כאן, אנו מציגים אחד-סיר, המעבר-מתכת נטול סינתזה של תיולים ועורר thioesters הלידים ארומטי, נתרן thiomethoxide, ואחריו את הכנת גבישים יחיד של רשת מתכת-dithiolene באמצעות תיול מינים מקומיים בתוך מ thioester צייתן ויציבה יותר.
מאמר שיטה
כאן, אנו מציגים אחד-סיר, המעבר-מתכת נטול סינתזה של תיולים ועורר thioesters הלידים ארומטי, נתרן thiomethoxide, ואחריו את הכנת גבישים יחיד של רשת מתכת-dithiolene באמצעות תיול מינים מקומיים בתוך מ thioester צייתן ויציבה יותר.
אנו מציגים שיטה להכנת thioester מולקולות כמו בצורת רעולי פנים את linkers תיול וניצולם לגישה רשת מתכת-dithiolene מוליכים למחצה, נקבובי במדינה גבישי בודד מאוד מסודרת. בניגוד תיולים שעמד חופשי מאוד תגובתי, אשר נוטים מתפרקים ומסבכים התגבשויות של מסגרות פתוח מתכת-thiolate, thioester מגיבים בחיי עיר לספק המין תיול, המגישה כדי להמתיק את התגובה בין יחידות מרקפטן ומרכזי מתכת, וכדי לשפר את התגבשות כתוצאה מכך. באופן ספציפי, thioester היה מסונתז בשגרה סיר אחד: ברומיד ארומטי (hexabromotriphenylene) הגיבה עם עודף נתרן thiomethoxide בתנאים נמרצת תחילה ליצור תוצר ביניים thioether. Thioether היה demethylated ואז על ידי thiomethoxide עודף כדי לספק את אניון thiolate זה היה acylated כדי ליצור את המוצר thioester. Thioester היה נוח מטוהרת על-ידי גזים טורים רגיל, לאחר מכן להשתמש ישירות הסינתזה המסגרת, שבה NaOH, ethylenediamine לשרת revert ב באתרו את thioester מקשר תיול להרכבת Pb חד-גבישי (II)-רשת dithiolene. לעומת שיטות אחרות של סינתזה תיול (למשל., על ידי ביקוע thioether אלקיל באמצעות נתרן מתכת, נוזל אמוניה), כאן הסינתזה thioester משתמשת בתנאים פשוטים, ריאגנטים חסכוני. יתר על כן, המוצר thioester הוא יציב, יכול להיות נוח טיפל ומאוחסנים. חשוב יותר, לעומת הקושי כללי גישה מסגרות מתכת גבישי-thiolate פתוח, נדגים כי שימוש של thioester עבור בחיי עיר היווצרות מקשר תיול משפר באופן משמעותי את crystallinity של המדינה מוצק מוצר. בכוונתנו לעודד את מאמצי מחקר רחבה יותר על מסגרות מתכת-גופרית חשוב מבחינה טכנולוגית על ידי חשיפה פרוטוקול סינתטי של thioester, כמו גם את המסגרת גבישי אחיד.
יש כיום עניין רב העסקת מתכת חזקה, polarizable-גופרית (למשל., מתכת-thiolate) קישורים עבור בניית לפתוח מסגרת חומרים עם electrocatalytic משופרת מאפיינים מוליך1,2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10. בנוסף קידום אינטראקציה אלקטרונית, תחבורה במצב מורחב, הקישורים מתכת-גופרית קוולנטיות ורכים גם להקנות יציבות יותר ליישומים בסביבה מימית. בין מאובזר גופרית אבני הבניין, סימטרי, multidentate אבני הבניין polycyclic ארומטיים כמו 2,3,6,7,10,11-triphenylene hexathiol (HTT)9,11,12,13 , 14 לא רק לספק π מאוד polarizable-אלקטרונים, אלא גם מציעים יתרונות ברורים ביחס סינתזה ועיצוב המסגרת. ראשית, הליבה triphenylene נוקשה וסימטריים, בשיתוף עם קבוצות dithiolene chelating HTT, משמש כדי לנעול יונים מתכתיים של מוטיבים קבועים מליטה, פישוט התחזית מבנית של רשת פוטנציאליים7, 15. יחד עם הגיאומטריה פתוח הנוקשה של מקשר גופרית, מסגרת מבנים עם תכונות משמעותית נקבוביות לעתים קרובות ניתן להשיג במצב מוצק.
