Масштабов синтеза высокоэффективных Термически активированные задержки флуоресценции излучателей описан в представленной статье.
Мы докладе процедуру для линейно-масштабов синтез 2,8-бис (3,6-di-tert-butyl-9H-carbazol-9-yl) dibenzothiophene-S, S-диоксида (составные 4) и 2,8-bis(10H-phenothiazin-10-yl) dibenzothiophene-S, S-диоксида (составные 5) с использованием Бухвальд-Хартвиг условий реакции кросс соединения. Кроме того мы показываем увеличенных синтез всех не коммерчески доступных исходных материалов, которые требуются для аминирования реакции кросс соединения. В настоящей статье мы предоставляем подробные синтетические процедуры для всех описанных соединений, наряду с их спектральных характеристик. Эта работа показывает возможность производить органические молекулы для оптоэлектронных приложений в крупных масштабах, что облегчает их внедрение в реальном мире устройств.
За последние несколько десятилетий исследователи изучили использование органических молекул и их производных в органических светоизлучающих диодов (OLEDs) с момента их первого появления в 1987 году. 1 открытие электролюминесценции (EL) привело к органических материалов, найти широкий спектр приложений в дисплеи и освещения. 2 огромный интерес к производству новых органических соединений и изучения их свойств изучены фотофизические движет преимущества OLEDs существующих технологий; Прежде всего они являются более энергоэффективными и может предложить улучшенный устройств производительность, сохраняя высокую гибкость, малая толщина и низкий вес. Тем не менее по сравнению с неорганическими светоизлучающих диодов (светодиоды), OLEDs по-прежнему страдают недостатками, которые препятствуют этой технологии от крупномасштабного коммерческого производства, включая коротких продолжительностей жизни и низкой эффективности. До недавнего времени большинство исследований была основана на первое поколение OLEDs и выбросов опирались на флуоресценции органических материалов. С тем, что флюоресценции может происходить только из синглетного состояния, максимальная теоретическая внутренней Квантовая эффективность (IQE) устройства составляет только 25%. 3 , 4 , 5 используя метал содержащих органические комплексы (например, Ir, Pt), исследователи могут преодолеть барьер 25% эффективности по уборке электроны от государств как синглет, так и триплетных радиационное воздействие переходного процесса. 6 , 7 , 8 таким образом, максимальная теоретическая производительность второго поколения фосфоресцирующие OLEDs (PHOLEDs) может достигать 100%. 9 , 10 на сегодняшний день, многие коммерческие OLED устройств использовать зеленый и красный фосфоресцирующие, испуская металлоорганические комплексы на основе Иридиум. 11 хотя эти материалы получили широкое применение в мобильных дисплеев и других электронных приложений, стоимость хэви метал прекурсоров солей и их коротких продолжительностей жизни подтолкнули исследователей искать альтернативы.
Есть несколько целей, которые должны быть достигнуты для широкой коммерциализации OLED-технологии, такие как высокая стабильность, эффективное энергопотребление и низкая себестоимость устройства. В последние годы было показано, что излучатели Термически активированные задержки флуоресцирования (TADF) может быть эффективной заменой для PHOLED материалов для достижения одной и то же значение IQE, с этими материалами, теперь рассматривается как третье поколение OLED материалов. 12 , 13 , 14 чисто органических TADF излучатели могут быть подготовлены в нескольких шагах от легко доступных исходных материалов, делая общее устройство изготовление коммерчески привлекательных на рынке. На сегодняшний день, являются несколько всеобъемлющих литературных обзоров, охватывающих все аспекты от материала синтеза для изготовления устройства. 15,16,17,18 основная проблема с TADF подготовка является использование Pd содержащих катализаторов реакций кросс соединения. Для того, чтобы показать потенциал для подготовки материала TADF на увеличение масштаба. Мы увеличенных синтез TADF излучателей от исходных материалов для требуемой продукции 4 и 5 (рис. 1). 22 , 23 этот подробный протокол призван помочь новичкам в поле чтобы понять сведения, связанные с синтезом TADF материалов.
Целью этой работы является показать крупномасштабных синтеза высокоэффективных органических материалов (рис. 1) для OLED приложений из коммерчески доступных исходных материалов. Тем, что предыдущие доклады только описывают последний шаг реакции кросс соединения и коснуться некоторых устаревших изданий, мы приводим подробную пошаговую инструкцию синтез всех материалов, а также их полное ЯМР и масс спектрометрии характеристика для Улучшенная воспроизводимость экспериментов.
