การสังเคราะห์สารเรืองแสงอินทรีย์ชนิดใหมเ่พื่อใช้เป็นสารเรืองแสงสีน ้าเงินในอุปกรณ์ไดโอดเรืองแสงอินทรีย์ Synthesis and Characterization of Novel Blue Organic Materials for Organic Light Emitting Diodes

เนาวรัตน์ บุญรมย์ 1 อุไรรักษ์ สุดตา 1 ปรีชา มูลสิน1* 1สาขาวิชาเคม ีคณะวิทยาศาสตร์ มหาวทิยาลัยราชภัฏอุบลราชธาน ี 2 ถ.ราชธานี ต.ในเมือง อ.เมือง จ.อุบลราชธานี 34000

Email : pmoonsin@gmail.com

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้ได้สังเคราะห์สารเรืองแสงสีน้้าเงินชนิดใหม่ที่มีหมู่ carbazole และ thiophene เป็นหมู่ปิดท้าย และมีระบบ π–conjugate ในโมเลกุล โดยใช้ปฏิกิริยา Suzuki coupling, alkylation และ Ullmann coupling ในการสังเคราะห์และพิสูจน์เอกลักษณ์ของสารสังเคราะห์ใช้ด้วยเทคนิค 1H-NMR โดยโมเลกุลเป้าหมายจะใช้วิธีท้าให้บริสุทธิ์โดยเทคนิค Column Chromatography สารเรืองแสงสีน้้าเงินชนิดใหม่นี้มีคุณสมบัติเหมาะสมในการที่จะน้ามาเป็นสารส่งผ่านประจุบวกและชั้นของสารเรืองแสงในอุปกรณ์ไดโอดเรืองแสงอินทรีย ์

บทน้า

Cathode ray tube Liquid crystal display Organic Light Emitting Diodes

ในอนาคตเทคโนโลยีหน้าจอแสดงภาพก้าลังได้รับความสนใจและพัฒนาอย่างมากจากเดิมใช้ (Cathode ray tube, CRT) เป็นเทคโนโลยีเกี่ยวกับหน้าจอแสดงภาพที่มีความสว่างและให้สีที่ชัดเจนแต่มีข้อเสียคือจะสะท้อนภาพที่หงิกงอ เมื่อมองหลายๆ มุมมีน้้าหนักมากขนาดใหญ่และมีประสิทธิภาพในการท้างานต่้าจากนั้น Liquid crystal display, LCD จึงได้ถูกคิดค้นมาเพื่อใช้แทนหลอดแสงแคโทดเนื่องจากมีน้้าหนักเบาและสะดวกในการพกพาผลิตภัณฑ์หน้าจอแสดงภาพที่ได้จาก LCD เช่น หน้าจอคอมพิวเตอร์ชนิดพกพาและหน้าจอโทรศัพท์มือถือ อย่างไรก็ตามเทคโนโลยีนี้ก็ยังมีข้อจ้ากัดอีกหลายประการอาทิ มีมุมมองที่แคบและใช้พลังงานในการท้างานสูงเพราะว่ามีกระบวนการของการส่องตัววัตถุจากด้านหลัง (back-lighting) และการผลิตให้เป็นจอภาพที่มีขนาดใหญ่มีราคาแพงจึงได้มีการพัฒนาไดโอดเรืองแสง (Light emitting diode, LED) เพื่อใช้เป็นจอแสดงภาพที่มีข้อดีที่สามารถน้ามาใช้แทนสองเทคโนโลยีแรกที่ได้กล่าวมาข้างต้นซึ่งมีประสิทธิภาพในการท้างานที่ดีกว่า

วัตถุประสงค์ของการวิจัย

เพื่อสังเคราะห์สารอนุพันธ์ของ triphenylamine และ fluorene ส้าหรับใช้เป็นโมเลกุลสารเรืองแสงสีน้้าเงินชนิดใหม่และพิสูจน์เอกลักษณ์ของสารเป้าหมายที่สังเคราะห์ได้และสารตัวกลางที่เกิดขึ้นระหว่างขบวนการสังเคราะห์โมเลกุลเป้าหมาย

การสังเคราะห ์

การสังเคราะห์ปฎิกิริยา Suzuki coupling จะใช้ tris-(4-iodotriphenylamine) กับ 2-thiophene boronic acid ได้สารผลิตภัณฑ์ คือ B1 หรือ tris(4-(thiophen-2-yl)phenyl) amine มีลักษณะเป็นของแข็งสีขาว (0.0154 g, 23.58%)

