Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

توليف لكتلة الإنشاء ثيول لبلورة إطار جيرويدال معدن الكبريت انتشارية

Published: April 9, 2018 doi: 10.3791/57455
Automatic Translation
1, 1, 1, 2
1School of Chemical Engineering and Light Industry, Guangdong University of Technology, 2Department of Chemistry, City University of Hong Kong

Summary

هنا، نقدم توليفة وعاء واحد، وخالية من المعدن الانتقال من ثيولس وثيويستيرس من هاليدات العطرية وثيوميثوكسيدي الصوديوم، متبوعاً بإعداد بلورات مفردة من شبكة معدنية-ديثيوليني باستخدام الأنواع ثيول إنشاؤها في الموقع من ثيويستير أكثر استقرارا وتتبعها.

Abstract

نحن نقدم طريقة لإعداد الجزيئات thioester كشكل مقنع linkers ثيول والاستفادة منها للوصول إلى شبكة معدنية-ديثيوليني انتشارية والمليئة بالثغرات في حالة بلورية واحدة مرتبة عالية. خلافا ثيولس قائما شدة رد الفعل، التي تميل إلى أن تتحلل وتعقيد بلورة أطر معدنية-ثيولاتي المفتوحة، يتفاعل ثيويستير في الموقع لتقديم الأنواع ثيول، تعمل على التخفيف من رد الفعل بين مركب وحدات ومراكز معدنية، وتحسين تبلور نتيجة لذلك. على وجه التحديد، تم تصنيعه في ثيويستير في إجراء واحد-وعاء: كان رد فعل بروميد عطرية (هيكسابروموتريفينيليني) مع ثيوميثوكسيدي الصوديوم الزائدة تحت ظروف قوية لتشكيل أول منتج وسيط ثيوثير. ثم كان ديميثيلاتيد ثيويثير من ثيوميثوكسيدي الزائدة لتوفير شاردة ثيولاتي التي تم أسيلاتيد لتشكيل المنتج thioester. ثيويستير كان مريح تنقيته من كروماتوغرافيا الأعمدة القياسية، وتستخدم مباشرة في إطار التوليف، حيث تخدم هيدروكسيد الصوديوم والايثيلنديامين للعودة في الموقع ثم ثيويستير إلى رابط ثيول لتجميع واحد بلورية Pb (الثاني)-شبكة ديثيوليني. مقارنة مع أساليب أخرى لتوليف ثيول (مثلاً.، طريق ناهضة الألكيل ثيويثير الصوديوم باستخدام الأمونيا السائلة والمعادن)، يستخدم توليف thioester هنا شروط بسيطة والكاشفات اقتصادا. وعلاوة على ذلك، نتاج thioester مستقرة ويمكن التعامل معها مريح وتخزينها. الأهم من ذلك، على النقيض من صعوبة الحصول على بلورات المعادن-ثيولاتي فتح أطر عامة، نبدي أن استخدام في ثيويستير في الموقع تكوين رابط ثيول يحسن إلى حد كبير كريستالينيتي للحالة الصلبة المنتج. ونعتزم تشجيع جهود البحث الأوسع نطاقا في أطر معدنية-الكبريت تقنيا هاما بالكشف عن البروتوكول الاصطناعية ثيويستير، فضلا عن إطار بلورية صلبة.

Introduction

وهناك اهتمام كبير حاليا في توظيف الكبريت المعدنية القوية، بولاريزابل (مثلاً.، ثيولاتي المعادن) فتح الروابط لبناء إطار المواد مع تعزيز اليكتروكاتاليتيك وخصائص موصل1،2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10-بالإضافة إلى تعزيز التفاعل الإلكتروني والنقل في الولاية الموسعة، نقل الروابط معدن الكبريت لينة والتساهميه أيضا استقرار أفضل للتطبيقات في البيئات المائية. بين مجهزة بالكبريت اللبنات، متماثلة، مثل كتل الإنشاء العطرية المتعددة مولتيدينتاتي 2,3,6,7,10,11-الترايفنيلين هيكساثيول (HTT)9،11،،من1213 , 14 لا توريد الإلكترونات π بولاريزابل عالية فحسب، بل تقدم أيضا مزايا واضحة فيما يتعلق بتصميم الإطار والتوليف. أولاً، لب الترايفنيلين جامدة ومتناظرة، بالاقتران مع مجموعات ديثيوليني شيلاتينغ HTT، يعمل على قفل في الأيونات المعدنية في زخارف الترابط العادية، تبسيط هيكلية التنبؤ بالشبكة المحتملين7، 15-جنبا إلى جنب مع هندسة جامدة وفتح رابط الكبريت، يمكن أن يتحقق غالباً هياكل الإطار مع ميزات كبيرة المسامية في الحالة الصلبة.

