有机合成化学通过精准调控共价键的形成和断裂实现复杂分子结构的高效构建, 其构筑目标已逐步从零维分子向多尺度、多维度体系跨越. 共价有机框架(covalent organic frameworks, COFs)单晶是一类由有机分子砌块通过强共价键组装而成的新型人工晶体, 但其合成长期面临成断键复杂难控、结晶动力学缓慢、组装过程认知不清等多重难题, 严重制约了其原子精度结构解析与功能应用. 如何精准调控共价键形成与断裂, 实现从分子砌块到纳米晶核、再到大尺寸COFs单晶的跨尺度组装, 是该领域的核心瓶颈. 本文系统综述了调节剂策略、晶种法、界面合成及超临界CO2合成等共价晶体合成策略的发展和应用, 从聚合反应类型、组装路径、特征砌块和结晶介质等多个维度梳理了大尺寸COFs单晶领域的发展脉络, 重点探讨了调节剂策略在促进COFs单晶新结构发现与新现象阐明方面的关键作用, 并就组装方法迭代、多层级结构解析、复杂组装机制认知及独特应用发掘等四个方面展望了领域的未来发展趋势. 本文展现了COFs单晶“从无到有”和“从难到易”的跨越式发展, 为有机合成化学与晶体工程学的融合提供了新范式, 也为新型人工晶体的创制开辟了新路径.
Kang et al. (Sun,) studied this question.