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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410771104.2(22)申请日 2014.12.15C07D 417/14(2006.01)C07D 279/34(2006.01)C09K 11/06(2006.01)H01L 51/54(2006.01)(71)申请人 吉林奥来德光电材料股份有限公司地址 130000 吉林省长春市高新区繁荣路5299 号(72)发明人 汪康 孙毅 李文军(54) 发明名称一种吩噻嗪二氧化物衍生物制备及其应用(57) 摘要本发明涉及一种吩噻嗪二氧化物衍生物及其应用,属于有机光电材料领域。本发明采用以吩噻嗪为母体,在分子体系中引入-SO2-使。
2、其具有良好的电子传输性能,增加了化合物的电子亲和势和在空气中稳定性。本发明的吩噻嗪二氧化物衍生物可作为 OLED 发光器件,适合作蓝色荧光材料的电子传输材料,绿色磷光的电子传输材料,同时具有红色应用的潜力,因此即可应用于红绿蓝三基色掺杂性主体材料,也可单独作为空穴传输材料、电子传输材料或者发光层。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书11页(10)申请公布号 CN 104478870 A(43)申请公布日 2015.04.01CN 104478870 A1/2页21.一种吩噻嗪二氧化物衍生物,其特征在于,吩噻嗪二氧化物为主体,结构通。
3、式如下:式()式()中,R代表取代或未取代的碳原子数为10-20的芳基、杂环基。2.根据权利要求1所述的含吩噻嗪二氧化物衍生物的电致发光材料,其特征在于,所述的含吩噻嗪二氧化物衍生物为下述结构式所示的化合物001 006中的一种:。3.一种含有吩噻嗪二氧化物的制备方法,包括如下步骤:步骤S1:将3,7-二溴-10-苯基-10H-吩噻嗪、胺类化合物或者硼酸类化合物、碱、催化剂充分反应得到不同取代基的吩噻嗪类衍生物;步骤S2:将不同取代基的吩噻嗪类衍生物加入间氯过氧苯甲酸,冰浴反应,得到不同取代基的吩噻嗪二氧化物类衍生物。4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中的3,7-二溴-。
4、10-苯基-10H-吩噻嗪的制备方法,包括如下步骤:步骤N1:向脱气后的反应容器中加入吩噻嗪、碘苯、叔丁醇钠、三(二亚苄基丙酮)二权 利 要 求 书CN 104478870 A2/2页3钯甲苯、三叔丁基膦,充分反应后得到淡黄色的10-苯基-10H-吩噻嗪;步骤N2:将上述10-苯基-10H-吩噻嗪滴加液溴反应得到3,7-二溴-10-苯基-10H-吩噻嗪。5.一种所述吩噻嗪二氧化物衍生物制成的有机发光器件,其包括第一电极、第二电极以及置于所述第一电极、所述第二电极之间的一个或多个有机化合物层,其特征在于,至少一个所述有机化合物层包含所述吩噻嗪二氧化物衍生物。6.一种所述吩噻嗪二氧化物衍生物的应用。
5、,其特征在于,所述吩噻嗪二氧化物衍生物在所述有机电致发光器件中用作蓝色荧光电子传输材料或者绿色磷光电子传输材料。权 利 要 求 书CN 104478870 A1/11页4一种吩噻嗪二氧化物衍生物制备及其应用技术领域0001 本发明涉及有机光电材料领域,尤其涉及一种吩噻嗪二氧化物衍生物及其应用。背景技术0002 有机电致发光器件的研究始于上个世纪的三十年代,1936年Destriau将有机荧光化合物分散在聚合物中制成薄膜,得到了最早的电致发光器件,但这种器件由于薄膜较厚,开启电压很高,当时并没有引起大家的注意;但是到了1982年P.S.Vincett等人采用真空沉积的方法制备了0.6m厚的蒽薄膜。
