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菲化合物的合成與應用已經被廣泛研究（Figure 1a），然而關于無機硼摻雜的菲骨架卻鮮有報道。由于分離提純難度較高，目前只有9例已報道的硼菲陰離子化合物（Figure 1b），對中性的9-硼菲和9-硼菲自由基化合物更是知之甚少（Figure 1c, d）。近期，作者報道了有關環（烷基）（氨基）碳合成（CAAC）穩定的硼/磷摻雜的菲結構（Figure 1e）。大多數報道的硼摻雜的多環芳烴（PAHs）以閉殼層電子構型為特征。相比之下，呈現開殼層單線態的硼雜多環芳烴則較為罕見（Figure 1f, g）。下載化學加APP到你手機，更加方便，更多收獲。

本文中，作者提出了新穎的合成方法，從而成功分離得到中性的雙（9-硼菲）化合物2和3、雙自由基雙（9-硼菲）化合物4（Figure 1g）。此外，化合物2和3是迄今為止第一例報道的中性的具有穩定雙自由基的雙（9-硼菲）分子。該化合物展現出近紅外發射特征，而化合物4則是具有95%的雙自由基特征的開殼層硼雜多環芳烴（Figure 1h）。

作者理性設計合成了化合物1-4（Scheme 1），并對其進行了單晶結構分析（Figure 2）。其中，化合物2和3為“反式”和“順式”的幾何構象，兩個硼原子采取面對面的排列方式，分子結構由IiPr或者IMe₄基團分別進行穩定。化合物4的晶體則形成了以硼原子為中心的三角形平面結構。相比于NHCs基團來講，CAACs結構修飾的分子展現出更好的給/受電子能力，中心芳香環鍵長的均勻分布也有利于實現分子的雙自由基特性。

Scheme 1. 化合物1-4的合成路線

接下來，作者利用固態EPR光譜測試了化合物的順磁性。該圖顯示出在硼菲骨架上有局部區域的α自旋和明顯的β自旋。為了更進一步定量化研究化合物4的雙自由基特征，作者還計算得到化合物4的雙自由基特征γ為0.95（Figure 3b），表現出明顯的雙自由基性質。

（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）

作者又對化合物2和3的光物理性能進行了表征。在四氫呋喃溶液中，化合物2和3在381 nm和520 nm處有兩個主峰，肩峰分別位于364 nm和420 nm處（Figure 4）。相比于菲化合物來講，其吸收峰有114-130 nm的紅移，主峰和肩峰分別位于250 nm和295 nm處。化合物4的吸收峰則位于520 nm和470 nm處。相關理論計算也證明化合物2和3在520 nm處的吸收峰與電荷轉移（CT）態相關，強度較弱。

目前文獻中有關雙發射、近紅外發射的硼摻雜PAHs化合物的報道較少。在此工作中，當用380 nm的激發光去照射化合物2和3時，其溶液態/固態分別表現出在441 nm和643 nm的發射峰，發光量子產率分別為6.3%和3.3%（Figure 5）。在441 nm處的高能帶顯示出精細結構，表現為局域激發態（LE）特征，643 nm處的低能帶可能與硼菲結構轉動時引起的激發態共軛程度增強（ESCE）有關。

最后，作者對化合物2和3中的雙發射過程進行了深入的理論計算（Figure 6）。計算結果表明LE態發射主要來源于硼菲結構，低能帶的ESCE發射則是由于硼菲結構和對醌二甲烷基團在轉動時引起的共軛程度的變化。