أحد التحديات الرئيسية في تجميع مواد الإطار أورانجيك معدنية مجهزة ثيول (MOF) متجذر في تركيب الجزيئات العضوية رابط. وكان الفريق ثيول في بروتوكول كلاسيكية، يمكن أن تستمد من مجموعة الفينول استخدام إعادة ترتيب كوارت نيومان O-أريل ثيوكارباماتي السلائف16،،من1718. ويشمل هذا النهج، ولكن وضع الخطوات التحضيرية لجزيء الفينول السلائف، فضلا عن المضاعفات المحتملة لتحويل المرحلة الصلبة في درجات حرارة عالية. وهناك طريقة أخرى لجعل ثيولس يستخدم ديلكيليشن التخفيض من ثيوثيرس في ظل ظروف قاسية، وعلى سبيل المثال، الصوديوم معدن في الأمونيا السائلة19،20،،من2122، وليس متوافق مع الكربوكسيل والعديد من الوظائف الأخرى المانحة لبناء شبكة.

وعلى سبيل المقارنة، والبروتوكول المعروضة هنا مزايا متعددة: السلامة والراحة والفعالية من حيث التكلفة والتوافق مع المجموعات الوظيفية الأخرى (على سبيل المثال.، كاربونيتريلي وبيريدينيل). بهمة تدفئة هاليد العطرية عموما رخيصة (على سبيل المثال.، هيكسابروموتريفينيليني) وولدت ثيوميثوكسيدي شاردة، انيون ثيولاتي (عن طريق المنتجات الوسيطة ثيوثير الميثيل) وثم أسيلاتيد إعطاء المستقرة و ثيويستير سهلة للتعامل مع كل منتج في وعاء واحد.

سوف يصف لنا أيضا إجراء لاستخدام الجزيئات thioester كشكل مقنع linkers ثيول للوصول إلى شبكة معدنية-ديثيوليني أحادية بلورية انتشارية والمليئة بالثغرات. يمكن خلافا ثيولس قائما شدة رد الفعل، التي تميل إلى أن تتحلل وتعقيد بلورة أطر معدنية-ثيولاتي المفتوحة، المشقوق ثيويستير سهولة (مثلاً.، هيدروكسيد الصوديوم أو الإيثيلنديامين) في الموقع لتوفير ثيول الأنواع، خدمة للتخفيف من رد الفعل بين الوحدات مركب ومراكز معدنية، ونتيجة لذلك تحسين التبلور.

هذا البروتوكول لإعداد ثيول/ثيويستير قد لا استخدمت على نطاق واسع من المجموعات الأخرى للمجال الناشئ من أطر معدنية-الكبريت، على الرغم من أن الفعل تم توثيق تفاعلات ديلكيليشنز من الكيل أريل ثيوثيرس من الأنيونات ثيولاتي جيدا بالعضوية الكيميائيين23،24،،من2526. بعرض هذا الأسلوب كفاءة الاصطناعية ثيويستيرس والاستفادة منها لتيسير بلورة شبكات معدنية-الكبريت، نود تشجيع بذل مزيد من الجهود لسد الفجوة الفكرية والعملية بين الكيمياء العضوية التركيبية و كيمياء الحالة الصلبة، بغية المساعدة على تنمية سريعة وصحية من أطر المسامية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

