浙江大学重磅JACS！分子也可榫卯连接，构建精妙三维晶体有机框架！

第一作者：绳新如, 王泽钜,

通讯作者：黄飞鹤、李光锋，朱艺涵，Jonathan L. Sessler

通讯单位：浙江大学，浙江工业大学，得克萨斯大学奥斯汀分校

论文速览

具有复杂拓扑结构、高表面积和低密度的三维（3D）晶体有机框架提供了多种应用前景。然而，这些框架的设计和构造在很大程度上局限于包含多面体形状的构建块的系统或那些依赖于组件互穿的系统。

本文报告了一种基于分子榫卯连接的三维(3D)晶体有机框架(DOF-1)的合成。这种新材料利用四（4-吡啶基苯基）乙烯和氯化双（苯并二氧杂硼）苯作为结构单元，并由配价B–N键驱动。该框架的单晶X射线衍射分析揭示了具有螺旋通道的二维（2D）层的存在，这些螺旋通道可能是在硼-氮配位过程中形成的。

二维层上下表面的二氯苯单元的突出部分促进了关键的榫卯连接，这些连接使相邻层相互锁定并稳定了整体的3D框架。所得框架具有高孔隙率和极具吸引力的机械性能，使其潜在地适合用于从乙炔中去除杂质。

图文导读

图1：通过分子榫卯连接稳定的DOF-1的合成和表征。

图2：分析了DOF-1单晶结构中的2D层。展示了沿b轴方向的单层结构视图，以及沿bc平面的2D网络视图，突出显示了TPPE单元和BBE单元之间的连接。

图3：DOF-1晶体结构中的榫卯连接。

图4：DOF-1的低温低剂量高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)图像。

图5：DOF-1和DOF-2的机械特性以及DOF-1的气体吸附特性。

总结展望

本文展示了通过硼-氮配位键驱动自组装形成的具有独特3D网络结构的微孔有机晶体结构DOF-1。DOF-1的动态硼-氮配位键和连接各个层的独特榫卯连接赋予了框架机械稳定性，同时保持了其多孔特性。

结果表明，DOF-1在吸附和分离领域具有潜力，例如能够选择性地吸附CO₂而非C₂H₂。更广泛地说，本研究目前的发现强调了榫卯连接可以为3D多孔框架提供独特的拓扑、机械和孔隙率特性。

文献信息

标题：Three-Dimensional Crystalline Organic Framework Stabilized by Molecular Mortise-and-Tenon Jointing

期刊：Journal of the American Chemical Society

DOI：10.1021/jacs.4c01104