[發明專利]一種基于有機小分子的水醇溶性吡啶鎓鹽及制備方法與應用

有效

• 申請號: 201210313181.4
• 申請日: 2012-08-29
• 公開（公告）號: CN102898427A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 蘇仕健;葉華;曹鏞
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C07D471/22
• 分類號: C07D471/22;H01L51/54;H01L51/46
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及用于有機光電器件的水醇溶性材料技術領域，具體涉及一種基于有機小分子的水醇溶性吡啶鎓鹽及其應用。

背景技術

為了改善有機光電器件的效率和壽命，除了優化活性層的結構外，開發具有水醇溶性的界面修飾材料，利用其與活性層材料溶劑交叉的特點制備多層器件已經得到了極大的關注并且取得了巨大的進展。截至目前，這類水醇溶性材料通常是在作為側鏈的烷基鏈上引入中性或帶電的強極性單元，這類強極性單元可與金屬陰極相互作用，形成永久的界面偶極，從而降低了發光器件里電子注入到活性層的能壘，促進了電池器件里陰極對電子的抽取，進而提高了器件的效率。關于這類水醇溶性材料的作用機制，一種是界面偶極。通過繪制電流密度-電壓關系曲線圖，可以明顯地發現，旋涂有這類水醇溶性材料作為陰極修飾層的器件的開路電壓得以提高，從而驗證了這種界面偶極的存在。另外一種是針對含有可移動的自由離子的材料，因為含有可移動的自由離子，在電場的作用下，離子的移動導致電場的重新分布從而促進電荷的遷移。

截止目前，用于有機光電器件的絕大多數的水醇溶性材料分子的骨架為中性的芴、苯、咔唑、噻吩等單元，其強極性單元大多位于作為側鏈的烷基鏈上，但是在分子的主鏈（骨架）引入含有強極性基團的該類材料卻鮮有報道。正基于此，本發明設計了不同于傳統的水醇溶性材料的以芴為橋聯體的吡啶鎓鹽化合物，該化合物分子的主鏈形成吡啶鎓而帶正電，同時含有帶負電的陰離子。另外，在這種材料中含有強親電性的吡啶鎓，可借以進一步改善該材料的電子注入和傳輸能力，從而提高器件的效率及穩定性。

這種水醇溶性的有機小分子的吡啶鎓鹽結構單一，分子量確定，具有較好的溶解性及成膜性，可應用在包括有機/聚合物發光二極管和有機/聚合物太陽能電池等有機光電器件的陰極或陽極的修飾層中。

發明內容

本發明的目的在于在現有技術的基礎上，另外發明了一種基于有機小分子的水醇溶性吡啶鎓鹽及制備方法和應用。該材料結構單一，分子量確定，具有較好的溶解性及成膜性。

本發明目的還在于提供一種基于有機小分子的水醇溶性吡啶鎓鹽及其制備方法。

本發明還有一目的在于將含吡啶鎓鹽的水醇溶性小分子材料（基于有機小分子的水醇溶性吡啶鎓鹽）應用于包括有機/聚合物發光二極管、有機/聚合物太陽能電池等有機光電器件的陰極或陽極的修飾層中。本發明通過如下技術方案實現。

一種基于有機小分子的水醇溶性吡啶鎓鹽，該化合物具有如下化學結構：

???。

進一步的，所述X的結構如下：

Cl、?Br、CF₃SO₃、?或。

進一步的，所述的Ar具有如下結構：

、、或。

進一步的，所述R是增溶性的烷基或烷氧基，碳原子數為1~20。

所述吡啶鎓鹽的方法，包括如下步驟：

在氬氣氣氛下，往三口燒瓶中加入待閉環的化合物、乙腈和二氯亞砜，室溫下反應過夜；反應結束后，在減壓下除去溶劑，所得的固體用甲醇溶解，通過濾頭除去不溶物，所得的濾液滴入二氯甲烷，沉淀，過濾；所得的固體再次用甲醇溶解，通過濾頭除去不溶物，所得的濾液滴入二氯甲烷，沉淀，過濾；所得的固體再依照上述后處理步驟重復若干次，最后將所得的固體真空干燥。

1光材料的應用，其特征在于，該材料所述吡啶鎓鹽的應用可應用于有機光電器件的陰極或陽極的修飾層中。所述有機光電器件包括有機/聚合物電致發光二極管或有機/聚合物太陽能電池。

相比于已有材料和技術，本發明具有如下優點和有益效果：?

(1)含吡啶鎓鹽的小分子水醇溶性材料結構單一，分子量確定，便于提純，多次合成再現性好，且便于研究結構-性質-性能的關系；

(2)含吡啶鎓鹽的小分子水醇溶性材料具有較好的溶解性、成膜性和薄膜形態穩定性；

(3)含吡啶鎓鹽的小分子水醇溶性材料具有很強的親電性，較低的LUMO能級和電子注入/抽取能壘；

(4)通過改變含吡啶鎓鹽的小分子水醇溶性材料的分子的橋連體的化學結構可以有效地調控該材料的親電性和成膜性；

(5)通過改變含吡啶鎓鹽的小分子水醇溶性材料的陰離子，可進一步改善該材料的物理特性以及基于其的光電器件性能。

附圖說明

圖1是實施例1制備的化合物在無水乙醇溶液和薄膜狀態下的紫外-可見光吸收光譜。