汪成/桂波团队报道三维共价有机框架合成新策略

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近期，国际权威期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）发表化学与分子科学学院汪成教授团队的最新研究成果，报道了一种通过二维片层穿插构筑三维共价有机框架的新型策略。论文题为《一种由二维片层穿插形成的荧光三维共价有机框架》（“A Fluorescent Three-Dimensional Covalent Organic Framework Formed by the Entanglement of Two-Dimensional Sheets”，J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, DOI: 10.1021/jacs.3c06159）。汪成团队博士研究生程远朋和北京大学博士研究生辛俊洁为论文共同第一作者，汪成教授、桂波副研究员与北京大学孙俊良教授为共同通讯作者。

        共价有机框架（COF）是一类由分子前体通过共价键组装而成的新兴晶态有机多孔材料，在催化、存储和分离等领域具有广泛应用。其中，三维COF具有比表面积大、孔道贯穿、开放位点丰富等结构特点，在诸多领域极具潜力。但受限于共价成键组装的难度，三维COF的结构多样化发展非常缓慢，极大限制了其应用研究。根据框架化学原理，通过二维片层穿插也可构筑三维COF，进而丰富三维COF的结构。然而，目前相关报道非常稀缺，亟需发展二维片层穿插合成三维COF的新型设计策略。
        一种可行的解决方案是在平面分子的垂直方向引入大体积位阻基团，利用位阻基团之间的排斥抑制层间堆积，进而通过二维片层穿插构筑三维COF。为证明该策略的可行性，他们将具有大位阻的蒽单元引入分子前体，设计并合成了两个在垂直方向具有蒽单元的平面分子，并进一步构筑了具有良好结晶性的三维COF（3D-An-COF）。结构解析显示，3D-An-COF由二维片层通过近乎垂直的角度穿插而成，是一种全新的三维COF。此外，蒽单元的引入赋予该COF良好的荧光性能，可用于水相中抗生素的高效检测。此研究提供了一种三维COF的新型构筑策略，有助于丰富三维COF的结构多样性，推动功能化三维COF的发展和应用。
       该工作得到国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费资助及学校科研公共服务条件平台的支持。
      论文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.3c06159
      汪成课题组链接：http://chengwang.whu.edu.cn/
        
        文章来源：武汉大学
       汪成，武汉大学教授，博士生导师。汪成博士独立前的学术研究主要围绕刺激响应性（智能型）材料展开，发表论文20余篇，包括Proc. Natl. Acad. Sci. USA（1篇），J. Am. Chem. Soc.（3篇），Angew. Chem. Int. Ed.（2篇）等，他引700余次，两篇超过100次。独立组建课题组后，汪成博士选择跨领域开展工作，从零开始：以“有机分子基多孔晶态材料”为研究对象，针对其在可控合成及应用方面存在的问题展开研究。截止目前，作为通讯联系人已发表论文15篇，包括Sci. Adv.（1篇）、J. Am. Chem. Soc.（1篇）、Chem. Mater. (1篇)，Chem. Commun.（3篇），Chem. Eur. J.（1篇），J. Mater. Chem. A（2篇）等。此外，授权中国专利一项，申请中国专利一项。
        桂波，男，武汉大学化学与分子科学学院特聘副研究员，博士生导师。主要研究方向为发光三维共价有机框架的设计、合成及传感应用，正在主持国家自然科学基金青年科学基金项目，作为研究骨干参与国家自然科学基金联合基金重点项目，已完成2项省部级科研项目。迄今已在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Sci. Adv., Acc. Chem. Res.等期刊发表SCI论文20余篇。