تنبيه: يرجى استشارة جميع صحائف بيانات السلامة المادية ذات الصلة قبل الاستخدام. ثيوميثوكسيدي الصوديوم وثنائي كبريتيد الميثيل كريهة بقوة وينبغي التعامل معها في غطاء دخان. معدن الصوديوم شديد التفاعل، ويتطلب احتياطات السلامة الخاصة ضد الحرائق المحتملة ومخاطر الانفجار. بالإضافة إلى استخدام غطاء الدخان، ينبغي استخدام معدات الوقاية الشخصية (سلامة النظارات والقفازات ومعطف مختبر، وكامل طول السراويل وأحذية أغلقت تو) بشكل صحيح. وتشمل أجزاء من الإجراءات التالية القياسية، والتعامل مع تقنيات خالية من الهواء.

1-إعداد ثيوميثوكسيدي الصوديوم (CH3نظام الحسابات القومية)

  1. الاتصال قارورة 200 مل شلينك مشعب غاز التفريغ. إخلاء قارورة وثم الردم مع N2 ثلاث مرات، مثل أنه مليء قارورة مع ضغط2 ن إيجابية طفيفة.
    ملاحظة: أسلوب مماثل لإعداد نظام الحسابات القومية للفصل3وذكر بإيجاز في الأدب، ولكن لا توجد إجراءات مفصلة وقدمت27،28.
  2. إخراج كتلة الصوديوم المعدني من خزان النفط الكيروسين. استخدم منشفة ورقية لتمحو النفط المتبقي على السطح، واستخدام سكين كشط قبالة طبقة أكسيد على السطح. بسرعة قطع ز 6.7 من الصوديوم المعدني (0.29 مول) إلى قطع صغيرة (مثلاً.، حول حجم فول الصويا) ونقل فورا قطع صغيرة إلى قارورة شلينك 200 مل تحت تدفق عداد N2. ختم قارورة مع حاجز فورا.
    ملاحظة: للحد من التعرض للهواء، واحد يمكن قطع الصوديوم مع بعض الاختلاف من مبلغ 6.7 ز، وضبط الكميات من THF وثنائي ميثيل ثنائي كبريتيد وفقا لمقدار الصوديوم المستخدمة الفعلية.
  3. نقل 80 مل من THF اللامائى، لوحة في قارورة عبر قنية تحت حماية2 ن من خط شلينك. سحب 14.0 مل من ثنائي كبريتيد ثنائي (جزيئات 0.158؛ إزالة مسبقاً مع ن2) في محقن وذلك بحقن قارورة dropwise تحت حماية2 ن.
    تنبيه: ثنائي كبريتيد ثنائي ميثيل كريهة وينبغي التعامل معها في غطاء دخان.
  4. يستعاض الحاجز سداده زجاج الأرض... إثارة رد فعل الخليط في درجة حرارة الغرفة ح 24، ومن ثم على 60 درجة مئوية ح 3.
    ملاحظة: الخليط رد فعل أصبح لزج أثناء التحريك في درجة حرارة الغرفة؛ عند تسخين تصل إلى 60 درجة مئوية، الخليط يمكن أن تكون أثارت أكثر بسهولة ومن ثم تسريع رد فعل تجاه إنجاز.
  5. مع الإبقاء على حوالي 60 درجة مئوية درجة الحرارة، استخدام تيار ن2 (0.2 لتر في الدقيقة) لضربة قبالة معظم المذيبات THF وثنائي كبريتيد ثنائي الزائدة، حتى تظهر صلبة جافة. استخدام مصيدة باردة (مثلاً.، جليد جاف الأسيتون) جمع ثنائي كبريتيد THF وثنائي في التدفق.
  6. إخلاء باقي الخليط متينة مع نفط مضخة لحوالي 2 ساعة لإزالة بقايا ثنائي كبريتيد THF وثنائي ميثيل والردم ثم مع ن2 للحصول على مادة صلبة الضوء الأصفر (19.8 ز، 97%). تخزين المنتج الصلبة CH3نظام الحسابات القومية في جو من نيتروجين في الظلام.
    ملاحظة: لحماية المضخة فراغ النفط، ينبغي استخدام فخ باردة أثناء الضخ.

