Microdroplet-Enabled Interfacial Electron Transfer Accelerates Schiff Base Condensation for Ultrafast Covalent Organic Framework Synthesis

化学 席夫碱 共价有机骨架 共价键 冷凝 电子转移 超短脉冲 金属有机骨架 光化学 高分子化学 化学工程 缩合反应 电子
作者
Zhendong Luo,Peng Jin,Junju Mu,Z.L. Yu,Sihui Meng,Jianhan Wu,Xuke Chen,Xukai Zhou,Feng Wang
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:148 (25): 25707-25717 被引量:1
标识
DOI:10.1021/jacs.6c03031
摘要

Imine-linked covalent organic frameworks (COFs) are attractive crystalline porous materials, yet their synthesis is kinetically limited by sluggish acid-catalyzed Schiff base condensation. Here we report a microdroplet-driven strategy that enables rapid and scalable COF formation via an unconventional interfacial pathway. Continuous ultrasonic nebulization of aqueous monomers affords crystalline imine-linked COFs within minutes at room temperature, without catalysts or organic solvents, achieving reaction rates orders of magnitude higher than batch synthesis. Mechanistic studies reveal the gas-liquid interface of microdroplets as an electronically active reaction zone, where interfacial electron transfer generates radical and anionic nitrogen species that trigger a nonclassical condensation mechanism. Interfacial enrichment, hydrogen-bond symmetry breaking, and strong electric fields cooperatively lower activation barriers and promote dehydration-driven framework growth. This general and scalable platform transforms the air-water interface into an active electronic reactor, establishing a new paradigm for framework synthesis and interfacial reaction acceleration.
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