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磷光铱络合物

阅读:75发布:2020-05-13

专利汇可以提供磷光铱络合物专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且式I和IA的金属络合物和衍生自所述络合物的 聚合物 可用于光电器件(参见I和IA),其中:M为Ir、Co或Rh;XX为环 金属化 配体(参见XX);R1为氢、烷基、被取代的烷基、芳基、被取代的芳基、芳基烷基或被取代的芳基烷基;R2为氢、烷基、被取代的烷基、芳基、被取代的芳基、芳基烷基或被取代的芳基烷基;且R1和R2中的至少一者不为氢;R1a为氢、烷基、被取代的烷基、芳基、被取代的芳基、芳基烷基或被取代的芳基烷基;R2a为氢、烷基、被取代的烷基、芳基、被取代的芳基、芳基烷基或被取代的芳基烷基;且R1a和R2a中的至少一者为被取代的烷基、被取代的芳基、被取代的芳基烷基,且所述被取代的烷基、被取代的芳基或被取代的芳基烷基中的至少一个取代基为可聚合的基团。,下面是磷光铱络合物专利的具体信息内容。

1.光电器件,其具有包含具有衍生自至少一种式IA金属络合物的侧基或端基的聚合物的至少一个层,
IA
其中:
M为Ir;
为环金属化配体,其中所述环金属化配体为苯基吡啶或二氟苯基吡啶;
1a
R 为

2a
R 为氢。
2.权利要求1的光电器件,其中所述聚合物另外包含衍生自芴的结构单元。
3.具有衍生自式IA金属络合物的结构或末端单元的聚合物,
IA
其中:
M为Ir;
为环金属化配体,其中所述环金属化配体为苯基吡啶或二氟苯基吡啶;
1a
R 为

2a
R 为氢。
4.权利要求3的聚合物,其另外包含衍生自芴的结构单元。
5.金属络合物,所述金属络合物选自:
, ,
,
, ,
, 和

6.包含权利要求5的金属络合物的光电器件。

说明书全文

磷光铱络合物

[0001] 发明背景
[0002] 本发明通常涉及磷光铱络合物、在主链中结合所述络合物或结合所述络合物作为端基的聚合物和含有所述络合物和聚合物的光电器件。
[0003] 预期利用在经受偏压时发光的薄膜材料的有机发光器件(OLEDs)将成为平板照明和显示技术的日益受欢迎的形式。这是因为OLEDs具有广泛的潜在应用,包括蜂窝电话、个人数字助理(PDAs)、计算机显示器、车载信息显示器、电视监视器以及用于一般照明的光源。由于其颜色明亮、视宽、与全动视频相容、温度范围广、形状因子薄且适合、动需求低且具有用于低成本制造工艺的潜能,所以OLEDs被看作是阴极射线管(CRTs)和液晶显示器(LCDs)的未来替代技术。由于其发光效率高,因此对于某些类型的应用来说,OLEDs被看作具有替代白炽灯和或许甚至荧光灯的潜能。
[0004] 来自OLEDs的光发射通常通过电致发光发生,即从通过对基态电致发光材料两端施加偏压形成的单线激态发射光。认为能够通过其他机制(电致磷光,即从通过对基态电致发光材料两端施加偏压形成的三重激态发射光)产生光的OLEDs将显示出比主要通过电致发光产生光的OLEDs明显更高的量子效率。通过电致磷光从OLEDs发射光受到限制,因为大多数发光有机材料中的三重激态强烈倾向于非辐射驰豫到基态。因此,电致磷光材料有希望作为相对于技术现状显示出更大效率的OLED器件及其它光电器件的关键组分。例如,能够通过电致磷光产生光的OLEDs预期显示出器件内无辐射衰变过程的能量损失量降低(相对于主要通过电致发光产生光的OLEDs来说),由此在OLED的操作期间提供额外的温度控制措施。
