專利名稱：：烷基化多環芳香族化合物的制備方法及包含該化合物的有機電激發光顯示裝置的制作方法
技術領域：
：本發明是關于一種烷基化多環芳香族化合物的制備方法，特別是關于一種利用離子液體烷基化多環芳香族化合物的方法。
背景技術：
：自1987年起，柯達開發出第一個高效率有機電激發光組件后，便引起業界的注意，由于有機電激發光組件具有高亮度、自發光、低驅動電壓、無可視角度限制、制程簡易的特性，十分適合應用在平面顯示器上。有機電激發光組件包含一由有機電激發光材料所組成的半導體薄膜，在外加電場作用下，電子與空穴分別由陰極與陽極注入，當電子空穴在有機電激發光材料層結合時，便發出光。具有烷基取代的芳香族化合物，由于其本身的光電性質，適合作為有機電激發光組件的有機電激發光材料。一般來說，具有烷基取代的芳香族化合物的制備方式為將一鹵烷化合物(alkylhalide)在路易斯堿的存在下與一芳香族化合物進行化學反應，也就是所謂的弗里得-夸夫特烷基化反應(Friedel-Craftsalkylation)，其化學反應式例如下式所示然而，該烷基化反應的轉換率不高，因此所得的具有烷基取代的芳香族化合物產率一般介于30至40％之間。此外，由于該烷基化反應必需在較高的溫度下進行，所以反應較為復雜，會有多種副產物在反應中生成，導致產物不易純化。尤其是在反應的過程中，會有具有強腐蝕性的鹵化氫化合物(hydrogenhalide)生成，提高操作及處理上的危險性。再者，該烷基化反應所使用的路易斯堿催化劑的當量數必需是該鹵烷化合物當量數的3至4倍，且所使用的溶劑為一般的有機溶劑，易燃且會造成環境的污染。因此，重新設計及開發出新穎的具有烷基取代的芳香族化合物的制備方法，以期提升產率、降低化應復雜性及簡化純化步驟，是有機電激發光材料合成技術上一項極為重要的課題。
發明內容本發明的目的在于提供一種烷基化多環芳香族化合物的制備方法，可增加多環芳香族化合物在進行烷基化反應的反應選擇性，增加主產物的產率至70％以上，如此一來，可簡化純化所需的步驟。為達上述目的，本發明所述的烷基化多環芳香族化合物的制備方法，包含下列步驟在60-93.7wt％的離子液體及1.0-8.0wt％的氯化鋁存在的狀況下，將5-30wt％的多環芳香族化合物與0.3-2wt％的鹵烷化合物進行烷基化反應，得到一烷基化多環芳香族化合物，該烷基化多環芳香族化合物的產率大于70％，該重量百比是以該離子液體、氯化鋁、多環芳香族化合物、及鹵烷化合物的總重為準，其中該多環芳香族化合物的碳數介于13至30之間，該離子液體的結構為具有通式(I)所示的化合物，該鹵烷化合物為具有通式(II)所示的化合物[R3-X]通式(I)通式(II)其中Y-是擇自由PF6-、BF4-、(CF3SO2)2N-、CF3SO3-、CF3CO2-、及其衍生物所組成的族群中，X為氟、氯、溴、或碘，R1、R2及R3相同或不同，且為具有C1-10的烷基或氟烷基，而上述具有通式(I)及通式(II)結構的化合物，其結構上任意一個或一個以上的碳原子，其上的氫視需要可被相同或不同的鹵素原子、或具有C1-10的烷基或氟烷基所取代。本發明所述的烷基化多環芳香族化合物的制備方法，其中該具有13至30個碳之間多環芳香族化合物為或本發明所述的烷基化多環芳香族化合物的制備方法，其中R3為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、異戊基、新戊基、己基、異己基、3-甲基戊基、2，2-二甲基丁基，2，3-二甲基丁基、庚基、辛基、癸基或壬基。本發明所述的烷基化多環芳香族化合物的制備方法，其中該具有通式(I)的離子液體為BmimPF6、BmimBF4、BmimCF3SO3、BmimCH3CO2、BmimCF3CO2、BmimCl、BmimBr、Bmim(CF3SO2)2N、OmimPF6、OmimBF4、OmimCF3SO3、OmimCH3CO2、OmimCF3CO2、OmimCl、OmimBr、Omim(CF3SO2)2N、DmimPF6、DmimBF4、DmimCF3SO3、DmimCH3CO2、DmimCF3CO2、DmimCl、DmimBr、或Bmim(CF3SO2)2N。本發明所述的烷基化多環芳香族化合物的制備方法，其中該烷基化反應的溫度介于-5至100℃之間。本發明所述的烷基化多環芳香族化合物的制備方法，其中該烷基化多環芳香族化合物為一有機電激發光顯示裝置其有機電激發光材料層的組成物。