苯并噁唑類光電材料的合成與應(yīng)用及中間體合成工藝的優(yōu)化探究

李向陽(yáng)，宋 賀，王海燕，王 宇

(煙臺(tái)九目化學(xué)股份有限公司 山東 煙臺(tái) 264006)

新時(shí)代技術(shù)背景下，各式照明顯示領(lǐng)域中的有機(jī)分子材料應(yīng)用越來(lái)越廣泛，有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)對(duì)以往應(yīng)用材料與技術(shù)展開更全面的革新與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用性能的顯著提升，但從生產(chǎn)制造過(guò)程而言，還存在器件性能不佳等多種問題，制約著相關(guān)組件及顯示系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值的發(fā)揮。在更多材料的開發(fā)應(yīng)用中，合成材料在光電領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越受重視，在更多先進(jìn)技術(shù)與相關(guān)應(yīng)用材料的關(guān)聯(lián)指導(dǎo)下，OLED新應(yīng)用材料可以苯并噁唑類為基礎(chǔ)，構(gòu)筑BBF、BBS的化合光電應(yīng)用材料，以此為材料應(yīng)用性能提供予以更多支持。

1 OLED發(fā)展的發(fā)展應(yīng)用

該技術(shù)是平面顯示領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵內(nèi)容，不僅在應(yīng)用結(jié)構(gòu)上比較簡(jiǎn)單，而且具有高清度、廣視角等多種應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，經(jīng)其高分子領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展以及小分子領(lǐng)域成果的持續(xù)化鞏固，如今該技術(shù)的應(yīng)用效果已經(jīng)得到顯著提升，無(wú)論是技術(shù)理論研究亦或是技術(shù)產(chǎn)品的開發(fā)都取得良好成果。不過(guò)就其技術(shù)開發(fā)程度而言，還處于研究發(fā)展的初期階段，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的進(jìn)一步革新仍是必要過(guò)程，在成本壓縮、效率提升以及個(gè)性化標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)方面都還需加強(qiáng)技術(shù)與材料的改進(jìn)，其中有機(jī)化合物的開發(fā)就是關(guān)鍵內(nèi)容之一，通過(guò)苯并噁唑類化合物中間體應(yīng)用價(jià)值的開發(fā)，可構(gòu)建出BBF、BBS的化合材料，以此為OLED技術(shù)的應(yīng)用提供更多先進(jìn)有效的應(yīng)用材料。但從以往合成應(yīng)用過(guò)程而言，還存在不少問題，不僅容易產(chǎn)生一定的污染物質(zhì)，而且合成效率不高，成本投入過(guò)大，并不具備良好的開發(fā)改進(jìn)應(yīng)用價(jià)值，亟需深入探究合成技術(shù)的改進(jìn)辦法[1]。

2 苯并噁唑類化合材料的合成工藝優(yōu)化

作為一種常用化合物中間體，苯并噁唑類化合材料在合成中會(huì)涉及到多種輔用中間體的合成，所以在進(jìn)行BBF、BBS的合成時(shí)要綜合考慮中間體的全面性以此才能保證制備合成的優(yōu)化性。

2.1 BBF的實(shí)驗(yàn)合成優(yōu)化

應(yīng)首先明確合成過(guò)程中的具體操作流程，對(duì)其核心要點(diǎn)加以管控：應(yīng)先展開中間體AL的合成，隨后再據(jù)此進(jìn)行BBF的合成，最后經(jīng)產(chǎn)物性質(zhì)詳細(xì)檢測(cè)并記錄。具體合成過(guò)程如下：

其一，合成AL中間體。在這一過(guò)程中多會(huì)涉及到如AL-1至AL-4不同流程的合成操作，而且都需對(duì)其具體材料使用量、溫度、反應(yīng)時(shí)間等進(jìn)行綜合管控，作為中間體AL具體制備中的關(guān)鍵參考。應(yīng)保證以規(guī)密氮?dú)獗Ｗo(hù)環(huán)境下展開合成操作，將各項(xiàng)材料按既定順序投入三口瓶中，如圖1示圖表示，亞硝酸異戊酯、THF以及銅粉添加組，隨后緩慢攪拌并逐漸加熱，維持溫度在40℃，注意過(guò)程中的反應(yīng)狀況，如果發(fā)現(xiàn)材料物逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)色即可加注AL-4過(guò)程中制備的溶液，并使之后的反應(yīng)過(guò)程持續(xù)6h左右，以材料顏色漸進(jìn)褐色并呈濁液體時(shí)為止。這種工藝優(yōu)化改進(jìn)一般可將產(chǎn)率提高到65%左右。

