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CN115960001B - 有机化合物及包含其的电子元件和电子装置 - Google Patents

有机化合物及包含其的电子元件和电子装置 Download PDF

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CN115960001B CN202211304334.9A CN202211304334A CN115960001B CN 115960001 B CN115960001 B CN 115960001B CN 202211304334 A CN202211304334 A CN 202211304334A CN 115960001 B CN115960001 B CN 115960001B
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Abstract

本申请涉及一种有机化合物及包含其的电子元件和电子装置。本申请的有机化合物结构式如式1所示，将该有机化合物应用于有机电致发光器件中，可显著改善器件的性能。

Description

有机化合物及包含其的电子元件和电子装置
技术领域
本申请属于有机材料技术领域，尤其涉及一种有机化合物及包含其的电子元件和电子装置。
背景技术
有机电致发光器件(OLEDs)为在两个金属电极之间通过旋涂或者真空蒸镀沉积一层有机材料制备而成的器件，经典的三层有机电致发光器件包含空穴传输层、有机发光层和电子传输层。由阳极产生的空穴经空穴传输层和由阴极产生的电子经电子传输层结合在有机发光层形成激子，而后发光。有机电致发光器件可以根据需要通过改变有机发光层的材料来调节发射各种需要的光。
目前，基于OLED发光与显示技术的商品已经实现产业化。与液晶类显示技术相比，OLED显示技术具有自发光、无辐射、质量轻、厚度薄、广视角、宽色域、颜色稳定、响应速度快、环境适应强、可实现柔性显示等诸多优点。因此，OLED显示技术获得越来越多的关注和相应的技术投入。
芳香胺化合物可用于空穴传输层中的空穴传输材料。例如，用杂芳环在芴基的9位处取代的一元胺衍生物已被报道作为有用的材料，用于提高有OLED器件的寿命。然而，仍存在与解决装置发光效率和寿命相关的问题。
因此，需要进一步开发用于具有长寿命的有机EL装置的材料以及使用该材料的有机EL装置。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本申请的目的在于提供一种有机化合物及包含其的电子元件和电子装置，所述有机化合物可以改善电子元件和电子装置的性能。
本申请的第一方面提供一种有机化合物，其具有式1所示的结构：
其中，n和m相同或不同，且各自独立地选自1、2或3；
R1、R2、R3和R4相同或不同，且各自独立地选自氘、卤素基团、氰基、碳原子数为1～10的烷基或碳原子数为3～12的三烷基硅基；
R1、R2、R3和R4以Ri表示，n1、n2、n3和n4以ni表示，ni表示Ri的个数，i为变量，选自1、2、3和4，当i为1、2、3和4时，ni选自0、1、2、3、4；且当ni大于1时，任意两个Ri相同或不同；
A、B、C和D相同或不同，分别独立地选自氢或式2所示的基团，且A、B、C、D中至少有一个为式2所示的基团；
a选自1或2；
Ar1和Ar2相同或不同，且各自独立地选自碳原子数为6～40的取代或未取代的芳基、碳原子数为3～40的取代或未取代的杂芳基；
L、L1和L2相同或不同，且各自独立地选自单键、碳原子数为6～30的取代或未取代的亚芳基、碳原子数为3～30的取代或未取代的亚杂芳基；
Ar1、Ar2、L、L1和L2中的取代基相同或不同，且各自独立地选自氘、卤素基团、氰基、碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为3～12的三烷基硅基、碳原子数为1～10的卤代烷基、碳原子数为3～10的环烷基、碳原子数为6～20的芳基或碳原子数为3～20的杂芳基；任选地，Ar1中的任意两个相邻的取代基形成饱和或不饱和的3～15元环；任选地，Ar2中的任意两个相邻的取代基形成饱和或不饱和的3～15元环。
本申请的有机化合物为具有多螺环结构的三芳基胺类化合物，这种多螺环结构可提升分子的载流子迁移率，并且可以增加分子的扭曲度，能够有效避免芴平面之间的堆叠，抑制分子结晶，从而提升分子的成膜性；同时，这种结构也有利于增加分子的玻璃化转变温度，提升材料的蒸镀稳定性，并改善器件的寿命。
本申请的第二方面提供一种电子元件，包括相对设置的阳极和阴极，以及设于所述阳极和所述阴极之间的功能层；所述功能层包含上述的有机化合物。
本申请的第三方面提供一种电子装置，包括第二方面所述的电子元件。
本申请的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请，但并不构成对本申请的限制。
图1是本申请一种实施方式的有机电致发光器件的结构示意图。
图2是本申请一种实施方式的第一电子装置的示意图。
图3是本申请一种实施方式的光电转化器件的结构示意图。
图4是本申请一种实施方式的第二电子装置的示意图。
附图标记
100、阳极；200、阴极；300、功能层；310、空穴注入层；320、空穴传输层；321、第一空穴传输层；322、第二空穴传输层；330、有机发光层；340、电子传输层；350、电子注入层；360、光电转化层；400、第一电子装置；500、第二电子装置
