研究人员首次在含金属的Möbius芳香族化合物中实现了亲电取代-芳香族化合物的特征反应。“毫无疑问,它通过反应性显示了这些分子的芳香性,”他说吴茱蒂他是美国休斯顿大学的芳香性专家,没有参与这项研究。

亲电取代傅克反应,是芳香反应的教科书例子。但是,虽然这种反应通常用于经典的Hückel芳香族化合物,但很少有人知道它是否以及如何在非经典芳香族化合物中进行。Möbius芳香族分子在共轭π电子体系中具有扭曲特征。Wu说,其中包括一些金属环,其中金属的d轨道诱导相变,“逆转了传统的Hückel芳香性规则”。

显示线条图和程式化轨道图的图像,表明Hückel, Heilbronner-Möbius和Craig-Möbius的芳香性

金属在Craig-Möbius芳香烃中的d轨道引起了一种相变,这种相变逆转了传统的Hückel芳香性规则

一个由海萍夏而且香港张来自中国厦门大学的研究人员现在证明了Craig-Möbius芳香族癸二烯确实经历了亲电取代反应,而不是加成反应,这是非芳香族不饱和有机化合物的典型反应。“到目前为止,Craig-Möbius分子还没有类似的反应,[…]这将为理解不寻常的π共轭骨架提供有用的见解,”夏解释道。

研究人员通过与氯和溴的化学类似物反应,证明了ossmapentalene的芳香性质。“这种反应具有卓越的效率和显著的区域选择性,”夏说。亲电试剂通常插入锇中心附近。该团队还对Craig-Möbius芳族金属环进行了计算计算和实验,包括熔融金属呋喃、金属戊二烯和金属苯。

吴说:“有时对芳香性的研究感觉有点远离现实,(但)化学证据是建立这个概念的关键。”“一开始,Möbius芳香性只是一个理论上的想象,现在(这些)令人兴奋的例子表明,芳香族化合物看起来与苯不同,但行为相似。”“通常情况下,化学家们依靠分子几何、磁性和电子效应等指标来衡量芳香族的效应,但反应性是最终的证实。”

显示Möbius芳香族和氯的化学类似物之间反应产物的球和棒结构的图像

来源:©2021美国国家科学院

Möbius芳香族锇戊二烯与亲电氯试剂反应,最终生成锇戊二烯

“Möbius化合物的化学是由理论家推动的,需要很长时间才能得到实验结果,”他说亨利Rzepa他是英国伦敦帝国理工学院Möbius芳烃方面的专家。在芳香族金属环的情况下,金属似乎太容易反应,不允许在环周围发生变化。“看到芳香(反应)领域的扩展和新反应的解开真是太棒了。”

Rzepa梦想将不同寻常的芳香性与另一个化学概念——手性结合起来。他解释说,虽然从技术上讲,辛戊烯是平面的,但“许多Möbius基序是手性和不对称的”。夏透露,他的团队已经在研究类似的想法。

应用也可能出现。“我们已经将Craig-Möbius物种应用于光致发光、光疗和太阳能电池中,”夏教授解释道。“(化学)修饰将导致结构的进一步多样化,这是开发新材料的关键。”