科学家终于成功合成曾被认为不可能的48原子碳环

• 这项研究——是可以在常规实验室条件下研究的新型分子碳同素异形体的第二个实例——于8月14日发表在《科学》期刊上。

在牛津大学化学系领导的一项新研究中，化学家们展示了一种环碳的合成过程，该化合物稳定性足以在室温溶液中完成光谱表征。

合成一种可在常规实验室条件下研究的新型分子碳同素异形体是一项罕见的成就。此前的唯一实例是Krätschmer等人于1990年合成的富勒烯（《自然》 1990年）。

在这项新研究中，分子环碳（cyclocarbon）是以索烃的形式合成的，即C₄₈环贯穿另外三个大环。这些贯穿的大环通过限制对受保护环碳的接触，提高了C₄₈的稳定性。

此前，纯碳原子构成的分子环仅在气相或极低温度（4至10 K）下被研究过。现在，该团队合成了一种在20°C溶液中稳定的环碳（半衰期92小时）。这一成果是通过使用贯穿的大环结构、选择低应变水平的大尺寸环碳，以及为反应中的脱保护步骤（将前体分子转化为最终产物的过程）开发温和的反应条件实现的。

通过质谱、核磁共振（NMR）、紫外-可见光和拉曼光谱对该环碳索烃进行了表征。观测到所有48个sp¹杂化碳原子仅呈现单一强¹³C NMR共振峰，表明所有碳原子处于等价环境，这为环碳索烃结构提供了有力证据。

第一作者高跃泽博士（牛津大学化学系）表示："在环境条件下于试管中获得稳定的环碳是基础性的一步。这将使我们更容易在常规实验室条件下研究其反应活性和性质。"

资深作者Harry Andersen教授（牛津大学化学系）表示："这项成就标志着我们为合成环碳索烃长期努力的圆满成功，其基础正是寄望于它们在室温下具有足够稳定性以供研究。最初的资助提案基于2012-2015年的初步结果于2016年撰写。能够达到这个目标令人欣慰，因为有许多次这个目标似乎不切实际且无法实现。若没有牛津化学系卓越的核磁共振波谱研究设施，这项工作就不可能完成。"

该研究还涉及曼彻斯特大学、布里斯托大学以及卢瑟福·阿普尔顿实验室中央激光设施的研究人员。