亚胺连接的共价有机骨架(COFs)由于具有结晶度高、孔道可调等结构特点而受到广泛关注。然而,亚胺键的本征可逆性导致了亚胺连接的COF在强酸条件下的稳定性较差。此外,它们的热稳定性明显低于许多其他COFs。
近日,厦门大学Conghui Yuan,戴李宗教授开发了一种基于不对称氢膦基化反应的简单的COF修饰策略,将动态亚胺键转变为不可逆碳−氮单键,并在骨架上引入质子供体磷酸基团。
文章要点
1)改性后的COFs不仅保持了较高的结晶度和有序的孔结构,而且提高了溶剂的稳定性,特别是在酸性溶液中。由于磷的引入,提高了COFs的热稳定性。重要的是,改性后的COFs具有优良的本征质子导电性能。
2)在333 K和98%RH的条件下,质子电导率达到10−3 S cm−1。用不同的亚胺连接的COsF验证了这种修饰策略的通用性。除了经典的亚胺连接的TFPPY-BT-COF和TFPPY-PDA-COF外,还成功地将修饰策略应用于另外两个常见的亚胺连接的COF,即COF-LZU和TPB-TP-COF。
3)得到的COF-LZU-H2PO3和TPB-TP-COF-H2PO3在298 K、98%RH下都能保持良好的结晶度并具有一定的质子电导率。因此,这种合成方法以及修饰后的COFs,有望为合成新型晶态α-氨基膦酸链连接的功能COFs和质子导电膜提供方向,有利于扩大COFs材料的实际应用。
参考文献
Zhenwu Lu, et al, Asymmetric Hydrophosphonylation of Imines to Construct Highly Stable Covalent Organic Frameworks with Efficient Intrinsic Proton Conductivity, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c00429
https://doi.org/10.1021/jacs.2c00429