基于二苯并呋喃的蓝光材料及其制备方法和应用

本发明涉及电致发光材料，尤其涉及一种基于二苯并呋喃的蓝光材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、有机电致发光二极管(organic light-emitting diodes,oleds)经过30余年的发展，在显示和照明领域已经进入了大规模应用的阶段。与传统的显示器相比，具有响应快、能耗低、自发光、色域广、超薄、可折叠及柔性、能够制作大尺寸面板等优点，是未来最理想和最具有应用前景的新型显示技术。

2、在oleds器件中，发光材料的性能是决定器件表现的重要参数。目前，蓝光材料存在发光效率低、浓度猝灭、稳定性差的问题，难以获得具有高效率、高稳定性的蓝光oleds器件，从而难以满足商业应用。从材料分子结构角度，构成宽带隙的蓝光分子通常有两种设计策略。一种是通过苯基、芴基、萘基、芳炔基等芳香共轭基团连接，通过调控基团的共轭长度调控发光波长，但这类材料在聚集态下易堆积而产生荧光猝灭。另一种是通过弱电子给体和受体，通过合适的共轭π桥基团连接，构成d-π-a型分子。要实现蓝光发射，需要控制电子给、受体结构的给电子、吸电子能力和π桥基团的共轭程度，电子给体、受体及π桥基团匹配不当易造成发光红移、量子产率降低，因此，具有高发光效率、良好热稳定性的蓝光材料是目前存在的难点。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于二苯并呋喃的蓝光材料及其制备方法和应用，本发明提供的基于二苯并呋喃的材料能够实现蓝光发射、发光效率较高，且具有良好的热稳定性。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案。

3、本发明提供了一种基于二苯并呋喃的蓝光材料，具有式i所示结构：

4、

5、所述式i中r为*表示基团连接位置。

6、一种具体的基于二苯并呋喃的蓝光材料的合成路线如下所示：

7、

8、其中，由a和b合成c的过程中，所述碱性试剂为na2co3、k2co3、或cs2co3中的任意一种；所述钯催化剂为pd(pph3)4、pdcl2、或pd2(dba)3中的任意一种；所述极性有机溶剂m为四氢呋喃、甲苯、n,n-二甲基甲酰胺中的任意一种；所述醇溶剂为碳原子数小于4的低碳醇；所述极性有机溶剂m与所述醇溶剂的体积之比为20～10:1。

9、由d合成e的过程中，溶剂采用添加强碱试剂的极性溶剂，所述极性溶剂为四氢呋喃，所述强碱试剂为双(三甲基硅烷基)氨基钾，所述强碱试剂、d所示结构化合物与溶剂的用量之比为3～10mmol:1～2mmol:20～100ml。该过程中，反应的温度为60～70℃，反应时间为6～10h。

10、由e合成f的过程中，溶剂采用氯代烷烃溶剂，所述氯代烷烃溶剂优选为二氯甲烷，三氯甲烷，四氯化碳，二氯乙烷，更优选为二氯甲烷。反应物料与试剂的用量满足：式e所示结构的化合物：三氯化硼：二氯甲烷溶剂＝4～6mol：0.5～1ml：40～80ml。反应的初始温度为-78℃，然后将反应混合物缓慢加热至室温，反应时间为3～5h。

11、由c与f合成i-1的过程中，所述式c所示结构的化合物、式f所示结构的化合物、叔丁基锂引发剂的用量之比为1～1.5mol：1～5mol：1.5～10mol，反应温度为-78℃～室温，反应时间4～8h。

12、另一种具体的基于二苯并呋喃的蓝光材料的合成路线如下所示：

13、

14、其中，由a和b合成c的过程中，所述碱性试剂为na2co3、k2co3、或cs2co3中的任意一种；所述钯催化剂为pd(pph3)4、pdcl2、或pd2(dba)3中的任意一种；所述极性有机溶剂m为四氢呋喃、甲苯、n,n-二甲基甲酰胺中的任意一种；所述醇溶剂为碳原子数小于4的低碳醇；所述极性有机溶剂m与所述醇溶剂的体积之比为20～10:1。

15、由c与g合成i-2的过程中，所述式c所示结构的化合物、式g所示结构的化合物、叔丁基锂引发剂的用量之比为1～1.5mol：1～5mol：1.5～10mol，反应温度为-78℃～室温，反应时间4～8h。

