近日,江西科技师范大学有机所科研人员在国际顶级学术期刊《Angew. Chem.Int.Ed.》(最新影响因子为16.8)上发表题为“Three-Component Synthesis of Dioxaphosphorane-Fused Diphosphacycles Exhibiting Unique Dynamic Fluorescence “On/Off”Properties”(Angew.Chem. Int.Ed.2022,DOI:10.1002/anie.202215436)的研究论文,江西科技师范大学2020级硕士研究生李晨晨为论文第一作者,青年教师黄海洋博士和肖强教授为论文的共同通讯作者,江西科技师范大学为独立完成单位。该论文是江西科技师范大学近年来科学研究、人才引进和研究生培养的重要和标志性成果之一。
磷杂稠环化合物是一类具有独特p-共轭电子属性的分子,是目前有机磷合成化学中最热门的研究领域之一,其中l5d4-磷杂环化分子由于具有稳定的分子骨架和独特的电子结构,其在有机发光二极管、太阳能电池和荧光探针等领域中有着广泛的应用。2022年初,江西科技师范大学有机功能分子研究所青年教师黄海洋利用“缺电子膦的环化反应(PhosphonationCyclization)与碱促进的磷-傅克反应(Phospha-Friedel-CraftsReaction)”策略,高效地构建了一系列呋喃稠环的磷杂环戊二烯分子(图1,J.Org.Chem.2022,87,2632−2639)。在该工作基础上,有机所科研人员进一步将该反应策略发展成l5d5-磷杂稠环化合物的合成,并研究了该类全新双磷杂环骨架分子的光物理性质研究,阐明了该骨架结构与性质之间的关系。
J.Org.Chem.2022,87,2632−2639
图1磷化环化与磷-傅克反应策略合成磷杂环戊二烯分子
相比于稳定的l5d4-磷化合物,化学家对于l5d5-磷化合物的认识非常有限。由于高配位的磷中心,该类分子一般具有非常高的反应活性,一直以来被认为是一类重要的磷化学活性中间体或过渡态。最近的研究结果表明稠环的策略可以稳定五配位的磷中心,但是仅限于相对稳定的单氧代磷烷的骨架结构,对于活性更高的二氧代杂磷烷分子的认识依然仅限于理论知识的层面。本论文在世界上首次报道了一种稳定的二氧代磷烷稠环分子的构建策略,成功利用缺电子膦的亲电环化过程实现三组分的策略合成一些列具有荧光特性的二磷杂环化合物(图2),实验结果表明该分子在酸碱中具有动态的开/关环过程(图3,用固体粉末写出江西科技师范大学校名的英文缩写),是一类具有潜在应用前景的荧光开关和新材料骨架,是l5d5-磷化学领域的重要进展。
图2含有五配位磷的双磷杂环化合物的合成
图3五配位双磷杂环分子的荧光开关特性
综上所述,该项工作报道了一类全新五配位磷杂环化合物的合成、分离与表征,系统研究了其反应机制和光物理性质,并进一步发现该类化合物具有pH开关性质,开启了五配位磷在功能材料领域应用的大门。研究论文近日以全文形式在线发表于Angew.Chem.Int.Ed.(DOI:10.1002/anie.202215436),相关知识产权已经申请了专利保护(申请号:CN202211219569.8)。
上述研究工作得到了国家自然科学基金、江西省自然科学基金、江西省教育厅基金和江西科技师范大学博士启动基金的资助。
论文链接地址:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202215436
黄海洋博士个人简历:黄海洋,博士,2014年在江西科技师范大学有机功能分子研究所获得硕士学位,导师为肖强教授,2018年博士毕业于郑州大学化学与分子工程学院国际有机磷化学实验室,师从FrancoisMathey院士、段征教授,同年7月份返回母校加入有机功能分子研究所。目前主要从事有机磷化学与计算化学的研究,自入职以来以通讯作者身份在Angew. Chem. Int. Ed.; Chem. Sci.; Org. Lett.; Org.Chem.Front.;J.Org.Chem.;MarineDrugs等高水平期刊上发表多篇研究论文。