钯和0.13g的50%三叔丁基膦,氮气保护下110℃回流
24小时,TLC点板监测原料C‑06无剩余,然后冷却到25℃,抽滤,滤饼用石油醚淋洗,将滤饼
真空烘干,将产品用80ml甲苯,加热到110℃溶解,降至25℃析出,抽滤,滤饼用石油醚淋洗,
50℃真空烘干,得到类白色粉末的有机材料L006(5.4g,产率为50%);该有机材料的HPLC纯
度大于99.5%;其质谱计算值为728.94;测试值为728.94。其元素分析计算值为:C:
90.63%;H:5.53%;N:3.84%;测试值为:C:90.60%;H:5.50%;N:3.80%。
[0055] 实施例3
[0056] 该实施例提供了一种有机材料,其化学结构式为发明内容中的式L023,该有机材料的制备方法的反应路线如下:
[0057]
[0058]
[0059] 其具体的制备方法包括以下步骤:
[0060] 1)在氮气保护体系下,称取化合物A‑23(29.9mmol,10g),化合物B‑23(27.2mmo1,6.3g)入反应体系中,加入200ml甲苯,加入5.2g叔丁醇钠,置换一次氮气,氮气保护下加入
0.5g三(二亚苄基丙酮)二钯和0.3g的50%三叔丁基膦,氮气保护下110℃回流24小时,TLC
点板监测原料B‑06无剩余,然后冷却到25℃,用100g无水硫酸钠将反应液干燥,将有机相过
200g硅胶的硅胶漏斗,将有机相滤液旋至无液体流出,加入100ml二氯甲烷溶解,将溶液柱
层析(200~300目,400g)展开剂DCM:PE=1:1,将接受液旋至无液体流出,加入石油醚搅拌
20分钟,抽滤,滤饼用石油醚淋洗,将滤饼真空烘干,得到类白色粉末的中间体C‑23(8.6g,
产率为65%);该中间体C‑23的HPLC纯度大于99%;其质谱计算值为486.62;测试值为
486.60。其元素分析计算值为:C:88.86%;H:5.39%;N:5.76%;元素分析测试值为C:
88.85%;H:5.40%;N:5.80%。
[0061] 2)在氮气保护体系下,称取中间体C‑23(17.7mmol,8.6g),化合物D‑23(19.5mmo1,6.2g)入反应体系中,加入170ml甲苯,加入3.4g叔丁醇钠,置换一次氮气,氮气保护下加入
0.33g三(二亚苄基丙酮)二钯和0.15g的50%三叔丁基膦,氮气保护下110℃回流24小时,
TLC点板监测原料C‑23无剩余,然后冷却到25℃,抽滤,滤饼用石油醚淋洗,将滤饼真空烘
干,将产品用100ml甲苯,加热到110℃溶解,降至25℃析出,抽滤,滤饼用石油醚淋洗,50℃
真空烘干,得到类白色粉末的有机材料L023(5.8g,产率为45%);该有机材料的HPLC纯度大
于99.5%;其质谱计算值为728.94;测试值为728.94。其元素分析计算值为:C:90.63%;H:
5.53%;N:3.84%;测试值为:C:90.60%;H:5.50%;N:3.80%。
[0062] 实施例4
[0063] 该实施例提供了一种有机材料,其化学结构式为发明内容中的式L056,该有机材料的制备方法的反应路线如下:
[0064]
[0065] 其具体的制备方法包括以下步骤:
[0066] 1)在氮气保护体系下,称取化合物A‑56(26mmol,10g),化合物B‑23(23.6mmo1,5.5g)入反应体系中,加入200ml甲苯,加入4.5g叔丁醇钠,置换一次氮气,氮气保护下加入
0.4g三(二亚苄基丙酮)二钯和0.2g的50%三叔丁基膦,氮气保护下110℃回流24小时,TLC
点板监测原料B‑56无剩余,然后冷却到25℃,用100g无水硫酸钠将反应液干燥,将有机相过
200g硅胶的硅胶漏斗,将有机相滤液旋至无液体流出,加入100ml二氯甲烷溶解,将溶液柱
层析(200~300目,400g)展开剂DCM:PE=1:1,将接受液旋至无液体流出,加入石油醚搅拌
20分钟,抽滤,滤饼用石油醚淋洗,将滤饼真空烘干,得到类白色粉末的中间体C‑56(7.6g,
