近日，中科院化学所张德清研究员与张西沙副研究员(第十一批会员)团队在共轭分子的构型调控方面取得新进展。

并苯是指由多个苯环线性稠合形成的共轭分子，通常具有良好的平面性，是一类重要的功能材料。对并苯分子的构型调控是获得新奇、多样的结构和功能的有效策略。通过周边（peri-）取代或稠合策略，科学家们已经实现了扭曲（twisted）或螺旋（helical）构型的并苯衍生物的构建。然而，弯曲（curved）构型的并苯衍生物的合成至今未被实现。另外，这些分子均只能获得单一的构型，无法获得同一分子体系的多种构型的互变和调控，这就限制了这类分子在刺激-响应性材料和多功能材料等方面的应用。

含有五/七元环的非苯型共轭分子近年来受到了科学家的广泛关注。将五/七元环引入共轭分子会极大改变其几何构型和电子结构，从而调控分子的稳定性、溶解性、芳香性、氧化还原特性和光电性能等特性。前期工作中，张德清研究员和张西沙副研究员团队使用“五/七元环互补”的策略成功合成了平面结构的二维非苯型共轭分子二环庚三烯并玉红省（DHR），并探索了其半导体性能（Angew. Chem., Int. Ed. 2020, 59, 3529-3533.）。进一步的，研究团队又合成了一类含醌式7/6/7环系的并七苯类似物（BHHQ），通过取代基策略和结晶条件诱导策略实现了分子的构型从波浪（wavy）到弯曲（curved）的调控和互变，并且探索了该分子在溶剂氛围响应方面的应用。

作者通过Aldo缩合反应和Diels-Alder反应等5步反应高效、简洁的实现了一系列七元环上连接不同取代基的并七苯类似物（BHHQs）。研究发现取代基的大小能够调控分子的构型。三异丙基硅基乙炔（CC-TIPS）取代的化合物1a（BHHQ-TIPS）表现为波浪（wavy）构型，而大位阻的三异丙基苯基（Trip）取代的化合物1b（BHHQ-Trip）表现出弯曲（curved）构型。均三甲基苯基（Mes）取代的化合物1c（BHHQ-Mes）则表现出特殊的多晶型现象。通过改变结晶条件能够得到五种不同构型的多晶型A-E，实现从较大程度的弯曲（curved）构型，逐渐过渡到较小程度的弯曲（curved）构型，再到波浪（wavy）构型。BHHQ柔性的共轭骨架与溶剂分子之间强的相互作用还使得化合物1c（BHHQ-Mes）表现出特殊的溶剂响应现象，在不同溶剂氛围下熏蒸能够实现微晶固体颜色从亮黄色到深红色的转变，对应的最大吸收波长从478 nm红移至501 nm。此外，BHHQ还表现出丰富的氧化还原特性。化合物1c（BHHQ-Mes）能够在NOSbF6的氧化下生成阳离子自由基或二价阳离子，在KC8的还原下生成一价阴离子自由基1c·-。同中性态相比，1c·-中心六元环的芳香性增强，构型从弯曲（curved）转变为波浪（wavy）。

上述研究成果于2023年3月2日以“A New Analogue of Heptacene Entailing Quinoidal Benzodi[7]annulene (7/6/7 Ring) Core with Tunable Configuration and Multiple Redox Property”为题发表在Angewandte Chemie International Edition期刊上（DOI：10.1002/anie.202300990）。中科院化学所博士生黄雁鹰同学为第一作者。中科院化学研究所张西沙副研究员和张德清研究员为通讯作者。该研究得到了中科院青年创新促进会、国家自然科学基金、科学院等项目的支持。