基于1,10-菲啰啉的三维共价有机骨架的合成及催化性能的研究

Covalent organic frameworks (COFs) are a class of crystalline ordered porous polymers. It has the advantage of light quality, structure and size and can be synthesized the frameworks by changing the functional mononers. These properties of the COFs play an important role on the broad prospect of application in catalyst. Up to date, the major researches on COFs are usually limited in two-dimensional COFs, which is not in favor of the catalysis of organic reactions. At this background, this project intends to design and synthesis a series of three-dimensional COFs materials base on 1, 10-Phenanthroline, and applied them in heterogeneous catalytic reactions, such as the C-H bond activation and others. The advantages are the following: without any transition metal doping, catalyst enriched the effects of their opening porous structures and also was beneficial to contacting efficiency of substrates and catalytic sites. Furthermore, the heterogeneous catalyst is favorable to recovery and recycling, improved COFs utilization. The project provides a new approach to develop of functionalized COFs in heterogenous catalysis application.

共价有机骨架（COFs）是一类结晶型有序的多孔有机聚合物。其具有质量轻，孔径均一且可调控、易功能化等优点。这些性质决定了COFs材料在催化方面有着广阔的应用前景。已报到的COFs催化剂多为二维结构，并且大多数需要负载与后修饰，不利于催化有机反应的发生。一定程度上限制了COFs催化剂的应用。基于这个背景，本项目拟将1，10-菲啰啉作为构筑单体，设计合成一系列三维COFs材料，并将此类COFs应用于C-H键活化等非均相有机催化反应中。其优势是：1,10-菲啰啉作为催化单元，催化的有机反应过程均无需掺杂任何过渡金属，其开放的孔道结构更可使催化底物与催化位点更高效的接触，提升催化速率，并且催化剂可重复利用，提高了材料利用率。本项目为COFs材料在催化领域的应用提供了新的思路。

共价有机骨架（COFs）是一类结晶型有序的多孔有机聚合物。其具有质量轻，孔径均一且可调控、易功能化等优点。这些性质决定了COFs材料在催化方面有着广阔的应用前景。已报到的COFs催化剂多为二维结构，并且大多数需要负载与后修饰，不利于催化有机反应的发生。一定程度上限制了COFs催化剂的应用。基于这个背景，本项目将1，10-菲啰啉作为构筑单体，设计合成一系列COFs材料，并将此类COFs应用于C-H键活化等非均相有机催化反应中。其优势是：1,10-菲啰啉作为催化单元，催化的有机反应过程均无需掺杂任何过渡金属，其开放的孔道结构更可使催化底物与催化位点更高效的接触，提升催化速率，并且催化剂可重复利用，提高了材料利用率。为了这个目标，我们设计合成了两种新型的含有菲啰啉的单体Phen-CHO-1与Phen-CHO-2，将他们与经典的多胺化合物通过水热合成法，合成了两种新型的基于邻菲啰啉的共价有机骨架：Phen-COF-1，Phen-COF-2。项目中筛选了合成COF的最佳条件，将COFs做了系统的表征，并且应用到了C-H键活化当中，优化了反应条件，得到了较为优秀的效果。. 再结合菲啰啉功能性来源于N杂原子的存在。所以本项目同样探讨了含有氮杂环和引入亚胺的多孔材料。由于氮原子的引入可以强多孔有机聚合物的气体吸附性质，并且由于亚胺键的存在可以增强与金属离子的配位作用，所以在本项目的研究基础上，课题组又合成了多个基于水合联氨的多孔有机聚合物。并应用于气体吸附领域，离子识别，并可以应用于生物细胞中。取得了优秀的成果。本项目为COFs材料在催化领域的应用提供了新的思路。