具有全光谱发射的硼桥联梯形有机共轭材料的合成及应用

本文从两个出发点设计合成了系列全光谱发射的硼桥联有机梯形共轭化合物并将其应用到电致发光器件中。一方面选用具有两个活性位点的配体与具有较大取代基硼试剂进行配位反应得到二硼桥联梯形分子，通过改变π共轭体系的长度（五环至七环共轭）和硼原子的配位方式调节梯形分子的电子结构，实现全光谱发射。另一方面，为了降低合成难度，选用具有单个反应位点的配体与硼试剂配位得到单硼桥联的梯形分子，通过在固定位点引入具有不同推电子能力的取代基和改变共轭体系桥联原子实现对化合物发光的调节，得到具有全光谱发射的共轭长度最短的梯形分子体系。光物理、热学、电化学等性质表征可以证明硼桥联梯形化合物具有强固、液态荧光发射，高热稳定性和良好的电子传输特性。基于此类化合物制备的全光谱发射电致发光器件也表现出非常优异的性能。1、合成了四种具有梯形骨架的六环共轭双硼桥联化合物及未引入硼的非共轭母体平面结构，其中梯形共轭骨架由C,N B螯合形成五元环连接。从晶体结构、光物理、热学、电化学等方面研究了共轭结构的形成、刚性平面上的取代基、硼原子上的大空阻取代基团对材料性能的影响。四种化合物都具有高的热稳定性、较强的固态荧光发射和高的电子亲和力。刚性平面上的取代基的引入及硼原子上大空阻基团的改变实现了这类化合物从蓝光到绿光的发射。2、合成了四种由N,O B螯合形成的六元环连接的六环共轭梯形化合物，并通过改变刚性平面上的取代基种类和调节取代位点实现化合物绿光到黄光的发射。这类化合物同样具有高热稳定性、高荧光量子效率、高电子迁移率。将其同时作为发光层和电子传输层应用于电致发光器件中，得到低开启、高亮度、高效率的高性能器件。3、进一步延长共轭平面长度，合成了两种由N,O B螯合形成的六元环连接的七环共轭梯形分子，通过改变桥联原子的种类，实现化合物从红光到深红光的发射。在具有好的热稳定性和电子传输性的同时，这两种红光化合物溶液和固相都具有较高的荧光量子效率（0.300.55），共轭平面的形成和平面外侧大空阻基团的引入有效地阻止了固态下分子堆积导致的荧光淬灭，避免了红光化合物最常见的固态发光淬灭问题，是很有潜力的高亮度红光有机发光固体。4、选择最短的梯形骨架，通过改变取代基和桥联原子的种类，合成了六种具有全光谱发射的单硼桥联梯形化合物。将具有不同推电子能力的取代基团（咔唑基，二苯胺基和二甲胺基）取代的苯并噻唑和苯并恶唑配体与硼试剂配位，得到系列四环共轭的梯形分子，其发射光谱覆盖蓝光到深红光的整个光谱区域，并且具有较高的溶液/固态荧光量子效率，基于此类化合物的全光谱发射电致发光器件具有高亮度、高效率等优异性能。