單線態(tài)氧（1O2）是一種活性氧物種（ROS），在有機(jī)合成、光動(dòng)力療法等許多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。然而，單線態(tài)氧存在壽命短、反應(yīng)活性高等問題，很難制備保存。因此，尋找一種可以捕捉和釋放1O2的分子載體是非常重要的。EPOs是一種1O2的分子載體，一般是在特定波長(zhǎng)的光照射下由多環(huán)芳香族化合物或其衍生物與1O2結(jié)合而成。然而這些材料的結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性和低溶解度限制了功能材料在實(shí)際應(yīng)用和基礎(chǔ)研究中精確控制1O2的捕獲和釋放。近年來基于納米載體的1O2輸送系統(tǒng)，如金納米棒、金屬-有機(jī)框架（MOF）和共價(jià)有機(jī)聚合物（COPs）等也取得了一定的發(fā)展。但是MOFs中金屬的潛在毒性和COPs的結(jié)構(gòu)無定形性限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用。 共價(jià)有機(jī)框架（COF）是一種新興的多孔材料，由于其具有序的結(jié)構(gòu)、剛性的框架和可定向合成等特性，功能化的COF成為了識(shí)別、捕獲和控制客體分子的最佳化學(xué)工具之一。特別是，三維（3D）COF具有更多的開放性孔道和活性位點(diǎn)，這使其成為客體分子載體的理想候選者。然而，由配體和客體分子之間不可逆或被動(dòng)相互作用引起的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變通常破壞材料的結(jié)晶度，因此難以設(shè)計(jì)可以在空間構(gòu)型轉(zhuǎn)換和穩(wěn)定性之間取得平衡的功能化3D-COF。目前，很少有關(guān)于將功能化的三維COF用作單線態(tài)氧載體的報(bào)道。最近，吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院方千榮教授課題組報(bào)道了兩種基于多環(huán)芳烴結(jié)構(gòu)的三維共價(jià)有機(jī)框架（JUC-575和JUC-576），并對(duì)它們的特性進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。研究者以兩種共價(jià)有機(jī)框架結(jié)構(gòu)中的蒽、萘衍生物為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了在Vis/UV切換下對(duì)單線態(tài)氧的可逆捕獲。測(cè)試結(jié)果表明,在波長(zhǎng)約660 nm的光的照射下，蒽和萘中的富電子的碳原子與1O2通過[4+2]環(huán)加成反應(yīng)生成相應(yīng)的內(nèi)過氧化物（EPO-JUC-575和EPO-JUC-576）；所得到的EPO-COFs在紫外光照射下通過過氧鍵的還原作用釋放氧，同時(shí)恢復(fù)了其原始結(jié)構(gòu)。此外，通過切換Vis/UV輻照可以很好地控制母體COFs和EPO-COFs之間1O2的捕獲和釋放的可逆過程。研究者相信，這項(xiàng)研究不僅為功能化COF的開發(fā)提供了一種方法，而且還擴(kuò)展了它們作為分子載體在生物學(xué)和有機(jī)合成中的潛在應(yīng)用。
論文信息：
3D Covalent Organic Frameworks Based on Polycyclic Aromatic Hydrocarbons for Reversible Oxygen Capture
Minghao Zhang, Jing Fang, Yaozu Liu, Yujie Wang, Li Liao, Lingxue Tang, Liangkui Zhu, Shilun Qiu, Qianrong Fang
Small Structures
DOI: 10.1002/sstr.202000108
