夏海平，汉族，1964年2月出生，福建人，国家杰出青年科学基金获得者 、中国化学会会士、中国科学院院士有效候选人（2021、2023、2025年）、深圳格拉布斯研究院执行院长、南方科技大学党委委员、化学系讲席教授、博士生导师。曾获2020年度“国家自然科学”二等奖（第一完成人）和2018年度福建省“自然科学奖”一等奖（第一完成人）。2016年和著名华人有机化学家余金权教授分享了中国化学会“黄耀曾金属有机化学奖”。2025年获Stoddart Science Fund Scholar Award、中国化学会“物理有机化学奖”。主持成果入选2013年度“中国高等学校十大科技进展”（为当年度唯一入选的化学化工类成果）。2022年入选“深圳市杰出人才培养对象”、2020年入选广东省“珠江人才”、2014年入选福建省“科技创新领军人才”（首批）、2004年入选“教育部新世纪优秀人才支持计划”（首批）。
金属有机化学、高分子化学
1. 发现、建立、命名了“碳龙化学（Carbolong Chemistry）”分子结构基元创新是创造新物质的一种基本途径，构建全新、稳定、系列化的分子结构基元极具挑战。化学键构筑是化学学科最基础、最核心的研究之一。夏海平近20年专注于碳-金属（C-M）键构筑这一金属有机学科的核心科学问题。创造性地运用自己独特的共轭碳链和金属源结合，不断挑战单个金属上C-M键数量的极限，取得了系列创新成果，包括突破了休克尔规则，揭示了“芳香性突变”，证实了半个多世纪前Craig发表于Nature的理论推测（Nature Chem. 2013, 5, 698，入选2013年度“中国高等学校十大科技进展”）。最终，发现了“同花顺”式的Craig型芳香结构基元系列，建立了“碳龙化学”，开拓了这一全新交叉领域，对金属有机化学、配位化学、芳香化学的发展做出重要贡献。
图1. 碳龙化学发现的一系列全新的分子结构基元
碳龙化学（Carbolong Chemistry，Acc. Chem. Res 2018, 51, 1691-1700）定义为：共轭碳链通过至少三个C-M σ键螯合过渡金属的化学。Carbolong 可解读为螯合金属的长碳链，long 也是龙的汉语拼音。碳龙成果打破了三项纪录：卡拜碳键角纪录（<130°）大幅度刷新了17°；金属的赤道平面上有6个碳-金属键；五个芳香环共享一个原子。期间，发明碳龙骨架的高效构筑方法——碳龙试剂法，已获多项国内外多项专利。多种具有知识产权的碳龙相关试剂已列入《百灵威试剂目录》进行销售，大大降低碳龙化合物合成门槛，方便同行开展拓展研究，发挥了辐射作用。还将发现的新有机反应应用于新型聚合反应，制备了金属d电子参与离域、拥有海量C–M键的全共轭高分子——聚碳龙。首次将金属杂芳香骨架作为共轭高分子的构筑基元。
由于铂族金属嵌入芳香环内，独特的dπ-pπ共轭使碳龙配合物显示独特的催化性能，且所生成的含金属中间体相对稳定；碳龙配合物还可宽频吸收光波并将其转化为光、电、热、超声波，在能源转化、材料科学、生物医学等领域具有广泛的应用前景。
图2. 碳龙配合物性能与应用成果
2．开创了“金属核轮烯化学（Carborin Chemistry）”
轮烯研究史堪称现代化学史缩影：1825年，首个轮烯分子——苯的发现开启了芳香化学；1951年，金属位于轮烯环戊二烯平面上下方的配合物——二茂铁横空出世，奠定了现代金属有机化学基础。科学家们自然联想到金属位于轮烯平面中心的另一类物种，但此后70余年，它从未被合成，其根源在于“先构筑轮烯后引入金属”的常规构建逻辑面临三重关键挑战：（1）小环轮烯空腔不足以容纳金属；（2）中大环轮烯往往非平面，且异构体众多难以单一合成；（3）轮烯缺乏杂原子导向基，难以诱导金属实现多个C–H键活化。为了解决该科学难题，夏海平及其团队独辟蹊径，经过十年努力，采用“围绕金属中心构筑轮烯骨架”的策略，成功将金属置于[15]轮烯平面中心，构筑了芳香性比苯强、稳定性好、易衍生化的“金属核轮烯”，填补了金属轮烯领域长达70余年的空白，拓展了轮烯化学、芳香化学、金属有机化学、大环化学的边界。
