由于多并苯環(huán)共軛烴(Polycyclic Conjugated Hydrocarbons,PCHs)在有機電子學中的廣泛應用,在過去的二十年中這一類化合物引起了研究人員的廣泛關注。在PCHs的所有家族成員中,被定義為含有三個或三個以上并苯環(huán)且只有一個電子六分體的線性環(huán)化系統(tǒng) — 多并苯(Acenes),是高性能有機場效應晶體管(OFETs)、有機發(fā)光二極管、單線態(tài)裂分等的主要候選材料之一。當線性聚合的苯環(huán)數量增加時,繁瑣的合成步驟,空氣或光線下的不穩(wěn)定性,以及快速降低的溶解度嚴重阻礙了新型長度更長的多并苯(Acenes, n > 7)的發(fā)展。為了解決這些問題,人們提出了幾種策略。1)在acenes骨架上的活性位點引入吸電子基團或大體積取代基團,如硅乙炔基、氟取代基或苯硫基,以增強其穩(wěn)定性。2)通過引入極端的空間屏蔽或苯環(huán)化單元(如苯基、芘,以及聚三苯等)以獲得改性的更長的多并苯化合物(即所謂的twistacenes或-extended acenes)。3)在超高真空條件下,利用特殊的光在聚合物基體中原位或在金表面熱處理生成更長的多并苯。除了改變主共軛骨架周圍的取代基外,另一個完全不同的策略是將非苯環(huán)引入并苯骨架,同時保持其可比的共軛長度以形成其他類型的高多環(huán)共軛烴(PCHs)。一般來說,這些化合物可以通過用其他非苯類環(huán),如四元環(huán)、五元環(huán),甚至七元環(huán)和八元環(huán)取代六元苯類環(huán)來實現。

近日,南洋理工大學張其春教授,華南師范大學陳旺橋教授等在《Advanced Science》發(fā)表了題為“Recent Progress in High Linearly Fused Polycyclic Conjugated Hydrocarbons (PCHs, n > 6) with Well-Defined Structures”的綜述并在文中總結了通過上述四種策略合成高PCHs的技術現狀(圖1)。首先,作者討論了它們的合成方法,包括含有取代基的Acenes及其衍生物,不含取代基的Acenes,含有芘構造單元的PCHs以及含有非苯環(huán)的PCHs。然后,作者闡述了它們的基本物理化學性質,包括光電性質、抗芳香性和雙自由基等。最后,鑒于分子堆積方式通常與器件性能有著密切的關系,作者簡要介紹了它們的單晶堆積狀態(tài)及其對OFET性能的影響。雖然基于苯環(huán)和非苯環(huán)的更長PCHs的化合物最近取得了長足的進展,仍有許多問題亟待解決。如對于更長的PCHs,其新型的骨架構造方法仍然較少;對于更長的多并苯化合物,目前已知報道并分離得到單晶結構的為十二并苯化合物;同時,對于更長的PCHs的應用,盡管在OFETs上取得一些進展,然而在其他領域,研究仍較少。未來,相信解決這些問題將進一步推動更長的PCHs領域的發(fā)展。