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共(gong)价有(you)机框架（Covalent Organic Frameworks, COFs）是(shi)一类结构规整的结晶性有机多孔聚合物，由构筑基元通过(guo)共价键连接形成拓(tuo)展的(de)二维(wei)或三维(wei)网(wang)格(ge)结(jie)构(gou)。其结(jie)构(gou)特点是(shi)内部(bu)周期性分布(bu)高度规(gui)整、纳(na)米(mi)尺度的(de)孔道(dao)，这些孔道(dao)的(de)大小和形状(zhuang)可通过(guo)改(gai)变构(gou)筑基元(yuan)的(de)尺寸及对称性来进(jin)行精(jing)确调节(jie)。基于其多孔性(xing)和骨架的共轭性(xing)，COFs在物质储存(cun)与分离、催化、传感、载体(ti)以及光电材(cai)料等领(ling)域均有广泛应(ying)用，其新应用的(de)探索与(yu)开(kai)发一(yi)直是(shi)该领域(yu)备受关注的(de)前沿。中国科学院上海(hai)有(you)机(ji)化学研究所有(you)机(ji)功能分(fen)子(zi)合成与(yu)组装(zhuang)化学重点实验室(shi)赵新课题组一直致力于有机多孔材料研究，最近他们发展出了COFs一种全新的应用：选择性(xing)水解二(er)维共价有机框(kuang)架制备有机纳(na)米管（J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 70.）。
基于二维COFs中多孔二维片层通过堆积形成相互平行排列、独立的一维孔道这一结构特点，他们从一个新的视角去理解二维COFs，将其视为有序排列的“纳米管阵列”，因此选择性地“拆卸”二维COFs就可能成为获得纳米管的一条途径。与目前纳米管基本是从原子/分子出发经由合成或组装来获得的“自下而上”策略不同，这一以二维COFs为前体制(zhi)备有(you)机(ji)纳米(mi)管(guan)是(shi)一种“自上而下”的制(zhi)备方法。此(ci)外，由(you)于这些纳米(mi)管(guan)来自于二维COFs的孔道，而COFs的结(jie)构具有(you)高度的可设计性、精确性及有(you)序性，通过这种方法构筑的纳米管将具有精确可控/可调的管径和形状。
上述(shu)思路的成功实现得益于该(gai)课(ke)题组所(suo)发展的新类(lei)型COFs结构：异孔共(gong)价(jia)有机框架（Heteropore COFs）（J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 15885; 2016, 138, 4710; 2017, 139, 6736; 2019, 141, 14981. Nat. Commun. 2019, 10, 4609.）。这类COFs在同一(yi)聚合结构(gou)中周期性分(fen)布不同类型的纳米孔，具有(you)精确可控的等级孔结构，不(bu)同(tong)的(de)孔道可具有不(bu)同(tong)的(de)物理、化学(xue)性(xing)质(zhi)，是实现选择性“拆(chai)卸(xie)”的理想前体。基于这一(yi)设(she)计，他(ta)们首(shou)先(xian)利(li)用正(zheng)交反(fan)应策略构筑(zhu)了同时含有腙键(jian)和硼氧键(jian)两(liang)种动态共价键(jian)的双孔COF，它具有不同种(zhong)类及性质的等(deng)级孔结(jie)构，其中一种孔道完全由(you)腙键连(lian)接单(dan)体而形(xing)成，另外(wai)一种孔道则是由(you)硼氧(yang)键（形(xing)成硼氧(yang)六环）连(lian)接前者而成。利用这两种(zhong)动(dong)态共价键水解稳定性(xing)的差异，选择性(xing)水解硼氧(yang)键而保(bao)留腙键，成(cheng)功实现了有机(ji)纳米管(guan)的制备（如图(tu)）。利用交(jiao)联后的COF作为前体，还进一步实(shi)现了(le)高稳定性纳米管的制备。
该研究不但发展出了(le)COFs一种新的应用，也首次展示了异孔COFs由于具有等级孔结构而表现出的不同于均一孔COFs的独特性质与应用（均(jun)一孔COFs由于(yu)全同的孔道结构(gou)而(er)无法实现选择性水解）。这一策略(lve)提供了一种“自(zi)上(shang)而(er)下”制(zhi)备(bei)有机(ji)纳米管的(de)方法(fa)，得益(yi)于(yu)二维COFs的结构可设计性、精确性和高度有序性，这些(xie)来源于(yu)二维COFs孔道的纳米管的直径(jing)及形状可被精确调控。
该论文(wen)第一作者为赵新课题组博士生梁荣冉。上述研究工作得到中科院战略性先导科技专项（B类）、国家杰出(chu)青年科学基金和上海市科委的资助。
选择性水(shui)解二维异孔(kong)COF制备有(you)机纳米(mi)管(guan)示意图