用于光响应和机械响应材料构建模块的功能化二氮杂环辛烷的合成

DOI:10.3762/bjoc.15.68 期刊:Beilstein Journal of Organic Chemistry 出版年份:2019 更新时间:2026-01-09 18:46:55
摘要: 合成了七种对称的3,3'-取代二氮杂环辛四烯化合物。其官能团包括羟基、叠氮基、氨基和乙烯基,适用于聚合物合成。在385和530纳米波长光照下,这些二氮杂环辛四烯会发生可逆的钳式运动,使3,3'间距在6.1埃(顺式稳定异构体)与8.2埃(反式亚稳态异构体)之间切换。合成过程中的关键反应是2-硝基甲苯的氧化C-C偶联(产率75-82%)以及形成二氮杂环辛四烯的还原环化(产率56-60%)。通过将二硝基化合物过度还原为肼再重新氧化为偶氮单元,提高了其环化为偶氮化合物的产率和重现性。与已应用于大分子构象转换的3,3'-和4,4'-二氨基二氮杂环辛四烯相比,本化合物展现出更优的光物理性质(光稳态、顺反构型吸收谱分离),因而有望成为光响应与力响应大分子及其他智能材料中的分子开关候选物。
作者: Widukind Moormann,Daniel Langbehn,Rainer Herges
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合成具有适用于聚合物合成功能基团的对称3,3'-取代二氮杂环庚烯,并研究其光物理性质,以应用于光响应和机械响应材料中的分子开关。

成功合成了七种官能化二氮杂环辛四烯,与先前的二氮杂环辛四烯相比,其产率和光物理性质均得到改善。通过亚甲基实现取代基的电子解耦,增强了光稳态(在385 nm处反式构型占比74–85%),并保持了与母体体系相近的半衰期。这些化合物是光响应和机械响应聚合物的有前途的构建模块,在智能材料领域具有潜在应用价值。

该合成过程涉及多个步骤及特定试剂与条件,可能限制其规模化应用。光物理性质仅在乙腈中进行了测试,未探究其在其他溶剂或聚合物基质中的表现。官能团仅限于醇、叠氮基、胺和乙烯基,未研究其他取代基。

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