基于咔唑衍生物的新型电致发光材料的制备及其性能研究

杨成亮,戴思源,陈凤涛

摘要：第一个高效率的器件被Tang和Slyke展示以来，有机发光二极管就在生活当中极其具有发展潜力，逐渐从科学研究转移到商业用途上，用于照明、手机或者电脑的显示器等，而新型电致发光材料的选择对于器件起到了十分重要的作用，在世界范围内引起了学者们的广泛关注。本文借助咔唑和吡唑原料，将其合成新型的OLED 材料，具体的研究工作主要是以咔唑为基本单元，然后根据实际情况在3、6、9位进行衍生，在2、6位反应之后，成功在9位上引入亚甲基，最终合成新的目标物。

关键词：咔唑衍生物；OLED材料；制备；性能

前言

高科技对于人们的生产生活能够产生十分重要的影响，并且往往是工业革命的先行者和主力军，同时在进行技术竞争的时候往往更加具有优势。在借助先进技术发展高科技产业的时候，往往能够在一定程度上代表国家经济和科技的发展水平。而光电子学作为重要的先进科技领域之一，在未来拥有着巨大发展空间，相关学者也在逐渐加强对相关领域的研究工作，本文在前人研究的基础上，立足于实际情况，对当前此领域的研究空缺进行弥补，选择对新型电致发光材料的制备及其性能进行研究，具有一定的理论价值和实际意义。

一、有机电致发光器件的相关概述

有机电致发光器件简称OLEDs，而OLED产业目前已经跨越了众多领域，例如化工、材料以及半导体等，同时涉及到了多个技术门类，是一种高科技产品的典型代表[1]。并且产业覆盖面比较广，不仅仅包括了上游的原材料，还包括了下游的和中游的产业，例如下游的手机、电脑等，能够很好的将上游中游和下游紧密的联系起来，对于社会经济的拉动异常明显，在具体的器件方面，OLED器件的结构能够得到更好的优化，并且产品合格率非常高，在材料方面，能够根据时代发展的具体需要开发出各种新的功能材料，对于降低材料成本能够起到十分重要作用。

二、3,6-二芳基 9-(2-苄芳基)咔唑化合物 OLED 材料合成及其制备方法

（一）试验部分

本论文首先会对咔唑在适当的溶剂中溴代，然后根据具体情况邻溴溴苄加热反应，在进行加热反应之后在次分别与 Suzuki 反应，使其能够得到含有大共轭基团的 3,6-二芳基-9-(2-苄芳基）咔唑化合物。本实验在进行过程中步骤比较简单，但是产率比较高，能够具有一定的科学性和合理性，具体的试验步骤如下。

1.药品准备

在进行试验前，根据试验的需要准备充分的试验药品，本次试验涉及到的试验药品主要有苯基硼酸、联苯基硼酸、4-(α-萘基)苯基硼酸、4-(二苯基胺基)苯基硼酸、4-(α-萘基)

萘基硼酸、4-(9H-咔唑基)苯基硼酸，试验药品的准备能够充分满足试验需要，并且在对试验药品进行准备的时候需要将其分类储藏，避免在进行储藏过程中发生化学反应，影响到药品的实际效果。

2.Suzuki 反应催化剂 Pd(PPh3)4 的合成

根据相关的制备方法，在对其进行合成的时候，遵循一定的合成步骤，在氮气的安全保护之下，逐渐的向50毫升的三口烧瓶当中加入适量的 Pd Cl2 、PPh3 以及与DMSO，在进行加入的时候保障其能够均匀的搅拌，使其温度逐渐升高到140摄氏度左右，得到固体溶解之后反应液如果此时呈现橘黄色的情况，就可以将试验过程中的加热装置迅速的撤去，然后称取·H2O (80 wt%, 0.4897 g, 4.21 mmol)，如果发现有针状的结晶状沉淀出现，就可以进行具体的过滤，在进行过滤的时候往往需要两到三次，使其过滤能够具有较高的效果。在对Suzuki进行反应催化过程中，严格的按照相关步骤进行，最终得到合成物Pd，为后续试验奠定一定基础。

