生产高纯三邻位金属化有机铱化合物的方法 在不久的将来，有机金属化合物尤其是d8金属的化合物将在许多不同类型的应用中作为活性组分(＝功能材料)用作显色组分，其中所述应用在最广泛的意义上可被归类到电子工业范围内。
基于纯有机元件(对于构造的一般描述，参见US-A-4539507和US-A-5151629)和它们的单独元件有机发光二极管(OLED)的有机场致发光器件已经被引入到市场，这通过来自Pioneer的带有有机显示器的汽车收音机证实。不久将引入更多的这种类型的产品。尽管如此，明显的改进在本文中仍然是必要的，以便这些显示器提供对当前市场上主导的液晶显示器(LCD)的真正竞争或超过它们。
在最近两年出现的这个方向上的发展是使用能显示磷光而不是荧光的有机金属配合物[M.A.Baldo，S.Lamansky，P.E.Burrows，M.E.Thompson，S.R.Forrest，Applied Physics Letters，1999，75，4-6]。
因为与自转概率有关的理论原因，使用有机金属化合物时能量效率和性能效率高达4倍是可能的。这项新发展本身能否被确定首先强烈依赖于是否能发现也能利用OLED中这些优点(与单一发射＝荧光相比，三重态发射＝磷光)的相应器件构成。实际应用地基本条件尤其是长的工作寿命、高的抗热应力稳定性、和低的使用和操作电压，以便使移动应用成为可能。
其次，需要有效的化学方法得到相应的高纯金属配合物，尤其是有机铱化合物。尤其是考虑铱的成本，这对指定的化合物类的经济利用是至关重要的。
在文献中，已描述了几种制备三邻位金属化有机铱化合物的方法。下文中使用所述化合物类的基本结构fac-三[2-(2-吡啶基)-κN)苯基-κC]-铱(III)简要陈述一般获取途径、利用这些途径获得的收率和它们的缺点。
由水合氯化铱(III)和2-苯基吡啶开始，在经过复杂的色谱纯化过程后得到收率为约10％的fac-三[2-(2-吡啶基)-κN)苯基-κC]-铱(III)[K.A.King，P.J.Spellane，R.J.Watts，J.Am.Chem.Soc.，1985，107，1431-1432]。
K.Dedeian等人描述了由乙酰丙酮铱(III)和2-苯基吡啶开始的方法，利用此方法得到收率为45％的fac-三[2-(2-吡啶基)-κN)苯基-κC]-铱(III)。与上述方法类似，在这种方法中，也需要通过色谱法使产物不含杂质，而且在这种情况中，由于溶解性特性，要使用卤代烃[K.Dedeian，P.I.Djurovich，F.O.Garces，G.Carlson，R.J.Watts，InorgChem.，1991，30，1685-1687]。
通过这种途径只能得到中等收率和纯度的各种取代的fac-三[2-(2-吡啶基)-κN)苯基-κC]-铱(III)化合物，例如具有氟化配体的那些，在某些情况下，只有非常小的收率(＜20％)。
在最接近的现有技术中，使用二-μ-氯代四[2-(2-吡啶基)-κN)苯基-κC]-铱(III)作为反应物，其起始不得不由水合氯化铱(III)和2-苯基吡啶制备，收率为约72％[S.Spouse，K.A.King，P.J.Spellane，R.J.WattsJ.Am.Chem.Soc.，1984，106，6647]。然后使其与2-苯基吡啶和基于二-μ-氯代四[2-(2-吡啶基)-κN)苯基-κC]二-铱(III)化合物的双倍摩尔量的三氟甲磺酸银反应。色谱纯化后，作者得到收率为75％的三[2-(2-吡啶基)-κN)苯基-κC]-铱(III)[M.G.Colombo，T.C.Brunold，T.Riedener，H.U.Güdel Inorg Chem.，1994，33，545-550]。除了色谱纯化又受卤代烃助剂的影响外，使用基于二-μ-氯代四[2-(2-吡啶基)-κN)苯基-κC]-二-铱(III)化合物的双倍摩尔量的三氟甲磺酸银也是不利的。残留的痕量氯化银提供胶态银，这使由此制备的材料较不适于OLED应用。
