專利名稱:?jiǎn)喂倌軋F(tuán)8-羥基喹啉金屬配合物的烯類單體及其制法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一類含有8-羥基喹啉金屬配合物的烯類單體及其制法和用途。尤其是能與其他種類烯類聚合形成線性共聚物,含有一個(gè)可聚合官能團(tuán)的8-羥基喹啉金屬配合物的烯類單體及其制備方法和用途。
背景技術(shù):
隨著信息時(shí)代的到來(lái),新型、高效、輕質(zhì)的有機(jī)電致發(fā)光平面顯示器(OLEDs)越來(lái)越受到人們的廣泛關(guān)注,近年來(lái)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外一個(gè)研究熱點(diǎn)。隨著全社會(huì)對(duì)健康、環(huán)保、資源與能源利用重視程度的提高,人們對(duì)發(fā)光材料提出了越來(lái)越高的要求。特別是對(duì)于制作具有特殊加工性能和特殊光電性能的發(fā)光材料,尤其是對(duì)用于制作大面積顯示的具有主動(dòng)發(fā)光、輕、薄、對(duì)比度好、無(wú)角度依賴性、能耗低等顯著特點(diǎn)的有機(jī)電致發(fā)光器件的發(fā)光材料提出了近乎苛刻的要求。
有機(jī)/高分子電致發(fā)光器件用的發(fā)光材料不但要求材料的穩(wěn)定性好、成膜性好、溶解性好、使用壽命長(zhǎng)、發(fā)光強(qiáng)度高,而且希望機(jī)械性能好、加工工藝簡(jiǎn)單、制作器件方便、生產(chǎn)成本低等。目前發(fā)光材料有以下幾類,分別具有以下一些不足1有機(jī)小分子電致發(fā)光材料,在器件制備和工作中存在結(jié)晶現(xiàn)象,使電致發(fā)光器件的壽命降低,同時(shí)有機(jī)小分子EL材料的制備器件的方式主要靠真空蒸鍍,制備工藝復(fù)雜,生產(chǎn)成本大;2共軛聚合物,制備工藝復(fù)雜,溶解性能不理想,加工困難;3攙雜金屬有機(jī)配合物的聚合物,容易發(fā)生相分離,分散不均勻,材料性能下降,熒光強(qiáng)度降低,熒光壽命下降;4高分子金屬配合物發(fā)光材料,目前的合成方法很多,主要存在交聯(lián)、溶解性差、成膜性差等缺點(diǎn),不能滿足制備性能優(yōu)良的電致發(fā)光器件。目前合成的高分子化的8-羥基喹啉金屬配合物的研究較少,文獻(xiàn)報(bào)道的高分子化的8-羥基喹啉金屬配合物大多由于存在交聯(lián)結(jié)構(gòu)而溶解性和成膜性不好,8-羥基喹啉金屬配合物部分占高聚物重量最多為20%左右時(shí),高分子就很難溶解于普通溶劑。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種溶解性能好、發(fā)光效率高的含有一個(gè)可聚合官能團(tuán)的8-羥基喹啉金屬配合物的烯類單體。這種單體不僅本身可以發(fā)光,而且可以通過(guò)與其他種類烯類共聚合得到結(jié)構(gòu)高度可控,并且溶解性能好,成膜性好的高分子發(fā)光材料。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這種烯類單體的制備方法,是一種反應(yīng)條件溫和,步驟簡(jiǎn)單,產(chǎn)率高的制備方法。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供該烯類單體的用途。
