氢键功能化共价有机框架材料

Covalent Organic Frameworks (COFs) is one of the most broad applied foreground in the field of frontier basic research. Functionalization and application is the bottleneck in this research area. On the basis of our previous works on functioanl COFs, this project will focus on the construction of hydrogen-bond functionalized COFs (H-COFs) and their applications. Through the bottom-up strategy, a series of H-COFs will be designed and synthesized from hydrogen-bond functionalized monomers via the covalent bond linkages. Then the synthesized H-COFs will be used as effective heterogeneous catalysts. This project make full use of the framework of COFs for the isolation of the hydrogen-bond active sites, which could enhance the catalytic efficiency via the facilitation of the collision between the substrates and the catalysts. We hope that this project will push the development of functionalized COFs.

共价有机框架材料（Covalent Organic Frameworks, COFs）是一个具有重大应用前景的前沿基础研究领域。功能化应用是当前COFs材料发展中的关键瓶颈问题。基于项目组在功能化COFs材料的前期研究基础，本项目拟采用“自下而上”（bottom-up）的构筑策略，以含氢键催化剂的小分子为功能化构筑基元，通过共价键的联结方式，构建一系列结构新颖的、性能可控的晶型氢键功能化COFs材料，并实现其多相催化应用。本项目充分利用COFs材料有序的框架结构，将氢键催化剂框架化，有利于底物与催化活性位点的有效接触，从而提高氢键功能化COFs材料的催化效率。本项目的实施和完成将为功能化COFs材料的构筑及应用提供新的思路和新的途径。

如何利用共价有机框架（COFs）的结构优势实现其功能化应用是当前COFs领域中的一项重要研究内容。本项目拟利用COFs的有序框架结构来提升氢键催化剂的催化效率：采用“自下而上”的构筑策略，以含氢键催化剂的小分子为功能化构筑基元，通过共价组装的方式，构建一系列结构新颖的、性能可调的氢键功能化COFs材料，并实现其异相催化功能应用。在四年的项目实施期间，本项目顺利完成了申请书所提交的研究内容。提出了发散性构筑COFs材料的新策略，构建了一系列氢键功能化COFs材料；发展了基于多组分反应调控有机框架的新方法，精准调控了氢键COFs的结构和功能；实现了氢键功能化COFs材料的异相催化反应，揭示了氢键功能化共价有机框架的构效关系。本项目的研究为共价组装构筑晶态有机框架材料及其功能化应用提供了新的思路。