具有不同拓扑结构的分子碳材料，如碳纳米环、石墨烯纳米带、纳米石墨烯，扭曲纳米石墨烯等推动着材料科学的飞速发展。尤其是含有多重螺烯结构的分子碳材料，在有机光电领域具有重要的应用价值。虽然目前对含有单手性中心的多重螺烯分子碳材料的研究已取得一定的进展，但设计和合成具有多手性中心的多重螺烯分子碳材料，并在保证该类材料良好的溶解性和稳定性的同时，实现分子碳材料立体选择性的调控，仍然是化学家和材料学家面临的一个巨大挑战。
近日，我校化学与分子工程学院田禾院士团队“博新计划”刘国罡博士和清华大学的王朝晖教授、北京航空航天大学的李燕教授合作，以苝酰亚胺为基本单元，合成了具有四手性中心12重[5]螺烯结构的分子碳酰亚胺，并实现了该材料立体选择性的精准调控以及手性对映体的拆分。该化合物具有优异的溶解性和热稳定性，从而为构筑具有立体选择性的多手性中心多重螺烯分子碳材料提供了一种切实可行的新策略。
我们首先采用由内而外的合成方法构筑了以苝酰亚胺为结构单元的三重[5]螺烯手性核，随后经历六倍Suzuki偶联和光环化反应构筑了外层三个手性中心得到了目标产物。通过巧妙的由内向外的手性诱导实现了对分子内四个独立手性中心的手性精准调控。
虽然有些遗憾我们未能得到能够解析的晶体数据，但化合物7的一维核磁证实该分子具有D3对称性， 基于四手性中心12重[5]螺烯的结构特点，化合物7理论上存在256种可能的立体异构体，但具有D3对称性的分子只有如图所示的4对对映异构体：7A，7B, 7C和7D。化合物7的二维核磁明确归属了芳香氢的空间位置，结合理论二维核磁计算和补充实验，我们最终确定化合物7具有7C的立体构型，并随后对7C的对映体进行了手性拆分和手性光谱方面的研究。
该工作得到了我校田禾院士的精心指导和曲大辉教授的悉心帮助以及国家自然科学基金、上海市科技重大专项、上海科学技术委员会、费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心、博士后科学基金等项目资金支持。
论文信息：
Stereoselective Chiral Molecular Carbon Imides Featuring 12-Fold [5]helicenes Around Four Cores
Guogang Liu, Yujian Liu, Chengxi Zhao, Yan Li, Zhaohui Wang, and He Tian
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202214769