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  有機薄膜晶體管(organic thin-film transistor，OTFT)在顯示、射頻識別標簽、傳感等領域具有廣泛應用，因此，用于制備OTFT器件的高遷移率共軛聚合物的設計與合成備受關注。目前，共軛聚合物主要采用過渡金屬催化的交叉偶聯反應合成，如Suzuki反應、Stille反應和Kumada反應等。但是，有機金屬試劑的合成過程比較繁瑣，且有些有機金屬試劑穩定性差、提純困難，導致這類單體合成成本較高，不易宏量制備。更為重要的是，這類反應在聚合過程中會生成有毒的副產物，例如有機錫衍生物。這些缺點在一定程度上限制了共軛聚合物的宏量制備。

圖1  多氟代噻吩衍生物用于直接芳基化聚合合成共軛聚合物

  過渡金屬催化的芳環碳氫(C-H)鍵直接芳基化聚合(direct arylation polycondensation，DArP)是近年來快速發展的一類新型縮聚反應，具有原子經濟性好、綠色環保等優點，但用于高性能共軛聚合物的合成面臨著以下2個問題：

  (1) 與C-金屬鍵相比，C-H鍵的反應活性不高，導致聚合時間過長，脫溴、自偶聯等副反應會明顯影響聚合結果；

  (2) 在聚合過程中很難保證選擇性，容易產生支化或交聯等結構缺陷。

  針對這些問題，近幾年來研究人員從單體設計、催化劑體系篩選等方面開展了系列卓有成效的研究，例如，天津大學材料學院耿延候教授課題組研究了多氟代噻吩衍生物的DArP在合成高遷移率共軛聚合物方面的應用(圖1)。β位氟原子的引入一方面提高了噻吩α 位的直接芳基化反應活性，另一方面可以避免支化等副反應的發生。此外，氟原子可以引入非共價鍵弱相互作用，提高共軛主鏈的平面性，增強分子間的相互作用，從而提高共軛聚合物的遷移率。通過聚合條件的優化，4F2T和4FTVT的DArP可以合成數均分子量超過100 kDa的共軛聚合物；通過優化共聚單體的結構，獲得了空穴遷移率和電子遷移率分別達到2.63和8.11 cm2V?1s?1的雙極傳輸型聚合物半導體材料和電子遷移率達到4.97 cm2V?1s?1的純n型聚合物半導體材料。(Adv Mater,2015, 27, 6753; Adv Mater, 2017, 29, 1606217; Adv Funct Mater, 2018, 31, 1801097;Macromolecules, 2018, 51, 8752; Macromolecules, 2018, 51, 8652.)

  近日，耿延候教授在《高分子學報》2019年第2期發表的特約專論中系統評述了DArP在合成高遷移率共軛聚合物方面的最新進展，包括聚合機理、聚噻吩及其衍生物的合成以及D-A型共軛聚合物的合成，著重介紹了課題組近幾年在DArP方面取得的主要成果。最后，對該方向發展需要關注的研究內容和方向進行了展望。

  論文鏈接：http://www.gfzxb.org/fileGFZXB/journal/article/gfzxb/newcreate/gfzxb20180231gengyanhou.pdf