Janus分子在分子两侧表现出不同的物理或化学性质，具有Janus特性的分子或团簇已经广泛应用于生物技术和材料科学领域，而在分子层次探究Janus分子的内在电子结构和光物理化学性质的研究还比较少。碳杂卟啉是一类卟啉内核氮原子被碳原子取代后的衍生物，其与传统卟啉相比往往具有不同的结构、芳香性以及配位能力。以往的研究报道主要集中在碳杂卟啉单体上，包括氮错位卟啉，苯卟啉，薁卟啉等。近年来研究者把注意力转向了对碳杂卟啉二聚体的研究，并对其独特的拓扑结构、光物理化学性质、多金属配位化学以及碳杂卟啉亚基之间的协同效应进行了深入的研究。然而，通常构筑碳杂卟啉二聚体的单元都是相同的，使得它们大部分都是对称的，因此缺乏对具有两种不同卟啉亚基的碳杂卟啉二聚体的研究。最近，yl23455永利官网柯贤胜课题组成功设计并合成了一种具有不对称结构单元的Janus碳杂卟啉伪二聚体，并与两种具有不同桥连结构的对称二聚体在电子结构以及光物理化学性质方面进行了系统地分析比较。

图1. Janus碳杂卟啉伪二聚体和对称碳杂卟啉二聚体的化学结构。

图2. Janus碳杂卟啉伪二聚体和双边未稠合的对称二聚体的EDDB图和NICS 2D图。

紫外可见近红外吸收光谱、核磁共振氢谱以及超快光谱的研究均表明，与双边未稠合的二聚体相比，Janus碳杂卟啉伪二聚体开始显现反芳香性。此外，通过离域键电子密度（EDDB）、感应电流各项异性（ACID）以及核独立化学位移（NICS）的计算，我们系统分析了Janus碳杂卟啉伪二聚体两侧的电子结构，证实了Janus碳杂卟啉伪二聚体仅在稠合的一侧展现出反芳香性，而未稠合的一侧仍然保持非芳香性。此外，因为结构的不对称，其在两侧显示出不同的配位能力，我们合成得到了该二聚体的BF2-Cu(III)配合物，而作为对比的双边未稠合的对称碳杂卟啉二聚体仅得到了它的双BF2配合物，这也表明该碳杂卟啉伪二聚体在配位化学上也具有Janus特性。

图3. Janus碳杂卟啉伪二聚体，双边未稠合的对称二聚体及其配合物的单晶结构。

总之，该工作展示了Janus碳杂卟啉伪二聚体独特的电子结构和区域化学反应性，显示了打破分子对称性后的独特优势。该工作得到了韩国Yonsei University的Prof. Dongho Kim课题组，Soonchunhyang University 的Prof. Juwon Oh课题组和美国UT Austin的Prof. Jonathan Sessler课题组，在超快光谱，理论计算和晶体解析等方面的大力支持。相关成果近期发表于《自然-通讯》: A Janus Carbaporphyrin Pseudo-Dimer. Haodan He, Jiyeon Lee, Zhaohui Zong, Jiwon Kim, Vincent M. Lynch, Juwon Oh*, Dongho Kim*, Jonathan L. Sessler* and Xian-Sheng Ke*. Nat. Commun. 2024, 15, 2913。yl23455永利官网是该工作的第一单位；yl23455永利官网2021级博士生何浩丹为论文的第一作者；该工作受到yl23455永利官网启动经费的支持。