אחד האתגרים הגדולים בהרכבת מאובזר תיול orangic המסגרת מתכת (MOF) חומרים מושרשת הסינתזה של מולקולות אורגניות מקשר. ב פרוטוקול קלאסית, הקבוצה תיול היה צריך להיגזר מן הקבוצה פנול באמצעות התארגנות מחודשת ניומן-Kwart O- aryl thiocarbamate קודמן16,17,18. גישה זו, עם זאת, כוללת צעדים מיכשור וציוד משוכלל מולקולה קודמן פנול, כמו גם סיבוכים פוטנציאליים של שינוי פאזה מוצקה בטמפרטורה גבוהה. דרך נוספת של עשיית תיולים מנצל dealkylation מוטעה של thioethers תחת התנאים הקשים של, לדוגמה, נתרן אמוניה נוזלית19,20,21,22, והוא לא תואם את carboxyl ואת פונקציות רבות אחרות, תורם לבניית רשת.
לשם השוואה, פרוטוקול המוצג כאן יש יתרונות מרובים: בטיחות, נוחות, משתלמת ותאימות עם קבוצות פונקציונליות אחרות (למשל., carbonitrile, pyridinyl). על ידי חימום נמרצות את הליד ארומטי בדרך כלל זול (למשל., hexabromotriphenylene), thiomethoxide אניון, אניון thiolate נוצר (באמצעות המוצר thioether מתיל ביניים) ולאחר מכן acylated לתת היציב ו אחיזה נוחה thioester המוצר-הכל בסיר אחד.
נתאר גם הליך של ניצול מולקולות thioester כמו הצורה רעולי פנים של linkers תיול לגישה רשת מתכת-dithiolene חד-גבישי, מוליכים למחצה, נקבובי. בניגוד תיולים שעמד חופשי מאוד תגובתי, אשר נוטים מתפרקים ומסבכים התגבשויות של מסגרות פתוח מתכת-thiolate, thioester יכול להיות בקלות ביקע (למשל., על ידי NaOH או ethylenediamine) בחיי עיר לספק תיול מינים, המגישה כדי להמתיק את התגובה בין היחידות מרקפטן המרכזים מתכת, וכתוצאה מכך לשפר את התגבשות.
פרוטוקול זה הכנת תיול/thioester לא כבר בשימוש נרחב על ידי קבוצות אחרות עבור השדה המתעוררים של מסגרות מתכת-גופרית, אף-על-פי dealkylations נוקלאופילית של אלקיל aryl thioethers על ידי אניונים thiolate כבר תועדו היטב על ידי אורגני כימאים23,24,25,26. מאת לראווה בשיטה זו סינטטי יעיל עבור thioesters ואת השימוש בהם להקלה על התגבשות רשתות מתכת-גופרית, אנחנו רוצים לקדם מאמצים נוספים כדי לגשר על הפער רוחני ומעשי בין כימיה אורגנית סינתטי, מצב מוצק כימיה, כדי לסייע התפתחות מהירה ובריאה של מסגרות נקבובי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אזהרה: נא עיין כל גליונות נתונים בטיחות חומרים רלוונטיים לפני השימוש. Thiomethoxide דיסולפידי ו נתרן מתיל חריפה מסריח, צריך להיות מטופל בשכונה fume. נתרן הוא מאוד תגובתי ודורש זהירות מיוחדת נגד אש פוטנציאליים וסכנות פיצוץ. בנוסף לשימוש ברדס fume, ציוד מגן אישי (בטיחות משקפיים, כפפות, חלוק המעבדה, באורך מלא מכנסיים ונעליים סגורות) צריך להיות עובדים כמו שצריך. חלקים של ההליכים הבאים לערב רגיל, טכניקות טיפול ללא אוויר.