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例性实施方式。然而，示例性实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本申请将更加全面和完整，并将示例性实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多个实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。
第一方面，本申请提供一种有机化合物，其具有式1所示的结构：
其中，n和m相同或不同，且各自独立地选自1、2或3；
R1、R2、R3和R4相同或不同，且各自独立地选自氘、卤素基团、氰基、碳原子数为1～10的烷基或碳原子数为3～12的三烷基硅基；
R1、R2、R3和R4以Ri表示，n1、n2、n3和n4以ni表示，ni表示Ri的个数，i为变量，选自1、2、3和4，当i为1、2、3和4时，ni选自0、1、2、3、4；且当ni大于1时，任意两个Ri相同或不同；
A、B、C和D相同或不同，分别独立地选自氢或式2所示的基团，且A、B、C、D中至少有一个为式2所示的基团；
Ar1和Ar2相同或不同，且各自独立地选自碳原子数为6～40的取代或未取代的芳基、碳原子数为3～40的取代或未取代的杂芳基；
L、L1和L2相同或不同，且各自独立地选自单键、碳原子数为6～30的取代或未取代的亚芳基、碳原子数为3～30的取代或未取代的亚杂芳基；
a选自1或2；当a＝2时，是指两个L依次连接；
Ar1、Ar2、L、L1和L2中的取代基相同或不同，且各自独立地选自氘、卤素基团、氰基、碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为3～12的三烷基硅基、碳原子数为1～10的卤代烷基、碳原子数为3～10的环烷基、碳原子数为6～20的芳基或碳原子数为3～20的杂芳基；任选地，Ar1中的任意两个相邻的取代基形成饱和或不饱和的3～15元环；任选地，Ar2中的任意两个相邻的取代基形成饱和或不饱和的3～15元环。
本申请中，术语“任选”、“任选地”意着随后所描述的事件或者环境可以但不必发生，该说明包括该事情或者环境发生或者不发生的场合。例如，“任选地，任意两个相邻取代基××形成环”意味着这两个取代基可以形成环但不是必须形成环，包括：两个相邻的取代基形成环的情景和两个相邻的取代基不形成环的情景。再比如，“任选地，Ar2中的任意两个相邻的取代基形成饱和或不饱和的3～15元环”是指Ar2中的任意两个相邻的取代基可以相互连接形成饱和或不饱和的3～15元环，或者Ar2中的任意两个相邻的取代基也可以各自独立的存在。
“任意两个相邻的取代基”可以包括同一个原子上具有两个取代基，还可以包括两个相邻的原子上分别具有一个取代基；其中，当同一个原子上具有两个取代基时，两个取代基可以与其共同连接的该原子形成饱和或不饱和的环；当两个相邻的原子上分别具有一个取代基时，这两个取代基可以稠合成环。
本申请中，芴基可以被1个或2个或更多个取代基取代，在上述芴基被取代的情况下，可以为：等，但并不限定于此。
本申请中，所采用的描述方式“各……独立地为”与“……分别独立地为”和“……独立地选自”可以互换，均应做广义理解，其既可以是指在不同基团中，相同符号之间所表达的具体选项之间互相不影响，也可以表示在相同的基团中，相同符号之间所表达的具体选项之间互相不影响。例如，“其中，各q独立地为0、1、2或3，各R”独立地选自氢、氘、氟、氯”，其含义是：式Q-1表示苯环上有q个取代基R”，各个R”可以相同也可以不同，每个R”的选项之间互不影响；式Q-2表示联苯的每一个苯环上有q个取代基R”，两个苯环上的R”取代基的个数q可以相同或不同，各个R”可以相同也可以不同，每个R”的选项之间互不影响。
本申请中，“取代或未取代的”这样的术语是指，在该术语后面记载的官能团可以具有或不具有取代基(下文为了便于描述，将取代基统称为Rc)。举例来讲，“取代或未取代的芳基”是指具有取代基Rc的芳基或者没有取代的芳基。其中上述的取代基即Rc例如可以为氘、卤素基团、氰基、杂芳基、芳基、三烷基硅基、烷基、卤代烷基、环烷基等。
本申请中，取代或未取代的官能团的碳原子数，指的是所有碳原子数。举例而言，若L为碳原子数为12的取代的亚芳基，则亚芳基及其上的取代基的所有碳原子数为12。
本申请中，芳基指的是衍生自芳香碳环的任选官能团或取代基。芳基可以是单环芳基(例如苯基)或多环芳基，换言之，芳基可以是单环芳基、稠环芳基、通过碳碳键共轭连接的两个或者更多个单环芳基、通过碳碳键共轭连接的单环芳基和稠环芳基、通过碳碳键共轭连接的两个或者更多个稠环芳基。即，除非另有说明，通过碳碳键共轭连接的两个或者更多个芳香基团也可以视为本申请的芳基。其中，稠环芳基例如可以包括双环稠合芳基(例如萘基)、三环稠合芳基(例如菲基、芴基、蒽基)等。芳基中不含有B、N、O、S、P、Se和Si等杂原子。举例而言，在本申请中，联苯基、三联苯基等为芳基。芳基的实例可以包括但不限于，苯基、萘基、芴基、蒽基、菲基、联苯基、三联苯基、苯并[9,10]菲基、芘基、苯并荧蒽基、基等。本申请中，涉及的亚芳基是指芳基进一步失去一个氢原子所形成的二价基团。
本申请中，取代的芳基可以是芳基中的一个或者两个以上氢原子被诸如氘原子、卤素基团、氰基、芳基、杂芳基、三烷基硅基、烷基、环烷基、卤代烷基等基团取代。应当理解地是，取代的芳基的碳原子数，指的是芳基和芳基上的取代基的碳原子总数，例如碳原子数为18的取代的芳基，指的是芳基和取代基的总碳原子数为18。
