本發(fā)明涉及電致發(fā)光材料技術領域，具體涉及一種苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料及其制備方法和有機發(fā)光器件。
背景技術：
有機電致發(fā)光器件以其形體薄、面積大、全固化、柔性化等優(yōu)點引起了人們的廣泛關注，有機電致發(fā)光器件也以其在固態(tài)照明光源、液晶背光源等方面的巨大潛力成為人們研究的熱點。
早在五十年代，Bernanose.A等人就開始了有機電致發(fā)光器件(OLED)的研究。最初研究的材料是蒽單晶片。由于存在單晶片厚度大的問題，所需的驅動電壓很高。直到1987年美國Eastman Kodak公司的鄧青云(C.W.Tang)和Vanslyke報道了結構為：ITO/Diamine/Alq3/Mg:Ag的有機小分子電致發(fā)光器件，器件在10伏的工作電壓下亮度達100cd/m2，外量子效率達到1.0％。電致發(fā)光的研究引起了科學家們的廣泛關注，人們看到了有機電致發(fā)光器件應用于顯示的可能性。從此揭開了有機電致發(fā)光器件研究及產(chǎn)業(yè)化的序幕。
有機電致發(fā)光器件的高效率、高亮度、高色穩(wěn)定性等對于其產(chǎn)業(yè)化有著重要意義。目前，發(fā)光效率和壽命已成為制約有機電致發(fā)光器件性能的瓶頸問題。因此能否研制一種可以用于制備有機發(fā)光器件的、在發(fā)光效率及壽命方面具有較好的性能的發(fā)光材料就顯得至關重要。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料及其制備方法和有機發(fā)光器件，本發(fā)明提供的苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料在發(fā)光效率及壽命方面具有較好的性能。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案具體如下：
一種苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料，其結構如式(1)所示：
其中，R為取代或非取代的C1～C60的烷基、取代或非取代的C6～C60的芳基、取代或非取代的C5～C60的稠環(huán)基或取代或非取代的C5～C60的雜環(huán)基。
在上述技術方案中，R為苯基、對甲基苯基、4-吡啶基、2-三嗪基、2-萘基、4-聯(lián)苯基、6-苯基-2-萘基、2-苯基-4-吡啶基、己烷基或1-苯基-5-戊基。
即所述苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料為式001～010所示的任意一種結構：
一種苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料的制備方法，包括以下步驟：
將式Ⅰ化合物和式Ⅱ化合物通過Suzuki反應，得到式(1)所示的苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料；
其合成路線如下：
其中，R為取代或非取代的C1～C60的烷基、取代或非取代的C6～C60的芳基、取代或非取代的C5～C60的稠環(huán)基或取代或非取代的C5～C60的雜環(huán)基。
一種苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料的制備方法，包括以下步驟：
將式Ⅰ化合物、式Ⅱ化合物和四三苯基膦鈀加入到反應瓶中，加入甲苯、碳酸鈉水溶液，在氮氣的保護下，油浴90℃進行反應，過夜，降溫、分液、旋干甲苯，將得到的剩余物用二氯甲烷全溶，再加入石油醚，過硅膠漏斗，并用體積比為1：2的二氯甲烷：石油醚沖洗，直到無產(chǎn)品點流出，收集濾液，并旋干溶劑，得到苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料；
其合成路線如下：
其中，R為取代或非取代的C1～C60的烷基、取代或非取代的C6～C60的芳基、取代或非取代的C5～C60的稠環(huán)基或取代或非取代的C5～C60的雜環(huán)基。
一種有機發(fā)光器件，包括第一電極、第二電極和設置于所述第一電極與第二電極之間的有機物層；所述有機物層包含所述苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料。
本發(fā)明的有益效果是：
用本發(fā)明提供的苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料制備的有機發(fā)光器件具有發(fā)光效率高、及壽命長的優(yōu)點。
本發(fā)明提供的苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料的制備方法，原料易得，制法簡單，易于產(chǎn)業(yè)化。
具體實施方式
本發(fā)明提供的苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料，其結構如式(1)所示：
