煙臺大學李忠月課題組報道了一種基于杯[4]芳烴的多孔有機籠的設計及合成策略。根據(jù)杯[4]芳烴的結構特點，提出杯[4]芳烴與平面三角形單體連接時遵循面導向自組裝原則，可構建[6+8]型結構的POCs。根據(jù)此策略，合成了2個晶態(tài)的大尺寸POCs。該POCs具有微孔性質以及較大的比表面積，對幾種常見氣體以及氣態(tài)碘都展現(xiàn)出吸附能力。
杯[4]芳烴與平面三角形單體通過面導向自組裝原則構建[6+8]型POCs 多孔有機籠（Porous Organic Cages，POCs）與常見的框架多孔材料（共價有機框架、金屬有機框架等）不同，是一種具有離散籠型結構的分子多孔材料，有機分子籠之間相對獨立，通過弱的相互作用（如范德華力、氫鍵等）堆積，可構成籠內或籠間的孔道。近年來，獨特的多孔性質以及良好的溶劑加工性使POCs受到廣泛關注。 目前，單晶X射線衍射分析是確認POCs晶體結構的主要方法。然而，對于大尺寸POCs來說，高質量大單晶的生長以及結構解析限制了其快速發(fā)展。針對這一問題，煙臺大學李忠月課題組利用錐形杯[4]芳烴衍生的醛基單體，分別與兩種剛性平面三角形的三胺單體反應，構建了兩種亞胺鍵連接的晶態(tài)POCs，即C4A-TAPA和C4A-TAPB。根據(jù)杯[4]芳烴與三角形結構基元的面導向自組裝規(guī)律，預測其產物結構為[6+8]型的截頭八面體。在單晶X射線衍射數(shù)據(jù)的情況下，但利用飛行時間質譜測得了兩個產物的相對分子量，與所預測結構的理論分子量基本一致，從而證明了有機分子籠的形成。 C4A-TAPA和C4A-TAPB均表現(xiàn)出微孔特征的I-型N2吸附等溫線，BET比表面積分別為1444.9 m2×g-1 和 1014.6 m2×g-1。273 K，100 KPa下對CO2的吸附量分別為62.1 cm3×g-1 和 52.4 cm3×g-1；348 K下對碘蒸氣的靜態(tài)吸附量為3.9 g?g-1 和 3.5 g?g-1. 此外，C4A-TAPA 對于氣體SO2、C2H2、C2H4、C2H6等均具有吸附能力。 總之，作者提出了一種基于杯[4]芳烴結構基元的POCs設計方法，這類POCs的籠型結構具有高度可預測性。因此，通過飛行時間質譜可確定其分子量，進而確定POCs的籠狀結構。這項工作為POCs材料的發(fā)展提供了新思路。 論文信息 Synthesis of Calix[4]arene-Based Porous Organic Cages and Their Gas Adsorption Qidi Kong, Prof. Lei-Lei Liu, Prof. Zhongyue Li Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202400947
