Синтез новых конденсированных и сопряженных соединений для рационального дизайна материалов органической электроники

Конструирование полисопряженных π-систем является чрезвычайно перспективным направлением не только фундаментальных, но и прикладных исследований, особенно в таких сферах практической деятельности, как органическая электроника и фотовольтаика. В рамках данного проекта мы планируем направить наши усилия на разработку надежных и эффективных методов синтеза новых конденсированных π-сопряженных соединений различной архитектуры, которые имеют в своей структуре как ароматические, так и гетероциклические ядра, представляющих интерес для создания фото- и электроактивных материалов. В этом ключе, мы намерены предложить удобные подходы для построения новых конденсированных (гетеро)ароматических молекул на основе 4Н-селенофено[3,2-b]индола, нафто[2,1-b]тиено[2,3-d]тиофена, индоло[3,2-a]карбазола, триазоло[1,5-a]птеридина, а также новых функциональных π-сопряженных молекул на основе 4-полифторалкил-3-цианопиридина и 4-полифторалкил пиримидина, 1,2,4,5-тетразина, триазоло[4,3-b][1,2,4,5]тетразина и пиридазина. Планируется разработка новых способов построения полициклических и пуш-пульных систем на основе 1,4-диазина и его азааналогов, включающих [1,2,5]халькогенодиазоло[3,4-b]пиразиновый, ди(гет)арил[f,h][1,2,5]халькогенодиазоло[3,4-b]хиноксалиновый, [1,2,5]халькогенодиазоло[3',4':5,6]пиразино[2,3-b]индольный и 8H-[1,2,5]халькогенодиазоло[3,4-b]тиено[2',3':4,5]пирроло[2,3-e]пиразиновый фрагменты. Для наиболее перспективных синтезированных соединений планируется исследование оптических, электрохимических, электронных свойств, на основании которого можно сделать выводы о пригодности соединений для создания на их основе устройств для органической электроники. Цель Основной целью данного проекта является изучение новых π-сопряженных и конденсированных соединений на основе как ароматических, так и гетероциклических ядер, включая разработку эффективных способов построения данных молекул, а также поиск удобных методов их модификации для получения функциональных производных, перспективных в качестве фото- и электроактивных материалов Задачи: 1. Синтез и изучение химических свойств новых π-сопряженных и конденсированных соединений на основе (гетеро)ароматических каркасов, имеющих изоэлектронное строение с трициклическими системами бензо[b]тиено[2,3-d]тиофена и бензо[4,5]селенофено[3,2-b]тиофена. В том числе, разработка методов построение π-сопряженных полициклических молекул, включающих в свою структуру данные (гетеро)ароматические каркасы. 2. Разработка способа получения новых π-сопряженных конденсированных систем на основе нафто[2,1-b]тиено[2,3-d]тиофена и его селенсодержащих аналогов. 3. Синтез и изучение химических свойств новых гетероциклических систем, созданных на базе остова индоло[3,2-a]карбазола. 4. Построение гетероциклических ансамблей, включающих [1,2,5]халькогенодиазоло[3,4-b]пиразиновый фрагмент, в атом-экономном PASE-варианте с минимальным числом химических и технологических стадий. 5. Синтез новых производных [1,2,4]триазоло[1,5-a]птеридина с расширенной системой π-сопряжения. 6. Разработка методов получения новых донорно-акцепторных гетероциклических систем, включающих 1,2,4,5-тетразиновый, пиридазиновый или [1,2,4]триазоло[4,3-b][1,2,4,5]тетразиновый фрагмент в качестве акцепторного блока. 7. Разработка методов синтеза новых π-сопряженных молекул на основе нитрила 4-полифторалкил никотиновой кислоты и 4-полифторалкил пиримидина содержащих в шестом положении донорные заместители. 8. Исследование оптических, электрохимических и электронных свойств полученных перспективных соединений, установление взаимосвязи «структура - свойства». Обозначенные новые задачи сопряжены с задачами Проекта 2019 и являются их логическим продолжением. Решение указанных задач позволит обеспечить доступ к широкому кругу новых субстратов, (гетеро)ароматических молекул, которые могут быть использованы для разработки фото- и электроактивных материалов. Актуальность: Органические конденсированные π-сопряженные молекулы являются структурной основой фото- и электролюминесцентных, зарядотранспортных материалов и светопоглощающих красителей – рабочих компонентов различных типов устройств органической электроники, фотоники и фотовольтаики. При этом, для достижения рентабельности таких устройств, существует острая потребность в увеличении их стабильности и продолжительности работы, повышении эффективности, а также снижении их себестоимости. Одним из вариантов решения данных проблем является разработка новых полупроводниковых материалов на основе различных π-сопряженных (карбо)гетероциклических соединений. Это объясняет устойчивый интерес ученых к данной тематике во всем мире, и стимулирует широчайший фронт исследований, направленных на разработку и изучение свойств новых эффективных органических полупроводников [Organic Electronics II: More Materials and Applications. Ed. by Klauk H., Wiley-VCH, 2012; Polycyclic Arenes and Heteroarenes: Synthesis, Properties, and Applications. Ed. by Miao, Q., John Wiley & Sons: New York, 2015]. В свете этого, развитие синтетической химии π-сопряженных органических соединений, включая поиск эффективных и надежных способов построения таких молекул, как основная научная проблема Проекта 2019 (19-13-00234) сохраняет свою актуальность в перспективе последующего применения данных субстратов при создании новых полупроводниковых материалов с заданными свойствами.