Method Article
ويرد توليف الارتقاء من بواعث fluorescence تأخر المنشط حرارياً ذات كفاءة عالية في المادة المعروضة.
نحن تقرير إجراء خطيا الارتقاء بتركيب 2، 8-مكررا (3,6-di-tert-butyl-9H-carbazol-9-yl) ديبينزوثيوفيني-S, S--ثاني أكسيد (مجمع 4) وديبينزوثيوفيني 2، 8-bis(10H-phenothiazin-10-yl)-S، استخدام S--ثاني أكسيد (مجمع 5) هارتويغ بوكوالد عبر اقتران رد فعل شروط. وبالإضافة إلى ذلك، علينا أن نظهر توليفة رفع مستوى جميع المواد البداية غير تجارياً المتاحة المطلوبة لرد فعل عبر اقتران amination. في هذه المادة، ونحن توفير الإجراءات الاصطناعية مفصلة لكل من المركبات الموصوفة، جنبا إلى جنب مع تكييفها الطيفية. ويبين هذا العمل إمكانية إنتاج الجزيئات العضوية للتطبيقات البصرية الإلكترونية على نطاق واسع، مما يسهل تنفيذها في العالم الحقيقي من الأجهزة.
على مدى العقود القليلة الماضية، حققت الباحثين الاستفادة من الجزيئات العضوية ومشتقاتها في ضوء العضوية – ينبعث الصمامات الثنائية (OLEDs) منذ إدخالها الأولى في عام 1987. 1 قد أدى اكتشاف اليكترولومينيسسينسي (ش) للعثور على مجموعة واسعة من التطبيقات في الإضاءة ويعرض المواد العضوية. 2 اهتماما هائلا في إنتاج المركبات العضوية الجديدة ودراسة خصائصها فوتوفيسيكال يقودها مزايا OLEDs أكثر التكنولوجيات القائمة؛ أهمها أنها أكثر كفاءة في استخدام الطاقة ويمكن أن توفر أداء الجهاز متفوقة مع الحفاظ على مرونة عالية، وسمك صغير، وانخفاض الوزن. ومع ذلك، بالمقارنة مع غير عضوي الضوء – ينبعث الثنائيات (LEDs)، OLEDs لا تزال تعاني العيوب التي تمنع هذه التكنولوجيا من الإنتاج التجاري واسع النطاق، بما في ذلك عمر أقصر، وتدني الكفاءة. حتى وقت قريب، كان معظم البحوث استناداً إلى الجيل الأول OLEDs والانبعاثات تعتمد على الأسفار المواد العضوية. يرجع ذلك إلى حقيقة أن الأسفار يمكن أن يحدث إلا من الدولة القميص، كفاءة الحد الأقصى النظري الكم الداخلية (إيكي) للجهاز هو 25 في المائة فقط. 3 , 4 , 5 باستخدام مجمعات العضوية المحتوية على المعادن الثقيلة (مثل الأشعة تحت الحمراء، Pt)، الباحثين يمكن التغلب على حاجز الكفاءة 25% قبل الحصاد الإلكترونات من الدول سواء بالقميص والثلاثي من خلال عملية انتقال الإشعاعي. 6 , 7 , 8 وهكذا، أقصى قدر من الكفاءة النظرية للجيل الثاني المتفسفره OLEDs (فوليدس) يمكن أن يصل إلى 100%. 9 , 10 ركزت، العديد من الأجهزة الد التجارية استخدام الأخضر والأحمر المتفسفره التي تنبعث منها مجمعات الفلزية العضوية استناداً إلى ايريديوم. 11 على الرغم من أن هذه المواد قد اكتسبت الاستخدام الواسع النطاق في عرض متنقلة وغيرها من التطبيقات الإلكترونية، أملاح تكلفة السلائف المعادن الثقيلة وحياتهم قصيرة دفعت الباحثين البحث عن بدائل.
