CN107266503A - 一种用作有机电致发光材料的有机金属配合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用作有机电致发光材料的有机金属配合物，其结构如通式(I)所示：
Description
技术领域
本发明涉及一种金属配合物，尤其涉及一种用作有机电致发光材料的有机金属配合物。
背景技术
TFT-LCD作为一种显示屏，是一种非自发光之显示器，必须透过背光源投射光线，依序穿透TFT-LCD面板中之偏光板、玻璃基板、液晶层、彩色滤光片、玻璃基板、偏光板等相关零组件，最后进入人之眼睛成像，达到显示之功能。在实际应用中，TFT-LCD显示屏具有反应速率慢、耗电、视角窄等缺点，不足以成为完美的显示屏。
有机电致发光是指由有机光电功能材料制备成的薄膜器件在电场的激发作用下发光的现象，被产业界和学术界誉为最有潜力的下一代平板显示技术，具有低功耗、宽视角、响应快、更轻更薄以及可柔性显示等优点。有机电致发光器件又称为有机发光二极管(OLED)，由透明阳极ITO、金属阴极和有机薄膜层构成。在直流电压驱动下，阴极注入的电子和阳极注入的空穴向有机发光层运动，最终在发光层中相遇并复合发光。与无机半导体二极管相比，有机半导体二极管由于其结构的无序性、材料的多样性而使得载流子的物理过程显得更为复杂，用于电子传输层和空穴阻隔层的有机材料至关重要。
有机电致发光材料作为有机电致发光器件的核心组成部分，对器件的使用性能具有很大的影响。其中，高量子效率的荧光特性、良好的半导体特性、高质量的成膜特性、良好的化学稳定性和热稳定性、良好的加工性能等是其主要的性能要素。根据分子结构特性以发光波长范围来分类，包括小分子有机化合物、有机配合物发光材料以及有机聚合物材料。
现有技术公开了一种吩嗪类衍生物的有机电致发光化合物，其结构式为：其中，所述有机电致发光化合物用于至少发光层、空穴注入层、空穴传输层、空穴阻挡层、电子注入层或电子传输层中的一层或几层中，具有电致发光效率良好和色纯度优异以及寿命长的优点；另一个现有技术公开了一种有机电致发光材料，其含有结构式为的衍生物；其中，所述衍生物由于引进了2个苯环，形成了类螺环化合物的物质，增加了分子结构的平面共轭性，提高了该类有机电致发光材料的溶解性，使其更容易制备，同时，该类有机电致发光材料由于不同取代基的引入，能改变电子的跃迁，使其发光峰位可以调节，用于蓝光器件的制备中，可有满足工业化生产的需要。
目前，随着有机电致发光器件的应用范围不断扩大，本领域技术人员对于有机电致发光材料的研究也在不断深入，尽管如此，发光材料在实际应用过程中仍然存在诸多不足，因此，设计与合成一种新型有机电致发光材料以克服目前实际应用过程中出现的不足，是OLED研究工作中的重点。
发明内容
基于上述背景技术，本发明提供了一种用作有机电致发光材料的有机金属配合物，主要应用于OLED器件的发光层中，优选地，应用于红光客体材料中，得到的器件具有寿命长、驱动电压低、化学稳定性和热稳定性好等有益效果。
本发明的技术方案包括一种用作有机电致发光材料的有机金属配合物，其特征在于，其结构如通式(I)所示：
(Y)nM(X)m-n
(I)，
其中，M为原子量大于40的金属；
X为辅助配体；
m为金属M的总配位数，n为小于m并且至少为1的整数；
Y为主要配体，其结构如通式(I-I)、(I-II)或(I-III)所示：
其中，A和B分别独立地表示C5-C20环烷烃或芳烃，或者含有一个或多个杂原子的C5-C20杂环烷烃或杂芳烃；
R1、R2、R3和R4分别独立地表示单、二、三或四取代基，R1、R2、R3和R4取代基分别独立地选自氢、氘、卤素、烷基、杂烷基、芳基、杂芳基。
在本发明的一个实施例中，所述M为Ir。
在另一个实施例中，X的结构为
进一步地，在一个实施例中，n为2。
关于Y配体的结构，在其中一个实施例中，A和B分别独立地表示五元或六元环烷烃或芳烃，或者含有一个或多个杂原子的五元或六元杂环烷烃或杂芳烃，其中，所述杂原子为O、S或N，优选为O或N。
