汪成课题组三维共价有机框架研究取得新进展

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近期，《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）发表了化学与分子科学学院汪成教授课题组最新研究成果，证实可通过改变前体位阻来构筑具有新拓扑结构的三维共价有机框架。
        论文题为《通过位阻控制实现三维共价有机框架拓扑结构调控—从pts到ljh》（“Tuning the Topology of Three-dimensional Covalent Organic Frameworks via Steric Control: From pts to Unprecedented ljh”），2019级博士研究生谢阳和黎健博士（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）是一类由共价键连接而成的晶态有机多孔材料，在众多领域存在广阔的应用前景。当前本领域研究主要集中在二维体系，三维（3D）COFs报道较少。尽管拓扑数据库表明3D COFs可存在众多拓扑结构，但目前仅报道14种，极大限制了其结构多样性和功能化应用。因此，丰富其拓扑结构对3DCOFs的发展具有重要意义。理论上，基于框架化学理念，有可能在3D COFs合成中通过引入位阻基团来调控框架的拓扑结构。然而，此类研究极具挑战性，特别是3DCOFs结构表征困难，相关研究未见报道。
        汪成等人设计了含有不同位阻基团的两种前体，进一步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, citations:336;Acc. Chem. Res.2020,53, 2225）合成了两种高结晶性3DCOFs，即：3D-TPB-COF-OMe和3D-TPB-COF-Ph。基于连续旋转电子衍射技术，他们成功解析出两种COFs的晶体结构，结果表明：含有甲氧基的3D-TPB-COF-OMe为常见的五重穿插pts结构，而含有大位阻苯基基团的3D-TPB-COF-Ph则意外地具备一种拓扑结构数据库不存在的全新复杂拓扑结构，被命名为ljh（LuojiaHill简称），具有罕见的自穿插特征。此研究结果表明可通过改变前体位阻来合成具有不同拓扑结构的3D COFs，进而丰富其结构多样性。
该工作得到国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费、中国博士后科学基金、瑞典研究理事会以及Knut和Alice Wallenberg基金会的资助。
        据悉，汪成课题组工作主要围绕“响应性多孔框架材料”展开，特别是三维共价有机框架。自2016年以来，汪成课题组在国内外著名学术期刊上以通讯作者发表论文27篇，包括J. Am. Chem. Soc.（5篇）、Angew. Chem. Int. Ed.（3篇）、Nat. Commun.（3篇）、Sci. Adv.（1篇）、Adv. Mater.（1篇）、Acc. Chem. Res.（1篇）、CCS Chem.（1篇）等，有5篇论文入选ESI高被引论文。
        论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c03042
        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。
         孙俊良，研究员，博士生导师，北京大学化学与分子工程学院无机固体材料化学研究组组长。1997年进入北京大学化学与分子工程学院,于2001年和2006年分别结束本科和博士学位的学习，其间在美国康奈尔大学交流一年，之后去美国康奈尔大学和瑞典斯德哥尔摩大学从事博士后研究。在2009年得到瑞典科学院青年科学家基金资助开始在斯德哥尔摩大学开始独立研究，2012年2月在北京大学化学与分子工程学院开始科研工作。2016年开始担任中国晶体学会秘书长。研究方向为无机微孔材料的合成和应用(分子筛,含硼/锗骨架结构等)；结构解析方法的发展(单晶,粉末和透射电子显微镜)；致密固相化合物(多铁材料,非公度材料,合金)。已发表SCI学术论文100余篇，包括国际一流期刊 Nature, Science, Nature Mater., Nature Chem.等。