Fluolab【 Angew. Chem. Novit.】三种构象、四重刺激：双BN键二氢苯嗪分子如何实现多响应性调控？
文章标题：Modulating Bond Order and Aromaticity in Dual‐BN‐Bonded Dihydrophenazine for Multi‐Stimuli Responsiveness
通讯作者：Prof. Zhiyun Zhang, Prof. He Tian 文章链接：https://doi.org/10.1002/anov.70012
文章概要
在功能分子设计领域，如何实现对分子构象、电子结构和芳香性的精确调控，是实现多刺激响应性材料的关键。本文由Hongbin Jin团队发表于《Angewandte Chemie Novit》，系统研究了一种双BN键连接的二氢苯嗪分子（dual-BN-bonded dihydrophenazine），通过调控其键级与芳香性，实现了对三种构象的可逆转换，并响应四种外部刺激，展现出高度的分子可编程性和多功能性。
分子设计：双BN键连接的二氢苯嗪骨架
研究者设计了一种新型的二氢苯嗪衍生物，其核心结构通过两个BN键连接，形成稳定但可调控的共轭体系。BN键的引入不仅增强了分子的电子多样性，还为构象调控提供了新的自由度。该分子在不同刺激下可呈现三种构象：平面型（planar）、折叠型（folded）和扭曲型（twisted），每种构象对应不同的电子结构和芳香性特征。
多重刺激响应：四种外部因素驱动构象转换
该分子体系对四种刺激具有响应性，包括：
- 氧化还原反应：通过电子转移改变分子的电子密度，诱导构象变化；
- 光照刺激：紫外或可见光照射可引发电子跃迁，调控芳香性；
- 质子化/去质子化：酸碱条件改变分子中氮原子的配位状态，影响BN键的电子结构；
- 溶剂极性变化：不同极性溶剂可稳定不同构象，体现出环境敏感性。
这些刺激可单独或协同作用，使分子在三种构象之间可逆转换，展现出高度的动态调控能力。
键级与芳香性的协同调控机制
作者通过密度泛函理论（DFT）计算和核磁共振（NMR）、紫外-可见光谱（UV-Vis）等实验手段，深入分析了分子在不同构象下的键级变化与芳香性特征。研究发现：
- 平面型构象具有较高的芳香性，BN键呈现部分双键特征；
- 扭曲型构象则芳香性减弱，BN键更接近单键；
- 折叠型构象介于两者之间，表现出中等芳香性和键级。
这种键级与芳香性的协同调控机制，是实现多刺激响应的核心原理。
构象转换的可视化与功能化潜力
研究者进一步通过晶体结构分析和光致变色实验，验证了构象转换的可视化特性。在不同刺激下，分子颜色发生明显变化，为其在传感器、智能材料和分子开关等领域的应用提供了可能。
此外，该分子体系还展现出良好的可逆性和稳定性，在多次刺激循环中保持结构完整和响应性能，体现出优异的实用性。
总结与展望
本文提出了一种通过双BN键连接的二氢苯嗪分子，实现三种构象与四种刺激之间的动态调控策略，开辟了多响应性分子设计的新路径。该研究不仅深化了对键级与芳香性关系的理解，也为开发新型智能材料提供了理论基础和分子模板。
未来，该策略可拓展至其他杂环体系或功能基团，构建更复杂的分子机器、信息存储单元或环境响应材料，推动分子工程向更高维度发展。