双螺旋烯和二苯并蒽烯中的位点选择性氮原子插入

《Communications Chemistry》：Site-selective nitrogen insertion in double helicenes and dibenzo-terrylenes

　　

摘要

多环芳烃，尤其是具有吸光和发光特性的三萘烯，是光电设备、传感器、显示器件和生物成像的核心材料，然而微小的结构变化却可能显著改变其性能。一个关键挑战是在大型芳烃骨架的指定位置引入杂原子，并理解其对结构与功能的调控作用。本文报道了两种模块化合成策略，可精确定位在双氮杂螺烯和氮杂三萘烯中氮原子的位置。这些互补路线实现了氮原子的位点选择性引入，并首次系统地获得了组成相同但拓扑结构不同的异构体对。这种分子层面的精确控制揭示了清晰的构效关系：氮原子的位置改变可预测地调控吸收和发射性质，而完全平面化的氮杂苯并稠合三萘烯则优于其位置异构体。酸处理进一步将其光致发光量子产率提升至82%，显示出在酸响应型生物成像中的潜在应用价值。单晶X射线衍射表明，氮原子位置的小幅改变还会影响晶体堆积方式以及手性自组装行为。综上，这些发现为设计具有原子定位可控的光学、电子及自组装性质的含氮芳烃分子建立了框架。