基于偶氮苯的糖基大环化合物：合成、光异构化以及对液晶螺旋间距的光调控（包括螺旋方向的反转）

《Chemistry – A European Journal》：Azobenzene-Based Glycomacrocycles: Synthesis, Photoisomerization, and Photomodulation of Liquid Crystal Helical Pitch with Helix Inversion

糖基麦角脂偶氮苯化合物的光致变色与胆化剂性能研究。通过NMR、UV/vis和CD光谱表征，合成了四例新型偶氮苯修饰的糖基麦角脂（1-4）。所有化合物均表现出高疲劳耐受性和热稳定性，其中化合物3和4在ZLI-1132基质中实现了光诱导的螺旋反转，HTP调制比达+470%。研究证实糖环取代基（如-OCH?和6-OCB）显著影响手性传递效率和螺旋扭曲功率，特别是在5CB和ZLI-1132中，-OCH?取代的化合物3和4展现出最优的胆化剂性能，HTP值分别为+470%和+335%。该研究为可调光响应手性液晶材料的设计提供了新策略

　　近年来，科学家们在分子光开关的研究中取得了显著进展，这些分子在化学、生物、制药、动态功能软材料、能量存储等领域展现出广泛的应用潜力。光响应性分子的一个重要特性是其能够通过外部光刺激改变自身的结构，从而实现特定功能的调控。在这一研究背景下，研究人员开发了一种新的嵌入了偶氮苯基团的糖基大环化合物，并通过核磁共振（NMR）光谱、紫外-可见（UV/vis）光谱以及圆二色（CD）光谱对其进行了表征。这些化合物被应用于胆甾相液晶（CLC）的光调控，显示出良好的光致变色性、抗疲劳性、热双稳性和手性光学活性。

在胆甾相液晶中，偶氮苯基团作为一种光响应性分子，其结构的可逆光致异构化（从E型到Z型）可以显著影响液晶的螺旋结构。研究人员观察到，当偶氮苯基团发生E到Z的光致异构化时，手性会被放大，同时在Z型丰富的状态下，螺旋扭曲功率（HTP）会增强。这一现象表明，偶氮苯基团在胆甾相液晶中可以作为手性掺杂剂，从而调控液晶的螺旋结构。此外，研究还发现，糖环的修饰在调控手性转移和光响应行为中起着关键作用。其中，两种合成的糖基大环化合物展示了光致螺旋结构反转的独特行为，这在该类化合物中尚属首次发现。

糖基大环化合物作为一类重要的光响应性分子，其独特的手性特性使其在光学显示、颜色滤波器、数据存储、传感器、防伪标签和可调谐激光器等领域具有广泛应用。这些化合物通常由天然的糖类分子作为骨架，通过化学修饰引入偶氮苯基团。偶氮苯基团具有显著的光响应性，其E和Z异构体之间存在不同的几何构型和极性变化，这使得糖基大环化合物在光响应性方面表现出优异的性能。此外，偶氮苯基团的引入不仅增强了分子的光响应性，还提供了对液晶结构的调控能力。

在本研究中，合成的糖基大环化合物表现出优异的光致变色性能和稳定性。这些化合物在室温下可以被紫外线（UV）或可见光（Vis）照射，实现E和Z异构体之间的可逆转换。在多次光转换后，这些化合物仍能保持良好的性能，表明其具有较高的抗疲劳性。此外，它们在热稳定性方面也表现出色，其Z型异构体在室温下的半衰期超过25天，显示出良好的热双稳性。

通过实验研究，研究人员发现糖环的修饰对这些化合物的手性转移和光响应行为具有显著影响。在不同的糖环修饰下，偶氮苯基团的E到Z异构化能够引发液晶螺旋结构的显著变化，从而实现对液晶手性特性的调控。其中，化合物3和4在某些液晶基质中表现出显著的光致螺旋反转现象，这表明其在光响应性方面具有独特优势。这些化合物的性能不仅体现在其光响应效率上，还体现在其对液晶结构的调控能力上，其HTP值在光致异构化后可达到高达470%的调制比，这在胆甾相液晶中是前所未有的表现。

进一步的研究表明，糖环的修饰方式对偶氮苯基团的光响应行为具有决定性作用。例如，化合物3和4分别在不同的糖环修饰下表现出不同的光响应特性。这些化合物在某些液晶基质中显示出光致螺旋反转的显著特征，这为光响应性材料的设计提供了新的思路。此外，研究还发现，糖环的修饰不仅影响偶氮苯基团的光响应性，还影响其在液晶基质中的相容性，从而影响最终的光调控效果。

通过这些研究，科学家们发现糖基大环偶氮苯化合物在光响应性和手性调控方面具有显著的优势。这些化合物不仅能够实现对液晶螺旋结构的动态调控，还能在光刺激下表现出可逆的手性反转。这种特性在光响应性材料中具有重要的应用价值，尤其是在需要动态调控的光学器件和功能材料中。研究还指出，这些化合物的性能不仅依赖于其分子结构，还受到所用液晶基质的影响，这为未来设计更高效的光响应性材料提供了理论基础和实验依据。