COF合成通常需要在無氧環境通過溶劑熱方法合成。有機溶劑環境不僅嚴重增加成本,而且導致環境危害。因此,開發替代性的OCF合成路線在近些年得到快速的發展,人們更多的關注于開發綠色可持續合成COF的方法。但是,在溶液相合成COF仍然具有非常大的困難和挑戰,這是因為水相的化學反應和晶化過程難以捉摸。
有鑒于此,烏普薩拉大學Chao Xu等綜述報道討論溶液相合成COF晶體材料的各種合成策略,對開發簡單的溶液合成COF技術進行展望。
本文要點:
(1)
對溶液相合成COF的相關發展,以及機理的不同,溶液相合成COF的局限和廣泛應用前景進行總結討論。
人們在研究中發現,通過謹慎的調節反應環境,能夠在溶液相合成亞胺、β-酮亞胺連接構成COF。胺和醛在水相和室溫條件下輕松的發生,特別是加入合適的催化劑或添加劑。
對各種溶液相合成技術路線進行總結,提供了一些調控反應動力學的方法,包括:調節有機單體分子的溶解性和反應性、在反應體系進行單體的結構預先組織、提供能量或者催化劑促進合成反應的發生、構筑中間體結構促進錯誤過程的修復以及COF晶化。
對溶液相COF合成的總結,發現亞胺結構COF的相關研究比較多,這是因為亞胺化學鍵具有非常強的可逆性,同時,目前人們開始研究更加穩定的烯烴鏈接COF以及酰亞胺鏈接COF。但是因為這種穩健的鏈接具有不可逆性質,導致限制了關鍵的錯誤-修復過程。而且,這種COF結構通常需要多個步驟,增加了中間相的沉淀或者無法完整的生成特定結構。此外,溶液相合成COF過程中,需要精確控制熱力學和動力學過程。
(2)
隨著綠色合成COF技術在最近一些年的發展和進步,作者認為溶液相合成穩健COF是可行的。未來需要對COF在溶液相的晶化過程深入理解,從而促進綠色合成COF技術的發展。
參考文獻
Michelle ?hlén, Xueying Kong, Wei Zhao, Félix Zamora, Chao Xu, Overcoming Boundaries: Towards the Ambient Aqueous Synthesis of Covalent Organic Frameworks, Angew. Chem. Int. Ed. 2025
DOI: 10.1002/anie.202425426
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202425426