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CN111004242B - 含氮化合物、电子元件和电子装置 - Google Patents

含氮化合物、电子元件和电子装置 Download PDF

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CN111004242B
CN111004242B CN201911417243.4A CN201911417243A CN111004242B CN 111004242 B CN111004242 B CN 111004242B CN 201911417243 A CN201911417243 A CN 201911417243A CN 111004242 B CN111004242 B CN 111004242B
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nitrogen
substituted
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杜小菊
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Abstract

本申请提供一种含氮化合物、电子元件和电子装置,属于有机材料领域。含氮化合物的结构式如化学式1所示,其中,P1选自烷基、芳基、杂芳基或
Figure DDA0002351511870000011
P2选自烷基、芳基、杂芳基或
Figure DDA0002351511870000012
L1~L3分别独立的选自取代或未取代的亚芳基、亚杂芳基;L1、L3还可以是单键;Ar1~Ar6分别独立地选自取代或未取代的烷基、芳基、杂芳基、环烷基。
Figure DDA0002351511870000013

Description

含氮化合物、电子元件和电子装置
技术领域
本申请涉及有机材料技术领域,具体而言,涉及一种含氮化合物,还涉及包含该含氮化合物的电子元件和电子装置。
背景技术
有机电致发光器件(OLED:Organic electroluminescent device)为一种自发光的发光器件。其原理是在阴阳两极施加电场时,阳极侧的空穴和阴极侧的电子会向发光层移动,在发光层结合形成激子,激子处于激发态向外释放能量,从激发态释放能量变为基态释放能量的过程对外发光。因此,提高OLED器件中电子和空穴的再结合性是至关重要的。
在有机电致发光器件中设置电子传输层,以调高发光效率,是目前技术中常用的技术手段。例如专利文献JP2015238807、专利文献CN201580069761.5、专利文献CN2008101786161.0。
尽管许多性能优良的材料已经被发掘,但是有机电致发光器件仍然存在低效率以及寿命短的问题。因此,如何设计新的性能更好的材料进行调节,以至于所有器件能够达到降低电压、提高效率和寿命的效果,一直是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种含氮化合物、电子元件和电子装置,解决现有技术存在的一种或多种问题。
根据本申请的一个方面,提供一种含氮化合物,结构式如化学式1所示:
Figure BDA0002351511850000011
其中,P1选自取代或未取代的碳原子数为1-20的烷基、取代或未取代的碳原子数为6-30的芳基、取代或未取代的碳原子数为3-30的杂芳基、或
Figure BDA0002351511850000012
P2选自取代或未取代的碳原子数为1-20的烷基、取代或未取代的碳原子数为6-30的芳基、取代或未取代的碳原子数为3-30的杂芳基、或
Figure BDA0002351511850000021
其中,所述L1、L2、L3相同或者不同,可分别独立的选自取代或未取代的碳原子数为6-30的亚芳基、取代或未取代的碳原子数5-30的亚杂芳基;L1、L3还可以是单键;
所述Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6相同或不同,且分别独立地选自如下取代或未取代的基团:碳原子数为1-20的烷基、碳原子数为6-30的芳基、碳原子数为5-30的杂芳基、碳原子数为3-20的环烷基;
所述L1、L2、L3、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6的取代基相同或不同,分别独立地选自氢、氘、卤素、氰基、羟基、硝基、烷基、环烷基、杂环烷基、烯基、环烯基、烷氧基、烷硫基、二烷氨基、二芳氨基、芳氧基、芳硫基、甲硅烷基、烷基甲硅烷基、芳基甲硅烷基、三氟甲基。
根据本申请的另一个方面,提供一种电子元件,包括相对设置的阳极和阴极,以及设于所述阳极和所述阴极之间的功能层;所述功能层包含上述含氮化合物。
在本申请的一种示例性实施例中,所述功能层包括电子传输层或发光层,所述电子传输层或发光层包括上述含氮化合物。可选地,所述电子传输层还包括LiQ,所述发光层的材料还包括Ir(piq)2(acac)。
在本申请的一种示例性实施例中,所述发光层包括上述含氮化合物时,所述电子元件为有机电致发光器件;所述电子传输层包括上述含氮化合物时,所述电子元件为有机电致发光器件或光电转化器件。
根据本申请的再一个方面,提供一种电子装置,包括上述电子元件。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本申请的实施例,并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施方式电子元件为有机电致发光器件的结构示意图;
图2为本申请实施方式电子元件为太阳能电池的结构示意图;
图3为本申请实施方式电子装置的一种结构示意图;
图4为本申请实施方式电子装置的另一种结构示意图。
图1中:10、阳极;20、功能层;201、空穴注入层;202、空穴传输层;203、电子阻挡层;204、发光层;205、电子传输层;206、电子注入层;30、阴极;40、覆盖层;
图2中,50、阳极;60、功能层;601、空穴传输层;602、光敏活性层;603、电子传输层;70、阴极;
图3中,1、电子装置;图4中,2、电子装置。
具体实施方式
现在将更全面地描述示例实施方式。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的实施方式;相反,提供这些实施方式使得本申请将全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
本实施方式提供一种含氮化合物,结构式如化学式1所示:
Figure BDA0002351511850000031
其中,P1选自取代或未取代的碳原子数为1-20的烷基、取代或未取代的碳原子数为6-30的芳基、取代或未取代的碳原子数为3-30的杂芳基、或
Figure BDA0002351511850000032
P2选自取代或未取代的碳原子数为1-20的烷基、取代或未取代的碳原子数为6-30的芳基、取代或未取代的碳原子数为3-30的杂芳基、或
Figure BDA0002351511850000033
其中,所述L1、L2、L3相同或者不同,可分别独立的选自取代或未取代的碳原子数为6-30的亚芳基、取代或未取代的碳原子数5-30的亚杂芳基;L1、L3还可以是单键;
所述Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6相同或不同,且分别独立地选自如下取代或未取代的基团:碳原子数为1-20的烷基、碳原子数为6-30的芳基、碳原子数为3-30的杂芳基、碳原子数为3-20的环烷基;