进一步地，R1、R2、R3和R4取代基分别独立地选自氢、甲基、乙基、五元或六元芳基。
在本发明的一个优选实施例中，所述有机金属配合物的结构如下：
本发明的技术方案还包括一种含有上述所述有机金属配合物的有机电致发光材料。
本发明的技术方案还包括一种含有上述所述有机金属配合物的OLED发光层。
本发明的技术方案还包括一种含有上述所述有机金属配合物的OLED红光客体材料。
本发明的技术方案还包括一种含有上述所述有机金属配合物的OLED器件。
具体实施方式
本发明提供了一种用作有机电致发光材料的有机金属配合物，其特征在于，其结构如通式(I)所示：
(Y)nM(X)m-n
(I)，
其中，M为原子量大于40的金属；
X为辅助配体；
m为金属M的总配位数，n为小于m并且至少为1的整数；
Y为主要配体，其结构如通式(I-I)、(I-II)或(I-III)所示：
其中，A和B分别独立地表示C5-C20环烷烃或芳烃，或者含有一个或多个杂原子的C5-C20杂环烷烃或杂芳烃；
R1、R2、R3和R4分别独立地表示单、二、三或四取代基，R1、R2、R3和R4取代基分别独立地选自氢、氘、卤素、烷基、杂烷基、芳基、杂芳基。
在本发明的一个实施例中，所述M为Ir。
在另一个实施例中，X的结构为
进一步地，在一个实施例中，n为2。
关于Y配体的结构，在其中一个实施例中，A和B分别独立地表示五元或六元环烷烃或芳烃，或者含有一个或多个杂原子的五元或六元杂环烷烃或杂芳烃，其中，所述杂原子为O、S或N，优选为O或N。
进一步地，R1、R2、R3和R4取代基分别独立地选自氢、甲基、乙基、五元或六元芳基。
在本发明的一个优选实施例中，所述有机金属配合物的结构如下：
本发明还提供了一种含有上述所述有机金属配合物的有机电致发光材料。
本发明还提供了一种含有上述所述有机金属配合物的OLED发光层。
本发明还提供了一种含有上述所述有机金属配合物的OLED红光客体材料。
本发明还提供了一种含有上述所述有机金属配合物的OLED器件。
根据本发明的上述技术方案，现通过以下具体的实施例以及应用实施例，对本发明的内容作进一步地解释和说明。
实施例1
一种有机金属配合物，具有通式(1)所示的结构，可以用作有机电致发光材料，尤其适用于红光客体材料：
其合成方法为：
(1)配体L1的制备
称取化合物A1(5mmol)和化合物B(6.5mmol)加入到三口烧瓶中，加入Cu2O作为催化剂，在双排管上抽真空-充氮气-抽真空，循环三次，最后用氮气保护反应体系，用注射器加入甲苯溶液25mL，在100℃下反应24h左右，冷却至室温，旋蒸后过柱提纯，得到固体产物L1；
(2)配合物1的制备
称取IrCl3·3H2O(1mmol)和L1(2.5mmol)加入到三口烧瓶中，在双排管上抽真空-充氮气-抽真空，循环三次，最后用氮气保护反应体系，将2-乙氧基乙醇和水的混合物(3:1,v/v)用注射器注入到反应体系中，搅拌，并将反应体系升温至110℃，反应时间为24小时左右，反应过程中有沉淀生成，将反应体系冷却至室温，然后将沉淀过滤，并用水、乙醇洗，得到红色固体产物，即铱二氯桥化合物(L1)2Ir(μ-Cl)2Ir(L1)2；
称取铱二氯桥化合物(0.2mmol)和Na2CO3(1.4mmol)并加入到三口烧瓶中，在双排管上抽真空-充氮气-抽真空，循环三次，最后用氮气保护反应体系，用注射器向反应体系中分别注入乙酰丙酮(0.5mmol)和2-乙氧基乙醇，搅拌，并将反应体系升温至回流，反应进行12小时后，将反应混合物降至室温，过滤得到红色沉淀物，用柱层析方法过柱提纯，得到红色固体，即为即为配合物1；
对得到的所述有机金属配合物通过激光解吸离子化时间-飞行质谱仪(MALDI-TOF-MASS)和核磁共振氢谱(1H NMR)进行分析，得：
分子量表征MS 829.48
1H-NMR：(400MHz,CDCl3)，δ(ppm)：8.99(d,2H),8.41(d,2H),7.92(d,4H),7.68(d,2H),7.62(t,2H),7.28-7.35(m,10H),4.64(s,1H),2.32(s,6H),1.53(s,6H).
