文章导读
三维共价有机框架虽在吸附与催化领域潜力巨大，却因合成困难及立体节点匮乏而发展受阻。武汉大学汪成团队另辟蹊径，提出利用连接体柔性诱导形成立体节点的全新策略。研究通过引入含C-O单键的柔性连接体，成功将六连接节点转化为反三棱柱构型，构筑出目前互穿程度最高的18重互穿pcu拓扑三维COF，并赋予材料可逆溶胀的动态特性。这一突破能否彻底打破三维COF结构单一化的僵局，为动态功能材料设计开辟全新路径？
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（通讯员化苑）近日，《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）发表武汉大学化学与分子科学学院教授汪成团队的最新研究成果，该研究提出利用连接体柔性诱导形成立体节点从而构筑三维共价有机框架的新策略。论文题为“Linker-Flexibility-Induced Triangular Antiprism Nodes in a Three-Dimensional Covalent Organic Framework”（《三维共价有机框架中连接体柔性诱导的反三棱柱节点》）。武汉大学博士研究生杨娜、硕士研究生李江山和博士研究生李琳（北京大学联培）为共同第一作者。汪成与北京大学教授孙俊良为共同通讯作者。
共价有机框架（COF）是一类由有机构筑单元通过共价键连接而成的二维或三维晶态多孔材料。其中，三维COF具有比表面积大、孔道贯穿以及位点开放等特点，在吸附分离与催化等领域优势显著。然而，由于合成和结构解析困难，三维COF发展缓慢。此外，立体节点的匮乏进一步制约了三维COF的结构多样性的发展。为突破这一瓶颈，汪成教授团队开展了系统研究，提出了利用位阻及温度控制构象的研究策略，拓展了立体节点，成功构筑系列三维COF。
基于前期研究基础，本文提出利用连接体柔性诱导具有二维连接倾向的分子发展立体节点，从而构筑三维COF的全新策略。他们首先设计合成了含有C–O单键的柔性连接体，将其与前期构筑二维COF的六连接节点反应，成功构筑了一例高结晶性三维COF。结构解析表明，在柔性连接体的诱导下，该六连接节点呈现反三棱柱立体构型，最终形成目前互穿程度最高的18重互穿pcu拓扑三维COF。此外，柔性C-O单键的引入还赋予三维COF结构适应性，在吸/脱附溶剂蒸气时展现出可逆的溶胀行为。该工作提出的连接体柔性诱导多面体节点策略，为拓展三维COF的结构多样性及动态框架的设计提供了新思路。
该工作得到国家自然科学基金、湖北省自然科学基金及学校科研公共服务条件平台的支持。
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