所述L1、L2、L3、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6的取代基相同或不同,分别独立地选自氢、氘、卤素、氰基、碳原子数为3~30的杂芳基、碳原子数为6~30的芳基、碳原子数为3~12的三烷基硅基、碳原子数为8~12的芳基甲硅烷基、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的卤代烷基、碳原子数为2~6的烯基、碳原子数为2~6的炔基、碳原子数为3~10的环烷基、碳原子数为2~10的杂环烷基、碳原子数为5~10的环烯基、碳原子数为4~10的杂环烯基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原子数为1~10的烷硫基、碳原子数为6~18的芳氧基、碳原子数为6~18的芳硫基、碳原子数为6~18的磷氧基。
本申请的含氮化合物以喹喔啉并咪唑基与三芳胺基相结合作为主体结构。该结构自身拥有大的共轭平面,有利于分子间的π-π堆栈和电子在其上广泛的分布,能够有效地降低分子的电子密度,从而加快电子的传输速率。结构含有N原子具有很强的给电子能力,表现出很好的正电性,具有很高的迁移率。且该结构易合成具有星型结构、枝型结构的化合物,使得结构更加稳定。
以本申请的含氮化合物用于有机电致发光器件的电子传输层或发光层中,可以最大限度的减小能级之间的壁垒,提高电子传输、注入效率,降低驱动电压,延长寿命。同时也避免引入更多的功能层,简化器件结构。
在本申请中,L1至L3、Ar1至Ar6的碳原子数,指的是所有碳原子数。举例而言,若L1选自取代的碳原子数为12的亚芳基,则亚芳基及其上的取代基的所有碳原子数为12。
在本申请中,术语“取代或未取代的”是指没有取代基或者被一个或多个取代基取代。所述取代基包括但不限于,氘(D)、卤素基团(F、Cl、Br)、氰基、烷基、烯基、炔基、卤代烷基、芳基、杂芳基、芳氧基、芳硫基、环烷基、杂环烷基。
本申请中,使用的术语“烷基”或“烷基基团”,表示饱和的直链或支链一价烃基基团,其可具有1至20个碳原子。其中,所述烷基基团可以任选地被一个或多个本申请描述的取代基所取代。烷基基团的实例包含,但并不限于,甲基(Me、-CH3),乙基(Et、-CH2CH3),正丙基(n-Pr、-CH2CH2CH3),异丙基(i-Pr、-CH(CH3)2),正丁基(n-Bu、-CH2CH2CH2CH3),异丁基(i-Bu、-CH2CH(CH3)2),仲丁基(s-Bu、-CH(CH3)CH2CH3),叔丁基(t-Bu、-C(CH3)3)等。
在本申请中,“烯基”是指在直链或支链烃链中包含一个或多个双键的烃基。烯基可为未取代的或取代的。烯基可具有1至20个碳原子,每当在本文出现时,诸如“1至20”的数值范围是指给定范围中的各个整数;例如,“1至20个碳原子”是指可包含1个碳原子、2个碳原子、3个碳原子、4个碳原子、5个碳原子、6个碳原子、7个碳原子、8个碳原子、9个碳原子、10个碳原子、11个碳原子、12个碳原子、13个碳原子、14个碳原子、15个碳原子、16个碳原子、17个碳原子、18个碳原子、19个碳原子或20个碳原子的烯基。例如,烯基可以为乙烯基、丁二烯、或1,3,5-己三烯。
在本申请中,环烷基指的是含有脂环结构的饱和烃,包含单环和稠环结构。环烷基可具有3-20个碳原子,诸如“3至20”的数值范围是指给定范围中的各个整数;例如,“3至20个碳原子”是指可包含3个碳原子、4个碳原子、5个碳原子、6个碳原子、7个碳原子、8个碳原子、9个碳原子、10个碳原子、11个碳原子、12个碳原子、13个碳原子、14个碳原子、15个碳原子、16个碳原子、17个碳原子、18个碳原子、19个碳原子或20个碳原子的环烷基。环烷基可为具有3至20个碳原子的小环、普通环或大环。环烷基还可分为单环-只有一个环、双环-两个环-或多环-三个或以上环。环烷基还可分为两个环共用一个碳原子-螺环、两个环共用两个碳原子-稠环和两个环共用两个以上碳原子-桥环。此外,环烷基可为取代的或未取代的。
在本申请中,“芳基”是指衍生自芳香烃环的任选官能团或取代基,包括单环芳基和多环芳基。芳基可以是单环芳基、稠环芳基、通过碳碳键共轭连接的两个单环芳基、通过碳碳键共轭连接的单环芳基和稠环芳基、通过碳碳键共轭连接的两个稠环芳基。即,通过碳碳键共轭连接的两个或者多个芳香基团也可以视为本申请的芳基。其中,芳基中不含有B、N、O、S或P等杂原子。芳基中的用于成环的碳原子数可以为6至30个,其可以是6个、10个、12个、14个、20个、25个或30个,当然还可以是其他数量,在此不做特殊限定。芳基的具体实例包括但不限于,苯基、联苯基、三联苯基,萘基、蒽基、芴基、二甲基芴基、9,9-二苯基芴基、螺二芴基、菲基、芘基、
Figure BDA0002351511850000041
基等。
在本申请中,取代的芳基,指的是芳基中的一个或者多个氢原子被其它基团所取代。例如至少一个氢原子被氘原子、F、Cl、I、CN、羟基、氨基、支链烷基、直链烷基、环烷基、烷氧基、烷胺基或者其他基团取代。可以理解的是,取代的碳原子数为X的芳基,指的是芳基和芳基上的取代基的碳原子总数为X个。在本申请中,未取代的芳基,指的是的碳原子数为6-30的芳基,例如:苯基、萘基、芘基、二甲基芴基、9,9二苯基芴基、螺二芴基、蒽基、菲基、
Figure BDA0002351511850000052
基、甘菊环基、苊基、联苯基、苯并蒽基、螺二芴基、苝基、茚基等。
在本申请中,当没有另外提供具体的定义时,“杂”是指在一个官能团中包括至少1个B、N、O、S、Si或P等杂原子,且其余原子为碳和氢。
在本申请中,杂芳基可以是单环杂芳基、稠环杂芳基、通过碳碳键共轭连接的两个芳香环系且至少其中一个芳香环系含有杂原子,其中,芳香环系可以为单环芳香环系或者稠环芳香环系。杂芳基可以是包括杂原子N、O、P、S和Si中的至少一种的杂芳基。杂芳基中用于成环的碳原子数可以为2至30个,其可以是2个、5个、12个、13个、14个、20个、25个或30个,当然还可以是其他数量,在此不做特殊限定。杂芳基具体实例包括但不限于,杂芳基其可以是噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噁唑基、三唑基、吡啶基、联吡啶基、吖啶基、哒嗪基、喹啉基、喹唑啉基、苯并咪唑基、苯并噻吩基、苯并咔唑基、苯并噁唑基、菲罗啉基、异噁唑基、吩噻嗪基、苯并喹啉基、苯并喹喔啉基、吡啶并喹啉基、萘啶基等。
在本申请中,未取代的杂芳基,可以指的是碳原子数为5-30的杂芳基。例如:吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、三嗪基、喹啉基、吲哚基、咔唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、二苯并硒吩基等。取代的碳原子数为5-30的杂芳基是指至少一个氢原子被氘原子、F、Cl、I、CN、羟基、氨基、支链烷基、直链烷基、环烷基、烷氧基、烷胺基或者其他基团取代。
在本申请中,对芳基的解释可应用于亚芳基,对杂芳基的解释可以应用于亚杂芳基。
可选地,化学式1选自以下化学式所示的化合物:
Figure BDA0002351511850000051
可选地,L1、L3分别独立地选自单键、取代或未取代的成环碳原子数为6-18的亚芳基、取代或未取代的成环碳原子数为5-18的亚杂芳基
可选地,L2选自如下取代或未取代的基团:成环碳原子数为6-18的亚芳基、成环碳原子数为5-18的亚杂芳基。
可选地,Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6分别独立地选自如下取代或未取代的基团:成环碳原子数为6-18的芳基、成环碳原子数为5-18的杂芳基。
可选地,P3、P4选自如下取代或未取代的基团:成环碳原子数为6-15的芳基、成环碳原子数5-15的杂芳基。
