COF合成通常需要在无氧环境通过溶剂热方法合成。有机溶剂环境不仅严重增加成本,而且导致环境危害。因此,开发替代性的OCF合成路线在近些年得到快速的发展,人们更多的关注于开发绿色可持续合成COF的方法。但是,在溶液相合成COF仍然具有非常大的困难和挑战,这是因为水相的化学反应和晶化过程难以捉摸。
有鉴于此,乌普萨拉大学Chao Xu等综述报道讨论溶液相合成COF晶体材料的各种合成策略,对开发简单的溶液合成COF技术进行展望。
本文要点:
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对溶液相合成COF的相关发展,以及机理的不同,溶液相合成COF的局限和广泛应用前景进行总结讨论。
人们在研究中发现,通过谨慎的调节反应环境,能够在溶液相合成亚胺、β-酮亚胺连接构成COF。胺和醛在水相和室温条件下轻松的发生,特别是加入合适的催化剂或添加剂。
对各种溶液相合成技术路线进行总结,提供了一些调控反应动力学的方法,包括:调节有机单体分子的溶解性和反应性、在反应体系进行单体的结构预先组织、提供能量或者催化剂促进合成反应的发生、构筑中间体结构促进错误过程的修复以及COF晶化。
对溶液相COF合成的总结,发现亚胺结构COF的相关研究比较多,这是因为亚胺化学键具有非常强的可逆性,同时,目前人们开始研究更加稳定的烯烃链接COF以及酰亚胺链接COF。但是因为这种稳健的链接具有不可逆性质,导致限制了关键的错误-修复过程。而且,这种COF结构通常需要多个步骤,增加了中间相的沉淀或者无法完整的生成特定结构。此外,溶液相合成COF过程中,需要精确控制热力学和动力学过程。
(2)
随着绿色合成COF技术在最近一些年的发展和进步,作者认为溶液相合成稳健COF是可行的。未来需要对COF在溶液相的晶化过程深入理解,从而促进绿色合成COF技术的发展。
参考文献
Michelle Åhlén, 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