此外，根據本發明另一較佳實施例，本發明所述的有機電激發光顯示裝置，包括一對電極，以及在該對電極之間的一有機電激發光材料層，其中該有機電激發光材料層包括一烷基化多環芳香族化合物，是由上述制備烷基化多環芳香族化合物的方法所制得。本發明所述的烷基化多環芳香族化合物的制備方法，是使用特定的離子液體進行合成反應，由于該離子液體具有高熱穩定性、低可燃性及寬廣的液態工作范圍及重復使用的特色，特別適用于多環香族烷基化反應。此外，本發明所述的烷基化多環芳香族化合物的制備方法，由于具有較佳的選擇性(可在較低反應溫度下進行)，所以與傳統的弗里得-夸夫特烷基化反應相比，所得的主產物具有極高的產率(＞70％)，因此副產物少，可大幅簡化純化步驟。再者，本發明所述的烷基化多環芳香族化合物的制備方法，在反應完全后，該離子液體即自動與形成的有機產物分層，故所使用的離子液體可重復使用，且所需的催化劑(AlCl3)的量，與已知技術相比，也相對較少。以下通過數個實施例并配合所附圖式，以更進一步說明本發明的方法、特征及優點，但并非用來限制本發明的范圍，本發明的范圍應以權利要求書范圍為準。圖1是顯示本發明的一較佳實施例所述的有機電激發光顯示裝置。具體實施例方式本發明所述的烷基化多環芳香族化合物的制備方法主要是以特定的離子液體作為反應溶劑，并以氯化鋁作為催化劑，以將多環芳香族化合物與鹵烷化合物進行烷基化反應，得到烷基化多環芳香族化合物，其特點在于該烷基化反應所得的該烷基化多環芳香族化合物的產率大于70％，甚至可大于85％。根據本發明的較佳實施例，本發明所述的烷基化多環芳香族化合物的制備方法，其中該烷基化反應的溫度可介于-5至100℃之間，由于不需太高的反應溫度即可進行芳香族化合物的烷基化反應，故使得反應更具選擇性，大幅降低其它副產物的生成。離子液體具有高熱穩定性、無可燃性、無著火點等特性，在寬廣的溫度范圍內處于液體狀態，且幾乎無蒸氣壓。本發明所使用的離子液體為具有通式(I)所示的化合物，且其在適合自由基聚合反應的溫度范圍內(-10℃至200℃)仍維持液體狀態。通式(I)其中Y-是擇自由SbF6-、PF6-、BF4-、(CF3SO2)2N-、CF3SO3-、CH3CO2-、CF3CO2-、NO3-、Cl-、Br-、I-及其衍生物所組成的族群中，R1、R2相同或不同，且為具有C1-10的烷基或氟烷基，而上述具有通式(I)結構的化合物，其環上任意一個或一個以上的碳原子，其上的氫視需要可被相同或不同的鹵素原子、具有C1-10的烷基或氟烷基所取代。根據本發明的某些較佳實施例中，具有通式(I)所述結構的離子液體可為BmimPF6(Bmim表示1-丁基-3-甲基咪唑陽離子，1-butyl-3-methylimidazolium)、BmimBF4、BmimCF3SO3、BmimCH3CO2、BmimCF3CO2、BmimCl、BmimBr、Bmim(CF3SO2)2N、OmimPF6(Omim表示1-辛基-3-甲基咪唑陽離子，1-℃tyl-3-methylimidazolium)、OmimBF4、OmimCF3SO3、OmimCH3CO2、OmimCF3CO2、OmimCl、OmimBr、Omim(CF3SO2)2N、DmimPF6(Dmim表示1-癸基-3-甲基咪唑陽離子，1-decyl-3-methylimidazolium)、DmimBF4、DmimCF3SO3、DmimCH3CO2、DmimCF3CO2、DmimCl、DmimBr、或Bmim(CF3SO2)2N。該離子液體所使用的量是介于60-93.7wt％之間，該重量百分比是以該離子液體、氯化鋁、多環芳香族化合物、及鹵烷化合物歲總重為基準。請見表1，列出數個符合通式(I)所述結構的離子液體其物理性質。表1<tablesid="table1"num="001"><tablewidth="822">離子液體熔點(℃)裂解點(℃)黏度(Cp，25℃)密度(kg/m3，25℃)DmimPF634390----OmimPF6-75416--1400BmimPF643903121370DmimBF4-77.5------BmimBF4754072191119Bmim(CF3SO2)2N-8940254.21429</table></tables>在本發明所述的烷基化多環芳香族化合物的制備方法中，起始物“多環芳香族化合物”為具有至少兩個苯環的芳族化合物，且該多環芳香族化合物的碳數介于10至30之間，較佳介于13至30之間，可例如為或此外，該鹵烷化合物為具有通式(II)所示的化合物[R3-X]通式(II)其中，X為氟、氯、溴、或碘，R3是具有C1-10的烷基或氟烷基，而上述具有通式(II)結構的化合物，其結構上任意一個或一個以上的碳原子，其上的氫視需要可被相同或不同的鹵素原子、或具有C1-10的烷基或氟烷基所取代，其中R3為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、異戊基、新戊基、己基、異己基、3-甲基戊基、2，2-二甲基丁基，2，3-二甲基丁基、庚基、辛基、癸基或壬基。