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聯立縮擴環反應—-雜環稠合開環富勒烯C60的電合成及其光伏應用
近日，中國科學技術大學王官武教授課題組通過電化學還原[60]富勒烯稠合四氫噠嗪，在微量氧的作用下，再與三氟乙酸（TFA）、烷基溴化物或鄰苯二甲酰氯反應，生成了具有新穎的1,1,2,6-或1,1,4,6-加成模式的吡唑啉稠合開環[60]富勒烯衍生物。該反應同時發生了縮環反應和擴環反應，這在電化學上是首次被發現。相關成果在線發表于Angew. Chem. Int.Ed.2023, e202304321（DOI: 10.1002/anie.202304321）。
擴環和縮環反應可以擴大和縮小現有環的大小。例如，在Baeyer-Villiger氧化、Beckmann重排、Tiffeneau-Demjanov反應和Dowd-Beckwith反應中發生擴環反應，而在Wolff、Wagner-Meerwein、Favorskii、Perkin和pinacol重排中發生縮環反應。這些反應可以有效地構建各種用單一的環化反應不可能或難以合成的環狀化合物。但是目前同時發生電化學縮環和擴環反應仍未被發現。
王官武教授團隊發展了一種在微量氧存在下，電化學引發的C60稠合四氫噠嗪與親電試劑的聯立縮擴環反應，生成了具有新穎的1,1,2,6-或1,1,4,6-加成模式的吡唑啉稠合開環[60]富勒烯衍生物。本項研究首次通過電合成實現聯立縮擴環反應。合成的具有代表性C60衍生物還被用作有機太陽能電池（OSCs）活性層的第三組分，得到具有比二元器件更高的光電轉化效率（PCE）。
王官武教授團隊將合成的代表性C60衍生物2a、2g、3a和3a'應用到具有ITO/PEDOT:PSS/D18-Cl:N3:fullerene（1:1.2:0.2）/PDIN/Ag結構的有機太陽能電池（OSCs）中。基于D18-Cl:N3: C60衍生物的OSC的最高PCE為18.67%，顯著高于不含C60衍生物的對照器件（17.89%）。這些結果表明，C60衍生物2a、2g、3a和3a'是具有作為OSCs活性層的第三組分受體材料的潛在應用價值。
通過本項研究實現聯立縮擴環反應，選擇性地生成1,1,2,6-或1,1,4,6-加成模式的吡唑啉稠合開環[60]富勒烯衍生物，合成的具有代表性C60衍生物還被用作有機太陽能電池（OSCs）活性層的第三組分，得到具有比二元器件更高的光電轉化效率（PCE），從而進一步拓展了富勒烯在有機太陽能電池（OSCs）的應用前景。
