史壯志教授課題組發(fā)展出石墨烯片段“自下而上”式可控合成新方法
基于石墨烯的多環(huán)芳烴，具有電子密度高、電子能級的最高已占軌道（HOMO）和最低未占軌道（LUMO）之間的間隙窄、氧化還原電位低、π-π堆積能力強(qiáng)、芳香性和優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)。近期，我院配位化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室史壯志教授課題組利用鈀催化C-H活化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了碘代聯(lián)芳烴的二聚環(huán)化，通過“后期芳基化”策略發(fā)展出一種石墨烯片段的“自下而上”的可調(diào)控合成方法（圖1）。該成果以“Bottom-up Construction of Graphene Segments Based on a Palladium-Catalyzed Annulative Dimerization of o-Iodobiaryl Compounds”為題，于2018年4月17日在Angewandte Chemie International Edition (DOI: 10.1002/anie.201803603)上在線發(fā)表，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)申請專利保護(hù)。
圖1 “自下而上”可控合成石墨烯片段的策略
值得注意的是，日本名古屋大學(xué)Itami教授早前在Science (2018, 359, 435) 上報(bào)導(dǎo)了一個(gè)類似的構(gòu)建石墨烯片段的方法。如圖2所示，這兩種路徑的主要區(qū)別是芳基化修飾的先后順序，Itami教授采用的“前期芳基化”策略。兩種方法所產(chǎn)生的產(chǎn)物是互補(bǔ)的，根據(jù)芳基硼酸苯環(huán)的個(gè)數(shù)（n），理論上產(chǎn)物邊壁無限延伸的長度數(shù)量（N）分別為奇數(shù)（2n+1）和偶數(shù)（2n+2）個(gè)。
圖2 兩種互補(bǔ)策略構(gòu)建石墨烯片段
該項(xiàng)成果的第一作者是2015級博士研究生朱晨丹同學(xué)，上述研究工作得到了中組部“海外高層次人才計(jì)劃”計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金，江蘇省“雙創(chuàng)計(jì)劃”計(jì)劃以及配位化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等的大力資助。
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