一種二咪唑並吡嗪衍生物及其應用的製造方法與工藝
2023-07-22 11:19:21
本發明涉及一種二咪唑並吡嗪衍生物及其應用，具體涉及一種二咪唑[1，2-a：2′，1′-c]並吡嗪衍生物，以及這一類化合物在電子傳輸材料、有機電致發光器件中的應用。
背景技術：
有機電致發光器件(OLED)的起源可以追溯到二十世紀六十年代，Pope等人以蒽單晶外加直流電壓而使其發光，但因驅動電壓高(100V)且發光亮度和效率都比較低，沒有引起太多的重視。隨著技術不斷改進.在1987年Kodak公司的C.W.Tang等人以8-羥基喹啉鋁(AIq3)為發光材料，採用真空蒸鍍的方法製成了雙層夾心結構OLED器件，啟亮電壓僅有幾伏特，亮度最高可達1000cd/m2，標誌OLED朝向實用化邁出了重要的一步，成為有機電致發光領域的一個重要裡程碑。電子傳輸層是有機電致發光器件中必不可少的組成部分，通常來說，電子傳輸材料都具有大的共軛結構的平面芳香族化合物，它們大多具有較好的電子接受能力，同時在一定的正向偏壓下又可以有效的傳遞電子(有機電致發光材料與器件導論，黃春輝、李富有、黃維，143)。目前可用的電子傳輸材料主要有8-羥基喹啉鋁類化合物，惡二唑類化合物，咪唑類化合物，惡唑類化合物，三唑類化合物，含氮六元雜環類，全氟化類電子傳輸材料，有機矽類電子傳輸材料等。要設計一個能使有機電致發光器件效率顯著提升的電子傳輸材料，需具備以下性質：具有可逆的電化學還原和較高的還原電位；需要有合適的HOMO和LUMO使電子有最小的注入能隙，以降低起始和操作電壓；需要有較高的電子移動率；具有好的玻璃轉化溫度和熱穩定性；具有非結晶性的薄膜。(有機電致發光與元件，陳金鑫、黃孝文著，52頁)。BPen(4，7-二苯基-1，10-鄰菲羅啉)和BCP(2，9-二甲基-4，7-二苯基1，-10-鄰菲羅啉)LUMO能階在3.2ev左右，HOMO能階在6.5-6.7ev，常被用作OLED空穴阻擋層，由於其具有剛硬的平面結構而具有較高的電子遷移率，不足之處在於該類化合物Tg(玻璃化轉變溫度)較低，組件工作時容易發生衰變影響組件的溫度性。(OLED夢幻顯示器-材料與器件，陳金鑫、黃孝文著，53頁)。
技術實現要素：
本發明人設計了類1，10-鄰菲羅啉衍生物一二咪唑並吡嗪衍生物，並通過在吡嗪上引入不同的取代基，製備得到一系列二咪唑[1，2-a：2′，1′-c]並吡嗪衍生物並將其應用於OLED器件製備中，相較於1，10-鄰菲羅啉，取代吡嗪更易於電子傳遞，且具有更好的穩定性及成膜性，製備得到的器件驅動電壓更低，效率更高。二咪唑[1，2-a：2′，1′-c]並吡嗪衍生物分子內含有多個苯並咪唑基團，整個分子為一個大的共軛平面結構，該共軛平面很好的提高了電子流動性，而咪唑基團具有低的還原電位有利於接受電子，從而有利於電子傳輸，可以提高此類化合物的電荷遷移能力，使其具有良好的電子傳輸性能，吡嗪結構的引入進一步的增加了體系的缺電子能力，增加了化合物對電子的接受能力。此外，分子結構的對稱性可以增加分子堆疊的規整性，可以提高化合物載流子遷移率。同時，二咪唑[1，2-a：2′，1′-c]並吡嗪5，6位取代基的引入，很好的調整了化合物的剛性，使產品更易成膜，提高了器件的穩定性。