16、本发明提供的基于二苯并呋喃的蓝光材料可以作为发光层材料应用于有机电致发光器件及其制备过程。

17、本发明提供的基于二苯并呋喃的蓝光材料及其制备方法和应用，相对于现有技术所取得技术进步在于：

18、(1)相对于现有的蓝光材料，本发明提供的基于二苯并呋喃的蓝光材料以萘基团为π桥，以螺硼啶或二芳基硼衍生物为电子受体。在萘环上引入二苯并呋喃电子给体及适当的电子受体，构成具有扭曲结构的d-π-a型分子。本发明提供的萘基团中心核具有平面对称结构和适当的共轭程度，电子受体具有非平面刚性结构和弱的吸电子能力。萘中心核与电子受体形成大的缺电子共轭体系，提供弱的吸电子效应、共轭效应和空间位阻效应，与弱电子给体二苯并呋喃配合，有利于材料实现蓝光发射；同时，共轭效应有利于降低体系的能量，提高材料的热稳定性；共轭效应与空间位阻效应能够提高分子结构刚性、抑制分子间相互作用引起的非辐射跃迁，提高材料荧光量子产率，从而提高材料的发光效率，有助于提高其在电致发光器件中的性能。

19、(2)本发明提供的蓝光材料的制备方法，起始原料易于获得，反应条件适宜，操作步骤简单，利于降低制备成本，实现商业化应用。

技术特征：

1.一种基于二苯并呋喃的蓝光材料，其特征在于，具有式i所示结构：

2.权利要求1所述蓝光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述蓝光材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碱性试剂为na2co3、k2co3、或cs2co3中的任意一种；所述钯催化剂为pd(pph3)4、pdcl2、或pd2(dba)3中的任意一种；所述极性有机溶剂m为四氢呋喃、甲苯、n,n-二甲基甲酰胺中的任意一种；所述醇溶剂为碳原子数小于4的低碳醇；所述极性有机溶剂m与所述醇溶剂的体积之比为20～10:1。

4.根据权利要求2所述蓝光材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述式c所示结构的化合物、式f或式g所示结构的化合物、叔丁基锂引发剂的用量之比为1～1.5mol：1～5mol：1.5～10mol，亲核取代反应的反应温度为-78℃～室温，反应时间4～8h。

5.根据权利要求2所述蓝光材料的制备方法，其特征在于，式f所示结构的化合物的制备方法如下：

6.根据权利要求5所述的蓝光材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述极性溶剂为四氢呋喃，所述强碱试剂为双(三甲基硅烷基)氨基钾，所述强碱试剂、d所示结构化合物与溶剂的用量之比为3～10mmol:1～2mmol:20～100ml。

7.根据权利要求5所述的蓝光材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，亲核取代反应的温度为60～70℃，反应时间为6～10h。

8.根据权利要求5所述的蓝光材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氯代烷烃溶剂为二氯甲烷，三氯甲烷，四氯化碳，二氯乙烷，优选为二氯甲烷；式e所示结构的化合物、三氯化硼以及氯代烷烃溶剂的用量比为4～6mol：0.5～1ml：40～80ml。

9.根据权利要求5所述的蓝光材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，反应的初始温度为-78℃，然后将反应混合物缓慢加热至室温，反应时间为3～5h。

10.权利要求1所述基于二苯并呋喃的蓝光材料作为发光层材料应用于有机电致发光器件及其制备过程。

技术总结
本发明提供一种基于二苯并呋喃的蓝光材料及其制备方法和应用，属于有机电致发光材料技术领域。本发明提供的蓝光材料以萘基团为π桥，在萘环上引入二苯并呋喃电子给体及螺硼啶或二芳基硼衍生物电子受体结构，构成D‑π‑A型分子结构。该蓝光材料中，萘基团中心核具有平面对称结构，电子受体具有非平面刚性结构，二者提供吸电子效应、共轭效应和空间位阻效应，二者与二苯并呋喃基配合形成具有扭曲结构的D‑π‑A分子结构，有利于材料实现蓝光发射。同时，共轭效应有利于降低体系的能量，提高材料的热稳定性；共轭效应与空间位阻效应能够提高分子结构刚性、抑制分子间相互作用引起的非辐射跃迁，提高材料荧光量子产率，从而提高材料的发光效率。

技术研发人员：屈文山,高志翔,门丹丹,赵金金,李建刚,张静远
受保护的技术使用者：山西大同大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17