产率为60%);该中间体C‑56HPLC纯度大于99%,其质谱计算值为536.68;测试值为536.70。
其元素分析计算值为:C:89.52%;H:5.26%;N:5.22%;元素分析测试值为:C:89.50%;H:
5.30%;N:5.20%。
[0067] 2)在氮气保护体系下,称取中间体C‑56(14.2mmol,7.6g),化合物D‑56(15.6mmo1,4.3g)入反应体系中,加入170ml甲苯,加入2.7g叔丁醇钠,置换一次氮气,氮气保护下加入
0.26g三(二亚苄基丙酮)二钯和0.13g的50%三叔丁基膦,氮气保护下110℃回流24小时,
TLC点板监测原料C‑56无剩余,然后冷却到25℃,抽滤,滤饼用石油醚淋洗,将滤饼真空烘
干,将产品用100ml甲苯,加热到110℃溶解,降至25℃析出,抽滤,滤饼用石油醚淋洗,50℃
真空烘干,得到类白色粉末的有机材料L056(4.4g,产率为42%);该有机材料的HPLC纯度大
于99.5%,其质谱计算值为728.94;测试值为728.94。其元素分析计算值为:C:90.63%;H:
5.53%;N:3.84%;元素分析测试值为:C:90.60%;H:5.50%;N:3.80%。
[0068] 实施例5
[0069] 该实施例提供了一种有机材料,其化学结构式为发明内容中的式L077,该有机材料的制备方法的反应路线如下:
[0070]
[0071]
[0072] 其具体的制备方法包括以下步骤:
[0073] 1)在氮气保护体系下,称取化合物A‑77(32.4mmol,10g),化合物B‑77(29.5mmo1,6.1g)入反应体系中,加入200ml甲苯,加入5.7g叔丁醇钠,置换一次氮气,氮气保护下加入
0.54g三(二亚苄基丙酮)二钯和0.24g的50%三叔丁基膦,氮气保护下110℃回流24小时,
TLC点板监测原料B‑56无剩余,然后冷却到25℃,用100g无水硫酸钠将反应液干燥,将有机
相过200g硅胶的硅胶漏斗,将有机相滤液旋至无液体流出,加入100ml二氯甲烷溶解,将溶
液柱层析(200~300目,400g)展开剂DCM:PE=1:1,将接受液旋至无液体流出,加入石油醚
搅拌20分钟,抽滤,滤饼用石油醚淋洗,将滤饼真空烘干,得到类白色粉末的中间体C‑77
(7.7g,产率为60%);该中间体C‑77的HPLC纯度大于99%;其质谱计算值为434.54;测试值
为434.50。其元素分析计算值为:C:89.52%;H:5.26%;N:5.22%;元素分析测试值为:C:
89.50%;H:5.30%;N:5.20%。
[0074] 2)在氮气保护体系下,称取中间体C‑77(17.7mmol,7.7g),化合物D‑77(19.47mmo1,5.3g)入反应体系中,加入150ml甲苯,加入3.4g叔丁醇钠,置换一次氮气,氮气
保护下加入0.32g三(二亚苄基丙酮)二钯和0.14g的50%三叔丁基膦,氮气保护下110℃回
流24小时,TLC点板监测原料C‑77无剩余,然后冷却到25℃,抽滤,滤饼用石油醚淋洗,将滤
饼真空烘干,将产品用100ml甲苯,加热到110℃溶解,降至25℃析出,抽滤,滤饼用石油醚淋
洗,50℃真空烘干,得到类白色粉末的有机材料L077(5.5g,产率为50%);该有机材料的
HPLC纯度大于99.5%;其质谱计算值为626.80;测试值为626.80。其元素分析计算值为:C:
90.06%;H:5.47%;N:4.47%;元素分析测试值为:C:90.0%;H:5.50%;N:4.50%。
[0075] 因结构通式为发明内容中的式I的其他化合物的制备方法的合成路线和原理均与上述所列举的实施例1~5的相同,所以在此不再穷举,本发明又选取6个化合物(发明内容
中的式L012、L028、L035、L047、L062、L086)作为实施例,其对应质谱测试值和分子式如下表
1所示。
[0076] 表1
