国际权威期刊《德国应用化学》（Angewante Chemie International Edition）发表武汉大学化学与分子科学学院汪成课题组的最新研究成果。该工作通过Knoevenagel缩合反应，成功合成高结晶性的全共轭二维卟啉基共价有机框架（Por-sp2c-COF），并进一步研究了其在光催化氧化胺生成亚胺反应中的应用。
论文题为“Designed Synthesis of a 2D Porphyrin-Based sp2Carbon-Conjugated Covalent Organic Framework for Heterogeneous Photocatalysis”（《全共轭卟啉基二维共价有机框架的构筑及其在异相光催化中的应用》）。2016级博士生陈如凡为论文的第一作者，汪成教授为通讯作者。
共价有机框架（Covalent Organic Frameworks, COFs）是一类由小分子单体通过共价键连接而成的晶态有机多孔聚合物，在诸多领域展现出广阔的应用前景。然而，当前报道的大多数COF材料是由可逆共价键构筑而成，普遍存在化学稳定性较差的缺点，实际应用受到限制。因此，构筑具有强化学稳定性的COF材料是该领域研究的重点。近年来，一类由Knoevenagel缩合反应构筑的全共轭二维sp2c-COF引起了广泛关注。它由碳碳双键连接而成，可在强酸、强碱等条件下展现出较高的化学稳定性。而且，其全共轭结构有利于提升π电子在整个骨架中的离域效应并实现高的电子传输效率，可构筑高效的异相光催化剂。但是，由于其合成极为困难，该类COF材料在光催化领域的研究报道非常少。
在本文中，汪成教授与郎贤军教授合作，以卟啉为功能基元并通过Knoevenagel缩合反应，成功合成了具有高结晶性的Por-sp2c-COF。研究表明，Por-sp2c-COF的比表面积为689m2/g，在强酸（9 M HCl）和强碱（9 M NaOH）等条件下都能保持结构完整，具有较高稳定性。在光催化氧化伯胺生成亚胺的反应中，Por-sp2c-COF表现出高的光催化活性（高于大多数已报道的异相有机光催化剂），而另一种通过亚胺键连接的二维卟啉COF材料却发生了降解，充分展示了sp2碳连接键在稳定性方面的优势。将反应底物更换为仲胺之后，在光照作用下，亚胺键连接的二维卟啉COF材料仍能稳定存在，但是Por-sp2c-COF展现出更高的光催化活性，表明了共轭结构对电子传输的促进作用。
该工作得到国家自然科学基金、湖北省创新团队以及中央高校基本科研业务费资助。
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201902543
来源：武汉大学
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