作為一類新興的具有規則孔道的晶態多孔材料,共價有機框架材料(COFs)近年來受到研究者們廣泛的關注。已報道的COFs大多采用剛性的亞胺鍵連接,且超過80%的亞胺鍵COFs在合成中使用乙酸作為催化劑。但在實際應用中,乙酸催化得到的剛性C=N鍵連接的COFs由于具有比較固定的結構和孔道尺寸,有時會限制材料中活性位點和功能基團優勢的充分發揮。為此,已有一些柔性COFs被研究和報道,其結構相比于剛性COFs具有一定的彈性和自適應性特點,可隨客體分子的進入發生動態變化,有助于其應用性能的提高。但由于構建柔性COFs的單體模塊在空間上的靈活多變和可扭轉性,柔性結構框架的搭建通常是比較困難的。結構框架的柔性增加也會使材料的晶形變差,甚至導致無規聚合物的生成。
近日,四川大學化學學院馬利建課題組受Eschweiler-Clarke反應的啟發,在COFs合成中首次使用甲酸替代傳統的催化劑乙酸,依靠甲酸的催化&還原雙重特性方便快捷地構筑了一系列具有良好晶形的柔性C-N鍵連接的COFs(FAL-COFs)。該合成策略可在催化形成亞胺鍵的同時進行原位還原,從而高效地制備出柔性仲胺鍵連接的FAL-COFs。相比于傳統的亞胺鍵連接的COFs,仲胺鍵連接的FAL-COFs結構具有一定的彈性和自適應能力,對氮氣、氣態碘等客體分子也展現出了更大的吸附容量。該研究還首次提出了柔度(DF)的概念,為直觀、量化地度量COFs的柔性程度提供了有效的方法。
該研究成果發表在《Angew. Chem. Int. Ed.》上,題目為“Construction of Flexible Amine-linked Covalent Organic Frameworks by Catalysis & Reduction of Formic Acid via Eschweiler-Clarke Reaction”,并被選為當期“Hot Paper”。四川大學張美成博士為論文第一作者,李陽博士為共同一作。通訊作者為馬利建教授,四川大學為本文第一作者單位和通訊作者單位。
全文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202102373
參考資料
[1] 馬利建課題組通過甲酸催化&還原作用實現柔性共價有機框架材料的構建http://chem.scu.edu.cn/info/1172/5018.htm
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