基于金属环化转移化学的含主族元素有机共轭杂环芳烃聚合物的制备及应用

Main group elements-containing organic conjugated heterocycles have attracted considerable attention from the chemical community at large because of their widespread use in photovoltaics, polymer light-emitting diodes, and chemical sensing technologies. How to construction a versatile and efficient synthetic method to prepare organic conjugated heterocycles with unique properties, is a focus of research in opto-electronic research fields. In this project, we try to prepare the reactive group organometallic precursors, then introduce the main group elements into conjugated system to prepare the conjugated heterocycle via metallacycle transfer chemistry. The heterocycle-based conjugated polymers with tunable band gap and energy lever will be synthesized. The opto-electronic properties of the heterocycle small molecules and polymers will be carefully studied and the relation ship between the materials and the related devices will be discussed as well. We do believe that the development of novel heterocycle-based small molecules and polymers as well as the understanding the opto-electronic properties will expand the research field and lay a solid foundation for the application of main group elements-containing conjugated heterocycles.

含主族元素的有机共轭杂环芳烃小分子及聚合物由于其独特的光电及物理化学特性，在有机光电子器件等领域都有重要的科学价值和应用前景。建立简单高效的合成策略，制备含主族元素的有机共轭杂环芳烃及聚合物是目前有机光电材料研究的焦点问题。本课题提出制备含反应性功能基团的有机金属化合物前驱体，利用金属环化转移化学的方法将主族元素原子引入有机共轭体系中，发展含主族元素有机共轭杂环芳烃可反应单体；通过偶联反应，制备能隙可控、能级可调的有机共轭杂环芳烃单体及聚合物；深入研究所得材料的基本物理化学性质与相关器件性能。并在此基础之上，揭示有机共轭杂环芳烃结构与所制备光电器件之间的构效关系。相信通过发展含主族元素有机共轭杂环芳烃材料、深入理解其与光电性能相关的科学问题必将有助于拓展有机光电材料的研究内容，为该类材料的高性能化和实用化奠定基础。

含主族元素的有机共轭杂环芳烃小分子及聚合物由于其独特的光电及物理化学特性，在有机光电子器件等领域都有重要的科学价值和应用前景。针对目前有机共轭杂环芳烃及聚合物的实际问题，我们提出了制备含反应性功能基团的有机金属化合物前驱体，利用金属环化转移化学的方法将主族元素原子引入有机共轭体系中，发展含主族元素有机共轭杂环芳烃的思路。经过三年的努力取得了一定的成果：（1）设计并制备了一系列有机金属前驱体，并通过金属环化转移化学制备了含硼、硫、硒、碲、铋的有机共轭杂环芳烃体系，并通过钯催化交叉偶联反应制备了相应的共轭聚合物；（2）深入研究了主族元素的引入对于有机杂化芳烃体系包括小分子和聚合物的性能的构效关系；（3）实现了有机共轭杂环芳烃及聚合物在化学传感器、有机发光二极管等体系中的应用。共发表论文24篇，授权专利1件。相信本研究必将有助于拓展有机光电材料的研究内容，为该类材料的高性能化和实用化奠定基础。