[0005] 改善的发光效率已经通过在诸如OLED的有机电致发光器件中结合含磷光铂的染料来实现(参见Baldo等,“Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices(来自有机电致发光器件的高效磷光发射)”,Nature,395卷,151-154,1998)且也已经使用了磷光含铱的染料(例如参见Lecloux等美国专利申请20030096138,2003年5月22日)。尽管有早先的研发,但当前寻找不仅增加效率而且提供控制OLED产生的光的颜色的更好措施的新型发磷光材料相当重要。例如,将非常希望提供使有机电致发光器件能够具有改善的总效率、而同时允许光输出根据应用的性质而红移或蓝移的新型发磷光材料。
[0006] 发明简述
[0007] 简短地讲,一方面,本发明涉及式I金属络合物,衍生自所述络合物的聚合物和含有衍生自所述络合物的聚合物的光电器件,
[0008]
[0009] 其中:
[0010] M为Ir、Co或Rh;
[0011] 为环金属化配体;1
[0012] R 为氢、烷基、被取代的烷基、芳基、被取代的芳基、芳基烷基或被取代的芳基烷基;2
[0013] R 为氢、烷基、被取代的烷基、芳基、被取代的芳基、芳基烷基或被取代的芳基烷基;且1 2
[0014] R 和R 中的至少一者不为氢。
[0015] 在特定的实施方案中,M可为Ir。
[0016] 发明详述
[0017] 在式I金属络合物中,所述环金属化配体可衍生自苯基吡啶、二氟吡啶、甲苯基吡啶、苯并噻吩基吡啶、芴基吡啶、噻吩基吡啶、苯并噻吩基吡啶、3-甲基-2-苯基吡啶、噻吩基吡啶、苯基亚胺、乙烯基吡啶、吡啶基、吡啶基吡咯、吡啶基咪唑、苯基异喹啉、二苯并喹喔啉(dibenzoquinozaline)、8-羟基喹啉、基吡咯、吡啶甲酸、乙酰丙酮、六氟乙酰丙酮、亚胺基丙酮、2-(1-萘基)苯并 唑)、2-苯基苯并 唑、2-苯基苯并噻唑、邻羟基亚苄基、邻羟基苯甲、香豆素、苯基吲哚、其衍生物或其组合。具体地说,所述环金属化配体可为苯基吡啶或二氟苯基吡啶。
[0018] 在特定的实施方案中,R2可为氢。在一些实施方案中,R1可为被取代的烷基、被取代的芳基或被取代的芳基烷基。所述被取代的烷基、被取代的芳基或被取代的芳基烷基的取代基可为可聚合的基团,特别是卤素、羟基、乙烯基、烯丙基、乙烯氧基、烯丙氧基、(甲1
基)丙烯酸酯、烷基甲烷氧基或其组合。特别是,R 可为被取代的芳基。
[0019] 特别是,R1可选自
[0020]
[0021] 本发明的金属络合物的特定实例包括:
[0022]
[0023] 根据本发明的光电器件包含具有在主链中或作为端基的衍生自式I金属络合物的结构或末端单元的一种或多种聚合物,也就是说所述聚合物在主链中结合式I金属络合物或结合式I金属络合物作为端基。所述聚合物通常用于发光层中。具体地说,所述光电器件可具有包含具有衍生自至少一种式IA金属络合物的侧基或端基的聚合物的至少一个层,
[0024]
[0025] 其中M如上定义;
[0026] 为环金属化配体;
[0027] R1a为氢、烷基、被取代的烷基、芳基、被取代的芳基、芳基烷基或被取代的芳基烷基;
[0028] R2a为氢、烷基、被取代的烷基、芳基、被取代的芳基、芳基烷基或被取代的芳基烷基;且
[0029] R1a和R2a中的至少一者为被取代的烷基、被取代的芳基、被取代的芳基烷基,且所述被取代的烷基、被取代的芳基或被取代的芳基烷基中的至少一个取代基为可聚合的基团。
[0030] 所述聚合物可包含除了衍生自式I金属络合物的单元以外的单元,诸如另外包含衍生自芴或被取代的芴的结构单元。另外的结构单元可衍生自共轭化合物,例如美国专利第6,900,285号中描述的那些共轭化合物。特别是,可使用衍生自芳族叔胺的结构单元。衍生自不饱和单体的结构单元的量为约0.05%摩尔-约50%摩尔,特别为约1%摩尔-约
25%摩尔、更特别为约1%摩尔-约10%摩尔。在一些实施方案中,可将诸如聚(9,9-二辛基芴)的电致发光聚合物及其共聚物(诸如F8-TFB)与所述聚合物共混。
