近日，海南大学化学化工学院袁康副研究员联合宁波材料所王冰研究员、英国爱丁堡大学Michael Ingleson教授等，围绕如何通过分子结构设计调控有机光敏材料的激发态能级，并在不依赖重原子的条件下实现高效三线态生成这一科学问题开展研究。团队开发了模块化的种联合成方法，揭示了硼氧（BO）稠合拓扑与前线分子轨道、激发态能级及系间窜越行为之间的构效关系。在此基础上，团队提出了通过硼氧稠合缩小S₁–T₂能级差实现无重原子三线态调控的新策略，为开发具有良好光稳定性和潜在生物相容性的有机光敏剂提供了新的分子设计思路。

图1 硼氧稠合缩小S₁–T₂能级差实现高效隙间穿越

创新点一：硼溴化—双重亲电硼化串联反应高效构筑BO稠合多环芳烃

团队在前期开发的炔烃硼溴化反应基础上，提出“硼溴化—双重亲电硼化”串联反应策略，发展出模块化的一锅合成方法。该方法适用于萘、蒽、芘和芴等多种芳香骨架，可连续构建多个硼碳键，获得不同稠合拓扑的BO多环芳烃。所得产物还可通过后续衍生化反应引入不同取代基，进一步拓展分子结构。该合成策略丰富了BO稠合分子的结构类型，为系统研究稠合拓扑、基态电子结构与激发态行为之间的关系提供了分子基础。

创新点二：BO稠合拓扑调控基态电子结构与激发态动力学

理论计算和电化学测试结果表明，BO稠合能够显著稳定最低未占据分子轨道（LUMO），不同稠合位置和拓扑结构会引起最高占据分子轨道（HOMO）与LUMO能级的相应变化。与角型稠合结构相比，线型BO稠合结构呈现出更明显的吸收红移和更窄的光学带隙，表明稠合拓扑可有效调控分子的基态电子结构。

光敏化性能研究表明，不同BO稠合拓扑表现出显著不同的激发态行为。瞬态吸收光谱和理论计算结果显示，角型稠合体系的三线态形成主要受到重原子效应及溴原子位置的影响，而线型BO稠合则主要通过改变激发态能级发挥作用。在线型蒽类衍生物中，第一单重激发态（S₁）与第二三重激发态（T₂）接近简并，代表性分子的S₁–T₂能级差可缩小至2–20 meV，从而促进分子沿S₁→T₂→T₁通道发生系间窜越。基于这一机制，团队进一步制备了不含重原子的蒽基光敏剂9a-H。该化合物在保持单线态氧敏化能力的同时，表现出更好的抗光氧化稳定性。实验与理论计算结果表明，9a-H的三线态形成主要源于BO稠合对激发态能级的调控，而非传统的重原子效应。

图2瞬态吸收光谱与光敏化机制

该研究得到国家自然科学基金（22301303、22107104）和英国工程与自然科学研究理事会“Boron: Beyond the Reagent”（EP/W007517/1）等项目的资助和支持。相关研究成果发表于《Angewandte Chemie International Edition》，并被编辑部选为热点文章（Hot Paper）。海南大学化学化工学院为该成果的第一完成单位，海南大学博士研究生刘钊博和宁波材料所硕士研究生倪青云为论文共同第一作者，袁康副研究员与王冰研究员为共同通讯作者。

论文原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.5826310