可选地,所述L1、L3独立的选自单键、或如下基团组成地组:
Figure BDA0002351511850000061
其中,R1-R6相同或不同,分别独立地选自氢、氘、卤素、氰基、碳原子数为3~30的杂芳基、碳原子数为6~30的芳基、碳原子数为3~12的三烷基硅基、碳原子数为8~12的芳基甲硅烷基、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的卤代烷基、碳原子数为2~6的烯基、碳原子数为2~6的炔基、碳原子数为3~10的环烷基、碳原子数为2~10的杂环烷基、碳原子数为5~10的环烯基、碳原子数为4~10的杂环烯基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原子数为1~10的烷硫基、碳原子数为6~18的芳氧基、碳原子数为6~18的芳硫基、碳原子数为6~18的磷氧基;
X选自C(R7R8)、Si(R7R8)、N(R9)、O、S、Se;
R7、R8相同或不同,分别独立地选自氢、氘、取代或未取代的碳原子数为1-5的烷基、取代或未取代的碳原子数为6-20的芳基、取代或未取代的碳原子数为3-30的杂芳基;
R7、R8可相互连接形成饱和或不饱和的环状化合物;
R9选自氢、氘、取代或未取代的碳原子数为1-5的烷基、取代或未取代的碳原子数为6-20的芳基、取代或未取代的碳原子数为3-30的杂芳基;
X1至X5分别独立地选自C或N,且至少一个为N;
n1、n2、n3、n4、n5、n6分别表示取代基R1、R2、R3、R4、R5、R6的个数,其中,n1,n3,n4,n5分别独立地选自1,2,3,或4;n2,n6分别独立地选自1,2,3,4,5或6。
在本申请中,R7、R8可以是相互连接以与它们共同连接的原子形成饱和或不饱和的环状化合物,也可以是相互独立地存在。也就是说,R7、R8成环的情况下,R7、R8所形成的环与分子其他部分就是螺合连接。当它们形成环时,该环的碳原子数可以是5元环,例如
Figure BDA0002351511850000062
也可以是6元环,例如
Figure BDA0002351511850000063
还可以是13元环,例如
Figure BDA0002351511850000064
当然,R7、R8相互连接形成的环上的碳原子数还可以为其他数值,此处不再一一列举。
作为优选,L1、L3分别独立地选自单键、或如下基团组成的组:
Figure BDA0002351511850000071
可选地,L2选自如下基团组成的组:
Figure BDA0002351511850000072
其中,T1至T4相同或不同,分别独立地选自氢、氘、卤素、氰基、碳原子数为3~30的杂芳基、碳原子数为6~30的芳基、碳原子数为3~12的三烷基硅基、碳原子数为8~12的芳基甲硅烷基、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的卤代烷基、碳原子数为2~6的烯基、碳原子数为2~6的炔基、碳原子数为3~10的环烷基、碳原子数为2~10的杂环烷基、碳原子数为5~10的环烯基、碳原子数为4~10的杂环烯基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原子数为1~10的烷硫基、碳原子数为6~18的芳氧基、碳原子数为6~18的芳硫基、碳原子数为6~18的磷氧基;
M选自C(R13R14)、Si(R13R14)、N(R15)、O、S、Se;
R13、R14相同或不同,分别独立地选自氢、氘、取代或未取代的碳原子数为1-5的烷基、取代或未取代的碳原子数为6-20的芳基、取代或未取代的碳原子数为3-30的杂芳基;
R13、R14可相互连接形成饱和或不饱和的环状化合物;
R15选自氢、氘、取代或未取代的碳原子数为1-5的烷基、取代或未取代的碳原子数为6-20的芳基、取代或未取代的碳原子数为2-30的杂芳基;
M1至M2分别独立地选自C或N;
t1、t2、t3、t4分别表示取代基T1、T2、T3、T4的个数,其中,t1选自1,2,3或4;t2选自1,2,3或4;t3选自1,2,3或4;t4选自1,2,3,4,5或6。
在本申请中,R13、R14可以是相互连接以与它们共同连接的原子形成饱和或不饱和的环状化合物,也可以是相互独立地存在。也就是说,R13、R14成环的情况下,R13、R14所形成的环与分子其他部分就是螺合连接。当它们形成环时,该环的碳原子数可以是5元环,例如
Figure BDA0002351511850000081
也可以是6元环,例如
Figure BDA0002351511850000082
还可以是13元环,例如
Figure BDA0002351511850000083
当然,R13、R14相互连接形成的环上的碳原子数还可以为其他数值,此处不再一一列举。
作为优选,L2选自如下基团组成的组:
Figure BDA0002351511850000084
可选地,P3、P4选自如下基团组成的组:
Figure BDA0002351511850000085
其中,H1和H2相同或不同,分别独立地选自氢、氘、卤素、氰基、碳原子数为3~30的杂芳基、碳原子数为6~30的芳基、碳原子数为3~12的三烷基硅基、碳原子数为8~12的芳基甲硅烷基、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的卤代烷基、碳原子数为2~6的烯基、碳原子数为2~6的炔基、碳原子数为3~10的环烷基、碳原子数为2~10的杂环烷基、碳原子数为5~10的环烯基、碳原子数为4~10的杂环烯基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原子数为1~10的烷硫基、碳原子数为6~18的芳氧基、碳原子数为6~18的芳硫基、碳原子数为6~18的磷氧基;
H选自C(R16R17)、Si(R16R17)、N(R18)、O、S、Se;
R16、R17相同或不同,分别独立地选自氢、氘、取代或未取代的碳原子数为1-5的烷基、取代或未取代的碳原子数为6-20的芳基、取代或未取代的碳原子数为2-30的杂芳基;
R16、R17可相互连接形成饱和或不饱和的环状化合物;
R18选自氢、氘、取代或未取代的碳原子数为1-5的烷基、取代或未取代的碳原子数为6-20的芳基、取代或未取代的碳原子数为2-30的杂芳基;
H3、H4分别独立地选自C或N;
h1、h2分别表示取代基H1、H2的个数,其中,h1选自1,2,3,4或5;h2选自1,2,3,4,5,6或7。
在本申请中,R16、R17可以是相互连接以与它们共同连接的原子形成饱和或不饱和的环状化合物,也可以是相互独立地存在。也就是说,R16、R17成环的情况下,R16、R17所形成的环与分子其他部分就是螺合连接。当它们形成环时,该环的碳原子数可以是5元环,例如
Figure BDA0002351511850000091
也可以是6元环,例如
Figure BDA0002351511850000092
还可以是13元环,例如
Figure BDA0002351511850000093
当然,R16、R17相互连接形成的环上的碳原子数还可以为其他数值,此处不再一一列举。
作为优选,P3、P4分别独立地选自如下基团组成的组:
Figure BDA0002351511850000094
可选地,Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6分别独立地分别选自如下基团组成的组:
Figure BDA0002351511850000095
