新型蓝光材料9,10-二萘蒽衍生物的合成及表征
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第23卷第5期 2008年1O月 液晶与显示 Chinese Journa1 of Liquid Crystals and Displays V01.23。NO.5 0ct.,2008
文章编号:1007—2780(2008)05—0540—05
新型蓝光材料9,10一二萘蒽衍生物的合成及表征
李 恒 ,任天辉¨,钟庆华 ,郑飞瑶
1.上海交通大学化学化工学院,上海200240,E-mail:henly9476@hotmail.corn; 2.上海拓引数码技术有限公司,上海200234)
摘要:通过引人不同烷基基团,采用亲核取代反应,设计与合成了3种新型9,10一二萘蒽类
荧光材料,并研究了它们的紫外可见吸收、荧光发射等光物理性质。这些化合物在甲苯中均 发射蓝色荧光,最大吸收和荧光发射峰分别为234 ̄235 nnl和431 nm,该类化合物具有较高 的相对荧光量子效率,为ADN的1.2倍。它们具有130℃以上的玻璃化转变温度,最高的达 到了179℃。以ITO/CF ̄/NPB/MDTBADN(EDTBADN,Tri-TBADN)/Alq3/LiF/A1为基
本器件结构研究了电流密度和电压以及发光效率之间的关系。
关键词:ADN衍生物;蓝光材料;OLED 中图分类号:0753。。.2 文献标识码:A
1 引 言
有机电致发光二极管(OLED)自从1987年
由邓青云博士发明之后,由于其应用于全彩显示
器的巨大潜力而引起了全世界的广泛关注。要实
现全彩显示的目的,高色纯度和高效率的三基色
(RGB:reb,green,blue)材料是必备的条件。三
基色材料按发光机理分为荧光材料和磷光材料,
ADN是经典蓝光荧光材料,本文在ADN的不同
位置上引入取代基团,然后对其化学结构进行裹
征,并研究了其荧光发射光谱和荧光量子效率,以
期找出新型高效的蓝光材料。
2 实 验
2.1试剂和仪器
仪器:搅拌器,熔点仪,真空干燥箱,
AVANCE400型核磁共振仪(瑞士布鲁克公司),
X荧光分析仪(Bruker公司),5973MS型质谱仪
(HP公司),UV-240型紫外分光光度仪(岛津公
司),PYRIS 1型差热分析仪,D8型x射线粉末
衍射仪(布朗克公司)。
试剂:无水四氢呋喃处理方法:将四氢呋喃在
适量的钠和二苯甲酮中回流,直到变为深蓝色,然
后蒸馏;正丁基锂。
收稿日期:2008-04—28;修订日期:2008—06一10 *通讯联系人,E-mail:thren@sjtu.edu.cn 2.2合成反应路线
9,10~二萘蒽衍生物的合成路线如图1所示。
+ A1CI ̄.一
O 。 。
la:R=Me 2a:R=Et 3a:R=t—Bu
lb:R=Me 2b:R=Et 3b:R=t-Bu MDTBADN ED TBADN ri—TBADN
图1 9,10一二萘蒽衍生物的基本合成路线和产物结构
Fig.1 Synthesis route and structures of 9,1 0一di(naph thalen ̄2一y1)anthracene derivatives
2.3合成步骤
2.3.1 9,10一二(2一叔丁基~6一萘)-4a,8a,9,9a,
10,10a- ̄氢一2一R一蒽一9,10~二醇(1a、2a、
3a)的合成基本步骤
16.58 g(0.06 too1)6一叔丁基一2一溴萘,
溶于6O 第5期 李恒,等:新型蓝光材料9,10一二萘蒽衍生物的合成及表征 541
mL THF,搅拌,氮气保护。干冰丙酮浴降温至
78℃后,开始滴加计算量的正丁基锂/正己烷
溶液,控制滴加速度,保持反应液温度在一7O℃
以下。在另一三口瓶中加入5.56 g(0.027 too1)
2一甲基蒽醌,90 mL THF,搅拌,氮气保护,用干
冰丙酮浴降温至一78℃。将四口瓶内的反应液
缓慢转移入三IZl瓶内。1 h滴毕,反应过夜。后
处理:将反应液倾入300 mL水中,用2x200 mL
乙酸乙酯萃取,合并有机层,无水硫酸镁干燥,过
滤,滤液浓缩得淡黄色固体18 g。
2.3.2 9,10一二(6一叔丁基)萘一2-R一蒽(1b、2b、3b)
的合成基本步骤
1O g(0.04 too1)二水合氯化亚锡溶于250
mL冰醋酸,备用。在另一500 mL单口瓶中,加
入18 g la(2a,3a),用100 mL冰醋酸溶解,将配
置好的氯化亚锡冰醋酸溶液倾人其中,升温至
i00℃,搅拌1 h。趁热过滤,得白色粉末11 g。
3 结果与讨论
3.1化学结构表征
3.1.1 9,10一二(6一叔丁基)萘一2一甲基蒽(1b)
收率:64.8 ;
熔点:386℃;
MS:m/z:556.2.
