非交替稠环芳烃（PAH）因其独特的拓扑构型、电子结构和光电性能，在有机光电子学、自旋电子学等领域有着广泛的应用前景。其中，在PAH中引入薁（5-7环）等非六元环结构是调控其物理化学性质的有效手段，因此成为了有机化学、材料化学等多个学科的研究焦点。在目前已知的构建薁骨架的方法中，如Scholl反应、Friedel-Craft/芳构化、炔烃环化和Pd催化的[5+2]环化等，都存在一些尚未解决的问题。这是由于薁结构自身的独特化学性质，常常导致在反应条件下得到重排产物，使得产物结构难以预测。因此，发展高效、简洁的薁骨架构建新方法对于非苯稠环芳烃的发展及其应用研究具有非常重要的意义。

Knoevenagel缩合反应是构建碳碳双键的经典方法之一，已被用于非苯稠环芳烃、石墨烯纳米带和二维共轭聚合物的合成当中。近日，德国德累斯顿工业大学&马普微结构物理研究所冯新亮院士、马骥研究员与刘仁湘博士生等人发展了一种基于Knoevenagel缩合反应在PAH中引入薁骨架的新方法，并首次合成了含有薁骨架的双 [5]螺烯分子 （图1）。该反应具有效率高、条件温和、操作简便、底物普适性好、官能团耐受性佳等优点，为今后其他类型的非交替PAH的精准合成提供了新思路，也为它们的进一步应用研究提供了更多可能性。

如图2所示，本研究通过Suzuki偶联反应能以57% ~ 93%的收率制备缩合前体2a-2m，随后在t-BuOK作用下缩合关环实现薁（5-7环）骨架的构建，以82% ~ 96%的收率得到了1a-1m。在该反应中，噻吩稠合的前体反应性较好，产率普遍很高，有望应用于有机小分子半导体材料的设计与合成当中。值得注意的是，增加Suzuki偶联反应中碱的用量，可以62%的收率实现1m的一步法合成，极大简化了合成步骤。

该方法还能用于含有多个5-7环骨架的分子（1n-1r）合成当中，包括首个含有两个5-7环的双[5]螺烯1r （图3）。值得一提的是，相对于全苯双[5]螺烯 （24.4 kcal mol⁻¹），非交替螺烯1r具有较大的异构化翻转能（32.4 kcal mol⁻¹），使其手性异构体更加稳定，并可能进一步应用于手性有机光电材料领域中。

此外，理论计算表明该类PAH薁骨架的芳香性主要集中在五元环上，而七元环表现出弱芳香性或反芳香性 （图4）。在双螺烯分子中，受七元环的影响，中间苯环的NICS为正值，表明该苯环的芳香性较弱。

在该工作中，作者发展了一种构建薁骨架的简便方法，并将其用于并苯、噻吩稠合的稠环芳烃和螺烯分子的合成当中。与此同时，也对其光学性质和电学性质进行了深入细致的研究。该策略为相关非交替PAH和石墨烯纳米带的合成以及理论研究提供了一种新的工具。