وهناك العديد من الأهداف التي يجب تحقيقها للتسويق على نطاق واسع تكنولوجيا OLED، مثل الاستقرار عالية وكفاءة في استهلاك الطاقة وإنتاج منخفضة التكلفة للجهاز. في السنوات الأخيرة، قد تبين أن بواعث fluorescence تأخر المنشط حرارياً (تادف) يمكن أن تكون بديلاً فعالاً للمواد فولد للوصول إلى نفس القيمة إيكي، مع هذه المواد تعتبر الآن كمواد الد الجيل الثالث. 12 , 13 , 14 يمكن إعداد العضوية البحتة تادف بواعث في خطوات قليلة من مواد انطلاق متاحة بسهولة مما يجعل تصنيع الجهاز عموما جذابة من الناحية التجارية في السوق. وحتى الآن، هناك العديد من الاستعراضات الأدب شاملة تغطي جميع جوانب من توليف مواد لتصنيع الجهاز. 15،16،17،18 القضية الرئيسية مع إعداد المواد تادف هو استخدام المحفزات المحتوية على المشتريات لردود الفعل عبر اقتران. من أجل إظهار إمكانية إعداد المواد تادف على نطاق زيادة. ونحن زيادة توليف بواعث تادف من ابتداء من المواد للمنتجات المطلوب 4 و 5 (الشكل 1). 22 , 23 هذا البروتوكول مفصلاً يهدف إلى مساعدة الممارسين جديدة في المجال فهم المعلومات المرتبطة بتوليف مواد تادف.
تنبيه: الرجاء مراجعة جميع صحائف بيانات السلامة المادية ذات الصلة (MSDS) قبل الاستخدام. العديد من المواد الكيميائية المستخدمة في التوليف شديدة السمية والمسببة للسرطان. عند العمل مع هلام السليكا، يجب ارتداء قناع التنفس واقية لمنع استنشاق الجسيمات. يرجى مراعاة جميع قواعد السلامة المناسبة عند القيام بفعل المواد كيميائية بما في ذلك استخدام الضوابط الهندسية (خزانة الأبخرة) ومعدات الحماية الشخصية (سلامة النظارات، قفازات، معطف مختبر، وكامل طول السراويل، أحذية أغلقت تو)-
جميع الكواشف والمواد المذيبة تم شراؤها تجارياً واستخدمت دون أية تنقية إضافية. 1 أطياف الرنين المغناطيسي النووي ج ح و 13 سجلت في مطياف الرنين المغناطيسي النووي بسرعة 400 ميجاهرتز استخدام كدكل 3 المذيب. الإبلاغ عن التحولات الكيميائية بروتون الرنين المغناطيسي النووي كقيم δ في صفحة في الدقيقة بالنسبة للمذيبات الديوتيريوم: كدكل 3 (7.26). يتم عرض البيانات كما يلي: تحول المواد الكيميائية وتعدد واقتران constant(s) (ي) في هرتز. مولتيبليتس ترد على النطاق (في جزء في المليون) يبدو أنهم. تم جمع البيانات الرنين المغناطيسي الكربون بالنسبة للمقابلة إشارات المذيبات كدكل 3 (77.16). نقطة انصهار قيست باستخدام جهاز نقطة الانصهار. الليزر ساعد مصفوفة الامتزاز التأين-الوقت-الطيران (استخدام-TOF) تم تشغيل الكتلي على مطياف شيمادزو أكسيما-CFR (نطاق الدمار دا 1-150 000)-
1. توليف المركبات المبلغ عنها
يتم وضع علامة الهياكل الكيميائية من بواعث تادف النهائية (الشكل 1) المجموعات والأحمر للب سحب إلكترون إلكترون-التبرع باللون الأزرق. مشتقات يؤلكل كاربازولي وديبروميناتيد ديبينزوثيوبيني-S، يمكن إعداد S-ثاني أكسيد يقبلون جزيء من مواد غير مكلفة انطلاق (الشكل 2). يمكن إعداد المنتجات النهائية بصيغة واسعة النطاق لرد فعل عبر اقتران amination حفزت Pd (الشكل 3).
الشكل 1 . التركيبات الكيميائية لبواعث fluorescence تأخر المنشط حرارياً استناداً إلى لب يقبلون الإلكترون 2، 8-ديبينزوثيوفيني-5-ثاني أكسيد (هو مبين في الحمراء) تحمل مويتيس المانحة 3,6-di-tert-butyl-9H-carbazol-9-yl وح 10-فينوثيازين-10-يل من مركب 4 ومجمع 5 على التوالي. التبرع إلكترون المجموعات تظهر باللون الأزرق. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 2 . مسارات التفاعل الكيميائي بإعداد 3,6-di-tert-butyl-9H-carbazole (مجمع 1) قبل الألكلة من 9-ح-كاربازولي و 2، 8-ديبروموديبينزوثيوفيني-5--ثاني أكسيد (مجمع 3) في خطوتين بدءاً من ديبينزوثيوفيني المتاحة تجارياً. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 3 . بوكوالد-هارتويغ عبر اقتران التفاعلات بين 2، 8-ديبروموديبينزوثيوفيني-5--ثاني أكسيد (مجمع 3) وأمين ثانوية مقابلة لإنتاج مركبات 4 و 5. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
والغرض من هذه الورقة لإظهار التوليف على نطاق واسع من المواد العضوية ذات كفاءة عالية (الشكل 1) لتطبيقات OLED من مواد انطلاق المتاحة تجارياً. يرجع ذلك إلى حقيقة أن التقارير السابقة وصف الخطوة رد فعل عبر اقتران النهائية فقط، وتشير إلى بعض المنشورات التي عفا عليها الزمن، ونحن تقرير توليف جميع المواد إلى جانب كامل الرنين المغناطيسي وقياس الطيف الكتلي مفصلة خطوة بخطوة توصيف لتحسين إمكانية تكرار نتائج التجارب.
