首次開發具有十六連接數的高連接性共價有機框架

華南師范大學化學學院教授蘭亞乾團隊在國家自然科學基金等項目的支持下，首次開發出具有十六連接數的高連接性共價有機框架，這是目前報道的最高連接性的共價有機框架。相關成果近日發表于《美國化學會志》（J. Am. Chem. Soc.）。

共價有機框架作為一類新興的定義明確的晶體材料，具有靈活的結構可設計性和功能性，已引起人們的極大關注。在這一領域，二維共價有機框架的設計已經得到了很好的發展，各種構建單元也已被廣泛報道。然而，由于形成高度連接的三維結構的有機構筑基元較少，三維共價有機框架的發展受到了很大限制。設計新的、易于獲得的構筑基元是合成新的三維共價有機框架結構的關鍵。長期以來，構建三維共價有機框架的構筑基元的連接數僅限于4、6、8和12。開發更高的連通性是共價有機框架結構設計領域的一大挑戰。

基于此，蘭亞乾團隊提出了一種分級擴展策略，成功設計合成了一種具有十六連接數構筑基元的單體來構建三維共價有機框架。具體而言，本工作通過縮合十六醛基的多咔唑基構建基元和線性二氨基連接體，從而得到了兩種（16+2）連接的三維共價有機框架。此外，由于此共價有機框架中有序的供體-受體（D-A）結，鎳螯合的CzBpy共價有機框架在光氧化/鎳雙催化C(sp³)?C(sp²)交叉偶聯烷基三氟硼酸鹽與芳基鹵化物應用中表現出了優異的催化性能，對不同的底物實現了最高98%的轉化率和94%的產率。

該研究報道了由高連接數構筑基元組裝的三維共價有機框架并用于光催化C(sp³)?C(sp²)交叉偶聯反應，并實現了高效光催化應用，極大地豐富了新型共價有機框架的結構類型與應用前景。

相關論文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.4c08951