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AS: 结构明确的高线性稠合多环共轭烃(PCHs,n>6)的研究进展

由于多并苯环共轭烃(Polycyclic Conjugated Hydrocarbons,PCHs)在有机电子学中的广泛应用,在过去的二十年中这一类化合物引起了研究人员的广泛关注。在PCHs的所有家族成员中,被定义为含有三个或三个以上并苯环且只有一个电子六分体的线性环化系统 — 多并苯(Acenes),是高性能有机场效应晶体管(OFETs)、有机发光二极管、单线态裂分等的主要候选材料之一。当线性聚合的苯环数量增加时,繁琐的合成步骤,空气或光线下的不稳定性,以及快速降低的溶解度严重阻碍了新型长度更长的多并苯(Acenes, n > 7)的发展。为了解决这些问题,人们提出了几种策略。

1)在acenes骨架上的活性位点引入吸电子基团或大体积取代基团,如硅乙炔基、氟取代基或苯硫基,以增强其稳定性。
2)通过引入极端的空间屏蔽或苯环化单元(如苯基、芘,以及聚三苯等)以获得改性的更长的多并苯化合物(即所谓的twistacenes或-extended acenes)。
3)在超高真空条件下,利用特殊的光在聚合物基体中原位或在金表面热处理生成更长的多并苯。
除了改变主共轭骨架周围的取代基外,另一个完全不同的策略是将非苯环引入并苯骨架,同时保持其可比的共轭长度以形成其他类型的高多环共轭烃(PCHs)。一般来说,这些化合物可以通过用其他非苯类环,如四元环、五元环,甚至七元环和八元环取代六元苯类环来实现。

近日,南洋理工大学张其春教授,华南师范大学陈旺桥教授等在《Advanced Science》发表了题为“Recent Progress in High Linearly Fused Polycyclic Conjugated Hydrocarbons (PCHs, n > 6) with Well-Defined Structures”的综述并在文中总结了通过上述四种策略合成高PCHs的技术现状(图1)。首先,作者讨论了它们的合成方法,包括含有取代基的Acenes及其衍生物,不含取代基的Acenes,含有芘构造单元的PCHs以及含有非苯环的PCHs。然后,作者阐述了它们的基本物理化学性质,包括光电性质、抗芳香性和双自由基等。最后,鉴于分子堆积方式通常与器件性能有着密切的关系,作者简要介绍了它们的单晶堆积状态及其对OFET性能的影响。
虽然基于苯环和非苯环的更长PCHs的化合物最近取得了长足的进展,仍有许多问题亟待解决。如对于更长的PCHs,其新型的骨架构造方法仍然较少;对于更长的多并苯化合物,目前已知报道并分离得到单晶结构的为十二并苯化合物;同时,对于更长的PCHs的应用,尽管在OFETs上取得一些进展,然而在其他领域,研究仍较少。未来,相信解决这些问题将进一步推动更长的PCHs领域的发展。


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