为了研究 π-π 堆积基序实现自旋-自旋耦合的能力,我们设计并合成了三对区域异构体,其特征在于两个自由基部分由 [2.2] 对环芳 (CP) 单元连接。通过将
茚并单元融合到 CP,两个部分堆叠的
芴自由基共价连接,无论两个自旋的方向如何,都表现出明显的反
铁磁 (A
FM) 耦合。值得注意的是,虽然这两种分子具有 0.8 和 0.9 的高双自由基指数,但由于它们的单线态基态而表现出良好的空气稳定性。单晶有助于揭示其 A
FM 耦合行为的结构基础。当两个自由基中心排列在 CP 周围的假元位时,面对面堆叠的亚苯基环本质上赋予促进 A
FM 耦合的轨道相互作用。另一方面,如果两个自由基指向拟对位取向,则在自由基中心(即
芴的 C9)和位于侧面的芳香碳之间观察到显着的轨道重叠,使得两个自旋之间的 A
FM 耦合。相比之下,当两个
芴自由基通过单个 C-C 键通过 C9 连接到 CP 时,
铁磁 (
FM) 耦合表现为