深藍(lán)色OLED材料均三嗪衍生物的合成與表征

王立艷，李海艷，房平磊

（煙臺九目化學(xué)制品有限公司，山東煙臺 264006）

均三嗪衍生物最初合成于19世紀(jì)80年代，包括超分子化合物、小分子化合物、聚合物等幾種類型，被作為殺蟲劑、熒光增白劑、催化劑、炸藥，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、橡膠、紡織等行業(yè)。近十年來，在發(fā)光材料合成技術(shù)（腈類化合物環(huán)聚、均三嗪側(cè)鏈修飾）的飛速發(fā)展進(jìn)程中，更多新穎結(jié)構(gòu)的均三嗪類衍生物被合成，為深藍(lán)色OLED材料均三嗪衍生物的合成提供了技術(shù)支撐。

1 主要原料與儀器

原料：分析純溴苯甲腈、分析純?nèi)谆撬後?、分析純DPPF、分析純PVK及PBD、分析純醋酸鈀、分析純吲哚、分析純咔唑、分析純哌啶、分析純吡咯等。儀器：紅外光譜儀、紫外光譜儀、質(zhì)譜儀、核磁共振儀、熒光分光光度計(jì)、熱重分析儀。

2 深藍(lán)色OLED材料均三嗪衍生物的合成步驟

2.1 合成目標(biāo)產(chǎn)物

以TITPA即三（4-吲哚基苯基）均三嗪合成為例，首先，在氮?dú)猸h(huán)境內(nèi)合成N-（4-腈基苯基）吲哚。即稱取1.34g吲哚加入100.0mL干燥二頸燒瓶內(nèi)，同時(shí)稱取4.32g 4-溴苯甲腈、2.304g t-BuONa、0.166g 1.5%的DPPE、10.0mL甲苯并加入同一燒瓶內(nèi)。燒瓶內(nèi)物質(zhì)充分溶解后在120.0℃環(huán)境下反映2 880min冷卻至室溫后抽取。采用二氯甲烷對抽濾液進(jìn)行多次洗滌后合并，真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮后經(jīng)體積比為60/1的正己烷與乙酸乙酯洗脫液層析純化后獲得所需合成物。

其次，在TITPA合成過程中，需稱取0.436g N-（4-腈基苯基）吲哚加入100.0mL二頸燒瓶內(nèi)，隨后加入0.032g三氟磺酸釔、2.0mL哌啶后在180.0℃環(huán)境中反應(yīng)2 880min。經(jīng)過抽濾合并、真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮、層析純化操作獲得目標(biāo)合成物。

2.2 裝配深藍(lán)色OLED器件

選擇方阻大于15.0Ω、小于20.0Ω的ITO玻璃，陸續(xù)利用清潔劑、去離子水、丙酮，在超聲清洗儀內(nèi)進(jìn)行ITO玻璃清洗，烘干后利用氧等離子體清潔240s。隨后在5.0*10-4pa壓力環(huán)境內(nèi)，300.0r/min的轉(zhuǎn)速，旋轉(zhuǎn)涂抹聚-3，4-乙烯二氧噻吩：聚苯乙烯磺胺酸鹽膜，涂抹時(shí)間為180s，涂抹厚度為35.0nm。隨后將其放入真空干燥箱，調(diào)整真空干燥箱溫度至160.0℃，烘干1 800s。在這個(gè)基礎(chǔ)上，以1500r/min的速度，在上層膜上旋轉(zhuǎn)涂抹以TITPA為主體摻雜Ir（PPy）3：PVK的發(fā)光材料，時(shí)間為30.0s，厚度為70.0nm[1]。在120.0℃真空干燥箱中干燥1 200s后鍍上CsF、Al電極，前者厚度為1.50nm，后者厚度為100.0nm。

3 深藍(lán)色OLED材料均三嗪衍生物的表征

3.1 結(jié)構(gòu)表征

通過對所合成的TITPA紅外吸收峰進(jìn)行分析，可知：本文合成的均三嗪衍生物均含有苯環(huán)、吲哚基，苯環(huán)的骨架伸縮振動吸收為兩個(gè)到三個(gè)中等強(qiáng)度吸收峰，出現(xiàn)在1 600～1 400cm-1區(qū)域內(nèi)，在650～850cm-1區(qū)域內(nèi)吸收峰可以表征芳香環(huán)取代情況。其中吲哚基特征吸收峰主要為N-H的伸縮振動、C-O及C-N的伸縮振動、CH2的作用。由于分子中同時(shí)存在中介效應(yīng)、誘導(dǎo)效應(yīng)，在取代基較強(qiáng)的吸電子基CN時(shí)，誘導(dǎo)效應(yīng)占據(jù)優(yōu)勢地位，C-O向高波數(shù)移動，而在取代基為給電子基N（CH3）2時(shí)中介效應(yīng)占據(jù)優(yōu)勢，C=O向低波數(shù)移動。

