我国学者在轮烯化学方面取得进展

　　

图  (a) 第一个轮烯——苯；(b) 非平面金属轮烯二茂铁；(c) 金属全碳卟啉；(d) 平面金属[15]轮烯

　　在国家自然科学基金项目（批准号：92156021、22350009、21931002、22371111、22071098）等资助下，南方科技大学夏海平团队首次将金属置于轮烯平面中心，制备了芳香性的金属核[15]轮烯，相关成果以“含金属中心的平面[15]轮烯（Metal-centred planar [15]annulenes）”为题，于2025年4月30日在线发表于《自然》（Nature）杂志上。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-025-08841-2。

　　轮烯是一类环状全共轭多烯化合物，其研究史见证了现代化学的发展：1825年，法拉第发现首个轮烯分子——苯（图a），揭示了芳香化学的基本骨架单元；1951年，金属原子位于轮烯平面外的夹心型分子二茂铁（图b）被发现，奠定了现代金属有机化学的基础。此后70余年，科学家们不断尝试将金属原子置于多种轮烯（如全碳卟啉，图c）平面内，却始终未能如愿。其挑战在于小环轮烯（如苯）尺寸不足以放置金属至中心，而中、大环轮烯往往具有非平面结构；另一方面，轮烯缺乏杂原子导向基团，难以诱导金属实现多个C-H键活化。

　　针对上述挑战，该研究团队以其原创的碳龙配合物（Carbolong Complexes）为原料，利用其与炔烃的环加成反应，成功构筑了具有D_5h对称性的金属核[15]轮烯（图d）。实验结果和理论计算均表明，所构筑的金属核[15]轮烯的芳香性不亚于苯分子。此外，该化合物还展现出良好的光、热、水、氧稳定性、可逆的氧化还原特性、简单便捷的后修饰性，可能成为潜在的二维/三维材料构筑基元。结合碳龙化学（Carbolong）、卟啉（Porphyrin）、环状结构（Ring）的科学内涵，夏海平团队建议将该类平面金属轮烯命名为“Carborin”。该研究拓展了轮烯化学、芳香化学、金属有机化学的边界，架起了轮烯化学与卟啉化学之间的桥梁。