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 碳納米環(huán)作為碳納米材料家族中近年來涌現(xiàn)的重要成員，具有獨(dú)特的幾何結(jié)構(gòu)和光電性質(zhì)，其學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值被廣泛認(rèn)可。由于其結(jié)構(gòu)特殊且環(huán)張力大，長期以來精確構(gòu)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(xué)研究中心叢歡研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合上海中醫(yī)藥大學(xué)科研人員利用光化學(xué)合成手段，在精確合成碳納米環(huán)分子方面取得新進(jìn)展。研究人員利用經(jīng)典光化學(xué)蒽[4+4]二聚反應(yīng)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(chǔ)上進(jìn)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(yīng)用。

紫外光照射下，8字型的雙環(huán)分子可進(jìn)行逆[4+4]反應(yīng)實(shí)現(xiàn)大環(huán)擴(kuò)環(huán)，利用大環(huán)的蒽結(jié)構(gòu)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(yīng)，進(jìn)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(xiàng)工作中，通過調(diào)控側(cè)臂合成子的長度和彎曲角度，實(shí)現(xiàn)了在蒽二聚體骨架的鈍角端關(guān)環(huán)，還原芳構(gòu)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(chǎn)率，其中兼具五蝶烯和對苯撐共軛結(jié)構(gòu)的大環(huán)分子經(jīng)過拆分后表現(xiàn)出較好的圓偏振發(fā)光性質(zhì)。上述結(jié)果顯示該系列分子在有機(jī)多孔材料、光電材料等方面的潛在應(yīng)用價(jià)值。

上述研究成果分別發(fā)表于《中國化學(xué)》(Chin. J. Chem. 2018, 36, 1135，并被選為2018年第12期封面文章)和《德國應(yīng)用化學(xué)》(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(guān)研究工作得到了中科院B類先導(dǎo)專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金委、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和理化所所長基金的大力支持。