其中，R為取代或非取代的C1～C60的烷基、取代或非取代的C6～C60的芳基、取代或非取代的C5～C60的稠環(huán)基或取代或非取代的C5～C60的雜環(huán)基。優(yōu)選R為苯基、對甲基苯基、4-吡啶基、2-三嗪基、2-萘基、4-聯(lián)苯基、6-苯基-2-萘基、2-苯基-4-吡啶基、己烷基或1-苯基-5-戊基。
即所述苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料為式001～010所示的任意一種結構：
本發(fā)明還提供一種苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料的制備方法，將式Ⅰ化合物和式Ⅱ化合物通過Suzuki反應，得到式(1)所示的苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料。具體包括以下步驟：
將式Ⅰ化合物、式Ⅱ化合物和四三苯基膦鈀加入到反應瓶中，加入甲苯、碳酸鈉水溶液，在氮氣的保護下，油浴90℃進行反應，過夜，降溫、分液、旋干甲苯，將得到的剩余物用二氯甲烷全溶，再加入石油醚，過硅膠漏斗，并用體積比為1：2的二氯甲烷：石油醚沖洗，直到無產(chǎn)品點流出，收集濾液，并旋干溶劑，得到苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料；
其合成路線如下：
其中，R為取代或非取代的C1～C60的烷基、取代或非取代的C6～C60的芳基、取代或非取代的C5～C60的稠環(huán)基或取代或非取代的C5～C60的雜環(huán)基。優(yōu)選R為苯基、對甲基苯基、4-吡啶基、2-三嗪基、2-萘基、4-聯(lián)苯基、6-苯基-2-萘基、2-苯基-4-吡啶基、己烷基或1-苯基-5-戊基。
本發(fā)明還提供了一種有機發(fā)光器件，包括上述的式(1)所示的苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料。
所述有機發(fā)光器件為本領域技術人員熟知的有機發(fā)光器件即可，本發(fā)明優(yōu)選包括第一電極、第二電極和設置于所述第一電極與第二電極之間的有機物層；所述有機物層包含式(1)所示的苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料。所述苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料可以是單一形態(tài)，或與其他物質混合，包含于上述有機物層中。
本發(fā)明中，所述有機物層是指有機發(fā)光器件第一電極和第二電極之間的全部層。所述有機物層中的至少一層為發(fā)光層。
按照本發(fā)明，所述有機物層優(yōu)選包括空穴注入層、空穴傳輸層、既具備空穴注入又具備空穴傳輸技能層、電子阻擋層、發(fā)光層、空穴阻擋層、電子傳輸層、電子注入層與既具備電子傳輸又具備電子注入技能層中的一層或多層，更優(yōu)選包括依次設置的空穴注入層、空穴傳輸層、電子阻擋層、發(fā)光層、空穴阻擋層、電子傳輸層與電子注入層或依次設置的既具備空穴注入又具備空穴傳輸技能層、電子阻擋層、發(fā)光層、空穴阻擋層與既具備電子傳輸又具備電子注入技能層。
當本發(fā)明有機物層包含空穴注入層、空穴傳輸層或既具備空穴注入又具備空穴傳輸技能層時，優(yōu)選所述空穴注入層、空穴傳輸層或既具備空穴注入又具備空穴傳輸技能層中至少一層包含空穴注入物質、空穴傳輸物質或既具備空穴注入又具備空穴傳輸技能的物質。
當本發(fā)明有機物層為單層結構時，所述有機物層為發(fā)光層，當所述有機物層為多層結構時，所述有機物層包括發(fā)光層；所述發(fā)光層中優(yōu)選包括磷光主體、熒光主體、磷光摻雜材料與熒光摻雜材料中的一種或多種；所述磷光主體、熒光主體、磷光摻雜材料與熒光摻雜材料中的一種或多種為式(1)所示的苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料。
所述發(fā)光層還可優(yōu)選為紅色、黃色或青色發(fā)光層，所述苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料為紅色、黃色或青色發(fā)光層的主體或摻雜物質。如，當所述發(fā)光層為青色發(fā)光層時，所述式(1)所示的苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料在用于青色主體或青色摻雜時，可提供高效率、高亮度、高分辨率及長壽命的有機發(fā)光器件。
當所述有機物層包括電子傳輸層時，所述電子傳輸層可包括式(1)所示的苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料和/或金屬化合物。所述金屬化合物為本領域技術人員熟知的用于電子傳輸?shù)奈镔|即可，并無特殊的限制。
當所述有機物層同時包括發(fā)光層與電子傳輸層時，所述發(fā)光層與電子傳輸層可分別包括結構相同或不相同的式(1)所示的苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料。
