Yüksek verimli termal aktif gecikmeli Floresans yayıcılar sentezi ölçek-up sunulan makalede anlatılan.
Biz doğrusal ölçek-up 2,8-bis (3,6-di-tert-butyl-9H-carbazol-9-yl) dibenzothiophene-S, S-dioksit (bileşik 4) ve 2,8-bis(10H-phenothiazin-10-yl) dibenzothiophene-S, sentezi için bir yordam raporu S-dioksit (bileşik 5) kullanarak Buchwald Hartwig çapraz-bağlantı reaksiyon koşulları. Buna ek olarak, biz amination çapraz-bağlantı reaksiyon için gerekli olan tüm ticari olmayan başlangıç malzemeler ölçekli-up sentezi göstermek. Bugünkü yazıda, tüm açıklanan bileşiklerin onların spektral karakterizasyonu birlikte ayrıntılı sentetik yordamlar sağlar. Bu eser uygulanışını gerçek dünya cihazların içine kolaylaştırır bir büyük ölçekte opto-elektronik uygulamalar için organik moleküller üretmeye olasılığını gösterir.
Son birkaç on yıl boyunca, araştırmacılar onların ilk giriş 1987 yılında beri organik moleküller ve onların türevleri organik ışık – yayan diyot (OLED) içinde kullanımı araştırdı. 1 organik malzemeler geniş bir uygulama yelpazesi görüntüler ve aydınlatma bulma elektriksel (EL) keşif açmıştır. 2 yeni organik bileşikler üreten ve photophysical özelliklerini eğitim çok büyük ilgi OLED’lerin avantajları mevcut teknolojileri tarafından tahrik edilmektedir; En önemlisi onlar daha enerji-verimli ve üstün aygıtı performansı yüksek düzeyde esneklik, küçük kalınlık ve düşük ağırlığı muhafaza ederken sunabilir. Yine de, inorganik ışık – yayan diyotlar ile karşılaştırıldığında (LED), OLED’lerin hala bu teknoloji daha kısa yaşam süreleri ve düşük verimleri de dahil olmak üzere büyük ölçekli ticari üretimden önlemek dezavantajları zarar. Yakın zamana kadar çoğu araştırma ilk nesil OLED’lerin dayanıyordu ve emisyon organik maddeler Floresans dayanıyordu. Floresans sadece singlet durumundan oluşabilir nedeniyle aslında bu, cihazın en fazla teorik iç kuantum verimliliği (IQE) sadece % 25 olduğunu. 3 , 4 , 5 ağır metal içeren organik kompleksleri (Örneğin IR, Pt) kullanarak, araştırmacılar % 25 verimliliği bariyer singlet ve üçlü Birleşik Elektron ışınımsal geçiş işlemi tarafından hasat tarafından üstesinden gelebilir. 6 , 7 , 8 böylece, ikinci nesil en fazla teorik verimliliğini fosforlu OLED’lerin (PHOLEDs) % 100 olarak yüksek olabilir. 9 , 10 günümüzde, yeşil ve kırmızı Organometalik kompleksleri iridyum üzerinde dayalı yayan fosforlu birçok ticari OLED Aygıt kullanmaktadır. 11 bu malzemelerin yaygın kullanımı mobil görüntüler ve diğer elektronik uygulamalarda kazanmış olsa da, ağır metal habercisi maliyetini tuzlar ve onların kısa ömürleri araştırmacılar için alternatifler aramaya itti.
OLED teknolojisi, yüksek kararlılık, etkili bir enerji tüketimi ve düşük üretim maliyeti cihazın gibi yaygın ticari kullanım için Ulaşılması gereken çeşitli amaçları vardır. Son yıllarda, termal aktif gecikmeli floresan (TADF) yayıcılar şimdi üçüncü nesil OLED malzemesi olarak kabul bu malzeme ile aynı IQE değer ulaşmak için etkili bir yerine PHOLED malzemeler için olabilir gösterilmiştir. 12 , 13 , 14 tamamen organik TADF yayıcılar hazır başlangıç malzemelerden genel aygıt uydurma ticari olarak piyasada cazip hale birkaç adımda hazırlanabilir. Orada bugüne kadar birkaç kapsamlı edebiyatı değerlendirmeleri malzeme sentezi-cihaz imalat her yönüyle kapsayan vardır. 15,16,17,18 TADF malzeme hazırlama ile ana konu çapraz-bağlantı reaksiyonlar için Katalizörler Pd içeren kullanmaktır. TADF malzeme hazırlama için potansiyel artan bir ölçekte gösterebilmek için. Biz ölçekli-malzemeler 4 ve 5 (şekil 1) istenen ürünlere başlatılmasını TADF yayıcılar sentezi up. 22 , 23 bu ayrıntılı iletişim kuralı alanında yeni uygulayıcıları TADF malzeme sentezi ile ilişkili bilgileri anlamaya yardımcı olmak içindir.