其中,Z1至Z4相同或不同,分别独立地选自氢、氘、卤素、氰基、碳原子数为3~30的杂芳基、碳原子数为6~30的芳基、碳原子数为3~12的三烷基硅基、碳原子数为8~12的芳基甲硅烷基、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的卤代烷基、碳原子数为2~6的烯基、碳原子数为2~6的炔基、碳原子数为3~10的环烷基、碳原子数为2~10的杂环烷基、碳原子数为5~10的环烯基、碳原子数为4~10的杂环烯基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原子数为1~10的烷硫基、碳原子数为6~18的芳氧基、碳原子数为6~18的芳硫基、碳原子数为6~18的磷氧基;
Y选自C(R10R11)、Si(R10R11)、N(R12)、O、S、Se;
R10、R11相同或不同,分别独立地选自氢、氘、取代或未取代的碳原子数为1-5的烷基、取代或未取代的碳原子数为6-20的芳基、取代或未取代的碳原子数为3-30的杂芳基;
R10、R11可相互连接形成饱和或不饱和的环状化合物;
R12选自氢、氘、取代或未取代的碳原子数为1-5的烷基、取代或未取代的碳原子数为6-20的芳基、取代或未取代的碳原子数为2-30的杂芳基;
Y1至Y5分别独立地选自C或N,且至少一个为N;
e1、e2、e3、e4分别表示取代基Z1、Z2、Z3、Z4的个数,其中,e1选自1,2,3,4或5;e2选自1,2,3,4,5,6或7;e3选自1,2,3,4,5,6或7;e4选自1,2,3,或4。
在本申请中,R10、R11可以是相互连接以与它们共同连接的原子形成饱和或不饱和的环状化合物,也可以是相互独立地存在。也就是说,R10、R11成环的情况下,R10、R11所形成的环与分子其他部分就是螺合连接。当它们形成环时,该环的碳原子数可以是5元环,例如
Figure BDA0002351511850000101
也可以是6元环,例如
Figure BDA0002351511850000102
还可以是13元环,例如
Figure BDA0002351511850000103
当然,R10、R11相互连接形成的环上的碳原子数还可以为其他数值,此处不再一一列举。
举例而言,当Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6为芳基或杂芳基时,可独立地选自以下基团组成的组:
Figure BDA0002351511850000104
Figure BDA0002351511850000111
Figure BDA0002351511850000121
Figure BDA0002351511850000131
Figure BDA0002351511850000141
需要说明的是,Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6的具体结构包括但不限于上述所列举的结构。
作为优选,Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6分别独立地选自如下基团组成的组:
Figure BDA0002351511850000142
可选地,本申请的含氮化合物选自如下化合物组成的组:
Figure BDA0002351511850000143
Figure BDA0002351511850000151
Figure BDA0002351511850000161
Figure BDA0002351511850000171
Figure BDA0002351511850000181
Figure BDA0002351511850000191
Figure BDA0002351511850000201
Figure BDA0002351511850000211
下面,通过制备合成例进一步详细说明本申请。这些合成例仅仅是为了将本申请更加详细说明的例,本申请的范围不受这些合成例的限制。
化合物1的合成:
Figure BDA0002351511850000221
将SM1(50g,312.15mmol)和SM2(62.75g,312.14mmol)、三氯氧磷(1.99ml)、乙酸(1.07ml)放入500ml三口瓶中,加热至回流8h,反应完成后将反应液倒入碎冰中,搅拌10min后,过滤得到固体,用碳酸钾的饱和水溶液(200ml)洗涤后用乙醇(200ml)干燥后,得到中间体-A-1(59.88g,收率59%)。
Figure BDA0002351511850000222
将中间体-A-1(59.88g,184.15mmol)、SMO(28.91g,184.15mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(1.67g,1.84mmol)、2-双环己基膦-2',6'-二甲氧基联苯(1.51g,3.68mmol)、叔丁醇钠(26.54g,276.22mmol)加入甲苯溶剂(260mL)中,氮气保护下升温至105-110℃,加热回流搅拌10h。反应液冷却至室温后,二氯甲烷和水萃取反应溶液,无水硫酸镁干燥有机层,过滤,过滤后将滤液通过短硅胶柱,减压除去溶剂,使用二氯甲烷/正庚烷体系对粗品进行重结晶提纯,得到中间体-A-2(37.68g,收率51%)。
Figure BDA0002351511850000223
将中间体-A-2(5.00g,12.46mmol)、SM3(2.09g,12.46mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0.11g,0.12mmol)、2-双环己基膦-2',6'-二甲氧基联苯(0.10g,0.25mmol)、叔丁醇钠(1.80g,18.46mmol)加入甲苯溶剂(260mL)中,氮气保护下升温至105-110℃,加热回流搅拌10h。反应液冷却至室温后,二氯甲烷和水萃取反应溶液,无水硫酸镁干燥有机层,过滤,过滤后将滤液通过短硅胶柱,减压除去溶剂,使用二氯甲烷/正庚烷体系对粗品进行重结晶提纯,得到中间体-A-3(4.57g,收率75%)。
Figure BDA0002351511850000224
在三口瓶中,在0℃下将间氯过氧苯甲酸(1.67g,9.69mmol)加至化合物中间体-A-3(4.57g,9.59mmol)的三氯甲烷溶液(46ml)中,然后升温至室温,搅拌48小时,反应结束后,向反应液中加入氢氧化钠溶液(10%,50ml)中和,用二氯甲烷萃取,干燥,有机相经过滤,减压旋蒸至无馏分,得到中间体-A-4(3.15g,收率65%)。
Figure BDA0002351511850000231
在三口瓶中,将氧溴化磷(1.25g,6.23mmol)的二氯甲烷溶液(300ml)加至中间体-A-4(3.15g,6.23mmol)的二氯甲烷溶液(10ml)和三乙胺(0.022g,0.37mmol)中,然后室温搅拌0.5小时,在40℃搅拌1小时。反应结束后,向反应液中加入氢氧化钠溶液(10%,25ml)中和,用二氯甲烷萃取,干燥,有机相经过滤,减压旋蒸至无馏分。粗品利用硅胶柱色谱进行提纯,得到中间体-A-5(3.54g,收率80%)。
Figure BDA0002351511850000232
将中间体-A-5(3.54g,6.23mmol)、SM4(1.05g,6.23mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0.05g,0.12mmol)、2-双环己基膦-2',6'-二甲氧基联苯(0.89g,9.34mmol)、叔丁醇钠(0.89g,9.34mmol)加入甲苯溶剂(260mL)中,氮气保护下升温至110℃,加热回流搅拌10h。反应液冷却至室温后,二氯甲烷和水萃取反应溶液,无水硫酸镁干燥有机层,过滤,过滤后将滤液通过短硅胶柱,减压除去溶剂,使用二氯甲烷/正庚烷体系对粗品进行重结晶提纯,得到化合物1(3.06g,收率75%)。m/z=657.27[M+H]+
