含Benzo[a]azulene单元的锯齿状梯形共轭聚合物的表面在位合成

吴名辉 MühlinghausMarkus 李雪超 徐超婕 陈强 张海明 MüllenKlaus 迟力峰

引用本文: 吴名辉, MühlinghausMarkus, 李雪超, 徐超婕, 陈强, 张海明, MüllenKlaus, 迟力峰. 含Benzo[a]azulene单元的锯齿状梯形共轭聚合物的表面在位合成[J]. 物理化学学报, 2024, 40(8): 230702. doi: 10.3866/PKU.WHXB202307024 shu
Citation:  Minghui Wu, Markus Mühlinghaus, Xuechao Li, Chaojie Xu, Qiang Chen, Haiming Zhang, Klaus Müllen, Lifeng Chi. On-Surface Synthesis of Chevron-Shaped Conjugated Ladder Polymers Consisting of Benzo[a]azulene Units[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2024, 40(8): 230702. doi: 10.3866/PKU.WHXB202307024 shu

含Benzo[a]azulene单元的锯齿状梯形共轭聚合物的表面在位合成

    通讯作者: MüllenKlaus, muellen@mpip-mainz.mpg.de; 迟力峰, chilf@suda.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金 51821002

    国家自然科学基金 22072103

    国家自然科学基金 22161132026

    苏州纳米科技协同创新中心 

    江苏省高等学校重点学科建设项目 PAPD

    高等学校学科创新引智计划 “111”计划

    江苏省卓越博士后计划 

摘要: 梯形共轭聚合物(CLPs)因其独特的光电性质而受到广泛关注。绝大多数CLPs是通过溶液方法合成的,但近年来,在超高真空环境中进行的表面原位合成策略逐渐崭露头角,成为CPL合成的新方法。表面原位合成方法能够克服传统溶液合成的限制,如随着聚合度增加而受限的溶解度和结构稳定性,从而实现复杂共轭结构的精确合成。Azulene衍生物是在表面合成非苯型CLPs的有吸引力的前体。与传统的只含六元环的CLPs相比,使用烷基取代的azulene作为前体分子,有望获得具有复杂骨架结构的CLPs,从而调控其电子性质,但目前很少有人探索这种策略。本文报道了3,3'-二溴-2,2’-二甲基-1,1’-联薁(DBMA)在Au(111)表面上的热化学反应。在室温的Au(111)衬底上,我们发现沉积的分子在重构表面的fcc (面心立方堆积)区域形成无定型的聚集体,并在100 ℃以下保持形貌不变。当退火温度高于150 ℃后,DBMA发生脱溴反应并与金原子络合形成具有复杂空间立体结构的2,2’-二甲基-1,1’-联薁有机金属聚合物,并展现出迥异的图像特征。随后在更高温度下退火,有机金属聚合物脱去金属原子并经历碳碳偶联反应。该过程伴随着甲基与相邻薁单元之间的分子内环化反应,形成了含有benzo[a]azulene单元的梯形共轭聚合物。有趣的是,我们发现当一侧甲基参与反应并在聚合物中形成六元环时,会显著地弯折聚合物链,使得另一侧甲基与薁单元之间的距离增加,并抑制预期的环化过程。我们通过键分辨扫描探针显微镜对反应过程中的相关结构进行了研究,发现反应结果与反应中间结构的应力关联紧密。我们的结果表明,烷基取代的azulene前体可应用于非苯型碳纳米结构的表面合成,并有望实现扩展的非苯型二维碳纳米结构。

English

    1. [1]

      Grimsdale, A. C.; Müllen, K. Macromol. Rapid Commun. 2007, 28, 1676. doi: 10.1002/marc.200700247

    2. [2]

      Lee, J.; Kalin, A. J.; Yuan, T. Y.; Al-Hashimi, M.; Fang, L. Chem. Sci. 2017, 8, 2503. doi: 10.1039/c7sc00154a

    3. [3]

      Scherf, U. J. Mater. Chem. 1999, 9, 1853. doi: 10.1039/a900447e

    4. [4]

      Yu, L. P.; Chen, M.; Dalton, L. R. Chem. Mater. 1990, 2, 649. doi: 10.1021/cm00012a013

