碳纳米管因其独特的一维通道、径向共轭和螺旋手性结构而备受关注，然而，现有的碳纳米管制备方法在尺寸和螺旋度方面尚不能实现精确控制。为解决这一难题，合成化学家长期致力于探索自下而上的碳纳米管合成策略，期望通过精确操控分子片段，突破现有瓶颈。环对苯撑作为扶手椅型碳纳米管的最短片段，其化学合成开启了近十几年来包括纳米环和纳米带在内的新兴研究领域。这些具有高度张力且径向共轭的大环结构，可作为单分散分子纳米管的潜在构建模块。尽管文献中已有通过轴向连接环对苯撑的尝试，迄今为止，将两个环对苯撑大环进行同轴的径向组装，构筑具有连续共轭体系且不含杂原子的分子纳米管尚未有报道。在此基础上，精确控制分子纳米管的螺旋度是合成上的更大挑战。

近日，中国科学院理化技术研究所超分子光化学研究中心丛欢研究员课题组与华东理工大学、北京大学的科研人员合作，以定点功能化的环对苯撑大环为构筑模块，通过大环轴向共价键连策略，实现了具有全碳骨架的共轭螺旋分子纳米管的精准合成与后官能化。

在本工作中，合成路线设计的关键是如何实现环对苯撑大环砌块的定点修饰，为此，科研人员精心设计了修饰有氯原子的三取代合成子，该分子可通过分子间的定向环化得到修饰基团取向一致的大环砌块。在此基础上，经过进一步的官能团转化及轴向共价连接获得了全共轭的螺旋分子纳米管。晶体结构清晰的显示了分子的螺旋手性，晶体中的一对对映异构体呈六聚体交替排列，具有三重旋转轴和沿[001]方向的一维通道。拆分后对映体展现出优秀的圆偏振发光性质，其圆偏振发光亮度（BCPL）高达1.47×10³ M^-1 cm^-1，是目前手性有机小分子中的最高值之一。此外，基于二炔连接单元良好的反应性，上述结构还能高效地的转化为噻吩连接的共轭螺旋分子纳米管，展示了其进行后期功能化的合成潜力。

该研究工作为环对苯撑作为大环砌块，自下而上精准共轭分子纳米管提供了新思路，进而为拓展具有新颖结构和性质的多环纳米碳开辟了新途径。相关工作发表在Angewandte Chemie International Edition上。论文的共同第一作者是理化所博士生李高磊、项目研究员毛亮亮和博士生高家楠，通讯作者是丛欢和毛亮亮。华东师范大学杨海波教授和史学亮教授、北京大学的周文高级工程师、李红卫高级工程师在结构表征方面提供了关键帮助，研究工作得到了理化所吴骊珠院士与佟振合院士的悉心指导。