وتتحمل كل بواعث نفس الأساسية يقبلون الإلكترون ديبينزوثيوفيني-5-ثاني أكسيد. الخطوة الأولى في إعداد مجمع 3 (الشكل 2) هو البرومة جزيء ديبينزوثيوفيني المتاحة تجارياً. 20 يحدث رد فعل الحجم الأكبر بين عشية وضحاها مع عائد من 83%. ديبروميناتيد الناتجة عن ذلك يمكن أن تكون 2 مجمع تتأكسد كذلك مع حلاً بيروكسيد الهيدروجين في حمض الخليك الجليدية، تسفر عن 19.3 جم مسحوق أبيض بعد الترشيح والغسل. 21 مجمع 3 استخدمت في رد فعل اقتران الصليب دون أي تنقية إضافية.
يكمن الفرق في الخصائص فوتوفيسيكال بين مجمع 4 و 5 في خصائص التبرع إلكترون الوحدات أمين. أحد المجمعات السكنية لديه وحدات طرفية كاربازولي يؤلكل بينما الأخرى مجموعات الفينوثيازين. يمكن شراؤها من البائعين الكيميائية جزيء الفينوثيازين واستخدامه بدون أي تعديلات. ومع ذلك، في حالة المجموعات ثالثي-بوتيل 4 مركب بحاجة إلى الأخذ على حلقة عطرية لوحدة كاربازولي من أجل زيادة القابلية للذوبان في المذيبات العضوية. وذكر أنه في غياب مجموعات الألكيل مناسبة، أن القابلية للذوبان للمنتج قطرات، مما يؤدي إلى رد فعل عائد أقل بكثير. 24 ويمكن إدخال مجموعات الألكيل في كل حلقة فينيل استخدام فعل حرف فريدل كلوريد ثالثي-بوتيل بين 9-ح-كاربازولي حضور كلوريد الزنك (الثاني) في نيتروميثاني تستند إليه استبدال العطرية اليكتروفيليك. 19 أنه تبين أن نقاء المنتج الناتجة ليست عالية بما يكفي، والمنتجات الثانوية عدة موجودة في الخليط؛ ولذلك يجب بالإضافة إلى ذلك تنقية الخام مسحوق رمادي بعمود الفصل اللوني أدى إلى عزلة 13.1 جرام 1 مجمع استردادها كمسحوق أبيض.
تم توليفها بواعث تادف المطلوب 4 و 5 عن طريق حفز البلاديوم الكربون-النتروجين عبر اقتران ردود فعل استخدام إجراءات الأدب هو موضح سابقا. 22 , 23 وجدنا أن زيادة كميات المواد انطلاق لا سلبا لا على التأثير عائد المنتج المطلوب، مما يوحي بأن هناك إمكانية لزيادات أخرى لمقياس رد الفعل. يمكن أن تكون مركبات 4 و 5 التي تم الحصول عليها في 63% والعائد نسبة 55 في المائة، على التوالي.
وفي الختام، قد تجلى مبادئ توجيهية مفصلة حول كيفية إعداد الجزيئات العضوية ذات كفاءة عالية للضوء التي تنبعث منها التطبيقات، بدءاً من المواد المتاحة بسهولة، مع إمكانية توسيع نطاق الإجراء كله الاصطناعية. من خلال هذا العمل، والمقصود أن توليف واسعة النطاق للعديد من بواعث تادف الأخرى سوف تكفل انتقال سريع للتكنولوجيا من على مقاعد البدلاء المختبر للتطبيقات الصناعية.
ليس لدينا شيء الكشف عنها.
هذا البحث قد تلقي التمويل من الاتحاد الأوروبي في أفق 2020 برنامج البحوث والابتكار في إطار المنحة Skłodowska ماري-كوري H2020-مسكاً-أي تي-2015/674990 مشروع "اكسسيليت". نقابة الصحفيين الفلسطينيين وذلك بفضل "الجمعية الملكية" "البحوث وولفسون جائزة الجدارة".
Name | Company | Catalog Number | Comments |
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 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved