[发明专利]一种含锇共轭聚合物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种含锇共轭聚合物及其制备方法与应用。该含锇共轭聚合物结构式为其反应式为：本发明制得的含锇共轭聚合物溶解度高、稳定性好、具有较高的摩尔吸光系数和较好的电化学性能，并且可以引入不同功能导向的连接基团，从而使含锇共轭聚合物功能化。本发明提供的制备方法聚合路线简单高效、反应条件温和、官能团容忍度好、具有很好普适性的优点。该含锇共轭聚合物可以广泛应用于太阳能电池、发光二级管，场效应晶体管、化学传感器，化学开关等领域。

技术领域

本发明属于金属有机化学技术领域，具体涉及一种含锇共轭聚合物及其制备方法与应用。

背景技术

共轭聚合物(Conjugated polymer)是指一类具有大共轭离域π键的聚合物。其主要特征是电子和能量可以在整个高分子主链上迁移。不仅拥有优异的光电性能，还具备了良好的加工性能和力学性能(Chemical reviews 2007,107(4),1324-38.)。因其在发光二极管(J.Mater.Chem.C 2015,3(13),2974-3002)、太阳能电池(Advanced materials 2014,26(7),1006-24.)、化学传感器(Nature communications 2014,5,5404.)等领域的应用而备受关注。然而传统有机共轭聚合物材料已经不能满足未来能源化学的发展需要。

有机基元骨架中引入过渡金属能够带来物质基本属性的颠覆性突变，从而展现出独特的性能。例如在2013年，Xia等(Nat.Chem.2013,5,698-703)报道了一种新型的金属桥位金属杂稠环化合物——锇杂戊搭炔化合物，该化合物具有聚集诱导发光增强效应、大Stock位移、发光寿命长等特点，在有机光电领域具有重要的应用前景。2014年，Xia等报道了一类特定取代基的锇杂戊搭炔化合物，该类化合物具有很好的紫外-可见光吸收性能(Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,6232-6236)。2015年，Xia等又报道了另一类金属桥位的锇杂稠环化合物，其具有良好的光声成像和光热性能，在肿瘤的诊断和治疗中具有潜在的应用前景(Angew.Chem.Int.Ed.2015,54,6181-6185)。2017年，Xia等又报道了另一类含铆钉基团取代的金属锇杂戊搭炔衍生物，其具有良好的单分子电导值(J.Am.Chem.Soc.,2017,139,14344-14347)。

金属有机π共轭(dπ-pπ共轭)体系与纯有机π共轭(pπ-pπ共轭)体系性质有较大差别。含过渡金属的共轭高分子与传统的纯有机共轭高分子同样也有较大的差别。将过渡金属元素引入到共轭高分子的主链骨架中，能增强其自旋-轨道耦合(spin–orbit coupling,SOC)和促进单线态向三重态的系间窜越(intersystem crossing,ISC),以使共轭聚合物获得更多的三重激发态，从而展现不同的物理特性(Chem.Soc.Rev.2016,45(19),5264-5295.)。其金属中心与相邻的共轭有机单元相比，更具富电子结构特征。能够诱导电子和能量在高分子上更好得迁移。同时由于过渡金属种类多、价态可调控、激发态寿命较长、功能配体可设计性强，不仅增加聚合物结构的可设计性，不同功能导向的连接基团还可以实现最终聚合物的功能化。含过渡金属的共轭高分子有望成为一类全新功能材料，应用于能源化学领域。

然而此类聚合物的合成极度困难，进一步阻碍了其性能应用研究。因此，发展一种简便快捷地合成含过渡金属共轭聚合物的方法和策略就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含锇共轭聚合物，该含锇共轭聚合物的重复单元由金属杂环锇杂戊搭炔基团、共轭连接基团R₁和乙烯基团组成，上述重复单元中该金属杂环锇杂戊搭炔基团的3号位与该共轭连接基团R₁连接，该共轭连接基团R₁再与该乙烯基团连接，然后该乙烯基团与下一个金属杂环锇杂戊搭炔基团的7号位连接，其结构式如下：

含锇共轭聚合物