轴向手性芳烃修饰的[6]螺烯纳米石墨烯合成、表征及手性光学特性研究

研究人员通过修饰轴向手性芳烃前体，成功合成两种π扩展[6]螺烯7和10a，并利用单晶X射线衍射、手性HPLC拆分对映体。通过UV-vis吸收、荧光光谱、循环伏安法及圆二色性(CD)/圆偏振发光(CPL)光谱表征，发现其对映体呈现相反的Cotton效应和荧光信号，为CPL发射器开发提供新策略。

　　

在材料科学领域，具有精确手性结构的纳米石墨烯因其独特的光电性质成为研究热点。然而，如何通过可控合成获得稳定且光学活性显著的手性纳米结构，仍是当前面临的重大挑战。传统轴向手性芳烃化合物易发生外消旋化，难以直接应用于功能材料开发。

为解决这一问题，Shuangxuan Li等研究人员通过修饰轴向手性芳烃前体，成功合成两种π扩展的[6]螺烯衍生物7和10a。研究采用单晶X射线衍射确证结构，通过手性高效液相色谱(HPLC)拆分获得(P)-和(M)-对映体。值得注意的是，前体化合物2、3、4因室温下易外消旋化而无法拆分。通过紫外-可见吸收(UV-vis)、荧光光谱、循环伏安法、圆二色性(CD)和圆偏振发光(CPL)等多维度表征，发现7和10a的对映体表现出完全相反的Cotton效应和荧光信号，这种显著的手性光学特性使其成为CPL发光材料的理想候选。

关键技术包括：1) 轴向手性前体的定向修饰合成；2) 手性HPLC对映体拆分；3) 单晶X射线衍射结构解析；4) UV-vis/荧光光谱光电性质表征；5) CD/CPL光谱手性光学性能测试。

结构表征与对映体拆分

通过单晶X射线衍射明确7和10a的螺旋结构，手性HPLC成功分离对映体，但轴向手性前体2-4因动力学不稳定性未能拆分。

光电性质分析

UV-vis吸收光谱显示7和10a在可见光区具有强吸收；荧光光谱表明其具有可调控的发射特性；循环伏安测试揭示其良好的氧化还原活性。

手性光学性能

CD光谱显示(P)-和(M)-对映体呈现镜像对称的Cotton效应；CPL测试证实二者发射信号相位相反，不对称因子(glum)达到10^-3量级。

该研究通过分子工程策略实现了[6]螺烯纳米石墨烯的可控合成与精确手性调控，为解决手性材料稳定性与光学活性难以兼顾的难题提供新思路。特别是CPL性能的发现，为开发新型圆偏振发光器件奠定材料基础。论文发表于《The Journal of Organic Chemistry》，为手性功能材料领域的发展注入新活力。