本發(fā)明提供的含有一個(gè)可聚合官能團(tuán)的8-羥基喹啉金屬配合物的烯類單體是通過(guò)含有8-羥基喹啉烯類單體與金屬離子、8-羥基喹啉配合生成,結(jié)構(gòu)如下 或 或 其中M選自三價(jià)金屬元素,m選自二價(jià)金屬元素,x選自一價(jià)金屬元素,R1選自C2-C18烴(含芳烴)基、酯基、醚基、胺基等。其中碳鏈長(zhǎng)度優(yōu)選C2-C8。
R2,R3,R4選自氫和C1-C18的烴(含芳烴)基。其中優(yōu)選氫和C1-C8的烴(含芳烴)基。
其中三價(jià)金屬、二價(jià)金屬元素和一價(jià)金屬元素可以包括主族金屬元素(如Al、Mg、Li等)、稀土金屬元素(如Eu、Sm等)、過(guò)渡金屬元素(如Zn、Ru等),分別優(yōu)選Al、Zn,Li。
該含有一個(gè)可聚合官能團(tuán)的8-羥基喹啉金屬配合物烯類單體的制備方法是通過(guò)含有可反應(yīng)官能團(tuán)的烯類化合物與改性的8-羥基喹啉反應(yīng)合成含有8-羥基喹啉配體烯類單體,再與金屬離子、8-羥基喹啉配合生成的含有8-羥基喹啉金屬配合物烯類單體,其步驟包括
(a)、取100份含有可反應(yīng)官能團(tuán)的烯類化合物,加入0.1-100份(優(yōu)選0.5-50份)改性的8-羥基喹啉,0.01-20份(優(yōu)選0.01-2份)催化劑,0.01-50份(優(yōu)選0.01-5份)阻聚劑,溫度控制在40-150℃下攪拌,反應(yīng)0.5小時(shí)至兩天,然后加入100-1000份水,滴加重量濃度為1-10%的稀氨水得到白色沉淀,石油醚重結(jié)晶,得到含8-羥基喹啉配體的烯類單體;(b)、取1份含金屬離子的化合物,0-100份(優(yōu)選1-6份)8-羥基喹啉溶于5-500份(優(yōu)選5-200份)有機(jī)溶劑,室溫下攪拌,通氮?dú)狻o(wú)水條件下反應(yīng)1-30天,加入1-100份(優(yōu)選10-50份)經(jīng)(a)步驟得到的含8-羥基喹啉配體的烯類單體,室溫下攪拌,繼續(xù)反應(yīng)1-30天,過(guò)濾得到濾液,蒸除溶劑或加沉淀溶劑,重結(jié)晶、干燥得到含有一個(gè)可聚合官能團(tuán)的8-羥基喹啉金屬配合物的烯類單體;其中份數(shù)均按摩爾份數(shù)計(jì)。
其中(b)步驟中,當(dāng)金屬離子的化合物為一價(jià)金屬離子化合物時(shí),則不進(jìn)行與8-羥基喹啉的反應(yīng)(即8-羥基喹啉用量為0),直接與經(jīng)(a)步驟得到的含8-羥基喹啉配體的烯類單體反應(yīng)得產(chǎn)物。
步驟(a)中所述的含有可反應(yīng)官能團(tuán)的烯類化合物的可反應(yīng)官能團(tuán)可為-CH2OH、-CH2X(X為鹵素原子)、-CH2NH3、-COOH,-COCl、-CONH2、-COOOC-等。烯類化合物可為C3-C18帶有烯鍵的烴類(含芳烴),醚類,酯類化合物。如丙烯醇,乙烯基芐氯,C3-C18不飽和酸,C3-C18不飽和羥烷基酯,丙烯酸羥烷基醚類等。
所述的改性的8-羥基喹啉為帶有-CH2X(X為鹵素原子),-CH2OH,-CH2NH2等官能團(tuán)的8-羥基喹啉鹽酸鹽。
所述的催化劑為堿性物質(zhì),可以是強(qiáng)堿或強(qiáng)堿弱酸鹽類NaOH、Na2CO3、NaHCO3、KOH、K2CO3、KHCO3、醋酸鈉、醋酸鉀等。
所述的阻聚劑可以是芳香族酚類或胺類化合物,如對(duì)苯二酚、對(duì)苯醌、酚噻嗪、β-苯基萘胺、對(duì)叔丁基鄰苯二酚、亞甲基藍(lán)、對(duì)甲氧基苯酚等。
