三硫杂花烯及其衍生物的设计与合成

The synthesis of sulfur-incorporated polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) has inspired extensive concern of chemical and materials scientists due to its unique structure and physical and chemical properties. Trithiasumanene with bowl-shaped heteroaromatic buckybowl is a typical thia-PAH. At present, the synthesis of trithiasumanene is limited to two kinds of routes, One is the flash vacuum pyrolysis (FVP), another is under harsh reaction conditions of abstracting protons using butyl lithium and incorporating sulfur. In this project, we plan to construct trithiasumanene and π-extended analogues based on a multiple sites synthetic strategy from hexamethyl-trithiophenobenzene, the key intermediate, which was prepared via trimerization of 2,5-dimethylthiophene using Scholl reaction. Then we will study the photophysical properties, electrochemical properties, and thermal stability of the products and investigate the correlation relationship between structures and properties by analysis the nature of theoretical calculation and experimentation. The synthesized PAHs may serve as new launching platforms for going to even larger aromatic architectures. The study of these compounds will promote the synthesis of sulfur-incorporated polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and provide useful candidates for organic optoelectronic devices.

硫杂多环芳烃因其独特的结构和物理化学性质引起化学家和材料学家的广泛关注。具有特殊碗状结构的三硫杂花烯是硫杂多环芳烃中的一个典型例子。目前三硫杂花烯仅限于两种合成方法，一是采用高温下闪光真空裂解，二是在加热条件下使用丁基锂拔氢再嵌硫，这两种方法都具有很大的难度。本项目拟采用2,5-二甲基噻吩为原料，经Scholl反应三聚得到关键中间体六甲基苯并三噻吩，然后以构筑三硫杂花烯母核为核心，利用多位点反应的合成策略，发展三硫杂花烯及其新型π-扩展三硫杂花烯衍生物的新方法，解决目前三硫杂花烯合成路线中采用高温下闪光真空裂解(FVP)的极端反应条件或在加热条件下使用丁基锂拔氢再嵌硫方法的科学难题。在此基础上，研究其光物理性质、电化学性质、热稳定性等性质，并将理论计算和性质实验相结合，关联结构和性质的关系。该合成方法将为合成更大更复杂硫杂多环芳烃提供新起点，对分子器件的研发提供有用的候选材料。

近年来，硫杂多环芳烃因其独特的物理化学性质引起化学和材料学家的广泛关注。三硫杂花烯是硫杂多环芳烃中的一个典型例子。本项目将解决三硫杂花烯目前采用高温真空裂解的极端反应条件和在加热条件下使用丁基锂拔氢嵌硫的方法的合成难题，采用2,5-二甲基噻吩为原料，经Scholl反应三聚得到六甲基苯并三噻吩为合成中间体，以构筑三硫杂花烯母核为核心，利用多位点反应合成策略，发展三硫杂花烯及其新型π-扩展三硫杂花烯类化合物的新方法，形成了一套技术资料。在此基础上，将理论计算和性质实验相结合，研究相关材料的光物理性质、电化学性质、热稳定性等性质。我们根据国际上该领域的研究动向，设计并探索合成了1种新颖的硫杂花烯和2种 N-杂纳米石墨烯材料以及1种新型纳米石墨烯分子。该合成方法将为合成更大更复杂硫杂多环芳烃提供新起点。本研究将推动多环芳烃化学及其材料学科的发展，具有重要的科学意义和应用前景。