科学家成功驯服曾被认为不可能的48原子碳环

• 这项研究——是可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》杂志上。

在牛津大学化学系主导的一项新研究中，化学家们展示了一种环碳的合成，该环碳在室温溶液中具有足够的稳定性，可用于光谱表征。

能在常规实验条件下研究的新型分子碳同素异形体的合成是一项罕见的成就。此前的唯一例子是Krätschmer等人于1990年合成的富勒烯（《自然》 1990年）。

在这项新研究中，分子环碳被合成为索烃，即C₄₈环穿过另外三个大环。这些穿入的大环通过阻止接触受保护的环碳，提高了C₄₈的稳定性。

此前，纯碳原子组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）。这是通过使用穿入的大环、选择应变水平低的较大环碳，并为反应中的脱保护步骤（前体分子转化为最终产物的过程）开发温和的反应条件来实现的。

该环碳索烃通过质谱、核磁共振（NMR）、紫外-可见光谱和拉曼光谱进行了表征。观测到全部48个sp¹碳原子仅呈现单一强¹³C核磁共振峰，表明所有碳原子处于等同的环境中，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："在环境条件下的瓶中实现稳定的环碳是基础性的一步。这将使在常规实验室条件下研究其反应性和性质变得更加容易。"

研究资深作者Harry Andersen教授（牛津大学化学系）表示："基于它们可能在室温下具有足够稳定性以供研究的期望，这项成就标志着合成环碳索烃长期努力的顶峰。最初的资助提案写于2016年，基于2012-2015年的初步结果。能达成这一目标令人欣慰，因为曾多次看似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仪设备，这项工作是不可能完成的。"

该研究还涉及来自曼彻斯特大学、布里斯托大学以及卢瑟福·阿普尔顿实验室中央激光装置的研究人员。