華東理工大學實現平面型共軛樹枝狀化合物的合成

華東理工大學化學與分子工程學院和費林加諾貝爾獎科學家聯合研究中心劉培念課題組在表面精準合成化學研究方向獲重要突破，實現了平面型共軛樹枝狀化合物的首例合成。該研究成果近日發表於《自然-通訊》。

樹枝狀化合物代表著一類獨特的納米尺寸大分子，具有高度支化和均一的結構，展現出各種各樣的樹枝化效應，已被廣泛應用於諸多領域。迄今為止，在溶液中已合成出上千種樹枝狀化合物，但由於能量最低原理，樹枝狀大分子在三維空間伸展成球狀結構，不可能生成具有更好共軛性和明確構型的平面結構。

為此，研究人員利用該課題組所發展的「外源性催化劑策略」，使用鈀原子為催化劑，在Au(111)表面上實現了一分子芳基溴化物與兩分子異氰的新型發散型交叉偶聯反應（A+2B→A-2B型新反應模式，一步生成兩個共價鍵），並具有很高的反應活性和選擇性。需要強調的是，在溶液中，這芳基對一分子異腈加成所得的自由基中間體由於缺乏基底表面的吸附保護，容易與環境分子反應而淬滅。所以，這一反應在溶液中不能進行。

基於所發展的表面發散交叉偶聯反應，該研究人員利用表面作為模板進行限域催化反應，首次實現了平面型樹枝狀大分子的合成，成功地製備了具有四個、八個和十二個異氰化物衍生分支的平面樹枝狀大分子。它們是一種超高程度的π聚集體，具有優異的平面共軛性。

專家表示，這項研究所建立的平面共軛樹枝狀大分子的高選擇性合成方法為其他各種平面樹狀大分子及相關共軛大分子系統的表面合成開闢了路徑。

據悉，該研究成果的第一作者為青年教師李登遠博士，論文的理論計算方法由博士生李世文完成，華東理工大學是唯一完成單位，並得到了田禾院士領銜的創新研究群體、上海市科技重大專項的資助。

相關論文信息：Nat. Commun. 2019, 10, 2424.

（來源：科學網 www.sciencenet.cn）

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