图3. 发现全新的轮烯物种——金属核轮烯
“金属核轮烯”也可看成15C-碳龙配合物，其金属位于轮烯平面中心，具D5h对称性，分子骨架巧妙融合多个明星分子特征，堪称科学与艺术的完美融合：（1）类比金属卟啉与碗烯：与金属卟啉结构类似，可看作是脱氮的卟啉；与C60的切块分子碗烯类似，可看作为用一个过渡金属替代碗烯内部五元环而形成的平面骨架；（2）美学意象：形似中国十大名花之首——梅花；形似南科大化学系多年使用的logo。
图4. 金属核轮烯是科学与美学完美融合的作品
“金属核轮烯”的整体芳香性比苯强：1H-NMR在0-9 ppm区域为空白，强烈的去屏蔽效应使其10个环外氢出现在比苯更低场的位置（9.79 vs 7.26 ppm），其轴向PEt3配体的氢则因环内屏蔽效应强烈而出现在负值区域；其核独立化学位移比苯环大（NICS：−41.9 vs −29.3 ppm）；其芳香稳定化能是苯的近三倍（ASE：98.7 vs 33.2 kcal/mol）。强芳香稳定化能使其非常稳定，于240 ℃的空气氛中不分解，电化学CV可逆性堪比二茂铁。其吸收光谱类似于金属卟啉，且具光致发光性能和聚集诱导发光增强效应。其易衍生化：轴向配体易替换衍生，轮烯平面上可进行硝化、卤代等经典芳烃反应，且卤代物可再用偶联反应进行衍生化。这些性质赋予其广阔的应用前景。此外，金属核轮烯中五个完全相同的金属杂五元环均具芳香性，这创造了一个新纪录；5个芳环共享一个原子。对传统体系而言，三个芳环共享一个原子已是极限(如石墨烯)。
图5. 金属核轮烯与苯分子的芳香性指标对比
夏海平讲席教授
邮箱：xiahp@sustech.edu.cn
办公室：南方科技大学创园五栋105
课题组主页：
http://faculty.sustech.edu.cn/xiahp/
夏海平，汉族，1964年2月出生，福建人，国家杰出青年科学基金获得者 、中国化学会会士、中国科学院院士有效候选人（2021、2023、2025年）、深圳格拉布斯研究院执行院长、南方科技大学党委委员、化学系讲席教授、博士生导师。曾获2020年度“国家自然科学”二等奖（第一完成人）和2018年度福建省“自然科学奖”一等奖（第一完成人）。2016年和著名华人有机化学家余金权教授分享了中国化学会“黄耀曾金属有机化学奖”。2025年获Stoddart Science Fund Scholar Award、中国化学会“物理有机化学奖”。主持成果入选2013年度“中国高等学校十大科技进展”（为当年度唯一入选的化学化工类成果）。2022年入选“深圳市杰出人才培养对象”、2020年入选广东省“珠江人才”、2014年入选福建省“科技创新领军人才”（首批）、2004年入选“教育部新世纪优秀人才支持计划”（首批）。
金属有机化学、高分子化学
1. 发现、建立、命名了“碳龙化学（Carbolong Chemistry）”分子结构基元创新是创造新物质的一种基本途径，构建全新、稳定、系列化的分子结构基元极具挑战。化学键构筑是化学学科最基础、最核心的研究之一。夏海平近20年专注于碳-金属（C-M）键构筑这一金属有机学科的核心科学问题。创造性地运用自己独特的共轭碳链和金属源结合，不断挑战单个金属上C-M键数量的极限，取得了系列创新成果，包括突破了休克尔规则，揭示了“芳香性突变”，证实了半个多世纪前Craig发表于Nature的理论推测（Nature Chem. 2013, 5, 698，入选2013年度“中国高等学校十大科技进展”）。最终，发现了“同花顺”式的Craig型芳香结构基元系列，建立了“碳龙化学”，开拓了这一全新交叉领域，对金属有机化学、配位化学、芳香化学的发展做出重要贡献。
