Der postsynthetische Ligandenaustausch (PSE) ist ein vielseitiges und leistungsfähiges Werkzeug für den Einbau funktioneller Gruppen in metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs). Durch die Exposition von MOFs gegenüber Lösungen, die Triazol- und Tetrazol-funktionalisierte Liganden enthalten, können diese heterozyklischen Einheiten durch PSE-Prozesse in Zr-MOFs eingebaut werden.
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Methodenartikel
Synthese von Triazol- und Tetrazol-funktionalisierten Zr-basierten metallorganischen Gerüstverbindungen durch postsynthetischen Ligandenaustausch
* These authors contributed equally
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs) sind eine Klasse poröser Materialien, die durch Koordinationsbindungen zwischen Metallclustern und organischen Liganden gebildet werden. Aufgrund ihrer koordinativen Natur können die organischen Liganden und das Strebengerüst leicht aus dem MOF entfernt und/oder mit anderen koordinativen Molekülen ausgetauscht werden. Durch die Einführung von Zielliganden in MOF-haltige Lösungen können funktionalisierte MOFs mit neuen chemischen Markierungen über einen Prozess namens postsynthetischer Ligandenaustausch (PSE) erhalten werden. PSE ist ein unkomplizierter und praktischer Ansatz, der die Herstellung einer breiten Palette von MOFs mit neuen chemischen Tags über einen Feststoff-Lösungs-Gleichgewichtsprozess ermöglicht. Darüber hinaus kann PSE bei Raumtemperatur durchgeführt werden, was den Einbau von thermisch instabilen Liganden in MOFs ermöglicht. In dieser Arbeit demonstrieren wir die Praktikabilität von PSE durch die Verwendung heterocyclischer Triazol- und Tetrazol-haltiger Liganden zur Funktionalisierung eines Zr-basierten MOF (UiO-66; UiO = Universität Oslo). Nach dem Aufschluss werden die funktionalisierten MOFs mit verschiedenen Techniken charakterisiert, darunter Pulverröntgenbeugung und Kernspinresonanzspektroskopie.
Einleitung
Metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs) sind dreidimensionale poröse Materialien, die durch Koordinationsbindungen zwischen Metallclustern und mehrthemenübergreifenden organischen Liganden gebildet werden. MOFs haben aufgrund ihrer permanenten Porosität, ihrer geringen Dichte und ihrer Fähigkeit, organische und anorganische Komponenten zu assoziieren, große Aufmerksamkeit erregt, was vielfältige Anwendungen ermöglicht 1,2. Darüber hinaus bietet die große Auswahl an Metallknoten und organischen Strebenverknüpfern MOFs theoretisch unbegrenzte strukturelle Kombinationen. Selbst bei identischen Gerüststrukturen....
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Protokoll
Die Reagenzien, die zur Herstellung von MOFs und Liganden benötigt werden, sind in der Materialtabelle aufgeführt.
1. Aufbau des postsynthetischen Ligandenaustauschprozesses (PSE)
- Trocknen Sie die vorsynthetisierten UiO-66-MOFs vollständig unter Vakuum, um nicht umgesetzte Metallsalze und Liganden in den Poren sowie verbleibende Lösungsmittelrückstände über Nacht zu entfernen.
HINWEIS: Siehe Ergänzungsdatei 1 für das Syntheseverfahren von UiO-66 MOFs. - Herstellung funktionalisierter Liganden, H2BDC-Triazol undH2BDC-Tetrazol(siehe Ergänzungsdatei 1
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Ergebnisse
Die erfolgreiche Synthese von ausgetauschten UiO-66 MOFs, UiO-66-Triazol und UiO-66-Tetrazol führte zu farblosen mikrokristallinen Feststoffen. Sowohl H2BDC-Triazol- als auchH2BDC-Tetrazol-Ligandenwiesen ebenfalls einen farblosen Festkörper auf. Die Standardmethode, um den Erfolg des Austauschs zu bestimmen, bestand darin, die PXRD-Muster zu messen und die Kristallinität der Probe mit dem reinen UiO-66 MOF zu vergleichen. Abbildung 2 zeigt die PXRD-Muster von ausgetausc.......