HNMR(400 MHz,CDC1。) 1.516,单峰,
9H; 1.524,单峰,9H;8 2.346,单峰,3H;
7.133~7.155,双峰,1H;6 7.21~7.31,单峰,
2H; 7.495,单峰,1H;艿7.595~7.615,双峰,
2H; 7.699~7.720,多峰,5H; 7.884~7.923,
三重峰,2H; 7.917~7.989,多重峰,4H;
8.01~8.10,三重峰,2H。
CNMR 14:9.29,149.26,137.27,136.54,
136.40,136.36,135.00,132.96,132.94,131.94,
131.87,13O.58,130.03,129.96,129.89,129.85,
129.04,128.28,128.22,128.18,128.14,128.06,
127.41,127.38,127.31,127.26,127.10,125.67,
125.60,125.49,125.46,125.20,124.89,123.14,
35.27,31.61,22.22;
3.1.2 9,10一二(6一叔丁基)萘一2一乙基蒽(2b)
收率:69.5 ;
熔点:327℃;
MS:m/z:570.4 HNMR(400 MHz,CDC13) 1.148~
1.186,三重峰,3H; 1.420,单峰,9H; 1.529,
单峰,9H; 2.608 ̄2.663,4重峰,2H; 7.186"-- ̄
7.2o9,双重峰,1H;8 7.263~7.278,单峰,2H;
7.522,单峰,1H; 7.605~7.625,双重峰,2H;
7.712~7.719,三重峰,5H;7.887~7.927,三重
峰,2H;7.965~7.992,多重峰,4H; 8.056~
8.075,三重峰,2H。
”CNMR 8 149.29,149.25,149.23,141.29,
137.29,136.62,136.55,136.46,132.97,131.99,
131.96,131.91,130.63,130.07,130.03,129.97,
129.90,129.30,128.26,128.17,128.09,127.52,
127.39,127.31,127.28,126,99,125.69,125.67,
125.6,125.2,124.92,124.44,124.42,123.16,
35.29,31.64,29.59,15.79;.
3.1.3 9,1O一二(6一叔丁基)萘一2一叔丁基蒽(3b)
收率:75.4 ;
熔点:365℃;
MS:m/z( ):599.63.
HNMR(400 MHz,CDC13): 1.231,单峰,
9H(甲基上的H)。8 1.517,单峰,9H(甲基上的
H); 1.525,单峰,9H; 7.1~8.1,多重峰,
19H,其中:① 7.264,2H;② 7.390~7.441,双
峰,1H;③ 7.58~7.610,三重峰,2H;④ 7.63~
7.696,三重峰,6H;⑤ 7.71~7.80,多重峰,2H;
⑥ 7.9O~7.97,单峰,4H;⑦ 8.0~8.01,双
峰,2H。
坞CNMR S 149.23,149.09,147.64,137.14,
136.97,136.42,136.36,132.95,131.99,131.89,
130.63,130.24,130.10,130.08,130.00,129.94,
129.88,128.97,128.22,128.16,128.14,128.O3,
127.34,127.32,127.12,125.63,125,53,125.08,
124.90,124.82,124.80,123.18,123.14,35.26,
35.21,31.61,31.1O。
3.2光谱分析
3.2.1 紫外一可见吸收光谱
在ADN的主体结构上引入刚性的烷基基团
已经被证明是解决材料性能的很好方法[6 ]。图
2给出了该系列化合物在二氯甲烷溶液中的紫外
可见吸收光谱(uV_Vis)。
从图2中可以看出,它们的吸收峰在225~
300 nm,归属于丌 电子跃迁。
542 液 晶 与 显 示 第23卷
图2 MDTBADN,EDTBADN和Tr TBADN在CH2 CI2
溶液中(1×10—5 mol/L)的紫外吸收光谱. Fig.2 Uv_vis absorption spectra of MDTBADN,圈旧A工)N
and Tri—TBADN in CH2 C12(1×10一 tool/L)
3.2.2荧光光谱
图3给出了3种化合物在甲苯溶液中的荧光
光谱。
图3 MDTBADN,EDTBADN和Tri—TBADN在甲苯溶 液(1×10 tool/L)中的荧光发射光谱.
Fig.3 Photoluminescence spectra of MDTBADN,ET— BADN and Tri—TBADN(1×10- mol/L in tolu—
ene).
如图3所示,在波长为380 nm光的激发下,
荧光发射谱的峰值波长都为431 rim,为典型的蓝
色荧光,半峰全宽为56 nm,其色纯度较好。
图4给出了它们在石英玻璃上薄膜的紫外吸
收和荧光发射光谱。
其中MDTBADN为454 nm,分别比溶液和
固体PL光谱红移了23 nm和6 rim,而EDT—
BADN和Tri-TBADN的薄膜发射波长和固体发
射波长是差不多的。
除了要求其发光区落在蓝光区之外,还应该
具有较高的荧光量子效率,量子效率一般按照下 图4 ADN衍生物在石英玻璃上薄膜的紫外和荧光发
射谱
Fig.4 Normalized PL and absorption spectra of TMADN
thin film on quartz glass
面的公式计算: 一E(A Fu )/(Au Fs :)] ,如
图4所示,选取380 nm为激发波长,表1中列出
了以经典蓝光小分子ADN为标准测定的所有这
些衍生物在甲苯溶液中的荧光量子效率。
表1 ADN衍生物光物理性质数据
Table 1 Photophysical properties of ADN derivatives
a.1×10一 mol/L in toluene:b.PL quantum yields in