具有多个苯环呈直线连接在一起构造的并苯类化合物，随着苯环数量的增加，电子更容易在大范围内移动，具有优异的导电性、发光性和磁性，所以在有机电子学和自旋电子学领域备受瞩目。自人类于1912年合成了5个苯环聚合的并五苯分子后，为了合成更长的并苯类材料，研究人员曾开发了多种方法，但由于并苯分子长度变长后，溶解性和稳定性会大幅降低，因此合成极其困难，目前最长的并苯是2020年发表的由12个苯环组成的并十二苯。
可被看作是最细石墨烯的多并苯（供图：东京大学）
东京大学研究生院工学系研究科的植村卓史教授、北尾岳史助教、研究生三浦匠等人组成的研究团队，将具有分子水平细孔的多孔性金属络合物（MOF）作为反应场所，精密合成出了多并苯前驱体高分子，然后通过热转换全球首次成功合成出了由无数苯环直线连接的多并苯。多并苯是100多年来许多科学家一直尝试合成，但始终未能实现的物质，未来有望应用于阐明物理性质和作为纳米器件。
研究团队此前就通过将MOF的纳米细孔作为反应场所，成功实现了高分子和纳米碳材料的可控合成。在本次研究中，首先在一维空间的MOF内导入制作多并苯的原料单体并进行连接反应，合成出了多并苯前驱体高分子。如果仅加热单体，由于无法控制反应位置，因此会出现分枝结构。另一方面，在MOF细孔内，由于单体呈一维排列，因此可以在需要的反应位置使其连接。接下来，用碱基处理上述反应得到的高分子复合物，选择性地去除MOF骨架，就可以单独分离出前驱体高分子。然后，通过加热处理将其转化为多并苯。
通过与奈良先端科学技术大学院大学的山田容子教授（现·京都大学）的研究团队合作，利用各种光谱学方法对多并苯结构进行详细分析后发现，其中最长的多并苯供连接了数十个苯环（平均为19个苯环），大幅刷新了迄今为止的最长记录。
为了调查得到的多并苯的物理性质，研究团队还与东京大学的一杉太郎教授、京都大学的关修平教授的研究团队合作，明确了这种多并苯的部分构造的稳定性和电磁特性。
本次研究成功地实际合成了迄今为止仅存在于理论中的多并苯。由于可通过扩大反应规模进行大量合成，研究团队表示今后将致力于阐明迄今为止未知的多并苯光、电、磁特性，并利用最细石墨烯的独特功能开发太阳能电池和纳米器件等器件。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Nature Synthesis
论文：Synthesis of polyacene by using a metal−organic framework
DOI：10.1038/s44160-023-00310-w