圖1 AL的合成示圖

其二，合成BBF。首先制備AL硼酸，將合成的AL與四氫呋喃按標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量投入三口瓶并在攪拌中降溫，過(guò)程中逐次添加丁基鋰、硼酸三甲酯，并分別保持1h的反應(yīng)時(shí)間，完成后轉(zhuǎn)為室溫即可，并將反應(yīng)液與7%鹽酸混合，將其中析出的固體物質(zhì)提取并烘干。其次進(jìn)行BBF的合成，如圖一所示，將DMF、AL硼酸、苯并噁唑類化合材料及水等依次加入到三口瓶中，加熱到50℃，攪拌均勻的過(guò)程中進(jìn)一步添加催化劑，本文建議以四三苯基膦肥為宜，隨后將溫度提升到80℃，并持續(xù)反應(yīng)48h之后再進(jìn)行降溫處理，經(jīng)系列制備后可得出綠色固體，對(duì)其加以提純，最終所得BBF產(chǎn)物為黃綠色物質(zhì)，產(chǎn)率提高到68%。

圖2 BBF合成反應(yīng)示圖

2.2 BBS的實(shí)驗(yàn)合成優(yōu)化

BBS在合成優(yōu)化上與上述BBF工藝管控辦法有很大的相似點(diǎn)，都從中間體的合成與制備階段出發(fā)，完成中間體BL合成后，再進(jìn)行具體產(chǎn)物BBS的合成，所以要在工藝優(yōu)化時(shí)要對(duì)這兩項(xiàng)操作環(huán)節(jié)中的要點(diǎn)合理管控。

其一，合成中間體BL。BL在合成中并無(wú)更多輔用合成操作，所以合成過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，而且在操作環(huán)境的控制上也并不過(guò)于嚴(yán)格，所以在工藝優(yōu)化時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注操作過(guò)程的管控。如圖3示圖所示，將鄰氨基苯酚加入研缽中，并加入溴苯甲醛、12-磷鎢雜多酸，經(jīng)常溫環(huán)境下將之持續(xù)研磨30分鐘，并將研磨后的材料加水打漿，并緩慢而充分?jǐn)嚢?，待其中各物質(zhì)均混合均勻之后，經(jīng)抽濾得出的乳白色固體就是所需合成物。一般保證操作過(guò)程各要點(diǎn)的嚴(yán)格管控，可將產(chǎn)率控制在86%，而且純度也相對(duì)較高，在后續(xù)制備處理上具有良好的應(yīng)用效果。

圖3 BL的合成示圖

其二，BBS的合成。同樣需先制備BL硼酸，氮?dú)獗Ｗo(hù)環(huán)境下將BL合成物、四氫呋喃依次添加到三口瓶中，并在其充分溶解后進(jìn)行降溫處理，將溫度降低在-80℃后，再加注丁基鋰、硼酸三甲酯，中間保持具體反應(yīng)1h時(shí)段依次滴加，共計(jì)2h的分段反應(yīng)，經(jīng)反應(yīng)后顏色轉(zhuǎn)變?yōu)楹稚⒉粩嗉又?，完成反?yīng)后即可恢復(fù)到室溫，并將溶液與酸水混合，對(duì)其中析出的物質(zhì)加以抽濾并烘干即刻。隨后是BBS的實(shí)際合成，如圖4所示，合成工藝優(yōu)化中同樣重點(diǎn)在于溫度的控制，將DMF、BL、水等材料以此放入三口瓶中，保證材料均勻攪拌之后可提高溫度，先將溫度升高到50℃，加注催化劑，隨后再提高到80℃進(jìn)行48h時(shí)長(zhǎng)的反應(yīng)操作過(guò)程，完成各環(huán)節(jié)后，便可降低溫度，取得粗品材料，經(jīng)提純后得到所需合成材料BBS[2]。

圖4 BBS的合成反應(yīng)示圖

3 合成材料的具體應(yīng)用

本文所談?wù)摰腂BF及BBS有機(jī)合成物均屬于小分子類，經(jīng)上述工藝優(yōu)化之后，所生產(chǎn)的兩項(xiàng)材料在性能上都有顯著提升，DFT計(jì)算上均符合OLED在器件生產(chǎn)中的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，電化學(xué)性質(zhì)、熱力學(xué)性質(zhì)以及光學(xué)性質(zhì)都具有良好的應(yīng)用價(jià)值，在電子傳輸層或是器件發(fā)光層上都可作為重要應(yīng)用材料。將其二者分別作為器件發(fā)光層中的核心材料，制成磷光器件，經(jīng)檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，在器件亮度提升、電壓控制方面都具可用性，降低啟亮電壓，在耗電量上大幅減少，而且亮度上要比以往應(yīng)用材料亮度更高；除此之外，該兩項(xiàng)有機(jī)合成物也可應(yīng)用在顯示器件的電子數(shù)據(jù)傳輸上，可有效實(shí)現(xiàn)材料構(gòu)造一體化技術(shù)應(yīng)用，是對(duì)OLED器件開發(fā)中的重要材料支持。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，OLED技術(shù)在不斷改進(jìn)發(fā)展中更需加強(qiáng)各項(xiàng)材料的創(chuàng)新發(fā)展，其中有機(jī)化合物的合成就是重要方向之一，充分發(fā)揮苯并噁唑類化合物中間體的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，對(duì)其合成工藝加以改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)合成材料的高效生產(chǎn)，更為該技術(shù)的應(yīng)用提供更多材料支持，所以各研究工作中需進(jìn)一步增進(jìn)新合成材料的開發(fā)以及合成技術(shù)的優(yōu)化，以促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展。