实施例2
一种有机金属配合物，具有通式(2)所示的结构，可以用作有机电致发光材料，尤其适用于红光客体材料：
其合成方法为：
(1)配体L2的制备
称取化合物A2(5mmol)和化合物B(6.5mmol)加入到到三口烧瓶中，加入Cu2O作为催化剂，在双排管上抽真空-充氮气-抽真空，循环三次，最后用氮气保护反应体系，用注射器加入甲苯溶液25mL，在100℃下反应24h左右，冷却至室温，旋蒸后过柱提纯，得到固体产物L2；
(2)配合物2的制备
称取IrCl3·3H2O(1mmol)和L2(2.5mmol)加入到三口烧瓶中，在双排管上抽真空-充氮气-抽真空，循环三次，最后用氮气保护反应体系，将2-乙氧基乙醇和水的混合物(3:1,v/v)用注射器注入到反应体系中，搅拌，并将反应体系升温至110℃，反应时间为24小时左右，反应过程中有沉淀生成，将反应体系冷却至室温，然后将沉淀过滤，并用水、乙醇洗，得到红色固体产物，即铱二氯桥化合物(L2)2Ir(μ-Cl)2Ir(L2)2；
称取铱二氯桥化合物(0.2mmol)和Na2CO3(1.4mmol)并加入到三口烧瓶中，在双排管上抽真空-充氮气-抽真空，循环三次，最后用氮气保护反应体系，用注射器向反应体系中分别注入乙酰丙酮(0.5mmol)和2-乙氧基乙醇，搅拌，并将反应体系升温至回流，反应进行12小时后，将反应混合物降至室温，过滤得到红色沉淀物，用柱层析方法过柱提纯，得到红色固体，即为配合物2；
对得到的所述有机金属配合物通过激光解吸离子化时间-飞行质谱仪(MALDI-TOF-MASS)和核磁共振氢谱(1H NMR)进行分析，得：
分子量表征MS 930.24
1H-NMR：(400MHz,CDCl3)，δ(ppm)：8.96(d,2H),8.38(d,2H),7.95(d,4H),7.74(s,2H),7.68(d,4H),7.60-7.63(m,2H),7.32-7.38(m,8H),7.22-7.26(m,2H),4.61(s,1H),2.62(s,6H),1.45(s,6H)。
实施例3
一种有机金属配合物，具有通式(4)所示的结构，可以用作有机电致发光材料，尤其适用于红光客体材料：
其合成方法为：
(1)配体L4的制备
称取化合物A4(5mmol)和化合物B(6.5mmol)加入到到三口烧瓶中，加入Cu2O作为催化剂，在双排管上抽真空-充氮气-抽真空，循环三次，最后用氮气保护反应体系，用注射器加入甲苯溶液25mL，在100℃下反应24h左右，冷却至室温，旋蒸后过柱提纯，得到固体产物L4；
(2)配合物4的制备
称取IrCl3·3H2O(1mmol)和L4(2.5mmol)加入到三口烧瓶中，在双排管上抽真空-充氮气-抽真空，循环三次，最后用氮气保护反应体系，将2-乙氧基乙醇和水的混合物(3:1,v/v)用注射器注入到反应体系中，搅拌，并将反应体系升温至110℃，反应时间为24小时左右，反应过程中有沉淀生成，将反应体系冷却至室温，然后将沉淀过滤，并用水、乙醇洗，得到红色固体产物，即铱二氯桥化合物(L4)2Ir(μ-Cl)2Ir(L4)2；
称取铱二氯桥化合物(0.2mmol)和Na2CO3(1.4mmol)并加入到三口烧瓶中，在双排管上抽真空-充氮气-抽真空，循环三次，最后用氮气保护反应体系，用注射器向反应体系中分别注入乙酰丙酮(0.5mmol)和2-乙氧基乙醇，搅拌，并将反应体系升温至回流，反应进行12小时后，将反应混合物降至室温，过滤得到红色沉淀物，用柱层析方法过柱提纯，得到红色固体，即为配合物4；
对得到的所述有机金属配合物通过激光解吸离子化时间-飞行质谱仪(MALDI-TOF-MASS)和核磁共振氢谱(1H NMR)进行分析，得：
分子量表征MS 858.08
1H-NMR：(400MHz,CDCl3)，δ(ppm)：8.96(d,2H),8.41(d,2H),7.93(d,4H),7.62-7.65(m,4H),7.28-7.35(m,6H),7.23(d,2H),4.68(s,1H),2.34(s,12H),1.53(s,6H).
