苯类分子（benzenoid molecules）是重要的有机半导体基础材料。其中，并苯类分子（acenes）具备理想的物理性质，然而其稳定性较差，难以被进一步使用。近年来，合成化学家将目光聚焦于非苯类的芳香化合物，以找到可以兼顾有机半导体分子的物理性能和稳定性的答案。

薁（azulene）是极为重要的非交替非苯类（non-alternant non-benzenoid）稠环芳香化合物。不同于它的等电子体萘（naphthalene），薁由五元环和七元环组成。特殊的结构使其具备了许多苯类分子所不具备的理化特性。然而由于薁特殊的化学活性，基于薁为衍生物的有机半导体材料仍报道不多。

近日，来自新加坡国立大学的池春彦教授、蒋清研究员以及南京信息工程大学的陶涛教授共同展开研究，成功合成并探索了一系列薁并并苯（Azulene-fused acenes）分子的结构与性能。这一系列薁并并苯分别是五并苯、六并苯和七并苯的等电子体。与对应的并苯相比，薁并并苯的稳定性大幅提高，且兼有薁与并苯的特性。其中，七并苯等电子体的薁并并苯的双阳离子呈现开壳单线态双自由基性质。

薁并并苯的骨架合成由关键中间体4与不同1，4-二醇或二酮分子经B(C6F5)₃路易斯酸或盐酸催化发生Adol缩合得到。终产物薁并并苯1、2和3分别由二酮5，6和7经过TIPS炔基锂盐的进攻和二氯化锡主导的还原芳构化获得，产率依次为98%、95%和78%。

薁并并苯1-3的结构经由X-射线单晶衍射表征得以确认。理论计算NICS(1)zz)值及ACID显示，薁并并苯1-3中薁的五元环部分以及并苯部分呈现芳香性特征，而薁的七元环部分则是非芳香性的。这是由于缺电子的五元环与并苯之间产生了分子内电荷转移，导致芳香性局限于薁的五元环与并苯部分。薁并并苯1-3与其对应的并苯呈现截然不同的紫外吸收特征。薁并并苯1-3在长波区域有极弱的吸收，这与薁的特征吸收相符合。

从循环伏安数据可以观察到，薁并并苯1和2有一个可逆的氧化峰和一个半可逆的氧化峰，而薁并并苯3则有两个完全可逆的氧化峰。通过AgSbF₆氧化，薁并并苯3的双阳离子（3²⁺）被成功获得并表征。理论计算NICS(1)zz值及ACID显示，该双阳离子的正电荷集中分布在七元环部分，形成具有芳香性的环庚三烯基阳离子，而其余中间部分呈具有潜在双自由基特性的醌式共轭。变温核磁及变温顺磁实验研究表明，3²⁺的基态为开壳单线态，其单线态和三线态能级差为-7.48 kcal/mol。这一实验结果也与DFT理论计算结果吻合。计算结果表明该双阳离子的双自由基特征y0值为30.2%。

本工作揭示了将薁并入并苯类骨架后对其基态和物理性质所带来的影响，并为日后设计与合成化学稳定、性能可调的基于薁的共轭有机半导体分子打下基础。