近日，必发88官方网站登录功能高分子材料研究团队在化学领域顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》（中文译名《德国应用化学》，影响因子：15.336）上发表题为“The Mechanochemistry of Carboranes”的研究论文（文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202203169）。南京林业大学必发88官方网站登录为成果第一完成单位，化学与材料科学系沙野副教授为第一作者兼通讯作者，必发88官方网站登录硕士生周洲为共同第一作者，南京农业大学李翔副教授和南京大学燕红教授为共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、江苏省高校自然科学研究面上项目、江苏省双创博士项目、南京林业大学标志性成果培育项目的资助。
闭式笼状碳硼烷(C2B10H12) 发现于上世纪60年代，它具有独特的sigma芳香性、反应性与热稳定性，已成为当前构筑功能杂化材料最经典的合成砌块之一。碳硼烷广泛的应用价值很大程度上得益于其稳定的笼型结构。因此，传统上碳硼烷被认为是一个“刚性”且力学惰性的分子。近年来，随着“超级共价键(hyper covalent bond)”理论的发展，碳碳键(C-C bond)键长的极限不断被突破，目前已报道的最长碳碳键为2.04 Å。邻位碳硼烷中的碳碳键是一类非典型共价键，其键长超过传统碳碳单键的长度~5%，因此该共价键的解离能可能低于传统碳碳键的解离能，这为探究其力学响应性提供可能。研究团队通过可控聚合方法将邻位碳硼烷接枝到聚合物链中心，通过高分子超声力化学方法对高分子链施加拉力，结合多种光谱学证据与超声动力学证据首次证实了邻位碳硼烷受力易解离的特征。研究发现，邻位碳硼烷中碳碳键的力学强度为1.40 nN，远低于传统碳碳单键的力学强度(6~7 nN)，碳碳键的解离进一步触发了整个笼子的解离，解离后获得高亲电活性的硼簇中间体，可用于触发级联反应(reaction cascade)。研究团队通过DFT计算，揭示了解离的机理为均相解离。该研究开发了新型邻位碳硼烷力敏团(mechanophore)，证实了热力学极其稳定的碳硼烷在特定的受力方向下会变得“柔软”，本研究为活化碳硼烷笼型结构提供了新思路，也为开发基于“超级共价键”的力学响应材料奠定基础。