本申请中，杂芳基是指环中包含至少一个杂原子的一价芳香环或其衍生物，杂原子可以是B、O、N、P、Si、Se和S中的一种或多种。杂芳基可以是单环杂芳基或多环杂芳基，换言之，杂芳基可以是单个芳香环体系，也可以是通过碳碳键共轭连接的多个芳香环体系，且任一芳香环体系为一个芳香单环或者一个芳香稠环。示例地，杂芳基可以包括噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、噁唑基、噁二唑基、三唑基、吡啶基、联吡啶基、嘧啶基、三嗪基、吖啶基、哒嗪基、吡嗪基、喹啉基、喹唑啉基、喹喔啉基、吩噁嗪基、酞嗪基、吡啶并嘧啶基、吡啶并吡嗪基、吡嗪并吡嗪基、异喹啉基、吲哚基、咔唑基、苯并噁唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并咔唑基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、噻吩并噻吩基、苯并呋喃基、菲咯啉基、异噁唑基、噻二唑基、吩噻嗪基、硅芴基、二苯并呋喃基以及N-苯基咔唑基、N-吡啶基咔唑基、N-甲基咔唑基等，而不限于此。其中，噻吩基、呋喃基、菲咯啉基等为单个芳香环体系类型的杂芳基，N-苯基咔唑基、N-吡啶基咔唑基为通过碳碳键共轭连接的多环体系类型的杂芳基。本申请中，涉及的亚杂芳基是指杂芳基进一步失去一个氢原子所形成的二价基团。
本申请中，取代的杂芳基可以是杂芳基中的一个或者两个以上氢原子被诸如氘原子、卤素基团、氰基、芳基、杂芳基、三烷基硅基、烷基、环烷基、卤代烷基等基团取代。应当理解地是，取代的杂芳基的碳原子数，指的是杂芳基和杂芳基上的取代基的碳原子总数。
本申请中，作为Ar1、Ar2、L、L1和L2中的取代基的芳基的碳原子数可以为6～20，例如碳原子数可以为6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20，作为取代基的芳基的具体实例包括但不限于，苯基、联苯基、萘基、芴基、菲基、蒽基、基。
本申请中，作为Ar1、Ar2、L、L1和L2中的取代基的杂芳基的碳原子数可以为3～20，例如碳原子数可以为3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20，作为取代基的杂芳基的具体实例包括但不限于，三嗪基、吡啶基、嘧啶基、咔唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、喹啉基、喹唑啉基、喹喔啉基、异喹啉基。
本申请中，不定位连接键涉及的是从环体系中伸出的单键其表示该连接键的一端可以连接该键所贯穿的环体系中的任意位置，另一端连接化合物分子其余部分。
本申请中，碳原子数为1～10的烷基可以包括碳原子数1至10的直链烷基和碳原子数3至10的支链烷基。烷基的碳原子数例如可以为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10，烷基的具体实例包括但不限于，甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、正辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、3,7-二甲基辛基等。
本申请中，卤素基团例如可以为氟、氯、溴、碘。
本申请中，三烷基硅基的具体实例包括但不限于，三甲基硅基、三乙基硅基。
本申请中，卤代烷基的具体实例包括但不限于，三氟甲基。
本申请中，碳原子数为3～10的环烷基的碳原子数例如可以为3、4、5、6、7、8、10。环烷基的具体实例包括但不限于，环戊烷、环己烷、金刚烷。
举例而言，如下式(f)中所示地，式(f)所表示的萘基通过两个贯穿双环的不定位连接键与分子其他位置连接，其所表示的含义，包括如式(f-1)～式(f-10)所示出的任一可能的连接方式。
再举例而言，如下式(X')中所示地，式(X')所表示的二苯并呋喃基通过一个从一侧苯环中间伸出的不定位连接键与分子其他位置连接，其所表示的含义，包括如式(X'-1)～式(X'-4)所示出的任一可能的连接方式。
在本申请一种实施方式中，A、B、C和D中的1个、2个、3个或4个为式2所示的基团。
可选地，A、B、C和D中的一个或两个为式2所示的基团。
可选地，式1选自以下式I-1～I-3所示的结构：
可选地，所述有机化合物具有如下式II-1～式II-11所示的结构：
可选地，所述化合物具有如下式II-1～式II-2所示的结构：
可选地，(L)a选自单键。
在本申请的一种实施方式中，Ar1和Ar2各自独立地选自碳原子数为6～25的取代或未取代的芳基、碳原子数为12～25的取代或未取代的杂芳基。例如，Ar1和Ar2各自独立地选自碳原子数为6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25的取代或未取代的芳基，碳原子数为12、13、14、15、16、17、18、19、20、25的取代或未取代的杂芳基。
可选地，Ar1和Ar2中的取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、碳原子数为1～5的烷基、三甲基硅基、三氟甲基、碳原子数为5～10的环烷基或碳原子数为6～12的芳基；任选地，Ar1中的任意两个相邻的取代基形成苯环或芴环；任选地，Ar2中的任意两个相邻的取代基形成苯环或芴环。
