一种咪唑类化合物及其应用制造技术

本发明专利技术公开了下式(1)的通式化合物：

An imidazole compound and its application

【技术实现步骤摘要】
一种咪唑类化合物及其应用
本专利技术涉及一种咪唑类有机化合物，其可以用作有机电致发光器件的主体材料或者电子传输材料；本专利技术还涉及该化合物在有机电致发光器件中的应用。
技术介绍
有机电致发光二极管(OLEDs)具有自发光、广视角、低功耗、高对比度等诸多优势因而在白光照明、柔性显示、超薄显示、透明显示等领域有着广泛的应用。自从1987年华裔科学家邓青云教授发现OLEDs以来，有机电致发光材料经过了三十年的发展。第一代发光材料为荧光材料，其只能利用25％的单线态激子进行发光，发光效率较低，直接导致OLEDs器件功耗较高。磷光材料能够同时利用单线态以及三线态激子进行发光，因而理论上最大能够达到100％的内量子利用率。磷光器件的较荧光器件功耗明显下降，效率显著提升。因而磷光材料也被誉为第二代发光材料。但是由于磷光材料一般都含有重金属(如铱、铂等)，价格昂贵且对环境有一定的污染，限制了磷光材料的进一步发展。2012年日本九州大学提出了热活化延迟荧光(TADF)的概念，当某些不含金属的有机分子的三线态与单线态能级差较小时(如小于0.3eV)，三线态激子能够通过吸收环境热量经历反向的系间蹿跃过程回到单线态进而发光。由于能够同时利用单线态与三线态激子进行发光，热活化延迟荧光器件的效率大幅度提升，部分光色的效率值甚至超过传统磷光器件。TADF材料由于不含有金属，成本较低，因而也被称作第三代发光材料。高效的热活化延迟荧光器件往往需要将TADF染料掺杂到主体中使用以降低三线态激子的淬灭，提高发光效率。TADF器件性能的好坏除了与染料自身性能有关外与主体的性能也息息相关。文献(Adv.Mater.2017,29,1604856；Chem.Sci.,2016,7,2870–2882；Sci.Adv.2017；3:e1700904)中报道了一系列高效的膦氧类主体材料(如DPEPO、PPF等)，该类材料具有良好的电子传输性能以及高的三线态能级，基于膦氧类主体材料的TADF器件往往能够取得高的发光效率，在蓝光、绿光TADF器件中都有着广泛的应用。然而膦氧类材料制备的器件往往驱动电压较高。此外膦氧类主体材料极性较大，往往导致TADF器件光谱的红移，器件色纯度不佳。膦氧类材料的稳定性也较差导致器件寿命极低，严重限制了其进一步发展。专利CN104364250中报道了一系列基于烷基取代苯并咪唑类的化合物，其作为电子传输与注入材料表现出了优异的器件性能。由于苯并咪唑以烷基取代，其稳定性有待提高。此外，在该专利中苯并咪唑大多连在稠环上，三线态能级较低且并未报道该系列化合物作为TADF主体的应用情况。TADF材料作为第三代发光材料，对降低器件功耗与成本方面有着突出优势因而业界亟需开发高效、稳定的电子型TADF主体材料。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中的问题(即电子型主体稳定性差、驱动电压高、寿命短等)，专利技术人经过研究，设计了一系列基于咪唑类的新型主体材料。本专利技术提供了一类基于咪唑基团的化合物，其结构如通式(1)所示：进一步优选的，本专利技术的化合物如通式(1-1)至式(1-3)所示：上述通式中，Z为S或者O；X1～X10各自独立地选自CR3或者N，且X9与X10之间可为单键连接也可不连接；R1和R2分别独立的表示单取代基到最大允许取代基或无取代基，且各自独立地选自氢、C1～C12烷基、取代或未取代的C6～C30芳基、取代或未取代的C3～C30杂芳基中的一种；R3选自氢、C1～C12烷基、取代或未取代的C6～C30芳基、取代或未取代的C3～C30杂芳基中的一种；L1和L2各自独立地选自单键、取代或未取代的C6-C30的芳基、取代或未取代的C3-C30的杂芳基中的一种；优选苯基或吡啶基；Ar1选自取代或未取代的咪唑类基团；Ar2选自取代或未取代的C6-C30的芳基、取代或未取代的C3-C30的杂芳基中的一种；当上述基团存在取代基时，所述取代基分别独立地选自卤素、氰基、C1-C10的烷基或环烷基、C2-C6的烯基或环烯基、C1-C6的烷氧基或硫代烷氧基、C6-C30的芳基、C3-C30的杂芳基中的一种。进一步的，Ar1更优选为以下罗列式(2-1)至式(2-19)的基团；上述式2-1至式2-19中：Y1-Y4为CR5或者N原子，且其中为CR5的个数不少于2个。A1和A2为在上述结构式中并环连接的取代基团，A1和A2分别独立地选自C11～C30的稠环芳基或C3～C30的稠环杂芳基；R4至R6分别独立选自氢、C1～C12烷基、取代或未取代的C6～C30芳基、取代或未取代的C3～C30杂芳基中的一种；其中，*表示连接位置，“—”表示连接位点位于该划过的环结构上的任意能够成键的位置。更进一步的，Ar1更优选为以下罗列的基团：上述各式中，R7和R8分别独立选自氢、C1～C12烷基、取代或未取代的C6～C30芳基、取代或未取代的C3～C30杂芳基中的一种；*表示连接位置，“—”表示连接位点位于该划过的环结构上的任意能够成键的位置。进一步的，Ar2优选自如下罗列的受体基团：取代或未取代的咪唑基团、取代或未取代的嘧啶基团、取代或未取代的吡啶基团、取代或未取代的喹唑啉基团、取代或未取代的异喹唑啉基团、取代或未取代的苯并吡嗪基团、取代或未取代的咔唑基团、取代或未取代的芴基团、取代或未取代的咔啉基团、取代或未取代的苯腈基团。进一步的，Ar2更优选为以下罗列的基团：上述各式中，R9和R10分别独立选自氢、C1～C12烷基、取代或未取代的C6～C30芳基、取代或未取代的C3～C30杂芳基中的一种；*表示连接位置，“—”表示连接位点位于该划过的环结构上的任意能够成键的位置。更进一步的，本专利技术通式(1)的化合物可由具体化合物M1-M108所示。作为本专利技术的另一个方面，本专利技术还提供了一种如上所述的化合物在有机电致发光器件中的应用。具体说，可以作为有机电致发光器件中的发光主体材料或者电子传输层材料使用作为本专利技术的又一个方面，本专利技术还提供了一种有机电致发光器件，包括第一电极、第二电极和插入在所述第一电极和第二电极之间的若干有机层，其特征在于，所述有机层中含有上述通式(1)或通式(1-1)中的有机化合物。研究发现，本专利技术的上述通式化合物成膜性好，适合用作发光主体材料和电子传输材料。其原理尚不明确，据推测可能是以下原因：本专利技术通式(1)所示的化合物由于具有咪唑基团，材料的电子传输性能良好，极性适中，结构稳定。该类材料作为有机电致发光器件的主体材料或者电子传输层材料使用时，相比现有技术，能够进一步降低开启电压、改善光色、提升器件效率与寿命。本专利技术的技术方案有如下优点：(1)咪唑类基团均具有良好的电子传输能力，作为主体材料使用时能够有效地降低注入能垒，平衡载流子传输，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通式化合物，如下式(1)所示：/n

