Conjugated Covalent Organic Frameworks via Michael Addition–Elimination

化学 共轭体系 共价键 迈克尔反应 组合化学 聚合物 有机化学 催化作用
作者
M. Rajeswara Rao,Yuan Fang,Steven De Feyter,Dmitrii F. Perepichka
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:139 (6): 2421-2427 被引量:321
标识
DOI:10.1021/jacs.6b12005
摘要

Dynamic covalent chemistry enables self-assembly of reactive building blocks into structurally complex yet robust materials, such as covalent organic frameworks (COFs). However, the synthetic toolbox used to prepare such materials, and thus the spectrum of attainable properties, is very limited. For π-conjugated COFs, the Schiff base condensation of aldehydes and amines is the only general dynamic reaction, but the resulting imine-linked COFs display only a moderate electron delocalization and are susceptible to hydrolysis, particularly in acidic conditions. Here we report a new dynamic polymerization based on Michael addition–elimination reaction of structurally diverse β-ketoenols with amines, and use it to prepare novel two-dimensional (2D) π-conjugated COFs, as crystalline powders and exfoliated micron-size sheets. π-Conjugation is manifested in these COFs in significantly reduced band gap (1.8–2.2 eV), solid state luminescence and reversible electrochemical doping creating midgap (NIR absorbing) polaronic states. The β-ketoenamine moiety enables protonation control of electron delocalization through the 2D COF sheets. It also gives rise to direct sensing of triacetone triperoxide (TATP) explosive through fluorescence quenching.

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