新型环保电化学反应可合成有机半导体材料

科学家们报告了首个电化学反应的实例,该反应产生了用于有机半导体的有用材料–thienoacenes。

新型环保电化学反应可合成有用的半导体材料
噻吩并苯衍生物合成的电化学装置

有机太阳能电池在电子领域有多种应用,特别是在可穿戴设备等新型电子设备的开发中。通常情况下,这些电池都是由有机半导体分子组成的,它们轻巧而坚固。因此,寻找这些半导体分子的新型发展策略一直是全球很多科学家的目标。但通常,合成这些分子需要使用昂贵的稀有金属催化剂。这不仅导致了高昂制造成本,而且金属催化剂被污染的可能性使该方法具有挑战性。

这项新研究中,一个研究小组开发了一种新颖反应体系,用于合成噻吩并苯衍生物-有机半导体合成中的关键组成部分。科学家将重点放在了通过有机电解构建碳硫(C-S)键上,这是一种环保型反应。研究人员把重点放在C-S键上,因为C-S键在医药和材料科学领域有丰富重要作用,例如在某些抗抑郁药和抗真菌药中。

通常,C-S键是通过一种称为 “过渡金属催化交联 “的方法构建的,这种方法需要使用稀有金属催化剂。这使得该反应成本很高,因此不可行。因此,在这项研究中,科学家们专注于一种不同方法,称为 “电化学碳-杂原子键形成”,这是一种需要温和条件的环保反应。虽然过去已经报道了几种新型的电化学碳-杂原子偶联反应,但是迄今为止这些反应从未用于合成噻吩并苯乙炔。在过去的几年里,该研究团队对开发噻吩并苯合成的新方法感兴趣,烯类衍生物在有机电化学中有着良好的记录,是受青睐的候选材料 。

在确立了研究基础后,科学家们又深入研究,寻找新型的噻吩合成电化学方法。他们发现,在有 “溴 “离子存在的情况下,所需的C-S键形成会顺利发生,而 “溴 “离子是反应的有力促进剂。利用这一策略,科学家们成功地合成了被称为 “π-expanded thienoacene derivatives “的噻吩并苯衍生物类型。有趣的是,这项研究是首个报道成功形成C-S键合成噻吩衍生物的研究。

这项研究给人们带来了希望,在未来,有机半导体分子可以使用一种成本效益高的技术来生产,而不需要使用昂贵的金属催化剂。这项研究的关键在于’电化学合成’的方法,它是一种清洁的、可再生的能源 。科学家们希望通过这些研究成果,实现对环境影响最小的可持续有机合成。因此,这项研究也是朝着可持续发展目标实现,从而促进人类美好未来迈出的重要一步。

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