[发明专利]芳基吖啶膦螺环化合物的合成及其应用

说明书

本发明公开了一种芳基吖啶膦螺环双极性化合物的合成及其应用，属于有机化学领域。该类化合物通过加成、关环、氧化，取代等多步反应后合成，具体为：将2‑溴三芳基膦3与丁基锂反应进行卤锂交换后，与酮进行亲核加成，接着在酸存在下发生分子内关环反应，随后与双氧水在醋酸中氧化反应，最后与硫化试剂或硒试剂反应后得到芳基吖啶膦螺环双极性化合物。本方法合成过程简单，高效，得到的芳基吖啶膦螺环双极性化合物具有良好的光电性能，可应用于有机电致发光器件中。

技术领域

本发明具体涉及芳基吖啶膦螺环化合物的合成及其应用，属于有机合成中OLED技术领域。

背景技术

磷光有机发光二极管(PhOLEDs)使用Ir(III)，Pt(II)或Os(II)作为磷光客体，通过重原子效应引起的系间窜越(ISC)，利用单线态激子(25％)和三线态激子(75％)，可以达到理论上100％的内量子效率，突破了传统荧光OLEDs分子内量子效率25％的理论极限。因此，PhOLEDs在全彩显示和白色固体照明领域有广泛的商业应用价值。然而，在高浓度掺杂下，由于磷光客体的存在，经常遇到浓度猝灭和三线态湮灭，影响器件的稳定性和发光效率。

为了解决这些问题，通常采用主客体掺杂体系，将客体材料掺杂到合适的主体材料中以提高器件的性能。一般来说，主体材料比客体材料具有更高的三线态能级(T₁)，以抑制主客体之间的能量反转，并有效地限制发射层中的三线态激子。此外，高的热稳定性和稳定的无定形态也是实现高效率器件的关键。例如，经典的空穴传输型主体材料4,4-N,N-二咔唑联苯(CBP)，广泛应用于绿/红色磷光器件。但是，由于其玻璃化转变温度(T_g，62℃)较低，致使器件稳定性差，并且其三线态能级(T₁，2.56eV)低于一般蓝色发光器件(T₁，2.70eV)，导致能量反转。经过结构修饰的分子1,3-N,N-间二咔唑苯(mCP)和DCDPA具有比CBP更高的三线态能级(T₁，2.90eV)，因此作为空穴传输型主体材料用于红、绿、蓝色发光器件比CBP具有更好的性能。

由于mCP和DCDPA的单极性特征，在空穴传输层(HTL)或电子输运层(ETL)附近往往会引起载流子复合，为了获得高性能的器件，扩大载流子复合区，减少三线态湮灭和激子扩散，采用同时可以传输空穴和电子的双极性主体材料，从而减少器件的加工步骤，获得高性能的PhOLEDs。例如，以mCP为核心结构合成的双极性分子SimCP，DCPPO，mCPPO1，mCPCN作为主体材料制成的蓝色PhOLEDs比mCP制成的器件具有更好的性能和结构。然而，这些化合物的合成步骤多、产品收率低、成本高，影响PhOLEDs在全彩色显示和固态照明中的商业化应用。

因此，探索简便的合成方法，获得高产率的双极性主体材料，对降低器件成本具有重要意义。然而，PhOLEDs由于使用重金属配合物作为客体发光材料，从而使得其成本较高；因此，采用廉价金属配合物或者纯有机发光材料以获得高性能发光器件当前OLEDs降低成本、迈向市场化的关键。近期，热延迟荧光(TADF)由于是一种纯有机发光材料，其HOMO-LUMO轨道有效分离，使其三线态激子通过热活化的方式跃迁到单线态轨道上，从而可以获得100％的内量子效率，因而受到广泛关注。然而，热延迟荧光材料与磷光有机发光材料类似，存在浓度猝灭、三线态湮灭等问题。同样需要将其掺杂到主体材料中，以解决上述难题。为了抑制磷光客体或热延迟荧光客体材料的高浓度猝灭和三线态湮灭，通常设计合成具有大体积空间位阻效应的已解决这一难题。螺环化合物不仅具有优良的溶解性、较高的荧光量子效率，而且由于芴9位通过sp³碳原子相连的两个近乎垂直的平面结构单元，因而具有很大的空间位阻效应和因有限的π-共轭结构而具有较高的三线态能级。

然而，具有高三线态能级的主体材料常因由于能量不匹配的而不能用于红、绿器件。只有少数单极性主体材料适用于红、绿、蓝三基色发光器件中，但由于激子复合区域窄而使得效率滚降较高。

发明内容