共轭微孔聚合物是一类重要的无定型有机多孔材料,具备稳定的三维网络结构,结合了多孔性和共轭高分子的光电功能性,极大拓展了多孔材料的应用领域。以共轭微孔聚合物为固体催化剂,在合成及性能方面都展示了显著的优势。采用自上而下的合成策略,可以直接将催化活性分子或金属配体聚合到三维骨架上,得到高密度、可调控、高比表面积的固体催化剂。然而,此类材料的微孔通道小于2 nm,底物以及产物分子的扩散受到较大限制,在高浓度的反应体系中尤为突出,因此在共轭微孔聚合物中引入大孔通道,对于优化反应过程,提高催化效率,具有重要意义。

汪长春课题组郭佳副教授等人使用密胺树脂材料的海绵作为支撑基底,将其浸入反应溶液中,通过锌卟啉的端炔基氧化偶联反应,形成大孔海绵和共轭微孔聚合物凝胶相互穿插的结构;将凝胶中的溶剂去除,可以使锌卟啉基的共轭微孔聚合物牢固的附着在密胺骨架上,形成纳米尺度的微孔和微米尺度的大孔相互贯通。在催化酰基转移反应中,微孔结构中邻近的锌卟啉参与了中间产物的形成,大孔结构有助于底物的富集,展现了很好的催化效率;相比于卟啉小分子以及单纯的共轭微孔聚合物,催化速率提高2至5倍。此外,当共轭微孔聚合物的负载率达到~50%时,海绵复合物仍然可以保持较好的弹性和复合稳定性,显示了在实际使用中的应用潜力。

该论文发表在国际化学领域重要期刊Angew. Chem. Int. Ed. ,第一作者为博士生吴可义,通讯作者为郭佳副教授。 原文详见:Keyi Wu, Jia Guo*, Changchun Wang, An Elastic Monolithic Catalyst: A Microporous Metalloporphyrin-Containing Framework-Wrapped Melamine Foam for Process-Intensified Acyl Transfer, Angew. Chem. Int. Ed., 2016, DOI: 10.1002/anie.201600891