Обе излучателей несут те же основные dibenzothiophene-5-диоксид электрон акцептора. Первым шагом в подготовке комплекса 3 (рисунок 2) является Бромирование коммерчески доступных dibenzothiophene молекулы. 20 большего масштаба реакции происходит на ночь с выходом на 83%. Полученный dibrominated соединение 2 можно далее окисляется с раствором перекиси водорода в ледяной уксусной кислоте, уступая 19,3 г белого порошка после фильтрации и стирки. 21 соединения 3 был использован в реакции кросс соединения без дальнейшей очистки.
Изучены фотофизические характеристик между составные 4 и 5 разница в свойствах электрон donating Амин единиц. Одно из соединений имеет периферийных алкилированные Карбазол единиц, а другой имеет группы фенотиазина. Фенотиазин молекулы можно приобрести от химических производителей и использовать без каких-либо изменений. Однако в случае составных 4 группы трет бутила должны вводиться на ароматическое кольцо Карбазол подразделения для повышения растворимости в органических растворителях. Было сообщено, что в отсутствие подходящих алкильных групп, растворимость продукт падает, что приводит к значительно ниже реакция урожайности. 24 алкильных групп могут быть введены в каждом фенил кольцо, с помощью реакции Фридела-Крафтса между трет бутила хлорида и 9-H-Карбазол присутствии хлорида цинка (II) в нитрометана, основанный на механизме ароматического электрофильного замещения. 19 было установлено, что чистота конечного продукта не достаточно высок и несколько побочных присутствуют в смеси; Поэтому сырой серый порошок должен быть дополнительно очищенный колоночной хроматографии, что приводит к изоляции 13.1 г смеси 1 восстановлены как белый порошок.
Желаемого излучатели TADF 4 и 5 были синтезированы через Палладий катализированное углерод азот реакции кросс соединения с использованием ранее описанных литературы процедур. 22 , 23 , мы обнаружили, что все большее количество исходных материалов не не отрицательно влияют на доходность желаемого продукта, предполагая, что дальнейшее увеличение масштаба реакции возможны. Соединений, 4 и 5 могут быть получены в 63% и 55% доходности, соответственно.
В заключение было продемонстрировано подробное руководство о том, как подготовиться светоизлучающих приложений, начиная от легко доступных материалов, с возможностью масштабирования вверх весь синтетических процедура высокоэффективных органических молекул. Благодаря этой работе предполагается, что крупномасштабные синтез многих других TADF излучателей обеспечит быстрый переход технологии от лабораторном столе для промышленного применения.
The authors have nothing to disclose.
Это исследование получил финансирование от Horizon 2020 исследовательской и инновационной программы Европейского союза по соглашению о Марии Склодовской-Кюри Грант H2020-МСКА-ITN-2015/674990 проекта «EXCILIGHT». PJS спасибо Королевское общество Вольфсон исследований заслуга премии.
2-Chloro-2-methylpropane, 99+% | Sigma Aldrich | 19780 | |
2-Dicyclohexylphosphino-2′,4′,6′-triisopropylbiphenyl (XPhos), 97% | Sigma Aldrich | 638064 | Air sensitive |
9-H-carbazole, 95% | Alfa Aesar | A11448 | Air sensitive |
Bromine, 99.5% | Fisher | 10452553 | Highly toxic |
Chloroform, anhydrous, 99% | Sigma Aldrich | 288306 | |
Dibenzothiophene, 98% | Sigma Aldrich | D32202 | |
Dichloromethane, anhydrous, 99.8% | Sigma Aldrich | 270997 | |
Glacial acetic acid, 99.7+% | Alfa Aesar | 36289 | Corrosive to skin |
Hexane, anhydrous, 95% | Sigma Aldrich | 296090 | |
Hydrogen peroxide solution (30 % (w/w) in H2O) | Sigma Aldrich | H1009 | Corrosive to skin |
Magnesium sulfate, 99.5% | Alfa Aesar | 33337 | |
Nitromethane, 98+% | Alfa Aesar | A11806 | Highly explosive |
Phenothiazine, 98+% | Alfa Aesar | A12517 | Air sensitive |
Sodium tert-butoxide, 97% | Sigma Aldrich | 359270 | |
Tert-butanol, anhydrous, 99.5% | Sigma Aldrich | 471712 | |
Toluene, anhydrous, 99.8% | Sigma Aldrich | 244511 | |
Tris(dibenzylideneacetone) dipalladium(0), Pd 21.5% min | Alfa Aesar | 12760-03 | Air sensitive |
Zinc (II) chloride, anhydrous, 98+% | Alfa Aesar | A16281 |