Nature Communications报道化学学院在表面反应研究领域重要进展
发布人:助管  作者:化学学院 刘培念  发布时间:2018-06-15   动态浏览次数:13

    近日,国际知名刊物Nature Communications以“On-surface synthesis of poly(p-phenylene ethynylene)molecular wires via in situ formation of carbon-carbon triple bond”为题,发表了化学学院刘培念教授课题组与国家纳米中心裘晓辉课题组合作完成的最新研究成果。

    对于石墨炔的合成以及分子导线的构建而言,碳碳三键(-C≡C-)的原位合成非常重要。碳碳三键拥有很高的电荷密度,一方面,它在共轭高聚物或寡聚物中,可以使电子高效地在有机骨架中转移;另一方面,高电荷密度得其具有很高的反应活性,能进一步发生多种环化反应,构建多环结构。尽管目前通过C≡C-H或C≡C-Br中的H或Br进行活化可以合成得到C≡C-C≡C结构,但是碳碳三键在金属表面的原位构建仍然是非常具有挑战的课题。

    该课题组成功发展出通过三氯甲基偶联原位构建C≡C键的反应,在室温下即可在洁净的Cu(111)表面原位生成通过一般的表面反应难以获得的poly(p-phenylene ethynylene)分子线(如图)。该课题组通过与裘晓辉课题组合作,使用非接触原子力显微镜(nc-AFM)和DFT计算模拟对三氯甲基偶联反应的机理进行研究发现:在逐渐升高温度时(5-70 K),三氯甲基会逐个脱掉氯原子,依次生成被Cu基底稳定的苄基自由基中间体、卡宾中间体和卡拜中间体。之后,卡拜中间体发生偶联反应生成C≡C键。在反应过程中,Cu(111)基底对反应起到了至关重要的活化作用,大大降低了反应的活化能,并且非常有效地稳定了自由基中间体。

    刘培念课题组博士研究生舒晨辉同学为该论文第一作者、华东理工大学为第一单位,国家纳米科学中心刘梦溪博士是该论文共同第一作者。该研究工作得到了国家自然科学基金和上海市“东方学者”特聘教授岗位计划的资助。

    原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-018-04681-z