并苯（Acenes）類化合物因其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)在有機(jī)光電材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。目前人們對(duì)并苯的研究主要集中在并五苯以及更短的并苯分子，而對(duì)更長(zhǎng)的高階并苯（苯環(huán)數(shù)量N ≥ 6）的探索卻受限于其合成上的挑戰(zhàn)與極差的空氣穩(wěn)定性。在并苯骨架中引入sp2雜化的主族元素不僅能夠改善其穩(wěn)定性，而且可以有效地調(diào)控其電子結(jié)構(gòu)與光電性質(zhì)，因而備受人們關(guān)注。其中，硼原子因具有獨(dú)特的空軌道而被廣泛引入稠環(huán)芳烴（PAHs）結(jié)構(gòu)中，創(chuàng)造了許多性質(zhì)優(yōu)異的新型共軛分子。然而，對(duì)于硼雜并苯類化合物（boraacenes）的研究卻仍然很少，尤其是具有良好空氣穩(wěn)定性的硼雜高階并苯更是從未被報(bào)道過。
近日，南開大學(xué)王小野課題組報(bào)道了空氣穩(wěn)定的雙硼雜并七苯（DBH）以及具有更長(zhǎng)分子骨架的雙硼雜并九苯（DBN）的合成，這兩個(gè)分子創(chuàng)造了硼雜并苯分子新的長(zhǎng)度紀(jì)錄。研究結(jié)果表明，兩個(gè)分子均表現(xiàn)出區(qū)別于傳統(tǒng)發(fā)光材料的反Kasha發(fā)射行為（從高激發(fā)態(tài)直接發(fā)光），并且DBH的光致發(fā)光量子效率（PLQY）高達(dá)98±2%，優(yōu)于所有報(bào)道的高階并苯類化合物。 這兩個(gè)分子均以經(jīng)典的Si/B交換反應(yīng)作為關(guān)鍵步驟合成，并且分子結(jié)構(gòu)獲得了單晶X射線衍射的證實(shí)。光物理性質(zhì)研究表明，兩個(gè)分子低能量吸收峰與發(fā)射峰都集中在可見光區(qū)域，并且呈鏡像關(guān)系。值得注意的是，盡管理論計(jì)算表明兩個(gè)分子的S0→S1躍遷都是禁阻的，而其吸收與發(fā)射曲線呈現(xiàn)出較小的Stokes位移與較大的重疊面積，表明可能存在特殊的反Kasha發(fā)射過程。激發(fā)態(tài)計(jì)算表明兩個(gè)分子的S1→S0都是躍遷禁阻的，并且主要的輻射衰減來源于更高的激發(fā)態(tài)。進(jìn)一步的內(nèi)轉(zhuǎn)換速率與輻射衰減速率計(jì)算結(jié)果揭示了這一反Kasha發(fā)光現(xiàn)象來源于典型的熱活化過程，這也通過DBH的變溫?zé)晒夤庾V得到了證實(shí)。 綜上所述，在該工作中，王小野課題組報(bào)道的硼雜并苯分子不僅創(chuàng)造了新的長(zhǎng)度紀(jì)錄，而且表現(xiàn)出高效的反Kasha發(fā)光過程，其PLQY高達(dá)98±2%，這為未來硼雜并苯類有機(jī)功能材料的發(fā)展提供了新的思路。 論文信息 Pushing the Length Limit of Dihydrodiboraacenes: Synthesis and Characterizations of Boron-Embedded Heptacene and Nonacene Cheng Chen, Ming-Wei Wang, Xing-Yu Zhao, Shuang Yang, Xing-Yu Chen, and Xiao-Ye Wang* 第一作者為南開大學(xué)博士研究生陳程，通訊作者是王小野研究員。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202200779