在第四种文献方法中，由氯化铱(III)和特定的通常是氟化配体开始，直接采取后一合成途径[S.V.V.Grushin，N.Herron，D.D.LeCLoux，W.J.Marschall，V.A.Petrov，Y.Wang，J.Chem.Soc.Chem.Commun.，2001，1494]。获得的收率在8和82％之间(平均约35％)，这取决于苯基吡啶配体上的取代。同样地，在反应中使用了昂贵并且难于在后面除去的银盐，如Ag(O2CCF3)。
在下面的表中，比较这些文献数据以更好地总结。 参考文献1 参考文献2 参考文献3 参考文献4 反应物 IrCl3 2-苯基吡啶 Ir(acac)3 2-苯基吡啶 [Ir(ppy)2Cl]2 2-苯基吡啶 AgO3SCF3 IrCl3 2-苯基吡啶 AgO2CCF3 溶剂 2-乙氧基乙醇/ 水 乙二醇 无 无 温度 - 196℃-198℃ 110℃ 170℃-195℃铱反应物的浓 度 0.03mol/l 0.02mol/l 没有数据 没有数据铱反应物与2-苯基吡啶的摩 尔比 1∶4 1∶6.3 1∶15 没有数据 反应时间 24小时 10小时 24小时 2-9小时 收率大约10％，为 [Ir(μ-Cl)(ppy)2]2的副产 物 45％ 75％ 8-82％(35％) 用HPLC测得 的纯度 没有数据 没有数据 没有数据 没有数据
表1已知制备方法的文献比较
参考文献1：K.A.King，P.J.Spellane，R.J.Watts，J.Am.Chem.Soc.，1985，107，1431-1432.
S.Spouse，K.A.King，P.J.Spellane，R.J.Watts，J.Am.Chem.Soc.，1984，106，6647-6653.
参考文献2：K.Dedeian，P.I.Djurovich，F.O.Garces，G.Carlson，R.J.Watts Inorg.Chem.，1991，30，1685-1687.
参考文献3：M.G.Colombo，T.C.Brunold，T.Riedener，H.U.Güdel Inorg.Chem.，1994，33，545-550.
参考文献4：V.V.Grushin，H.Herron，D.D.Lecloux，W.J.，Marshall，V.A.Petrov，Y.Wang，J.Chem.Soc.，Chem.Commun.2001，1494。
因此，本发明的一个目的是首先提供具有一致或混合配体组的高纯度铱配合物。本发明的另一个目的是寻求一种不需要任何借助色谱法的复杂纯化的方法。现在已令人惊奇地发现，可由无水的或水合的卤化铱(III)或类似的铱(III)盐、丙酮铱(III)或类似的1，3-二酮螯合物开始，根据示意图1得到化合物(I)和(II)，和在路易斯酸(定义参见Jensen，Chem.Rev.1978，78，1)存在下，适当选择反应参数如反应温度、浓度和反应时间，可再现地得到收率为约90至95％的式(Ib)、(IIb)的化合物，而不使用色谱纯化法，利用HPLC得到的纯度大于99.0％(参见实施例2至8)。
该方法首次提供了得到具有混合配体组且纯度大于99.0％的Ir配合物如化合物(II)的方法。
因此，本发明提供了一种通过加入路易斯酸使化合物(Ia)、(IIa)、(IIIa)与化合物(Ib)、(IIb)反应制备化合物(I)和(II)的方法：
化合物(I) 化合物(II)
其中
A、A′在各种情况下可相同或不同，为N或C-H；
X、X′在各种情况下可相同或不同，为-CH＝CH-、-CR＝CH-、-CR＝CR-、N-H、N-R1、O、S或Se；优选-CH＝CH-、-CR＝CH-或S；
