[发明专利]环丙沙星作为发光材料在有机电致发光器件中的应用

说明书

技术领域

本发明属于有机电致发光器件技术领域，涉及一种用于制作有机电致发光器件的发光材料，特别是涉及4-喹诺酮羧酸类衍生物环丙沙星。 

背景技术

电致发光也称场致发光（EL），是指在电场作用下某种发光材料将电能直接转换为光能。依驱动方式，可分为直流和交流电致发光；依发光的激发机理，可分为低场和高场下的发光；依发光材料种类，可分为无机和有机电致发光。 

据统计，全球每年发电量的20%被用于照明。目前最常用的两种传统白光光源——白炽灯和荧光管对能量的利用效率都不高，白炽灯的发光效率一般为7～20lm/W，而荧光管为40～90lm/W。越是现代化的国家对于灯具照明的使用量也越大，如果能用较少的电力产生一样的照明效果，就能达到很好的节约能源效果。为了节约能源，提高能量利用效率，开发新型白光光源是很有意义和前景的，而有机电致发光器件（OLED）就具备了这种潜能。 

OLED具有低电压驱动、高效率、低功耗和制备工艺相对简单、原料来源广泛等特点。白色OLED是实现全彩显示的有效方法之一，将白光器件与彩色滤色膜相结合，通过滤色膜将白光转换为其他颜色，就可以得到全彩色OLED器件。现在OLED已进入照明产业，用以作为一些特殊用途的光源。 

OLED与LED一样，同属于固态照明，都具有发热量低、耗电量小、反应速度快、体积小、耐震耐冲击、可平面封装、易开发成轻薄短小产品等优点，没有白炽灯泡高耗电、易碎及日光灯废弃物含汞污染、启动电压高等问题，因此被称为“绿色光源”。除具有固态照明共有的优点外，OLED照明还具有一些独特的优点：1）OLED属于扩散型面光源，不需要像LED一样通过额外的导光系统来获得大面积的白光光源；2）由于有机发光材料的多样性，OLED照明可以根据需求设计所需颜色的光，目前无论是小分子OLED，还是聚合物PLED，都已获得了包含白光光谱在内的所有颜色的光；3）OLED可在多种衬底材料如玻璃、陶瓷、金属，尤其是塑料类可挠性材料上制作，这使得设计照明光源时更加自由；4）采用制作OLED显示的方式制作OLED照明面板，可在照明的同时显示信息；5）OLED在照明系统中还可被用作可控色，允许使用者根据个人需要调节灯光氛围；6）OLED器件的工作电压很低，利于控制，使用非常安全。 

虽然OLED具有上述优点，但由于其发光材料及制备工艺等的限制，至今一直没有产业化。 

到目前为止，用于制备OLED器件的红光材料和绿光材料，无论从种类上还是性能上都比较成熟，但制备白光OLED只有红光和绿光材料还远远不够，必须有蓝光材料作为互补才可以获得较为满意的白光OLED。然而由于用于OLED器件的蓝光材料在设计、制备及光电性能中存在的种种困难，蓝光OLED材料一直较红光、绿光OLED材料发展慢，且很不成熟，这就制约了白光OLED的发展。 

从已经报道的文献来看，三环芳香烃化合物以其高的热稳定性和高的色纯度，已经成为本领域的研究热点，而含氮化合物的特殊电子结构，又有效地提高了材料的荧光量子效率，使其在器件效率方面独领风骚。喹诺酮类药物及其衍生物正好具备这种结构。 

环丙沙星（CPFX），化学名称1-环丙基-6-氟-1,4-二氢-4-氧代-7-(1-哌嗪基)-3-喹啉羧酸，其结构式如下，为合成的第三代喹诺酮类抗菌药物，具广谱抗菌活性，杀菌效果好，几乎对所有细菌的抗菌活性均较诺氟沙星及依诺沙星强2～4倍，对肠杆菌、绿脓杆菌、流感嗜血杆菌、淋球菌、链球菌、军团菌、金黄色葡萄球菌具有抗菌作用。。 

发明内容

本发明的目的是提供4-喹诺酮羧酸类衍生物环丙沙星除治疗药物外的新用途。 

本发明发现，环丙沙星具有较好的光电性能，可以作为发光材料或主体材料应用于有机电致发光器件的制备中。 

环丙沙星的分子结构具有刚性平面结构，同时破坏了原来分子的平面性，提高了化合物的热稳定性，使其成膜性很好，这是该化合物优于目前存在的有机电致发光材料的主要原因。 

图1给出了环丙沙星的循环伏安曲线。 

从图1可以看出：环丙沙星的起始氧化电位()为2.0V，起始还原电位()为-0.5V。根据电化学方法计算环丙沙星的最高占有分子轨道(HOMO)和最低未占有分子轨道(LUMO)能级（相对真空能级）的关系式为： 

通过计算得到：环丙沙星的HOMO能级为-6.74eV，LUMO能级为-4.24eV，光学带隙()为-2.50eV，为蓝光发射材料。

图2为环丙沙星在去离子水中的UV-Vis吸收光谱。