2-إعداد 2,3,6,7,10,11-هيكساكيس (بينتانويلثيو) الترايفنيلين (ةفاتت) كرابط ثيول المحمية

  1. تحميل ز 0.664 CH3نظام الحسابات القومية (9.0 ميللي مول) في قارورة شلينك 50 مل تحت تدفق عداد N2 (أي.، متصلاً مشعب غاز التفريغ تحت حماية2 ن كما هو مذكور أعلاه).
    ملاحظة: الفصل3SNa حساس للهواء وتمتص الماء بسهولة. لتقليل التعرض للهواء، واحدة تزن بسرعة إلى مبلغ محدد وإضافته إلى قارورة، وثم ضبط كمية أخرى مادة التفاعل، 2,3,6,7,10,11-هيكسابروموتريفينيليني (ثنائية)، وبناء على ذلك.
    تنبيه: CH الصلبة3SNa له رائحة قوية وينبغي التعامل معها في غطاء دخان.
  2. إضافة 0.216 ز ثنائية (0.30 ملمول) إلى قارورة تحت تدفق عداد N2، وختم قارورة مع حاجز.
  3. نقل 10 مل من اللامائى ولوحة 1، 3-ثنائي ميثيل-2-إيميدازوليدينوني (دميو) إلى قارورة عبر قنية تحت حماية2 ن من خط شلينك.
  4. استبدالها الحاجز سداده زجاج عادية، ويحرك الخليط رد فعل واستخدام حمام ملح للحرارة إلى 240 درجة مئوية ح 48 تحت ن2.
  5. TLC رصد التقدم المحرز في رد فعل: تحت ن2، استخدم قطارة زجاجية الانسحاب من قاسمة صغيرة من الخليط (حوالي 0.1 مل) رد فعل وحقن فورا عينة سائل أنيق من كلوريد فاليرويل (حوالي 0.1 مل) في بلاستيك ميكروسينتريفوجي قنينة، ويهز ثم لمدة 1 دقيقة؛ يجب فورا تشغيل الخليط عكر بلون أبيض رمادي. إضافة 0.4 مل من المياه و 0.1 مل من خلات الإيثيل وإغلاق الغطاء، واهتز لثوان قليلة.
    ملاحظة: إذا أكمل الرد الفعل، هناك لن يكون شيئا الذي يظهر بين طبقات المياه ووخلات الإيثيل. إذا لم يكن الأمر كذلك، سوف تظهر بيضاء مادة غير قابلة للذوبان بين الطبقتين.
  6. بيبيت الجزء العلوي واستخدامها لاكتشاف لوحات TLC. استخدام البروم ثنائي الفينيل وخلات الإيثيل والنفط 1:4 لوضع لوحة TLC. لرد فعل كاملة، الجزيء المستهدف كما يظهر عادية بقعة حول البحث والتطويرو = 0.4 تحت مصباح الأشعة فوق البنفسجية.
  7. إيقاف التدفئة وتأخذ قارورة رد فعل الخروج من حمام الملح لتبريد أن درجة حرارة الغرفة، وثم استخدم حمام الثلج لتبريد قارورة وصولاً إلى 0 درجة مئوية.
  8. حقن 1.5 مل كلوريد فاليرويل (12.6 ميللي مول) في قارورة دروبويسي (على مدى فترة من حوالي 2 دقيقة) مع حقنه تحت ن2. تبقى إثارة في 0 درجة مئوية حاء 2 ملاحظة: إضافة كلوريد فاليرويل ببطء وفي درجات حرارة منخفضة يساعد على الحد من توليد النفايات.
  9. صب الخليط في 50 مل من الماء المثلج واستخراج استخدام وخلات الإيثيل (3 30 مل). ثم أغسل الطبقة العضوية مجتمعة مع الماء (6 60 مل)، الجافة على مدى اللامائى MgSO4، وإزالة التطاير من مبخر دوراني.
  10. عزل المنتج الخام الزيتية اللوني العمود 01:10 باستخدام البروم ثنائي الفينيل وخلات الإيثيل والنفط الوينت، الذي يتيح منتج زيتية الضوء الأصفر بعد تبخر دوارة للمذيبات. استخدام البروم ثنائي الفينيل وخلات الإيثيل والنفط 1:4 لوضع صفيحة TLC, Rو = 0.4. كذلك تنقية المنتج الزيتية باستخدام الخطوة تريتوريشن أدناه.
  11. إضافة 5 مل ميثانولتو المنتج الزيتية، و sonicate للحد الأدنى 2 جمع البيض الصلبة الناتجة باستخدام الترشيح الشفط (تسفر عن: 59 في المائة).