因此本化合物具有較高的電子傳輸性能，成膜性好，在室溫下具有較好的穩定性，所應用的器件也具有較高的穩定性。本發明提供一種二咪唑並吡嗪衍生物，結構通式如下：其中，Ar為芳香基團，R為氫、烷基或芳香基團中的一種。在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。進一步，所述Ar為苯環、萘環、呋喃環、噻吩環、吡啶環、咔唑或含有取代基的上述芳香基團中的一種。進一步，所述R為氫、甲基、氰基、苯基、2-吡啶基、3-吡啶基中的一種。進一步，所述Ar的結構式為下式中的一種：當Ar為上述取代基時，化合物較容易製備得到，成本較低，化合物分子具有較好的載流子遷移率，顯示出較好的電子傳輸性能，製備得到的化合物具有較高的玻璃化轉變溫度，增加了器件的穩定性。本發明還提供一種二咪唑並吡嗪衍生物的應用，在製備有機電致發光器件中，至少有一個功能層，含有上述的二咪唑並吡嗪衍生物。本發明還提供一種有機電致發光器件，包括構成一對電極的陽極層和陰極層，以及在電極中設置的一個發光層和電子傳輸層，並根據任選原則在電極中還設置有空穴注入層、空穴傳輸層和/或電子注入層，其中各層按陽極層、空穴注入層、發光層、電子傳輸層、電子注入層、陰極層的順序排列，相鄰層之間以鍍的方式連接，形成疊層結構，所述電子傳輸層的材料選自上述二咪唑並吡嗪衍生物。如前所述，本發明提供的化合物具有較高的電子傳輸性能，成膜性好，在室溫下具有較好的穩定性，因此可以降低驅動電壓，易成膜的特徵使得製造成本更低，在室溫下較好的穩定性使得器件工作更加穩定，實用壽命較長。附圖說明圖1為本發明提供的一種較簡的有機電致發光器件的結構示意圖。1、玻璃基板，2、陽極層，3、空穴傳輸層，4、發光層，5、電子傳輸層，6、陰極層。具體實施方式為了更清楚的說明本發明的內容，下面結合本發明技術方案所涉及到的具體化合物，通過實施例闡述本發明的。需要注意的是，實施例用於解釋但並不限定本發明。為便於引用，上述各化合物的結構式下用數字下標，並與製備實施例中化合物分別對應，例如，結構式1-1對應製備實施例一中的化合物1-1，結構式1-2對應製備實施例二中的化合物1-2，其餘的以此類推。本發明中的所用到的α-溴代芳香酮、取代二氨基吡嗪、苯硼酸、2-吡啶硼酸、3-吡啶硼酸等化合物在國內化工市場可以買到。實施例目標化合物的製備，採用α-溴代芳香酮與取代二氨基吡嗪在碳酸氫鈉的催化下，在乙醇或N，N-二甲基甲醯胺(DMF)中關環製備得到。化合物1-35到1-85採用相應芳香硼酸與5，6-二溴-2，9-二取代基二咪唑[1，2-a：2′，1′-c]並吡嗪採用偶聯製備得到。製備實施例製備實施例一化合物1-1的製備依次向1000mL三口瓶中加入11g(0.1mol)2，3-二氨基吡嗪，44g(0.22mol)α-溴代苯乙酮，84g碳酸氫鈉，600g無水乙醇，回流反應10h，反應液抽濾後，為淡黃色澄清，旋幹，採用正己烷和乙酸乙酯(體積比正己烷∶乙酸乙酯＝4∶1)柱層析，得到25.6g米黃色固體，收率82.5％。稱取10g粗品化合物1-1，於真空升華儀中，升華參數為升華真空度為2×10-5Pa，升華三區溫度為250℃，升華二區溫度為150℃，升華一區溫度為60℃，所設溫度均為梯度升溫，每15min升高1...