近期，国际权威学术期刊《自然—化学》发表了我校夏海平教授、朱军副教授等题为“Stabilizing Anti-aromatic and Strained Five-membered Rings with a Transition Metal”的研究成果。该论文发布了一类全新的芳香体系--金属杂戊搭炔。经过实验和理论两方面系统研究表明，这类按照常理应该是反芳香、高张力、极不稳定的化合物具有突出的稳定性和芳香性，并具有与普通有机体系截然不同的光谱特性。

诺贝尔化学奖获得者、美国康奈尔大学Roald Hoffmann教授评价该项工作说：'The paper is an excellent one -- it's quite amazing that the parent Os system, molecule 1, chooses to give the osmapentalyne' 。德国化学家Uwe Rosenthal教授等在同期《自然—化学》杂志的《News and Views》栏目以《Breaking the rules》为题撰文评述了这一研究成果。同时，"Nature China", ACS的"Noteworthy Chemistry"栏目和国家自然科学基金委网站均对该工作进行专题评述或报道。

 戊搭炔具有高度反芳香性、高度环张力，因而从未被成功合成与分离。我校夏海平课题组朱从青同学（论文第一作者，入选2013年四海资讯红足“优秀博士培养计划”）于2009年首次合成了金属杂戊搭炔。X-射线单晶衍射揭示其分子内含有一个迄今最小的卡拜键角（M≡C-C角），这个键角小于130°。而此前已报道的卡拜键角极限记录是147°。由于sp杂化碳的标准键角是180°，在小于150°下每压缩一度都需要克服巨大的环张力，该研究大幅度地把极限记录压缩了17°。按理，这类具有极端张力的化合物可能极不稳定，但实验证明：该化合物能在120℃的空气氛中稳定。实验还发现这类化合物具有一些芳香性的基本特征：分子结构具有良好的平面性和键长离域特征；三键可以在两个五元环间迁移；核磁共振氢谱低场特征明显。参与合成、分离与结构测定的还有我校温庭斌教授、夏海平课题组的研究生罗明和周小茜。

我校朱军课题组从理论化学角度对这一特殊体系进行了深入分析。这类化合物的母体戊搭炔是一个经典的反芳香性体系，当把其骨架的一个碳原子替换成一个过渡金属原子后，分子轨道理论计算结果表明，因金属的d电子参与共轭，体系的芳香性发生了本质的改变，使得金属杂戊搭炔具有芳香性。这也与“异构稳定化能(ISE)”和“核独立化学位移(NICS)”值等芳香性判据的计算结果相吻合。因此，芳香性概念首次被拓展到金属杂双五元环体系。同时，计算结果还表明，金属的引入也极大地缓解了五元环内三键带来的环张力。我校曹泽星教授、吕鑫教授、谢兆雄教授、林铭炼同学参与了对该体系芳香性、环张力结构的理论研究。国际理论化学大师、美国佐治亚大学P. v. R. Schleyer教授也参与了芳香性类型的讨论，并指出其具有Möbius芳香性的特征。

我校李顺华副教授、牛玉芬同学对此类化合物的光谱性质进行了研究。结果表明，与普通有机芳香发光体截然不同，此类近红外发光的全新芳香体具有接近微秒级的长激发态寿命、超大的Stokes位移（大于300 nm）和奇特的聚集诱导发光增强特性，展示出其在光电材料和生物医学领域的美好应用前景。

 该研究工作是在国家自然科学基金委、科技部和教育部的资助下完成的。

论文链接网址：

http://www.nature.com/nchem/journal/vaop/ncurrent/pdf/nchem.1690.pdf

评论链接网址：

http://www.nature.com/nchem/journal/vaop/ncurrent/pdf/nchem.1702.pdf

http://www.nature.com/nchina/2013/130807/full/nchina.2013.67.html

http://www.acs.org/content/acs/en/noteworthy-chemistry/archive/aug-5.html

http://www.nsfc.gov.cn/Portal0/InfoModule_523/52133.htm