3-إعداد بلورات مفردة المواد الإطار HTT Pb

  1. يخلط مجم 11.4 PbOAc·3H2س (0.030 ملمول) في مل 1.0 من diamine الإثيلين في قنينة جعل التوصل إلى حل واضح.
  2. تحميل 9.1 ملغ هفت (0.010 ملمول)، 2.0 مل من محلول الميثانول قبل أن يطرد من هيدروكسيد الصوديوم (70 ميللي مول/لتر)، و 1.0 مل من الإثيلين diamine إلى قنينة فارغة 10 مل و sonicate لمدة 5 دقائق.
  3. إضافة حل ببواك إلى الخليط ةفاتت سونيكاتيد. ثم فقاعة خليط التفاعل مع ن2 لمدة 1 دقيقة، ووضع سداده ملولبة لختم القنينة.
  4. الحرارة القنينة في 90 درجة مئوية في فرن ح 48، تليها الطبيعية التبريد إلى درجة حرارة الغرفة، خلال أي الأصفر-البرتقالي وثماني السطوح بلورات مفردة مناسبة لشكلت دراسات حيود الأشعة السينية وحيدة-كريستال (العائد: 45%).
  5. شفط الترشيح قبالة البلورات وتغسل بسرعة مع ميوه. نقل البلورات مع بقطاره زجاج في قنينة تحتوي على لوحة ميوه (5 مل) لتخزين في درجة حرارة الغرفة.

4-التفاعل بين دييوديدي باراكوات مع بلورات HTT Pb

  1. استخدام زجاج بيبيت باستور إلى سحب عدد قليل من الحبوب من البلورة الأحادية HTT Pb من مخزون ميوه وإفلاته على طبق بتري (قطرها 35 ملم وعمق 10 مم). امتصاص الميثانول السائل بالانسجة أو ورق الترشيح (أو السماح ميوه تجف بطبيعة الحال)، وإسقاط ثم على البلورات بضع قطرات من محلول مائي من بركات دييوديدي (0.1%، ث/ث).
  2. مراعاة اللون تغير من بلورات بالعين المجردة أو تحت مجهر.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

طيف الأشعة تحت الحمراء للجزيء هفت (التي تم جمعها بواسطة الأسلوب بيليه KBr) يتميز امتصاص أقوى في سم 1,700-1، وفقا لتمتد الكربونيل من مجموعة وظيفية thioester. الطيف 1ح-الرنين المغناطيسي هفت (400 ميجاهرتز، كدكل3) يكشف عن القميص في δ 8.47 من الهيدروجين العطرية، جنبا إلى جنب مع مولتيبليتس 4 من البروتونات الاليفاتيه: δ 8.47 (ق، 6 ح، CHAr)، 2.75-2.72 (t, J = 7.4، ح 12، الفصل2)، 1.81-1.77 (م، ح 12، الفصل2)، 1.50-1.45 (dd، ي = 7.4، ح 12، الفصل2)، 1.00-0.97 (t, J = 7.3، ح 18، الفصل3). ويتميز الطيف 13ج-الرنين المغناطيسي هفت (100 ميجاهرتز، كدكل3) ذروتها في δ 196.52 من الكربونيل والقمم الثلاث (δ 132.71، 132,35، 130.02) من الجزء الترايفنيلين، وقمم 4 في المراسلات مع السلاسل الاليفاتيه: δ 196.52، 132.71، 132.35 ، 130.02، 77.35، 77.04، 76.72، 43.56، 27.66، 22.27 و 13.83.

