Chem. Eur. J. ：基于小分子螺吡喃的光刺激响应型粘合剂

青岛科技大学吴中涛和解从霞课题组报道了一种基于小分子螺吡喃化合物的强力粘合剂。通过在螺吡喃骨架上引入一条烷基短链，螺吡喃体现出了高强度的粘合性能，并实现了光照刺激对粘合性能的多重调节。

借助于自组装等行为，小分子有机化合物能够依靠其形成的有序结构，体现出复杂多样的功能。而在无序状态下，小分子有机化合物缺乏分子间的共价键连接和强大的分子间作用力，使其在高级功能材料领域的应用受到了限制。比如，在粘合剂领域，研究者倾向于发展新型的高分子化合物来提高粘合性能。近年来，以偶氮苯光致结构异构化为基础，光刺激响应型粘合剂得到快速发展。热力学稳定的反式偶氮苯，能够引导材料内部分子处于有序结构状态，使得材料体现出良好的粘合性能。经紫外光照射后，反式偶氮苯异构化为顺式偶氮苯，促使材料转变为无序态，导致粘合性能消失。可见光照射，则能引起相反的结构变化和性质变化。借此，该类粘合剂实现了光调控的粘合性能“开-关”。需要指出的是，该类粘合剂的分子量多在1K以上。

同样做为常用的光敏分子之一，螺吡喃类化合物则很少被发展成为光刺激响应型粘合剂，究其原因，在于固体螺吡喃化合物难以实现光致异构化。吴中涛和解从霞课题组曾在螺吡喃的吲哚氮上引入烷基长链，实现了室温条件下的固体螺吡喃光致异构化，但并未发现该类化合物体现出较好的粘合性能。该课题组推测，应该是此种螺吡喃的“T”型结构保持了分子的有序排列，减弱了分子间缠绕作用力。为了增强螺吡喃分子间的缠绕作用力，该课题组设计了一种线型螺吡喃，并通过打破分子间的有序排列，使螺吡喃在无序状态下体现出了强大的粘合性能。具体来说，该研究将分子量小于500g/mol的线型小分子螺吡喃加热-冷却处理，得到了一种处于无序状态的固体螺吡喃。在加热和光照刺激下，该种无序固体螺吡喃可以呈现出五种不同的颜色变化，在不同颜色状态下，该螺吡喃化合物具备不同的粘合性能，最大粘合力可达~8MPa，优于已报道的其它类型的光刺激响应型粘合剂，尤其是低分子量粘合剂。在机理研究中发现，该小分子螺吡喃材料中开环异构体的比例和分子堆积密度，是影响粘合力变化的调节因素。

该种小分子粘合剂具备合成简便、易回收利用、易清洁和抗疲劳性强等优势，相比较于其它类型的光刺激响应型粘合剂，该种材料实现了对粘合性能的多种光致调节。该项工作，为设计以小分子化合物为基础的先进功能材料提供了新的思路。

论文信息：

Disordered low molecular weight spiropyran exhibiting photoregulated adhesion ability

Lei Zhang, Yawen Deng, Congxia Xie, Zhongtao Wu

Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202200245