$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Obecnie istnieje duże zainteresowanie wykorzystaniem silnych, polaryzowalnych połączeń metal-siarka (np. metal-tiolan) do budowy materiałów o otwartych strukturach o ulepszonych właściwościach elektrokatalitycznych i przewodzących1,2,3,4,5,6,7,8,9,10. Oprócz promowania interakcji elektronowej i transportu w stanie rozszerzonym, miękkie i kowalencyjne połączenia metal-siarka zapewniają również lepszą stabilność w zastosowaniach w środowisku wodnym. Wśród elementów budulcowych wyposażonych w siarkę, symetryczne, wieloząbkowe wielopierścieniowe aromatyczne bloki budulcowe, takie jak 2,3,6,7,10,11-trifenylenohecytiol heksatiol (HTT)9,11,12,13,14 nie tylko dostarczają wysoce polaryzowalnych elektronów π, ale także oferują wyraźne korzyści w odniesieniu do projektowania i syntezy ram. Po pierwsze, sztywny i symetryczny rdzeń trifenylenowy, w połączeniu z chelatującymi grupami ditiolenowymi HTT, służy do blokowania jonów metali w regularnych motywach wiązania, upraszczając przewidywanie strukturalne przyszłej sieci7,15. Wraz ze sztywną i otwartą geometrią łącznika siarki, w stanie stałym często można uzyskać konstrukcje szkieletowe o znacznych cechach porowatości.
Jednym z głównych wyzwań w montażu materiałów MOF (metalowych) z metalowymi ramami orangutanowymi (MOF) wyposażonymi w tiol, jest synteza organicznych cząsteczek łącznikowych. W klasycznym protokole grupa tiolowa musiała zostać wyprowadzona z grupy fenolowej przy użyciu przegrupowania Newmana-Kwarta prekursora tiokarbaminianu O-arylu16,17,18. Podejście to obejmuje jednak skomplikowane etapy przygotowawcze dla cząsteczki prekursora fenolu, a także potencjalne komplikacje przemiany w fazie stałej w wysokiej temperaturze. Inny sposób wytwarzania tioli wykorzystuje redukcyjną dealkilację tioeterów w trudnych warunkach, na przykład metalicznego sodu w ciekłym amoniaku19,20,21,22 i nie jest kompatybilny z karboksylem i wieloma innymi funkcjami donora do budowy sieci.
Dla porównania, przedstawiony tutaj protokół ma wiele zalet: bezpieczeństwo, wygodę, opłacalność i kompatybilność z innymi grupami funkcyjnymi (np. karbonitryl i pirydynyl). Poprzez energiczne podgrzewanie ogólnie niedrogiego halogenku aromatycznego (np. Heksabromotrifenylenu) i anionu tiometlenku, anion tiolanowy został wygenerowany (za pośrednictwem produktu pośredniego tioeteru metylowego), a następnie acylowany, aby uzyskać stabilny i łatwy w obsłudze produkt tioestrowy - wszystko w jednym garnku.
Opiszemy również procedurę wykorzystania cząsteczek tioestrów jako zamaskowanej formy łączników tiolowych w celu uzyskania dostępu do monokrystalicznej półprzewodnikowej i porowatej sieci metal-ditiolen. W przeciwieństwie do wysoce reaktywnych wolnostojących tioli, które mają tendencję do rozkładu i komplikowania krystalizacji otwartych struktur metalowo-tiolanowych, tioester może być łatwo rozszczepiany (np. przez NaOH lub etylenodiaminę) in situ w celu dostarczenia form tiolu, służących do łagodzenia reakcji między jednostkami merkaptanu a centrami metali, a w konsekwencji do poprawy krystalizacji.
Ten protokół przygotowania tiolu/tioestru nie był szeroko stosowany przez inne grupy dla powstającej dziedziny struktur metalowo-siarkowych, mimo że nukleofilowe dealkilowanie tioeterów alkiloarylowych przez aniony tiolanowe zostało już dobrze udokumentowane przez chemików organicznych23,24,25,26. Prezentując tę wydajną metodę syntezy tioestrów i ich zastosowanie do ułatwiania krystalizacji sieci metal-siarka, pragniemy promować dalsze wysiłki na rzecz zniwelowania intelektualnej i praktycznej przepaści między syntetyczną chemią organiczną a chemią ciała stałego, aby pomóc w szybkim i zdrowym rozwoju porowatych struktur.