共价有机框架(COFs)通常由几何对称的连接体通过共价键形成。
2025年9月22日,浙江工商大学杜豪、王齐、Yangjie Fu、北得克萨斯州大学马胜前在国际著名期刊Angewandte Chemie International Edition发表《Asymmetric Diamine Synthesis for Covalent Organic Frameworks: Boosted Photocatalytic Performance by Restricting β-Ketoenamine Bond Twist》的研究论文,Lichao Wang、Dongge Ma为论文共同第一作者,杜豪、王齐、Yangjie Fu、马胜前为论文共同通讯作者。
在本文中,作者采用一种不对称(C1h对称性)胺连接体(2, 6-二氨基苯并噻唑)进行非线性连接,合成了具有β-酮烯胺键的COFs(TpBa),由此发现了有趣的“角度诱导受限扭曲(AIRT)”效应。
与具有几何对称连接体的COFs(TpPa和TpDa)相比,TpBa中不对称胺部分的存在使构筑单元之间形成特定角度,减轻了β-酮烯胺键两侧空间位阻引起的分子平面扭曲,从而保留了平面π共轭体系。
尽管TpDa在电荷结构和分布方面更有利于分离与传输,但TpBa表现出更优异的H2O2产率,表明在特定条件下AIRT效应可能起主导作用。
本工作不仅拓宽了COFs连接体的选择范围,也为提升COFs的光催化性能提供了思路。
图1:a)TpBa、TpPa和TpDa的制备过程示意图。TpBa(b)、TpPa(c)和TpDa(d)的实验X射线粉末衍射(PXRD)图谱与鲍利(Pawley)精修PXRD图谱。(C原子:灰色;N原子:蓝色;O原子:红色;S原子:黄色;H原子:粉色)。
综上,作者首次将C1h对称的苯并噻唑二胺引入β-酮烯胺COFs,提出“角度诱导限制扭转(AIRT)”新策略,有效抑制分子面扭曲并保持平面π共轭,实现光生电荷高效分离与迁移。
所得TpBa在可见光下产H2O2速率达808.8 µmol g-1 h-1,较传统线性COF提升约2倍,且具备宽光谱响应、高化学/循环稳定性及户外阳光应用潜力,为设计高性能、低成本、可规模化的COF光催化材料提供了新思路。
Asymmetric Diamine Synthesis for Covalent Organic Frameworks: Boosted Photocatalytic Performance by Restricting β-Ketoenamine Bond Twist. Angew. Chem. Int. Ed., 2025. https://doi.org/10.1002/anie.202518097.