Figure BDA0002351511850000233
在一实施方式中,以与中间体-A-2的合成方法相同的方法合成中间体-X-2,其中,X可为B、C、D、E、F、G、H或I,不同之处在于使用化合物SMA代替制备中间体-A-2的溴苯(SM0),举例而言,化合物SMA可以是2-溴联苯、1-溴萘、2-溴萘或2,6-二甲基溴苯、3-溴联苯、对溴甲苯、9-溴菲、2-溴-9,9-二甲基芴,且每一种化合物SMA可以制备出与之唯一对应的中间体-X-2。
Figure BDA0002351511850000241
Figure BDA0002351511850000251
在一实施方式中,以与中间体-A-3的合成方法相同的方法合成中间体-X-3,其中,X可为B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M,不同之处在于使用化合物SMB代替制备中间体-A-3的SM3,举例而言,化合物SMB可以是二苯胺、N-苯基-4-联苯胺、N-苯基-2(9,9-二甲基-9H-芴)胺、1-萘氨基苯、2-甲基二苯胺、二(3-联苯基)胺、N-(4-(1-萘基)苯基)-4-联苯胺、N-2,6-二苯基-2-萘胺和N-苯基-2-萘胺,且每一种化合物SMB可以制备出与之唯一对应的中间体-X-3。
Figure BDA0002351511850000252
Figure BDA0002351511850000261
Figure BDA0002351511850000271
在一实施方式中,以与中间体-A-4和中间体-A-5的合成方法相同的方法合成中间体-X-4、中间体-X-5,其中,X可为B、C、D、E、F、G、H或I,不同之处在于使用中间体-X-3代替中间体-A-3,且每一种中间体可以制备出与之唯一对应的中间体-X-4、中间体-X-5。
Figure BDA0002351511850000272
Figure BDA0002351511850000281
Figure BDA0002351511850000291
在一实施方式中,以与化合物1的合成方法相同的方法合成化合物Y,其中,Y可为2、3、4、5、6、7、8、9、10,不同之处在于使用化合物SMC代替制备化合物1的SM4,举例而言,化合物SMC可以是二苯胺、N-苯基-4-联苯胺、N-苯基-2(9,9-二甲基-9H-芴)胺、1-萘氨基苯、二(3-联苯基)胺、N-(4-(1-萘基)苯基)-4-联苯胺、N-2,6-二苯基-2-萘胺和N-苯基-2-萘胺,且每一种化合物SMC可以制备出与之唯一对应的化合物Y。
Figure BDA0002351511850000292
Figure BDA0002351511850000301
Figure BDA0002351511850000311
Figure BDA0002351511850000312
将中间体-K-5(5g,6.8mmol)、4-氯-苯硼酸(1.06g,6.8mmol)、四(三苯基膦)钯(0.39g,0.34mmol)、碳酸钾(1.87g,13.61mmol)、四丁基氯化铵(0.03g,0.13mmol)、甲苯(40mL)、乙醇(20mL)和去离子水(10mL)加入三口烧瓶中,氮气保护下升温至80℃,加热回流搅拌8h。反应结束后,溶液冷却至室温,加入二氯甲烷和水萃取反应溶液,合并有机相,无水硫酸镁干燥有机层,过滤,进行浓缩;粗品利用硅胶柱色谱进行提纯,得到固体中间体-K-6(3.91g,收率75%)。
Figure BDA0002351511850000313
将中间体-K-6(3.91g,5.11mmol)、二苯胺(0.86g,5.11mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0.05g,0.10mmol)、2-双环己基膦-2',6'-二甲氧基联苯(0.04g,0.10mmol)、叔丁醇钠(0.98g,10.21mmol)加入甲苯溶剂(40mL)中,氮气保护下升温至110℃,加热回流搅拌10h。反应液冷却至室温后,二氯甲烷和水萃取反应溶液,无水硫酸镁干燥有机层,过滤,过滤后将滤液通过短硅胶柱,减压除去溶剂,使用二氯甲烷/正庚烷体系对粗品进行重结晶提纯,得到化合物11(3.48g,收率0.76%)。m/z=899.3[M+H]+
在一实施方式中,以与中间体-K-6相同的方式合成中间体-L-6和中间体-M-6。
Figure BDA0002351511850000321
以与化合物11的合成方法相同的方法合成化合物X,其中,X可为12、13,不同之处在于使用中间体-L-6和中间体-M-6代替中间体-K-6,并使用化合物SMD代替制备化合物11的二苯胺,举例而言,化合物SMD可以是二苯胺、N-苯基-4-联苯胺,且每一种化合物SMD可以制备出与之唯一对应的化合物X。
Figure BDA0002351511850000322
Figure BDA0002351511850000331
将SM1(50g,312.15mmol)和SM5(38.11g,312.14mmol)、三氯氧磷(1.99ml)、乙酸(1.07ml)放入500ml三口瓶中,加热至回流8h,反应完成后将反应液倒入碎冰中,搅拌10min后,过滤得到固体,用碳酸钾的饱和水溶液(200ml)洗涤后用乙醇(200ml)干燥后,得到中间体-1-A(46.12g,收率60%)。
Figure BDA0002351511850000332
将中间体-1-A(46.12g,187.25mmol)、SM6(35.85g,187.25mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(1.71g,1.87mmol)、2-双环己基膦-2',6'-二甲氧基联苯(1.53g,3.74mmol)、叔丁醇钠(26.99g,280.87mmol)加入甲苯溶剂(260mL)中,氮气保护下升温至110℃,加热回流搅拌10h。反应液冷却至室温后,二氯甲烷和水萃取反应溶液,无水硫酸镁干燥有机层,过滤,过滤后将滤液通过短硅胶柱,减压除去溶剂,使用二氯甲烷/正庚烷体系对粗品进行重结晶提纯,得到中间体-1-B(40.08g,收率60%)。
Figure BDA0002351511850000333
将中间体-1-B(40.8g,114.34mmol)、SM7(19.23g,114.34mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(1.04g,1.14mmol)、2-双环己基膦-2',6'-二甲氧基联苯(0.94g,2.28mmol)、叔丁醇钠(16.48g,171.5mmol)加入甲苯溶剂(400mL)中,氮气保护下升温至110℃,加热回流搅拌10h。反应液冷却至室温后,二氯甲烷和水萃取反应溶液,无水硫酸镁干燥有机层,过滤,过滤后将滤液通过短硅胶柱,减压除去溶剂,使用二氯甲烷/正庚烷体系对粗品进行重结晶提纯,得到中间体-1-C(41.98g,收率75%)。
Figure BDA0002351511850000341
在三口瓶中,在0℃下将间氯过氧苯甲酸(14.94g,86.60mmol)加至化合物中间体-1-C(41.98g,85.74mmol)的三氯甲烷溶液(46ml)中,然后升温至室温,搅拌48小时,反应结束后,向反应液中加入氢氧化钠溶液(10%,150ml)中和,用二氯甲烷萃取,干燥,有机相经过滤,减压旋蒸至无馏分,得到中间体-1-D(26.01g,收率60%)。
Figure BDA0002351511850000342