图1. 碳龙化学发现的一系列全新的分子结构基元
碳龙化学（Carbolong Chemistry，Acc. Chem. Res 2018, 51, 1691-1700）定义为：共轭碳链通过至少三个C-M σ键螯合过渡金属的化学。Carbolong 可解读为螯合金属的长碳链，long 也是龙的汉语拼音。碳龙成果打破了三项纪录：卡拜碳键角纪录（<130°）大幅度刷新了17°；金属的赤道平面上有6个碳-金属键；五个芳香环共享一个原子。期间，发明碳龙骨架的高效构筑方法——碳龙试剂法，已获多项国内外多项专利。多种具有知识产权的碳龙相关试剂已列入《百灵威试剂目录》进行销售，大大降低碳龙化合物合成门槛，方便同行开展拓展研究，发挥了辐射作用。还将发现的新有机反应应用于新型聚合反应，制备了金属d电子参与离域、拥有海量C–M键的全共轭高分子——聚碳龙。首次将金属杂芳香骨架作为共轭高分子的构筑基元。
由于铂族金属嵌入芳香环内，独特的dπ-pπ共轭使碳龙配合物显示独特的催化性能，且所生成的含金属中间体相对稳定；碳龙配合物还可宽频吸收光波并将其转化为光、电、热、超声波，在能源转化、材料科学、生物医学等领域具有广泛的应用前景。
图2. 碳龙配合物性能与应用成果
2．开创了“金属核轮烯化学（Carborin Chemistry）”
轮烯研究史堪称现代化学史缩影：1825年，首个轮烯分子——苯的发现开启了芳香化学；1951年，金属位于轮烯环戊二烯平面上下方的配合物——二茂铁横空出世，奠定了现代金属有机化学基础。科学家们自然联想到金属位于轮烯平面中心的另一类物种，但此后70余年，它从未被合成，其根源在于“先构筑轮烯后引入金属”的常规构建逻辑面临三重关键挑战：（1）小环轮烯空腔不足以容纳金属；（2）中大环轮烯往往非平面，且异构体众多难以单一合成；（3）轮烯缺乏杂原子导向基，难以诱导金属实现多个C–H键活化。为了解决该科学难题，夏海平及其团队独辟蹊径，经过十年努力，采用“围绕金属中心构筑轮烯骨架”的策略，成功将金属置于[15]轮烯平面中心，构筑了芳香性比苯强、稳定性好、易衍生化的“金属核轮烯”，填补了金属轮烯领域长达70余年的空白，拓展了轮烯化学、芳香化学、金属有机化学、大环化学的边界。
图3. 发现全新的轮烯物种——金属核轮烯
“金属核轮烯”也可看成15C-碳龙配合物，其金属位于轮烯平面中心，具D5h对称性，分子骨架巧妙融合多个明星分子特征，堪称科学与艺术的完美融合：（1）类比金属卟啉与碗烯：与金属卟啉结构类似，可看作是脱氮的卟啉；与C60的切块分子碗烯类似，可看作为用一个过渡金属替代碗烯内部五元环而形成的平面骨架；（2）美学意象：形似中国十大名花之首——梅花；形似南科大化学系多年使用的logo。
图4. 金属核轮烯是科学与美学完美融合的作品
“金属核轮烯”的整体芳香性比苯强：1H-NMR在0-9 ppm区域为空白，强烈的去屏蔽效应使其10个环外氢出现在比苯更低场的位置（9.79 vs 7.26 ppm），其轴向PEt3配体的氢则因环内屏蔽效应强烈而出现在负值区域；其核独立化学位移比苯环大（NICS：−41.9 vs −29.3 ppm）；其芳香稳定化能是苯的近三倍（ASE：98.7 vs 33.2 kcal/mol）。强芳香稳定化能使其非常稳定，于240 ℃的空气氛中不分解，电化学CV可逆性堪比二茂铁。其吸收光谱类似于金属卟啉，且具光致发光性能和聚集诱导发光增强效应。其易衍生化：轴向配体易替换衍生，轮烯平面上可进行硝化、卤代等经典芳烃反应，且卤代物可再用偶联反应进行衍生化。这些性质赋予其广阔的应用前景。此外，金属核轮烯中五个完全相同的金属杂五元环均具芳香性，这创造了一个新纪录；5个芳环共享一个原子。对传统体系而言，三个芳环共享一个原子已是极限(如石墨烯)。
图5. 金属核轮烯与苯分子的芳香性指标对比