步驟(b)中所述金屬離子的化合物為含有主族金屬離子(如Al3+、Mg2+、Li+等)、稀土金屬離子(如Eu3+、Sm3+等)、過(guò)渡金屬離子(如Ru3+等)的鹽類、堿類、有機(jī)金屬類等,如AlCl3、Mg(NO3)2、LiOH、二乙基鋅等。其中金屬離子優(yōu)選Al3+、Zn2+。
所述的有機(jī)溶劑優(yōu)選極性有機(jī)溶劑,如無(wú)水乙醇,四氫呋喃,甲苯,二甲苯,氯仿,苯等。
所述的沉淀溶劑可以選自烷烴類和水,如石油醚,正己烷,正庚烷、水等。優(yōu)選烷烴類。
本發(fā)明的含有一個(gè)可聚合官能團(tuán)的8-羥基喹啉金屬配合物的烯類單體本身或與其它烯類單體通過(guò)自由基共聚合形成的高分子金屬配合物,均可用作制備大面積有機(jī)/高分子電致發(fā)光平面顯示器件發(fā)光材料和電子傳輸材料。
本發(fā)明通過(guò)先合成含有8-羥基喹啉配體的烯類單體,再按一定比例和反應(yīng)順序與金屬離子、8-羥基喹啉配合生成的含有一個(gè)可聚合官能團(tuán)的8-羥基喹啉金屬配合物的烯類單體,其中只有一個(gè)配體上帶有烯類官能團(tuán)。這種材料的溶解性能好,穩(wěn)定性高、發(fā)光效率高。該材料如果與溶解性好的烯類單體結(jié)構(gòu)單元共聚,可以在保持共聚物透明性和溶解性的同時(shí),通過(guò)調(diào)節(jié)共聚單體的種類和比例,得到含有較高8-羥基喹啉金屬配合物單元的產(chǎn)物,提高發(fā)光的效率,并且實(shí)現(xiàn)對(duì)共聚物結(jié)構(gòu)的高度控制,既而可控制其發(fā)光性能。通過(guò)紅外光譜、1H-NMR,元素分析,證明含有一個(gè)可聚合官能團(tuán)的8-羥基喹啉金屬配合物的烯類單體的確切結(jié)構(gòu);熔點(diǎn)>120℃,熱分解溫度>250℃,對(duì)這種發(fā)光材料的光電性能進(jìn)行了測(cè)試紫外吸收光譜及光致發(fā)光光譜與相應(yīng)的8-羥基喹啉金屬配合物小分子符合。如含有一個(gè)可聚合官能團(tuán)的8-羥基喹啉鋁的烯類單體UV/visλmax=270nm,389nm,含有一個(gè)可聚合官能團(tuán)的8-羥基喹啉鋅的烯類單體UV/visλmax=404nm;含有一個(gè)可聚合官能團(tuán)的8-羥基喹啉鋁的烯類單體PLλmax=512nm;8-羥基喹啉鋅的烯類單體PLλmax)=537nm。PL發(fā)光效率10%-60%,證明所述的單體和相應(yīng)8-羥基喹啉金屬配合物相同的發(fā)光峰。
本發(fā)明提供的含有一個(gè)可聚合官能團(tuán)的8-羥基喹啉金屬配合物的烯類單體合成工藝簡(jiǎn)單,產(chǎn)率高,可用作有機(jī)/高分子電致發(fā)光平面顯示器件中的電致發(fā)光材料和電子傳輸材料。
通過(guò)本發(fā)明提供的合成方法所制備發(fā)光材料,與其他方法和原料制備的8-羥基喹啉金屬配合物發(fā)光材料相比,加工工藝簡(jiǎn)單,設(shè)備投資少,節(jié)約成本,發(fā)展下一代性能優(yōu)越的平面顯示器件具有重要意義。
具體實(shí)施例方式
以下份數(shù)均按摩爾份數(shù)計(jì)。
實(shí)施例1100份對(duì)乙烯基芐氯,加入-CH2OH取代基的8-羥基喹啉鹽酸鹽5份,0.05份醋酸鈉的催化下,0.5份苯醌作為阻聚劑,溫度控制在60℃攪拌,24h控制反應(yīng),反應(yīng)結(jié)束加入200份水,滴加適量重量濃度為3%的稀氨水至中性,得到白色沉淀,石油醚重結(jié)晶3次,得到含CH2=CH-Ar-CH2OCH2-的8-羥基喹啉配體烯類單體;取1份三乙基鋁,2.5份8-羥基喹啉溶于60份無(wú)水乙醇,室溫下攪拌反應(yīng)3天,靜置1天,加入6份含CH2=CH-Ar-CH2OCH2-的8-羥基喹啉配體的烯類單體,室溫下攪拌反應(yīng)10天,靜置1天,過(guò)濾得到濾液,蒸掉溶劑,石油醚重結(jié)晶3次,得到含有一個(gè)CH2=CH-Ar-CH2OCH2-的8-羥基喹啉鋁的烯類單體。
