武大JACS：互穿结构的精准调控，实现3D COFs的刚性强化

相互渗透现象在网状化学中很常见，其中一组以上的框架穿过另一组框架。许多拓扑结构允许相互渗透，尤其是当孔径足够大时。互穿结构的形成通常不是理想的情况，因为它会导致孔隙的堵塞，并且由于相邻框架相互移动，整体结构的动态性增加。这就是为什么大多数互穿结构在其气体吸附等温线中表现出多个步骤以及吸附和解吸曲线之间的滞后现象。

共价有机框架（ COFs ）是网状化学中一类典型的基于分子的晶体材料。尽管近二十年来 COFs 的种类大大增加，但具有三维结构的 COFs 仍然是有限的一类，其中大多数是互相贯穿的。这赋予了 3D COF 有趣的动态行为；然而，它们的实验表面积几乎与理论值不符。开发一种方法来降低 3D COFs 的结构动态性，从而增强整体结构刚性是非常有必要的。

武汉大学邓鹤翔教授团队 设计并合成了一种 3D COF ，称为 COF-308 ，其具有独特的 [4+2] 互穿结构，由 4′,4‴- 甲烷四基四苯胺 (TAM) 和 2,3- 二甲氧基对苯二甲醛 (BDA- cis -OMe) 通过亚胺键连接而成。在相邻的骨架组之间，四位 TAM 结构单元作为接头通过形成 “ 面对面 ” 的互锁结构进行固定，从而限制了整体结构中不同骨架组之间的动态运动。这增加了结构刚性，并在去除溶剂后获得了较高的比表面积，为 2060 m ² g ^–1 ，该值接近理论比表面积 2260 m ² g ^–1 。研究了整个等温线上的气体分布，概述了 COF-308 内孔隙的各向异性。这种各向异性非常适合气体存储和分离，是由这种新的互穿模式赋予的，其中构建块的 “ 面对面 ” 填充被发现是关键控制。

相关研究成果2025年3月8日以“ Rigidity Reinforcement of 3D Covalent Organic Frameworks by Controlling Interpenetration ”为题发表在 Jacs 上。

独特的 [4+2] 互穿结构 ：成功合成了一种具有独特 [4+2] 互穿结构的三维共价有机框架（ COF-308 ），通过单晶 X 射线衍射分析揭示了其结构特征。

增强的结构刚性 ：通过 “ 面对面 ”