氢键是构建共价相互作用、静电相互作用、van der Waals相互作用复合材料的重要作用,并且导致材料形成生物结构和功能。同时,氢键相互作用是形成人工超分子结构材料的关键非共价相互作用。目前相关研究发现通过单晶X射线/电子衍射、STM、原子力显微镜等技术可以给出材料中的氢键作用方式。但是在材料中实现可逆的氢键作用具有非常高的难度,因为材料和氢键作用容易损坏。
HOF(氢键结合有机框架)材料表现了复杂的晶体结构,在1976年最初被发现,HOF材料在气体存储、晶体结构解析、分离、药物输送、催化、质子导体、传感、组装酶等领域中具有应用前景。
HOF材料有较高的溶液操作处理能力,在气体分离技术中发现非常有效,表现了可调控的孔道结构、形貌、表面环境等特点。羧酸官能团二聚体氢键广泛应用于构建HOF结构,但是稳定性较差,容易因为溶剂扰动导致形成与溶剂分子形成不容易预料的超分子结构,但是HOF的结构稳定性较差,而且容易损坏。
有鉴于此,北京科技大学王海龙、姜建壮,南开大学张振杰等报道,在不同的溶剂中四(4-羧基苯基)-1,4-苯二胺分子自组装能够生成与溶剂分子组装的不同氢键有机框架化合物材料HOF-30,通过单晶XRD分析发现HOF-30表现三维的互穿十重dia结构,该结构通过两种氢键进行连接,两种氢键分别为溶剂桥联的羰基二聚体、羰基…羰基二聚体。通过HOF-30进行脱气体化处理HOF-30生成HOF-30a,在HOF-30a结构中能够保持3D互穿十重dia结构,但是氢键作用仅仅为羰基…羰基二聚体。
本文要点:
参考文献
Baoqiu Yu, Shubo Geng, Hailong Wang,* Wei Zhou, Zhenjie Zhang,* Banglin Chen, Jianzhuang Jiang,* A Solid Transformation into Carboxyl Dimers Based on a Robust Hydrogen-Bonded Organic Framework for Propyne/Propylene Separation, Angew. Chem. Int. Ed. 2021
DOI: 10.1002/anie.202110057
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202110057