該氯化鋁所使用的量介于1-8wt％之間，而該多環芳香族化合物所使用的量介于5-30wt％之間，該鹵烷化合物所使用的量介于0.3-2wt％之間，該重量百分比是以該離子液體、氯化鋁、多環芳香族化合物、及鹵烷化合物的總重為基準。此外，本發明提供一種有機電激發光顯示裝置100，請參照圖1所示，包括一對電極，即一陰極110及一陽極120，以及在該對電極之間的有機電激發光材料層130，其中該有機電激發光材料層130包括一烷基化多環芳香族化合物140，而該烷基化多環芳香族化合物是由本發明所述制備烷基化多環芳香族化合物的方法所制得。表2顯示本發明的較佳實施例，并列出其多環芳香族烷基化反應中所使用的溶劑、起始物及產物。表2以下以實施例1、2、6及7為例，進一步說明本發明所述的烷基化多環芳香族化合物的制備方法，以期使本發明能更為清楚實施例1將0.1g(2mmol)萘(naphthalene)加入反應瓶中，并加入2g的BmimPF6(1-丁基-3-甲基六氟磷酸鎓鹽，1-butyl-3-methylimidazoliumhexafluorophosphate)作為溶劑。接著，依序加入30mg的氯化鋁(AlCl3)以及1ml的第三丁基氯(tert-butylchloride)于上述反應瓶中，并在70℃下反應。在薄層點樣層析法(TLC)追蹤側反應至第三丁基氯完全反應后，將反應溶液加入正己烷萃取三次，過濾并抽干濾液后，可得到產物2，6-雙-第三丁基-萘(2，6-di-t-butyl-naphthalene)160mg，產率為88％。實施例2將340mg(2mmol)蒽(anthracene)加入反應瓶中，并加入2g的BmimPF6作為溶劑。接著，依序加入53mg的氯化鋁(AlCl3)以及2ml的第三丁基氯(tert-butylchloride)于上述反應瓶中，并在70℃下反應。在薄層點樣層析法(TLC)追蹤測，反應至第三丁基氯完全反應后，將反應溶液加入正己烷與乙酸乙酯(95∶5)中萃取三次，過濾并抽干濾液后，可得到產物2，6-雙-第三丁基-蒽(2，6-di-t-butyl-anthracene)500mg，產率為90％。實施例6將100mg(0.5mmol)芘(pyrene)加入反應瓶中，并加入2g的BmimPF6作為溶劑。接著，依序加入40mg的氯化鋁(AlCl3)以及1ml的第三丁基氯(tert-butylchloride)于上述反應瓶中，并在70℃下反應。在薄層點樣層析法(TLC)追蹤測，反應至第三丁基氯完全反應后，將反應溶液加入正己烷與乙酸乙酯(95∶5)中萃取三次，過濾并抽干濾液后，可得到產物1，6-雙-第三丁基-芘(1，6-di-t-butyl-pyrene)150mg，產率為96％。實施例7將100mg(0.5mmol)二萘嵌苯(perylene)加入反應瓶中，并加入2g的BmimPF6作為溶劑。接著，依序加入40mg的氯化鋁(AlCl3)以及1ml的第三丁基氯(tert-butylchloride)于上述反應瓶中，并在70℃下反應。在薄層點樣層析法(TLC)追蹤測，反應至第三丁基氯完全反應后，將反應溶液加入正己烷中萃取三次，過濾并抽干濾液后，可得到產物2，5，8，11-四-第三丁基-二萘嵌苯(2，5，8，11-tetra-t-butyl-perylene)160mg，產率為85％。實施例8如圖1所示，包含烷基化多環芳香族化合物的有機電激發光顯示裝置(100)的制造，包括設置一對電極(陰極110和陽極120)，以及在該對電極之間設置一有機電激發光材料層(130)，該有機電激發光材料層(130)包括本發明所述的方法所形成的烷基化多環芳香族化合物(140)。綜上所述，本發明有以下的優點本發明所述的烷基化多環芳香族化合物的制備方法，是使用特定的離子液體進行合成反應，由于該離子液體具有高熱穩定性、低可燃性、及寬廣的液態工作范圍及重復使用的特色，特別適用于多環香族烷基化反應。