Iridiumkomplexe auf Basis von 2-Methyl-3-phenylchinoxalinen : Hocheffiziente und stabile Triplett-Emitter für Organische Leuchtdioden

Organische Leuchtdioden (OLEDs) haben sich seit den achtziger Jahren zu einem interessanten Forschungsgebiet sowohl für Beleuchtungs- als auch Bildschirmanwendungen entwickelt. Die Emission bei OLEDs beruht auf dem Prinzip der Elektrolumineszenz, die im Gegensatz zu den anorganischen LEDs durch organische bzw. metallorganische Materialien entsteht. Diese Materialien werden als wenige Nanometer dicke Schichten zwischen zwei Elektroden eingebettet und emittieren durch Anlegen eines Potentials Licht. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Darstellung von neuen stabilen Farbstoffen auf Basis von Triplett-Emittern mit Iridium als Zentralatom, die im roten Spektralbereich emittieren und zukünftig zur Darstellung weiß emittierender OLEDs eingesetzt werden können. Als geeignete Liganden für derartige Komplexe wurden die in Veröffentlichungen bisher nicht verwendeten 2 Methyl-3-phenylchinoxaline ausgewählt. Diese besitzen eine hohe Ähnlichkeit zu dem in der Literatur dominierenden und als effizient bewiesenen Ligandenkonzept von 2 Phenylpyridin und bilden mit dem Metallzentrum in der Cyclometallierung einen Fünfring aus. Aufgrund des größeren aromatischen Systems und dem zusätzlich eingeführten elektronegativeren Stickstoffatom emittieren Iridiumkomplexe mit Chinoxalin-Liganden jedoch bathochromer. Insgesamt konnten im Rahmen dieser Arbeit 17 neue, bisher nicht beschriebene heteroleptische Chinoxalin-Komplexe mit Ausbeuten von bis zu 96 % hergestellt werden. Diese wurden aus sechs ebenfalls in der Literatur nicht beschriebenen cyclometallierten Vorstufen hergestellt, die aus den synthetisierten Chinoxalinen in Ausbeuten von bis zu 80 % erhalten wurden. Homoleptische Komplexe mit den Chinoxalin-Liganden konnten, vermutlich aus sterischen Gründen, nicht erhalten werden. Die Umsetzung führte zur effizienten Bildung von Pyrrolo[1,2-a]chinoxalinen. Die Entstehung dieses und auch anderer Nebenprodukte wurde eingehender untersucht. Die neuen heteroleptischen Komplexe wurden vollständig charakterisiert und untereinander verglichen. Die Strukturbestimmungen wiesen eine meridionale Geometrie meist mit einer bevorzugten stereochemischen Konfiguration auf. Ebenso zeigten die NMR-Spektren bei den Chinoxalin-Komplexen deutlich das Vorliegen der meridionalen Konfiguration in Lösung. In den ESI-Massenspektren der cyclometallierten Vorstufen konnte das Vorliegen von Radikalkationen, die einem Iridiumzentrum mit zwei umgebenden cyclometallierten Liganden entsprachen, beobachtet werden. Die Emissionsmaxima der Chinoxalin-Komplexe konnten durch Substitution der Liganden in einem Bereich von 605 bis 664 nm eingestellt werden. Eine Reihe ausgewählter Metallkomplexe wurde äußerst erfolgreich in OLEDs eingesetzt und zeigte hohe Effizienzen und eine beachtliche Stabilität.