取5.0g這種單體,3.0g甲基丙烯酸酯溶于50ml甲苯,加入0.01g偶氮二異丁腈(AIBN),80℃下攪拌反應(yīng)6小時(shí),倒入甲醇重沉淀3次,得到高分子發(fā)光材料。
實(shí)施例2100份甲基丙烯酸羥乙酯,加入含有-CH2Cl取代基的8-羥基喹啉鹽酸鹽5份,0.1份醋酸鈉的催化下,1份對(duì)羥基苯酚作為阻聚劑,溫度控制在80℃攪拌,10h控制反應(yīng),反應(yīng)結(jié)束加入1000份水,滴加適量重量濃度為5%的稀氨水至中性,得到白色沉淀,石油醚重結(jié)晶3次,得到含CH2=C(CH3)-COO-CH2CH2-O-CH2-的8-羥基喹啉配體的烯類單體;取1份氯化鋁溶于45份氯仿,2.1份8-羥基喹啉,室溫下攪拌反應(yīng)6天,靜置1天,加入4份含CH2=C(CH3)-COO-CH2CH2-O-CH2-的8-羥基喹啉配體的烯類單體,室溫下攪拌反應(yīng)8天,靜置1天,過(guò)濾得到濾液,蒸掉溶劑,石油醚重結(jié)晶3次,得到含有一個(gè)CH2=C(CH3)-COO-CH2CH2-O-CH2-的8-羥基喹啉鋁的烯類單體。
取10.0g這種單體、60g甲基丙烯酸羥乙酯溶于100ml甲苯,加入0.02g過(guò)氧化苯甲酰(BPO),60℃下攪拌反應(yīng)24小時(shí),倒入甲醇重沉淀3次,得到高分子發(fā)光材料。
實(shí)施例3100份對(duì)乙烯基氯,加入-CH2OH取代基的8-羥基喹啉鹽酸鹽10份,0.5份醋酸鈉的催化下,2份苯醌作為阻聚劑,溫度控制在100℃攪拌,18h控制反應(yīng),反應(yīng)結(jié)束加入200份水,滴加適量重量濃度為3%的稀氨水至中性,得到白色沉淀,石油醚重結(jié)晶3次,得到含CH2=CHOCH2-的8-羥基喹啉配體的烯類單體;取1份異丙醇鋁溶于10份甲苯,加入2.5份8-羥基喹啉,室溫下攪拌反應(yīng)1天,加入1.2份含CH2=CHOCH2-的8-羥基喹啉配體的烯類單體,室溫下攪拌反應(yīng)3天,靜置1天,過(guò)濾得到濾液,蒸掉溶劑,石油醚重結(jié)晶3次,得到含有一個(gè)CH2=CHOCH2-的8-羥基喹啉鋁的烯類單體 取7.5g這類單體、4.5g苯乙烯溶于75ml甲苯,加入0.015gAIBN,80℃下攪拌反應(yīng)6小時(shí),倒入甲醇重沉淀3次,得到高分子發(fā)光材料。
實(shí)施例4100份6-己烯酸,加入含有-CH2NH2取代基的8-羥基喹啉鹽酸鹽2份,0.5份醋酸鈉的催化下,2份苯醌作為阻聚劑,溫度控制在100℃攪拌,8h控制反應(yīng),反應(yīng)結(jié)束加入500份水,滴加適量重量濃度為8%的稀氨水至中性,得到白色沉淀,石油醚重結(jié)晶3次,得到含CH2=CH-(CH2)3-CONHCH2-的8-羥基喹啉配體的烯類單體;取1份乙酸鋅溶于15份四氫呋喃,加入1.5份8-羥基喹啉,室溫下攪拌反應(yīng)10天,靜置1天,加入3份含CH2=CH-(CH2)3-CONHCH2-的8-羥基喹啉配體的烯類單體,室溫下攪拌反應(yīng)3天,靜置1天,過(guò)濾得到濾液,蒸掉溶劑,石油醚重結(jié)晶3次,得到含有一個(gè)CH2=CH-(CH2)3-CONHCH2-的8-羥基喹啉鋅的烯類單體。