可选地，Ar1和Ar2各自独立地选自取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的芴基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的三联苯基、取代或未取代的螺二芴基、取代或未取代的二苯并呋喃基、取代或未取代的二苯并噻吩基或取代或未取代的咔唑基。
可选地，Ar1和Ar2中的取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三甲基硅基、三氟甲基、环戊烷、环己烷、苯基、萘基、联苯基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基或咔唑基；任选地，Ar1中的任意两个相邻的取代基形成苯环；任选地，Ar2中的任意两个相邻的取代基形成苯环。
可选地，Ar1和Ar2各自独立地选自取代或未取代的基团W，其中未取代的基团W选自以下基团：
其中，取代的基团W中具有一个或两个以上取代基，所述取代基独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三甲基硅基、三氟甲基、环戊烷、环己烷、苯基、萘基、联苯基、二苯并呋喃基或二苯并噻吩基，且当所述取代基个数大于1时，各取代基相同或不同。
可选地，Ar1和Ar2各自独立地选自以下基团构成的组：
进一步可选地，Ar1和Ar2各自独立地选自以下基团：
在本申请的一种实施方式中，L、L1和L2各自独立地选自单键或碳原子数为6～20的取代或未取代的亚芳基、碳原子数为12～18的取代或未取代的亚杂芳基。例如，L、L1和L2各自独立地选自单键，碳原子数为6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20的取代或未取代的亚芳基，碳原子数为12、13、14、15、16、17或18的取代或未取代的亚杂芳基。
可选地，L、L1和L2中的取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、碳原子数为1～5的烷基、碳原子数为6～12的芳基。
可选地，L、L1和L2各自独立地选自单键、取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚萘基、取代或未取代的亚联苯基、取代或未取代的亚三联苯基、取代或未取代的亚芴基、取代或未取代的亚菲基、取代或未取代的亚二苯并呋喃基或取代或未取代的亚二苯并噻吩基。
可选地，L、L1和L2中的取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、苯基或萘基。
可选地，L、L1和L2各自独立地选自单键、取代或未取代的基团Q；其中，未取代的基团Q选自以下基团构成的组：
其中，取代的基团Q中具有一个或两个以上取代基，各取代基独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、环戊烷、环己烷、苯基、萘基、联苯基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基或咔唑基，且当所述取代基个数大于1时，各取代基相同或不同。
可选地，(L)a选自单键或者以下基团构成的组：
进一步可选地，(L)a选自单键或者以下基团构成的组：
可选地，L1和L2各自独立地选自单键或者以下基团构成的组：
进一步可选地，L1和L2各自独立地选自单键或者以下基团构成的组：
可选地，各自独立地选自以下基团构成的组：
可选地，R1、R2、R3和R4各自独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基或三甲基硅基。
可选地，所述有机化合物选自如权利要求10所述化合物所构成的组：
第二方面，本申请提供一种电子元件，包括相对设置的阳极和阴极，以及设于阳极和阴极之间的功能层；功能层包含本申请的有机化合物。
可选地，功能层包括第二空穴传输层，第二空穴传输层包含本申请所述的有机化合物。
可选地，所述电子元件有机电致发光器件或光电转换器件。
在一种实施方式中，电子元件为有机电致发光器件。如图1所示，有机电致发光器件可以包括依次层叠设置的阳极100、空穴传输层320、有机发光层330、电子传输层340和阴极200。
在一种具体的实施方式中，有机电致发光器件为红色有机电致发光器件。
可选地，阳极100包括以下阳极材料，其可选地是有助于空穴注入至功能层中的具有大逸出功(功函数，work function)材料。阳极材料具体实例包括：金属如镍、铂、钒、铬、铜、锌和金或它们的合金；金属氧化物如氧化锌、氧化铟、氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO)；组合的金属和氧化物如ZnO∶Al或SnO2∶Sb；或导电聚合物如聚(3-甲基噻吩)、聚[3,4-(亚乙基-1,2-二氧基)噻吩](PEDT)、聚吡咯和聚苯胺，但不限于此。优选包括包含氧化铟锡(铟锡氧化物，indium tinoxide)(ITO)作为阳极的透明电极。
可选地，所述空穴传输层320包含本申请的有机化合物。
可选地，所述空穴传输层320包括层叠设置的第一空穴传输层321和第二空穴传输层322，且相对所述第二空穴传输层322，所述第一空穴传输层321更靠近所述阳极。
