共价有机骨架（COF）能够使用强共价键将有机建筑单元精确网状化为扩展的2D和3D开放网络，从而构成可预先设计的拓扑结构和可调的孔结构，从而呈现出一类新兴的晶体多孔聚合物。尽管在过去15年中，COF化学已经取得了快速的进步和巨大的成就，但是高效的策略和可重复的步骤在实现高质量COF方面仍发挥着核心作用，并成为这一前景广阔的领域进一步发展的主要动力。
有鉴于此，天津大学陈龙教授等人，重点介绍了合成高质量COF晶体和薄膜的关键进展，并从合成策略和合成过程的角度强调了它们的独特性。
本文要点
1）讨论了机械化学合成、微波合成、多组分反应、多步合成和交联剂交换等代表性的合成策略，比较了它们在合成COFs中的特点。仔细研究了最近开发的“二合一”分子设计策略，以展示在优化合成条件方面的优势，如催化剂、单体投料速度和对官能团的耐受性。分析了用于制备各种COF薄膜的界面聚合策略，强调了它们的范围和适用性。此外，此外，从合成对实际应用至关重要的高质量微晶和薄膜的角度提出了需要解决的关键潜在挑战并预测了未来的发展方向。
2）近年来，COFs已在许多领域得到了应用，如质量传输、手性催化和半导体，这得益于其规则的开放纳米通道、有序的p阵列和可设计的结构。值得注意的是，第一个完全共轭的晶体sp2c-COF经碘氧化后可以形成低于10k的铁磁态，而这种磁性特征在一维共轭聚合物或传统多孔材料中很难实现。
3）然而，仍然有一些关键的基本问题需要解决。一级结构和高阶结构的精确控制和结构分析是需要解决的最重要的问题。一种可靠的单晶制备方法，特别是对于二维COFs，是至关重要的。COF晶体和薄膜的再现性和质量控制对其应用也至关重要。大规模合成应该在实际应用之前得到解决和实现。因此，高效的单体合成和可扩展的COF制备技术是非常必要的。COFs独特的功能和应用是其他多孔材料如MOFs、沸石、多孔二氧化硅等所不具备的，值得进一步探索。由于骨架中含有丰富且高度有序的p-共轭单元，进一步探索COFs在电子学、光电子学和自旋电子学方面的应用是一个有趣的课题。
参考文献：
Yusen Li et al. New synthetic strategies toward covalent organic frameworks. Chem. Soc. Rev., 2020.
DOI: 10.1039/D0CS00199F
https://doi.org/10.1039/D0CS00199F
