Abstract Cycloaddition reactions involving arynes provide privileged strategies for the convergent synthesis of polycyclic compounds containing aromatic rings. This review focuses on the application of aryne chemistry, in particular [4+2] and palladium‐catalysed [2+2+2] cycloaddition reactions, in the synthesis of large polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) containing five or more fused benzene rings. Many of the polycyclic compounds included in this report display properties of interest in the field of materials science and some can be considered as nano‐sized graphene substructures or nanographenes.

The interplay between laboratory rotational spectroscopy and radio astronomical observations provides the most effective procedure for identifying molecules in the interstellar medium (ISM). Following the recent interstellar detections of several Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) and cyano derivatives in the dense molecular cloud TMC-1, it is reasonable to consider searching for other cyano-PAHs in this astronomical source. We present a rotational spectroscopy investigation of the two cyano derivatives of the PAH biphenylene, a plausible reaction product of interstellar benzyne. The rotational spectrum provided molecular parameters for the parent species and 14 monosubstituted isotopologues for each isomer. An accurate equilibrium structure was determined for both isomers using Watson's mass-dependence method (rm(2)), offering information on its uncommon ring union. Astronomical searches for the cyanobiphenylene isomers have been undertaken in TMC-1, using the QUIJOTE line survey. No lines of any isomer were found in this astronomical source, but the experimental data will serve to enable future searches for these species in the ISM.

The recent interstellar detection of individual polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in the dense molecular cloud TMC-1 brings interest in related species that could be present in this astronomical environment. These detections, that include pure PAHs and their cyano-derivative counterparts, were performed through the interplay between laboratory rotational spectroscopy experiments and radioastronomical observations. Here, we present the laboratory rotational spectroscopic study of the five cyano-derivatives of the PAH fluorene (C

Starphenes are structurally appealing three‐fold symmetric polycyclic aromatic compounds with potential interesting applications in molecular electronics and nanotechnology. This family of star‐shaped polyarenes can be regarded as three acenes that are connected through a single benzene ring. In fact, just like acenes, unsubstituted large starphenes are poorly soluble and highly reactive molecules under ambient conditions making their synthesis difficult to achieve. Herein, we report two different synthetic strategies to obtain a starphene formed by 19 cata‐fused benzene rings distributed within three hexacene branches. This molecule, which is the largest starphene that has been obtained to date, was prepared by combining solution‐phase and on‐surface synthesis. [19]Starphene was characterized by high‐resolution scanning tunneling microscopy (STM) and spectroscopy (STS) showing a remarkable small HOMO‐LUMO transport gap (0.9 eV).

Abstract Atomically precise synthesis of graphene nanostructures on semiconductors and insulators has been a formidable challenge. In particular, the metallic substrates needed to catalyze cyclodehydrogenative planarization reactions limit subsequent applications that exploit the electronic and/or magnetic structure of graphene derivatives. Here, we introduce a protocol in which an on-surface reaction is initiated and carried out regardless of the substrate type. We demonstrate that, counterintuitively, atomic hydrogen can play the role of a catalyst in the cyclodehydrogenative planarization reaction. The high efficiency of the method is demonstrated by the nanographene synthesis on metallic Au, semiconducting TiO 2 , Ge:H, as well as on inert and insulating Si/SiO 2 and thin NaCl layers. The hydrogen-catalyzed cyclodehydrogenation reaction reported here leads towards the integration of graphene derivatives in optoelectronic devices as well as developing the field of on-surface synthesis by means of catalytic transformations. It also inspires merging of atomically shaped graphene-based nanostructures with low-dimensional inorganic units into functional devices.

The on-surface synthesis of an isomer of undecacene, bearing two four-membered rings and two para-quinodimethane moieties, starting from a tetramethyl-substituted diepoxy precursor, is presented. The transformation implies a thermal double deoxygenation followed by a stepwise double dehydrogenation reaction on the Au(111) surface, locally induced by inelastic tunneling electrons. This results in the transformation of para-dimethylbenzene moieties into non-aromatic para-quinodimethanes. The structures and electronic properties of the intermediate and final products are investigated at the single molecule level with high spatial resolution, using both scanning tunneling microscopy/spectroscopy and non-contact atomic force microscopy. The experimental results are supported by density functional theory calculations.