此外，本發明所述的烷基化多環芳香族化合物的制備方法，由于具有較佳的選擇性(可在較低反應溫度下進行)，所以與傳統的弗里得-夸夫特烷基化反應相比，所得的主產物具有極高的產率(＞70％)，因此副產物少，可大幅簡化純化步驟。再者，本發明所述的烷基化多環芳香族化合物的制備方法，在反應完全后，該離子液體即自動與形成的有機產物分層，故所使用的離子液體可重復使用，且所需的催化劑(AlCl3)的量，與已知技術相比，也相對較少。雖然本發明已以較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍當視權利要求書所界定的范圍為準。符號說明有機電激發光顯示裝置100；陰極110；陽極120；有機電激發光材料層130；烷基化多環芳香族化合物140。權利要求1.一種烷基化多環芳香族化合物的制備方法，其特征在于包含下列步驟在60-93.7wt％的離子液體及1.0-8.0wt％的氯化鋁存在的狀況下，將5-30wt％的多環芳香族化合物與0.3-2wt％的鹵烷化合物進行烷基化反應，得到一烷基化多環芳香族化合物，該烷基化多環芳香族化合物的產率大于70％，該重量百比是以該離子液體、氯化鋁、多環芳香族化合物、及鹵烷化合物的總重為準，其中該多環芳香族化合物的碳數介于13至30之間，該離子液體的結構為具有通式(I)所示的化合物，該鹵烷化合物為具有通式(II)所示的化合物通式(I)通式(II)其中Y-是擇自由PF6-、BF4-、(CF3SO2)2N-、CF3SO3-、CF3CO2-、及其衍生物所組成的族群中，X為氟、氯、溴、或碘，R1、R2及R3相同或不同，且為具有C1-10的烷基或氟烷基，而上述具有通式(I)及通式(II)結構的化合物，其結構上任意一個或一個以上的碳原子，其上的氫視需要可被相同或不同的鹵素原子、或具有C1-10的烷基或氟烷基所取代。2.根據權利要求1所述的烷基化多環芳香族化合物的制備方法，其特征在于該具有13至30個碳之間多環芳香族化合物為或3.根據權利要求1所述的烷基化多環芳香族化合物的制備方法，其特征在于R3為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、異戊基、新戊基、己基、異己基、3-甲基戊基、2，2-二甲基丁基，2，3-二甲基丁基、庚基、辛基、癸基或壬基。4.根據權利要求1所述的烷基化多環芳香族化合物的制備方法，其特征在于該具有通式(I)的離子液體為BmimPF6、BmimBF4、BmimCF3SO3、BmimCH3CO2、BmimCF3CO2、BmimCl、BmimBr、Bmim(CF3SO2)2N、OmimPF6、OmimBF4、OmimCF3SO3、OmimCH3CO2、OmimCF3CO2、OmimCl、OmimBr、Omim(CF3SO2)2N、DmimPF6、DmimBF4、DmimCF3SO3、DmimCH3CO2、DmimCF3CO2、DmimCl、DmimBr或Bmim(CF3SO2)2N。5.根據權利要求1所述的烷基化多環芳香族化合物的制備方法，其特征在于該烷基化反應的溫度介于-5至100℃之間。6.根據權利要求1所述的烷基化多環芳香族化合物的制備方法，其特征在于該烷基化多環芳香族化合物為一有機電激發光顯示裝置其有機電激發光材料層的組成物。7.一種有機電激發光顯示裝置，包括一對電極，以及在該對電極之間的一有機電激發光材料層，其特征在于該有機電激發光材料層包括一根據權利要求1所述的方法所形成的烷基化多環芳香族化合物。全文摘要本發明涉及一種烷基化多環芳香族化合物的制備方法及包含該化合物的有機電激發光顯示裝置。該烷基化多環芳香族化合物的制備方法主要以特定的離子液體作為反應溶劑，并以氯化鋁作為催化劑，以將多環芳香族化合物與鹵烷化合物進行烷基化反應，得到烷基化多環芳香族化合物，其特點在于該烷基化反應所得的該烷基化多環芳香族化合物的產率大于70％，甚至可大于85％，因此副產物少，可大幅簡化純化步驟。再者，該離子液體可重復使用，且所需的催化劑的量，與已知技術相比，也相對較少。文檔編號H05B33/14GK1847204SQ20051006427公開日2006年10月18日申請日期2005年4月14日優先權日2005年4月14日發明者班如曼,何文岳,魏騰芳,許智偉,陳聯泰申請人:財團法人工業技術研究院