6、,将器件的驱动电压降到了30V以下,这才开始吸引了人们的注意力;1987年,对有机电致发光器件来说是具有里程碑意义的一年,C.W.Tang 等采用超薄膜技术,以一种二胺衍生物 N,N,-diphenyl-N,N,-bis(3-methylphe nyl)-1,1,biphenyl-4,4,diamine(TPD) 作为空穴传输层,以 tris(8-hydroxyquinoline)aluminum(Alq3)作为发光层,制作了双层结构的有机电致发光器件,该器件在10V下亮度可达1000cd/m2,发光效率为1.51 lm/W,寿命大于100小时,这一突破性进展使得有机电致发光器件的研究在世界范。
7、围内迅速且深入地开展起来。0003 为了获得高亮度、高效率、长寿命及低开启电压的实用化有机电致发光器件,人们不断的开发出新材料并提出新的器件结构等。0004 1988年C.Adachi等人首次提出了将空穴传输层、电子传输层和发光层分开的三层结构,获得了高亮度和长寿命的蓝光器件;1994年在日本滨松召开的有机及无机电致发光国际会议上,C.W.Tang首次报道了使用寿命达10000小时的双层结构有机电致发光器件;1998年,美国普林斯顿大学的Forrest小组首次提出将磷光染料应用于有机电致发光器件,这样就突破了器件内量子效率低于25%的限制,理论上使内量子效率达到了100%,从而开创了有机磷光电。
8、致发光的新领域。同年,T.R.Hebner等发明了制备有机电致 发光器件的喷墨打印法,这为有机电致发光器件从研究走向市场提供了更大 的可能。进入新世纪,各种新型有机发光器件更是层出不穷,比较有代表性的是:2004年,L.S.Liao等人制作的叠层(tandem)有机电致发光器件,电流效率高达136cd/A。0005 为了平衡载流子注入速率和提高器件的发光效率,通常在发光器件中引入一层由电子传输材料构成的电子传输层和由空穴传输材料构成的空穴传 输层,但是电子和空穴传输层的引入常导致器件制作成本的增加。为了简化器件结构,降低器件的驱动电压,平衡电子和空穴的注入,目前的研究趋向于将多种功能的基团集中。
9、在一个分子中使它们同时具有两种或多种功能(空穴传输、电子传导和发光等)。0006 在目前的研究现状中,咔唑及其衍生物属于富电子体系,公认的具有良好的空穴传输能力,强吸电子基团-SO-或-SO2-可以提高分子的电子亲和势和电子迁移率,且硫原子已处氧化状态,具有抗氧化性。本专利在吩噻嗪中引入了强吸电子基-SO2-,电子传输能力明显增加,将咔唑等不同的取代基和吩噻嗪结合为同一分子中,组成以吩噻嗪二氧化物构架单元为核的光电分子,形成较大的共轭体系,表现出高的热稳定性和高的玻璃化温度,因此成为一类有前景的有机光电材料。说 明 书CN 104478870 A2/11页50007 发明内容0008 本发明所。
10、要解决的技术问题是提供一种吩噻嗪二氧化物衍生物制备及其应用。0009 本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种吩噻嗪二氧化物衍生物,以吩噻嗪二氧化物为母体,其结构通式如下: 。0010 其中,R代表取代或未取代的碳原子数为10-20 的芳基、杂环基。0011 优选R为咔唑基、1- 萘基(苯基)氨基、1H- 吲哚基、1-芘基、1-萘基、2-蒽基。0012 所述的通式(1)所示的含吩噻嗪二氧化物类衍生物有机电致发光材料,具体例如下所示,但是本发明不限于这些例式化合物。应予说明,下述具体所示的取代基,可以在本发明中作为优选的取代基举出:本发明还提供了一种含有吩噻嗪二氧化物的制备方法,其特征在于,包。
