[发明专利]芘并咪唑衍生物及其制备方法，及电致发光器件

说明书

技术领域

本发明属于有机电致发光技术领域，具体涉及一类具有双极载流子传输性能的蓝色荧光发光材料——芘并咪唑衍生物及其制备方法和其作为电致发光材料在电致发光领域中的应用。

背景技术

自1987年Tang和Van Slyke(Appl.Phys.Lett.1987,51(12).21)报道了有机发光二极管(organic light emitting diodes,OLEDs)以来,电致发光领域经过二十多年的发展，在材料体系、器件应用和相关理论方面都取得了长足的进步。有机薄膜电致发光器件具有自主发光、低电压直流驱动、全固化、视角宽、颜色丰富等一系列的优点，拥有广阔的应用前景。

OLED的典型结构包括阴极层、阳极层，和位于这两层之间的有机发光层，有机发光层中可包括电子传输层、空穴传输层和发光层中的一种或几种功能层。双极型载流子传输材料兼具电子和空穴传输性能，可以平衡器件中载流子的注入和传输，简化器件结构，节约成本，因而受到广泛关注。近年来，咪唑类化合物，特别是芳香类咪唑衍生物，由于其独特的电子结构，在电致发光领域得到了广泛的研究。如专利号为US8,853,724和US8,772,767的美国有关于OLED内容的专利中均涉及一种咪唑类的化合物，该化合物通过苯基团将三个苯并咪唑基团连接起来，整个材料表现了良好的成膜性和高的热力学稳定性，特别是优异的电子注入性能，使其成为现今应用最广的电子注入层材料和发光主体材料。

芘是一个典型的稠环芳烃，芘及其衍生物一般具有较高的量子产率、较长的荧光寿命、优异的光稳定性和对微环境改变的敏感性以及易于形成激基缔合物的倾向。芘是芳香性的平面结构，具有较强的π电子离域能，芘及其衍生物作为电致发光材料已经进行广泛的研究和报道。如Li报道的(Li X G，Liu Y W，Huang M R，et al.Simple efficient synthesis of strongly luminescent polypyrene with intrinsic conductivity and high carbon yield by chemical oxidative polymerization of pyrene[J].Chem.Eur.J.2010,16,4803-4813)通过化学氧化法将芘单体聚合成荧光发射能力更强的聚芘，尤其是由长链烷基取代芘衍生物形成的聚合物，经聚合后得到可溶性的荧光聚合物，赋予材料较好的成膜加工性，使其易于器件化，便于使用。Klaus Müllen等研究小组报道的芘的衍生物(Chem.Rev.2011,111,7260–7314)，不仅能够发射荧光，而且可以用做空穴或电子传输材料。由于刚性分子间π-π堆积会导致形成excimers(激基缔合物)并引起材料的固态荧光显著淬灭,所以设计合成固态下表现高荧光量子效率的芘类发光材料具有重要意义。如专利号为RE44,824的美国专利中涉及了大量的芘的衍生物以及在OLED上的应用，然而分子设计方面涵盖的内容过多，并没有突出芘并咪唑类衍生物在OLED的突出部分，这里我们以双极性化合物为出发点，将具有空穴传输性质的三苯胺基团和具有电子传输性质的咪唑和氟这样电负性较大的元素从不同方向引入芘中,来设计合成一系列新型芘并咪唑衍生物。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一类新型荧光材料——芘并咪唑衍生物，该化合物同时具有良好的空穴和电子的注入功能，可直接作为多功能的发光材料，也可作为注入传输类材料或主客体材料，扩展了可供制备有机发光器件使用的有机化合物的种类。

本发明提供一种芘并咪唑衍生物，具有以下结构通式：

其中，Ar可以是

本发明还提供一种上述芘并咪唑衍生物的制备方式，包括以下步骤：合成、分离和纯化。

合成步骤包括取芘醌、4-三苯胺醛、醋酸铵和相应氟取代或者三氟甲基取代的苯胺衍生物，在冰醋酸中加热至120℃，回流两小时后，停止加热得到反应液。

分离步骤包括将所述反应液冷却至室温后过滤，得到残留固体。

纯化步骤包括将所述残留固体用SiO₂柱分离，以二氯甲烷-石油醚作为流动相过柱提纯，得到如上所述的芘并咪唑衍生物。

所述氟取代或者三氟甲基取代的苯胺衍生物包括3,5二氟苯胺、4-三氟甲基苯胺、3-三氟甲基苯胺和3,5-2三氟甲基苯胺。

本发明还提供一种电致发光器件，包括包括衬底层，空穴注入层，空穴传输层，发光层，电子传输层和阴极层。