Chem. Eur. J. ：α-低聚(芳基呋喃)的从头合成及其作为空穴传输材料在有机发光二极管(OLEDs)中的应用

华南理工大学祝诗发课题组发展了无金属条件下高效合成α-二联(芳基呋喃)单体的方法，该单体可通过偶联的方式快速高效地合成一系列结构明确的α-低聚(芳基呋喃)。通过和华南理工大学赵祖金课题组合作对合成的材料进行性能表征发现这些新型α-低聚(芳基呋喃)具有良好的空穴传输能力，有望作为空穴传输层应用于有机发光二极管(OLEDs)。

图1 低聚(芳基呋喃)的设计

具有平面结构的π-共轭低聚物因在光电器件中具有广阔的应用前景而受到广泛关注，其中低聚噻吩因其优越的电子传输性能得到了广泛的研究。然而，因噻吩环的扭转势能低，对其骨架功能化时低聚噻吩骨架无法保持平面，通常需要一些特定的策略来提高低聚噻吩衍生物的平面性，如非共价相互作用。α-低聚呋喃是α-低聚噻吩的类似物，与低聚噻吩(nT)相比，α-低聚呋喃具有相似的场效应迁移率，除此之外，它还具有更高的扭转势能、更好的平面性、更高的溶解度和更强的荧光，且易于生物降解。因此，α-低聚呋喃具有代替低聚噻吩应用于有机半导体的潜力。在目前的报道中，关于无取代低聚呋喃的研究相对成熟，但无取代低聚呋喃在光和氧气的条件下不稳定，而且其光电性质比较单一，因此尚未应用于光电材料中。通过对骨架进行功能化来调节π共轭低聚物的光电性质是获得具有良好光电性能的有机半导体材料的重要策略之一，但对侧链功能化的低聚呋喃的研究很少，主要原因是缺少有效的合成方法。

为了解决这一问题，华南理工大学祝诗发课题组通过无金属催化的二芳基烯炔醛环异构化反应合成结构多样的α-二联(芳基呋喃)，经过进一步的偶联反应可快速合成取代多样的α-低聚(芳基呋喃)。该合成策略通过在起始材料(二芳基烯炔醛)中预先安装所需的芳基基团，可将不同类型的芳基精准引入到每个呋喃单元中。

为了对材料性能进行进一步深入研究，祝诗发课题组还和赵祖金课题组进行了合作，他们通过对合成的α-低聚(芳基呋喃)分子进行性能表征发现：1. α-低聚(芳基呋喃)的平面性几乎不受芳基的影响，侧链芳基取代增强了α-低聚(芳基呋喃)的共轭性和稳定性；2. α-低聚(芳基呋喃)具有良好的热和电化学稳定性，其光电性质可以通过改变芳基的电性而被有效调节；3. α-低聚(芳基呋喃)具有良好的空穴迁移率，以α-低聚(芳基呋喃)作为空穴传输层的有机发光二极管器件(OLEDs)具有良好的电致发光性能和低的启亮电压。这项研究表明α-低聚(芳基呋喃)是一种新型的p型半导体，有望用于有机发光二极管(OLEDs)，为低聚呋喃在电致发光器件上的应用提供了新的思路。

图2 α-低聚(芳基呋喃)作为空穴传输层的有机发光二极管器件(OLEDs)的表征 (A)器件结构和能级图 (B) 5V时的电致发光光谱 (C)亮度和电流密度随电压变化曲线(D)外量子效率和功率效率随亮度变化曲线

论文信息

De Novo Synthesis of α-Oligo(arylfuran)s and Its Application in OLED as Hole-Transporting Material

Zhuwen Wei, Yang Chen, Jianghui Wang, Tao Yang, Zujin Zhao, Shifa Zhu

华南理工大学博士生韦著文是本文的第一作者，祝诗发教授和赵祖金教授是本文的通讯作者。

Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202203444