R、R′在各种情况下可相同或不同，为F、Cl、Br、NO2、CN、具有1至20个碳原子的直链烷基或烷氧基、或支链烷基或烷氧基、或环烷基或烷氧基，其中一个或多个非相邻的CH2基团可被-O-、-S-、-NR1-或-CONR2-取代，其中一个或多个氢原子可被F取代，或被可用一个或多个非芳香R基取代的具有4至14个碳原子的芳基或杂芳基取代；在相同环或两个不相同环上的多个R取代基又可一起形成另外的单环或多环系统；
R1和R2可相同或不同，为H或具有1至20个碳原子的脂族烃基或芳烃基，
a为0、1、2、3或4，优选为0或1；
b为0、1或2；IrY3·nH2O Ia) (IIa) (IIIa)
其中
Y为F、Cl、Br、OH、或具有1至8个碳原子的直链烷氧基或支链烷氧基或环烷氧基、或苯氧基，
R3和R4在各种情况下可相同或不同，并具有R1和R2的定义或为CF3；
化合物(Ib) 化合物(IIb)
其中A、A′、X、X′、R、R′基，a和b各自同本文定义。
示意图1说明了根据本发明的方法。
示意图1a：
示意图1b：
示意图1c：
本发明的含铱反应物为无水或水合的卤化铱，例如IrCl3、IrCl3nH2O、IrBr3、IrBr3nH2O，更优选IrCl3nH2O，或式(IIa)的双核铱配合物，例如二-μ-氯代四[(2-吡啶基-κN)(苯基)-κC]二铱(III)、二-μ-氯代四[(2-吡啶基-κN)(4’，6’-二氟代苯基)-κC]二铱(III)、二-μ-氯代四[(2-(3-甲基)吡啶基-κN)(6’-甲基苯基)-κC]二铱(III)、二-μ-氯代四[(2-(3-三氟甲基)吡啶基-κN)(6’-氟代苯基)-κC]二铱(III)、二-μ-氯代四[(2-吡啶基-κC)(4’-氟代苯基)-κC]二铱(III)、二-μ-氯代四[(2-吡啶基-κN)(4’-氟代苯基)-κC]二铱(III)、二-μ-氯代四[(2-(3-三氟甲基)吡啶基-κN)(苯基)-κC]二铱(III)、二-μ-氯代四[(2-双(3，5-三氟甲基)吡啶基-κN)(苯基)-κC]二铱(III)或乙酰丙酮铱(III)。
优选的路易斯酸为包含第三和/或第四主族和/或第二到第十过渡族的元素作为路易斯酸位的那些。
尤其优选的路易斯酸包含作为第三和/或第四主族元素的B、Al或Sn，例如硼酸三甲酯、硼酸三乙酯、硼酸三异丙酯、三氟化硼-醚配合物、氟化铝(III)、氯化铝(III)、溴化铝(III)、碘化铝(III)、丁醇铝(III)、乙醇铝(III)、异丙醇铝(III)、苯酚铝(III)、氯化锡(II)、溴化锡(II)、氟化锡(II)、碘化锡(II)、氯化锡(IV)、溴化锡(IV)、氟化锡(IV)、碘化锡(IV)。
尤其优选的路易斯酸包含作为第二到第十过渡族元素的Fe、Zn、Ti或Zr，例如氯化铁(III)、溴化铁(III)、碘化铁(III)、氯化亚铁(II)、溴化亚铁(II)、碘化亚铁(II)、氯化锌(II)、溴化锌(II)、碘化锌(II)、钛(IV)或锆(IV)的氯化物、溴化物、氟化物、碘化物、乙醇盐、丁醇盐、甲醇盐、三乙醇氯盐、三异丙醇氯盐、2-乙基六氧化物、氟化物。
明确排除的为银盐，因为用其制备的铱配合物即使在复杂纯化后也包含痕量的银盐或胶态银，这使这样制备的材料较不适于OLED应用。
本发明的路易斯酸与含铱反应物的摩尔比为0.01∶1至10∶1；优选比率为1∶1至5∶1；尤其优选的比率为2∶1至4∶1。
本发明的反应介质为式(Ib)、(IIb)的化合物本身，只要它们在反应条件下为液体、并还为高沸点的非质子溶剂或质子溶剂即可，例如萘烷、萘、二甲亚砜、二甲苯、苯甲醚、乙二醇、丙二醇、三甘醇二甲醚、聚(乙二醇)二甲醚或N-甲基吡咯烷酮(NMP)、氟化氢或超临界二氧化碳，更优选萘烷和式(Ib)和/或(IIb)的化合物。
根据本发明，反应在110℃至220℃的温度范围内，优选在130℃至200℃的范围内进行。