[0031] 所述聚合物可通过本领域已知用于制备聚芴的方法制备,所述方法包括适当的被二卤素-和二酸酯/二硼酸取代的单体的Suzuki偶合、和Yamamoto偶合。美国专利第5,708,130号、第6,169,163号、第6,512,083号和第6,900285号描述了含有芴子单元的聚合物的合成。
[0032] 光电器件(例如有机发光器件)通常包括多个层,在最简单的情况下,其包括阳极层和相应的阴极层以及布置在所述阳极和所述阴极之间的有机电致发光层。当在电极两端施加偏压时,电子通过阴极注入电致发光层中,同时电子从阳极从电致发光层除去(或“空穴”被“注入”电致发光层中)。随着空穴与电子在电致发光层内结合形成单线态或三线态激子而发生发光,随着单线态激子通过辐射衰减将能量转移到环境而发生发光。根据本发明的光电器件包括由本发明的聚合物组合物构成的有机电致发光层。
[0033] 除了阳极、阴极和发光材料以外可以存在于有机发光器件中的其它部件包括空穴注入层、电子注入层和电子传输层。电子传输层不必与阴极接触,且电子传输层常常不是有效的空穴运输者且因此用于阻挡空穴向阴极迁移。在包括电子传输层的有机发光器件的操作期间,存在于电子传输层中的大部分载流子(即空穴和电子)为电子且发光可通过存在于电子传输层中的空穴和电子的复合而发生。可存在于有机发光器件的另外部件包括空穴传输层、空穴传输发射(emission(emitting))层和电子传输发射层。
[0034] 所述有机电致发光层为在有机发光器件内的层,当处于操作中时,其含有显著浓度的电子和空穴二者且提供激子形成和发光的部位。空穴注入层为与阳极接触的层,其促进空穴从阳极注入OLED的内部层中;电子注入层为与阴极接触的层,其促进电子从阴极注入OLED中;电子传输层为便于电子从阴极传导到电荷复合部位的层。空穴传输层为当OLED处于操作中时便于空穴从阳极传导到电荷复合部位且不必与阳极接触的层。空穴传输发射层为当OLED处于操作中时便于空穴传导到电荷复合部位且大部分载流子为空穴且发射不仅通过与残留电子复合发生、而且通过从器件中其它地方的电荷复合区转移能量发生的层。电子传输发射层为当OLED处于操作中时便于电子传导到电荷复合部位且大部分载流子为电子且发射不仅通过与残留空穴复合发生、而且通过从器件中其它地方的电荷复合区转移能量发生的层。
[0035] 适合用作阳极的材料包含具有通过四点探针技术测量的至少约100欧姆/□的体积电导率的材料。常将氧化铟(ITO)用作阳极,因为其对光透射基本透明且因此便于从电活性有机层发射的光逸出。可用作阳极层的其它材料包含氧化锡、氧化铟、氧化锌、氧化铟锌、氧化锌铟锡、氧化锑及其混合物。
[0036] 适合用作阴极的材料包括可将负载流子(电子)注入OLED的(一个或多个)内层中的零价金属。适合用作阴极20的各种零价金属包括K、Li、Na、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ag、Au、In、Sn、Zn、Zr、Sc、Y、镧系元素、其合金及其混合物。用作阴极层的合适合金材料包括Ag-Mg、Al-Li、In-Mg、Al-Ca和Al-Au合金。多层非合金结构也可用于阴极中,诸如,由诸如的零价金属的较厚层覆盖的诸如的金属或诸如LiF的金属氟化物的薄层。特别是,阴极可由单一零价金属构成,特别是由铝金属构成。
[0037] 适用于空穴注入层的材料包括3,4-亚乙二氧基噻吩(PEDOT)和PEDOT与聚苯乙烯磺酸酯(PSS)的共混物,从H.C.Stark,Inc.以商品名BAYTRON 购得;和基于噻吩并[3,4b]噻吩(TT)单体的聚合物,从Air Products Corporation购得。
