[发明专利]一种以咔唑为核的具有蝴蝶形状的双极性小分子主体材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电致发光材料技术领域，特别涉及一种以咔唑为核的具有蝴蝶形状的双极性小分子主体材料及制备方法。

背景技术

苯胺化合物由于具有刚性结构、良好的空穴传输能力和无定型态等特性，已被广泛应用于有机光电子中。在苯胺化合物中，咔唑和咔唑衍生物已受到广泛关注并被应用于有机发光二极管(OLEDs)、光生伏打电池和场效应晶体管中。咔唑和咔唑衍生物除了具有苯胺化合物的常规特性外，还具有高三线态能级(2.9eV)的特点，这使得他们满足获得高三线态能级的主体材料的需要。然而在它们的实际应用中，常常受限于它们自身较差的电子传输能力。而且，大部分基于咔唑的小分子和聚合物是通过咔唑的3,6,2,7,1,8和N位的连接构筑的。比如，Wang等人合成了一个通过在咔唑的3,6和N位分别连接咔唑等单元构筑的树枝状主体材料，应用此主体材料的白光PhOLED的最大功率效率达到了80.9lm/W。Jiang等人通过修饰咔唑的3,6位或2,7位获得了四个新型化合物，以这些新型化合物为主体材料，FIipic为掺杂材料，所制备的基于溶液加工的蓝光PhOLED的启亮电压仅为4.0V，最大电流效率达到了27.2cd/A。近年来，多种多样的在咔唑的1,8位双取代的咔唑衍生物陆续被报道，这些咔唑衍生物被用于荧光探针或者被用于探究刚性结构和连接位置的关系。

事实上，咔唑单元提供了很多通过简单的化学方法引入基团的选择，然而，四取代咔唑衍生物的主体材料很少被报道。2012年Huang等人报道了两个在咔唑的1,3,6,8位引入螺芴单元或者苯单元构筑的具有蝴蝶形状的化合物，以这两个化合物为主体材料的基于溶液加工的绿光器件的最大电流效率达到了41.0cd/A，最大外量子效率达到了11.8％。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种以咔唑为核的具有蝴蝶形状的双极性小分子主体材料，具有良好的电子和空穴传输能力，可以平衡载流子的传输，使得更多的激子有效复合，进而提高电流效率。

本发明的另一目的在于提供上述咔唑为核的具有蝴蝶形状的双极性小分子主体材料的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种以咔唑为核的具有蝴蝶形状的双极性小分子主体材料，所述双极性小分子主体材料的通式为：

上式中，n为大等于或大于0的自然数；当A为给电子单元时，B为吸电子单元；当B为给电子单元时，A为吸电子单元。

所述给电子单元为苯基咔唑或三苯胺单元

所述吸电子单元为二苯基磷氧吡啶或嘧啶单元。

所述双极性小分子主体材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)以冰醋酸为溶剂，使2,7-二溴基-9-辛基咔唑与碘化钾和碘酸钾在75～85℃下反应，得到产物P1；

(2)将产物P1与反应物a在85～95℃下进行铃木反应，得到产物P2；

(3)以无水四氢呋喃为溶剂，先将产物P2和正丁基锂在-75～-80℃下反应1～2小时，接着加入二苯基氯化磷，在室温下反应10～15小时，得到目标产物；

其中，反应物a为9-(4-硼酸频那醇酯基苯基)咔唑、4-(二苯基氨基)苯硼酸频哪醇酯、二苯基氯化磷或2-吡啶硼酸酯、3-吡啶硼酸频哪醇酯、4-吡啶硼酸频哪醇酯、5-嘧啶硼酸频哪醇酯中的一种。

所述双极性小分子主体材料的制备方法，可以用步骤(4)替换步骤(3)：

(4)将产物P2与反应物b在85～95℃下进行铃木反应，得到目标产物；

当反应物a为9-(4-硼酸频那醇酯基苯基)咔唑或4-(二苯基氨基)苯硼酸频哪醇酯时，则反应物b为二苯基氯化磷或2-吡啶硼酸酯、3-吡啶硼酸频哪醇酯、4-吡啶硼酸频哪醇酯、5-嘧啶硼酸频哪醇酯中的一种；

当反应物为a为二苯基氯化磷或2-吡啶硼酸酯、3-吡啶硼酸频哪醇酯、4-吡啶硼酸频哪醇酯、5-嘧啶硼酸频哪醇酯中的一种时，则反应物b为9-(4-硼酸频那醇酯基苯基)咔唑或4-(二苯基氨基)苯硼酸频哪醇酯。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

(1)本发明首次同时将给电子基团和吸电子基团连接到咔唑的2,3,6,7位上，合成出具有蝴蝶形状的双极性主体材料，该材料合成步骤少，合成简单易行，提纯容易，有利于工业化应用。

(2)本发明的以咔唑为核的蝴蝶型双极性小分子主体材料具有较好的溶解性、成膜性和薄膜形态稳定性，以其作为主体材料在制备器件时不用退火处理，使得制备工艺更加简单；