中文
EN
聯(lián)立縮擴環(huán)反應(yīng)—-雜環(huán)稠合開環(huán)富勒烯C60的電合成及其光伏應(yīng)用
近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)王官武教授課題組通過電化學(xué)還原[60]富勒烯稠合四氫噠嗪，在微量氧的作用下，再與三氟乙酸（TFA）、烷基溴化物或鄰苯二甲酰氯反應(yīng)，生成了具有新穎的1,1,2,6-或1,1,4,6-加成模式的吡唑啉稠合開環(huán)[60]富勒烯衍生物。該反應(yīng)同時發(fā)生了縮環(huán)反應(yīng)和擴環(huán)反應(yīng)，這在電化學(xué)上是首次被發(fā)現(xiàn)。相關(guān)成果在線發(fā)表于Angew. Chem. Int.Ed.2023, e202304321（DOI: 10.1002/anie.202304321）。
擴環(huán)和縮環(huán)反應(yīng)可以擴大和縮小現(xiàn)有環(huán)的大小。例如，在Baeyer-Villiger氧化、Beckmann重排、Tiffeneau-Demjanov反應(yīng)和Dowd-Beckwith反應(yīng)中發(fā)生擴環(huán)反應(yīng)，而在Wolff、Wagner-Meerwein、Favorskii、Perkin和pinacol重排中發(fā)生縮環(huán)反應(yīng)。這些反應(yīng)可以有效地構(gòu)建各種用單一的環(huán)化反應(yīng)不可能或難以合成的環(huán)狀化合物。但是目前同時發(fā)生電化學(xué)縮環(huán)和擴環(huán)反應(yīng)仍未被發(fā)現(xiàn)。
王官武教授團隊發(fā)展了一種在微量氧存在下，電化學(xué)引發(fā)的C60稠合四氫噠嗪與親電試劑的聯(lián)立縮擴環(huán)反應(yīng)，生成了具有新穎的1,1,2,6-或1,1,4,6-加成模式的吡唑啉稠合開環(huán)[60]富勒烯衍生物。本項研究首次通過電合成實現(xiàn)聯(lián)立縮擴環(huán)反應(yīng)。合成的具有代表性C60衍生物還被用作有機太陽能電池（OSCs）活性層的第三組分，得到具有比二元器件更高的光電轉(zhuǎn)化效率（PCE）。
王官武教授團隊將合成的代表性C60衍生物2a、2g、3a和3a'應(yīng)用到具有ITO/PEDOT:PSS/D18-Cl:N3:fullerene（1:1.2:0.2）/PDIN/Ag結(jié)構(gòu)的有機太陽能電池（OSCs）中?；贒18-Cl:N3: C60衍生物的OSC的最高PCE為18.67%，顯著高于不含C60衍生物的對照器件（17.89%）。這些結(jié)果表明，C60衍生物2a、2g、3a和3a'是具有作為OSCs活性層的第三組分受體材料的潛在應(yīng)用價值。
通過本項研究實現(xiàn)聯(lián)立縮擴環(huán)反應(yīng)，選擇性地生成1,1,2,6-或1,1,4,6-加成模式的吡唑啉稠合開環(huán)[60]富勒烯衍生物，合成的具有代表性C60衍生物還被用作有機太陽能電池（OSCs）活性層的第三組分，得到具有比二元器件更高的光電轉(zhuǎn)化效率（PCE），從而進一步拓展了富勒烯在有機太陽能電池（OSCs）的應(yīng)用前景。
