الأطر المعدنية العضوية ، أو MOFs ، هي فئة من المواد البلورية المسامية1. يتم إنشاء الأطر الفلزية العضوية من أيونات المعادن أو عقد مجموعة الأيونات المعدنية ، والتي يشار إليها غالبا باسم وحدات البناء الثانوية (SBUs) ، والروابط العضوية متعددة الموضوعات لإعطاء هياكل شبكة ثنائية وثلاثية الأبعاد2. على مدى العقود الثلاثة الماضية ، تمت دراسة الأطر الفلزية العضوية على نطاق واسع بسبب استخدامها المحتمل في تخزين الغاز3 والفصل4 ، والطب الحيوي5 ، والحفز6. وتتألف الغالبية العظمى من الأطر الفلزية العضوية المبلغ عنها من عقد معدنية عالية الأكسدة وروابط مانحة صلبة أنيونية، مثل الكربوكسيلات2. ومع ذلك ، فإن العديد من المحفزات المتجانسة تستخدم معادن لينة منخفضة التكافؤ مع روابط مانحة ناعمة ، مثل الفوسفين7. ولذلك، فإن توسيع نطاق الأطر الفلزية العضوية التي تحتوي على معادن منخفضة التكافؤ يمكن أن يزيد من نطاق التحولات التحفيزية التي يمكن تطبيق الأطر الفلزية العضوية عليها.
إن الاستراتيجيات الموضوعة لدمج المعادن منخفضة التكافؤ في الأطر الفلزية العضوية باستخدام مواقع مانحة لينة مدمجة محدودة النطاق وتقلل من حجم المسام الحرة لهيكل الأطر الفلزية العضويةالأم 6،8،9،10. النهج البديل هو استخدام المعادن منخفضة التكافؤ مباشرة كعقد أو وحدات SBU بالاشتراك مع روابط مانحة لينة متعددة الموضوعات كروابط لبناء MOF. لا توفر هذه الإستراتيجية تحميلا عاليا للمواقع المعدنية منخفضة التكافؤ في الأطر الفلزية العضوية فحسب ، بل قد تقلل أيضا أو تمنع ترشيح المعادن في المحلول نتيجة لاستقرار هيكل الإطار11. على سبيل المثال ، استخدم فيغيروا وزملاؤه روابط أيزوسيانيد متعددة الموضوعات كروابط مانحة ناعمة و Cu (I) 12 أو Ni (0) 13 كعقد معدنية منخفضة التكافؤ لإنتاج أطر عضوية عضوية ثنائية وثلاثية الأبعاد. وبالمثل ، قام بيدرسون وزملاؤه بتصنيع الأطر الفلزية العضوية التي تحتوي على عقد معدنية صفرية التكافؤ من المجموعة 6 باستخدام البيرازين كرابط14. وفي الآونة الأخيرة، أبلغ مختبرنا عن روابط الفوسفين الرباعية كروابط لبناء الأطر الفلزية العضوية التي تحتوي على عقد Pd(0) أو Pt(0) (الشكل 1)15. هذه الأطر الفلزية العضوية مثيرة للاهتمام بشكل خاص بسبب انتشار المجمعات المعدنية منخفضة التكافؤ المرتبطة بالفوسفين في الحفزالمتجانس 7. ومع ذلك ، فإن الأطر الفلزية العضوية منخفضة التكافؤ (LVMOFs) كفئة عامة من المواد غير مستكشفة نسبيا في أدبيات الأطر الفلزية العضوية ولكنها واعدة جدا للتطبيقات في التحفيز غير المتجانس للتفاعلات مثل اقتران الأزيد-ألكاين 16 ، اقتران سوزوكي - مياورا 17،18 ، الهدرجة17 ، وغيرها 11.

الشكل 1: تخليق LVMOFs باستخدام روابط الفوسفين. أبلغ Sikma and Cohen15 عن تخليق LVMOFs ثلاثية الأبعاد ، E1-M ، باستخدام روابط الفوسفين الرباعية ، E1 ، كروابط ، Pd (0) و Pt (0) كعقد ، وثلاثي فينيل فوسفين كمغير. يمكن أن تكون الذرة المركزية ، E ، Si أو Sn. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
في حين أن الاختلافات في طبيعة الروابط والعقد الخاصة ب LVMOFs قد تمنحها خصائص فريدة مقارنة بمواد MOF التقليدية ، فإن هذه الاختلافات تقدم أيضا تحديات تركيبية. على سبيل المثال ، يمكن استخدام العديد من السلائف المعدنية والروابط التي يشيع استخدامها في أدبيات MOF في الهواء2. في المقابل ، يتطلب التوليف الناجح ل LVMOFs القائمة على الفوسفين استبعاد كل من الهواء والماء15. وبالمثل ، فإن أنواع المعدلات المستخدمة لتعزيز التبلور والمذيبات المستخدمة في تخليق LVMOFs القائمة على الفوسفين غير عادية مقارنة بتلك المستخدمة في معظم أدبيات MOF15. نتيجة لذلك ، يتطلب تخليق هذه المواد معدات وتقنيات تجريبية قد يكون حتى الكيميائيون ذوو الخبرة في مجالات الزراعة العضوية أقل دراية بها. لذلك ، في محاولة لتقليل تأثير هذه العقبات ، يتم توفير طريقة خطوة بخطوة لتوليف هذه الفئة الجديدة من المواد هنا. يغطي البروتوكول المبين هنا جميع جوانب تخليق LVMOFs القائمة على الفوسفين ، بما في ذلك الإجراء التجريبي الشامل ، والتقنيات الخالية من الهواء ، والمعدات المطلوبة ، والتخزين والمناولة المناسبين ل LVMOFs ، وطرق التوصيف. كما تتم مناقشة اختيار السلائف المعدنية والمغير والمذيب. إن تمكين دخول باحثين جدد إلى هذا المجال سيساعد على تسريع اكتشاف LVMOFs الجديدة والمواد ذات الصلة للتطبيقات في الحفز.