網(wǎng)格化學(xué)研究的重點是通過有限的分子單元構(gòu)筑可預(yù)測的框架結(jié)構(gòu)。迄今為止，在這一領(lǐng)域的經(jīng)典研究案例主要集中于金屬-有機框架（MOFs）和共價有機框架（COFs）材料。其實，網(wǎng)格化學(xué)也可以用來預(yù)測離散型的化合物，包括金屬有機-配位籠（MONCs）和多孔有機籠（POCs）)。與傳統(tǒng)的MOF和COF材料不同，POCs和MONCs屬于孤立的結(jié)構(gòu)，這些離散的構(gòu)筑單元通過弱相互作用組裝成有序結(jié)構(gòu)，其孔隙由籠內(nèi)空腔和堆積貫通孔組成。POCs具備良好溶解性的優(yōu)勢，很容易在溶液中加工、再生和功能化，這在難溶的多孔框材料中較難實現(xiàn)。然而，利用網(wǎng)格化學(xué)系統(tǒng)地設(shè)計與合成這類有機分子籠的例子卻十分少見。

中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點實驗室研究員袁大強課題組基于網(wǎng)格化學(xué)成功地構(gòu)筑了三種不同類型的間環(huán)杯[4]芳烴基POCs，包括具有奇偶效應(yīng)的[2+4]燈籠狀有機籠，未見報道的[3+6]三棱柱狀有機籠和迄今為止最大的[6+12]八面體有機籠。這些籠狀化合物都是由相同的四醛基間環(huán)杯[4]芳烴與不同的二胺類連接體通過席夫堿反應(yīng)組裝而成，并且通過X射線結(jié)晶學(xué)、氣體吸附測試、核磁共振氫譜和高分辨質(zhì)譜對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面表征。特別需要指出的是，所制備的多孔有機籠的窗口直徑能夠連續(xù)由3.8提高到11.6 ；空腔體積能夠連續(xù)地由358提升到11243；比表面積能夠由38 m2/g提高到2803 m2/g。這項工作表明，間環(huán)杯[4]芳烴是制備多孔有機籠的極佳前體單元。值得注意的是，這些多孔有機籠上含有豐富的杯芳烴π電子“空腔”、胺基以及酚羥基位點，可能是氣體存儲和分離以及主-客體化學(xué)的潛在材料。此外，這些多孔有機籠在很多溶劑中可溶，它們可能是構(gòu)筑分子籠混合/復(fù)合膜和多孔液體的潛在材料。

福建物構(gòu)所副研究員蘇孔釗為論文第一作者。上述研究工作發(fā)表在J. Am. Chem. Soc.上。此前，該研究團(tuán)隊在間環(huán)杯[4]芳烴衍生物材料的設(shè)計、合成及性能研究方面也取得系列研究進(jìn)展。該工作得到國家自然科學(xué)基金項目、中科院前沿科學(xué)重點研究計劃和中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（B類）等項目的資助。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c07367

福建物構(gòu)所基于網(wǎng)格化學(xué)構(gòu)筑多孔有機籠取得進(jìn)展