夏海平、朱军等完善π芳香性拼图： Craig 反芳香物种的发现

haotianqi

“碳龙化学（Carbolong Chemistry）”团队再次取得重要进展：报道了首例Craig 反芳香物种的制备方法，并结合理论计算系统分析了其反芳香性的本质及驱动力。从而在首例芳香物种（萘）发现两个世纪后，完善了π芳香体系拼图（图1）。该成果以“Synthesis and Characterization of Craig-type Antiaromatic Species with [4n + 2] π Electrons”为题在线发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS, 2023, 145, e2215900120）。至此，我校原创的“碳龙化学”已连续三年见刊于PNAS。

图1.  芳香化学拼图

          新物种的发现是新物质创造的发动机，并往往派生出新材料、新理论，甚至全新学科。芳香性作为最基本的化学概念之一，起初被用来描述π共轭环状物种因电子离域导致的异常稳定性；与之相反，因反芳香性带来的热力学不稳定性往往导致反芳香物种的制备及分离面临巨大挑战。Craig反芳香物种的制备便成为π芳香体系拼图的最后一环（图1）。
          现在，夏海平课题组基于巧妙的脱质子诱导还原过程，成功地制备了8例反芳香性化合物（图2），朱军课题组从理论计算角度充分证明其芳香性本质是Craig反芳香性。进一步的实验结合理论计算表明，高放热的酸碱中和反应过程正是Craig反芳香物种成功制备的主要驱动力。这项工作不但填补了π芳香体系的研究空缺，完成了π芳香系统的全家福，也为科研工作者们未来合成与分离反芳香化合物提供了新的思路。

图2. Craig 反芳香物种合成路线

          该工作历经10年，由夏海平组2013级硕士生陈丽娜（厦门大学，现为牛津大学博士后）、朱军组2018级硕士生林璐（厦门大学）、夏海平组在站博士后Amit Ranjan Nath（南方科技大学）、夏海平组2012级硕士生朱琴（厦门大学）等合作、接力完成，4人为共同一作。夏海平、朱军为共同通讯作者。英国拉夫伯勒大学的林文峰教授也参与了论文的修改等工作。此外，还有学生陈志昕、吴晶晶、王洪建、李茜曾参与该工作。研究工作主要得到了国家自然科学基金委项目（92156021、 21873079和 21931002）、深圳市科创委重点项目（JCYJ20200109140812302）、广东省催化化学重点实验室和国家青年拔尖人才计划、英国EPSRC （EP/W03784X/1）项目的支持。
         论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2215900120
         论文得到Wiley旗下Chemistry Views的专题报道：https://www.chemistryviews.org/c ... pecies-synthesized/
         文章来源：厦门大学
         夏海平，厦门大学化学系教授。1964年出生于上海，1983年厦门大学化学系本科毕业，1986年厦大化学系高分子专业硕士毕业，之后留校任教。1995至1997年在香港科技大学从事访问研究。2004年入选教育部首批“新世纪优秀人才支持计划”。2009年获国家杰出青年基金资助。已发表学术论文150余篇。夏海平主要从事金属杂环化学研究。近年，其小组在Nature Chemistry和Nature Communications上报道了一个颠覆传统的全新芳香体系，该体系与传统芳香体系光电性能截然不同，具有广泛的应用前景。该工作引起了国内外广泛关注，成果入选2013年度“中国高校十大科技进展”。
        朱军，博士，厦门大学教授，博导，课题组长，1977年出生。2000年获厦门大学理学学士学位，2003 年7月获厦门大学理学硕士学位。之后去香港科技大学化学系攻读博士学位，师从林振阳教授。2007 年获得博士学位，先后在香港大学和瑞典乌普莎拉大学从事博士后研究。2010 年7 月底引进至厦门大学化学化工学院。主要研究领域为物理有机和金属有机化学。共发表SCI文章64篇，其中回国四年多时间里以通讯作者发表论文30篇，其中Nat. Chem.、Nat. Commun各一篇，Angew. Chem. Int. Ed.四篇。2013年获教育部“新世纪优秀人才支持计划”。2014年获中组部“万人计划”青年拔尖人才支持。其中关于金属戊搭炔的研究工作以第二完成人入选2013年度“中国高等学校十大科技进展”（化学化工类唯一一项）。受邀在中国化学会两届（第28和29届）学术年会理论与计算化学分会和全国有机化学学术会议两届（第8和9届）做邀请报告。相关研究成果被《Nature Chemistry》、《Nature China》、ACS的“Noteworthy Chemistry”栏目、“Computational Chemistry Highlights”网站、国家自然科学基金委等中外科技媒体评论或报道。相关工作也受到诺贝尔奖获得者理论化学家Roald Hoffmann的好评。目前正受邀撰写Wiley物理有机化学百科全书首卷第16章节：芳香性和反芳香性。