【原】江海龙JACS：腙连接的COFs中氢键调控的灵活性和无序性！

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研究内容

近几十年来，共价有机框架（COF）化学正在经历前所未有的发展。目前对COF化学的研究主要集中在发现新的共价键、新的拓扑结构、合成方法和潜在的应用。然而，尽管非共价相互作用在COF化学中普遍存在，但对非共价键对COF结构及其性质的作用的关注相对较少。

中国科学技术大学江海龙教授课题组构建了一系列涉及非共价氢键的腙连接的COF，其中氢键相互作用在COF的结晶度和结构中起关键作用。首次在COF中证明，结构灵活性的调节、有序与无序之间的可逆转换以及主客体相互作用的多样性。通过氢键调控策略获得的结果也可以扩展到其他非共价相互作用，如π-π相互作用、金属配位相互作用、路易斯酸碱相互作用等。这些发现将通过操纵非共价相互关系来启发COF的设计、合成、结构调控和应用的未来发展。相关工作以“Hydrogen Bonding Regulated Flexibility and Disorder in Hydrazone-Linked Covalent Organic Frameworks”为题发表在国际著名期刊Journal of the American Chemical Society上。

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研究要点

要点1. 作者使用醛和肼单体在常见的溶剂热条件下组装了一系列具有非共价氢键相互作用的2D腙连接的COF。鉴于腙连接具有许多构象，构象转变赋予这些腙连接的COF不仅极大的灵活性，而且结构紊乱，这是以前没有观察到的。因此，在COF中前所未有地观察到从非晶到结晶，最后到非晶结构的连续转变。

要点2. 腙键含有大量氢键供体和受体，这有利于在COF内形成内部和/或层间氢键。更重要的是，可以通过逐渐控制骨架中氢键的数量来控制COF的灵活性，从而调节其结构和性质。

要点3. 为了可视化宿主COF和客体之间明显不同的非共价相互作用，基于COF中分子内氢键的数量控制来观察到长寿命室温磷光（RTP）；COF中的氢键越少，分子间主客体相互作用越强，从而产生更强的持久发光和更长的寿命。

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研究图文

图1. H-COFn（n=1−5）及其相应单体的结构。

图2. 粉末XRD图谱和结构转变以及乙醇分子的蒸发。

图3. 粉末XRD图谱变化比较。

图4. RTP寿命的比较。

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文献详情

Hydrogen Bonding Regulated Flexibility and Disorder in HydrazoneLinked Covalent Organic Frameworks

Yang Li, Jianfei Sui, Lin-Song Cui, Hai-Long Jiang*

J. Am. Chem. Soc.

DOI: 10.1021/jacs.2c11926