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为什么铃木偶联反应成为大规模合成CMPs的秘密武器？
在当前材料科学领域，聚合物的合成策略对于创造出高效能的材料至关重要。而共轭微孔聚合物（CMPs）作为一类新兴的有机材料，因其特有的结构与特性，正逐渐显示出强大的潜力。这些材料在能源储存、气体存储及光电应用等方面，均展现出不俗的性能。而铃木偶联反应以其高效与便利性，已成为CMPs大规模合成的秘密武器。
共轭微孔聚合物，是一类具有三维网络结构的无定形材料，凭借其优越的导电性及机械稳定性，受到了广泛的关注。
CMPs的结构以不同几何形状的建构单元进行交联，形成立体聚合物主链。这些建构单元通常具有刚性结构，如炔基，这是形成微孔的重要来源。相较于其他合成方法，铃木偶联反应的优势在于其能够实现优秀的功能性基团耐受性，并且反应条件温和，这些特性使得其在CMPs的合成中尤为适用。
铃木偶联反应的优势
自1979年以来，铃木偶联反应成为了合成芳香烃的有效方法。它通过钯催化剂促进有机硼试剂与有机卤素或磺酸酯的交叉耦合反应，形成CMPs所需的双苯基重复单元。这种反应的最大优势之一是其相对宽松的反应条件，使其具备大规模生产的可能性。
铃木偶联反应的商业化原料及其对反应条件的高耐受性，使得它成为CMPs合成的一个理想选择。
然而，铃木偶联反应也存在一定的缺点，例如对氧的敏感性可能导致副产物的生成，并且在反应之前需要去气的处理。尽管如此，其无疑是一种可靠的合成策略，尤其是在大规模生产方面展现出的高效能。
其他合成方法的比较
在CMPs的合成中，还有其他方法，例如Sonogashira交叉耦合、Yamamoto耦合以及Schiff碱反应。 Sonogashira交叉耦合采用钢铁催化剂，并且在添加碱的情况下进行，这一过程的技术简单且对功能团的兼容性良好，适合CMPs的合成。而Yamamoto耦合则仅需要单一的卤素功能化单体，提供了反应过程的简便性。然而，这一方法在控制孔径及表面积方面的灵活性稍显不足。
Schiff碱反应被认为是一种不需要金属催化剂的合成方法，因而其应用潜力巨大并且具有良好的经济效益。
在合成前期，这些方法均需在无水及无氧的环境中进行，以避免金属的影响。而Cyano环化聚合则另外采用高温与熔融锌氯化物的条件，形成三氮环结构，这一过程所合成的CMPs更具狭窄的微孔尺寸分布及高氢吸附热。
CMPs的独特性能
CMPs的独特性质使其适合于一系列应用。例如，这些材料的表面积可以达到1000 m²/g以上，这使得其在气体存储及吸附方面具有优势。共轭系统赋予了CMPs良好的导电性，对于有机电子学及光电子学的应用至关重要。然而，CMPs的固有不溶解性仍然是它们广泛应用的一个主要障碍，尽管已经有研究尝试加入润滑侧链来提高其溶解性。
未来展望
总体而言，CMPs的合成及其应用的潜力巨大，铃木偶联反应的便利性使其成为在这一领域中的重要工具。随着材料科学的发展，未来有望创造出更多高效能的CMPs，扩展其在能源、催化及电子设备中的应用领域。
随着CMPs的研究愈加深入，这些材料是否能在未来的技术革命中发挥更大的作用呢？