通過對所合成的TITPA的HNMR譜圖進(jìn)行分析，可知各目標(biāo)化合物上的吲哚基上的CH2化學(xué)位移基本相同，表明苯環(huán)上取代基對吲哚基影響較小，但對N-CH上質(zhì)子具有較大影響。在苯環(huán)上與CN相連時(shí)，在π-π共軛作用下，N-CH質(zhì)子電子云密度會下降，促使化學(xué)位移傾向低場，而在苯環(huán)上與N（CH3）2相連時(shí)則傾向高場[2]。

3.2 光電表征

通過對TITPA的MS譜圖進(jìn)行分析，可得出TITPA在乙腈、甲醇、四氫呋喃等有機(jī)溶劑中均具有較高溶解度，在不同溶劑中GC-MS譜圖中熒光發(fā)射數(shù)據(jù)最大時(shí)對應(yīng)的最大吸收波長分別為440.0nm、325nm、310nm，且TITPA在甲醇（265nm）、乙腈（263nm）、四氫呋喃（310nm）溶劑中的最大吸收波長位置會出現(xiàn)藍(lán)移現(xiàn)象，這主要是由于TITPA分子位阻較大，但是TITPA在不同極性溶液中藍(lán)移現(xiàn)象出現(xiàn)不明顯。同時(shí)在不同極性溶液中，TITPA熒光最大發(fā)射波長在310～441nm，且隨著溶劑極性的增加，受溶劑極性、π-π共軛作用影響，所產(chǎn)生物體熒光發(fā)射光譜也會發(fā)生紅移現(xiàn)象（π-π共軛作用與紅移現(xiàn)象明顯程度成正比）。

為進(jìn)一步確定TITPA熒光特性與分子共軛結(jié)構(gòu)間關(guān)系，選擇乙腈作為有機(jī)溶劑，以硫酸奎寧溶液作為參比，對TITPA的熒光量子產(chǎn)率進(jìn)行計(jì)算，得出其熒光量子產(chǎn)率為33.0%，對應(yīng)最大吸收波長為440.0nm。由此可知，分子共軛結(jié)構(gòu)與TITPA熒光特性呈正相關(guān)。在這個(gè)基礎(chǔ)上，利用循環(huán)伏安法，對TITPA電化學(xué)特性進(jìn)行測定，并經(jīng)高斯軟件計(jì)算，得出隨著電壓增大，選涂TITPA的深藍(lán)色OLED器件電流密度均升高，表明該深藍(lán)色OLED具有較為良好的電子傳輸特性，且在低電壓時(shí)，可以展現(xiàn)較為良好的電流密度[3]。

在明確分子共軛結(jié)構(gòu)與TITPA熒光特性間關(guān)系后，利用熱重分析儀，在升溫速率為10.0℃/min，溫度為30.0～800.0℃時(shí)，對TITPA的熱穩(wěn)定性進(jìn)行分析，得出TITPA分解溫度為290℃。較高的分解溫度主要是由于其吲哚環(huán)剛性較強(qiáng)。

4 結(jié)束語

綜上所述，深藍(lán)色OLED是近幾年國際平板顯示領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，具有成本低、步驟少、成品率高等特征，且具有分解溫度高、低溫下電流密度良好、抗震蕩、驅(qū)動電壓低等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是二十一世紀(jì)最可能替代液晶顯示器的器件。因此，基于發(fā)光材料性質(zhì)與深藍(lán)色OLED器件性能間緊密聯(lián)系，應(yīng)主動克服現(xiàn)有技術(shù)不足，加強(qiáng)對均三嗪衍生物的合成研究。并根據(jù)均三嗪衍生物表觀特征，選擇恰當(dāng)?shù)木貉苌锖铣刹牧稀⒎椒?，保證深藍(lán)色OLED器件電學(xué)、光學(xué)性能最優(yōu)。