近日，我校化学学院兰亚乾教授团队在化学顶级期刊J. Am. Chem. Soc.上发表了最新研究进展，报道了由高连接数构筑基元组装的三维共价有机框架（3D COFs）并用于光催化C(sp³)−C(sp²)交叉偶联反应。论文以“3D Covalent Organic Frameworks with 16-Connectivity for Photocatalytic C(sp³)–C(sp²) Cross-Coupling”为题。我校为该论文第一完成单位，化学学院路猛副研究员为第一作者，兰亚乾教授与张蜜副研究员为通讯作者，该研究受到了国家自然科学基金等项目的支持。

共价有机框架（COFs）作为一类新兴的定义明确的晶体材料，具有灵活的结构可设计性和功能性，已引起人们的极大关注。在这一领域，二维（2D）COF 的设计已经得到了很好的发展，各种构建单元也已被广泛报道。然而，由于形成高度连接的三维结构的有机构筑基元较少，3D COF的发展受到了很大限制。设计新的、易于获得的构筑基元是合成新的3D COF结构的关键。然而，长期以来，构建3D COF的构筑基元的连接数仅限于 4、6、8和12。开发更高的连通性是COF结构设计领域的一大挑战。

基于此，兰亚乾教授团队提出了一种分级扩展策略，成功设计合成了一种具有十六连接数构筑基元的单体来构建3D COFs。具体而言，本工作通过缩合十六醛基的多咔唑基构建基元（CzTPN）和线性二氨基连接体（BD或Bpy），从而得到了两种[16+2]连接的3D COF。此外，由于此COF中有序的供体-受体（D-A）结，镍螯合的CzBpy COF（Ni@CzBpy COF）在光氧化/镍双催化C(sp³)−C(sp²)交叉偶联烷基三氟硼酸盐与芳基卤化物应用中表现出了优异的催化性能，对不同的底物实现了最高98%的转化率和94%的产率。该研究首次开发了具有十六连接数的高连接性COFs，这是目前报道的最高连接性的COFs，并实现了高效光催化应用，极大地丰富了新型COFs的结构类型与应用前景。

论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c08951

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