刺激響應(yīng)性材料是材料科學(xué)的研究熱點(diǎn)，此類材料在外界的光、電、熱、力等刺激下可發(fā)生物理或化學(xué)性質(zhì)的變化，所以受到廣泛的關(guān)注和研究。其中，力致變色材料因其在機(jī)械力刺激下能動態(tài)、可逆地調(diào)節(jié)熒光顏色而備受關(guān)注，具有廣泛的應(yīng)用潛力，如傳感器、數(shù)據(jù)存儲和防偽材料等。蒽基化合物是一類重要的π共軛化合物，具有優(yōu)異的光物理性質(zhì)，近年來其力致變色性能備受研究。目前，研究主要集中在9,10-二苯乙烯基蒽衍生物，但對其他蒽基化合物的研究有限，阻礙了其進(jìn)一步發(fā)展。而且，雜原子中，氮原子的引入對蒽基化合物的光物理性質(zhì)和力致變色行為有顯著影響，深入分析氮原子微調(diào)對力致變色性能的影響具有重要意義。 最近，吉林大學(xué)王明教授團(tuán)隊(duì)成功設(shè)計(jì)并合成了三種氮雜環(huán)與烯酮修飾的蒽基化合物An-1、An-2和An-3。這三種化合物為同分異構(gòu)體，差異僅在于氮原子在分子中的位置。研究了氮原子位置的改變對蒽基化合物光學(xué)性質(zhì)及力致變色行為的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，三種化合物在溶液狀態(tài)下的光物理性質(zhì)基本一致，表明氮原子位置對其溶液態(tài)性質(zhì)影響較小。然而，在固態(tài)下，三者的光物理性質(zhì)和力致變色性質(zhì)表現(xiàn)出顯著差異，尤其是An-2的力致變色效應(yīng)最為突出，其發(fā)射峰紅移最大可達(dá)30 nm。
通過單晶結(jié)構(gòu)表征，發(fā)現(xiàn)三種化合物具有高度扭曲的分子結(jié)構(gòu)和豐富的弱相互作用，促使它們形成松散的分子堆積。在機(jī)械力作用下，分子構(gòu)象趨向于更加平面化，進(jìn)而誘導(dǎo)分子間滑動。隨著構(gòu)型變化，分子堆積變得更為緊密，導(dǎo)致熒光發(fā)射峰紅移并伴隨熒光顏色變化。An-1的蒽單元以面對面二聚體形式緊密堆積，滑動空間有限，發(fā)射峰偏移較小。相比之下，An-2和An-3堆積較松散，外力下滑動空間更大，發(fā)射峰偏移更顯著。特別是An-2，因其蒽單元間距較大，堆積最為松散，因此其研磨后具有最大的熒光變化?？傊?，氮原子位置的變化顯著影響了蒽基化合物的固態(tài)光物理和力致變色性質(zhì)，這項(xiàng)工作對未來力致變色材料的設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。 論文信息 Synthesis of Anthracene-Based Mechanofluorochromic Molecules and Their Differential Mechanochromic Effects Triggered by Nitrogen Atoms Hao Yu, Meng Li, Xiong Chen, Ningxu Han, Zihan Xu, Ming Wang European Journal of Organic Chemistry DOI: 10.1002/ejoc.202400876 