实施例4
一种有机金属配合物，具有通式(10)所示的结构，可以用作有机电致发光材料，尤其适用于红光客体材料：
其合成方法为：
(1)配体L10的制备
称取化合物A10(5mmol)和化合物B(6.5mmol)加入到到三口烧瓶中，加入Cu2O作为催化剂，在双排管上抽真空-充氮气-抽真空，循环三次，最后用氮气保护反应体系，用注射器加入甲苯溶液25mL，在100℃下反应24h左右，冷却至室温，旋蒸后过柱提纯，得到固体产物L10；
配合物10的制备
称取IrCl3·3H2O(1mmol)和L10(2.5mmol)加入到三口烧瓶中，在双排管上抽真空-充氮气-抽真空，循环三次，最后用氮气保护反应体系，将2-乙氧基乙醇和水的混合物(3:1,v/v)用注射器注入到反应体系中，搅拌，并将反应体系升温至110℃，反应时间为24小时左右，反应过程中有沉淀生成，将反应体系冷却至室温，然后将沉淀过滤，并用水、乙醇洗，得到红色固体产物，即铱二氯桥化合物(L10)2Ir(μ-Cl)2Ir(L10)2；
称取铱二氯桥化合物(0.2mmol)和Na2CO3(1.4mmol)并加入到三口烧瓶中，在双排管上抽真空-充氮气-抽真空，循环三次，最后用氮气保护反应体系，用注射器向反应体系中分别注入乙酰丙酮(0.5mmol)和2-乙氧基乙醇，搅拌，并将反应体系升温至回流，反应进行12小时后，将反应混合物降至室温，过滤得到红色沉淀物，用柱层析方法过柱提纯，得到红色固体，即为配合物10；
对得到的所述有机金属配合物通过激光解吸离子化时间-飞行质谱仪(MALDI-TOF-MASS)和核磁共振氢谱(1H NMR)进行分析，得：
分子量表征MS 886.11
1H-NMR：(400MHz,CDCl3)，δ(ppm)：8.91(d,2H),8.35(d,2H),7.93(d,4H),7.64(d,2H),7.28-7.35(m,6H),7.23(d,2H),4.61(s,1H),2.34(s,12H),2.32(s,6H),1.62(s,6H)。
实施例5
一种有机金属配合物，具有通式(13)所示的结构，可以用作有机电致发光材料，尤其适用于红光客体材料：
其合成方法为：
(1)配体L13的制备
称取化合物A13(5mmol)和化合物B(6.5mmol)加入到到三口烧瓶中，加入Cu2O作为催化剂，在双排管上抽真空-充氮气-抽真空，循环三次，最后用氮气保护反应体系，用注射器加入甲苯溶液25mL，在100℃下反应24h左右，冷却至室温，旋蒸后过柱提纯，得到固体产物L13；
(2)配合物13的制备
称取IrCl3·3H2O(1mmol)和L13(2.5mmol)加入到三口烧瓶中，在双排管上抽真空-充氮气-抽真空，循环三次，最后用氮气保护反应体系，将2-乙氧基乙醇和水的混合物(3:1,v/v)用注射器注入到反应体系中，搅拌，并将反应体系升温至110℃，反应时间为24小时左右，反应过程中有沉淀生成，将反应体系冷却至室温，然后将沉淀过滤，并用水、乙醇洗，得到红色固体产物，即铱二氯桥化合物(L13)2Ir(μ-Cl)2Ir(L13)2；
称取铱二氯桥化合物(0.2mmol)和Na2CO3(1.4mmol)并加入到三口烧瓶中，在双排管上抽真空-充氮气-抽真空，循环三次，最后用氮气保护反应体系，用注射器向反应体系中分别注入乙酰丙酮(0.5mmol)和2-乙氧基乙醇，搅拌，并将反应体系升温至回流，反应进行12小时后，将反应混合物降至室温，过滤得到红色沉淀物，用柱层析方法过柱提纯，得到红色固体，即为配合物13；
对得到的所述有机金属配合物通过激光解吸离子化时间-飞行质谱仪(MALDI-TOF-MASS)和核磁共振氢谱(1H NMR)进行分析，得：
分子量表征MS 958.26
1H-NMR：(400MHz,CDCl3)，δ(ppm)：8.43(d,2H),8.02(d,2H),7.96(d,4H),7.62-7.68(m,6H),7.36-7.41(m,6H),7.23-7.28(m,4H),4.83(s,1H),2.36(s,12H),1.58(s,6H)。
应用实施例
对比应用实施例