[0038] 适用于空穴传输层的材料包括如美国专利第6,023,371号中所公开的1,1-双((二-4-甲苯基基)苯基)环己烷、N,N′-双(4-甲基苯基)-N,N′-双(4-乙基苯基)-(1,1′-(3,3′-二甲基)联苯)-4,4′-二胺、四(3-甲基苯基)-N,N,N′,N′-2,5-苯二胺、苯基-4-N,N-二苯基氨基苯乙烯、对-(二乙氨基)苯甲醛二苯基腙、三苯胺、
1-苯基-3-(对-(二乙氨基)苯乙烯基)-5-(对-(二乙氨基)苯基)吡唑啉、1,2-反-双(9H-咔唑-9-基)环丁烷、N,N,N′,N′-四(4-甲基苯基)-(1,1′-联苯)-4,4′-二胺、酞菁、聚乙烯基咔唑、(苯基甲基)聚硅烷、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)(PEDOT)、聚苯胺、聚乙烯基咔唑、三芳基二胺、四苯基二胺、芳族叔胺、腙衍生物、咔唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、具有氨基的 二唑衍生物和聚噻吩。
[0039] 适合用作电子传输层的材料包括聚(9,9-二辛基芴)、三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,1-菲咯啉、4,7-二苯基-1,10-菲咯啉、2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4- 二唑、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑、含1,3,4- 二唑的聚合物、含1,3,4-三唑的聚合物、含喹喔啉的聚合物和氰基-PPV。
实施例
[0040] 配体合成
[0041] 实施例1
[0042] 在22℃下制备并混合吡咯-2-甲醛(Aldrich,1.0g,10.51毫摩尔)和4-溴苯胺(Aldrich,1.81g,10.52毫摩尔)的无乙醇(5mL)溶液14小时。所形成的灰白色固体沉1 13
淀物通过真空过滤收集(1.47g,6毫摩尔,产率56%)。产物通过 H-NMR和 C-NMR的分析与所要产物N-((1H-吡咯-2-基)亚甲基)-4-溴苯胺的形成一致。
[0043] 实施例2
[0044] 在22℃下制备并混合吡咯-2-甲醛(Aldrich,1.0g,10.51毫摩尔)和酪胺(Aldrich,1.44g,10.51毫摩尔)的无水乙醇(5mL)溶液14小时。所形成的灰白色固体沉1 13
淀物通过真空过滤收集(1.22g,5.7毫摩尔,产率54%)。产物通过 H-NMR和 C-NMR的分析与所要产物4-(2-((1H-吡咯-2-基)亚甲基氨基)乙基)苯酚的形成一致。
[0045] 实施例3
[0046] 在22℃下制备并混合吡咯-2-甲醛(Aldrich,1.0g,10.51毫摩尔)和丝氨醇(Aldrich,0.96g,10.51毫摩尔)的无水乙醇(5mL)溶液14小时。通过旋转蒸发除去乙醇,留下淡黄色油状产物(1.2g,5.7毫摩尔,产率54%)。产物通过1H-NMR和13C-NMR的分析与所要亚胺的形成一致。
[0047] 实施例4
[0048] 在22℃下制备并混合吡咯-2-甲醛(Aldrich,1.0g,10.51毫摩尔)和环己胺(Aldrich,1.04g,10.51毫摩尔)的无水乙醇(5mL)溶液14小时。通过旋转蒸发除去乙醇,1 13
留下淡黄色油状产物(1.1g,5.7毫摩尔,产率54%)。产物通过 H-NMR和 C-NMR的分析与所要亚胺的形成一致。
[0049] 实施例5
[0050] 在22℃下制备并混合吡咯-2-甲醛(Aldrich,1.0g,10.51毫摩尔)和乙醇胺盐酸盐(Aldrich,1.03g,10.51毫摩尔)的无水乙醇(5mL)溶液14小时。通过旋转蒸发除去乙1 13
醇,留下暗黑色油状产物。产物通过 H-NMR和 C-NMR的分析与所要亚胺的形成不一致。