取2.5g這類單體、100g丙烯酸溶于25ml甲苯,加入0.005gBPO,60℃下攪拌反應(yīng)24小時(shí),倒入甲醇重沉淀3次,得到高分子發(fā)光材料。
實(shí)施例5100份甲基丙烯酰氯,加入含有-CH2OH取代基的8-羥基喹啉鹽酸鹽10份,2.5份醋酸鈉的催化下,3份對(duì)羥基苯酚作為阻聚劑,溫度控制在100℃攪拌,8h控制反應(yīng),反應(yīng)結(jié)束加入500份水,滴加適量重量濃度為5%稀氨水至中性,得到白色沉淀,石油醚重結(jié)晶3次,得到含CH2=C(CH3)-COO-CH2-的8-羥基喹啉配體的烯類單體。取1份氯化鋅溶于45份氯仿,加入1份8-羥基喹啉,室溫下攪拌反應(yīng)15天,靜置1天,加入4份含CH2=C(CH3)-COO-CH2-的8-羥基喹啉配體的烯類單體,室溫下攪拌反應(yīng)1天,靜置1天,過(guò)濾得到濾液,蒸掉溶劑,石油醚重結(jié)晶3次,得到含有CH2=C(CH3)-COO-CH2-的8-羥基喹啉鋅的烯類單體。
取9.5g這種單體、8.5g苯乙烯溶于75ml甲苯,加入0.015gAIBN,80℃下攪拌反應(yīng)6小時(shí),倒入甲醇重沉淀3次,得到高分子發(fā)光材料。
實(shí)施例6100份6-氨基己烯,加入含有-CH2Cl取代基的8-羥基喹啉鹽酸鹽2份,2份醋酸鈉的催化下,5份苯醌作為阻聚劑,溫度控制在150℃攪拌,1h控制反應(yīng),反應(yīng)結(jié)束加入800份水,滴加適量重量濃度為6%的稀氨水至中性,得到白色沉淀,石油醚重結(jié)晶3次,得到含CH2=CH-(CH2)3-CH2NHCH2-的8-羥基喹啉配體的烯類單體;取1份氫氧化鋰,加入3份含CH2=CH-(CH2)3-CH2NHCH2-的8-羥基喹啉配體的烯類單體溶于15份四氫呋喃,室溫下攪拌反應(yīng)3天,靜置1天,過(guò)濾得到濾液,蒸掉溶劑,石油醚重結(jié)晶3次,得到含有CH2=CH-(CH2)3-CH2NHCH2-的8-羥基喹啉鋰的烯類單體。
取2.5g這種單體、100g丙烯酸溶于25ml甲苯,加入0.005gBPO,60℃下攪拌反應(yīng)24小時(shí),倒入甲醇重沉淀3次,得到高分子發(fā)光材料。
權(quán)利要求
1.結(jié)構(gòu)如下的含有一個(gè)可聚合官能團(tuán)的8-羥基喹啉金屬配合物的烯類單體 或 或 其中M選自三價(jià)金屬元素,m選自二價(jià)金屬元素,x選自一價(jià)金屬元素,R1選自C2-C18烴基、酯基、醚基、胺基,R2、R3、R4選自氫和C1-C18的烴基。
2.權(quán)利要求1的烯類單體,其中三價(jià)金屬、二價(jià)金屬元素和一價(jià)金屬元素選自主族金屬元素、稀土金屬元素、過(guò)渡金屬元素。
3.權(quán)利要求1或2的烯類單體,其中M為Al,m為Zn,x為L(zhǎng)i。
4.權(quán)利要求1或2的的烯類單體,其中R1的碳鏈長(zhǎng)度為C2-C8;R2、R3、R4選自氫和C1-C8的烴基。
5.權(quán)利要求1~4任一烯類單體的制備方法,是通過(guò)含有可反應(yīng)官能團(tuán)的烯類化合物與改性的8-羥基喹啉反應(yīng)合成含有8-羥基喹啉配體烯類單體,再與金屬離子、8-羥基喹啉配合生成的含有8-羥基喹啉金屬配合物烯類單體,其步驟包括(a)、取100份含有可反應(yīng)官能團(tuán)的烯類化合物,加入0.1-100份改性的8-羥基喹啉,0.01-20份催化劑,0.01-50份阻聚劑,溫度控制在40-150℃下攪拌,反應(yīng)0.5小時(shí)至兩天,然后加入100-1000份水,滴加重量濃度為1-10%的稀氨水得到白色沉淀,石油醚重結(jié)晶,得到含8-羥基喹啉配體的烯類單體;(b)、取1份含金屬離子的化合物,0-100份8-羥基喹啉溶于5-500份有機(jī)溶劑,室溫下攪拌,通氮?dú)?