力敏分子、高分子骨架以及受力位点是高分子力化学研究中的三大核心构筑要素。回顾现代高分子力化学近20年的发展历程，大量研究聚焦于全新力敏分子和高分子骨架的设计，并探索这两种要素对功能性机械力响应材料构筑的影响。然而，受力位点的选择在机械力化学反应中同样扮演着至关重要的角色，研究表明，通过调整力敏分子中受力位点的区域选择性或立体选择性，可以有效调控力敏分子受力时的反应性。尽管如此，这些通过调整受力位点位置来调控力敏分子反应性的策略仍存在一定局限性，即每次都需要重新设计和定制力敏分子的结构，过程耗时且耗力。

2024年11月8日，复旦大学千海课题组在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）期刊发表了题为“Versatile Mechanochemical Reactions Via Tailored Force Transmission in Mechanophores”的研究论文。

图1、环状拉伸策略抑制力致逆DA反应及其在多层次力化学反应中的应用。

课题组首次提出通过环状拓扑拉伸策略来改变力敏分子中机械力的传导方式从而实现力敏分子反应性的精准调控（图1）。该研究以传统的蒽-马来酰亚胺（AM）线性力敏分子为对象，通过将蒽分子9,10位环接，成功构建了具有环状拓扑拉伸结构的环状力敏分子。当机械力随着高分子链传递到力敏分子时，与传统的线性拉伸结构相比，环状拉伸策略显著抑制了力诱导的逆Diels-Alder（DA）反应的反应速率和效率。在此基础上，作者将环状拉伸和线性拉伸的AM力敏分子分别与螺吡喃（SP）共价结合，构筑了串联的双力敏分子体系，实现了层级化机械力化学反应的激活。以上研究表明，通过调整力敏分子的几何拓扑拉伸结构，可以有效地调控力传导路径，进而改变力敏分子的力化学反应性。这一策略为层级化、智能机械力响应材料的设计提供了新的思路，并为开发具有多功能性和优异可控性的力化学系统开辟了新途径。环状拓扑拉伸策略有望成为未来高分子机械力化学研究中的重要工具，为拓展力敏分子的应用场景奠定了基础。

所发表的论文信息为：Deao Xu, Wenjie Liu, Shijia Tian, and Hai Qian*, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202415353.

该文第一作者为复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室博士生徐德奥，千海青年研究员为该论文的通讯作者。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202415353