在過去的研究中，引入丙二腈末端的醌型結構被證明是發展高性能n型SMOSC的有效策略，但這類材料的合成方法非常受限，目前唯一普遍的合成方法是使用鹵代的芳香化合物，在鈀催化下與丙二腈雙負離子偶聯，再進一步氧化形成醌型結構。這種合成方法由于必須使用鹵代底物，使得一些被證明具有出色性能的富電子稠環結構單元無法被用于合成醌型分子，極大的限制了分子設計的范圍。為解決這一問題，中國科學院化學研究所朱曉張研究員發展了一類丙二腈卡賓介導的醌式化反應，該反應使用丙二腈二甲基硫葉立德（DMSM）作為卡賓前驅體，直接與未經任何修飾的稠環化合物反應，即可合成丙二腈末端的醌型分子，該反應被成功應用于11種醌型化合物的高效合成（最高產率達到94%）。
對反應機理的研究證明，DMSM加熱均裂產生的丙二腈卡賓首先對底物進行親電加成，形成具有三元環結構的中間體，之后丙二腈卡賓又通過自由基氧化過程去除了該中間體的α-H，發生氧化重排反應后得到醌型結構。歸功于該方法對富電子芳香稠環獨特的反應性，作者成功合成了四種基于極富電子稠環結構單元的醌型分子（QSCCS，QSSCCSS，QSCNS，QSNNS），這些化合物是很難，甚至無法通過傳統方法合成的。同時，對這四種醌型分子的基本物理和電荷傳輸性質的研究表明，由于稠環結構不同對分子間相互作用產生的調控作用，這些分子具有完全不同的、獨特的堆積模式，其中QSNNS由于具有緊密并且延伸的π-π堆積，在有機場效應晶體管器件中可獲得高達1.33 cm2?V?1?s?1的高電子遷移率。這項工作不僅證明了將富電子稠環結構和丙二腈末端的醌型結構結合是設計高性能n型SMOSC的有效策略，還為拓展n型SMOSC化合物庫提供了全新的合成方法。
Runshi Wu,?Fei Huang,?Renjie Xu,?Dr. Wuyue Liu,?Prof.?Dr. Cheng Zhang,?Prof.?Dr. Xiaozhang Zhu
Angewandte Chemie International Edition
DOI:?10.1002/anie.202419318