[0077]化合物的结构式 分子式 质谱计算值 质谱测试值 终产品产率
L012 C61H44N2 804.35 804.30 42%
L028 C61H44N2 804.35 804.40 45%
L035 C44H32N2 588.26 588.30 44%
L047 C47H34N2 626.27 626.30 50%
L062 C57H41N3 767.33 767.30 44%
L086 C58H44N2 768.35 768.30 49%
[0078] 本发明实施例还提供了一种采用上述实施例提供的有机材料制备得到的有机电致发光器件,其中,该有机电致发光器件包括第一电极、第二电极以及至少一层设置在所述
第一电极与第二电极之间的有机物层。
[0079] 其中,有机物层可包含空穴注入层,空穴传输层、激子阻挡层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层及电子注入层中一种或多种,上述实施例提供的有机材料可同时用作为空
穴传输层和激子阻挡层的材料。
[0080] 根据所使用的材料,本发明实施例提及的有机电致发光器件可为顶部发光型、底部发光型或双面发光型。另外,本发明实施例提供的有机材料还可用于利用与有机电致发
光器件相似的原理的有机电子器件,譬如有机太阳能电池、有机光导体、有机晶体管等。
[0081] 具体的,上述有机电致发光器件的制备方法可参照实施例6。
[0082] 实施例6
[0083] 该实施例提供了一种有机电致发光器件的制备方法,其包括以下步骤:
[0084] (1)将涂层厚度为 的ITO玻璃基板放在蒸馏水中清洗2次,超声波洗涤30分钟,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,异丙醇、丙酮、甲醇等溶
剂按顺序超声波洗涤以后干燥,转移到等离子体清洗机里,将上述基板洗涤5分钟,送到蒸
镀机里。
[0085] (2)首先在ITO(阳极)上面蒸镀CuPc 紧接着依次蒸镀上述实施例1提供的化学结构式为L001的有机材料 主体物质化合物H1和掺杂物质化合物Ir(piq)2acac
按照95:5重量比的混合物 然后蒸镀电子传输层"Alq3" 蒸镀电子注入层Li 
F 蒸镀阴极Al 即可得到有机电致发光器件。
[0086] 其中,主体物质化合物H1的结构式为:
[0087]
[0088] 掺杂物质化合物Ir(piq)2acac的结构式为:
[0089]
[0090] Alq3的结构式为:
[0091]
[0092] 参照上述实施例6提供的方法,分别选用化学结构式为式L006、L023、L056、L077、L012、L028、L035、L047、L062、L086的有机材料替代结构式为式L001的有机材料进行蒸镀,
并制备得到相应的有机电致发光器件。
[0093] 对比例1
[0094] 该对比例提供了一种有机电致发光器件,该有机电致发光器件的制备方法与实施例6的唯一区别在于,该有机电致发光器件的是采用现有的有机化合物NPB替代上述化学结
构式为式L001的有机材料进行蒸镀。其中,NPB的结构式为:
[0095]
[0096] 将上述实施例6和对比例1得到的有机电致发光器件分别采用KEITHLEY 2400型源测量单元和CS‑2000分光辐射亮度计测试其驱动电压、发光效率以及T95寿命等性能,其测
试结果如下表2所示。
[0097] 表2
[0098]
[0099]
[0100] 从上表2可以看出,与使用现有的NPB材料所制得的有机电致发光器件相比,使用本发明实施例提供的有机材料所制得的有机电致发光器件,其驱动电压明显降低,发光效
率以及寿命得到显著提高。
[0101] 以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术
性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。