众所周知，在过去的三十年中，有机半导体材料已经被广泛应用到各种前沿领域，例如，光伏电池，场效应晶体管，发光二极管。然而，作为构建稳定的n-型有机半导体的明星母体结构，四溴取代的萘四甲酸二酐（TBNDA）却仅仅经历十几年的发展历程。自从2006年TBNDA的横空出世，以其为前驱体构建的多样化有机半导体材料，得到了很多研究者的青睐。目前为止， 已经开发出一系列成熟的合成策略来修饰其母体结构，包括纵向酰亚胺的官能化和苯环的横向扩展。由于基于TBNDA所制备的小分子和聚合物材料呈现出特有的近红外吸收，较低LUMO能级等特点，因而在有机场效应晶体管、气体传感器、离子检测、超分子自组装中、以及热电转换等领域得到广泛应用。

最近，南洋理工大学/香港城市大学张其春教授课题组和苏州大学路建美教授课题组合作介绍了TBNDA结构的前世今生， 系统性的总结了TBNDA及其衍生物的合成策略和应用领域， 同时阐述了当前存在的机遇和挑战，为后续设计更加新颖的TBNDA衍生物以及探索更多的应用前景提供了理论支撑和策略指导。

图1. 常见的TBNDA衍生物的合成策略及其应用领域。

在分子合成设计方面，本文详尽汇总了近年来TBNDA母体结构的合成方法及其衍生物的合成策略。其中，最为突出的问题是，TBNDA本身的难溶性给后期的分子设计与合成带来较大困难。作者全面性的将已经发展出的解决策略概括为以下三种：

策略一：通过两端酸酐的水解，提高分子的溶液可加工性。

策略二：利用直接横向苯环取代，引入噻吩基团来提高分子整体的溶解性，进一步推动纵向的酰基化或者横向的苯环扩张。

策略三：实现两端酸酐的酰基化来引入较长的柔性碳链，随后进行横向的功能基团修饰，包括杂原子和全碳环成环反应，单、二、三或四选择性取代的非成环反应，脱卤或者卤素交换反应，二聚体以及少见的聚合反应。因而，策略三在目前所有研究中应用也最为广泛。

在材料应用方面，目前所涉及到的TBNDA衍生物主要应用于有机场效应晶体管，少量应用于离子传感器，超分子自组装，OFET型气体传感器和热电转换器，制备生物诊断领域的纳米粒子，研究近红外的 J聚集行为等。总的来说，基于TBNDA及其衍生物研究的领域相对比较狭窄，发展比较缓慢，未来仍具有很大的发展空间。

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Recent progress in the Usage of Tetrabromo-substituted Naphthalenetetracarboxylic Dianhydrides as a Building Block to Construct Organic Semiconductors and their Applications

Cheng Zhang, Qichun Zhang, Zongrui Wang, Hua Li and Jian-Mei Lu

Org. Chem. Front., 2020, Advance Article
https://doi.org/10.1039/D0QO00637H

*文中图片皆来源上述文章

路建美 教授

苏州大学 材料与化学化工学部

张其春 教授

南洋理工大学 材料与科学工程学院