聚碳龙:主链含金属的共轭高分子

发布日期:2022-07-15     浏览次数:次   

碳龙化学团队利用原创的MTP反应合成了一系列主链含金属锇的共轭高分子(聚碳龙),相关成果以“Conjugated polymers based on metalla-aromatic building blocks” 为题在线发表于《美国国家科学院院刊》(PNAS, 2022, 119, e2203701119)。

结构基元是决定材料性质和功能至关重要的基因。目前,构筑共轭高分子的结构基元主要是芳香环(如苯、噻吩、吡咯、苯胺、呋喃等)和不饱和三键或双键。金属杂芳香基元是一类新颖的结构基元,不仅具有独特的光、声、电、磁、热等物理特性,而且反应性丰富、易衍生化。将其引入到共轭高分子中,通过结构基元层次上的突破,有望获得一类全新的功能材料。同时,新结构基元的引入将为共轭高分子的设计、合成与性能研究提供全新素材。

为了实现该目标,碳龙化学团队将一类自己原创的炔烃-卡拜高效加成反应(Nat. Commun. 2020, 11, 4651Adv. Mater. 2021, 33, 2101279)发展成为一类新聚合反应。这类关于碳-碳三键与金属-碳三键之间的聚合反应在本文首次提出,并被命名为“Metal-involved Triple Bond Polymerization”,简称MTP反应。该聚合具有反应高效单一、官能团容忍性好、区域和立体选择性高、操作简便等优点。更为重要的是,利用MTP反应,可将金属杂芳香结构基元(碳龙骨架)引入到共轭高分子主链中,从而构筑一类主链含过渡金属的共轭高分子(命名为:聚碳龙)。这类具有dπ-pπ芳香共轭特征的聚合物稳定性好、兼具溶解性和加工性,具有强而宽的吸收光谱,是一类全新的光能转化新材料。

该工作是在夏海平教授指导下完成的,厦门大学为第一署名单位,我院能源化学专业2016级已毕业博士陈仕焰为论文第一作者,硕士生彭丽霞,已毕业硕士生刘亚南、高翔、张颖、翟正昊,已毕业博士唐淳共同参与了该工作,杨柳林副教授、吴伟泰教授、何旭敏教授及南方科技大学刘柳副教授、何凤教授等对研究工作给予了大力支持。该工作得到国家自然科学基金(219310029215602121971216),深圳市科技创新委员会基金(JCYJ20200109140812302),广东省催化重点实验室基金(2020B121201002),及中国博士后科学基金(2021M701567)等项目资助。

论文链接:https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2203701119

 

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