不溶性のビオロゲンベースの共有結合有機ポリマーの設計戦略と酸化還元依存性アプリケーション

Viologenファミリーとも呼ばれる4,4'-ビピリジンの四頭紀塩は、興味深い酸化還元化学でよく知られており、それにより可逆的にラジカルカチオン性および中性部分に還元できます。異なる酸化還元状態を切り替えるこの能力により、ビオロゲンは頻繁に共有結合有機ポリマー（COP）に分子スイッチとして組み込まれ、刺激応答材料を構築しています。多くのViologenベースのCOPが報告されていますが、過結合した不溶性COPがかなり最近出現し始め、包括的にレビューされていません。このレビューでは、不溶性のビオロゲンベースのCOPの統合に採用された設計戦略を調査します。これは、バックボーンのヴィオロゲンとヴィオロゲンを持つものとして広く分類できます。Sonogashira-hagiharaの相互結合、メンシュトキン、Zincke反応を含む各カテゴリの合成に使用される化学反応が強調されています。これらのCOPの多様なアプリケーションは、各材料のViologenの酸化還元状態に特に関連して議論されています。ガス吸着、有機および無機汚染物質の除去、触媒、センシング、フィルム製造のためのこれらの材料の使用が調査されています。

Dicationic quaternary salts of 4,4'-bipyridine, also referred to as the viologen family, are well-known for their interesting redox chemistry, whereby they can be reversibly reduced into radical cationic and neutral moieties. Because of this ability to switch between different redox states, viologens have frequently been incorporated into covalent organic polymers (COPs) as molecular switches to construct stimuli-responsive materials. Although many viologen-based COPs have been reported, hyper-conjugated insoluble COPs started to emerge fairly recently and have not been comprehensively reviewed. In this review, we investigate the design strategies employed in the synthesis of insoluble viologen-based COPs, which can be broadly classified as those with viologen in the backbone and those with viologen as pendant groups. Chemical reactions used in the synthesis of each category, including Sonogashira-Hagihara cross-coupling, Menshutkin and Zincke reactions, are highlighted. Diverse applications of these COPs are discussed with particular reference to the redox state of viologen in each material. Uses of these materials for gas adsorption, organic and inorganic pollutant removal, catalysis, sensing and film fabrication are explored.