电子缺乏的吩嗪类化合物：在气相、溶液和固态中的合成、结构、氧化还原性质及光电性能

《Chemistry – A European Journal》：Electron-Deficient Phenazines: Synthesis, Structures, Redox, and Optoelectronic Properties in the Gas Phase, in Solution, and in the Solid State

高温气相反应制备了具有环-C4F8取代基的苯扎嗪新衍生物，经Cu粉还原后得到含氟苯并[a]苯扎嗪衍生物。单晶X射线结构揭示了分子平面性和π堆积行为，光电子能谱显示其电子亲和力超过C60，循环伏安法证实其具有强还原活性。光谱电化学和EPR分析结合DFT计算，阐明了取代模式对光电器件性能的影响，TRMC和荧光光谱进一步验证其在有机电子器件中的应用潜力。

　　

摘要

1,4-C₄F₈I₂与吩嗪（PHNZ）在高温下的气相反应生成了新的热稳定和空气稳定的衍生物，这些衍生物含有环状-C₄F₈取代基，具体包括1,2-PHNZ(C₄F₈)、2,3-PHNZ(C₄F₈)、1,2:6,7-PHNZ(C₄F₈)₂、1,2:7,8-PHNZ(C₄F₈)₂和1,2:8,9-PHNZ(C₄F₈)₂。在Cu粉末存在下进行反应时，部分环状-C₄F₈取代基发生了还原脱氟/芳香化反应，生成了2,3-PHNZ(C₄F₄)、2,3-PHNZ(C₄HF₃和1,2:6,7-PHNZ(C₄F₈)(C₄F₄)，这些化合物是苯并[a]吩嗪的三氟或四氟衍生物。这些化合物的单晶X射线衍射结构表明2,3-PHNZ(C₄F₄)和2,3-PHNZ(C₄HF₃具有平面结构，而1,2-PHNZ(C₄HF₃)、1,2-PHNZ(C₄F₄)、1,2-PHNZ(C₄F₈)和2,3-PHNZ(C₄F₈)则表现出有序的π堆叠结构。PHNZ(C₄F₈)_1,2衍生物的低温气相光电子光谱显示它们是强电子受体，其中三种PHNZ(C₄F₈)₂异构体的电子亲和力甚至超过了C₆₀。在乙腈中的循环伏安法实验表明，这五种PHNZ(C₄F₈)_1,2化合物可发生可逆的一电子还原反应，其还原电位相对于未取代的PHNZ有较大的正偏移。PHNZ(C₄F₈)_1,2^{? •}阴离子自由基的光电化学吸收光谱和EPR光谱以及广泛的密度泛函理论（DFT）计算揭示了不同取代模式对PHNZ(C₄F₈)_1,2衍生物和PHNZ(C₄F₈)_1,2^{? •}阴离子自由光电性质的重要影响。通过记录PHNZ(C₄F₈)_1,2衍生物与供体聚(3-己基噻吩）（P3HT）混合物的时域微波电导（TRMC）测量结果和光致发光光谱，评估了这些新化合物在光电设备中的潜在应用。

图形摘要

高温气相反应生成了含有环状-C₄F₈、环状-C₄F₄和环状-C₄F₃取代基的电子缺乏型吩嗪衍生物，并报道了五种单晶X射线结构。通过一系列光谱学和理论研究，证实了这些衍生物在气相、溶液和固态下的强电子接受能力。光电化学研究揭示了光电性质显著依赖于取代基类型。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。