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JACS 福建物構(gòu)所基于網(wǎng)格化學(xué)成功構(gòu)筑三種不同類型的間環(huán)杯[4]芳烴基POCs

來(lái)源:福建物構(gòu)所      2020-09-23
導(dǎo)讀:福建物構(gòu)所結(jié)構(gòu)化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室袁大強(qiáng)研究員課題組基于網(wǎng)格化學(xué)成功地構(gòu)筑了三種不同類型的間環(huán)杯[4]芳烴基POCs,包括具有奇偶效應(yīng)的[2+4]燈籠狀有機(jī)籠,未見(jiàn)報(bào)道的[3+6]三棱柱狀有機(jī)籠,和迄今為止最大的[6+12]八面體有機(jī)籠,相關(guān)研究工作發(fā)表在J. Am. Chem. Soc. (DOI: 10.1021/jacs.0c07367)上。

  

  網(wǎng)格化學(xué)研究的重點(diǎn)是通過(guò)有限的分子單元構(gòu)筑可預(yù)測(cè)的框架結(jié)構(gòu)。迄今為止,在這一領(lǐng)域的經(jīng)典研究案例主要集中于金屬-有機(jī)框架(MOFs)和共價(jià)有機(jī)框架(COFs)材料。其實(shí),網(wǎng)格化學(xué)也可以用來(lái)預(yù)測(cè)離散型的化合物,包括金屬有機(jī)-配位籠(MONCs)和多孔有機(jī)籠(POCs)。與傳統(tǒng)的MOFCOF材料不同,POCsMONCs屬于孤立的結(jié)構(gòu),這些離散的構(gòu)筑單元通過(guò)弱相互作用組裝成有序結(jié)構(gòu),其孔隙由籠內(nèi)空腔和堆積貫通孔組成。POCs具備良好溶解性的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),可以很容易地在溶液中加工、再生和功能化,這在難溶的多孔框材料較難實(shí)現(xiàn)。然而,利用網(wǎng)格化學(xué)系統(tǒng)地設(shè)計(jì)與合成這類有機(jī)分子籠的例子卻十分少見(jiàn)。

  在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究計(jì)劃和中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(B)的資助下,福建物構(gòu)所結(jié)構(gòu)化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室袁大強(qiáng)研究員課題組基于網(wǎng)格化學(xué)成功地構(gòu)筑了三種不同類型的間環(huán)杯[4]芳烴基POCs,包括具有奇偶效應(yīng)的[2+4]燈籠狀有機(jī)籠,未見(jiàn)報(bào)道的[3+6]三棱柱狀有機(jī)籠,和迄今為止最大的[6+12]八面體有機(jī)籠。這些籠狀化合物都是由相同的四醛基間環(huán)杯[4]芳烴與不同的二胺類連接體通過(guò)席夫堿反應(yīng)組裝而成,并且通過(guò)X射線結(jié)晶學(xué)、氣體吸附測(cè)試、核磁共振氫譜和高分辨質(zhì)譜對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面的表征。特別需要指出是,所制備的多孔有機(jī)籠的窗口直徑能夠連續(xù)地由3.8提高到11.6 ;空腔體積能夠連續(xù)地由358提升到11243 ;比表面積能夠由38 m2/g提高到2803 m2/g。這項(xiàng)工作表明,間環(huán)杯[4]芳烴是制備多孔有機(jī)籠的極佳前體單元。值得注意的是,這些多孔有機(jī)籠上含有豐富的杯芳烴π電子“空腔”、胺基以及酚羥基位點(diǎn),可能是氣體存儲(chǔ)和分離以及主-客體化學(xué)的潛在材料。此外,這些多孔有機(jī)籠在很多溶劑中可溶,它們也可能是構(gòu)筑分子籠混合/復(fù)合膜和多孔液體的潛在材料。目前,這方面的研究正在進(jìn)行中。

  該文章的第一作者是蘇孔釗副研究員,上述研究工作發(fā)表在J. Am. Chem. Soc. DOI: 10.1021/jacs.0c07367)。此外,該研究團(tuán)隊(duì)此前在間環(huán)杯[4]芳烴衍生物材料的設(shè)計(jì)、合成及性能研究方面也取得系列研究進(jìn)展,相關(guān)成果發(fā)表在(Nat. Commun., 2018, 9, 4941; ACS Sustainable Chem. Eng., 20186, 17402; Ind. Eng. Chem. Res., 201910.1021/acs.iecr.9b05312; Chin.Chem.Lett. 2020, 31, 2023Sci China Chem., 201861, 664; Chem. Commun., 2017, 52, 9598;Cryst. Growth Des.201717, 5625)。

  文章鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c07367.



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