Photoswitchable Cascades for Allosteric and Bidirectional Control over Covalent Bonds and Assemblies

变构调节 共价键 化学 分子开关 光致变色 动态共价化学 分子机器 聚合物 纳米技术 分子 光化学 超分子化学 有机化学 材料科学
作者
Hanwei Lu,Hebo Ye,Lei You
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
被引量:1
标识
DOI:10.1021/jacs.4c01240
摘要

Studies of complex systems and emerging properties to mimic biosystems are at the forefront of chemical research. Dynamic multistep cascades, especially those exhibiting allosteric regulation, are challenging. Herein, we demonstrate a versatile platform of photoswitchable covalent cascades toward remote and bidirectional control of reversible covalent bonds and ensuing assemblies. The relay of a photochromic switch, keto–enol equilibrium, and ring–chain equilibrium allows light-mediated reversible allosteric structural changes. The accompanying distinct reactivity further enables photoswitchable dynamic covalent bonding and release of substrates bidirectionally through alternating two wavelengths of light, essentially realizing light-mediated signaling cycles. The downfall of energy by covalent bond formation/scission upon photochemical reactions offers the driving force for the controlled direction of the cascade. To show the molecular diversity, photoswitchable on-demand assembly/disassembly of covalent polymers, including structurally reconfigurable polymers, was realized. This work achieves photoswitchable allosteric regulation of covalent architectures within dynamic multistep cascades, which has rarely been reported before. The results resemble allosteric control within biological signaling networks and should set the stage for many endeavors, such as dynamic assemblies, molecular motors, responsive polymers, and intelligent materials.

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