11、括如下步骤:步骤S1:将3,7-二溴-10-苯基-10H-吩噻嗪、胺类化合物或者硼酸类化合物、碱、催说 明 书CN 104478870 A3/11页6化剂充分反应得到不同取代基的吩噻嗪类衍生物;步骤S2:将不同取代基的吩噻嗪类衍生物加入间氯过氧苯甲酸,冰浴反应,得到不同取代基的吩噻嗪二氧化物类衍生物。0013 所述步骤S1 中的3,7-二溴-10-苯基-10H-吩噻嗪的制备方法,包括如下步骤:步骤N1:向脱气后的反应容器中加入吩噻嗪、碘苯、叔丁醇钠、三(二亚苄基丙酮)二钯甲苯、三叔丁基膦,充分反应后得到淡黄色的10-苯基-10H-吩噻嗪;步骤N2:将上述10-苯基-10H-吩噻嗪滴加液溴反应得。
12、到3,7-二溴-10-苯基-10H-吩噻嗪。0014 在上述技术方案中,所述步骤N1具体为 :向脱气后的反应容器中加入吩噻嗪、碘苯和叔丁醇钠,并用甲苯100ml溶解,之后加入三(二亚苄基丙酮)二钯,三叔丁基膦,110回流过夜,反应液冷却后,用100ml二氯甲烷萃取,饱和NaCl洗,无水硫酸镁干燥,蒸干有机相,用100ml石油醚洗2次,得到淡黄色10-苯基-10H-吩噻嗪。0015 在上述技术方案中,所述步骤N2具体为 :在冰浴条件下,将无水乙酸钠溶于10ml乙酸中,搅拌10min后,加入溶解在10ml二氯甲烷的10-苯基-10H-吩噻嗪,搅拌30min后滴加液溴,滴加结束后,室温搅拌过夜,将反。
13、应液用二氯甲烷50ml和水萃取,再用饱和碳酸氢钠,洗有机相,继续用饱和氯化钠洗,无水硫酸镁干燥,用石油醚过硅胶漏斗,得到淡黄色油状3,7-二溴-10-苯基-10H- 吩噻嗪。0016 在上述技术方案中,所述步骤S1具体为 :将3,7-二溴-10-苯基-10H-吩噻嗪、不同取代基的胺类或硼酸类化合物和碱,加入反应瓶中,用适量甲苯溶解,N2保护条件下换气3次,搅拌10min,加入催化剂,110回流过夜,反应结束后,用50ml二氯甲烷萃取,蒸干有机相后过硅胶漏斗,得到不同取代基的吩噻嗪类衍生物。0017 在上述技术方案中,所述步骤S2具体为 :将不同取代基的吩噻嗪类衍生物和二氯甲烷加入反应瓶中,冰浴。
14、下缓慢分批加入间氯过氧苯甲酸,冰浴反应30min后,回流反应过夜。反应结束后,用饱和碳酸氢钠洗有机相,蒸干有机相,过硅胶漏斗得不同取代基的吩噻嗪二氧化物类衍生物。0018 本发明还提供了一种吩噻嗪二氧化物衍生物在有机电致发光器件。0019 使用本发明材料的OLED发光器件结构,含有至少一个发光层5,根据任选的原则在该层中设置空穴注入层3、空穴传输层4、电子传输层6和/或电子注入层7。OLED发光器件包括如下所述的层结构:(1)阳极/有机发光层5/阴极;(2)阳极/空穴注入层3/有机发光层5/阴极;(3)阳极/有机发光层5/电子注入层7/阴极;(4)阳极/空穴注入层3/有机发光层5/电子注入层7。
15、/阴极;(5)阳极/空穴传输层4/有机发光层5/电子注入层7/阴极;(6)阳极/空穴注入层3/空穴传输层4/有机发光层5/电子注入层7/阴极;(7)阳极/空穴注入层3/空穴传输层4/有机发光层5/电子传输层6/阴极。0020 制作OLED显示器中,各层可通过蒸镀法、旋涂法或浇铸法等方法将材料制成薄膜说 明 书CN 104478870 A4/11页7来形成。以所述方式形成的各层的膜厚并无特别限定,可对应材料的性质而适宜设定,通常为2nm5000nm的范围。再者,将发光材料薄膜化的方法容易获得均匀的膜层、且不易生成针孔的经验而言,优选蒸镀法。蒸镀条件一般优选在舟皿,加热温度50400、真空度10-。
