共价有机框架(COF)单体砌块是通过动态或静态共价键驱动定向组装形成晶态多孔材料的基础结构单元,其分类及特性直接影响COF材料的拓扑结构、孔径分布及功能特性。常见的结合位点有以下几类: 醛基(-CHO):作为亲电基团,常与氨基通过缩合反应形成亚胺键(-C=N-),具有动态共价特性,允许热力学控制下的结构重排,促进有序多孔网络的形成。 氨基(-NH₂):作为亲核基团,与醛基、酮基等结合,形成亚胺、腙键等,兼具反应活性与可逆性。 氰基(-CN):通过环化反应(如三嗪化)形成稳定六元环结构,生成高键能的共价连接,增强框架化学稳定性。 硼酸酯基:可与二醇缩合形成六元环结构,具有可逆动态特性,可在水相或温和条件下组装。 烯炔基:通过点击化学(如炔-叠氮环加成)构建刚性共价键,形成不可逆连接,赋予COF高机械强度。 同时,按照单体砌块所含的官能团位点熟练可以分为如二反应位点、三反应位点、四反应位点及多反应位点等单体。二反应位点单体可以形成简单层状结构;多反应位点单体通过多向共价键构筑三维互穿或非互穿拓扑结构,从而能够显著提升比表面积和结构稳定性 单体砌块的选择需兼顾热力学可逆性与动力学可控性:高反应活性的单体(如亚胺、腙键前驱体)利于动态共价组装,而稳定共价键(如硼酸酯、酰肼键)则提升材料化学稳定性。此外,单体的空间位阻与溶剂相容性共同决定结晶度与介观形貌,如大位阻单体可抑制框架互穿,优化孔道利用率等。