汪成教授课题组在柔性三维共价有机框架取得重要进展

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国际权威期刊《美国化学会志》近期（Journal of the American Chemical Society）发表化学与分子科学学院汪成教授课题组的最新研究成果，该研究证实可通过柔性前体来构筑三维共价有机框架。

       论文题为“A Crystalline Three-dimensional Covalent Organic Framework with Flexible Building Blocks”（《一种含有柔性结构基元的晶态三维共价有机框架》）。2018级博士研究生刘晓玲和黎建博士（北京大学）为论文共同第一作者，汪成与北京大学孙俊良研究员为共同通讯作者。
       共价有机框架（COFs）是一类新兴晶态有机多孔材料，在众多领域展现出广阔的应用前景。当前，COFs的研究主要集中在二维 COFs，而三维 COFs的报道较少，因为其合成驱动力主要来自于共价键的形成，很难从原子层面对三维框架的成键过程进行精准控制。所以，当前所报道体系都是由刚性基元构筑的。从理论上讲，由柔性前体也可制备三维 COFs，而且有可能赋予材料特殊的柔性特质。但是，此合成极具挑战性，而且柔性基团的引入将带来结构缺陷和构型多样等问题，结构表征非常困难，相关研究未见报道。
       汪成等人设计了含有C-O单键的柔性前体，通过该课题组前期所提出的“4+4”连接方式（J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 3302; J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 8705; Acc. Chem. Res. 2020, 53, 2225），成功合成了首例含有柔性基元的高结晶性三维COF（FCOF-5）。然后，他们利用旋转电子衍射技术（cRED）技术并采取类似蛋白质结构解析的方法，通过17组cRED数据叠加，成功解析出FCOF-5的晶体结构。很有意思的是，在溶剂蒸汽吸脱附过程中，FCOF-5晶体结构发生可逆的溶胀-收缩变化，展示出特征的呼吸效应现象。此研究充分说明，由柔性前体也可构筑三维 COFs，而且柔性基团的引入可赋予三维COFs特殊的动态性质，是一类全新的柔性多孔晶体材料。
       论文链接： https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.0c12505


       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。