1. הכנת נתרן Thiomethoxide (CH3SNa)
2. הכנה של 2,3,6,7,10,11-hexakis (pentanoylthio) triphenylene (HVaTT) כמו מקשר תיול מוגן
3. הכנת גבישים יחיד של החומר מסגרת HTT-Pb
4. אינטראקציה של Paraquat Diiodide עם קריסטלים HTT-Pb
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הספקטרום IR של מולקולת HVaTT (שנאספו על ידי שיטת צניפה KBr) כולל בליעה החזק ביותר ב- 1,700 ס מ-1, בהתאם קרבוניל מתיחה של הקבוצה הפונקציונלית thioester. הקשת 1H-NMR של HVaTT (400 מגה-הרץ, CDCl3) מגלה סינגלאט-אלפא 8.47 מתוך hydrogens ארומטי, יחד עם multiplets 4 מ הפרוטונים אליפטיות: אלפא 8.47 (s, 6 H, CHAr), 2.75-2.72 (t, J = 7.4, 12 שעות, CH2), 1.81-1.77 (ז, 12 שעות, CH2), 1.50-1.45 (dd, J = 7.4, 12 שעות, CH2
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
התגובה בין הקבוצה ברומו של אניון thiomethoxide ככל הנראה יוצר לראשונה את thioether מתיל, אשר היה אז demethylated על ידי thiomethoxide עודף כדי לספק את המוצר אניון thiolate. כדי להבטיח המרה מלאה אניון thiolate הרצוי (במיוחד עבור מצע polybromide כמו ואירוקוי), התנאים נמרצת של ממושך חימום (למשל, 240 מעלות מעל 48 שעות) עם עודף גדול של נתרן thiomethoxide (למשל, מעל ל-3 פעמים את השומות של קבוצות ברומו) חיוניים. הגנת חנקן נחוץ גם למניעת החמצון של המין thiolate של המגיבים של מוצרים. השלב acylation (למשל
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים אין לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי הלאומי מדעי הטבע קרן של סין (21471037), קרנות מדעי הטבע גואנג-דונג חוקרים צעירים מכובד (15ZK0307), מדע, טכנולוגיה תכנון הפרוייקט של בפרובינצית גואנג-דונג (2017A050506051), ו מועצת מענקי המחקר של HKSAR [GRF 11303414].
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| ברום | DAMAO CHEMICAL REAGENT FACTORY | 7726-95-6 | |
| טריפנילן רעיל במיוחד | HWRK Chem | HWG45510 | |
| אבקת ברזל | סיגמא-אולדריץ' | 12310 | |
| ניטרובנזן | DAMAO CHEMICAL REAGENT FACTORY | 2934 | |
| דיאתיל אתר | מפעל ריאגנטים כימיים של דמאו | 48 | |
| דיכלורומתאן | מפעל ריאגנטים כימיים של דמאו | 3067 | |
| נתרן מתכת | J& K | WM-NMS-54-25X-50G | רגיש לאוויר |
| Tetrahydrofuran | J& K | 315353 | |
| דימתיל דיסולפיד | המעבדה הבינלאומית ארה"ב | ||
| 1,3-דימתיל-2-אימדזולידינון | J& K | 50483 | מיובש מעל 4Å מסננות |
| Valeryl כלוריד | J& K | 99590 | |
| מתנול | גואנגג'ואו ריאגנטים כימיים מפעל | 2334 | |
| נתרן הידרוקסיד | גואנגג'ואו ריאגנט כימי מפעל | 1588 | |
| אתילן דיאמין | Riedel-de Haë n | 15070 | |
| עופרת אצטט טריהידרט | פקין כימיקלים 861218 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה