研究论文介绍

「Spotlight Research」一锅法简便合成有机半导体化合物含硫PAHs

封面图片来自:http://phys.org/news/2016-09-one-pot-synthesis-sulfur-based-semiconductors.html  经加工

Spotlight Research这个专题在日文版中是个颇受关注的栏目,一定程度上不亚于化学家专访,他是一些发表研究工作的主要贡献者或者直接参与者,换句话说就是学生,给大家讲述这些化学新发现、新成果背后的故事。上一次的内容还是大半年前,金井求教授组的魏晓峰博士给我们提供的内容。关于Sportlight Research,小编每次都拜托国内的研究者们推荐周围的人来写写研究背后的故事,成效甚微,一来我信息渠道有限,二来即便拜托了,真的写了回复的也是很少,大家平时太看重实验结果和发论文,对其他与科学事业相关的能力不擅长也不感兴趣,长此以往,我们的科学研究内涵也会非常狭隘,大多研究者们都是文章导向,在其他与化学相关的素质培养上懒得花精力,久而久之,缺乏鲜活的个性和人格魅力,我觉得我们的科研不应该仅限于此。

小编先谢谢这两位朋友的支持,在这里希望化学空间的热心网友,积极推荐大家身边取得好成果的学生或者研究者们,把他们的科研故事分享给我们。我真心觉得不光是那些走在前沿的知名科学家,每一个还在路上奋斗的科学工作者,凡是为科学付出汗水和创造力的,都应该被尊敬,被宣传,他们的地位应该远远高于那些被娱乐新闻包装的光鲜亮丽的商业明星,因为科学和技术是真正创造价值实体的事业,真正的科学家和艺术家都是一个时代创造力的化身,绝对是高尚的,光荣的。

这次的Spotlight Research的主人公是小编在名古屋博后期间的同事+挚友之一,小编称他小孟,是来自伊丹研究室Erato项目的博后孟令奎博士。今天要介绍的这项工作是小孟苦战两年的成果,于今年七月底,刚好在他回国前夕该工作被JACS杂志接收,也为他的博后研究画下了圆满的句号。小孟现在是华中科技大学同济医学院的副教授,博士期间师从雷爱文教授,博一时曾经来名古屋伊丹研究室交换过三个多月,三个月辛苦努力,收获一篇安哥王(C–H Alkenylation of Azoles with Enols and Esters by Nickel Catalysis, DOI: 10.1002/anie.201304492)。

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图片来自伊丹研究室主页

也因为大家共同完成这个研究,这篇文章的另外两位贡献作者(同实验室的日本师弟师妹)成了情侣,小孟同学的努力和他发现的反应促成的这个真人版分子内偶联反应的趣谈在研究室也流传很久,在小编刚来伊丹组时就听说过,很有幸在一年后,和他成为了同事,在之后两年的中,我也感受到小孟这个话不多,心里有数,勤勉坚持,很少抱怨,闷声做大事的人格魅力,先给他点个赞!

下面就来看看这篇被名古屋大学Press Release的研究成果

“Thiophene-Fused π-Systems from Diarylacetylenes and Elemental Sulfur”

Meng, L.; Fujikawa, T.; Kuwayama, M.; Segawa, Y. and Itami, K. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 10351. DOI: 10.1021/jacs.6b06486

Q1. 作为这一次的采访対象,自己先简单介绍一下你的研究吧!

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图片来自:http://phys.org/news/2016-09-one-pot-synthesis-sulfur-based-semiconductors.html

 

含噻吩环的π共轭化合物在材料科学领域具有很多种用途,是材料学研究者非常感兴趣的一类化合物。这类化合物具有很高的电荷传输性能,在场效应晶体管、有机发光晶体管以及有机光电池方面有很广的应用。因此,很多合成方法被开发出来用于合成这类物质。其中,主要是通过在芳环上引入两个官能团,然后再进行噻吩环化反应得到目标物。通过单个官能团形成含噻吩环的π共轭化合物的报道也有几例,但是,这些报道并没有被用于合成很广泛的噻吩并稠环芳烃化合物。

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图片来自:http://phys.org/news/2016-09-one-pot-synthesis-sulfur-based-semiconductors.html

 

我的研究是通过C-H转化的方法,实现二芳基炔与硫单质的直接反应形成噻吩并稠环芳烃化合物。这是一个很糙的反应,不怕水,对一些底物少量的水还有促进作用;同时这个反应对氧气也不是很敏感,在空气氛围下反应收率只受到很小的影响。这个反应我们最大做过18 g,也就是说这是一个可能比较容易实现工业化应用的反应。我们期待这个方法可以为材料科学及工业方面做出一点点贡献。

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Q2. 对于本研究课题,谈谈自己在其中参与的部分或者融入自己想法的地方。

对于这个课题,它被发现出来后剩下的就是很平常方法学的工作了,底物拓展、分析机理、整理文章。我觉得值得谈一下的除了如何发现这个反应之外,就是合成了螺旋桨状、以及斗笠状的分子。在我很早之前了解到伊丹老师的工作时,我就梦想着也做一些他报道的那种酷酷的,一下就能吸引住别人眼球的分子。在这个课题中做出螺旋桨状、以及斗笠状的分子可以说是实现了我‘年少’时的一个梦想。

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Q3. 这个研究的最难得地方是什么?你是怎么克服它的呢?