在三口瓶中,将氧溴化磷(8.96g,51.95mmol)的二氯甲烷溶液(300ml)加至中间体-1-D(26.01g,51.44mmol)的二氯甲烷溶液(10ml)和三乙胺(8.70g,25.72mmol)中,然后室温搅拌0.5小时,在40℃搅拌1小时。反应结束后,向反应液中加入氢氧化钠溶液(10%,100ml)中和,用二氯甲烷萃取,干燥,有机相经过滤,减压旋蒸至无馏分。粗品利用硅胶柱色谱进行提纯,得到中间体-1-E(21.93g,收率75%)。
Figure BDA0002351511850000343
将中间体-1-E(5.0g,8.81mmol)、SM8(1.48g,8.81mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0.08g,0.08mmol)、2-双环己基膦-2',6'-二甲氧基联苯(0.07g,0.17mmol)、叔丁醇钠(1.69g,17.6mmol)加入甲苯溶剂(50mL)中,氮气保护下升温至110℃,加热回流搅拌10h。反应液冷却至室温后,二氯甲烷和水萃取反应溶液,无水硫酸镁干燥有机层,过滤,过滤后将滤液通过短硅胶柱,减压除去溶剂,使用二氯甲烷/正庚烷体系对粗品进行重结晶提纯,得到化合物14(4.63g,收率80%)。m/z=657.2[M+H]+
Figure BDA0002351511850000351
在一实施方式中,以与中间体-1-B的合成方法相同的方法合成中间体-Z-B,其中,Z可为2、3、4、5、6、7,不同之处在于使用化合物SME代替SM6,举例而言,化合物SME可以是4-溴-2-氯甲苯、1-氯-4-溴萘、2-溴-7-氯萘、3-溴-6-氯菲、4’-氯-4-溴联苯、2-溴-7-氯-9,9’-二甲基芴,且每一种化合物SME可以制备出与之唯一对应的中间体-Z-B。
Figure BDA0002351511850000352
Figure BDA0002351511850000361
在一实施方式中,以与中间体-1-C的合成方法相同的方法合成中间体-Z-C,其中,Z可为2、3、4、5、6、7、8、9,不同之处在于使用化合物SMF代替制备SM7,举例而言,化合物SMF可以是二苯胺、N-苯基-4-联苯胺、N-苯基-2(9,9-二甲基-9H-芴)胺、1-萘氨基苯、2-甲基二苯胺、二(3-联苯基)胺、N-(4-(1-萘基)苯基)-4-联苯胺、N-2,6-二苯基-2-萘胺和N-苯基-2-萘胺,且每一种化合物SMF可以制备出与之唯一对应的中间体-Z-C。
Figure BDA0002351511850000362
Figure BDA0002351511850000371
Figure BDA0002351511850000381
在一实施方式中,以与中间体-1-D和中间体-1-E的合成方法相同的方法合成中间体-Z-D、中间体-Z-E,其中,Z可为2、3、4、5、6、7、8、9,不同之处在于使用中间体-Z-C代替中间体-1-C,且每一种中间体可以制备出与之唯一对应的中间体-Z-D、中间体-Z-E。
Figure BDA0002351511850000382
Figure BDA0002351511850000391
Figure BDA0002351511850000401
在一实施方式中,以与化合物14的合成方法相同的方法合成化合物Z,其中,Z可为15、16、17、18、19、20,不同之处在于使用化合物SMG代替制备化合物14的SM8,举例而言,化合物SMG可以是二苯胺、N-苯基-4-联苯胺、N-苯基-2(9,9-二甲基-9H-芴)胺、1-萘氨基苯、2-甲基二苯胺、二(3-联苯基)胺、N-(4-(1-萘基)苯基)-4-联苯胺、N-2,6-二苯基-2-萘胺和N-苯基-2-萘胺,且每一种化合物SMG可以制备出与之唯一对应的化合物Z。
Figure BDA0002351511850000402
Figure BDA0002351511850000411
Figure BDA0002351511850000412
将中间体-8-E(5g,6.57mmol)、4-氯-苯硼酸(1.02g,6.57mmol)、四(三苯基膦)钯(0.38g,0.32mmol)、碳酸钾(1.81g,13.14mmol)、四丁基氯化铵(0.03g,0.13mmol)、甲苯(40mL)、乙醇(20mL)和去离子水(10mL)加入三口烧瓶中,氮气保护下升温至80℃,加热回流搅拌8h。反应结束后,溶液冷却至室温,加入二氯甲烷和水萃取反应溶液,合并有机相,无水硫酸镁干燥有机层,过滤,进行浓缩;粗品利用硅胶柱色谱进行提纯,得到固体中间体-8-F(3.84g,收率74%)。
Figure BDA0002351511850000421
将中间体-8-F(3.84g,4.85mmol)、二苯胺(0.82g,4.85mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0.05g,0.10mmol)、2-双环己基膦-2',6'-二甲氧基联苯(0.04g,0.10mmol)、叔丁醇钠(0.98g,10.21mmol)加入甲苯溶剂(40mL)中,氮气保护下升温至110℃,加热回流搅拌10h。反应液冷却至室温后,二氯甲烷和水萃取反应溶液,无水硫酸镁干燥有机层,过滤,过滤后将滤液通过短硅胶柱,减压除去溶剂,使用二氯甲烷/正庚烷体系对粗品进行重结晶提纯,得到化合物21(3.05g,收率0.70%)。m/z=899.3[M+H]+
Figure BDA0002351511850000422
将中间体-9-E(5g,6.57mmol)、4-氯-苯硼酸(1.02g,6.57mmol)、四(三苯基膦)钯(0.38g,0.32mmol)、碳酸钾(1.81g,13.14mmol)、四丁基氯化铵(0.03g,0.13mmol)、甲苯(40mL)、乙醇(20mL)和去离子水(10mL)加入三口烧瓶中,氮气保护下升温至80℃,加热回流搅拌8h。反应结束后,溶液冷却至室温,加入二氯甲烷和水萃取反应溶液,合并有机相,无水硫酸镁干燥有机层,过滤,进行浓缩;粗品利用硅胶柱色谱进行提纯,得到固体中间体-9-F(3.63g,收率70%)。
Figure BDA0002351511850000431
将中间体-9-F(3.84g,4.85mmol)、二苯胺(0.82g,4.85mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0.05g,0.10mmol)、2-双环己基膦-2',6'-二甲氧基联苯(0.04g,0.10mmol)、叔丁醇钠(0.98g,10.21mmol)加入甲苯溶剂(40mL)中,氮气保护下升温至110℃,加热回流搅拌10h。反应液冷却至室温后,二氯甲烷和水萃取反应溶液,无水硫酸镁干燥有机层,过滤,过滤后将滤液通过短硅胶柱,减压除去溶剂,使用二氯甲烷/正庚烷体系对粗品进行重结晶提纯,得到化合物22(3.18g,收率0.70%)。m/z=1001.4[M+H]+
Figure BDA0002351511850000432
在一实施方式中,以与中间体-1-B的合成方法相同的方法合成中间体-T-1,其中,T可为1、2、3、4,不同之处在于使用化合物SMH代替SM6,中间体-A-1代替中间体-1-A。举例而言,化合物SMH可以是4-溴-2-氯甲苯、1-氯-4-溴萘、2-溴-7-氯萘、4’-氯-4-溴联苯,且每一种化合物SMH可以制备出与之唯一对应的中间体-T-1。
Figure BDA0002351511850000433
Figure BDA0002351511850000441
在一实施方式中,以与中间体-1-C的合成方法相同的方法合成中间体-T-2,其中,T可为1、2、3、4,不同之处在于使用化合物SMI代替SM7,中间体-T-1代替中间体-1-B。举例而言,化合物SMI可以是二苯胺、N-苯基-4-联苯胺、N-苯基-2(9,9-二甲基-9H-芴)胺、1-萘氨基苯,且每一种化合物SMI可以制备出与之唯一对应的中间体-T-2。
Figure BDA0002351511850000442
