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 碳納米環(huán)作為碳納米材料家族中近年來涌現的重要成員，具有獨特的幾何結構和光電性質，其學術價值和應用價值被廣泛認可。由于其結構特殊且環(huán)張力大，長期以來精確構建碳納米環(huán)頗具有挑戰(zhàn)性。

近日，中科院理化所超分子光化學研究中心叢歡研究員團隊聯(lián)合上海中醫(yī)藥大學科研人員利用光化學合成手段，在精確合成碳納米環(huán)分子方面取得新進展。研究人員利用經典光化學蒽[4+4]二聚反應的可逆性，原創(chuàng)發(fā)展了蒽光二聚-解聚合成策略，并在前期工作(J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 11144)基礎上進一步拓展了該策略在合成大張力共軛大環(huán)方面的成功應用。

紫外光照射下，8字型的雙環(huán)分子可進行逆[4+4]反應實現大環(huán)擴環(huán)，利用大環(huán)的蒽結構單元作為雙烯體，與原位生成的苯炔分子發(fā)生聯(lián)系兩步 [4+2]環(huán)加成反應，進而完成首例五蝶烯衍生的碳納米雙環(huán)分子合成。在另一項工作中，通過調控側臂合成子的長度和彎曲角度，實現了在蒽二聚體骨架的鈍角端關環(huán)，還原芳構化后完成蒽二聚體衍生的寡聚對苯撐大環(huán)合成。

新合成的共軛大環(huán)分子均具有較高的熒光量子產率，其中兼具五蝶烯和對苯撐共軛結構的大環(huán)分子經過拆分后表現出較好的圓偏振發(fā)光性質。上述結果顯示該系列分子在有機多孔材料、光電材料等方面的潛在應用價值。

上述研究成果分別發(fā)表于《中國化學》(Chin. J. Chem. 2018, 36, 1135，并被選為2018年第12期封面文章)和《德國應用化學》(Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, DOI: 10.1002/anie.201814482)，理化所碩士研究生郭利峰和博士后徐偉分別是上述論文的第一作者。

相關研究工作得到了中科院B類先導專項、國家自然科學基金委、國家重點研發(fā)計劃和理化所所長基金的大力支持。