[0051] 配体的组合合成
[0052] 通用方法A
[0053] 在乙醇中合成亚胺配体的通用方法:向在Chemspeed自动工作站上的不同孔中加入1.3毫摩尔的如下所列的6种胺。随后在N2下加入5mL干燥乙醇。随后将反应器在25℃下以300rpm涡旋10分钟。将1H-吡咯-2-甲醛(1134mg,在29.9mL无水EtOH中)的储备溶液放置在Chemspeed自动工作站上。Chemspeed自动工作站的液体输送机向各个含有胺的孔传送1.3毫摩尔1H-吡咯-2-甲醛(约3.3mL)。涡旋增加到850rpm且使温度升高到75℃历时10小时。随后将涡旋降低到300rpm且使温度降到25℃。
[0054] 通用方法B
[0055] 使用类似于上述程序的程序,将约100mg活化4A分子筛、1.3毫摩尔如下所列的4种胺和5mL干燥甲苯装入Chemspeed反应器的不同孔中。将1H-吡咯-2-甲醛(799mg,在19.77mL干燥甲苯中)的储备溶液放置在Chemspeed自动工作站上。Chemspeed自动工作站的液体输送机向各个含有胺的孔传送1.3毫摩尔1H-吡咯-2-甲醛(约2.9mL)。涡旋增加到850rpm且使温度升高到75℃历时10小时。随后将涡旋降低到300rpm且使温度降到
25℃。
[0056] 纯化
[0057] 处理:对于亚胺配体4-((1H-吡咯-2-基)亚甲基氨基)-3,5-二甲基苯酚和N-((1H-吡咯-2-基)亚甲基)-2,6-二甲基苯胺来说,经确定在下一步骤中使用不纯的反应混合物是最方便的,因此不必进行进一步纯化(对于甲苯路径,通过过滤除去4A分子筛)。对于其它配体(与路径无关),溶液经45微米过滤器过滤且在氮气流下除去溶剂。使用乙醇的小等分试样再溶解残余物并将1.5g硅胶加到各反应中。在真空下除去乙醇且使用硅胶来装载纯化配体(乙酸乙酯/己烷梯度)的Combi-快速层析体系。合并含有产物的流分并除去溶剂。所得固体通过NMR(d6-DMSO)鉴定。
[0058] 实施例6
[0059] 使用上述通用方法B,将4-乙烯基苯胺转化为N-((1H-吡咯-2-基)亚甲基)-4-乙烯基苯胺。
[0060] 实施例7
[0061] 使用上述通用方法B,将烯丙胺转化为N-((1H-吡咯-2-基)亚甲基)丙-2-烯-1-胺。
[0062] 实施例8
[0063] 使用上述通用方法B,将2,6-二甲基苯胺转化为N-((1H-吡咯-2-基)亚甲基)-2,6-二甲基苯胺。
[0064] 实施例9
[0065] 使用上述通用方法B,将4-氨基-3,5-二甲基苯酚转化为4-((1H-吡咯-2-基)亚甲基氨基)-3,5-二甲基苯酚。
[0066] 磷光络合物的合成
[0067] 实施例10
[0068]2
[0069] 将[(4,6-二氟苯基)-吡啶根合(pyridinato)-N,C]2IrCl二聚体(American Dye Source,0.25g,0.20毫摩尔)溶解于含有4-(2-((1H-吡咯-2-基)亚甲基氨基)乙基)苯酚(实施例2,0.102g,0.48毫摩尔)和酸钠(Aldrich,0.25g,过量)的6mL二甲基甲酰胺中。将溶液加热到85℃历时14小时。将溶液冷却到22℃并过滤以从碳酸钠中分离。逐1 13
滴加到己烷中,产生黄色微晶固体(170mg,产率53%)。结构通过 H-NMR和 C-NMR证实。
[0070] 实施例11
[0071]
[0072] 将[(4,6-二氟苯基)-吡啶根合-N,C2]2IrCl二聚体(American Dye Source,0.25g,0.20毫摩尔)溶解于含有N-((1H-吡咯-2-基)亚甲基)-4-溴苯胺(实施例1,
0.130g,0.48毫摩尔)和碳酸钠(Aldrich,0.25g,过量)的6mL二甲基甲酰胺中。将溶液加热到85℃历时14小时。将溶液冷却到22℃并过滤以从碳酸钠中分离。逐滴加到己烷中,
