通常，共轭分子都是由六元环（例如苯、并五苯）或六元/五元环（6/5环系，例如C₆₀）组成。含有六元/七元环(6/7环系)或五元/七元环(5/7环系)共轭分子可能作为含有“缺陷”的新型碳的同素异形体而展现特异的光、电、磁等性质。因此，近年来这类共轭分子的研究受到了越来越多的关注。但这些含五元环或七元环的共轭分子大多是非平面构型，对载流子传输不利，限制了其在半导体领域的应用。如果同时将五元环和七元环（形式上的薁单元）引入共轭分子，可以通过五元环和七元环之间的“互补效应”，进而形成具有平面结构的二维共轭材料。然而，含有5/6/7环系的二维共轭分子鲜有报道。
在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下，化学所有机固体院重点实验室张德清研究员课题组在含有两个薁单元的新型共轭分子的设计合成方面取得突破。该课题组最近成功发展了一类新颖的含有5/6/7环系二维有机共轭分子，即含有两个五元环和两个七元环（薁单元）的二环庚三烯并玉红省（DHR）。它可以看作是二苯并晕苯中的萘环被薁环取代的同分异构体（图1）。从简单的原料开始，只需要两步反应就可以以76%的总产率高效合成目标分子。该方法可以克级宏量制备目标分子，并且不需要柱层析分离。该分子具有良好的空气稳定性和热稳定性。单晶结构表明该共轭分子几乎完全平面，其中六元环具有较强芳香性，五元环具有弱的芳香性，而七元环具有弱的反芳香性。该分子的薄膜和晶体表现出p-型半导体性能，其空穴迁移率达到0.082 cm²v^-1s^-1。另外，该分子还具有反常的反-Kasha吸收和发射，在多波长发光材料的调制方面具有潜在的应用前景。研究成果发表于近期出版的德国应用化学( Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59 (9), 3529-3533) 上, 通讯作者是张德清研究员，第一作者是张西沙博士和博士生黄雁鹰。
　　
　　图1. 两个五元环和两个七元环的新型二维共轭分子
　　
　　
　　有机固体院重点实验室
　　2020年4月17日