具有多個苯環呈直線連接在一起構造的并苯類化合物，隨着苯環數量的增加，電子更容易在大範圍内行程，具有優異的導電性、發光性和磁性，所以在有機電子學和自旋電子學領域備受矚目。自人類於1912年合成了5個苯環聚合的稠五苯分子後，爲了合成更長的并苯類材料，研究人員曾開發了多種方法，但由於并苯分子長度變長後，溶解性和穩定性會大幅降低，因此合成極其困難，目前最長的并苯是2020年發表的由12個苯環組成的並十二苯。
可被看作是最細石墨烯的多并苯（供圖：東京大學）
東京大學研究生院工學系研究科的植村卓史教授、北尾嶽史助教、研究生三浦匠等人組成的研究團隊，將具有分子水平中孔的多孔性金屬錯合物（MOF）作爲反應場所，精密合成出了多并苯前驅體聚合物，然後透過熱轉換全球首次成功合成出了由無數苯環直線連接的多并苯。多并苯是100多年來許多科學家一直嘗試合成，但始終未能實施的物質，未來有望應用於闡明物理性質和作爲奈米器件。
研究團隊此前就透過將MOF的奈米中孔作爲反應場所，成功實施了聚合物和奈米碳材料的可控合成。在本次研究中，首先在一維空間的MOF内導入製作多并苯的原料單體並進行連接反應，合成出了多并苯前驅體聚合物。如果僅加熱單體，由於無法控制反應位置，因此會出現分枝結構。另一方面，在MOF中孔内，由於單體呈一維排列，因此可以在需要的反應位置使其連接。接下來，用鹼基處理上述反應得到的聚合物化合物，選擇性地去除MOF骨架，就可以單獨分離出前驅體聚合物。然後，透過加熱處理將其轉化爲多并苯。
透過與奈良先端科學技術大學院大學的山田容子教授（現·京都大學）的研究團隊合作，利用各種光譜學方法對多并苯結構進行詳細分析後發現，其中最長的多并苯供連接了數十個苯環（平均爲19個苯環），大幅刷新了迄今爲止的最長記錄。
爲了調查得到的多并苯的物理性質，研究團隊還與東京大學的一杉太郎教授、京都大學的關修平教授的研究團隊合作，明確了這種多并苯的部分構造的穩定性和電磁特性。
本次研究成功地實際合成了迄今爲止僅存在於理論中的多并苯。由於可透過擴大反應規模進行大量合成，研究團隊表示今後將致力於闡明迄今爲止未知的多并苯光、電、磁特性，並利用最細石墨烯的獨特功能開發太陽能電池和奈米器件等器件。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Nature Synthesis
論文：Synthesis of polyacene by using a metal−organic framework
DOI：10.1038/s44160-023-00310-w