Piyasada bulunan başlangıç malzemelerden OLED uygulamalar için yüksek verimli organik maddeler (Şekil 1) büyük ölçekli sentezi göstermek için bu kağıt amacı budur. Önceki raporları yalnızca son çapraz-bağlantı tepki adım tarif ve modası geçmiş yayınları başvurmak nedeniyle gerçeğini, biz onların tam NMR ve kütle spektrometresi ile birlikte tüm malzemelerin ayrıntılı adım adım sentez raporu deneyler için geliştirilmiş tekrarlanabilirlik karakterizasyonu.
Her iki yayıcılar aynı dibenzothiophene-5-dioksit elektron alıcısı çekirdek ayı. Piyasada bulunan dibenzothiophene molekülünün bromination bileşik 3 (Şekil 2) hazırlanmasında ilk adımdır. 20 büyük ölçekli tepki gecede bir verim % 83 ile oluşur. Elde edilen dibrominated bileşik 2 daha fazla hidrojen peroksit buzul Asetik asit, filtrasyon ve yıkama sonra beyaz bir toz 19.3 g verimli bir çözüm ile okside. 21 3 bileşik olmadan herhangi bir daha fazla arıtma çapraz-bağlantı tepki olarak kullanılmıştır.
Photophysical özellikleri bileşik 4 ve 5 arasındaki farkı Amin birimleri elektron özelliklerinde yatıyor. Diğer phenothiazine grupları sahipken bir bileşiklerin periferik alkylated Karbazol birimler bulunmaktadır. Phenothiazine molekül kimyasal satıcılardan satın alınabilir ve herhangi bir değişiklik kullanılır. Ancak, bileşik 4 tert-butil grubu söz konusu olduğunda Karbazol birim aromatik halkanın organik çözücüler çözünürlük artırmak amacıyla sunulması gerekir. Bu uygun alkil grupları olmaması durumunda, ürünün çözünürlük düştüğünü, hangi sonuçları önemli ölçüde daha düşük bir tepki verim bildirildi. 24 alkil grupları Friedel-el sanatları tepki tert-butil klorür ve 9-H-Karbazol çinko (II) klorür huzurunda arasında nitromethane electrophilic aromatik değiştirme mekanizması üzerinde dayalı kullanarak her fenil halka içine tanıttı olabilir. 19 bu çarpım saflığı yeterince yüksek değil ve birkaç yan ürünleri karışımı mevcuttur bulundu; Bu nedenle ham gri toz Ayrıca sütun Kromatografi yalıtım 13.1 g bileşik 1 beyaz bir toz olarak kurtarılan sonuçlanan tarafından saf olmalı.
İstenen TADF yayıcılar 4 ve 5 yukarıda açıklanan edebiyat yordamları kullanarak Paladyum katalize karbon-azot çapraz-bağlantı reaksiyonlar ile sentezlenmiş. 22 , Başlangıç malzemeleri miktarda artan değil olumsuz mu bulduk 23 tepki ölçeği için daha fazla artar mümkün olduğunu düşündüren istenen Ürün verimini etkiler. Bileşikler 4 ve 5 olabilir % 63 ve % 55 verim, sırasıyla elde.
Sonuç olarak, ışık yayan olasılığı kadar tüm sentetik prosedürü ölçeklemek için hazır malzemelerden başlangıç uygulamaları için yüksek verimli organik moleküllerin hazırlamak nasıl ayrıntılı bir kılavuz kanıtlanmıştır. Bu çalışma sayesinde, büyük ölçekli birçok diğer TADF yayıcılar sentezi laboratuvar tezgah teknoloji endüstriyel uygulamalar için hızlı bir geçiş sağlayacak niyeti olduğunu.
The authors have nothing to disclose.
Bu araştırma, Avrupa Birliği’nin ufuk 2020 araştırma ve İnovasyon programından Marie Skłodowska-Curie hibe sözleşmesi kapsamında H2020-MSCA-ITN-2015/674990 “EXCILIGHT” parasal aldı. Pijama Royal Society Wolfson araştırma Merit Ödülü için teşekkürler.
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 |