​Angew.：基于抗芳香族二苯并五烯的共轭纳米环聚合物用于有机电池中的电荷存储

凭借其弯曲的 π 系统、循环共轭和固有的空腔，共轭纳米环对有机电子应用很有吸引力。为了易于加工和形态稳定性，希望将其掺入聚合物中，但迄今为止，除了少数例外，都因合成困难而受到阻碍。

在此，乌尔姆大学Birgit Esser团队提出了一种使用二苯并[a,e]戊二烯（DBP）作为中心连接体合成共轭纳米环聚合物的独特策略。具体而言，该工作通过合成具有二噻吩基二酮（吡咯并吡咯）、芴和咔唑共聚单体的三种电子多样化的共聚物来证明这种多功能性，并报告了第一个供体-受体纳米环聚合物。

光电研究揭示了环状或线性共轭的普遍存在，这取决于共聚单体单元，以及通过 DBP 单元的反芳香特性实现的双极性电化学特性。作为第一份关于使用共轭纳米环作为正极材料进行电荷存储的报告，研究表明，与同等的无纳米环参考聚合物相比，含纳米环聚合物的电池性能有了显着改善。

图1. 具有不同电子结构的共扼纳米环共聚物P1，P2和P3

总之，该工作通过合成三种不同的电子共聚物展示了这种方法的多功能性。通过使用二噻吩基二吡咯啉(DTDPP)、芴和咔唑共聚物等一系列参考化合物和聚合物，以研究纳米环的存在对聚合物光电性能的影响。研究发现，在DTDPP共聚物中，由于其给体-受体特性，沿聚合物主链的共轭作用主导了光电性能。而在芴和咔唑共聚物中，主要通过纳米环内的环共轭作用。

此外，通过第一个原理进一步证明了它们作为电荷存储材料的应用，并观察到与 DBP 咔唑共聚物相比，DBP-纳米环咔唑共聚物作为锂有机半电池的正极材料具有更好的性能。因此，该项研究将进一步为获得纳米环基聚合物并探索其作为下一代电荷存储材料的应用铺平了道路。

图2. 电化学性能

Conjugated Nanohoop Polymers based on Antiaromatic Dibenzopentalenes for Charge Storage in Organic Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202306184