本發(fā)明提供的有機發(fā)光器件，利用式(1)所示的苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料及常規(guī)材料制成即可，本發(fā)明對所述有機發(fā)光器件的制備方法并無限定，本領域常規(guī)方法即可，本發(fā)明優(yōu)選利用薄膜蒸鍍、電子束蒸發(fā)或物理氣相沉積等方法在基板上蒸鍍金屬及具有導電性的氧化物及它們的合金形成陽極，然后在其上形成有機物層及蒸鍍陰極，得到有機發(fā)光器件。
本發(fā)明將有機物層、陽極物質按順序蒸鍍到外基板上陰極物質層，制作有機發(fā)光器件。
所述有機物層可以同時包括上述的空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、空穴阻擋層及電子傳輸層的多層結構，并且這些多層結構可按照上述薄膜蒸鍍、電子束蒸發(fā)或物理氣相沉積等方法蒸鍍，也可使用多樣的高分子材料溶劑工程替代蒸鍍方法，如旋轉涂膜(spin-coating)、薄帶成型(tape-casting)、刮片法(doctor-blading)、絲網(wǎng)印刷(Screen-Printing)、噴墨印刷或熱成像(Thermal-Imaging)等方法減少層數(shù)制造。
本發(fā)明提供的有機發(fā)光器件按照使用的材料也可分為前面發(fā)光、背面發(fā)光或兩面發(fā)光；并且該有機發(fā)光器件可以同樣原理應用在有機發(fā)光器件(OLED)、有機太陽電池(OSC)、電子紙(e-paper)、有機感光體(OPC)或有機薄膜晶體管(OTFT)上。
本發(fā)明提供的式(1)所示的苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料在有機太陽電池、照明用OLED、柔性OLED、有機感光體及有機晶體管等有機器件中也可按照適用有機發(fā)光器件的原理適用。
本發(fā)明還提供了一種有機光電材料，包括上述式(I)所示的苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料；所述有機光電材料包括有機太陽電池、電子紙、有機感光體或有機晶體管。
為了進一步說明本發(fā)明，下面結合實施例對本發(fā)明提供的苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料及其制備方法以及有機發(fā)光器件進行詳細描述。
實施例1
式1-1結構式所示的中間體的合成
將溴苯0.12mol、(1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯硼酸0.10mol和叔丁醇鉀12.32g，乙酸鈀(Ⅱ)0.56g，三叔丁基磷0.51g，用250mL甲苯溶解，在氮氣保護下，于85℃反應7小時。過濾反應溶液，用硅膠色譜精制得到的粗產(chǎn)物，再用甲苯對得到的固體進行重結晶，干燥，得到得到中間體1-1(0.081mol，y＝81％)。
實施例2-10
按照實施例1的制備中間體1-1的方法制備中間體1-2到中間體1-10，其反應物用量及反應條件同實施例1。實施例2-10的反應物、產(chǎn)物及產(chǎn)率如表1所示：
表1
實施例11
將式Ⅰ化合物0.12mol、式1-1化合物0.10mol和四三苯基膦鈀7.0g加入到反應瓶中，加入甲苯600mL、碳酸鈉水溶液(2N,250mL)，在氮氣的保護下，油浴90℃進行反應，過夜。將反應后的體系降溫、分液、旋干甲苯，將得到的剩余物用二氯甲烷全溶，再加入等量的石油醚，過硅膠漏斗，并用體積比為1：2的二氯甲烷：石油醚沖洗，直到無產(chǎn)品點流出，收集濾液，并旋干溶劑，得到目標產(chǎn)物001(0.081mol，y＝81％)。質譜：813.03。
實施例12-20
按照上述目標產(chǎn)物001的制備方法合成目標產(chǎn)物002～010，其反應物用量，反應條件同實施例1，表2是本發(fā)明實施例2-10反應物質、生成物質、產(chǎn)率及質譜數(shù)據(jù)匯總表。
表2
有機發(fā)光器件制備實施例
將費希爾公司涂層厚度為的ITO玻璃基板放在蒸餾水中清洗2次，超聲波洗滌30分鐘，按異丙醇、丙酮、甲醇按順序洗滌30分鐘，用蒸餾水反復清洗2次，超聲波洗滌10分鐘，干燥，轉移到等離子體清洗機里，將上述基板洗滌5分鐘，送到蒸鍍機里。將已經(jīng)準備好的ITO透明電極上蒸鍍空穴注入層2-TNATA蒸鍍空穴傳輸層a-NPD蒸鍍藍色主體AND/摻雜5％的TPPDA蒸鍍空穴阻擋層及空穴傳輸層TPBi或實施例1-6制備的任意一種產(chǎn)物蒸鍍陰極上述過程有機物蒸鍍速度是保持LiF是Al是
上述方法制造的有機發(fā)光器件的電子發(fā)光特性在表3中表示。
表3
從上述表2結果中，能看出本發(fā)明的苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料制備的有機發(fā)光器件的發(fā)光效率及壽命特性有顯著的提高。
本發(fā)明提供的苯并噻吩并咔唑類有機發(fā)光材料在實用性高的OLED產(chǎn)業(yè)中有較好的應用前景。本發(fā)明的有機發(fā)光器件是平面面板顯示、平面發(fā)光體、照明用面發(fā)光OLED發(fā)光體、柔性發(fā)光體、復印機、打印機、LCD背光燈或計量機類的光源、顯示板、標識等適合使用。
顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。