将透明阳极电极ITO基板在异丙醇中超声清洗5-10分钟，并暴露在紫外光下20-30分钟，随后用plasma处理5-10分钟，随后将处理后的ITO基板放入蒸镀设备，首先蒸镀一层30-50nm的NPB作为空穴传输层，然后是发光层的蒸镀，混合蒸镀化合物CBP，以及5--10％的Ir(piq)2(acac)，随后蒸镀20-40nm的Alq3作为电子传输层，随后再蒸镀0.5-2nmLiF，随后蒸镀100-200nm的金属Al。
应用实施例1
将透明阳极电极ITO基板在异丙醇中超声清洗5-10分钟，并暴露在紫外光下20-30分钟，随后用plasma处理5-10分钟，随后将处理后的ITO基板放入蒸镀设备，首先蒸镀一层30-50nm的NPB作为空穴传输层，然后是发光层的蒸镀，混合蒸镀化合物CBP，以及5--10％的配合物1，随后蒸镀20-40nm的Alq3，随后再蒸镀0.5-2nmLiF，随后蒸镀100-200nm的金属Al。
应用实施例2
将对比实施例中的配合物Ir(piq)2(acac)换成配合物4，作为发光层客体。
应用实施例3
将对比实施例中的配合物Ir(piq)2(acac)换成配合物10，作为发光层客体。
其中，
OLED器件制作如下：
对比应用实施例：ITO/NPB/CBP：Ir(piq)2(acac)/Alq3/LiF/Al；
应用实施例1：ITO/NPB/CBP：配合物1/Alq3/LiF/Al；
应用实施例2：ITO/NPB/CBP：配合物4/Alq3/LiF/Al；
应用实施例3：ITO/NPB/CBP：配合物10/Alq3/LiF/Al。
在1000nits下，OLED器件结果如下：
| 应用实施例 | Voltage/V | Cd/A | lm/W | CIEx | CIEy | LT90@1000nit |
| 1 | 4.5 | 16 | 11.6 | 0.675 | 0.330 | 132 |
| 2 | 4.7 | 18 | 13.1 | 0.670 | 0.325 | 141 |
| 3 | 5.0 | 19 | 15.2 | 0.670 | 0.320 | 145 |
| 对比例 | 5.3 | 14 | 10.3 | 0.670 | 0.330 | 108 |
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种用作有机电致发光材料的有机金属配合物，其特征在于，其结构如通式(I)所示：
(Y)nM(X)m-n (1)，
其中，M为原子量大于40的金属；
X为辅助配体；
m为金属M的总配位数，n为小于m并且至少为1的整数；
Y为主要配体，其结构如通式(I-I)、(I-II)或(I-III)所示：
其中，A和B分别独立地表示C5-C20环烷烃或芳烃，或者含有一个或多个杂原子的C5-C20杂环烷烃或杂芳烃；
R1、R2、R3和R4分别独立地表示单、二、三或四取代基，R1、R2、R3和R4取代基分别独立地选自氢、氘、卤素、烷基、杂烷基、芳基、杂芳基。
2.根据权利要求1所述的有机金属配合物，其特征在于，M为Ir；n为2。
3.根据权利要求1所述的有机金属配合物，其特征在于，X的结构为
4.根据权利要求1所述的有机金属配合物，其特征在于，A和B分别独立地表示五元或六元环烷烃或芳烃，或者含有一个或多个杂原子的五元或六元杂环烷烃或杂芳烃。
5.根据权利要求4所述的有机金属配合物，其特征在于，所述杂原子为O、S或N。
6.根据权利要求1所述的有机金属配合物，其特征在于，R1、R2、R3和R4取代基分别独立地选自氢、甲基、乙基、五元或六元芳基。
7.根据权利要求1所述的有机金属配合物，其特征在于，所述有机金属配合物的结构如下：
8.一种含有权利要求1-7中任意一项所述的有机金属配合物的OLED发光层。
9.一种含有权利要求1-7中任意一项所述的有机金属配合物的OLED红光客体材料。
10.一种含有权利要求1-7中任意一项所述的有机金属配合物的OLED器件。
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2016
- 2016-04-06 CN CN201610211052.2A patent/CN107266503A/zh active Pending
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