近日，夏海平/林玉妹团队在碳龙化学的分子编辑领域取得突破，成功地将四个五元芳环（两个有机芳环与两个金属芳环）融合为一个新颖的金属桥连 6/6/6/6 多环骨架。相关成果以“Fusion of Four Aromatic Rings via an Atom-Mutual-Embedding Strategy to Form a Tetrahexacyclic System”为题发表于J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 13601−13609。
近年，分子骨架编辑技术在药物化学与材料科学领域备受关注。然而，当前的研究集中于单个芳香环上的单原子编辑，包括单原子删除、插入和替换等。若要实现多芳香环间的整合，构建更大的共轭体系，则面临开环控制难、重组顺序复杂等挑战。
本工作提出了一种全新的“原子互嵌”策略，成功实现了两个有机芳香环与两个金属芳香环的高效重构。该策略以金属杂芳香化合物1为底物，选用两种异噁唑作为氮源，通过两步反应将氮原子分别插入到不同的金属–碳键中，并借助金属中心桥连两个异噁唑片段，从而实现分子骨架的高度融合与精准控制。研究表明，反应过程中关键中间体的形成与位点选择性的控制，依赖于底物之间的精确匹配与反应条件的精细调控。金属杂芳香化合物在此策略中扮演着“分子骨架操控平台”的角色：金属中心不仅引导两个异噁唑片段对特定金属杂环的选择性识别，其环内金属–碳键还具有类卡宾性质，可驱动两个异噁唑环的开环与重组，展现出这类金属杂芳香骨架在探索新反应路径和合成新结构方面的独特优势。
该工作具有原子经济性高的特点，为复杂多环骨架的高效重构提供了新思路。通过这一策略构建出的大π共轭结构，在近红外光动力和光热应用方面展现出了其前驱体（化合物1）所不具备的良好性能，奠定了构建新功能性分子平台的基础。在此之前，该团队以碳龙骨架为基础，发现了一种新型催化体系（J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 2301-2310），并设计合成了一种吸收光谱延伸至近红外二区（NIR-II）的全新分子骨架（Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e20221173）。
该工作由夏海平教授和林玉妹教授共同指导下完成，学院田华雨教授在光动力研究方面提供了重要帮助。已毕业博士生崔飞虎（现任广西师范大学副教授）和已毕业硕士生高乐涵为论文共同第一作者。研究工作得到国家自然科学基金和福建省杰出青年基金等项目的资助。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c00697