【技术特征摘要】
1.一种通式化合物，如下式(1)所示：



式(1)中：Z为S或者O；
X1～X10各自独立地选自CR3或者N，且X9与X10之间的虚线表示X9与X10之间可为单键连接也可不连接；
R1和R2分别独立的表示单取代基到最大允许取代基或无取代基，且各自独立地选自氢、C1～C12烷基、取代或未取代的C6～C30芳基、取代或未取代的C3～C30杂芳基中的一种；
R3选自氢、C1～C12烷基、取代或未取代的C6～C30芳基、取代或未取代的C3～C30杂芳基中的一种；
L1和L2各自独立地选自单键、取代或未取代的C6-C30的芳基、取代或未取代的C3-C30的杂芳基中的一种；
Ar1选自取代或未取代的咪唑类基团；
Ar2独立地选自取代或未取代的C6-C30的芳基、取代或未取代的C3-C30的杂芳基中的一种；
当上述基团存在取代基时，所述取代基分别独立地选自卤素、氰基、C1-C10的烷基或环烷基、C2-C6的烯基或环烯基、C1-C6的烷氧基或硫代烷氧基、C6-C30的芳基、C3-C30的杂芳基中的一种。


2.根据权利要求1所述的通式化合物，其中式(1)由下式(1-1)至式(1-3)表示：






式(1-1)至式(1-3)中，Z、X1～X10、R1和R2、L1和L2、Ar1和Ar2的定义均与在式(1)中的定义相同。


3.根据权利要求1或2所述的通式化合物，其中式(1)、式(1-1)至式(1-3)中，L1和L2各自独立地选自苯基或吡啶基。


4.根据权利要求1或2所述的通式化合物，其中式(1)、式(1-1)至式(1-3)中，Ar1选自以下式(2-1)至式(2-19)的基团；






上述式2-1至式2-19中：Y1-Y4为CR6或者N原子，且其中为CR6的个数不少于2个；
A1和A2为在上述结构式中并环连接的取代基团，A1和A2分别独立地选自C11～C30的稠环芳基或C3～C30的稠环杂芳基；
R4至R6分别独立选自...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏金贝，李国孟，高文正，孙磊，
申请(专利权)人：北京鼎材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11