1 13
产生黄色微晶固体(194mg,产率58%)。结构通过 H-NMR和 C-NMR证实。
[0073] 磷光络合物的组合合成
[0074] 通用方法C:使用以下程序在THF/甲苯中使上述实施例6-9的配体独立地与两种Ir络合物[(4,6-F2ppy)2IrCl]2和[(ppy)2IrCl]2反应:将作为固体或在甲苯溶液中的各配体(300毫摩尔)装入具有220mgNa2CO3的Chemspeed反应器中。加入甲苯使总体积达到5mL。加入作为来自THF的浆液的Ir二聚体(100毫摩尔二聚体)。加入THF以使总体积达到10mL。使Chemspeed反应器在85℃下以850rpm涡旋14小时。随后将溶液经45微米过滤器过滤并用THF洗涤。除去THF并将残余物再溶解于少量THF中。随后加入硅胶(1.5g)并在真空下除去THF。使用硅胶来装载Combi快速层析体系,在其中纯化络合物(参见下文)(乙酸乙酯/己烷梯度洗脱)。合并含有产物的流分并除去溶剂。将残余物从氯仿/己烷中重结晶且产物通过NMR光谱鉴定。
[0075] 实施例12
[0076] 根据上述通用方法C,N-((1H-吡咯-2-基)亚甲基)丙-2-烯-1-胺(实施例2
7)与[(4,6-二氟苯基)-吡啶根合-N,C]2IrCl二聚体的反应得到所要产物(83mg,产率
59%)。
[0077] 实施例13
[0078] 根据上述通用方法C,N-((1H-吡咯-2-基)亚甲基)-4-乙烯基苯胺(实施例6)与2
[(4,6-二氟苯基)-吡啶根合-N,C]2IrCl二聚体的反应得到所要产物(89mg,产率58%)。
[0079] 实施例14
[0080] 根据上述通用方法C,N-((1H-吡咯-2-基)亚甲基)-2,6-二甲基苯胺(实施例8)与[(4,6-二氟苯基)-吡啶根合-N,C2]2IrCl二聚体的反应得到所要产物。
[0081] 实施例15
[0082] 根据上述通用方法C,4-((1H-吡咯-2-基)亚甲基氨基)-3,5-二甲基苯酚(实2
施例9)与[(4,6-二氟苯基)-吡啶根合-N,C]2IrCl二聚体的反应得到所要产物。
[0083] 实施例16
[0084] 根据上述通用方法C,N-((1H-吡咯-2-基)亚甲基)-4-溴苯胺(实施例1)与2
[(苯基吡啶根合-N,C]2IrCl二聚体的反应得到所要产物。
[0085] 实施例17
[0086] 根据上述通用方法C,4-(2-((1H-吡咯-2-基)亚甲基氨基)乙基)苯酚(实施2
例2)与[(苯基吡啶根合-N,C]2IrCl二聚体的反应得到所要产物。
[0087] 实施例18
[0088] 根据上述通用方法C,N-((1H-吡咯-2-基)亚甲基)丙-2-烯-1-胺(实施例7)2
与[(苯基吡啶根合-N,C]2IrCl二聚体的反应得到所要产物。
[0089] 实施例19
[0090] 根据上述通用方法C,N-((1H-吡咯-2-基)亚甲基)-4-乙烯基苯胺(实施例6)2
与[(苯基吡啶根合-N,C]2IrCl二聚体的反应得到所要产物。
[0091] 实施例20
[0092] 根据上述通用方法C,N-((1H-吡咯-2-基)亚甲基)-2,6-二甲基苯胺(实施例2
8)与[(苯基吡啶根合-N,C]2IrCl二聚体的反应得到所要产物。
[0093] 实施例21
[0094] 根据上述通用方法C,4-((1H-吡咯-2-基)亚甲基氨基)-3,5-二甲基苯酚(实2
施例9)与[(苯基吡啶根合-N,C]2IrCl二聚体的反应得到所要产物。
[0095] 虽然在本文中仅说明并描述了本发明的某些特征,但本领域技术人员将想到许多
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