新型4-(2-氮杂芳基)取代三苯胺/铱配合物的合成及其结构与光电性能研究

Small molecular iridium complexes are the most promising luminescent materials required in OLEDs. One of the main challenges in OLEDs is to develop novel ligands for the construction of iridium complexes with high performances. In this project, a series of novel 4-(2-N-heteroaryl)-substituted triphenylamine (TPA) derivatives will be synthesized via the palladium-catalyzed ligand-free Suzuki reaction developed by our group recently. The structure-optical property relationship of these TPA derivatives will be studied firstly. The TPA derivatives will be further used as the C^N type cyclometalating ligands to prepare novel iridium complexes. The influences of the N-heteroaryl moieties, the electron-effect and steric-effect of the substituents, and the array mode of the ligands on the structure of the as-synthesized iridium complexes will be addressed systematically. After comparing the differences of the properties between 4-(2-N-heteroaryl)-substituted TPA derivatives and 2-phenyl-N-heteroaryl derivatives, the effects of the N-heteroaryl groups and the array mode of the ligands on the optical and electronic performance of the iridium complexes will be clarified. The properties of the OLEDs constructed with the iridium complexes created in this project as luminescent materials will be demonstrated. In summary, this project will develop novel 4-(2-N-heteroaryl) substituted TPA/iridium complexes, elucidate the structure-function relationship, and shed new lights on the development and design of iridium complexes with high performances.

有机小分子铱配合物是OLED器件中最具应用前景的一类发光层材料，通过创制新配体以制备高性能铱配合物发光材料是OLED领域的一个富有挑战性的重要研究方向。本项目将采用申请人发展的钯催化无外加配体的Suzuki反应体系合成系列新型4-(2-氮杂芳基)取代三苯胺衍生物，研究揭示其结构与光谱性能的关系。进而以新型三苯胺衍生物为C^N型环金属配体，设计并创制出系列铱配合物，研究诠释氮杂芳基种类、取代基的电子效应和空间效应及配体组合方式等因素对铱配合物的合成及结构的影响规律；比较该体系与以2-苯基氮杂芳环衍生物为配体的铱配合物体系的异同，阐明配体结构和配体组合方式对铱配合物的结构及其光电性能的影响规律；研究揭示此类新型铱配合物作为OLED器件发光层材料的潜力。课题的实施将创制出系列4-(2-氮杂芳基)取代三苯胺/铱配合物，阐明铱配合物的结构与光电性能关系，为进一步发展高性能铱配合物奠定科学基础。

环金属铱配合物是OLED器件中最具应用前景的一类发光层材料，通过创新配体以创制高性能铱配合物是OLED领域的研究热点之一。本项目发展了多个在空气及水相中进行的无配体钯催化芳基硼酸与卤代芳烃的Suzuki偶联反应体系，发现了氧气促进钯碳催化无外加配体的Suzuki反应的新现象。这些简便、高效的反应体系可用于制备项目设计的4-(2-氮杂芳基)取代三苯胺衍生物等C^N型环金属配体。进而将其用于制备系列新型环金属铱配合物，系统研究了环金属配体的种类、取代基的电子效应和增加环金属配体共轭结构等对铱配合物光电性能的影响规律。发现将含氟基团引入环金属铱配合物中能够提高其磷光量子产率和光稳定性；在配体的苯环上引入三苯胺基团或在吡啶环上引入三氟甲基均可有效调节铱配合物的发射波长红移；在环金属配体的苯环和吡啶环上分别引入咔唑基团和三氟甲基可制备出具有优异光电性能的铱配合物，以其为客体发光材料构建的OLEDs器件，最大发射波长为543 nm，最大外量子效率为12.6%，最大电流效率为43.2 cd/A。本项目对三苯胺基团改性的铱配合物和铂配合物的氧传感性能进行了初探，发现三苯胺改性的配合物具有良好的氧传感性，可用于氧气浓度的连续监测。本项目创制了系列4-(2-氮杂芳基)取代三苯胺/铱配合物，阐明了铱配合物的结构与其光物理、电化学性能的关系，研究了配合物用于OLED器件和氧传感器的性能，为进一步研究和设计高性能铱配合物提供了实验数据和理论支持。