基于喹诺酮衍生物的荧光磷光杂化机制WOLED主体材料的合成及性能研究.docxVIP

基于喹诺酮衍生物的荧光磷光杂化机制WOLED主体材料的合成及性能研究

一、引言

随着显示技术和照明领域的快速发展，有机电致发光二极管（OLED）因其具有自发光、高对比度、广视角、低功耗、柔性可弯曲等诸多优异性能，受到了科研界和产业界的广泛关注。其中，白光有机电致发光二极管（WOLED）作为OLED领域的重要分支，在固态照明和全彩显示背光等方面具有巨大的应用潜力。

主体材料作为WOLED器件中的关键组成部分，承担着分散客体发光材料、传输电荷以及传递能量的重要作用，其性能直接影响着WOLED器件的效率、寿命和稳定性。目前，传统的WOLED主体材料存在激子利用率低、载流子传输不平衡、热稳定性差等问题，限制了WOLED器件性能的进一步提升。

喹诺酮类化合物具有独特的杂环结构，分子内存在较强的电子共轭体系，并且拥有良好的光学性能、热稳定性和化学稳定性。同时，喹诺酮衍生物的分子结构易于修饰，可以通过引入不同的功能基团来调控其光电性能，这使得喹诺酮衍生物在光电功能材料领域展现出巨大的应用潜力。基于此，本研究旨在设计并合成一系列基于喹诺酮衍生物的WOLED主体材料，深入探究其荧光磷光杂化机制，通过对材料合成工艺的优化和性能的系统研究，开发出高性能的WOLED主体材料，为WOLED器件的性能提升提供新的思路和实验依据。

二、实验部分

（一）实验原料与仪器

实验原料：喹诺酮（纯度≥98%）、溴代芳烃（纯度≥99%）、有机膦配体（如三苯基膦，纯度≥99%）、金属催化剂（如钯催化剂，纯度≥99.9%）、碱（如碳酸钾、碳酸钠，分析纯）、有机溶剂（如四氢呋喃、二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺，分析纯）等，所有原料均购自国内外知名化学试剂公司，部分原料在使用前按照标准方法进行纯化处理。

实验仪器：电子天平（精度0.0001g）、磁力搅拌器、回流冷凝装置、真空干燥箱、旋转蒸发仪、柱层析装置、核磁共振波谱仪（1HNMR和13CNMR，400MHz）、高分辨质谱仪（HRMS）、紫外-可见分光光度计（UV-Vis）、荧光分光光度计、磷光光谱仪、差示扫描量热仪（DSC）、热重分析仪（TGA）、X射线衍射仪（XRD）、有机电致发光性能测试系统（包括Keithley2400源表、PR655光谱辐射计等）。

（二）基于喹诺酮衍生物的WOLED主体材料的合成

本研究采用Suzuki偶联反应作为主要的合成方法，通过在喹诺酮母核上引入不同的芳香族基团，设计并合成了三种不同结构的喹诺酮衍生物主体材料，分别命名为Q-1、Q-2和Q-3，具体合成路线如下：

中间体的合成：在装有磁力搅拌子、回流冷凝管和氮气保护装置的250mL三口烧瓶中，加入0.01mol喹诺酮、0.012mol溴代芳烃、0.0005mol钯催化剂和0.02mol有机膦配体，然后加入100mL四氢呋喃作为溶剂，搅拌均匀后，缓慢滴加0.02mol碳酸钾水溶液（浓度为2mol/L）。滴加完毕后，将反应体系升温至回流温度，保持回流反应12-16小时。反应过程中，通过薄层色谱（TLC）监测反应进度，当原料点基本消失时，停止反应。

反应结束后，将反应体系冷却至室温，用二氯甲烷（100mL×3）进行萃取，合并有机相。有机相依次用去离子水（100mL×2）和饱和食盐水（100mL×2）洗涤，然后用无水硫酸镁干燥过夜。过滤除去干燥剂，将滤液减压蒸馏除去有机溶剂，得到粗产物。将粗产物通过柱层析进行分离纯化，以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂（体积比为5:1-10:1）作为洗脱剂，收集目标馏分，减压蒸馏除去洗脱剂，得到喹诺酮衍生物中间体，产率为75%-85%。

目标主体材料的合成：在装有磁力搅拌子、回流冷凝管和氮气保护装置的100mL三口烧瓶中，加入0.005mol上述合成的中间体、0.0055mol不同的芳香族硼酸（根据目标产物结构选择）、0.00025mol钯催化剂和0.001mol有机膦配体，加入50mLN,N-二甲基甲酰胺作为溶剂，搅拌均匀后，加入0.01mol碳酸钠粉末。将反应体系升温至100-120℃，保温反应8-12小时，通过TLC监测反应进度。

反应结束后，将反应体系冷却至室温，倒入200mL去离子水中，有大量固体析出。静置一段时间后，过滤收集固体产物，用去离子水洗涤多次，直至洗涤液呈中性。将固体产物置于真空干燥箱中，在80℃下干燥6小时，得到粗产物。将粗产物再次通过柱层析进行纯化，以二氯甲烷和石油醚的混合溶剂（体积比为2:1-5:1）作为洗脱剂，收集目标馏分，减压蒸馏除去洗脱剂，得到纯的目标主体材料Q-1、Q-2和Q-3，产率为65%-78%。

通过核磁共振波谱