湖南师范大学宋建新教授课题组一直围绕卟啉类功能分子的设计、合成与性能研究开展工作。最近，该课题组在稳定的smaragdyrin BF₂中性自由基、阳离子及其衍生物的合成与性能研究方面取得新进展。

Smaragdyrin是由五个吡咯和三个亚甲基通过特定连接方式组成的五元扩环卟啉。早在上世纪六十年代，美国化学家Woodward就预测该化合物可能存在并将之命名为smaragdyrin，但其存在的真实性却一直是卟啉化学领域极具挑战性的课题。直到2018年，宋建新教授团队首次报道了通过双亲核取代策略以13%产率合成全氮[22]smaragdyrin 氟硼化物 3，通过脱氟硼、氧化还原反应得到了smaragdyrin及其衍生物，并对smaragdyrin及其衍生物的性能进行了相关研究。为了进一步提高smaragdyrin的收率，课题组对smaragdyirn的合成方法进行了不断探索。

最近课题组在前期研究基础上发现，二吡咯甲烷12和三吡咯烯溴代物13在对苯甲磺酸存在下亲电关环，以63%产率获得了[20]smaragdyrin 6。有趣的是，当以BF₃·OEt₂和TEA处理 [20]smaragdyrin 6时，获得了BF₂单元在三吡咯烯处配位的稳定中性自由基14，这可能是由于这种配位方式形成的[22]smaragdyrin氟硼化物环内空腔过于拥挤，容易失去一个氢原子形成单电子自由基物种。中性自由基14可进一步被单电子氧化剂AgSbF₆氧化成稳定的阳离子[20]smaragdyrin 15，也能被NaBH₄还原成[22]smaragdyrin 17，但是化合物17在空气中并不稳定，容易失去一个氢原子变成稳定的中性自由基14，另外化合物17在BF₃·OEt₂和TEA处理下可转化为同分异构体[22]smaragdyrin 3。在常温下，[20]smaragdyrin 15能与吡啶作用形成吡啶盐[22]smaragdyrin 16。

当以BF₃·OEt₂和TEA类似地处理[22]smaragdyrin 4时，却得到了BF₂单元在二吡咯烯处配位的[22]smaragdyrin 3。[22]smaragdyrin 3可被PbO₂或者DDQ 氧化成稳定的中性自由基18。中性自由基18也可被单电子氧化剂AgSbF₆进一步氧化成阳离子[20]smaragdyrin 19。

该工作报道了smaragdyrin全新的合成方法，极大提高了smaragdyrin的合成产率。并且揭示了smaragdyrin BF₂自由基、芳香性和反芳香性物种之间的转换，证明了smaragdyrin BF₂化合物以多种氧化还原态存在的罕见能力，尤其是smaragdyrin BF₂具有容易释放氢原子形成稳定中性自由基的能力。