Angew. Chem. ：吲哚[3,2,b]并吲哚作为π桥梁的高效率低滚降多重共振染料

近年来，多重共振（MR）型硼氮染料因其刚性的分子骨架和交替的前线轨道分布，表现出高效率、窄光谱性质，因而在有机发光二极管（OLED）领域备受关注。但是由于多重共振材料本征的短程电荷转移态（SRCT）特征，其光色常局限于蓝光-天蓝光色域。常见获得光谱红移多重共振材料的分子设计思路通常易导致光谱展宽、合成路线冗长、终产物产率低下和副产物冗杂难以提纯等问题。此外，目前基于多重共振染料的有机发光二极管普遍存在高亮度下效率滚降严重的问题，不利于大规模商业应用。

近日，清华大学段炼、张东东团队联合南京工业大学与江苏三月科技股份有限公司，成功将开发出具有窄光谱特性的硼氮多重共振纯绿光材料（IDID2BN）。该研究利用吲哚[3,2,-b]并吲哚作为中心对称的多氮原子给体，扩大多重共振发光母核的π平面，并由此作为扩展桥梁，实现了光谱红移同时保持窄化光谱的分子设计目的，获得了高器件效率低滚降的窄光谱纯绿光OLED器件。和此前多篇文献报道的吲哚[3,2,-b]咔唑不同的是，在进行锂-硼化反应时，利用吲哚[3,2,-b]并吲哚构筑的反应前驱体具有化学位置单一的反应位点，从理论上提高了反应产率、抑制了副产物的形成，同时简化了后续的提纯工序。

后续TD-DFT理论计算证明，与其单硼副产物IDID1BN相比，中心对称、具有扩展π平面的IDID2BN拥有更小的基态-激发态均方根位移（RMSD），而且IDID2BN和IDID1BN相比，拥有相似振动频率下更小的黄昆因子以及更具有多重共振特征的电子云分布。而实际溶液光谱也证实了IDID2BN具有更加红移且窄化的发射光谱，进一步验证了利用吲哚[3,2,-b]并吲哚作为中心对称的多氮原子给体的分子设计思路的优越性。

得益于IDID2BN中引入刚性的吲哚[3,2,-b]并吲哚扩展平面带来的高分子水平取向（87%）和高辐射跃迁速率k_r（1.4×10⁸s^-1），以及所采用的热活化延迟荧光（TADF）敏化剂3CTF高反系间窜越速率k_rISC（1.2×10⁴s^-1），IDID2BN相关OLED器件表现出最高达36.6%的外量子效率（EQE），而且其展现了1,000 cd/m²和10,000 cd/m²的亮度下的分别高达34.5% 和28.1%的超低效率滚降特征，同时也保持了窄化的电致发射光谱（1,000 cd/m²下半峰宽为29 nm）。

该工作系首例利用吲哚[3,2,-b]并吲哚作为分子对称中心桥梁的报道。作者认为，这种分子设计思路为构筑在合成中高反应产率、易纯化，在OLED器件中高效率低效率滚降的绿-红光多重共振BN染料提供了切实可行的模板。

论文信息

Tailored Design of π-Extended Multi-Resonance Organoboron using Indolo[3,2-b]Indole as a Multi-Nitrogen Bridge

Tianjiao Fan+, Senqiang Zhu+, Xudong Cao, Xiao Liang, Mingxu Du, Yuewei Zhang, Rui Liu*, Dongdong Zhang* and Lian Duan*

文章的共同第一作者是清华大学博士生范天骄和南京工业大学朱森强副教授，共同通讯作者是清华大学段炼教授、张东东助理研究员和南京工业大学刘睿教授。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202313254