共价后合成修饰：金属-有机框架化合物的功能化策略

“金属-有机框架化合物的共价后合成修饰 - 张樱凡，桂波，汪成 - 武汉大学化学与分子科学学院” 金属-有机框架化合物（Metal-Organic Frameworks, MOFs）是一种由金属离子或团簇与有机配体通过配位键组装而成的多孔晶体材料，其独特的结构特性和可调控性使其在吸附、分离、催化、能源存储等领域具有广泛的应用潜力。在构建功能化MOFs的过程中，后合成修饰（Postsynthetic Modification, PSM）是提升材料性能和实现特定功能的重要策略。共价后合成修饰（Covalent Postsynthetic Modification, C-PSM）作为PSM的一种，因其能够引入更为稳定的共价键而受到研究者的高度重视。 C-PSM主要包括两个主要类型：共价键的引入和配位键的改变。共价键的引入允许在MOFs骨架上添加各种官能团，从而实现材料的定制化，例如改变其表面性质、提高热稳定性或增强催化活性。而配位后合成修饰则涉及原有配位环境的改变，如替换部分配体或者调整金属节点，以实现不同的化学和物理特性。 有机反应的多样性为C-PSM提供了丰富的工具箱。点击化学（Click Chemistry）是一种理想的选择，因为它通常具有高效率、选择性和温和的反应条件。点击反应中最著名的是叠氮化物-环辛炔（Azide-Alkyne Cycloaddition，AAC）反应，也被称为“铜催化的叠氮-炔烃点击反应”（CuAAC）。这种反应可以在室温下进行，对官能团兼容性好，因此被广泛应用在MOFs的后修饰中，用于引入各种生物活性分子、荧光探针甚至药物载体。 在MOFs的C-PSM中，其他常见的有机反应还包括酰胺化、硫代化、醛基化和卤化等。这些反应可以针对性地引入特定的官能团，如胺基、磺酸基、醛基或卤素，从而改变MOFs的表面电荷、极性和孔隙结构，进而优化其在气体吸附、离子交换和催化反应中的性能。 总结来说，共价后合成修饰是金属-有机框架化合物功能化的重要手段，它利用多样化的有机反应策略在MOFs骨架上构建稳定的共价键，以实现材料性质的精确调控。点击化学作为一种高效的连接技术，已经广泛应用于C-PSM中，为设计和制备高性能的MOFs材料开辟了新的途径。随着对MOFs材料理解的深入以及新反应策略的开发，C-PSM在未来将继续发挥关键作用，推动这一领域的创新和发展。