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卟啉具有穩(wěn)定的四吡咯共軛大環(huán)結(jié)構(gòu)，可應用于發(fā)光材料、太陽能電池、腫瘤光動力學治療及催化等領(lǐng)域。與單個卟啉相比，將兩個卟啉連接形成的二元卟啉化合物則具有更為獨特的性質(zhì)，如分子內(nèi)能量/電子轉(zhuǎn)移、雙光子吸收、非線性光學等性能，可應用于諸多領(lǐng)域。但目前仍缺乏構(gòu)建二聚卟啉，尤其是異卟啉-異卟啉二聚體的有效策略。傳統(tǒng)的卟啉二聚體主要基于卟啉大環(huán)平面結(jié)構(gòu)，形成“平面-扭曲-平面”或“平面-平面-平面”型的分子框架。然而，這兩類分子骨架具有其內(nèi)在的局限性。前者的兩個卟啉單體間相互作用較弱，不利于拓展相關(guān)性能與應用，而后者整個分子容易聚集，溶解性較差，不利于進一步功能化與應用。

針對上述問題，解永樹教授課題組巧妙地將錯位吡咯單元引入扭曲六卟啉的末端，基于其突出的活性錯位吡咯位點，創(chuàng)新性地高效構(gòu)建了一種新穎的“扭曲-平面-扭曲”型異卟啉二聚體。與傳統(tǒng)卟啉二聚體相比，該二聚體可同時實現(xiàn)良好的溶解性能與單體之間顯著的電子相互作用。與單體相比，其共軛結(jié)構(gòu)得以拓展，HOMO-LUMO能級差顯著減小，吸收光譜明顯紅移，反應活性顯著提升。有趣的是，堿性條件下，該二聚體可與甲醇選擇性反應，導致顯著顏色變化(綠色到棕色)，而其它醇類化合物在同樣條件下則難以發(fā)生類似反應。由此實現(xiàn)了甲醇與乙醇的“小區(qū)別，大不同”，可望構(gòu)建化學反應型甲醇探針，應用于酒精類飲料等體系中微量甲醇的檢測?；谠摲椒?，還可進一步設計、構(gòu)建基于異卟啉二聚體獨特反應活性的反應型化學傳感器，應用于水質(zhì)、飲料、生物體系等領(lǐng)域的檢測。該策略對于進一步設計合成具有獨特結(jié)構(gòu)與性能的異卟啉二聚體甚至多聚體，拓展相關(guān)功能與應用，具有重要理論價值和良好應用前景。

該研究主要由博士后李其兆在解永樹教授和李成杰副教授指導下完成，在甲醇識別研究方面得到了美國德克薩斯大學奧斯汀分校Jonathan L. Sessler教授的幫助。此外，江蘇大學朱衛(wèi)華教授課題組、瑞典皇家理工學院Hans ?gren教授課題組和淮陰師范學院張載超老師等在電化學測試、理論計算和晶體結(jié)構(gòu)測試等方面提供了諸多幫助。

該研究得到了田禾院士的悉心指導，并受到國家自然科學基金、上?？萍贾卮髮ｍ棥⑸虾？萍紘H合作、博士后基金等項目的資助。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-19118-9