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中科院上海有机所赵新课题组报道一种仲胺与醛缩合的胺键共价有机框架

作者 :孤独的刘先生

责任编辑:材小编

新的连接化学键不仅能赋予共价有机框架(COF)多样的结构,并且能带来特定的性能。然而,开发新的连接化学键一直是一个巨大的挑战。近日中科院上海有机所的赵新课题组报道了两例仲胺与醛缩合形成具有叔胺结构的二维COF(Aminal-COF-1和Aminal-COF-2),发现胺键有利于保留单体的光物理性质。由于胺化(N,N-缩醛化)以至于Aminal-COF-1和Aminal-COF-2在中性和碱性条件下都具有良好的热稳定性和化学稳定性。

Scheme 1. Model Reaction and Synthesis of Aminal-Linked COFs
由于伯胺与醛基缩合容易产生亚胺结构,采用18-secondary amine对亚胺潜在生成进行限制。同时,选择非平面D2h对称的四醛来适应sp2-sp3变换过程中的空间变化。在此基础上,作者成功地合成了两个具有cpi网络结构的二维胺化键合COF。通过这样的一种网络结构能够开创一种新的拓扑结构。以环二胺分别与D2h对称结构的四醛A1和A2缩合,在120℃下在密封管中进行72小时的热冷凝。在筛选了一系列溶剂体系后,发现醛与哌嗪的摩尔比为1:4,以甲苯为最佳溶剂。单体A1的产率为77%,浅黄色微晶粉末的形式获得(Aminal-COF-1),单体A2的产率为62.5%,白色微晶(Aminal-COF-2)。

Figure 1. Normalizedsolid-state fluorescence spectra of the aminal-COFs and monomers.
不同于亚胺连接的COFs,胺类是饱和的,因此胺类连接COFs没有延伸共轭骨架。在采用固体荧光测试对Aminal-COF-1和Aminal-COF-2与单体官能团的情况进行研究后发现,发射波长基本相同,说明该类材料基本保留了单体的光物理性质。
在该研究中,课题组首次合成了具有胺键的COFs:Aminal框架在cpi网状结构结晶,这是一种以前从未报道过的COFs拓扑结构。这些进展很好地推动了胺化键化学在COFs领域的新发展,也将进一步拓宽网状化学在新键连接方面的应用范围。
该成果以“Aminal-Linked Covalent Organic Frameworks through Condensation of Secondary Amine with Aldehyde”为题发表在JACS上,DOI:10.1021/jacs.9b08017。中科院上海有机研究所的蒋舒岩为第一作者,甘世贤为共同第一作者,赵新老师为通讯作者。
文章来源:先进材料快讯


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