16、6Pa10-3Pa、 蒸镀速度0.01nm/s50nm/s,基板温度-150300、膜厚5nm5um的范围内适宜设定。0021 阳极具有将空穴注入到空穴传输层4的功能,阳极通常由以后物质构成:如铝、金、银、镍、钯或铂等金属;如氧化铟、氧化锡、氧化锌、铟锡复合 氧化物、铟锌复合氧化物等金属氧化物;如碘化铜等金属卤化物;炭黑;或部分导电高分子等。0022 空穴传输层是从阳极注入空穴的高效率并且能够有效地传输注入的空穴的材料。因此,需要该材料的电离势低、对可见光的透过性高、空穴迁移率高、性质稳定,还需要在制备或者使用时不易产生的光成为阱(trap)的杂质。另外由于与发光层5相接触,需要空穴传输层4不。
17、使来自发光层5的光消光,且不与发光层5之间形成激基复合物而降低效率常见的空穴传输材料可以举出以 N,N- 二苯基 -N,N- 二 (2- 萘基 )-1,1- 联苯 -4,4- 二胺(NPB)为代表的含有两个以上的叔胺的芳香族二胺、三苯胺类具有星形放射结构的芳香胺类化合物、咔唑类衍生物等。这些化合物即可以单独使用,也可以混合使用两种以上。0023 作为在空穴注入材料功能材料,可以从OLED发光器件的空穴传输层4 所知材料中选择任意的材料进行使用。0024 发光层5由发光物质形成,其中,在施加了电场的电极之间,这种发光物质因空穴和电子的再结合而激发,从而表现出强发光。通常发光层5含有作为发光物质的。
18、掺杂型材料和基质材料。为了得到高效率OLED发光器件,其发光层5可采用的一种掺杂材料,或采用多种掺杂材料。掺杂材料可为单纯的荧光或磷光材料,或由不同的荧光和磷光搭配组合而成,发光层可为单一的发光层材料,也可以为叠加在一起的复合发光层材料。0025 发光层的主体材料不但需要具备双极性的电荷传输性质,同时需要恰当的能阶,将激发能量有效地传递到客体发光材料,这一类的材料可以举出二苯乙烯基芳基衍生物、均二苯乙烯衍生物、咔唑衍生物、三芳基胺衍生物、蒽衍生物、芘衍生物、六苯并苯衍生物等。0026 相对于主体材料,客体材料的掺入量优选为0.01重量%以上,20重量%以下。这一类的材料可以举出铱、钉、铂、铼、。
19、钯等的金属配合物。0027 组成上述OLED发光器件的电子传输层6的材料,可由具备电子传输性质OLED材料中选择任意进行使用,这样的材料可以举出如1,3,5-三(1- 萘基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBI)等苯并咪唑类衍生物,三(8- 羟基喹啉)铝(Alq3)等金属配合物 ,2-(4- 叔丁苯基)-5-(4-联苯基)-1,3,4- 噁二唑(PBD)等噁二唑衍生物,4,7-二苯基-1,10-菲啰啉(BPhen)等二氮杂菲衍生物,三唑衍生物,喹啉衍生物,喹喔啉衍生物等。0028 上述OLED发光器件可使用的阴极材料可选用功函数小于4eV的金属、合金、导电性化合物以及它们的混合物。其具体例为铝。
