缺电子构筑基元在n型聚合物的开发中起到至关重要的作用。但是目前在n型聚合物的开发中,可供选择的缺电子构筑基元的种类相对较少,特别是具有优异溶解性的强缺电子构筑基元更为稀缺,这严重制约了n型聚合物半导体材料的发展。酰亚胺基团不仅具有强的吸电子能力,在其氮原子上引入烷基链还可以赋予分子优异的溶解性和溶液加工性,因此在受体构筑基元的开发中被广泛应用。南方科技大学材料科学与工程系郭旭岗教授团队一直致力于酰亚胺基受体构筑基元的设计与合成,报道了一系列原创性的工作(Angew. Chem. Int.Ed. 2017, 56, 15304.; Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 9924.; J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 6095.; J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 4329.; J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 1539.; Acc. Chem. Res. 2021, 54, 20, 3804.; Nature 2021, 599, 67.)。
图1. (a)芴酮基酰亚胺强缺电子构筑基元的设计策略,(b)芴酮基酰亚胺及常见受体构筑基元的理论计算LUMO能级(基于自旋限制的密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-31G(d)方法和基组下计算)。
图2. C4FOI(a, b)和C4FCNI(c, d)的单晶结构。
图3. (a)芴酮基酰亚胺单体的合成路线,(b)芴酮基酰亚胺聚合物的化学结构。
图4. 聚合物PFOI-V(a, c)和PFOI-Tz(b, d)有机薄膜晶体管(OTFTs)的输出曲线(a,b)和转移曲线(c, d)。
在该工作中,郭旭岗教授团队通过酰亚胺化缺电子的芴酮单元及其衍生物,开发了两种具有优异溶解性和高度平面性的强缺电子基元FOI和FCNI,并基于它们开发了一系列新型的n型聚合物半导体材料。该工作不仅丰富了受体构筑基元的化学结构,还为新型受体构筑基元的开发提供了一种新的设计思路。该工作同时得到了国家纳米中心魏志祥教授和张建齐老师的大力支持。
原文链接:https://doi.org/10.1002/anie.202205315
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