[发明专利]基于分子设计的Ir(bt)2(acac)环金属配体的绿光材料和橙光材料的制备方法

摘要

本发明提供基于分子设计的Ir(bt)₂(acac)环金属配体的绿光材料和橙光材料的制备方法，包括首先采用密度泛函优化了Ir(bt)₂(acac)环金属配体的基态S₀结构；接着基于优化好的基态分子结构，采用含时密度泛函方法计算了配合物的前线轨道和吸收光谱；然后在优化好的S₀构型的基础上，使用UB3LYP开壳层方法优化配合物的三重态的几何结构，对优化后的S₀构型的Ir(bt)₂(acac)环金属配体键进行拉伸，然后对拉伸后变形的分子进行优化。本发明采用量子力学的计算模拟技术，在发光材料的开发和性能改善中，选用合适的母体根据此策略先进行分子设计，再根据模拟的结果进行实验合成，在实际的合成过程中，更高效地获得性能优异的橙光和绿光有机光电功能材料。

主权项

1.基于分子设计的Ir(bt)2(acac)环金属配体的绿光材料和橙光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.首先采用密度泛函优化了Ir(bt)2(acac)环金属配体的基态S0结构；接着基于优化好的基态分子结构，采用含时密度泛函方法计算配合物的前线轨道和吸收光谱；然后在优化好的S0构型的基础上，使用开壳层密度泛函方法优化配合物的三重态的几何结构，对优化后的S0构型的Ir(bt)2(acac)环金属配体键进行拉伸，然后对拉伸后变形的分子进行优化；步骤2.分别选用氰基和甲氧基作为电子取代基，引入至Ir(bt)2(acac)环金属配体作为结构骨架的碳环C‑Ir键的对位和/或间位，采用步骤1的方法分析其取代后在DCM溶液中基态和最低三重激发态的几何结构、前线轨道能量和电子云分布、吸收光谱和磷光发射光谱、16个配合物的三线态能级，三线态金属‑配体电荷转移，单线态‑三线态能隙，跃迁电偶极矩，离子势，电子亲和能，重组能；具体包括以下步骤：1).在碳环上HOMO电子云集中的C‑Ir键的邻、对位设计了单取代物Ir3mo、Ir5mo、Ir3cn和Ir5cn；在LUMO电子云集中的间位设计了单取代物Ir2mo、Ir4mo、Ir2cn和Ir4cn；2).在单取代物的基础上，设计同取代类型的二取代物，即同时取代HOMO电子云集中的C‑Ir键的邻、对位设计了Ir35mo；同时取代LUMO电子云集中的C‑Ir键的间位设计了Ir24mo；以及异取代类型的二取代物，同时取代HOMO，LUMO都有分布的C‑Ir键的间位和对位设计了Ir3mo4cn和Ir3cn4mo二取代物；在二取代物的基础上设计能体现取代基协同效应的三取代物，即同取代类型的Ir345mo，异取代类型的Ir35mo4cn及Ir24mo3cn；3).筛选出性能高的绿光和橙光材料的母体化合物Irbt和甲氧基取代的物质Ir2mo、Ir3mo、Ir24mo、Ir35mo和Ir345mo，并用实验合成；制备方法具体包括：1).反应物1a～1f可商购获得，无需进一步纯化即可使用，所有溶剂均为分析级，并在使用前新蒸馏；2).将1a～1f各自均为10mmol分别与20mL二氯亚砜一起回流3小时，然后真空除去过量的二氯亚砜；将残余物溶于20mL N‑甲基吡咯烷酮中，然后在惰性气氛下将所得溶液滴加到10mmol邻氨基苯硫酚溶液中，然后在搅拌下回流1小时；冷却后，将反应物倒入水中，然后用7mol·L‑1氨水中和至pH＝8～9；过滤沉淀物，用乙醇重结晶，得到相应的环金属酸盐配体3a～3f；3).在氩气下，将3a～3f各自均为2.4mmol分别与IrCl3·3H2O为1mmol在乙二醇乙醚:水＝3:1的混合物中回流24小时，然后过滤沉淀物并用10mL1mol·L‑1HCL、3×15mL甲醇依次洗涤，然后真空干燥，得到二氯桥连铱(III)配合物4a～4f的相应粗产物；然后通过在氩气下将4a‑4f各0.1mmol，乙酰丙酮为0.3mmol和碳酸钠为1mmol在10mL的乙二醇乙醚中回流12小时来制备目标化合物5a～5f；冷却后，收集沉淀物并通过硅胶柱快速色谱纯化，用CHCl3作为洗脱剂，然后从二氯甲烷和甲醇的混合物中重结晶超过三次以得到满意的纯度，然后在100℃、1.5KPa的真空下干燥24小时；4).对实验合成的目标化合物Ir2mo、Ir3mo、Ir24mo、Ir35mo和Ir345mo进行性能测试，验证获得的目标化合物Ir2mo、Ir3mo、Ir24mo、Ir35mo和Ir345mo是性能优异的绿光和橙光材料。