共价有机框架（COFs）材料作为一种新型的晶态多孔材料，在气体吸附与分离、光电、非均相催化以及其它方面的应用研究，一直备受关注。随着构筑COFs材料的有机分子的种类逐渐增多，COFs的结构类型也日益丰富。目前，关于COFs材料的研究中以二维COFs居多。此外，设计合成新型的COFs构筑单元，得到三维功能化的COFs材料也是研究的热点问题之一。
近几年，吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室的方千荣教授课题组一直致力于三维功能化的COFs材料的研究。2017年，该课题组首次报道了三维离子型COFs材料，利用溴化乙锭和四（4-醛基苯基）甲烷合成的这种三维离子型COFs材料在选择性离子交换方面表现出了优异的性能（J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 17771-17774）。随后，2018年，该课题组通过精心设计构筑单元，合成了三维羧酸官能化的COFs，这种含有羧基的三维COFs材料对于镧系离子具有选择性吸附作用（Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 130, 6150-6156）。
在前期研究工作的基础上，近期方千荣教授课题组在J. Am. Chem. Soc.上首次报道了具有dia 拓扑结构的三维Salphen-COFs材料，并且首次报道了COFs材料在清除超氧自由基阴离子方面的应用，为COFs材料在生物医药方面的应用提供了新的视角。
特点一：首次制备了三维Salphen-COFs
由于Salphen基团独特的结构特点，可以螯合金属离子用于催化、分离等方面，因此，将Salphen结构单元直接引入到COFs材料的骨架中去，可以直接得到功能化的COFs材料。利用氨基与醛基之间的缩合反应，选用两种邻苯二胺类单体与醛基单体反应，得到了两种三维Salphen-COFs材料：JUC-508和JUC-509。随后对JUC-509进行后修饰，得到了金属化的三维COFs材料。
特点二：具有非穿插dia 拓扑结构
在三维COFs材料中，通常使用四面体单体和二连接单体构筑三维COFs。但是目前已经报道的大部分三维dia 拓扑结构的COFs为贯穿结构。方千荣教授课题组在设计合成三维Salphen-COFs的过程中，巧妙利用Salphen单元的空间位阻效应，成功得到了具有非穿插dia 拓扑结构的COFs材料，为制备具有非穿插结构的三维COFs材料提供了新的思路。
特点三：首次将COFs材料用于抗氧活性方面的研究
由于Salphen基团独特的结构特点，可以螯合各种各样的金属离子，因此Salphen基材料在很多领域具有重要的研究价值。方千荣教授课题组受到生物体中超氧化物歧化酶的启发，具有氧化还原活性的金属离子对于超氧自由基阴离子具有良好的清除活性，因此利用三维Salphen-COFs材料中的Salphen位点，分别与Cu(II)/Mn(II)/Eu(III)离子配位，得到了金属化的M-Salphen-COFs材料。对它们进行抗氧活性研究表明JUC-509-Cu的清除活性明显高于JUC-509-Mn，JUC-509-Eu与JUC-509没有明显的清除活性。经过三次循环实验，JUC-509-Cu和JUC-509-Mn的催化活性没有明显降低。
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Three-dimensional Salphen-based Covalent–Organic Frameworks as Catalytic Antioxidants
Shichen Yan, Xinyu Guan, Hui Li, Daohao Li, Ming Xue, Yushan Yan, Valentin Valtchev, Shilun Qiu, Qianrong Fang
J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 2920–2924, DOI: 10.1021/jacs.9b00485
导师介绍
方千荣
https://www.x-mol.com/university/faculty/49549
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