可选地，第一空穴传输层321包括一种或者多种空穴传输材料，空穴传输材料可以选自咔唑多聚体、咔唑连接三芳胺类化合物或者其他类型的化合物，本领域技术人员可参照现有技术选择。例如，所述第一空穴传输层321的材料选自以下化合物所构成的组：
在一种具体实施方式中，第一空穴传输层321为化合物NPB。
可选地，所述第二空穴传输层322包含本申请所述的有机化合物。
可选地，有机发光层330可以由单一发光层材料组成，也可以包括主体材料和掺杂材料。可选地，有机发光层330由主体材料和掺杂材料组成，注入有机发光层330的空穴和注入有机发光层330的电子可以在有机发光层330复合而形成激子，激子将能量传递给主体材料，主体材料将能量传递给掺杂材料，进而使得掺杂材料能够发光。
有机发光层330的主体材料可以为金属螯合类化合物、双苯乙烯基衍生物、芳香族胺衍生物、二苯并呋喃衍生物或者其他类型的材料，本申请对此不做特殊的限制。主体材料可以为单一主体材料，也可以为混合主体材料。
在本申请的一种实施方式中，有机发光层330的主体材料为RH-1
有机发光层330的的掺杂材料可参照现有技术选择，例如可以选自铱(III)有机金属络合物、铂(II)有机金属络合物、钌(II)络合物、铍络合物等。所掺杂材料的具体实例包括但不限于，
在本申请的一种实施方式中，有机发光层340的掺杂材料为RD-1。
可选地，电子传输层340可以为单层结构，也可以为多层结构，其可以包括一种或者多种电子传输材料，电子传输材料通常可以包含金属络合物或/或含氮杂环衍生物，其中，所述金属络合物材料例如可以选自LiQ、Alq3、Bepq2等；所述含氮杂环衍生物可以为具有含氮六元环或五元环骨架的芳香族环、具有含氮六元环或五元环骨架的稠合芳香族环化合物等，具体实例包括但不限于，ET-1、Bphen、NBphen、DBimiBphen、BimiBphen等1,10-菲咯啉类化合物，或者结构如下所示的含杂氮芳基的蒽类化合物、三嗪类或嘧啶类化合物。在本申请的一种实施方式中，电子传输层340由ET-10和LiQ组成。
本申请中，阴极200可以包括阴极材料，其是有助于电子注入材料至功能层中的具有小逸出功的材料。阴极材料的具体实例包括但不限于，金属如镁、钙、钠、钾、钛、铟、钇、锂、钆、铝、银、锡和铅或它们的合金；或多层材料如LiF/Al、Liq/Al、LiO2/Al、LiF/Ca、LiF/Al和BaF2/Ca。优选包括包含镁和银的金属电极作为阴极。
可选地，如图1所示，在阳极100和第一空穴传输层321之间还可以设置有空穴注入层310，以增强向第一空穴传输层321注入空穴的能力。空穴注入层310可以选用联苯胺衍生物、星爆状芳基胺类化合物、酞菁衍生物或者其他材料，本申请对此不做特殊的限制。例如，空穴注入层310含有的化合物选自以下化合物所构成的组：
在本申请的一种具体实施方式中，空穴注入层310为HAT-CN。
可选地，如图1所示，在阴极200和电子传输层340之间还设置有电子注入层350，以增强向电子传输层340注入电子的能力。电子注入层350可以包括有碱金属硫化物、碱金属卤化物等无机材料，或者可以包括碱金属与有机物的络合物。在本申请的一种具体实施方式中，电子注入层350为Yb。
按照另一种实施方式，电子元件为光电转化器件。如图3所示，该光电转化器件可以包括相对设置的阳极100和阴极200，以及设于阳极100和阴极200之间的功能层300；功能层300包含本申请所提供的有机化合物。
按照一种具体的实施方式，如图3所示，光电转化器件可包括依次层叠设置的阳极100、空穴传输层320、有机发光层330、电子传输层340和阴极200。可选地，所述空穴传输层320包含本申请所述的有机化合物。
可选地，光电转化器件为太阳能电池，尤其是有机薄膜太阳能电池。本申请第三方面提供一种电子装置，包括本申请第二方面提供的电子元件。
按照一种实施方式，如图2所示，所述电子装置为第一电子装置400，该第一电子装置400包括上述有机电致发光器件。第一电子装置400例如可以为显示装置、照明装置、光通讯装置或者其他类型的电子装置，例如可以包括但不限于电脑屏幕、手机屏幕、电视机、电子纸、应急照明灯、光模块等。
按照另一种实施方式，如图4所示，所述电子装置为第二电子装置500，第二电子装置500包括上述光电转化器件。第二电子装置500例如可以为太阳能发电设备、光检测器、指纹识别设备、光模块、CCD相机或则其他类型的电子装置。
下面结合合成例来具体说明本申请的有机化合物的合成方法，但是本申请并不因此而受到任何限制。
本申请中未提到的合成方法的化合物的都是通过商业途径获得的原料产品。
合成例
1、IMAX的合成
(1)在氮气保护下，向反应瓶中加入2-氯芴(80.0g，398.66mmol)、丙烯酸甲酯(75.5g，877.06mmol)、氢氧化钠(50％水溶液，797.33mmol)和甲苯(800mL)，搅拌加热至回流，反应2h。停止加热，反应液降至室温后，用去离子水洗至中性，然后经过分液，有机相采用无水硫酸钠干燥，过滤，减压蒸馏除去甲苯，所得粗品用乙酸乙酯/石油醚重结晶后得到白色晶体IM A1-1(126.0g，收率84.8％)。
(2)在氮气保护下，向反应瓶中加入IMA1-1(125.0g，335.26mmol)、甲醇钠(27.2g，502.90mmol)和甲苯(1200mL)，搅拌加热至回流，反应12h。停止加热，反应液降至室温后，水洗至中性，然后分液，有机相采用无水硫酸钠干燥，过滤，减压蒸馏除去甲苯，所得粗品用乙酸乙酯/石油醚重结晶后得到白色晶体IM A1-2(84.8g，收率74.2％)。
