在过去的二十年里,大量报道详细描述了由概念上无限的一维链、二维网络和三维框架组成的配位化合物的固态结构。这些不同类型化合物的明显共同特征是,它们都由“无限”桥接的含金属节点组成外显(exo)-多齿配体。不幸的是,文献中用于描述此类材料的术语几乎没有一致性,因此,在对扩展协调实体进行任何可信讨论之前,必须对术语进行评论。在这方面,我们鼓励读者查阅IUPAC工作组关于`配位聚合物和金属有机框架:术语和命名指南'(板条等人。,2013年). 根据工作组的建议,这篇社论的作者认为所有由一维、二维或三维延伸的配位实体组成的结构都是配位聚合物。在二维或三维延伸的结构可进一步归类为协调网络,而那些含有潜在空隙的结构可另外称为金属-有机框架。
从表面上看,所涉及的概念相对简单;结晶配位聚合物通常由含有金属离子和桥联配体的溶液形成。源自金属离子的节点可能会以各种可能的方式连接,从而遵循晶体堆积通常固有的对称性和周期性。这些相对简单的制备过程中产生了丰富多样的结构,这是因为有许多因素可以影响金属-配体连接。由于其中许多因素都可以相对容易地控制,配位聚合物的研究领域仍有很大的发展空间。此外,该领域的日益普及也与现代X射线衍射仪和先进技术的广泛应用密切相关晶体结构解决方案/改进软件包,使即使是相对缺乏经验的晶体学家也能进行常规分析。
制备新型配位聚合物的看似无限的机会不仅来自影响结构拓扑的明显选择(即桥联配体几何形状和金属离子配位模式),但也受到一系列其他因素的影响,其中一些因素可能相当微妙。这些包括(但不限于):反离子、溶剂系统、配体和/或金属离子的混合物、配体灵活性、金属团簇形成的倾向、相互渗透和结晶条件。在大多数情况下,仅仅通过明智地选择各种因素,仍然不可能随意构建所需的框架拓扑。然而,人们普遍认为,对内部结构的控制是晶体工程这一广阔领域的“圣杯”之一,因为合理的设计策略有望为新的和潜在有用的材料提供支持。事实上,金属-有机骨架是三维配位聚合物的一个独特亚类,为了与沸石在气体储存、分离和催化方面的有用性能相媲美,人们在其多孔特性方面进行了广泛的研究。自下而上的材料设计可能最终产生的其他理想性能包括磁性、发光、荧光和异常热膨胀。
为了深入了解明智选择的一组组组分的自组装,首先收集大量晶体结构是很重要的。希望由此获得的知识可以回顾性地应用于激动人心的新材料的设计和组装。总结过去二十年来报道的大量聚合物配位络合物将是一项艰巨的任务,但为这个虚拟问题选择的文章集(//journals.iucr.org/special_issues/2014/协调聚合物)第页,共页结晶学报C辑(一维,58篇文章;二维,26篇文章;三维,22篇文章)展示了该领域惊人的多样性。