一种苯并吲哚衍生物及其制备方法和应用

本发明属于发光材料，具体涉及一种苯并吲哚衍生物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、有机发光二极管(oled)具有分辨率高、对比度高、视角宽、能耗低、重量轻和柔韧性好等优点，已被广泛应用于智能手机和其它各种显示设备。目前，商用oled第二代发光材料主要采用含贵金属的配合物如铱、锇和铂配合物等，原因是这些金属原子的自旋轨道耦合可促进磷光材料在三重态到基态的辐射跃迁从理论上实现100％的理论最大量子效率，相比较传统荧光材料理论最高外量子效率(eqe)5％的状态具有明显优势。但贵金属配合物的设计制造往往存在着产品生产难度大、成本高的问题。

2、adachi等(chen j.x.,xiao y.f.,wang k.,sun d.m.,fan x.c.,zhang x.,zhangm.,shi y.z.,yu j.,geng f.x.,lee c.s.,zhang x.h.,angew.chem.int.ed.,2021,60(5),2478-2484)提出了一种高度扭曲的d-a或d-a-d结构，具有刚性的富电子单元与缺电子单元连接的纯有机分子材料，又被成为tadf分子。tadf分子能充分利用荧光材料的三重态激子到最低激发单重态(s,)的反向系间窜越(risc)收集单重态和三重态激子，从理论上实现了100％的1qe，这种分子构型可以有效分离最高占据分子轨道(homo)和最低未占据分子轨道(lumo)，从而实现小的△e。同时，刚性结构可以阻碍分子内运动以减轻非辐射跃迁，根据这一基本设计原则，目前已开发出大量具有不同电子受体的tadf分子，如砜、酮、三嗪、氰基、硼和嘧啶等。这些分子对应的oled已实现出色的el性能，可与最先进的磷光oled相媲美。

3、但这些材料在应用过程中仍存在一些挑战，一定程度上限制了其实际应用：大多数tadf分子由于聚集状态下的强分子间π-π堆积相互作用导致激子非辐射失活，发光性能受浓度猝灭影响。因此，必须分散在适当的主体材料中以避免聚集荧光猝灭(acq)。为了减少由于浓度猝灭和激子湮灭引起的能量损失，磷光和tadf分子都必须在分子水平上分散到适当的主体材料中，因此寻找合适的主体材料是获得高效掺杂器件的关键。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种苯并吲哚衍生物及其制备方法和应用。将本发明提供的苯并吲哚衍生物作为主体材料应用到光电器件中，发光性能更稳定。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种苯并吲哚衍生物，所述苯并吲哚衍生物的结构式如式i所示：

4、

5、本发明还提供了上述技术方案所述的苯并吲哚衍生物的制备方法，包括以下步骤：

6、将2,3,3-三甲基-3h-苯并[g]吲哚、碘甲烷、烷机锂催化剂和第一有机溶剂混合进行第一反应，得到中间产物1；

7、将所述中间产物1和第二有机溶剂混合进行第二反应，得到所述苯并吲哚衍生物；

8、所述中间产物1的结构式如式ii所示：

9、

10、优选的，所述第一有机溶剂包括四氢呋喃和/或乙醚。

11、优选的，所述碘甲烷与2,3,3三甲基-3h-苯并[g]吲哚的物质的量比为1～2:1。

12、优选的，所述烷基锂催化剂包括正丁基锂。

13、优选的，所述第一反应的温度为-60～-80℃，时间为1.5～4h。

14、优选的，所述第二有机溶剂包括二甲基亚砜、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙二醇乙醚、环氧丙烷和戊酸丁酯中的一种或多种。

15、优选的，所述第二反应的温度为50～100℃，时间为3～6h。

16、本发明还提供了上述技术方案所述的苯并吲哚衍生物或上述制备方法得到的苯并吲哚衍生物在有机发光二极管器件中的应用。

17、本发明还提供了上述一种有机发光二极管器件，包括依次层叠在基板上的空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极金属层，所述空穴注入层、空穴传输层、发光层和电子传输层中至少一层的原料包括上述技术方案所述的苯并吲哚衍生物或上述制备方法得到的苯并吲哚衍生物。

18、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

19、本发明提供了一种苯并吲哚衍生物，结构式如式i所示，其中的奈基官能团与吲哚中的n原子形成了稳定的刚性结构，形成的富电子基具有良好的光学效应；含有的羰基及碳氮双键既可高效促进与tadf材料(具有刚性的富电子单元与缺电子单元连接的纯有机分子材料)中富电子基团、缺电子基团的化学交联反应，克服了现有材料主体分离的弊端，又可通过羰基官能团的吸电子效能与碳氮双键协同实现空穴通道传输，保证tadf聚合过程中电子注入更加平衡，发光性能趋于稳定。苯并吲哚衍生物的添加使器件获得了优于单独tadf组分更长的工作寿命，降低驱动电压，提升电子传输及发光效率的特点。

技术特征：

1.一种苯并吲哚衍生物，其特征在于，所述苯并吲哚衍生物的结构式如式i所示：

2.权利要求1所述的苯并吲哚衍生物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一有机溶剂包括四氢呋喃和/或乙醚。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碘甲烷与2,3,3三甲基-3h-苯并[g]吲哚的物质的量比为1～2:1。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述烷基锂催化剂包括正丁基锂。

6.根据权利要求2或4所述的制备方法，其特征在于，所述第一反应的温度为-60～-80℃，时间为1.5～4h。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第二有机溶剂包括二甲基亚砜、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙二醇乙醚、环氧丙烷和戊酸丁酯中的一种或多种。

8.根据权利要求2或7所述的制备方法，其特征在于，所述第二反应的温度为50～100℃，时间为3～6h。

9.权利要求1所述的苯并吲哚衍生物或权利要求2～8任一项所述的制备方法得到的苯并吲哚衍生物在有机发光二极管器件中的应用。

10.一种有机发光二极管器件，其特征在于，包括依次层叠在基板上的空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极金属层，所述空穴注入层、空穴传输层、发光层和电子传输层中至少一层的原料包括权利要求1所述的苯并吲哚衍生物或权利要求2～8任一项所述的制备方法得到的苯并吲哚衍生物。

技术总结
本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种苯并吲哚衍生物及其制备方法和应用。本发明提供了一种苯并吲哚衍生物，结构式如式I所示，其中的奈基官能团与吲哚中的N原子形成了稳定的刚性结构，形成的富电子基具有良好的光学效应；含有的羰基及碳氮双键既可高效促进与TADF材料中富电子基团、缺电子基团的化学交联反应，克服了现有材料主体分离的弊端，又可通过羰基官能团的吸电子效能与碳氮双键协同实现空穴通道传输，保证TADF聚合过程中电子注入更加平衡，发光性能趋于稳定。苯并吲哚衍生物的添加使器件获得了优于单独TADF组分更长的工作寿命，降低驱动电压，提升电子传输及发光效率的特点。

技术研发人员：李林璐,刘鹏举,杨菲,郭利兵,王钰淇,霍萃萌,孔宏俊
受保护的技术使用者：河南省科学院化学研究所有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16