- A+
共价有机框架(covalent organic frameworks,COFs)是一类晶态多孔有机聚合物,因其永久性孔道、可设计的结构、易于功能化等优点,并逐渐应用于分子吸附与分离、催化、光电及能源等领域。在过去的十几年里,COFs所展现出巨大的应用潜力引起了人们广泛的关注。COF材料定向设计遵循动态化学原理,通常依赖于共价键的可逆“断裂”和“重组”赋予框架结构在共价键组装过程中的纠错能力,从而得到具有高度有序性的热力学稳定的产物。因此,在COF材料的合成设计当中,通常将目标拓扑结构拆分为具有可逆共价键连接的构筑模块,仅有很少的不可逆反应能够在溶液中构建有序的框架材料,且需要特定的单体来平衡动态聚合和结晶过程。
基于不可逆反应丰富的化学数据库,北京理工大学王博和冯霄等人发展合成新方法,通过不可逆Suzuki偶联反应和可逆席夫碱反应一锅法合成以C-C单键和C=N双键连接的COF材料,精准构筑了含有三种不同微孔的COFs,并探索了其在气体分离中的应用。该方法简化COF单体的合成步骤、减少化学浪费、提高了生产效率,为COFs的合成设计提供了一种新的路径。
该方法同样适用于COF材料的大量合成,所得到的CR-COFs具有较高的结晶性和稳定性,为COF材料的实用化做出了贡献。此外,所得COFs具有微孔孔道和高比表面积是一种潜在的固体吸附剂材料。本项目探索了CR-COFs在C2H4/C3H6分离中的应用,北京理工大学谢静教授等人通过理论计算证明了COF对于丙烯具有更高的理论吸附能力和更多的吸附位点;实验结果表明,CR-COFs对C2H4/C3H6表现出较好的分离效果和循环稳定性。 综上所述,该工作利用Suzuki反应和席夫碱反应一锅法构筑了高结晶性和高稳定性的微孔COF材料,验证了利用可逆反应和不可逆反应解构拓扑结构用于合成COFs的可行性。该工作有望进一步拓展反应体系,将更为丰富的反应种类引入具有新结构和新功能的COFs构筑当中。 论文信息 Syntheses of Covalent Organic Frameworks via a One-Pot Suzuki Coupling and Schiff’s Base Reaction for C2H4/C3H6 Separation Xiang-Hao Han, Ke Gong, Xin Huang, Jian-Wei Yang, Xiao Feng,* Jing Xie,* and Bo Wang* Angewandte Chemie International Edition
目前评论:0