光催化的串聯反應高效合成磷氧功能材料

最新 10-08

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含磷化合物具有廣泛的應用，在有機化學中可以作為過渡金屬催化劑的配體，作為生物活性分子可應用於藥物領域，也可作為π共軛材料應用於材料化學中。分子中引入磷原子能顯著地改變其物理、化學等性質，因此磷原子修飾已經成為設計新分子的重要方法。

近日，南京大學的鄭佑軒、潘毅課題組等以炔丙胺作為新的自由基受體，發展了光催化劑參與的磷自由基串聯反應，簡潔高效地合成了一系列新型的磷氧雜環化合物，並將其作為電子傳輸材料製備出高效的有機電致發光器件。

過渡金屬催化的偶聯反應是構建C-P鍵的經典方法。近年來，隨著自由基化學的快速發展，活性磷自由基構建C-P鍵引起了廣泛的關注。最近的一些研究表明，二芳基磷氧化合物在激發態的光催化劑作用下，通過單電子轉移可以產生磷自由基。可見光參與的催化反應由於具有綠色環保、高反應性和良好的官能團兼容性等特點備受關注。炔丙胺是構建生物活性分子的重要合成中間體，十分容易製備。最簡單的胺、醛、炔通過3A-偶聯就可以快速合成一系列結構多樣的炔丙胺。因此，作者利用炔丙胺作為新的自由基受體與磷自由基反應構建了磷醯基取代的氮雜環結構。這一策略與傳統過渡金屬催化的偶聯反應比較具有較多優勢，如原料簡單易得、結構多樣和原子經濟性高等。

作者通過優化反應條件並進行底物拓展，選取QDPO作為電子傳輸材料製備成相應的器件。為了與傳統電子傳輸材料的性能進行對比，他們基於相同的器件結構製備了經典的電子傳輸材料TPBi (2,2 ,2 -(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole))器件。基於QDPO的器件表現出更好的性能：最大亮度接近40000 cd/m2，最大電流效率為83.53 cd?A-1，最大的外量子效率為21.9%，功率效率為67.27 lm?W-1，同時具有低效率滾降。為了獲得更高效率的OLED器件，含磷醯基材料的篩選以及器件結構的優化還在進一步的研究中。

總結

該工作發展了一種簡潔高效合成磷醯基取代喹啉的新方法，炔丙胺作為一種新的自由基受體在光催化劑的作用下與磷自由基經過串聯的磷化、環化、氧化和芳構化過程構建了一系列的磷醯基取代雜環結構。與傳統過渡金屬催化的偶聯反應構建C-P鍵相比，該反應的原料簡單易得、操作簡便、原子經濟性高、產物結構多樣化。由於含磷氧基的化合物廣泛應用於有機電子材料，特別是有機發光二極體（OLEDs）。作者選擇其中一種化合物作為新的電子傳輸材料製備成相應的OLED器件，該器件表現出優異的性能，表明該類新型的磷氧電子傳輸材料具有很好的應用前景。這一成果近期發表在Chemical Communications上，文章的第一作者是南京大學的博士研究生吳正光，通訊作者為鄭佑軒教授和潘毅教授團隊的王毅副教授、南京工業大學的李玉峰教授。

該論文作者為：Zheng-Guang Wu, Xiao Liang, Jie Zhou, Lei Yu, Yi Wang, You-Xuan Zheng, Yu-Feng Li, Jing-Lin Zuo and Yi Pan

Photocatalyzed cascade oxidative annulation of propargylamines and phosphine oxides

Chem. Commun.,2017,53, 6637, DOI: 10.1039/c7cc02433a

導師介紹

鄭佑軒

http://www.x-mol.com/university/faculty/11588

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潘毅

http://www.x-mol.com/university/faculty/11605

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