翁文桂教授团队《JACS》：在力光“与”门控制分子释放领域取得重要进展

刺激响应性门控或笼控分子释放研究具有相当重要的理论和实际意义。以发展较为完善的光化学门控为例，光保护基团可在入射光的照射下释放多种有机分子、无机离子和简单气体（NO、CO和H2S）等，这些化合物可在多种多样的环境下通过精确的时空控制引发下游反应。与之相比，力化学门控的研究相对较少，它主要依赖于外部产生的机械力来加速不同反应基团的解离或异构化。在最常见的力化学控制的分子释放材料中，经历高于阈值力的力敏团部分快速发生机械化学反应生成无应变的中间体，该中间体再自发释放小分子。将光化学门控和力化学门控耦合形成双重门控来控制小分子释放较单一刺激响应性门控或具有一些独特的优势，例如，可能避免材料受杂光或局部应力的触发提前释放待输送分子而失效。

近日，前厦门大学翁文桂教授团队和利物浦大学Roman Boulatov教授团队合作在力光“与”门控制分子释放领域取得重要进展，相关研究成果以“Coumarin dimer is an effective photomechanochemical AND gate for small-molecule release”为题于2023年10月11日在线发表于Journal of the American Chemical Society，DOI：10.1021/jacs.3c07883。

该研究创新性地提出了一种通过高分子力化学来调控光控分子释放过程的力光“与”门控制分子释放概念。其中，力敏团是光控释放模块及其光控释放行为的门控，光控释放模块通过力敏团的高分子力化学生成，再通过光化学反应实现分子释放及功能应用。

研究人员以香豆素为例，构建香豆素二聚体力光复合门控模块，通过实验并结合理论计算对力光“与”门控概念进行了验证。研究表明，香豆素二聚体力光复合门控模块对香豆素单体光控释放模块及其光控释放行为具有掩蔽作用。香豆素二聚体可以作为香豆素光控释放模块及其光控释放行为的机械门控。在365 nm光源的照射下，香豆素二聚体复合门控模块具有光化学惰性，无法实现光控分子释放，但在机械力的触发下可快速解离生成具有光致释放功能的香豆素单体光控释放模块，香豆素光控释放模块进而在365 nm光源的照射下释放出与环丁烷羟甲基相连的待输送分子。作者以有机小分子催化剂苯胺作为释放案例，证明了香豆素二聚体力光复合门控模块仅在连续经过机械力与365 nm光源处理时才能释放苯胺，并展示了一种力光“与”门控制释放概念在凝胶化控制中的潜在应用，为后续其它基础研究和应用材料开发提供了前瞻性探索。

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