通讯单位：四川大学化学学院

论文DOI：10.1002/anie.202518763

开发新型高性能窄光谱荧光发光材料对于发展超高清有机发光二极管具有十分重要的意义。基于 “芳香性定域效应”（ALE），该工作报道了一类芳胺氮原子嵌入的多环芳烃型窄光谱荧光发光材料，实现了高性能的黄光和红光窄光谱OLED器件的构筑。

具有高色纯度的有机发光二极管（OLEDs）被认为是当前实现超高清显示技术的一项重要手段，受到了学术界和产业界的广泛关注。其中，开发新型高性能窄光谱荧光发光材料对于推动超高清有机发光二极管（UHD-OLED）的发展具有十分重要的意义，发展简便有效的策略来设计具有窄光谱性质的多环芳烃分子一直是该领域的研究热点。

1.基于 “芳香性定域效应”，我们发展了一种简便有效的策略来实现共轭分子的芳香性定域化，从而实现了新型窄光谱材料的开发。

2.基于对苝的芳香性的调控，我们成功设计合成了具有较低肩峰强度的氮杂多环芳烃类窄光谱红光发光材料a-NaDTCz和黄光发光材料c-NaDTCz。

3.基于a-NaDTCz作为发光材料的红光窄光谱OLED器件表现出优秀的器件效率和器件稳定性，在传统荧光类红光OLED领域具有突破性意义。而以c-NaDTCz作为发光材料的OLED器件则实现了超窄的黄光发射。

通过对传统荧光材料四叔丁基苝（TBPe）的母核结构进行核独立化学位移分析（NICS），可以发现，苝骨架中的萘单元表现出显著的芳香性离域特征，导致其荧光光谱具有明显的肩峰发射，从而降低了其发光色纯度。通过将苝核中的一个萘单元替换为咔唑模块后，咔唑五元环的弱芳香性能够有效降低分子π电子的离域特性；进一步的共轭拓展能够有效地削弱另一个萘单元的芳香性，从而降低整个分子体系的π电子离域程度。该策略能够有效抑制分子的振动耦合，进而降低荧光光谱的肩峰强度，实现高色纯度的窄光谱发射。

图1.芳胺氮嵌入的多环芳烃的芳香性工程.

c-NaDTCz的合成是利用1，5-二甲氧基萘为底物，通过亲电氯代、脱甲基化、磺酰化反应得到四取代的中间体产物4。4与叔丁基咔唑-1-硼酸酯经过偶联反应和分子内环化反应即可得到c-NaDTCz。在合成a-NaDTCz的过程中，考虑到亲电氯代反应的位点选择性，以1，4-萘醌肟醚为底物，利用过渡金属催化的peri-位C－H选择性氯代，得到中间体产物8。随后再通过水解反应、还原反应、磺酰化反应得到四取代萘衍生物11，经由偶联反应和分子内环化反应得到a-NaDTCz。

图2 目标分子的合成.

相比于纯碳氢骨架的TBPe，芳胺氮嵌入的多环芳烃类分子在甲苯溶液中均表现出增强的摩尔消光系数和增大的辐射跃迁速率。c-NaDTCz和a-NaDTCz在甲苯溶液中的最大发射波长分别为536 nm与600 nm，半峰宽（FWHM）分别仅为17 nm与30 nm，相比于TBPe表现出显著降低的肩峰发射，与之前的理论计算结果相吻合。

图3. 化合物的光物理性质总结

基于a-NaDTCz的OLED器件在610 nm处表现出窄光谱的电致发光，外量子效率（EQE）最高可达27.8%，在亮度为10000 cd m^-2时仍能维持在20.0%，表现出较低的效率滚降和优异的器件稳定性。以c-NaDTCz作为发光材料的OLED器件则实现了超窄的黄光发射，发光波长为548 nm，半峰宽仅为22 nm，最大EQE达26.1%。

图4. OLED器件数据.

基于便捷直观的芳香性分析，作者提供了一种简便有效的策略来实现共轭分子的芳香性定域化，从而实现了新型窄光谱材料的开发。该工作展现了芳香性定域效应在窄光谱多环芳烃的分子设计方面的有效性和可靠性，为新型多环芳烃类窄光谱发光材料的分子设计提供了重要思路。