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為什麼鈴木偶聯反應成為大規模合成CMPs的秘密武器？
在當前材料科學領域，聚合物的合成策略對於創造出高效能的材料至關重要。而共軛微孔聚合物（CMPs）作為一類新興的有機材料，因其特有的結構與特性，正逐漸顯示出強大的潛力。這些材料在能源儲存、氣體存儲及光電應用等方面，均展現出不俗的性能。而鈴木偶聯反應以其高效與便利性，已成為CMPs大規模合成的秘密武器。
共軛微孔聚合物，是一類具有三維網絡結構的無定形材料，憑藉其優越的導電性及機械穩定性，受到了廣泛的關注。
CMPs的結構以不同幾何形狀的建構單元進行交聯，形成立體聚合物主鏈。這些建構單元通常具有剛性結構，如炔基，這是形成微孔的重要來源。相較於其他合成方法，鈴木偶聯反應的優勢在於其能夠實現優秀的功能性基團耐受性，並且反應條件溫和，這些特性使得其在CMPs的合成中尤為適用。
鈴木偶聯反應的優勢
自1979年以來，鈴木偶聯反應成為了合成芳香烴的有效方法。它通過鈀催化劑促進有機硼試劑與有機鹵素或磺酸酯的交叉耦合反應，形成CMPs所需的雙苯基重複單元。這種反應的最大優勢之一是其相對寬鬆的反應條件，使其具備大規模生產的可能性。
鈴木偶聯反應的商業化原料及其對反應條件的高耐受性，使得它成為CMPs合成的一個理想選擇。
然而，鈴木偶聯反應也存在一定的缺點，例如對氧的敏感性可能導致副產物的生成，並且在反應之前需要去氣的處理。儘管如此，其無疑是一種可靠的合成策略，尤其是在大規模生產方面展現出的高效能。
其他合成方法的比較
在CMPs的合成中，還有其他方法，例如Sonogashira交叉耦合、Yamamoto耦合以及Schiff碱反應。Sonogashira交叉耦合採用鋼鐵催化劑，並且在添加鹼的情況下進行，這一過程的技術簡單且對功能團的兼容性良好，適合CMPs的合成。而Yamamoto耦合則僅需要單一的卤素功能化單體，提供了反應過程的簡便性。然而，這一方法在控制孔徑及表面積方面的靈活性稍顯不足。
Schiff碱反應被認為是一種不需要金屬催化劑的合成方法，因而其應用潛力巨大並且具有良好的經濟效益。
在合成前期，這些方法均需在無水及無氧的環境中進行，以避免金屬的影響。而Cyano環化聚合則另外採用高溫與熔融鋅氯化物的條件，形成三氮環結構，這一過程所合成的CMPs更具狹窄的微孔尺寸分佈及高氫吸附熱。
CMPs的獨特性能
CMPs的獨特性質使其適合於一系列應用。例如，這些材料的表面積可以達到1000 m²/g以上，這使得其在氣體存儲及吸附方面具有優勢。共軛系統賦予了CMPs良好的導電性，對於有機電子學及光電子學的應用至關重要。然而，CMPs的固有不溶解性仍然是它們廣泛應用的一個主要障礙，儘管已經有研究嘗試加入潤滑側鏈來提高其溶解性。
未來展望
總體而言，CMPs的合成及其應用的潛力巨大，鈴木偶聯反應的便利性使其成為在這一領域中的重要工具。隨著材料科學的發展，未來有望創造出更多高效能的CMPs，擴展其在能源、催化及電子設備中的應用領域。
隨著CMPs的研究愈加深入，這些材料是否能在未來的技術革命中發揮更大的作用呢？