(3)向反应瓶中加入IM A1-2(84.0g，246.48mmol)和冰乙酸(800mL)，搅拌均匀后，缓慢滴入浓度为12M的浓盐酸(25mL，300.00mmol)，滴加完毕后缓慢升温至回流，持续搅拌8h。反应液倒入900mL水中，析出白色固体，过滤并用去离子水洗至中性，所得粗品用乙酸乙酯/石油醚(体积比为1：4)的洗脱剂过硅胶色谱柱提纯后，减压蒸出溶剂得到白色固体IMA1-3(34.8g，收率49.9％)。
(4)将IM A1-3(34.0g，120.24mmol)、邻苯二酚(17.2g，156.31mmol)和甲苯(500mL)加入带有回流分水器的反应瓶中，升温搅拌至原料溶清，然后缓慢滴入浓硫酸(98％，1.2g，12.02mmol)。然后继续搅拌回流分水至TLC显示IM A1-3无剩余时停止反应。反应液降至室温后，水洗至中性，萃取、分液后所得有机相用无水硫酸钠干燥，再经过过滤、减压蒸馏除去溶剂，粗品用二乙醚进行重结晶，得到IM A1-4(32.6g，收率72.4％)。
(5)将IMA1-4(32.0g，85.36mmol)和二氯甲烷(300mL)搅拌溶清后降温至0℃，缓慢滴加三溴化硼(32.1g，128.05mmol)，保温反应8h。然后缓慢升温至室温，再加入NaOH(6.9g，170.73mmol)、四丁基硫酸氢铵(n-Bu4NHSO4)(5.8g，17.07mmol)、去离子水(10mL)，再补加二氯甲烷(100mL)，搅拌反应3d。加入400mL去离子水终止反应，分液后有机相经过水洗、分液、干燥、过滤、减压蒸馏除去溶剂，得到固体有机物。再用二氯甲烷/石油醚重结晶提纯后，得到IM A1-5(24.6g，收率83.3％)。
(6)在氮气保护下，向反应瓶中加入IMA1-5(24.0g，69.43mmol)、2-联苯硼酸(14.4g，72.89mmol)、甲苯(200mL)、乙醇(80mL)、水(40mL)和碳酸钾(21.1g，152.75mmol)；开启搅拌，加热升温至50-60℃，迅速加入四(三苯基膦)钯(1.6g,1.39mmol)和四丁基溴化铵(4.5g，13.88mmol)，然后继续升温至70-75℃回流，反应18h。反应液降至室温，用二氯甲烷萃取，有机相水洗至中性，然后分液、干燥、过滤、浓缩。采用乙酸乙酯和正庚烷混合溶剂重结晶提纯。
所得产物烘干后得白色固体IM A1-6(25.4g，收率87.2％)。
(7)在氮气保护下，向反应瓶中加入IMA1-6(25.0g,59.67mmol)和二氯甲烷(200mL)；开启搅拌，并将体系降温至0℃，缓慢滴加甲基磺酸(1.2g，12.53mmol)，保温搅拌1.5h；然后降温至-10℃加入100mL冰水停止反应。再自然升温降至室温，用二氯甲烷萃取，有机相水洗至中性，然后分液、干燥、过滤、浓缩。用乙酸乙酯和正庚烷混合溶剂重结晶至LC>98％，烘干得白色固体IMA1(24.2g，收率96.8％)。
参照与IMA1的方法合成表1所列的IM AX，不同之处在于，使用原料1代替第(1)步中的2-氯芴，使用原料2代替第(6)步中的2-联苯硼酸。其中，使用的主要原料、合成的产物及最后一步收率如表1所示。
表1
2、IM BX的合成
(1)IM B1的合成
采用与IMA1-4相同的制备方法合成IM B1-4，不同之处在于：采用IM B1-3(Cas.113163-16-9市售)替换IMA1-3，其他条件不变，得到IM B1-4(28.9g，收率69.5％)。
采用与IMA1-5相同的制备方法合成IM B1-5，不同之处在于：采用IM B1-4替换IMA1-4，其他条件不变，得到IM B1-5(21.2g，收率81.6％)。
采用与IMA1-6相同的制备方法合成IM B1-6，不同之处在于：分别采用IM B1-5替换IM A1-5，用4-氯-2'-硼酸联苯代替2-联苯硼酸，其他条件不变，得到IM B1-6(22.1g，收率79.3％)。
采用与IMA1相同的制备方法合成IM B1，不同之处在于：采用IM B1-6替换IMA1-6，其他条件不变，得到IM B1(19.4g，收率92.5％)。
采用与IM B1相同的方法合成IM BX，不同之处在于：用表2中的原料3代替4-氯-2'-硼酸联苯，其他条件不变，所用原料及各步中间体以及产物的结构和最后一步收率见表2。
表2
3、IM CX的合成
IM C1和IM C2的合成
(1)在氮气保护下，向三口烧瓶中加入9-(三甲基甲硅烷基)芴(40.0g，167.98mmol)与干燥的THF(350mL)，用液氮/丙酮浴将体系降温至-78℃，然后缓慢滴加浓度为2M的正丁基锂的正己烷溶液(90mL，180.00mmol)，滴加完毕后保温搅拌2h；然后缓慢滴加溶有1,2-双甲苯氧基乙烷(34.0g，91.88mmol)的THF溶液200mL，滴完后保温搅拌1h；然后自然升温至室温，加入200mL去离子水淬灭反应。用稀盐酸调节反应液pH值至6.0，再用二氯甲烷萃取反应液，再经过分液、干燥、过滤，所得有机相经减压蒸馏除去溶剂，所得粗品用二氯甲烷/石油醚重结晶纯化得到IM-c-a(50.9g，收率60.3％)。
(2)在氮气保护下，向三口烧瓶中加入IM-c-a(50.0g，99.43mmol)、四丁基氟化铵(5.2g，19.89mmol)与二氯甲烷(400mL)，室温搅拌24h。反应液经过水洗、分液后，有机相干燥、过滤、减压除去溶剂，所得油状粗品用二氯甲烷/石油醚(体积比1：5)作为洗脱剂经硅胶色谱柱分离提纯得到IM-c-b(9.9g，收率26.9％)。
