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汪成课题组在三维共价有机框架后合成修饰方面取得新进展

来源: 作者: 更新时间:2021-11-16

近期,国际权威期刊《德国应用化学》(Angewante Chemie International Edition)发表了化学与分子科学学院汪成课题组的最新研究成果,报道了三维共价有机框架的点击反应后合成修饰功能化研究。论文题为《后合成点击化学定制三维共价有机框架的孔道表面》(“Tailoring the Pore Surface of 3D Covalent Organic Frameworks via Post-Synthetic Click Chemistry”)。博士后桂波、2021届硕士刘雪芬为共同第一作者,汪成教授为通讯作者,北京大学孙俊良研究员团队在结构解析方面提供了帮助。

共价有机框架(Covalent Organic Frameworks, COFs)是一类新型晶态有机多孔材料,具有广阔应用前景。当前研究主要集中在二维体系,而三维COFs由于合成和结构解析难度非常大,报道较少。但鉴于其独特的结构特征,三维COFs在吸附分离、催化方面具有特殊优势,功能性三维COFs构筑非常重要。然而,由功能化前体直接合成三维COFs常会面临一些难题,如功能基元引入可增加结构确定的复杂性,甚至可使其拓扑结构发生改变(J. Am. Chem. Soc.2021,143,7279)。后合成修饰法,即先构筑结构确定的三维COFs,再通过适当方式将功能基团引入框架中,为其功能化构筑提供了一种迂回方案。虽已有少量此类研究报道,但仍存在一些问题,亟需发展一种简单、高效的三维COFs后修饰方法。

基于该课题组前期提出的“4+4”连接方式(J. Am. Chem. Soc.2016,138,3302,引用: 380次;J. Am. Chem. Soc.2017,139, 8706,引用: 193次;Acc. Chem. Res.2020,53, 2225),汪成教授团队成功合成了系列具有高结晶性的炔基三维COFs。通过与电子衍射确定结构的实验结果(J. Am. Chem. Soc.2020, 142, 3718)对比分析可知,所合成系列三维COFs均为7重互锁pts拓扑结构。进一步,他们利用点击化学进行了后修饰研究,结果表明可在COFs孔道内高效引入不同功能基团,进而实现对二氧化碳和氮气的选择性吸附调控。此研究结果充分表明,后合成点击化学可为三维COFs的功能化构筑提供一种简单、高效的策略。

该工作得到国家自然科学基金、中国博士后科学基金及中央高校基本科研业务费资助。

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202113852

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