这个课题是我在博士后工作进行到半年左右时偶然发现的,非常幸运的是导师也对其很感兴趣并同意我先转到这个课题上来。我觉得这个课题最难的地方是发现它,这个反应太简单很难有人想到要去做这样一个反应。我是从前一个课题的底物合成的失败中发现噻吩环化这个现象的,那个失败的反应解决了这个课题最难的地方,促使了这个课题的开始。在底物拓展时我遇到了比较大的困难,合成五噻吩并Corannulene的底物我断断续续用了一年的时间,很多次我打算放弃时导师都坚持让我继续尝试,最终合成出这个酷酷的分子。

 

Q4. 将来想从事什么样和化学相关的研究?

将来还是希望多做出些这类简单的反应,不用太烧脑。但是,期望有生之年能做出一、两种简单到可以直接应用于大化工的研究。

 

Q5. 最后、有没有对读者说的话?

首先,非常感谢伊丹老师和瀬川老师的悉心指导,然后还非常感谢研究室及周围中国小伙伴们的陪伴和支持,非常怀念和大家一起谈论梦想、一起包饺子的日子。

最后,想说的是在做研究时遇到失败是随时随地都可能发生的,但是新的方向可能也伴随着失败到来。有时研究中即使方向确定,也经常需要经历长期努力才能得到一点进展;但是任何时候都不要轻言放弃,今天的一点困难到明天可能灵光一闪就想到解决的方案。

最最后,大家加油!

 

小编补记:

小孟上面提到的濑川老师,在这里小编放上濑川老师在Facebook里说的话:

Dr. Meng’s thienannulation launched!! He serendipitously found the “simplest” thiophene-formation reaction, which needs only alkynylPAH and elemental sulfur. We all said “that kind of reaction must be found several decades ago”, but finally it turned out to be a new reaction! I think “PAH” is the key reason why this has not been found. Broad outputs such as deca-gram scale, one-pot Sonogashira-thienannulation, five-fold thienannulation, and inexpensive synthesis of Prof Adachi’s FET materials could be achieved by his great effort. Dramatically, the accept date, 30 July 2016, was the last day of his 2-year stay in Nagoya, and he will be an associate professor in China. Mr. Fujikawa, Mr. Kuwayama, and Ms. Gocho helped us sooooo much!! Congratulations!!
ポスドクの孟くんの論文がJACSのオンライン版に公開されました!アルキンのついた多環芳香族炭化水素に硫黄を入れて溶媒中加熱撹拌、という非常に簡単な操作でチオフェン環が縮環できる驚異的な反応です。単純すぎて、当初誰もが「これは何十年も前に発見されてる反応だろう」と思うほど。でも多環芳香族炭化水素ではなくベンゼン環だと全く反応しないので、そのあたりが長らく盲点になってた理由かと。孟くんはちょうど丸2年ポスドクとして滞在し、8月から中国で准教になるので帰ろうとしていた最終日にJACSのアクセプトをもらうという、最後までドラマチックな展開でした。おめでとう!!

日文译文:孟君的论文公开在JACS online review,含炔基的多环芳烃与单质硫在溶剂中加热搅拌,这样简单的操作,就能得到噻吩环的奇妙反应,因为太简单,以至于最初发现的时候大家都以为“这应该是十多年前就被报道过的反应吧”。但是如果不是多环芳烃的话,比如简单的苯环则完全不反应,关于这一点也是好久不能理解的地方。孟君刚好在伊丹研Erato工作两年,在他回国的最后一天,这篇文章被接受,完美收官了!祝贺!!!

 

相关链接

 

研究者的简历

%e5%b0%8f%e5%ad%9f孟 令奎 (Lingkui Meng)

简历:2016, 08~    副教授,华中科技大学  药学院糖化学组;2014, 08-2016, 07   博士后, 名古屋大学, 日本   合作导师:伊丹健一郎教授;2009, 09-2014, 06  硕博连读, 武汉大学,  导师:雷爱文教授;期间2012, 09,-2012, 11 交流生, 名古屋大学, 日本 导师:伊丹健一郎教授

 

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土生土长西安人,本+硕在陕师大,博士在日本冈山大学取得,博后在名古屋大学ITbM研究所伊丹研究室,有机化学研究生涯3+3+3,现职于西安交通大学理学院。擅长金属催化的偶联反应,博后期间开始合成糖化学,还有碳氢键活化研究。喜欢语言,旅游,网络,音乐,当然最最喜欢的还是化学。现为化学空间员工代表,小编兼美术。 自我描述:师范大学子弟,从小就在家门口上学,也没吃过什么苦,没想到学有机化学的这些年,高强度的实验把我锻炼成了不折不挠的女汉子。硕士毕业留学日本一待就快六年,坚持下来很佩服自己,而且也越来越喜欢有机化学了。 身为化学空间的员工代表,想把化学空间做成“化学人儿”的平台,也希望更多学化学,爱化学的人加入我们,用我们的力量让更多人能感受到化学的魅力。

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