20、、钙、镁、锂、镁合金、铝合金等。为了高效地获取OLED的发光,较理想的是将电极的至少一者的透过率设为10%以上。阴极可通过干法如真空蒸镀、气相沉积或溅射形成。0029 本发明的有益效果是:本发明合成的吩噻嗪二氧化物衍生物应用于有机电致发光器件中获 得了高效的电致说 明 书CN 104478870 A5/11页8发光性能,其主要优点如下:1、采用以吩噻嗪为母体,在分子体系中引入-SO2-使其具有良好的电子传输性能,增加了化合物的电子亲和势和在空气中稳定性,大大提高发光效率。0030 2、具有很好的热稳定性,玻璃化转变温度和分解温度都很高。0031 3、该类材料具有适合的分子能级,适合作蓝色荧光材。
21、料的电子传输材料,绿色磷光的电子传输材料,同时具有红色应用的潜力,因此即可应用于红绿蓝三基色掺杂性主体材料,也可单独作为空穴传输材料、电子传输材料或者发光层。0032 以下对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。0033 具体实施方式:3,7-二溴-10-苯基-10H-吩噻嗪的制备:吩噻嗪(10g,1eq)和叔丁醇钠(14.5g,3eq)加入三口瓶中,加入甲苯 100ml,搅拌 10 min,N2保护条件下换气3次,之后加入碘苯(20.5g,2eq),三(二亚苄基丙酮)二钯(1.15g,0.02eq),三叔丁基膦(1.62g,0.04eq),换气三次,。
22、后 110回流过夜。TLC 检测反应结束将反应液冷却后二氯甲烷(100ml)萃取,饱和NaCl洗后无水硫酸镁干燥后蒸干有机相。后用石油醚(100ml)洗2次,后得到淡黄色10-苯基-10H-吩噻嗪10.8g,产率为78%。0034 将无水乙酸钠(0.6g,1eq)在冰浴下溶于乙酸(10ml)中,搅拌 10min 后,加入二氯甲烷(10ml),10- 苯基 -10H- 吩噻嗪(2g,1eq)后搅拌 30min 后滴加液溴(2.49g,2eq),滴加结束后室温搅拌过夜。将反应液用二氯甲烷(50ml)和水萃取,再用饱和碳酸氢钠洗有机相后用饱和氯化钠洗后无水硫酸镁干燥,得到产品后石油醚过硅胶漏斗得淡黄。
23、色油状 3,7- 二溴 -10- 苯基 -10H- 吩噻嗪 3.2g,产率为 74%。质谱:计算值为 433.16;测试值为 433.18。元素分析:计算值为 C:49.91;H:2.56;Br:36.89;N:3.23;S:7.40;测试值为C:49.90;H:2.55 ;Br:36.87;N:3.25;S:7.42。0035 实施例1:将 3,7- 二 溴 -10- 苯 基 -10H- 吩 噻 嗪 7.39mmol,咔 唑 14.83mmol 和 叔 丁 醇 钠说 明 书CN 104478870 A6/11页922.06mmol,加入反应瓶中后加入甲苯33ml,氮气保护条件下,换气3次,搅。
24、拌10min,加入三(二亚苄基丙酮)二钯0.15mmol,三叔丁基膦0.30mmol,110回流过夜,反应结束后二氯甲烷 50ml 萃取,蒸干有机相后过硅胶漏斗,得 3,7- 二(9H- 咔唑 -9- 基)-10- 苯基 -10H- 吩噻嗪6.06mmol,产率为82.00%。0036 将 3,7- 二(9H- 咔唑 -9- 基)-10- 苯基 -10H- 吩噻嗪 6.00mmol 和二氯甲烷加入反应瓶中,冰浴下缓慢分批加入间氯过氧苯甲酸15.53mmol,后冰浴反应30min后,回流反应过夜。反应结束后,用饱和碳酸氢钠洗有机相,后蒸干有机相,后过硅胶漏斗得3,7-二(9H- 咔唑 -9- 基。
