自從2011年首例具有永久孔隙的氫鍵有機(jī)骨架(HOFs)報(bào)道以來(lái)，這類(lèi)新型多孔材料引起了廣泛的研究興趣。為了建立和完善HOF化學(xué)和功能，一方面，需要對(duì)不同結(jié)構(gòu)和孔隙率、多變的穩(wěn)定性和柔性HOFs的構(gòu)筑原理展開(kāi)基礎(chǔ)研究；另一方面，需要進(jìn)行功能化探索和性能研究。在過(guò)去的十年中，除了傳統(tǒng)的官能團(tuán)，如2,4-二氨基三嗪(DAT)和羧酸(COOH，CA)，還報(bào)道了一些獨(dú)特的官能團(tuán)用于構(gòu)建多孔HOFs，如氰基(CN)。相比較于DAT和CA這些易于形成穩(wěn)定HOFs的功能基團(tuán)，后者更弱的氫鍵特性，不僅為構(gòu)建柔性和/或剛?cè)岵?jì)的HOF提供新的視角，也為發(fā)展新的功能化和性能創(chuàng)造新的條件。比如，福建師范大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院的張章靜教授團(tuán)隊(duì)在之前的研究工作中，基于氰基聯(lián)咔唑有機(jī)小分子通過(guò)C-H…N二重氫鍵構(gòu)筑了具有剛?cè)岵?jì)特性的框架材料HOF-FJU-1。其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征使得HOF-FJU-1在乙炔/二氧化碳（Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202207579），乙烷/乙烯（Nat. Chem. 2021, 13, 933-939）和丙烷/丙烯（J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 37, 17033–17040）的分離中表現(xiàn)出優(yōu)異分離性能。
近日，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種D-π-A型醛基有機(jī)分子（CTBA）作為單體，合成了一種多功能氫鍵有機(jī)框架材料HOF-FJU-2，表現(xiàn)出可逆的框架開(kāi)/關(guān)轉(zhuǎn)變。更重要的是，該材料對(duì)丙酮具有特異性識(shí)別，并實(shí)現(xiàn)了丙酮/甲醇柱分離的可視化。該工作為構(gòu)筑多功能HOF材料提供了一種新的策略。 通過(guò)系列實(shí)驗(yàn)研究和機(jī)理探討，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，咔唑N-H位點(diǎn)是特異性識(shí)別丙酮蒸汽的關(guān)鍵。由于咔唑的Lewis酸N-H位點(diǎn)可以優(yōu)先識(shí)別具有大pKa值的有機(jī)蒸汽，因此無(wú)孔相的HOF-FJU-2在丙酮蒸汽環(huán)境中，可以實(shí)現(xiàn)從閉孔相到開(kāi)孔相的單晶到單晶轉(zhuǎn)變，顯示出對(duì)丙酮蒸汽的吸附型刺激響應(yīng)。同時(shí)，D-π-A分子表現(xiàn)出對(duì)溶劑依賴性發(fā)光/變色特性。在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的同時(shí)伴隨著分子間D-A π-π相互作用切換，最終輸出開(kāi)啟熒光信號(hào)和肉眼可見(jiàn)的顏色變化信號(hào)。因此，可以通過(guò)顏色變化判斷丙酮/甲醇的柱穿透分離進(jìn)程。 論文信息 A Flexible Hydrogen-Bonded Organic Framework Constructed from a Tetrabenzaldehyde with a Carbazole N-H Binding Site for the Highly Selective Recognition and Separation of Acetone Liangji Chen, Zhen Yuan, Hao Zhang, Yingxiang Ye, Yisi Yang, Fahui Xiang, Kaicong Cai, Shengchang Xiang, Banglin Chen and Zhangjing Zhang* 福建師范大學(xué)博士生陳樑吉為論文第一作者，福建師范大學(xué)張章靜教授為論文通訊作者。研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、福建省自然科學(xué)基金的支持。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202213959