طيف الأشعة تحت الحمراء من المنتج البلورية HTT-الجريدة الرسمية (التي تم جمعها بواسطة الأسلوب بيليه KBr) يشير إلى عدم وجود الاليفاتيه ج-H (2,800-3,000 سم-1) تمتد كما رأينا في مادة التفاعل ةفاتت وتمتد الكربونيل (حوالي 1,700 سم-1). نمط حيود الأشعة السينية (بكسرد) مسحوق بلورات العينة HTT، الجريدة الرسمية وبالتالي حصل يتسق مع الواحد بنية بلورية أفادت29، التي تشير إلى المرحلة البلورية نقاء المنتج HTT-الجريدة الرسمية. كما تظهر بلورات مفردة من الجريدة الرسمية HTT الاستجابة العالية دييوديدي بركات في المياه. إلا وهي على اتصال مع حل دييوديدي "باراكوات" (على سبيل المثال.، 0.1% w/w)، وتحولت البلورات السوداء داخل أحد أو دقيقتين، مشيراً إلى اتهام قوي نقل التفاعلات بين الإطار HTT Pb الغنية بالإلكترونات والغاية الإلكترون تفتقر إلى بركات ضيف.

Figure 1
الشكل 1 : تركيب جزيء هفت. توليف يبدأ من هيكسابروموتريفينيليني ثنائية والصوديوم ثيوميثوكسيدي، الذي يولد هيكسانيون HTT أنه ونتيجة لذلك كان رد فعل مع كلوريد فاليرويل لتشكيل المنتج ثيويستير، ةفاتت. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 2
الشكل 2 : أطياف "الأشعة تحت الحمراء" الجزيء السلائف ثيويستير من ةفاتت (أ) وهي عينة الصنع من بلورات HTT Pb. مستنسخة من مرجع 29 بإذن من "المجتمع الملكي للكيمياء".

Figure 3
الشكل 3: 1ح-الرنين المغناطيسي النووي الطيف من ةفاتت- 400 ميجاهرتز، باستخدام كدكل3 المذيب.

Figure 4
الشكل 4 : 13 طيف ج-الرنين المغناطيسي هفت. 100 ميجاهرتز، باستخدام كدكل3 المذيب.

Figure 5
الشكل 5 : أنماط حيود الأشعة السينية (Cu Kα، λ = 1.5418 Å) من الجريدة الرسمية HTT: (أ) محسوبة من هيكل واحد-كريستال؛ (ب) طازج عينة الجزء الأكبر من بلورات. مقتبس من مرجع 29 بإذن من "المجتمع الملكي للكيمياء".

Figure 6
الرقم 6 . لوحة (أ): ثماني السطوح بلورة الأحادية من الجريدة الرسمية HTT قبل وبعد العلاج بمحلول دييوديدي بركات (حزب النضال الديمقراطي الإندونيسي، 0.1% w/w). حافة أوكتاهيدرون على وشك 0.4 مم. الفريق (ب): لمحة عامة عن العينة الأكبر من بلورات Pb HTT تعامل حزب النضال الديمقراطي الإندونيسي.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

على ما يبدو رد فعل بين مجموعة بروم وشاردة ثيوميثوكسيدي الأولى المنتجة ثيويثير الميثيل، الذي كان ديميثيلاتيد ثم من ثيوميثوكسيدي الزائدة توفير المنتجات شاردة ثيولاتي. للتأكد من اكتمال التحويل إلى شاردة ثيولاتي المطلوب (لا سيما بالنسبة لركيزة بوليبروميدي مثل ثنائية)، شروط قوية لفترات طويلة التدفئة (مثلاً، 240 درجة مئوية أكثر من 48 ساعة) مع فائض كبير من ثيوميثوكسيدي الصوديوم (مثلاً، على مدى ثلاثة مرات جزيئات المجموعات برومو) ضرورية. حماية النيتروجين ضروري أيضا لمنع أكسدة ثيولاتي وأنواع كواشف مختبر والمنتجات. الخطوة أسيليشن (مثلاً، حقن كلوريد فاليريل في الخليط رد فعل تبريده بحمام الثلج) لا يوفر thioester كمنتج مستقر وإيسولاتابل بسهولة فحسب، بل أيضا يوفر الراحة في رصد التقدم المحرز في رد فعل. على سبيل المثال، يمكن سحب (تحت حماية2 ن) قاسمة صغيرة من خليط رد فعل وحقن فورا إلى حل كلوريد فاليريل، التي يمكن أن تستخدم بعد ذلك ل TLC رصد التقدم المحرز في رد الفعل.