(3)在氮气保护下，向三口烧瓶中加入IM-c-b(9.5g，mmol)、偶氮二异丁腈(AIBN)(0.08g，0.51mmol)、N-溴代丁二酰亚胺(6.8g，38.45mmol)和四氯化碳(100mL)，开启搅拌，并升温至回流，反应8h后停止加热；自然降温至室温后加入100mL去离子水淬灭反应，分出有机相，水洗至中性，分液后进行干燥、过滤、减压蒸馏除去溶剂，所得粗品经硅胶柱分离提纯，二氯甲烷/石油醚作为洗脱机，分别得到一溴代产物IM C1(7.2g，收率62.2％)和二溴代产物IM C2(2.6g，收率19.3％)。
4、化合物的合成
(1)化合物A04的合成
(1)将IMA1(10.8g，25.78mmol)、4-氨基联苯(4.5g，26.55mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0.5g，0.52mmol)、2-二环己基膦-2',6'-二甲氧基联苯(0.5g，1.04mmol)和叔丁醇钠(3.7g，38.66mmol)加入甲苯(50mL)中，在氮气保护下加热至108℃，搅拌4h；而后冷却至室温，反应液使用水洗后加入无水硫酸镁干燥，过滤后减压蒸馏除去溶剂，得到黄色固体粗品；再使用甲苯体系对粗品进行重结晶提纯，得到IMA1-N(9.2g，收率64.7％)。
(2)将IMA1-N(8.5g，15.40mmol)、4-溴联苯(3.6g，15.36mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0.28g，0.31mmol)、2-二环己基膦-2’,6’-二甲氧基联苯(0.25g，0.61mmol)以及叔丁醇钠(2.2g，23.04mmol)加入甲苯(80mL)中，在氮气保护下加热至108℃，搅拌4h；而后冷却至室温，反应液使用水洗后加入无水硫酸镁干燥，过滤后减压蒸馏除去溶剂，所得粗品用甲苯重结晶提纯，得到白色固体化合物A04(5.1g，收率47.2％)，质谱(m/z)＝704.3[M+H]+。
采用与化合物A04相同的方法制备表3中的化合物，不同之处在于：分别用表3中的中间体替换中间体IM A1，用原料4替换4-氨基联苯，用原料5替换4-溴联苯，其他条件不变；所用物料及产物的结构、最后一步收率和质谱表征结果均列于表3中。
表3
(2)化合物D02的合成
向三口烧瓶中依次加入IMA4(5.0g，11.03mmol)、N-苯基-1-萘胺(4.9g，22.17mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0.2g，0.22mmol)、2-二环己基膦-2',6'-二甲氧基联苯(0.22g，0.55mmol)、叔丁醇钠(2.5g，26.46mmol)和甲苯(50mL)，氮气保护下加热至108℃，搅拌4h；而后冷却至室温，反应液使用水洗后分液，有机相加入无水硫酸镁干燥，过滤后减压蒸馏除去溶剂；使用甲苯体系对粗品进行重结晶提纯，得到白色固体化合物D02(5.3g，收率48.0％)，质谱(m/z)＝819.4[M+H]+。
采用与化合物D02相同的方法制备表4中的化合物，不同之处在于：分别用表4中的中间体替换中间体IMA4，用原料6替换N-苯基-1-萘胺，其他条件不变；所用物料及产物的结构、收率和质谱表征结果均列于表4中。
表4
(3)化合物E03的合成
在氮气保护下，将IMA1(8.0g，19.09mmol)、联硼酸频那醇酯(5.8g，22.91mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0.35g，0.38mmol)、2-二环己基膦-2',4',6'-三异丙基联苯(0.36g，0.76mmol)以及醋酸钾(3.7g，38.18mmol)、1,4-二氧六环(100mL)加入到反应瓶中，加热至80℃搅拌6h；而后冷却至室温，反应液水洗至中性，分液后水洗至中性，合并有机相，干燥、过滤、减压除去溶剂；使用乙酸乙酯/石油醚(体积比为1:3)对粗品进行重结晶提纯，得到白色固体IMA1-B(5.2g，收率53.4％)。
在氮气保护下，向反应瓶中加入IMA1-B(5.0g，9.79mmol)、N-[1,1`-联苯]-4-基-N-(4-溴苯肼)-9,9-二甲基-9H-芴-2-胺(5.06g，9.79mmol)、甲苯(60mL)、乙醇(20mL)、水(10mL)和碳酸钾(3.0g，21.65mmol)，搅拌加热升温至50-60℃，迅速加入四(三苯基膦)钯(0.23g，0.20mmol)和四丁基溴化铵(TBAB)(0.63g，1.95mmol)，然后继续升温至70-75℃回流，反应18h。反应完毕，降温，用二氯甲烷萃取，有机相水洗至中性，合并有机相、分液，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，减压蒸馏除去溶剂。用甲苯/石油醚重结晶提纯，烘干得白色固体化合物E03(3.9g，48.6％)，质谱(m/z)＝820.4[M+H]+。
采用与化合物E03相同的方法制备表5中的化合物，不同之处在于：分别用表5中的中间体IM-Xy替换中间体IMA1，用原料7替换N-[1,1`-联苯]-4-基-N-(4-溴苯肼)-9,9-二甲基-9H-芴-2-胺，其他条件不变；所用物料及产物的结构、最后一步收率和质谱表征结果均列于表5中。
表5
化合物核磁数据如表6所示：
表6
有机电致发光器件制备及评估：
实施例1：红色有机电致发光器件