Pd(PPh3)4

2N Na2CO3, THF, refluxN

I

II

S B(OH)2

B1

N

S

SS

tris(4-(thiophen-2-yl)phenyl)amine (B1)

2,7-dibromo-9,9-didodecyl-9H-fluoren

การสังเคราะห์ปฏิกิริยา alkylation จะใช้ 1-bromododecane กับ 2,7-dibromo-9H-fluorene ได้สารผลิตภัณฑ์ คือ 2,7-dibromo-9,9-didodecyl-9H-fluorene มีลักษณะเป็นของเหลวหนืดใสไม่มีสี (1.0425 g, 59.65%)

Nt-Bu

t-Bu

BrBrC12H25

C12H25CuI, K3PO4,Toluene,

ref lux, 24h 40%

H2N NH2G1,

C12H25C12H25

NN

t-Bu

t-Bu

t-Bu

t-Bu

H

B2

3,6-di-tert-butyl-9-(7-(3,6-di-tert-butyl-9H-carbazol-9-yl)-9,9- didodecyl-9H-fluoren - 2-yl)-9H-carbazole (B2)

การสังเคราะห์ปฏิกิริยา Ullmann coupling จะใช้ 2,7-bromo-9,9-didodecly-9H-fluorene กับ 3,6-di-tert-butylcarbazole ได้สารผลิตภัณฑ์ คือ 3,6-di-tert-butyl-9-(7-(3,6-di-tert-butyl-9H-carbazol-9-yl)-9,9-didodecyl-9H-fluoren-2-yl)-9H-carbazoleได้สารผลิตภัณฑ์เป็นของเหลวหนืดใสไม่มีส ี (0.8027 g, 48.08%)

ผลการวิจัย

แสดง 1H-NMR spectrum ของ tris(4-(thiophen-2-yl)phenyl)amine

แสดง 1H-NMR spectrum ของ 2,7-dibromo-9,9-didodecyl-9H-fluorene

แสดง 1H-NMR spectrum ของ tris(4-(3,6-di -tert-butyl-9H-carbazol-9-yl)phenyl)amine

กิตติกรรมประกาศ

อ้างอิง

สรุปผลการวิจัย

ในงานวิจัยนีเ้ป็นการออกแบบโมเลกุลสารเรืองแสงเป้าหมายของสารเรืองแสง สีน้้าเงินชนิดใหม่ ซึ่งได้ท้าการสงัเคราะห์โมเลกุลเป้าหมาย คือ B1 และ B2 ซึ่งโมเลกุลเป้าหมาย B1 ที่มีหมู ่thiophene เป็นหมู่ปิดท้ายต่อกับหมู่ triphenylamine ที่เป็นระบบ conjugate (π) และโมเลกุลเป้าหมาย B2 ที่มีหมู่ carbazole เป็นหมู่ปิดท้าย ซึ่งท้าหน้าทีเ่ป็นหมู่ให้อเิล็กตรอน (dorner) ต่อกับหมู ่fluorene ที่เปน็ระบบ conjugate และมีหมู่ fluorene เป็นหมู่รบัอิเล็กตรอนในโมเลกุล

[1] OLED เทคโนโลยีจอภาพแห่งอนาคต (ออนไลน์) สืบค้นเมื่อวันที่ 15 สิงหาคม 2557, จาก http://men.kapook. com/view54324.html. [2] ธีรเกียรติ์ เกิดเจริญ. ภาควิชาฟิสิกส์ ศูนย์นาโนศาสตร์และนาโนเทคโนโลยี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล (ออนไลน์) สืบค้นเมื่อวันที่ 22 มกราคม 2558 จาก http://www.rmutphysics.com/CHARUD/invention/invention2.htm.

คณะผู้วิจัยขอขอบพระคุณ อาจารย์ ดร.ปรีชา มูลสิน อาจารย์ที่ปรึกษาโครงการวจิัย อาจารย์สาขาวิชาเคมี และเจ้าหน้าที่ปฏิบัติการเคมทีุกท่าน สาขาวิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลยัราชภัฏอุบลราชธานี

N

S

SS

HaHa

Hb

Ha

Ha

Ha

HaHb

Hb

Br Br

Hb Ha

Hc

Ha Hb

Hc

He He

Hd Hd

NN

Hh Hh

Hg Hg

Hf

Ha

He

HaHe

Hf

Hb HbHb HbHeHf

Ha

Ha

HfHe

C12H25C12H25

BrBr50%NaOH , DMSO,

Bu4N+Br-

BrBr1-bromododecane