吡咯并吡咯二酮（DPP）是一類重要的人工合成染料，具有色彩鮮艷、優(yōu)異的光穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等優(yōu)勢。近年來，作為電子受體單元，人們構(gòu)筑了系列DPP基共軛分子和聚合物，并廣泛應(yīng)用于有機場效應(yīng)晶體管、有機光伏器件、有機熱電、單線態(tài)裂分、光動力治療等諸多領(lǐng)域的研究。大多數(shù)的DPP衍生物N-位為烷基側(cè)鏈，共軛單元如噻吩等通過單鍵與DPP相連接。作為新的共軛分子和大分子的構(gòu)筑單元，N-芳基化和共軛拓展的DPP衍生物的合成鮮有報道，而且限于特殊的底物結(jié)構(gòu)和需要多步反應(yīng)。
在國家自然科學(xué)基金委、科技部和中國科學(xué)院的支持下，化學(xué)所有機固體院重點實驗室張德清研究員課題組近年來設(shè)計合成了系列基于DPP的共軛聚合物，并利用側(cè)鏈官能化策略，發(fā)展了系列高遷移率有機聚合物半導(dǎo)體（J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 173; Sci. Adv., 2016, 2, e1600076; Chem. Mater. 2018, 30, 3090; Chem. Mater. 2019, 31, 1800; Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 18994; Acc. Chem. Res. 2018, 51, 1422）。最近，他們在N-芳基化和共軛拓展的DPP衍生物的合成方面取得了突破。以H-DPP與二芳基碘鎓鹽為底物，碘化亞銅為催化劑，以高達78%的產(chǎn)率合成了N-芳基DPP化合物，反應(yīng)表現(xiàn)出良好的底物適應(yīng)性。這些N-芳基DPP化合物在溶液和固體狀態(tài)下均表現(xiàn)出良好的發(fā)光性能，熒光量子產(chǎn)率分別高達96%和40%。進一步研究發(fā)現(xiàn)，將銅催化劑替換為醋酸鈀，通過連續(xù)的C-C偶聯(lián)和C-N偶聯(lián)反應(yīng)，“一鍋法”以較高產(chǎn)率合成了共軛拓展的DPP分子。場效應(yīng)器件研究表明，這些共軛拓展的DPP分子具有良好p-型半導(dǎo)體性能，單晶遷移率達到0.71 cm2 V-1 s-1，有望成為高性能有機半導(dǎo)體材料的構(gòu)筑單元。相關(guān)研究成果發(fā)表在近期出版的德國應(yīng)用化學(xué)（Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 10700–10708）上，被選為Hot paper和Inside cover paper。美國麻省理工學(xué)院的Timothy M. Swager教授在Synfacts上以研究亮點形式對其進行了介紹。博士研究生姜文林和蘭州大學(xué)劉子桐教授為本論文共同第一作者，張德清研究員為通訊作者。
圖1 N-芳基和π-共軛拓展的DPP分子的合成方法與應(yīng)用
（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）
