在化学反应中，同一反应物往往可以沿不同反应路径转化并生成不同产物。实现对反应路径的精准调控对于提高反应选择性以及深入理解反应机理具有重要意义。近年来，高分子力化学作为一类以机械力为外场刺激的研究方向，为调控化学反应提供了新的思路。通过在聚合物链中引入力敏分子（mechanophore），机械力可以沿聚合物主链定向传递至分子反应中心，从而改变反应势能面并触发特定的化学转化。与传统的光、热或化学刺激相比，机械力具有方向性和空间选择性，因此能够在分子尺度上调控反应路径并诱导独特的反应过程。

然而，在大多数体系中，机械力通常通过两条力臂传递，力敏分子在受力时往往沿单一反应路径发生转化。如何在同一分子中同时激活多条力化学反应路径仍具有挑战性。针对这一问题，复旦大学千海课题组设计了一类含氟1,2-二氮杂环丁酮力敏分子，并提出三臂拉伸策略，在单一分子骨架中实现两条正交力化学反应路径的同步激活。研究表明，该力敏分子在受力条件下可分别沿两条反应路径发生裂解：路径A生成亚胺和异氰酸酯，路径B生成偶氮苯和烯酮。相关初级产物还可进一步发生甲醇捕获、水解或受力异构化等转化，从而形成更加丰富的产物体系。为了实现对复杂力致产物的清晰识别，研究人员在分子结构中引入氟原子标记，并利用¹⁹F NMR对反应产物进行分析。相较于¹H NMR和¹³C NMR，¹⁹F NMR具有更高的谱图分辨率，使研究人员能够在同一体系中同时识别多种力化学产物并实现定量分析。实验结果表明，在三臂体系中，两条反应路径的内在反应性与对应的双臂体系保持一致，其中N–N键断裂路径始终更为有利。

图1. 三臂拉伸策略实现1,2-二氮杂环丁酮力敏分子的正交力化学反应。

该工作表明，多臂拉伸策略能够在单一力敏分子中实现多通道力化学反应，为调控力化学反应路径以及设计新型多功能力响应高分子材料提供了新的思路。相关成果以“Unveiling Orthogonal Mechanochemical Pathways via¹⁹F NMR under a Three-Arm Pulling Strategy”为题发表于Journal of the American Chemical Society。复旦大学博士研究生徐德奥为第一作者，复旦大学千海青年研究员为唯一通讯作者。作者特别感谢国家自然科学基金委、复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程全国重点实验室的大力支持。

论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.6c01440