γ-环糊精外键合共轭扩展紫精固态光致变色与荧光双功能材料的构建及应用

为解决多功能分子材料中光致变色与荧光性质难以协同调控的问题，研究人员通过γ-环糊精(γ-CD)与共轭扩展紫精(PV·Cl2/NV·Cl2)的外键合(exo-binding)作用，构建了固态光致变色-荧光双功能主客体排斥复合物PV2+∩γ-CD2和NV2+∩γ-CD2，其多重信号输出特性为防伪和信息加密提供了新策略。

　　

在信息加密和防伪技术需求日益增长的背景下，开发兼具光致变色（photochromism）和荧光（fluorescence）双响应的多功能材料成为研究热点。然而，传统有机荧光材料在固态常因聚集导致淬灭（ACQ），而光致变色材料又存在暗环境下灵敏度不足的缺陷。如何通过简单策略实现两种性质的协同调控，成为材料化学领域的重大挑战。

安徽大学的研究团队创新性地利用γ-环糊精（γ-CD）的刚性空腔与共轭扩展紫精衍生物（PV·Cl₂和NV·Cl₂）进行外键合（exo-binding）组装，成功构建了固态光致变色-荧光双功能主客体排斥复合物。该成果发表于《Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry》，首次证明了主客体排斥复合物在多功能材料领域的应用潜力。

研究采用核磁共振氢谱（¹H NMR）滴定、电喷雾质谱（ESI-MS）和荧光滴定验证主客体相互作用，通过电子顺磁共振（ESR）和紫外-可见漫反射光谱（UV-vis DRS）表征光致变色行为，并利用固态荧光光谱分析发光特性。

Host?guest exo-binding interactions
¹H NMR显示γ-CD加入后PV²⁺质子信号均发生低场位移，证实两者通过羧基与CD羟基的氢键形成1:2型排斥复合物PV²⁺∩γ-CD₂。ESR捕获的光生自由基信号证实其光致变色源于紫精单元的光诱导电子转移（PET）。

Photochromic and fluorescent properties
固态下，PV²⁺∩γ-CD₂在紫外光照后由浅黄变为深蓝，而含萘基的NV²⁺∩γ-CD₂在365 nm和430 nm激发下均发射荧光。γ-CD的限域作用不仅抑制紫精的π-π堆积（缓解ACQ效应），还通过PET过程调控发光开关。

Conclusion
该研究突破传统主客体包结（inclusion）的几何限制，通过外键合策略构建了首个兼具固态光致变色与荧光双功能的排斥复合物。NV²⁺∩γ-CD₂的双重激发特性尤其适用于多级信息加密，其颜色与发光信号的时空可控性为开发新型防伪材料提供了分子设计范式。

讨论
与需要复杂合成的AIEgens（聚集诱导发光基团）相比，这种基于天然大环化合物的组装策略操作简便、成本低廉。未来通过调控紫精共轭骨架与CD衍生物的匹配度，可进一步拓展材料的多模态响应性能。研究不仅为主客体化学开辟了新方向，更为智能材料的模块化设计提供了普适性方法。