氧化噻吩：更好的有机电子学材料

诸平

根据美国化学会（ACS）会议消息，强劲的氟氧化剂将氧加至噻吩硫原子上以生成新的导电材料。以噻吩为基础的材料已成为制造电子设备的重要有机半导体材料。应用于如太阳能电池、场效应晶体管以及发光二极管等。为了更好地控制电子性能和提高低聚物噻吩链的稳定性,化学家已经开始部分或完全氧化噻吩的硫原子。将氧加到硫原子上是相当奏效的,然而,由于能够胜任如此足够强大的氧化剂几乎没有。

以色列特拉维夫大学（Tel Aviv University）的氟化学家什洛莫·罗森（Shlomo Rozen）研究小组已经想出了这样一种方法，他的研究团队经过努力开发出元素氟的“后代”试剂。众所周知，氟是最强的一种氧化剂,但其极端的反应性难以控制。为了抑制氟的氧转移反应,这也是氟的一个主要用途, 罗森通过氮气稀释F₂，将混合气体鼓入乙腈水溶液制得了HOF·CH₃CN化合物。

罗森本周在美国新奥尔良（New Orleans）召开的美国化学学会全国会议氟化学分会主办的研讨会上，介绍他的研究小组创建HOF·CH₃CN和其他易于使用的氟衍生物。罗森的研究小组用HOF·CH₃CN去选择性地制备低聚噻吩类化合物，既包含全氧化又包含单氧化噻吩单元。研究人员将氧原子转移到双溴噻吩类分子(如图1所示),然后与未氧化的噻吩类物质交叉耦合。

图1 双噻吩的氧化反应

由此产生的部分氧化的低聚噻吩类物质可以进一步用HOF·CH₃CN进行处理完全被氧化，(Chem. Eur. J., DOI: 10.1002/chem.201203936). 罗森声称此项技术可以更好的调节这种新材料的电子性能:制备出与迄今为止测量过的任何其他排列的低聚噻吩类物质相比较，具有更窄的电子能带间隙和较高的氧化和还原电位的低聚噻吩类化合物。哥伦比亚大学的Luis M. Campos对于罗森等人通过与乙腈络合发现了HOF的稳定形式给予了很高的评价，认为此发现对于进一步开发这类新型有机半导体材料有很大潜力, Luis M. Campos在自己的实验室也使用罗森研究小组制备的试剂（图2），其目的是为了优化共轭有机材料例如分子导线等的电子特性——Emma J. Dell and Luis M. Campos.The preparation of thiophene-S,S-dioxides and their role in organic electronics.  

J. Mater. Chem., 2012,22：12945-12952. DOI: 10.1039/C2JM31220D.

图2 噻吩衍生物的氧化反应 

    罗森对噻吩类化合物进行的最新研究成果表明，在一种可靠的样式中其能级是可以调节的,这样就为探索它们的广泛应用开启了新的可能性。更多信息请浏览：

Shay Potash, Prof. Shlomo Rozen. New Conjugated Oligothiophenes Containing the Unique Arrangement of Internal Adjacent [All]-S,S-Oxygenated Thiophene Fragments. Chemistry - A European Journal，27 MAR 2013，DOI: 10.1002/chem.201203936.