3.3,6-二溴-9-(4-溴苄基)咔唑(4)的合成

在对其进行合成的时候，同样需要严格遵循相关试验步骤，确保能够获得较高合成效果。首先可以在搅拌的状态下将其加入到烧瓶当中，并且在进行搅拌时需要在氮气氛围下进行，在N2保护下，可以将3,6-二溴咔唑、K2CO3、DMF加入到三口烧瓶当中，在60摄氏度的温度下持续加热10分钟，然后根据试验需要在此加入溴溴苄，在反应一段时间之后可以将其冷却，使其温度能够和室温保持一致。之后对其进行抽滤和蒸馏洗涤，直到洗出液呈现中性为止。然后对其进行烘干处理，在温度60摄氏度的恒温下进行再次烘干处理，得到3.60克的淡黄色固体，并且产率达到了76%。

4.3,6-二苯-9-(2-苯苄基)咔唑(C1)的合成

在对其进行合成的过程中需要持续在 N2保护下进行，可以在50毫升的三口烧瓶当中加入3,6-二溴-9-(2-苄溴基)咔唑、苯基硼酸 、Pd(PPh3)4 、甲苯和蒸馏水。然后在相关药品加入之后，使其能够在110摄氏度的恒温下反应6个小时，如果在进行反应过程中产生了大量的气泡，就可以将其进行冷却，使其和室内温度保持一致。然后进行抽滤，将一些不溶物进行抽滤，最后得到灰色固体0.38克，产率达到了67%。通过对3,6-二苯-9-(2-苯苄基)咔唑(C1)的合成能够在一定程度上证明试验的可行性和科学性。

（二）结果与讨论

经过以上科学试验，合成了相关物品，得到了一定的试验结论，主要针对化合物的热稳定性和光物理性质进行了研究，具体结论内容如下。

1.化合物的热稳定性研究

经过以上试验，得出关于化合物的的热稳定性研究，化合物的熔点可以通过熔点仪进行测量，玻璃化的转化温度在进行测量的时候往往是采用DSC进行，通过利用DSC能够很好的对相关化合物的热稳定性和形态稳定性进行测量[2]。在使用相关仪器进行测量过程中可以将化合物每隔两次升温之后进行扫描，在此条件下就能够得到比较明显的玻璃化转化温度。

从试验结果可以看出，随着化合物的分子结构逐渐增大，温度Tg就会按照降低抗扭曲性和分子量的增加顺序逐步的进行扩大。而它们的形态稳定性，和热稳定性对于化合物为OLED材料则是必须的。通过试验得出了化合物具有较高的热稳定性，因此相关材料能够用作发光器件，可以通过深度加工进行实践应用。

2.化合物的光物理性质研究

通过以上试验可以得出化合物的光物理性质，根据试验可知，C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7在稀释的二氯甲烷溶液中的最大吸收波长具有明显的差异性，产生这种差异性的主要原因便是以咔唑为中心的单元的 π-π*吸收[3]。通常情况下，我们能够观察到的1范围为326到348毫米之间，但是C2、C3、C4 通过试验可知其更加具有吸收性。而在最大吸收的光学激发之下，C1、C2、C3 和 C4 在试验当中呈现出了紫蓝色的荧光，由于它们具有更加强烈的荧光，并且相关的供电子集团在一定程度上也能够增强荧光的强度。

结语

本文通过试验得出，咔唑衍生物随着溶剂极性的增加而显示出红移，并且试验中的混合物能够在DMF当中出现发射最大值。咔唑衍生物在试验当中出现了比较强的稳定性。由于这些材料具有较高的热稳定性以及出色的形态稳定性，所以能够作为发光器件进行应用。

参考文献

[1]段英香,赵倩,沈应中.基于咔唑衍生物的新型电致发光材料的制备及其性能研究[J].化工时刊,2018,32(07):9-12.

[2]吕夏蕾. 基于咔唑衍生物蓝光热致延迟荧光材料的制备及其电致发光性能研究[D].华中科技大学,2019.

[3]段英香. 基于咔唑和吡唑衍生物的新型电致发光材料的制备及其性能研究[D].南京航空航天大学,2018.