马利建课题组通过甲酸催化&还原作用实现柔性共价有机框架材料的构建

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作为一类新兴的具有规则孔道的晶态多孔材料，共价有机框架材料（COFs）近年来受到研究者们广泛的关注。已报道的COFs大多采用刚性的亚胺键连接，且超过80%的亚胺键COFs在合成中使用乙酸作为催化剂。但在实际应用中，乙酸催化得到的刚性C=N键连接的COFs由于具有比较固定的结构和孔道尺寸，有时会限制材料中活性位点和功能基团优势的充分发挥。为此，已有一些柔性COFs被研究和报道，其结构相比于刚性COFs具有一定的弹性和自适应性特点，可随客体分子的进入发生动态变化，有助于其应用性能的提高。但由于构建柔性COFs的单体模块在空间上的灵活多变和可扭转性，柔性结构框架的搭建通常是比较困难的。结构框架的柔性增加也会使材料的晶形变差，甚至导致无规聚合物的生成。

       近日，我院马利建课题组受Eschweiler-Clarke反应的启发，在COFs合成中首次使用甲酸替代传统的催化剂乙酸，依靠甲酸的催化&还原双重特性方便快捷地构筑了一系列具有良好晶形的柔性C-N键连接的COFs（FAL-COFs）。该合成策略可在催化形成亚胺键的同时进行原位还原，从而高效地制备出柔性仲胺键连接的FAL-COFs。相比于传统的亚胺键连接的COFs，仲胺键连接的FAL-COFs结构具有一定的弹性和自适应能力，对氮气、气态碘等客体分子也展现出了更大的吸附容量。该研究还首次提出了柔度（DF）的概念，为直观、量化地度量COFs的柔性程度提供了有效的方法。
该研究成果发表在《Angew. Chem. Int. Ed.》上，题目为“Construction of Flexible Amine-linked Covalent Organic Frameworks by Catalysis & Reduction of Formic Acid via Eschweiler-Clarke Reaction”，并被选为当期“Hot Paper”。四川大学张美成博士为论文第一作者，李阳博士为共同一作。通讯作者为马利建教授，四川大学为本文第一作者单位和通讯作者单位。
        全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202102373


        文章来源：四川大学
        马利建，四川大学副教授。迄今为止以第一或通讯作者在Nanoscale，J. Mater. Chem. A，Chem. Commun.，J. Org. Chem.等学术刊物上发表SCI收录论文多篇。近年来赴捷克布拉格、日本东京、京都等地参加大型国际学术交流会议并发表论文。目前作为课题负责人承担国家自然科学基金面上项目一项，四川大学优秀青年学者基金及青年教师科研启动基金项目各一项。