Figure BDA0002351511850000451
在一实施方式中,以与中间体-1-C的合成方法相同的方法合成中间体-T-3,其中,T可为1、2、3、4,不同之处在于使用化合物SMJ代替SM7,中间体-T-2代替中间体-1-B。举例而言,化合物SMJ可以是二苯胺、N-苯基-4-联苯胺、N-苯基-2(9,9-二甲基-9H-芴)胺,且每一种化合物SMJ可以制备出与之唯一对应的中间体-T-3。
Figure BDA0002351511850000452
Figure BDA0002351511850000461
在一实施方式中,以与中间体-1-D和中间体-1-E的合成方法相同的方法合成中间体-T-4、中间体-T-5,其中,Z可为1、2、3、4,不同之处在于使用中间体-T-3代替中间体-1-C,且每一种中间体可以制备出与之唯一对应的中间体-T-4、中间体-T-5。
Figure BDA0002351511850000471
在一实施方式中,以与化合物1的合成方法相同的方法合成化合物T,其中,Z可为23、24、25、26,不同之处在于使用化合物SMK代替制备化合物1的SM4,中间体-T-5代替中间体-A-5,举例而言,化合物SMK可以是二苯胺、N-苯基-4-联苯胺、N-苯基-2(9,9-二甲基-9H-芴)胺、1-萘氨基苯,且每一种化合物SMK可以制备出与之唯一对应的化合物T。
Figure BDA0002351511850000481
本申请实施方式还提供一种电子元件,包括阴极、阳极以及位于阴极和阳极之间的功能层,功能层中包含上述实施例的化合物。
在本实施方式中,该电子元件为有机电致发光器件。其中,阳极材料优选地是有助于空穴注入至功能层中的具有大逸出功(功函数,work function)的材料。具体可以包括:金属如镍、铂、钒、铬、铜、锌和金或它们的合金;金属氧化物如氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO);组合的金属和氧化物,如ZnO:Al或SnO2:Sb;或导电聚合物,如聚(3-甲基噻吩)、聚[3,4-(亚乙基-1,2-二氧基)噻吩](PEDT)、聚吡咯和聚苯胺,但不限于此。优选包含氧化铟锡(铟锡氧化物,indium tin oxide)(ITO)作为阳极的透明电极。
阴极材料是有助于电子注入至功能层中的具有小逸出功的材料。具体可以包括:金属如镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡和铅或它们的合金;或多层材料,如LiF/Al、Liq/Al、LiO2/Al、LiF/Ca、LiF/Al和BaF2/Ca,但不限于此。优选包含铝的金属电极作为阴极。
如图1所示,有机电致发光器件的功能层20为多层结构,这些多层结构可以包括:空穴注入层201、空穴传输层202、发光层204、电子传输层205、电子注入层206等。当然,还可以包括空穴辅助层203、有机覆盖层40等结构。
本实施例的化合物可以位于电子传输层205,电子传输层的材料还可以包括LiQ,LiQ和本实施例的化合物可以按照一定的掺杂比例蒸镀,例如可以按重量掺杂为1:1的膜厚比进行蒸镀。本实施例的化合物也可以位于发光层204,作为主体材料,发光层的材料还可以包括例如掺杂浓度为3%的Ir(piq)2(acac),作为客体材料。注入有机发光层的空穴和电子可以在有机发光层复合而形成激子,激子将能量传递给主体材料,主体材料将能量传递给客体材料,进而使得客体材料能够发光。
在其他实施方式中,当本实施例的化合物用于电子传输层205时,该电子元件可以为一种光电转化器件,光电转化器件可以为太阳能电池,尤其是可以为有机薄膜太阳能电池。太阳能电池以具有光敏性质的有机物作为半导体的材料,以光伏效应而产生电压形成电流,实现太阳能发电的效果。如图2所示,有机薄膜太阳能电池也由阴极50、阳极70和功能层60组成,太阳能电池的功能层60通常包括光敏活性层602、空穴传输层601、电子传输层603等。其中,光敏活性层602用于吸收光子产生激子和载流子,空穴传输层601和电子传输层603用于提高空穴和电子的电极的收集效率。本申请的化合物可以用于太阳能电池的电子传输层603,以增强电子的传输效率,进而提升太阳能电池的光电转换效率,改善太阳能电池的寿命特性、效率特性、电化学稳定性和热稳定性并且提高开路电压。
本申请实施方式还提供一种电子装置,该电子装置包括上述电子元件实施方式所描述的任意一种电子元件。由于该电子装置具有上述电子元件实施方式所描述的任意一种电子元件,因此具有相同的有益效果,本申请在此不再赘述。
举例而言,如图3所示,该电子装置1包括上述有机电致发光器件实施方式所描述的任意一种有机电致发光器件。该电子装置1可以为显示装置、照明装置、光通讯装置或者其他类型的电子装置,例如可以包括但不限于电脑屏幕、手机屏幕、电视机、电子纸、应急照明灯、光模块等。由于该电子装置1具有上述有机电致发光器件实施方式所描述的任意一种有机电致发光器件,因此具有相同的有益效果,本申请在此不再赘述。
举例而言,如图4所示,该电子装置2包括上述光电转化器件实施方式所描述的任意一种光电转化器件。该电子装置2可以为太阳能发电设备、光检测器、指纹识别设备、光模块、CCD相机或则其他类型的电子装置。由于该电子装置2具有上述光电转化器件实施方式所描述的任意一种光电转化器件,因此具有相同的有益效果,本申请在此不再赘述。
下面,以有机电致发光器件为例,通过实施例对本申请的化合物及电子元件进行详细说明。但是,下述实施例仅是本申请的例示,而并非限定本申请。
制作有机电致发光器件
实施例1:蓝色有机电致发光器件的制备(电子传输层)
以附图1结构为例,通过如下过程制备阳极:将构造为ITO(10nm)/Ag(100nm)/ITO(10nm)基板切割成40mm×40mm×0.7mm的尺寸,采用光刻工序,将其制备成具有阴极、阳极以及绝缘层图案的实验基板,利用紫外臭氧以及O2:N2等离子进行表面处理,以降低阳极ITO的功函数,并清理ITO表面的微小颗粒物和油污。
在实验基板(阳极10)上真空蒸镀HAT-CN(结构式见下文)以形成厚度为
Figure BDA0002351511850000501
的空穴注入层201(HIL),在HIL上蒸镀化合物NPB(结构式见下文)为空穴传输层202(HTL),厚度为
Figure BDA0002351511850000502
在HTL上蒸镀TCTA(结构式见下文)作为电子阻挡层203(EBL),厚度为
Figure BDA0002351511850000503
将α,β-ADN(结构式可见下文)作为主体,按照100:3的膜厚比同时掺杂BD-1(结构式可见下文),形成了厚度为
Figure BDA0002351511850000504
的发光层204(EML),蒸镀在电子阻挡层203上。
在EML上蒸镀比例为1:1的化合物1和LiQ(结构式见下文)作为电子传输层205(ETL),厚度为
Figure BDA0002351511850000505
将Yb蒸镀在电子传输层205上以形成厚度为
Figure BDA0002351511850000506
的电子注入层206(EIL),然后将镁(Mg)和银(Ag)以1:9的蒸镀速率混合,真空蒸镀在电子注入层上,形成厚度为
Figure BDA0002351511850000507
的阴极30。
此外,在上述阴极上蒸镀厚度为
Figure BDA0002351511850000508
的CP-1(结构式可见下文),形成覆盖层(CPL),从而完成有机发光器件的制造。
Figure BDA0002351511850000509
Figure BDA0002351511850000511
实施例2~14
除了将上述实施例1中作为电子传输层的化合物1替换成化合物2-14以外,利用与实施例1相同的方法制备有机电致发光器件。