    5. [5]

      Leng, M.; Fang, L. Processing of Conjugated Ladder Polymers. In Ladder Polymers; Xia, Y.; Yamaguchi M.; Luh, T.-Y.; Eds. Wiley-VCH: online edition; 2023; pp. 97–120. doi: 10.1002/9783527833306.ch4

    6. [6]

      Lee, J. B. Asian J. Org. Chem. 2023, 12, e202300104. doi: 10.1002/ajoc.202300104

    7. [7]

      Li, X.; Niu, K.; Zhang, J.; Yu, X.; Zhang, H.; Wang, Y.; Guo, Q.; Wang, P.; Li, F.; Hao, Z.; et al. Natl. Sci. Rev. 2021, 8, nwab093. doi: 10.1093/nsr/nwab093

    8. [8]

      Pawlak, R.; Meyer, E.; Anindya, K. N.; Shimizu, T.; Liu, J. C.; Sakamaki, T.; Shang, R.; Rochefort, A.; Nakamura, E. J. Phys. Chem. C 2022, 126, 19726. doi: 10.1021/acs.jpcc.2c05866

    9. [9]

      Sun, K. W.; Ji, P. H.; Zhang, J. J.; Wang, J. X.; Li, X. C.; Xu, X.; Zhang, H. M.; Chi, L. F. Small 2019, 15, 1804526 doi: 10.1002/smll.201804526

    10. [10]

      Sun, K. W.; Li, X. C.; Chen, L.; Zhang, H. M.; Chi, L. F. J. Phys. Chem. C 2020, 124, 11422. doi: 10.1021/acs.jpcc.0c01272

    11. [11]

      Tang, Y. N.; Ejlli, B.; Niu, K. F.; Li, X. C.; Hao, Z. M.; Xu, C. J.; Zhang, H. M.; Rominger, F.; Freudenberg, J.; Bunz, U. H. F.; Müllen, K.; Chi, L. F. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202204123. doi: 10.1002/anie.202204123

    12. [12]

      Yu, X.; Cai, L. L.; Bao, M. L.; Sun, Q.; Ma, H. H.; Yuan, C. X.; Xu, W. Chem. Commun. 2020, 56, 1685. doi: 10.1039/c9cc07421j

    13. [13]

      Cai, J.; Ruffieux, P.; Jaafar, R.; Bieri, M.; Braun, T.; Blankenburg, S.; Muoth, M.; Seitsonen, A. P.; Saleh, M.; Feng, X.; Müllen, K.; Fasel, R.; et al. Nature 2010, 466, 470. doi: 10.1038/nature09211

    14. [14]

      Fan, Q.; Yan, L.; Tripp, M. W.; Krejčí, O.; Dimosthenous, S.; Kachel, S. R.; Chen, M.; Foster, A. S.; Koert, U.; Liljeroth, P.; Gottfried, J. M. Science 2021, 372, 852. doi: 10.1126/science.abg4509

    15. [15]

      de la Torre, B.; Matěj, A.; Sánchez-Grande, A.; Cirera, B.; Mallada, B.; Rodríguez-Sánchez, E.; Santos, J.; Mendieta-Moreno, J. I.; Edalatmanesh, S.; Lauwaet, K.; et al. Nat. Commun. 2020, 11, 4567. doi: 10.1038/s41467-020-18371-2

    16. [16]

      Li, D.; Qiu, X.; Li, S.; Ren, Y.; Zhu, Y.; Shu, C.; Hou, X.; Liu, M.; Shi, X.; Qiu, X.; Liu, P. J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 12955. doi: 10.1021/jacs.1c05586

    17. [17]

      Di Giovannantonio, M.; Urgel, J. I.; Beser, U.; Yakutovich, A. V.; Wilhelm, J.; Pignedoli, C. A.; Ruffieux, P.; Narita, A.; Müllen, K.; Fasel, R. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 3532. doi: 10.1021/jacs.8b00587

    18. [18]

      Jiménez-Martín, A.; Villalobos, F.; Mallada, B.; Edalatmanesh, S.; Matěj, A.; Cuerva, J. M.; Jelínek, P.; Campaña, A. G.; La Torre, B. D. Chem. Sci. 2023, 14, 1403. doi: 10.1039/d2sc04722e