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Diskussion
Der PSE-Prozess mit funktionalisierten BDC-Liganden gegenüber Zr-basierten UiO-66-MOFs ist eine einfache und vielseitige Methode, um MOFs mit chemischen Tags zu erhalten. Der PSE-Prozess wird am besten in wässrigen Medien durchgeführt, wobei der erste Schritt der Lösung des Liganden in einem wässrigen Medium erforderlich ist. Bei Verwendung von vorsynthetisiertem BDC mit funktionellen Gruppen wird die direkte Auflösung in einem basischen Lösungsmittel, wie z. B. einer wässrigen 4%igen KOH-Lösung, empfohlen. Alternativ ka.......
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts zu verraten.
Danksagungen
Diese Forschung wurde durch das Basic Science Research Program der National Research Foundation of Korea (NRF) unterstützt, das vom Ministerium für Wissenschaft und IKT finanziert wird (NRF-2022R1A2C1009706).
....Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 2-Bromoterephthalsäure | BLD Pharm | BD5695 | Reagenz für BDC-Triazol |
| Azidotrimethylsilan | Simga Aldrich | 155071 | Reagenz für BDC-Triazol |
| Bis(triphenylphosphin)palladium(II)-dichlorid | TCI | B1667 | Reagenz für BDC-Triazol |
| Kupfer(I)-cyanid | Alfa-Aesar | 12135 | Reagenz für BDC-Tetrazol |
| Kupfer(I)-iodid | Acros organics | 20150 | Reagenz für BDC-Triazol |
| Digital Orbital Shaker | Daihan Scientific | SHO-1D | PSE |
| Ameisensäure | Daejung Chemikalie | F0195 | Reagenz für BDC-Tetrazol |
| Hybrid LC/Q-TOF System | Bruker BioSciences | maXis 4G | HR-MS |
| Lithum hydroxid Monohydrat | Daejung Chemikalie | 5087-4405 | Reagenz für BDC-Triazol |
| Magnesiumsulfat | Samchun Chemikalie | M1807 | Reagenz für BDC-Triazol |
| Methylalkohol | Daejung Chemikalie | M0584 | Reagenz für BDC-Tetrazol |
| N,N-Dimethylformamid | Daejung Chemikalie | D0552 | Reagenz für BDC-Tetrazol |
| Kernspinresonanzspektrometer-500 MHz | Bruker | AVANCE 500MHz | NMR |
| Kappe aus Polypropylen (22 mm, Folie mit Korkrücken) | Sungho Korea | 22-200 | Material für den Aufschluss |
| Kaliumcyanid | Alfa-Aesar | L13273 | Reagenz für BDC-Tetrazol |
| PVDF Spritzenfilter (13 mm, 0,45 &Mikro; m) | LK Lab Korea | F14-61-363 | Material für den Aufschluss |
| Szintillationsfläschchen (20 mL, Borosilikatglas) | Sungho Korea | 74504-20 | Material für den Aufschluss |
| Natriumazid | TCI | S0489 | Reagenz für BDC-Tetrazol |
| Natriumbicarbonat | Samchun Chemikalie | S0343 | Reagenz für BDC-Triazol |
| Tetrabutylammoniumfluorid (1 M THF-Lösung) | Acros organics | 20195 | Reagenz für BDC-Triazol |
| Triethylamin | TCI | T0424 | Reagenz für BDC-Triazol |
| Triethylaminhydrochlorid | Daejung Chemikalie | 8628-4405 | Reagenz für BDC-Tetrazol |
| Trimethylsilyl-acetylen | Alfa-Aesar | A12856 | Reagenz für BDC-Triazol |
| Triphenylphosphin | TCI | T0519 | Reagenz für BDC-Triazol |
| RÖNTGENDIFFRAKTOMETER System | Rigaku | MiniFlex 600 | PXRD |
| Zirkonium(IV)-chlorid | Alfa-Aesar | 12104 | Reagenz für BDC-Tetrazol |
Referenzen
- Zhou, H. -C., Long, J. R., Yaghi, O. M. Introduction to metal-organic frameworks. Chemical Reviews. 112 (2), 673-674 (2012).
- Furukawa, H., Cordova, K. E., O'Keefe, M., Yaghi, O. M. The chemistry and applications of metal-organic frameworks. Science. 341 (6149), 1230444(2013).
- Raza....
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Nachdrucke und Genehmigungen