本发明的式(Ia或IIIa)的含铱反应物与芳基吡啶衍生物或芳基嘧啶衍生物(式(Ib)的化合物)的摩尔比为1∶3至1∶100；优选比率为1∶5至1∶50；尤其优选的比率为1∶10至1∶20。
在由式(IIa)的双核铱配合物开始合成化合物(II)时，含铱反应物与芳基吡啶衍生物或芳基嘧啶衍生物的比率为1∶1至1∶100；优选比率为1∶3至1∶60；尤其优选的比率为1∶4至1∶20。
如果浓度低于上述这些，则结果是除了低转化率外，还有副产物形成，并因此污染产物。
根据本发明，反应在2至120小时内，优选在5至80小时范围内完成。如果反应时间低于指定时间，那么所用含铱反应物的不完全转化将导致收率损失和污染产物。
迄今，现有技术中描述的式(I)和(II)的化合物只能以最高96％的最大收率得到，或不得不借助复杂的色谱法来纯化。但是，本发明的制备允许可以超过99％、优选超过99.9％的纯度得到式(I)和(II)的化合物。这种纯化合物(具有混合配体组的化合物(II)尤其是这样)迄今还不为人所知，因此同样地构成本发明主题的一部分。通过下面的实施例详细描述本发明，但没有将本发明限制于这些实施例的任何意图。因此，对于有机合成领域中那些技术人员来说，不用进一步的创造性活动就可以在上述更多的系统中完成本发明的反应。
实施例1：三邻位金属化有机铱化合物的合成
使用小心干燥过的溶剂在干燥纯氮气氛或纯氩气氛下进行下面的合成直至加工完成。使用的反应物购自ALDRICH[萘烷、氯化铱(III)·nH2O、2-苯基吡啶]，无需进一步纯化就可使用，或通过文献方法制备[di-μ-chloro-tetrakis[(2-pyridinyl-κN)(phenyl)κC]diiridium(III)andderivatives：J.Sprouse，K.A.King，P.J.Spellane J.Am.Chem.Soc.1984，106，6647.]。
示意图2：取代基位置编号如下。
比较实施例1(类似于参考文献4，V.V.Grushin，H.Herron，D.D.Lecloux，W.J.，Marshall，V.A.Petrov，Y.Wang，J.Chem.Soc.，Chem.Commun.2001，1494)：
fac-三[2’-(2-吡啶基-κN)-4’，6’-二氟代苯基-κC]-铱(III)
将23.72g(123.8mmol)2-(2，4-二氟代苯基)吡啶加入到6.07g(5.0mmol)二-μ-氯代四[(2-吡啶基-κN)(4’，6’-二氟代苯基)-κC]二铱(III)和2.42g(10.8mmol)三氟醋酸银中。在190℃下将反应混合物搅拌20小时。随后，将反应混合物倒入600ml乙醇和600ml 1N盐酸的混合物中。在搅拌5分钟后，通过玻璃吸滤器(P4)吸滤混合物，用乙醇和水(1∶1)的50ml混合物将黄色细晶体沉淀物洗涤三次，并用30ml乙醇洗涤三次。最后，在油泵真空中于30℃下将固体干燥20小时。收率(用NMR分析纯度为90.0-93.4％)为5.42-5.75g，相当于71.2-75.4％。1H NMR(d2四氯乙烷，下文中称为TCE)：[ppm]＝8.47(d，3JH＝8.7Hz，3H)，7.89(dd，3H)，7.65(dd，3H)，7.15(dd，3H)，6.60(m，3H)，6.41(dd，3H)。
实施例2：fac-三[2-(2-吡啶基-κN)-4’，6’-二氟代苯基-κC]-铱(III)
将23.72g(123.8mmol)2-(2，4-二氟代苯基)吡啶加入到6.07g(5.0mmol)二-μ-氯代四[(2-吡啶基-κN)(4’，6’-二氟代苯基)-κC]二铱(III)和1.55g(10.8mmol)氯化铝(III)中。在190℃下将反应混合物搅拌5小时。随后，将反应混合物倒入600ml乙醇和600ml 1N盐酸的混合物中。在搅拌5分钟后，通过玻璃吸滤器(P4)吸滤混合物，用乙醇和水(1∶1)的50ml混合物将黄色细晶体沉淀物洗涤三次，并用30ml乙醇洗涤三次。最后，在油泵真空中于30℃下将固体干燥5小时。收率(用NMR分析纯度＞99.0％)为7.01-7.32g，相当于91.9-95.9％。