25、)-10- 苯基 -10H- 吩噻嗪 -5,5- 二氧化物 4.58mmol,产率为 76.29%。质谱:计算值为 637.75;测试值为 637.77。元素分析:计算值为 C:79.10;H:4.27;N:6.59;O:5.02;S:5.03 ;测试值为C:79.11;H:4.28;N:6.61;O:5.00;S:5.01。0037 实施例2:将 3,7- 二溴 -10- 苯基 -10H- 吩噻嗪 7.39mmol,N- 苯基 -2- 萘胺 15.52mmol 和叔丁醇钠 22.91mmol,加入反应瓶中后加入甲苯 33ml,氮气保护条件下,换气 3 次,搅拌 10min,加入三(二亚苄基丙。
26、酮)二钯0.15mmol,三叔丁基膦0.30mmol,110回流过夜,反应结束后二氯甲烷50ml萃取,蒸干有机相后过硅胶漏斗,得3,7-二(1-萘基(苯基)氨基)-10- 苯基-10H-吩噻嗪6.16mmol,产率为83.30%。0038 将3,7- 二(1-萘基(苯基)氨基)-10-苯基-10H-吩噻嗪6.00mmol和二氯甲烷加入反应瓶中,冰浴下缓慢分批加入间氯过氧苯甲酸15.53mmol,后冰浴反应30min后,回流反应过夜。反应结束后,用饱和碳酸氢钠洗有机相,后蒸干有机相,后过硅胶漏斗得3,7-二(1- 萘基(苯基)氨基)-10- 苯基 -10H- 吩噻嗪 -5,5- 二氧化物 4.6。
27、9mmol,产率为 78.10%。质谱:计算值为741.90;测试值为741.88。元素分析:计算值为C:80.95;H:4.76;N:5.66;O:4.31;S:4.32 ;测试值为C:80.97;H:4.78;N:5.65;O:4.30;S:4.29。0039 实施例3:说 明 书CN 104478870 A7/11页10将 3,7- 二溴 -10- 苯基 -10H- 吩噻嗪 7.39mmol,1H- 吲哚 15.52mmol 和叔丁醇钠22.91mmol,加入反应瓶中后加入甲苯33ml,氮气保护条件下,换气3次,搅拌10min,加入三(二亚苄基丙酮)二钯0.15mmol,三叔丁基膦0.3。
28、0mmol,110回流过夜,反应结束后二氯甲烷 50ml 萃取,蒸干有机相后过硅胶漏斗,得 3,7- 二(1H- 吲哚基)-10- 苯基 -10H- 吩噻嗪6.21mmol,产率为84.03%。0040 将 3,7- 二(1H- 吲哚)-10- 苯基 -10H- 吩噻嗪 6.00mmol 和二氯甲烷加入反应瓶中,冰浴下缓慢分批加入间氯过氧苯甲酸15.53mmol,后冰浴反应30min后,回流反应过夜。反应结束后,用饱和碳酸氢钠洗有机相,后蒸干有机相,后过硅胶漏斗得3,7-二(1H-吲哚)-10- 苯基 -10H- 吩噻嗪 -5,5- 二氧化物 4.62mmol,产率为 77.00%。质谱:计算。
29、值为537.63;测试值为537.60。元素分析:计算值为C:75.96;H:4.31;N:7.82;O:5.95;S:5.96;测试值为C:75.94;H:4.30 ;N:7.84;O:5.97;S:5.95。0041 实施例4:将 3,7- 二溴 -10- 苯基 -10H- 吩噻嗪 7.39mmol,1- 芘基硼酸 15.52mmol 和和碳酸钾22.17mmol,加入反应瓶中后,加入50ml(甲苯:水=4:1)的混合溶液中,加入四三苯基膦钯0.15mmol,在氮气下升温搅拌。反应结束后,常温过硅胶漏斗,经旋蒸、重结晶、过滤,得10-苯基-3,7-二(1-芘基)-10H-吩噻嗪6.05mmol,产率为81.90%。0042 将 10- 苯基 -3,7- 二(1- 芘基)-10H- 吩噻嗪 6.00mmol 和二氯甲烷加入反应瓶中,冰浴下缓慢分批加入间氯过氧苯甲酸15.53mmol,后冰浴反应30min后,回流反应过夜。说 明 书CN 104478870 A。