阳极制备：将ITO厚度为的基板(康宁制造)切割成40mm×40mm×0.7mm的尺寸，采用光刻工序，将其制备成具有阴极、阳极以及绝缘层图案的实验基板，利用紫外臭氧以及O2:N2等离子进行表面处理，以清除表面浮渣并提高基板阳极功函数。
在实验基板(阳极)上真空蒸镀的HAT-CN形成空穴注入层(HIL)，并且在HAT-CN层上蒸镀NPB，形成的第一空穴传输层(HTL-1)。
在第一空穴传输层上再蒸镀化合物A04，形成厚度为的第二空穴传输层(HTL-2)。
然后在第二空穴传输层上，将RH-1：RD-1以97％：3％的膜厚比进行共同蒸镀，形成了厚度为的有机发光层(红色发光层，R-EML)。
再将ET-10和LiQ以4:6的蒸镀速率比共同蒸镀形成厚度为的电子传输层(ETL)，将Yb蒸镀在电子传输层上，形成厚度为的电子注入层(EIL)，然后在电子注入层上以1：10的蒸镀速率比真空蒸镀镁和银，形成厚度为的阴极。
最后在阴极上蒸镀的CP-1，形成有机覆盖层(CPL)，从而完成红色有机电致发光器件的制造。
实施例2～40
除了在形成第二空穴传输层时各自使用表8中所示的化合物以外，利用与实施例1相同的方法制作有机电致发光器件。
对比例1～4：
在对比例1～4中，采用与实施例1相同的方法制造有机电致发光器件，区别仅在于：分别使用化合物A、B、C、D替换化合物A04。
以上实施例和对比例使用的主要材料结构如表7所示。
表7
对各实施例和对比例制备的器件进行性能测试，其中，IVL(工作电压、电流效率、色坐标)数据是在10mA/cm2电流密度下测试，器件T95寿命在恒定电流密度20mA/cm2下进行测试，器件性能见表8。
表8
由表8可知，使用本申请有机化合物作为第二空穴传输层的实施例1～40制备的有机电致发光器件与对比例1～4的器件相比，各项性能均有所提高。其中，电流效率(Cd/A)至少提高13.5％，寿命(T95)至少提高了16.1％。可见，将本申请的有机化合物用于有机电致发光器件的第二空穴传输层可以显著提升有机电致发光器件的发光效率和T95寿命。
本申请有机化合物的结构中含有环烷基与两个以上的芴平面形成的多螺环结构，使芴平面结构在空间上形成大螺环，可有效提高空穴的迁移率，适合于有机电致发光器件的第二空穴传输层，从而使得由其制备的有机电致发光器件具有低电压、高效率的特征。另外，通过螺环方式将共轭平面组合起来在空间上也能降低分子间的堆叠，改善材料成膜时的无定形态，使其用于有机电致发光器件时具有更佳的稳定性，因此，与对比例1～4相比，本申请实施例的有机电致发光器件的寿命有明显的提升。更具体地，化合物A螺环部分中具有非芳香性双键，在电场作用下易发生聚合，导致器件特性变差；化合物B芳胺连接于中间苯环上，导致其平面共轭特性变差，进一步导致器件性能也相对较差。
以上详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.有机化合物，其特征在于，所述有机化合物具有式I-1～I-3所示的结构：
其中，R1、R2、R3和R4相同或不同，且各自独立地选自氘、卤素基团、氰基、碳原子数为1～10的烷基或碳原子数为3～12的三烷基硅基；
R1、R2、R3和R4以Ri表示，n1、n2、n3和n4以ni表示，ni表示Ri的个数，i为变量，选自1、2、3和4，当i为1、2、3和4时，ni选自0、1、2、3、4；且当ni大于1时，任意两个Ri相同或不同；
A、B、C和D相同或不同，分别独立地选自氢或式2所示的基团，且A、B、C、D中的一个或两个为式2所示的基团；
a选自1或2；
Ar1和Ar2相同或不同，且各自独立地选自取代或未取代的苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的芴基、取代或未取代的菲基、取代或未取代的三联苯基、取代或未取代的螺二芴基、取代或未取代的二苯并呋喃基、取代或未取代的二苯并噻吩基、取代或未取代的咔唑基；
Ar1和Ar2中的取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基、三甲基硅基、三氟甲基、苯基、萘基；
L、L1和L2相同或不同，且各自独立地选自单键、取代或未取代的亚苯基、取代或未取代的亚萘基、取代或未取代的亚联苯基；
L、L1和L2中的取代基各自独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基或苯基。
2.根据权利要求1所述的有机化合物，其中，Ar1和Ar2相同或不同，且各自独立地选自以下基团构成的组：
3.根据权利要求1所述的有机化合物，其中，(L)a选自单键或者以下基团构成的组：
4.根据权利要求3所述的有机化合物，其中，L1和L2各自独立地选自单键或者以下基团构成的组：
5.根据权利要求1所述的有机化合物，其中，R1、R2、R3和R4相同或不同，且各自独立地选自氘、氟、氰基、甲基、乙基、异丙基、叔丁基或三甲基硅基。
6.根据权利要求1所述的有机化合物，其中，所述有机化合物选自以下化合物所构成的组：
7.电子元件，包括相对设置的阳极和阴极，以及设于所述阳极和所述阴极之间的功能层；其特征在于，所述功能层包含权利要求1～6中任一项所述的有机化合物。
8.根据权利要求7所述的电子元件，其中，所述电子元件为有机电致发光器件或光电转换器件。
9.根据权利要求7所述的电子元件，其中，所述功能层包括第二空穴传输层，所述第二空穴传输层包含所述有机化合物。
10.电子装置，其特征在于，包括权利要求7～9中任一项所述的电子元件。
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