構(gòu)筑功能化的新型大環(huán)分子是超分子化學(xué)的核心之一。在眾多的大環(huán)分子中，杯芳烴由于性能獨(dú)特，在醫(yī)藥、分子識(shí)別、催化和模擬酶等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。盡管已經(jīng)取得長(zhǎng)足的發(fā)展，但如何進(jìn)一步設(shè)計(jì)開發(fā)具有深腔結(jié)構(gòu)和特定光學(xué)性質(zhì)的新型杯芳烴仍備受期待。
近年來(lái)，具有多重共振（MR）特性的多環(huán)芳烴（PAH）引起了研究者的重點(diǎn)關(guān)注。MR分子因其大平面、剛性、高色純、高光效等突出優(yōu)點(diǎn)，是構(gòu)筑新型杯芳烴的理想片段之一。近日，基于“一鍋法”的高溫硼烷化反應(yīng)，清華大學(xué)段煉教授團(tuán)隊(duì)成功將傳統(tǒng)的杯芳烴“嵌入”MR基因，首次開發(fā)出具有窄光譜特性的硼氮摻雜杯[4]芳烴（C-BN）。
單晶X射線衍射結(jié)果表明，C-BN具有中心對(duì)稱的杯狀結(jié)構(gòu)，即兩個(gè)同側(cè)的MR片段和相鄰的間苯二胺橋分別組成“杯身”和“杯底”。C-BN的空腔尺寸為6.8埃寬、4.6埃高。理論計(jì)算表明，C-BN的前線軌道顯著局域在原子上，表明其具有MR的特征。此外，由于LUMO只分布在其中一個(gè)MR片段上，另一MR片段能夠很好地起到“惰性位阻包覆”的作用，理論上能夠有效抑制分子聚集產(chǎn)生的光譜展寬和發(fā)光淬滅。 上述猜想在對(duì)應(yīng)的摻雜薄膜和電致發(fā)光器件中得到了很好地驗(yàn)證。在1-12 wt%寬摻雜濃度范圍內(nèi)，C-BN的發(fā)光波長(zhǎng)均保持在452 nm附近，并且具有25-28 nm的窄半峰寬。受益于其高光致發(fā)光效率，器件的外量子效率可達(dá)24.7%-26.6%。 該工作系首例關(guān)于高性能杯芳烴有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）的報(bào)道。作者認(rèn)為，這種新型硼氮摻雜杯芳烴所表現(xiàn)出的優(yōu)異性能將大大拓寬大環(huán)化合物分子的應(yīng)用領(lǐng)域。 論文信息 One-Shot Synthesis of B/N-Doped Calix[4]arene Exhibiting Narrowband Multiple Resonance Fluorescence Tianjiao Fan, Yuewei Zhang,* Lu Wang, Qian Wang, Chen Yin, Mingxu Du, Xiaoqin Jia, Guomeng Li, Dongdong Zhang, and Lian Duan* 文章第一作者是清華大學(xué)博士生范天驕，共同通訊作者是段煉教授和張躍威助理研究員。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202213585