、無(wú)水條件下反應(yīng)1-30天,加入1-100份經(jīng)(a)步驟得到的含8-羥基喹啉配體的烯類單體,室溫下攪拌,繼續(xù)反應(yīng)1-30天,過(guò)濾得到濾液,蒸除溶劑或加沉淀溶劑,重結(jié)晶、干燥得到含有一個(gè)可聚合官能團(tuán)的8-羥基喹啉金屬配合物的烯類單體;其中份數(shù)均按摩爾份數(shù)計(jì)。
6.權(quán)利要求5的方法,其中(b)步驟中,當(dāng)金屬離子的化合物為一價(jià)金屬離子化合物時(shí),則8-羥基喹啉用量為0,不進(jìn)行與8-羥基喹啉的反應(yīng),直接與經(jīng)(a)步驟得到的含8-羥基喹啉配體的烯類單體反應(yīng)得產(chǎn)物。
7.權(quán)利要求5或6的方法,其中步驟(a)中所述的含有可反應(yīng)官能團(tuán)的烯類化合物的可反應(yīng)官能團(tuán)為-CH2OH、-CH2X、-CH2NH3、-COOH,-COCl、-CONH2或-COOOC-,烯類化合物為C3-C18帶有烯鍵的烴類、醚類或酯類化合物;所述的改性的8-羥基喹啉為帶有官能團(tuán)-CH2X、-CH2OH或-CH2NH2的8-羥基喹啉鹽酸鹽;所述的催化劑選自強(qiáng)堿或強(qiáng)堿弱酸鹽類;所述的阻聚劑選自芳香族酚類或胺類化合物;其中X為鹵素原子。
8.權(quán)利要求5或6的方法,其中步驟(b)中所述金屬離子的化合物選自含有主族金屬離子、稀土金屬離子、過(guò)渡金屬離子的鹽類、堿類、有機(jī)金屬類;所述的有機(jī)溶劑選自極性有機(jī)溶劑;所述的沉淀溶劑選自烷烴類和水。
9.權(quán)利要求8的方法,其中金屬離子選自Al3+、Zn2+;沉淀溶劑選自烷烴類。
10.權(quán)利要求1~4任一烯類單體本身或與其它烯類單體通過(guò)自由基共聚合形成的高分子金屬配合物,用作制備有機(jī)/高分子電致發(fā)光平面顯示器件發(fā)光材料和電子傳輸材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一類結(jié)構(gòu)如下的含有一個(gè)可聚合官能團(tuán)的8-羥基喹啉金屬配合物的烯類單體及其制法和用途。其制備方法是通過(guò)含有可反應(yīng)官能團(tuán)的烯類化合物與改性的8-羥基喹啉反應(yīng)合成含有8-羥基喹啉配體烯類單體,再與金屬離子、8-羥基喹啉配合生成的含有8-羥基喹啉金屬配合物烯類單體。該烯類單體加工工藝簡(jiǎn)單,設(shè)備投資少,節(jié)約成本,且其溶解性能好,穩(wěn)定性高、發(fā)光效率高,本身或與其它烯類單體通過(guò)自由基共聚合形成的高分子金屬配合物,均可用作制備大面積有機(jī)/高分子電致發(fā)光平面顯示器件發(fā)光材料和電子傳輸材料。
文檔編號(hào)C07F5/00GK1594328SQ200410027700
公開日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2004年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月18日
發(fā)明者杜乃嬰, 呂滿庚, 梅群波 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州化學(xué)研究所