并吡喃可以通过电开环反应生成深色的部花青染料。由于反应简单且易形成模块化设计，萘并吡喃被广泛的研究并发展成光控原件和光致变色镜片的商业应用上。最近，萘并吡喃被确定为一类通用的机械载体，以萘并吡喃为母体的模块化设计能够获得高度可调、结构多样且具有机械致变色特性的机械发色团，在机械力下可以产生部花青染料。这使得以萘并吡喃作为母体的探针极具有吸引力，因为其能够实现材料中的临界应力的可视化。

成果简介

加州理工学院的Maxwell J. Robb教授课题组在《Journal of the American Chemical Society》上发表了题为“Generation of an Elusive Permanent Merocyanine via a Unique Mechanochemical Reaction Pathwa”的研究论文。该团队报道了一个 2 H-萘并[1,2- b]吡喃机械载体，相对于在光化学条件下产生的可逆产物，其在机械化学活化时可产生不可逆的部花青染料。通过机械力生成的部花青是一种独特的反应，其中酯C-O键的断裂释放了β-{attr}3189{/attr}，该酮通过分子内H键相互作用锁定部花青。除了证明反应性之外，该团队还在固体聚合物材料中实现了永久性部花青的合成。用萘并吡喃机械载体实现的永久着色可以为传感、应力记录应用以及受可逆性限制的基础研究提供了进一步的发展的空间。

图文解读

方案 1：2 H -萘并[1,2- b ]吡喃机械载体的机械化学活化可以产生不可逆的部花青素，而这是无法通过光化学方式获得。

图1：P1 的机械活化产生了与在紫外线照射下所不同的部花青物质。（a）光照射（λ = 311 nm）和超声诱导的机械化学活化后P1的UV-vis吸收光谱和图片。(b) P1 的机械活化产生永久性部花青，与热可逆光化学产物相反。

图 2. (a)超声诱导机械激活后P1与THF 中M1相比的紫外可见吸收光谱。超声处理后(b) M1和 (c) P1 的1H NMR 光谱。

图 3. 超声诱导的机械激活和随后的回复控制聚合物P2，其中包含异构萘并吡喃机械载体，聚合物附着在9位。在λmax = 485 nm 处监测吸收。

图4：在光化学和机械化学活化下与类似于P1结构的2 H- NPs 机械载体交联的 PDMS 网络的紫外-可见光谱和图片。光谱是通过反射率测量获得的，并与溶液相吸收数据进行比较。在激活后10 分钟后立即获取照片。

总结与展望

综上所述，MaxwellJ. Robb教授课题组证明了基于2H -萘并 [1,2- b ] 吡喃(2H-NP)支架的新型萘并吡喃机械载体的机械化学反应性。并发现通过 C(O)-O 酯键的机械化学断裂形成 β-羟基酮再形成分子内的氢键与机械化学部花青产物的不可逆性有关。最后在本体聚合物的材料中也证明了不可逆性部花青的产生，表明应变速率依赖于萘并吡喃开环的 C(O)-O 键断裂反应。

文献链接

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.1c03865

DOI: 10.1021/jacs.1c03865

团队介绍

MaxwellJ. Robb

2009  化学学士学位，科罗拉多矿业学院，科罗拉多州戈尔登；

2009-2014 研究员，Craig J. Hawker 教授，加州大学圣巴巴拉分校；

2014-2017 贝克曼研究所博士后研究员，师从伊利诺伊大学 Jeffrey S. Moore 教授；

2017-至今 加利福尼亚州帕萨迪纳市加州理工学院化学助理教授；

研究方向：功能性有机材料的合成、聚合物化学合成

编辑：易挺

审核：韩娇娜

推送：陈慧芳