近日，我校无党派人士、化学化工学院曾景斌教授团队在氢键有机框架（Hydrogen-bonded organic frameworks，HOFs）同系拓扑结构调控研究方面取得重要进展，相关成果《集成单体合成-框架组装：实现氢键有机框架同系拓扑结构调控》（Integrated Monomer Synthesis and Framework Assembly: Achieving Isoreticular Modulation of Hydrogen-Bonded Organic Frameworks）发表于《Angewandte Chemie International Edition》上。论文第一作者为化学化工学院博士研究生商艳雪和特聘副教授马丽爽，通讯作者为曾景斌教授，中国石油大学（华东）为第一署名单位。
多孔材料的同系拓扑结构精确调控对于探究其性能和结构之间的构效关系具有重要意义。HOFs作为一类通过有机单体（Organic monomers，OMs）之间分子间氢键以及弱相互作用（π-π堆积、范德华力、静电相互作用等）组装而成新型功能性晶态多孔材料，具有比表面积高、孔径可调、溶液可加工以及框架可再生等优异特性。然而，由于HOFs的常规构建方法通常包括三个步骤：（i）从前体制备氢键OMs；（ii）将OMs溶解到理想的溶剂中；（iii）通过挥发或加入反溶剂使OMs自组装成HOFs。这种单体合成-溶解-再结晶过程不可避免会引入大量不可控干扰（溶剂、光、热和压力等），诱导OMs组装成非同系拓扑HOFs，导致同拓扑HOFs的定向组装仍极具挑战。
针对上述问题，曾景斌教授团队提出了“单体合成-框架组装”（ISA）一体化策略，用于系统构建二氨基三嗪基（DAT）HOFs，即合成构建DAT-HOFs所用的OMs，同时可以实现HOFs的组装过程，其可以最大程度保留原始氢键状态有效避免由于OMs溶解和再结晶过程引起HOFs的拓扑结构差异。在ISA策略下，曾景斌教授团队成功地构建了一系列基于三苯胺具有(6, 3)-c连接hcb拓扑的DAT-C6-HOFs（-1,-2,-3）。研究通过可控地调节C3对称氰基前体（C3-CPs），可以实现DAT-C6-HOFs孔径和环境的定制调控；通过X-射线单晶结构解析以及密度泛函（DFT）理论计算，明确了DAT-C6-HOFs成功组装的必要条件是其氰基合成前体的平面型C3对称分子构型以及双氰胺合成前体形成的氢键六聚体团簇诱导模板的共同作用，并详细探究了DAT-C6-HOFs（-1,-2,-3）对PFOA的检测性能，分别从结构和电子转移层面揭示了检测机制。该研究不仅为定向设计和合成同拓扑结构的HOFs提供了可行的策略，使得系统研究HOFs结构与性质之间的构效关系成为可能，也为其他分子晶体的结构调控提供了新的思路。
图1.ISA策略构建DAT-C6-HOFs（-1, -2, -3）
图2.DAT-C6-HOF-1对PFOA检测性能
曾景斌教授团队长期从事生化传感新方法开发及环境、生物毒物精准识别研究，以通讯作者在Angew. Chem. Int. Ed.、Nano Lett.、Adv. Funct. Mater.、Anal. Chem.、Environ. Sci. Technol等权威学术期刊发表SCI收录论文80余篇，论文总引用超过5500次，H因子40，连续三年入选全球前2%顶尖科学家“年度科学影响力”榜单。主持国家自然科学基金、山东省重大基础项目、山东省自然科学基金杰出青年基金、泰山学者青年项目、青岛市科技惠民专项等科研项目。
【 作者：商艳雪 淡天俊 单宝来 来自：化学化工学院 科技处 责任编辑：卜令朵 审核：徐永涛】