JACS：同手性螺烯共價有機框架實現高效圓偏振發(fā)光

手性廣泛存在于在自然界中，但在合成化學中，構建具有可控手性的大分子或擴展結構，至今仍是一項重大挑戰(zhàn)。螺烯（Helicenes）是一類具有獨特手性和折疊螺旋結構的π共軛化合物，其結構與傳統(tǒng)平面或扭曲構型的π體系截然不同，是構筑手性功能材料的理想基元。然而，將螺烯作為核心構筑單元用于共價有機框架（COFs）的設計與合成，一直是該領域面臨的長期挑戰(zhàn)，因為需要同時兼顧手性精準控制、框架結晶性和多孔性三大關鍵指標，三者的平衡實現難度極高。盡管近年來手性COFs在不對稱催化領域取得了顯著進展，但在實現本征、高效的圓偏振發(fā)光（CPL）方面仍面臨諸多困難。先前的研究多通過非手性COFs基質摻雜手性發(fā)光客體的方式誘導CPL，這種策略并未賦予COFs骨架本身固有的手性光學特性；另有部分基于軸向手性單元構建的COF雖具備CPL活性，卻往往缺乏良好的結晶性。因此，開發(fā)一種能利用固有手性單元直接制備“結晶性優(yōu)異、多孔性良好、手性光學響應顯著”的純手性框架的策略，對推動手性光電子材料的發(fā)展至關重要。

近日，新加坡國立大學江東林教授課題組在國際著名學術期刊JACS上發(fā)表研究論文，為上述難題提供了全新解決方案。該團隊以固有手性的[7]螺烯作為核心構建單元，通過羥醛縮合反應，成功制備出兼具結晶性和多孔性的同手性共價有機框架。該策略的核心優(yōu)勢在于，借助具有穩(wěn)定螺旋手性的構筑單元，既有效攻克了傳統(tǒng)手性COFs存在的手性不穩(wěn)定、易外消旋化的關鍵挑戰(zhàn)，又通過精準的框架工程，將分子層面的手性“基因式”植入到擴展的二維π-共軛骨架中，實現了手性從分子到框架的高效傳遞。光譜研究表明，這兩種純手性COFs能夠將自身結構手性轉化為顯著的手性光學響應，不僅呈現出強烈且鏡像對稱的圓二色性（CD）信號，還具備優(yōu)異的本征發(fā)光性能。尤為出色的是，團隊巧妙引入聚合物基質進行空間限域，大幅抑制了框架內的激子遷移，從而充分釋放了材料本征的手性光學潛能，最終實現了高性能的CPL。這項工作突破了傳統(tǒng)手性COFs制備中“摻雜誘導”或“后修飾改性”的局限，真正實現了手性在框架材料中的固有化植入，為開發(fā)下一代手性光電子材料與器件開辟了全新方向。

這項工作成功報道了利用固有手性[7]螺烯作為構筑單元，經羥醛縮合反應制備出新型純手性共價有機框架

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這一研究成果近期被發(fā)表在J. Am. Chem. Soc.上。該論文的第一作者是海南大學海洋技術與裝備學院閆欠欠博士，通訊作者為新加坡國立大學江東林教授。

Homochiral Helicene Covalent Organic Frameworks

Qianqian Yan, Xingyao Ye, Shanshan Tao, Ruoyang Liu, Yongfeng Zhi, and Donglin Jiang*

J. Am. Chem. Soc

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