比较例1
上述实施例1中作为电子传输层的化合物1替换成Alq3,利用与实施例1相同的方法制备有机电致发光器件。
Figure BDA0002351511850000512
对上述制得的有机电致发光器件,在10mA/cm2的条件下分析了器件的性能寿命,T95寿命在15mA/cm2进行测试,其结果示于下表1。
表1有机电致发光器件性能测试
Figure BDA0002351511850000513
Figure BDA0002351511850000521
根据表1中所记载的试验结果可知,本申请化合物与比较例的化合物相比,本申请化合物可以提高器件寿命同时降低驱动电压。利用本申请化合物制作的有机电致发光器件和比较例1相比,电压降低约0.1~0.4V、寿命至少提高了12.4%,效率提高了约20.8%-33%。
需要说明的是,上述实施例1-14将本申请的含氮化合物用于蓝色发光器件的电子传输层的制作,在其他实施例中,本申请的含氮化合物还可以用于绿色、蓝色发光器件的电子传输层的制作,也能起到降低驱动电压、提高发光效率和寿命的作用。此处不再赘述。
实施例15:红色有机电致发光器件的制作(发光层)
通过如下过程制备阳极:将构造为ITO(10nm)/Ag(100nm)/ITO(10nm)基板切割成40mm×40mm×0.7mm的尺寸,采用光刻工序,将其制备成具有阴极、阳极以及绝缘层图案的实验基板,利用紫外臭氧以及O2:N2等离子进行表面处理,以降低阳极ITO的功函数,并清理ITO表面的微小颗粒物和油污。
在实验基板(阳极)上真空蒸镀HAT-CN(结构式见下文)以形成厚度为
Figure BDA0002351511850000522
的空穴注入层201(HIL),在HIL上蒸镀化合物NPB为第一空穴传输层(HTL1),厚度为
Figure BDA0002351511850000523
在第一空穴传输层上真空蒸镀化合物TCTA(结构式见下文),形成厚度为
Figure BDA0002351511850000524
的第二空穴传输层(HTL2)。
在第二空穴传输层上蒸镀本申请化合物15作为主体,同时掺杂浓度为3%的Ir(piq)2(acac)(结构式见下文),形成了厚度为
Figure BDA0002351511850000525
的发光层(EML)。
将DBimiBphen和LiQ(结构式见上文及下文)以1:1的重量比进行混合并蒸镀形成了
Figure BDA0002351511850000526
Figure BDA0002351511850000527
厚的电子传输层(ETL),将Yb蒸镀在电子传输层上以形成厚度为
Figure BDA0002351511850000528
的电子注入层(EIL),然后将镁(Mg)和银(Ag)以1:9的蒸镀速率混合,真空蒸镀在电子注入层上,形成厚度为
Figure BDA0002351511850000529
的阴极。
此外,在上述阴极上蒸镀厚度为
Figure BDA00023515118500005210
的CP-1,形成有机覆盖层(CPL),从而完成有机发光器件的制造。
Figure BDA0002351511850000531
实施例16-26
除了在形成发光层时各自使用表2中所示的化合物16-26以外,利用与实施例15相同的方法制作有机电致发光器件。
比较例2
在所述比较例2中,除了使用了CBP作为发光层替代化合物15之外,利用与实施例15相同的方法制造有机电致发光器件。
Figure BDA0002351511850000532
对如上制得的有机电致发光器件,在10mA/cm2的条件下分析了器件的性能,T50寿命在10mA/cm2的条件下进行测试,其结果示于下表2。
表2有机电致发光器件性能测试
Figure BDA0002351511850000533
Figure BDA0002351511850000541
从表2可知,实施例16-26将本申请化合物16-26用作有机电致发光器件发光层主体材料,与比较例2相比,实施例16-26表现出更高的发光效率,效率至少提高约18%。
从表1和表2可知,当本申请化合物用作电子传输层或发光层材料时,能够有效提升器件的发光效率和寿命。
需要说明的是,上述实施例15-26将本申请的含氮化合物用于红色发光层的制作,在其他实施例中,本申请的含氮化合物还可以用于绿色、蓝色发光层的制作,也能起到提高发光效率和寿命的作用。此处不再赘述。
这是因为,本申请的含氮化合物以喹喔啉并咪唑基与三芳胺基相结合作为主体结构。该结构自身拥有大的共轭平面,有利于分子间的π-π堆栈和电子在其上广泛的分布,能够有效地降低分子的电子密度,从而加快电子的传输速率。结构含有N原子具有很强的给电子能力,表现出很好的正电性,具有很高的迁移率。且该结构易合成具有星型结构、枝型结构的化合物,使得结构更加稳定。以本申请的含氮化合物用于有机电致发光器件的电子传输层或发光层中,可以最大限度的减小能级之间的壁垒,提高电子传输、注入效率,降低驱动电压,延长寿命。同时也避免引入更多的功能层,简化器件结构。
需要注意的是,以上仅给出了蓝色和红色有机电致发光器件的一种制备方法,本申请的有机化合物还可以用于其他颜色有机电致发光器件的电子传输层,例如绿色有机电致发光器件,也能带来同样的技术效果,此处不再赘述。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本申请的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (6)

1.一种含氮化合物,其特征在于,结构式选自以下化学式所示的化合物:
Figure FDA0002615588790000011
其中,L1、L3分别独立地选自选自单键、或如下基团组成的组:
Figure FDA0002615588790000012
Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6分别独立地选自如下基团组成的组:
Figure FDA0002615588790000013
L2选自如下基团组成的组:
Figure FDA0002615588790000021
P3、P4分别独立地选自如下基团组成的组:
Figure FDA0002615588790000022
2.根据权利要求1所述的含氮化合物,其特征在于,所述含氮化合物选自如下化合物组成的组:
Figure FDA0002615588790000023
Figure FDA0002615588790000031
Figure FDA0002615588790000041
Figure FDA0002615588790000051
Figure FDA0002615588790000061
Figure FDA0002615588790000071
Figure FDA0002615588790000081
Figure FDA0002615588790000091
3.一种电子元件,包括相对设置的阳极和阴极,以及设于所述阳极和所述阴极之间的功能层;
所述功能层包含权利要求1或2所述的含氮化合物。
4.根据权利要求3所述的电子元件,其特征在于,所述功能层包括电子传输层或发光层,所述电子传输层或发光层包括权利要求1或2所述的含氮化合物;
可选地,所述电子传输层还包括LiQ,所述发光层的材料还包括Ir(piq)2(acac)。
5.根据权利要求4所述的电子元件,其特征在于,所述发光层包括权利要求1或2所述的含氮化合物时,所述电子元件为有机电致发光器件;
所述电子传输层包括权利要求1或2任一项所述的含氮化合物时,所述电子元件为有机电致发光器件或光电转化器件。
6.一种电子装置,特征在于,包括权利要求3-5任一项所述的电子元件。
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