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利用 ChemAIRS 设计蓝色荧光分子的合成路线

2025-07-25

由于高能三重态(Tn)(n ≥ 2)与单重态(Sm)(m≥ 1)之间的能隙较小,“热激子” 荧光材料能够通过高能反向系间窜越(hRISC)来捕获三重态激子,并在有机发光二极管(OLED)中实现高效率。

在此,文献报道了三种新型窄带蓝色荧光分子 —— AnBNCz、AnBNCz-CN 和 AnBNCz-OMe 的研发成果 [1]。这些分子是通过将多重共振(MR)氮化硼化合物 BNCz 与传统的“热激子”骨架蒽(An)相结合而制备的。

光物理实验结果表明,这三种荧光分子呈现出以 483 nm 为中心的窄带天蓝色发射,其半峰宽(FWHM)仅为 24 nm,并且在稀甲苯溶液中的光致发光量子产率(PLQY)超过 70%。由于蒽单元的空间位阻效应,这些基于荧光分子的掺杂器件的电致发光(EL)光谱不会因掺杂浓度的变化而改变,仍保持窄带发射。在优化的掺杂浓度下,基于 AnBNCz-OMe 的器件呈现出以 492 nm 为中心的天蓝色发射,最大外量子效率(EQE_max)高达 7.6%,且其相关的电致发光半峰宽值小于28 nm。相应的激子利用效率(EUE)估计超过 50%,超过了理论最大极限。额外的理论计算研究表明,BNCz 和 An 单元的引入导致这些荧光分子内出现了 “热激子” 能级排列,进一步的实验证据证实了有效高能反向系间窜越(hRISC)过程的存在,从而解释了电致发光过程中的高激子利用效率。这项研究为构建高色纯度的 “热激子” 材料提供了一种可行的策略。

该文献报道的路线如下:


ChemAIRS为文中的目标分子合成提出了3条路线
,供科研工作者参考。


路线一


通过C-N偶联或C-C偶联制得中间体3b和3a,两者进一步C-N偶联,并进行分子内的关环合成中间体6b;进一步与硼酸中间体6a进行偶联合成中间体7a;最后形成分子内硼-碳键得到目标产物。



路线二

以1a为起始原料,分别经两次Suzuki偶联后得到中间体3b,再进行C-N偶联得到化合物4a,最后构建C-B键得到目标产物。整体路线合理可行,具有较强的文献支撑。



路线三

通过两步反应制备硼酸4a,与中间体4b进行偶联反应后再进行终产物的合成;所有起始原料成本可控,反应步骤有文献或理论支撑;具有较高的可行性。


参考文献:

1. Lin J, Wang R, Hu D, et al. Boron–nitrogen framework substituted anthracenes as “hot exciton” fluorophores for efficient sky-blue narrowband emissive OLEDs with full-width at half-maximum below 30 nm[J]. Journal of Materials Chemistry C, 2025, 13(12): 6041-6051.