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硅撑稳定中性二硼芳香化合物的合成与反应性研究

期刊:J. Am. Chem. Soc.DOI:10.1021/jacs.4c06579

类型a:本文档为一项原始科学研究报告。本文描述了一种苯并二硼环氧蒽(cyclodiboroxepine)及其衍生物的创造性合成与详细研究。以下是这项研究的学术报告。

首先,本文的主要作者为Jun Fan, Jian Xu, Qin Ma, Shenglai Yao, Lili Zhao, Gernot Frenking和Matthias Driess。该研究刊登在《Journal of the American Chemical Society》于2024年7月9日发布。

背景:多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs)作为一类重要的有机材料,广泛应用于各种研究领域,特别是由于其非凡的光电和光物理性质。然而,对含硼苯并环的研究相对较少。硅稳定的中性碳硼键合是构建这些化合物的一种新方法。因此,研究团队致力于通过引入硼原子到传统PAHs中来调整其能级、结构以及电子特性。

研究流程:1)合成了由硅撑持的二苯并二硼轴蒽和9,10-二硼菲复合物。先通过钾石墨对bis[(NHSI)-二溴硼基]轴蒽(化合物1)的去溴化反应合成了化合物2。2)化合物2在热条件下会重排形成9,10-二氢-9,10-二硼菲。3)通过进一步的去氧反应生成9,10-二硼菲衍生物化合物6和8。4)化合物2在室温下与白磷(P4)和氨(NH3)发生反应,生成带有B-B键的笼状化合物3和二硼烷物种4。

实验包括X射线单晶衍射(XRD)确定化学结构,并使用计算方法分析其芳香性和其配体对B-B键的影响。基于B-B键替代C-C单元的方法,硼扩展的多环芳烃给予了许多结构信息。

研究结果:化合物2在室温下能够与白磷和氨反应,显示出其高环应变使得B-B键对小分子有显著的活性。进一步的去氧化反应生成对称和不对称的9,10-二硼菲衍生物,化合物8中的NHSI配体在室温下催化CO2的单脱氧反应生成化合物9,显示出新的二硼菲化合物的可观反应性和潜在应用性。

结论与意义:该研究成功合成出首例由硅稳定的中性B-B键化合物,并通过去氧化反应生成了一系列重要的9,10-二硼菲衍生物。这些合成的化合物展现出良好的芳香性和独特的化学反应活性,可能在未来的化学催化和材料科学中有广泛应用。

研究亮点:本研究的亮点在于首次通过NHSI配体催化实现CO2的单脱氧反应并生成9,10-二硼菲复合物,提供了碳硼键化学领域新的研究方向,并为拓展PAHs的应用提供了新的材料基础。

若有其他扩展研究内容,本研究团队还将继续对9,10-二硼菲衍生物的氧化还原性质及其光致发光行为进行深入研究。

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