L’échange de ligands post-synthétiques (PSE) est un outil polyvalent et puissant pour installer des groupes fonctionnels dans des structures organométalliques (MOF). L’exposition des MOF à des solutions contenant des ligands fonctionnalisés au triazole et au tétrazole peut incorporer ces fractions hétérocycliques dans les Zr-MOF par des procédés PSE.
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Article de méthode
Synthèse de structures organométalliques à base de Zr fonctionnalisées au triazole et au tétrazole par échange de ligands post-synthétiques
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Dans cet article
Résumé
Résumé
Les structures organométalliques (MOF) sont une classe de matériaux poreux formés par des liaisons de coordination entre des amas métalliques et des ligands organiques. Compte tenu de leur nature coordinatrice, les ligands organiques et le cadre de jambe de force peuvent être facilement retirés du MOF et/ou échangés avec d’autres molécules coordinatrices. En introduisant des ligands cibles dans des solutions contenant des MOF, des MOF fonctionnalisés peuvent être obtenus avec de nouvelles étiquettes chimiques via un processus appelé échange de ligands post-synthétique (PSE). PSE est une approche simple et pratique qui permet la préparation d’une large gamme de MOF avec de nouvelles étiquettes chimiques via un processus d’équilibre en solution solide. De plus, le PSE peut être effectué à température ambiante, ce qui permet l’incorporation de ligands thermiquement instables dans les MOF. Dans ce travail, nous démontrons l’aspect pratique de l’EPS en utilisant des ligands hétérocycliques contenant du triazole et du tétrazole pour fonctionnaliser un MOF à base de Zr (UiO-66; UiO = Université d’Oslo). Après digestion, les MOF fonctionnalisés sont caractérisés par diverses techniques, y compris la diffraction des rayons X en poudre et la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire.
Introduction
Les structures organométalliques (MOF) sont des matériaux poreux tridimensionnels formés par des liaisons de coordination entre des amas métalliques et des ligands organiques multi-sujets. Les MOF ont attiré beaucoup d’attention en raison de leur porosité permanente, de leur faible densité et de leur capacité à associer des composants organiques et inorganiques, ce qui permet diverses applications 1,2. De plus, la vaste gamme de nœuds métalliques et de liants organiques à jambes de force offre aux MOF des combinaisons structurelles théoriquement illimitées. Même avec des structures de cadre identiques, les pro....
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Protocole
Les réactifs nécessaires à la préparation des MOF et des ligands sont énumérés dans le tableau des matériaux.
1. Mise en place du processus d’échange de ligand post-synthétique (PSE)
- Sécher complètement les MOF UiO-66 présynthétisés sous vide pour éliminer tous les sels métalliques et ligands n’ayant pas réagi dans les pores, ainsi que les résidus de solvants restants pendant la nuit.
NOTE: Voir le dossier supplémentaire 1 pour la procédure de synthèse des MOF UiO-66. - Préparer des ligands fonctionnalisés, H 2 BDC-Triazole, etH2BDC-Tétrazole (voir....
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Résultats
La synthèse réussie de MOFs UiO-66 échangés, d’UiO-66-Triazole et d’UiO-66-Tetrazole a produit des solides microcristallins incolores. Les ligands H 2 BDC-Triazoleet H2BDC-Tétrazole présentaient également un état solide incolore. La méthode standard utilisée pour déterminer le succès de l’échange consistait à mesurer les modèles PXRD et à comparer la cristallinité de l’échantillon avec le MOF UiO-66 immaculé. La figure 2 montre les modèles PXRD de l’UiO-66-Triazole et d.......
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Discussion
Le processus PSE avec des ligands BDC fonctionnalisés vers des MOF UiO-66 à base de Zr est une méthode simple et polyvalente pour obtenir des MOF avec des étiquettes chimiques. Le processus PSE est mieux conduit en milieu aqueux, nécessitant l’étape initiale de solvatation du ligand dans un milieu aqueux. Lors de l’utilisation de BDC présynthétisé avec des groupes fonctionnels, une dissolution directe dans un solvant basique, tel qu’une solution aqueuse à 4% KOH, est recommandée. Alternativement, le sel de sodium ou de p.......
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Déclarations de divulgation
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Remerciements
Cette recherche a été soutenue par le Programme de recherche scientifique fondamentale par l’intermédiaire de la Fondation nationale de recherche de Corée (NRF) financée par le ministère des Sciences et des TIC (NRF-2022R1A2C1009706).
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Acide 2-brobotéréphtalique | BLD Pharm | BD5695 | réactif pour BDC-Triazole |
| Azidotriméthylsilane | Simga Aldrich | 155071 | réactif pour BDC-Triazole |
| Dichlorure de Bis(triphénylphosphine)palladium(II) | TCI | B1667 | Réactif pour BDC-Triazole |
| Cyanure de cuivre(I) | Alfa-Aesar | 12135 | Réactif pour BDC-Tétrazole |
| Iodure de cuivre(I) | Acros organics | 20150 | réactif pour BDC-Triazole |
| Digital Orbital Shaker | Daihan Scientific | SHO-1D | PSE |
| Formic Acid | Daejung chemical | F0195 | réactif pour BDC-Tetrazole |
| Hybrid LC/Q-TOF système | Bruker BioSciences | maXis 4G | HR-MS |
| Hydroxyde de lithum monohydraté | Daejung | chemical5087-4405 | réactif pour BDC-Triazole |
| Sulfate de magnésium | Samchun chimique | Réactif M1807 | pour BDC-Triazole |
| Alcool méthylique | Daejung Réactif | M0584 | pour BDC-Tétrazole |
| N,N-Diméthylformamide | Daejung Réactif | D0552 | pour BDC-Tétrazole |
| Spectromètre à résonance magnétique nucléaire-500 MHz | Bruker | AVANCE 500MHz | Capuchon en |
| polypropylène RMN (22 mm, doublé d’une feuille de liège) | Sungho Korea | 22-200 | matériau pour la digestion |
| Cyanure de potassium | Alfa-Aesar | L13273 | réactif pour BDC-Tetrazole |
| PVDF Synringe filter (13 mm, 0,45 & micro ; m) | LK Lab Korea | F14-61-363 | Matériau pour la digestion |
| Flacon à scintillation (20 mL, verre borosilicaté) | Sungho Korea | 74504-20 | Matériau pour la digestion |
| Azoture de sodium ; | TCI | Réactif S0489 | pour BDC-Tétrazole |
| Bicarbonate de sodium | Samchun chimique | Réactif S0343 | pour BDC-Triazole |
| Fluorure de tétrabutylammonium (solution 1 M de THF) | Acros organics | 20195 | réactif pour BDC-Triazole |
| Triéthylamine | TCI | T0424 | réactif pour BDC-Triazole |
| Chlorhydrate de triéthylamine | Daejung | chimique8628-4405 | réactif pour BDC-Tétrazole |
| Triméthylsilyl-acétylène | Alfa-Aesar | Réactif A12856 | pour BDC-Triazole |
| TCI | T0519 | Réactif pour BDC-Triazole | |
| SYSTÈME DE DIFFRACTOMÈTRE À RAYONS X | Rigaku | MiniFlex 600 | PXRD |
| Chlorure de zirconium(IV) | Alfa-Aesar | 12104 | pour BDC-Tétrazole |
Références
- 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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