1H NMR(TCE)：[ppm]参见实施例1。
实施例3：fac-三[2-(2-吡啶基-κN)-4’，6’-二氟代苯基-κC]-铱(III)
将23.73g(123.8mmol)2-(2，4-二氟代苯基)吡啶加入到6.07g(5.0mmol)二-μ-氯代四[(2-吡啶基-κN)(4’，6’-二氟代苯基)-κC]二铱(III)和1.62g(11.8mmol)氯化锌(II)中。在140℃下将反应混合物搅拌24小时。其它加工步骤参见实施例2。用NMR分析纯度＞99.0％的收率为6.98-7.30g，相当于91.5-95.7％。
1H NMR(TCE)：[ppm]参见实施例1。
实施例4：双[(2-吡啶基-κN)苯基-κC]一[2-(2-吡啶基-κN)(4’，6’-二氟代苯基-κC]铱(III)
将23.73g(123.8mmol)2-(2，4-二氟代苯基)吡啶加入到5.36g(5.0mmol)二-μ-氯代四[(2-吡啶基-κN)苯基-κC]二铱(III)和1.55g(10.8mmol)氯化铝(III)中。在140℃下将反应混合物搅拌20小时。其它加工步骤参见实施例2。用NMR分析纯度＞99.0％的收率为6.46-6.57g，相当于93.5-95.3％。
实施例5：fac-三[2-(2-吡啶基-κN)-4’，6’-二氟代苯基-κC]铱(III)
将19.37g(100mmol)2，4-二氟代苯基吡啶加入到1.52g(5.0mmol)水合氯化铱(III)和2.66g(20mmol)无水氯化铝(III)中，并在180℃下搅拌70小时。其它加工步骤参见实施例2。纯度＞99.0％的收率为3.59-3.67g，相当于94.3-96.4％。
1H NMR(TCE)：[ppm]参见实施例1。
实施例6：fac-三[2-(2-吡啶基-κN)苯基-κC]铱(III)
将15.52g(100mmol)苯基吡啶加入到1.52g(5.0mmol)水合氯化铱(III)和2.72g(20mmol)无水氯化锌(II)中，并在150℃下搅拌70小时。其它加工步骤参见实施例2。纯度为99.0-99.5％的收率为2.96-3.13g，相当于90.4-95.8％。
1H NMR(CDCl3)：[ppm]＝7.84(m，3H)，7.58(m，6H)，7.48(m，3H)，6.82(m，6H)，6.69(m，6H)。
实施例7：fac-三[2-(2-吡啶基-κN)-4’，6’-二氟代苯基-κC]铱(III)
将3.00g(15.7mmol)2-(2，4-二氟代苯基)吡啶和150ml萘烷加入到6.07g(5.0mmol)二-μ-氯代四[(2-吡啶基-κN)(4’，6’-二氟代苯基)-κC]二铱(III)和1.55g(10.8mmol)氯化铝(III)中。在180℃下将反应混合物搅拌48小时。其它加工步骤参见实施例2。纯度＞99.0％的收率为7.29-7.38g，相当于95.5-96.8％。
1H NMR(TCE)：[ppm]参见实施例1。
实施例8：fac-三[2-(2-吡啶基-κN)-4’，6’-二氟代苯基-κC]铱(III)
将3.00g(15.7mmol)2-(2，4-二氟代苯基)吡啶和150ml萘烷加入到6.07g(5.0mmol)二-μ-氯代四[(2-吡啶基-κN)(4’，6’-二氟代苯基)-κC]二铱(III)和0.15g(1.1mmol)氯化铝(III)中。在180℃下将反应混合物搅拌80小时。其它加工步骤参见实施例2。纯度＞99.0％的收率为7.25-7.41g，相当于95.1-97.2％。
1H NMR(TCE)：[ppm]参见实施例1。