含三齿配体的新型有机铂(IV)化合物的合成、光电性能及其电致发光器件的研究

Novel platinum(IV) complexes cyclometalated by tridentate ligands are designed and synthesized. Their photophysical properties are fully investigated. Due to the d6 electronic configuration, the platinum(IV) complexes with six chemical bonds adopt an octahedral molecular conformation, which can avoid the intermolecular π-π interaction existing in the case of planar platinum(II) complexes. For the chelation effect of tridentate ligands, the platinum(IV) complexes can exhibit both superior thermal and chemical stability to conventional iridium(III) and platinum(II) analogues. Meanwhile, by the chemical modification of the tridentate ligands, we can tailor the emission colors of the platinum(IV) complexes within the visible region. Finally, the related organic light-emitting diodes by employing the platinum(IV) complexes as emissive phosphors will be fabricated and tested.

本项目拟对新型中性正四价的三齿铂(IV)化合物进行分子设计，路线合成及光电性能研究。由于是d6电子构型，铂(IV)化合物通常会采取八面体分子构型，从而能够有效避免分子间产生堆叠。由于三齿配体的螯合作用，相比较传统的铱(III)和铂(II)化合物，铂(IV)化合物会展现出更为出色的化学稳定性和热稳定性。同时，通过对三齿配体进行化学修饰和调节，我们可以实现三齿铂(IV)化合物在所有可见光波长范围内的磷光发射。最后，将三齿铂(IV)化合物应用到有机电致发光器件中，实现高效的发光效率。

项目背景：有机发光二极管(简称OLEDs)是一种基于有机半导体材料的光电转换器件。使用有机磷光重金属配合物(主要为Ir(III)化合物，Pt(II)化合物等)可以使磷光OLEDs的光电转换效率达到100%。当前，基于Pt(II)化合物的研究很多，但是Pt(II)化合物作为磷光发光材料有一定的局限性：i)平面型Pt(II)化合物的d–d*跃迁会导致发光淬灭；ii)平面型Pt(II)化合物容易产生分子间的堆叠，导致材料发色光谱变宽、OLEDs器件色纯度变差。. 主要研究内容：一、设计新型双三齿配体配位的+4价Pt(IV)化合物。其具有以下优点：i)d6电子组态的Pt(IV)化合物需要6个化学键，因此Pt(IV)化合物分子构型为正八面体，可以有效阻止分子间堆积；ii)使用2个-2价的三齿配体（如，二苯基吡啶dppy）进行配位可以保持Pt(IV)化合物的分子电中性，方便OLEDs制备；iii)双三齿配位的Pt(IV)化合物具备更好的分子刚性和热稳定性。二、摸索合成基于均三齿配体或者异三齿配体的Pt(IV)化合物。三、研究此类Pt(IV)化合物的光物理性质和制备OLEDs器件。值得注意的是，新双三齿配体配位的+4价Pt(IV)化合物在世界上还没有被报道过！其合成过程面临着巨大挑战！. 重要结果：我们经过大量的合成实验，拿到一个重要的中性Pt(IV)化合物中间体-(dppy)Pt(Cl)2(DMSO)(dppy为三齿配体二苯基吡啶)，并获得其晶体结构。这为最终构建均三齿Pt(IV)化合物奠定了重要基础。然而遗憾的是，在使用另外一个三齿dppy配体进行配位的合成过程中，我们发现连续活化dppy中2个C-H键非常困难。全力以赴穷尽各种合成手段后，并没有成功获得目标分子-Pt(dppy)2或者其他三齿Pt(IV)化合物。. 关键数据及其科学意义：我们探索了新型双三齿配体配位的+4价Pt(IV)化合物的合成路线，打通了一些关键性的合成步骤，得到了一些重要的反应中间体并进行了充分的鉴定和表征。