综合化学实验设计：非稠环电子受体的设计、合成及光电性质研究

引用本文: 刘文旭, 韩峰, 王博轩, 刘骅驿, 古晓斌, 张昕, 刘瑶. 综合化学实验设计：非稠环电子受体的设计、合成及光电性质研究[J]. 大学化学, 2025, 40(10): 263-275. doi: 10.12461/PKU.DXHX202412021 shu

Citation: Wenxu Liu, Feng Han, Boxuan Wang, Huayi Liu, Xiaobin Gu, Xin Zhang, Yao Liu. Comprehensive Chemical Experiment: Design, Synthesis, and Photoelectronic Properties Study of Fully Non-Fused Ring Electron Acceptors[J]. University Chemistry, 2025, 40(10): 263-275. doi: 10.12461/PKU.DXHX202412021 shu

综合化学实验设计：非稠环电子受体的设计、合成及光电性质研究

刘文旭 ^1,3, ,
韩峰 ^1, ,
王博轩 ^1,3, ,
刘骅驿 ^3, ,
古晓斌 ^2, ,
张昕 ^2, ,
刘瑶 ^3,

1.
北京化工大学化学学院有机化学系, 北京 100029;
2.
中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 材料与光电研究中心, 北京 101408;
3.
北京化工大学软物质科学与工程高精尖创新中心, 北京 100029
基金项目:
中国科学院青年创新促进会(2022165)

北京化工大学化学学院 2024 年本科教育教学改革研究项目(2024HXJG28)

摘要: 本文设计了一个以非稠环电子受体材料为核心的综合实验，涵盖分子合成及光电性质研究。实验创新性地将太阳能利用与Suzuki偶联反应引入教学，通过“文献研读-实验操作-机理探讨”模式深化“结构决定性质”的化学思维。培养学生实验操作及数据处理能力，同时融入绿色化学理念，有效提升学生的创新意识与协作能力，为科研深造奠定基础。

关键词:

English

Comprehensive Chemical Experiment: Design, Synthesis, and Photoelectronic Properties Study of Fully Non-Fused Ring Electron Acceptors

1.
Department of Organic Chemistry, College of Chemistry, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China;
2.
Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, College of Materials Science and Opto-Electronic Technology, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 101408, China;
3.
Beijing Advanced Innovation Center for Soft Matter Science and Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China
Received Date: 02 December 2024
Revised Date: 07 April 2025
Available Online: 05 August 2025

Abstract: This study presents a comprehensive experiment focusing on the design and synthesis of non-fused ring electron acceptors, along with the investigation of their photoelectronic properties. The experiment innovatively incorporates solar energy utilization and Suzuki coupling reactions into the curriculum, employing a “literature review-experimental manipulation-mechanistic exploration” approach to reinforce the fundamental chemical principle that “structure determines properties”. This methodology aims to enhance students’ experimental skills and data processing capabilities, while integrating principles of green chemistry. The approach effectively fosters students’ innovative thinking and collaborative skills, thereby providing a robust foundation for future scientific research.

Key words:

1. [1]
  Yu, G.; Gao, J.; Hummelen, J. C.; Wudl, F.; Heeger. A. J. Science 1995, 270 (5343), 1789.Yu, G.; Gao, J.; Hummelen, J. C.; Wudl, F.; Heeger. A. J. Science 1995, 270 (5343), 1789.
2. [2]
  Zhang, G.; Lin, F. R.; Qi, F.; Heumüller, T.; Distler, A.; Egelhaaf, H. J.; Li, N.; Chow, P. C. Y.; Brabec, C. J.; Jen, A. K. Y.; et al. Chem. Rev. 2022, 122 (18), 14180.Zhang, G.; Lin, F. R.; Qi, F.; Heumüller, T.; Distler, A.; Egelhaaf, H. J.; Li, N.; Chow, P. C. Y.; Brabec, C. J.; Jen, A. K. Y.; et al. Chem. Rev. 2022, 122 (18), 14180.
3. [3]
  Lin, Y.; Wang, J.; Zhang, Z. G.; Bai, H.; Li, Y.; Zhu, D.; Zhan, X. Adv. Mater. 2015, 27 (7), 1170.Lin, Y.; Wang, J.; Zhang, Z. G.; Bai, H.; Li, Y.; Zhu, D.; Zhan, X. Adv. Mater. 2015, 27 (7), 1170.
4. [4]
  Zhu, L.; Zhang, M.; Zhou, G.; Wang, Z.; Zhong, W.; Zhuang, J.; Zhou, Z.; Gao, X.; Kan, L.; Hao, B.; et al. Joule 2024, 8 (11), 3153.Zhu, L.; Zhang, M.; Zhou, G.; Wang, Z.; Zhong, W.; Zhuang, J.; Zhou, Z.; Gao, X.; Kan, L.; Hao, B.; et al. Joule 2024, 8 (11), 3153.
5. [5]
  Zhang, X.; Gu, X.; Huang, H. Acc. Chem. Res. 2024, 57 (6), 981.Zhang, X.; Gu, X.; Huang, H. Acc. Chem. Res. 2024, 57 (6), 981.
6. [6]
  Bai, Q.; Liang, Q.; Li, H.; Sun, H.; Guo, X.; Niu, L. Aggregate 2022, 3 (6), e281.Bai, Q.; Liang, Q.; Li, H.; Sun, H.; Guo, X.; Niu, L. Aggregate 2022, 3 (6), e281.
7. [7]
  张家浩, 李鹏伟, 李恺, 张懿强, 宋延林. 大学化学, 2024, 39 (1), 201.
8. [8]
  刘雅楠, 贺宇飞, 李殿卿. 大学化学, 2024, 39 (8), 306.
9. [9]
  邢其毅, 裴坚, 裴伟伟, 徐瑞秋. 基础有机化学(下册). 第4版. 北京: 北京大学出版社, 2016: 1142-1145.
10. [10]
  李田, 马锴果, 高珍, 李维红. 大学化学, 2016, 31 (1), 98.
11. [11]
  邢其毅, 裴坚, 裴伟伟, 徐瑞秋. 基础有机化学(上册). 第4版. 北京: 北京大学出版社, 2016: 651-652.
12. [12]
  Zhang, Z.; Zhang, S.; Liu, Z.; Zhang, Z.; Li, Y.; Li, C.; Chen, H. Acta Phys.-Chim. Sin. 2019, 35, 394.Zhang, Z.; Zhang, S.; Liu, Z.; Zhang, Z.; Li, Y.; Li, C.; Chen, H. Acta Phys.-Chim. Sin. 2019, 35, 394.
13. [13]
  Ma, B.; Shi, Q.; Ma, X.; Li, Y.; Chen, H.; Wen, K.; Zhao, R.; Zhang, F.; Lin, Y.; Wang, Z.; et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61 (16), e202115969.Ma, B.; Shi, Q.; Ma, X.; Li, Y.; Chen, H.; Wen, K.; Zhao, R.; Zhang, F.; Lin, Y.; Wang, Z.; et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61 (16), e202115969.
14. [14]
  段连运, 周公度. 大学化学, 1989, 4 (2), 1.
15. [15]
  Yang, C.; Zhang, S.; Ren, J.; Gao, M.; Bi, P.; Ye, L.; Hou, J. Energy Environ. Sci. 2020, 13 (9), 2864.Yang, C.; Zhang, S.; Ren, J.; Gao, M.; Bi, P.; Ye, L.; Hou, J. Energy Environ. Sci. 2020, 13 (9), 2864.

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1.
沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳 110142

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English

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