    19. [19]

      Liu, M.; Liu, M.; She, L.; Zha, Z.; Pan, J.; Li, S.; Li, T.; He, Y.; Cai, Z.; Wang, J.; Zheng, Y.; Qiu, X.; Zhong, D. Nat. Commun. 2017, 8, 14924. doi: 10.1038/ncomms14924

    20. [20]

      Bravo, S.; Correa, J.; Chico, L.; Pacheco, M. Sci. Rep. 2018, 8, 11070. doi: 10.1038/s41598-018-29288-8

    21. [21]

      Cervenka, J.; Flipse, C. F. J. Phys. Rev. B 2009, 79, 195429. doi: 10.1103/PhysRevB.79.195429

    22. [22]

      Deyerling, J.; Portner, M.; Dordevic, L.; Riss, A.; Bonifazi, D.; Auwarter, W. J. Phys. Chem. C 2022, 126, 8467. doi: 10.1021/acs.jpcc.2c00912

    23. [23]

      Mallada, B.; de la Torre, B.; Mendieta-Moreno, J. I.; Nachtigallová, D.; Matěj, A.; Matoušek, M.; Mutombo, P.; Brabec, J.; Veis, L.; Cadart, T.; et al. J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 14694. doi: 10.1021/jacs.1c06168

    24. [24]

      Mishra, S.; Beyer, D.; Berger, R.; Liu, J. Z.; Groning, O.; Urgel, J. I.; Müllen, K.; Ruffieux, P.; Feng, X. L.; Fasel, R. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 1147. doi: 10.1021/jacs.9b09212

    25. [25]

      Mishra, S.; Fatayer, S.; Fernandez, S.; Kaiser, K.; Pena, D.; Gross, L. ACS Nano 2022, 16, 3264. doi: 10.1021/acsnano.1c11157

    26. [26]

      Peres, N. M. R.; Guinea, F.; Castro Neto, A. H. Phys. Rev. B 2006, 73, 125411. doi: 10.1103/PhysRevB.73.125411

    27. [27]

      Xin, H. S.; Gao, X. K. ChemPlusChem 2017, 82, 945. doi: 10.1002/cplu.201700039

    28. [28]

      Xin, H. S.; Hou, B.; Gao, X. K. Acc. Chem. Res. 2021, 54, 1737. doi: 10.1021/acs.accounts.0c00893

    29. [29]

      Fan, Q.; Martin-Jimenez, D.; Ebeling, D.; Krug, C. K.; Brechmann, L.; Kohlmeyer, C.; Hilt, G.; Hieringer, W.; Schirmeisen, A.; Gottfried, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 17713. doi: 10.1021/jacs.9b08060

    30. [30]

      Hou, I. C. Y.; Sun, Q.; Eimre, K.; Di Giovannantonio, M.; Urgel, J. I.; Ruffieux, P.; Narita, A.; Fasel, R.; Mullen, K. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 10291. doi: 10.1021/jacs.0c03635

    31. [31]

      Zeng, H. N.; Png, Z. M.; Xu, J. Chem. Asian J. 2020, 15, 1904. doi: 10.1002/asia.202000444

    32. [32]

      Alder, R. W.; Whiteside, R. W.; Whittaker, G.; Wilshire, C. J. Am. Chem. Soc. 1979, 101, 629. doi: 10.1021/ja00497a024

    33. [33]

      Alder, R. W.; Wilshire, C. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1975, 13, 1464. doi: 10.1039/p29750001464

    34. [34]

      Bartels, L.; Meyer, G.; Rieder, K. H. Phys. Rev. Lett. 1998, 80, 2004. doi: 10.1103/PhysRevLett.80.2004

    35. [35]

      Mohn, F.; Repp, J.; Gross, L.; Meyer, G.; Dyer, M. S.; Persson, M. Phys. Rev. Lett. 2010, 105, 266102. doi: 10.1103/PhysRevLett.105.266102

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  • 发布日期:  2024-08-15
  • 收稿日期:  2023-07-12
  • 接受日期:  2023-09-18
  • 修回日期:  2023-09-08
  • 网络出版日期:  2023-09-22
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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