共价有机框架（Covalent Organic Frameworks, COFs）由于其特征的结晶结构及其可设计性，在过去的十多年，吸引了众多化学家对其骨架和孔道的结构和性能进行了广泛的探索。新加坡国立大学江东林教授课题组，开发了孔道表面工程化策略平台。这一合成后孔道修饰具有普适性，是COFs功能化的一个基本战略。其特点是在保持母体骨架结晶性的前提下，通过改变孔道表面结构开发各种不同性能。特别是利用点击化学对COFs进行孔道修饰，在二氧化碳分离、离子吸附、金属离子分离、不同尺寸分子分离、有机催化、光催化、电催化、质子传导、氢氧根离子传导、金属离子传导和水分子簇形成等方向进行了广泛而深入的探索。
近日，江东林教授课题组针对高结晶性TPB-DMTP-COF特有的规整孔道结构，通过孔道表面工程化在孔壁上引入高度整齐排列的吡咯单元，通过层间原位聚合反应，在孔壁上成功合成了导电高分子聚吡咯链，给COFs安装上共轭分子导线。这些空间上独立的分子导线，在COF中展现出了高载流子迁移率。
高结晶性的[HC≡C]-TPB-DMTP-COF在其孔道中为吡咯单体提供了规律的锚定位点。通过分子设计和化学反应设计，N-修饰吡咯被选定为尺寸恰好可以在COF层间进行聚合的单体，并进一步通过无金属离子的氧化聚合，在COF孔壁上成果合成了聚吡咯链，这些聚吡咯链段在空间上都是相互独立的分子导线。
合成获得的PPyrr-TPB-DMTP-COF保持了聚合前的形貌和结晶性，有较窄的带隙，并在氧化聚合后展现出了稳定的极化子自由基性能。进一步，压片测试表明PPyrr-TPB-DMTP-COF展现出了一定的导电性（10-5 S cm–1）和高载流子迁移率（13.2 cm2 V–1 s–1）。
本工作开发了一种合成π电子材料的新策略，通过孔道修饰在二维COFs中安装导电高分子导线，实现了绝缘材料的高导电性和载流子迁移率。高结晶性COF骨架、分子尺寸设计和反应条件设计是本工作中重要的设计合成思路，这一策略也可以用于其他拓扑结构的COFs，为未来的有机材料设计提供了一个新蓝图。
论文信息
Wiring Covalent Organic Frameworks with Conducting Polymers
Yifan Gong, Lejian Deng, Xiaoyi Xu, Dr. Ruoyang Liu, Prof. Dr. Juan Li, Prof. Dr. Ning Huang, Prof. Dr. Donglin Jiang
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202411806
点击左下角 “ 阅读原文 ” ，可直达阅读该论文原文。
Angewandte Chemie International Edition
《德国应用化学》(Angewandte Chemie)创刊于1888年，是德国化学学会（GDCh）的官方期刊并由Wiley–VCH出版。作为化学领域的权威期刊，《德国应用化学》涵盖了化学研究的各个领域，刊发包括新闻、综述、观点、通讯、研究论文等在内的各种内容。
更多精选文章
Angew. Chem. ：TiO2 负载的多孔 Au 纳米粒子上抗聚集Cu 单原子可实现 CO2 向 CH4 的可持续光转化