لاحظ أن جودة الكاشف ثيوميثوكسيدي الصوديوم (نظيرا) حاسم أيضا لصنع جزيء هفت في الإجراء المذكور أعلاه. على الرغم من أن الكاشف نظيرا التجارية ثبت مرارا وتكرارا موثوقاً به، فعالة جداً نظيرا عينات يمكن أيضا اقتصاديا إعداد داخليا على نطاق غرام (على النحو المبين في البروتوكول).

في رد فعل سولفوثيرمال لإعداد بلورات مفردة من الشبكة HTT، الجريدة الرسمية، والذي يتميز إطار أنيونى [الجريدة الرسمية3أوه0.5(HTT)] صيغة1.5-، من المهم استخدام النموذج إستر، أي، (2,3,6,7,10,11-هيكساكيس الترايفنيلين بينتانويلثيو) (هفت)، كمواد بداية. على سبيل المثال، إذا كان مباشرة مختلطة ثيول الحرة HTT والحل2 Pb(OAc) معا، قد لوحظ مسحوق متبلور تعمد فورا، مع لا تعزيز متميزة كريستالينيتي تنفذ حتى مع معاملة تدفئة طويلة إلى رد فعل الخليط. تحت شروط رد فعل، مادة التفاعل هفت خضع للتحلل في الموقع لتوليد الأنواع ثيول HTT، وهكذا عملت كإصدار ملثمون من كتلة بناء ثيول شدة رد الفعل HTT. نتيجة لذلك يخدم هفت فعالة للتخفيف من حدة عملية تشكيل الشبكة، أيتباطؤ رد الفعل بين الوحدات الكبريت والرصاص2 + الأيونات، والسماح لأمر أكثر المنتجات البلورية يمكن الوصول إليها. تشكيل بلورات مفردة كبيرة (الأصفر-البرتقالي ثماني السطوح، حوالي 0.3 مم) من الجريدة الرسمية HTT أحدثتها أيضا على السمات الهيكلية. إلا وهي الفرد Pb (الثاني)-وحدات ديثيوليني في الجريدة الرسمية HTT تتكامل من خلال ذرة-أوكسو3μ؛ وهكذا، يقدم المفصلي Pb مجا3س (مقارنة بالسندات Pb S أكثر استعصاء على الحل) كالحلقة الأضعف في صافي 3D عكس أكثر لتحقيق الدولة بلوري واحد مرتبة عالية. ومع ذلك، نتوقع أن كريستالينيتي لشبكات ثيولاتي المعادن الأخرى بشكل عام ينبغي أن تستفيد أيضا من استخدام ثيولس المحمية (مثل ثيويستير ةفاتت) للعرض في الموقع من رابط ثيول.

بالإضافة إلى فوائد الكواشف آمنة ومنخفضة التكلفة (مثلاً، بالمقارنة مع معدن الصوديوم في النشادر السائل)، يوفر هذا البروتوكول المزيد من التوافق مع المجموعات الوظيفية الأخرى الحاسمة لبناء إطار. على سبيل المثال، يوضح استكشافنا المستمر أن المجموعات كاربونيتريلي وبيريدينيل متسامحة عموما شروط رد فعل، ويمكن تحضير كاربونيتريلي مجهزة ثيويستير وهيتيروسيكليس ن كفاءة ببروتوكول مماثل. تحت ظروف قلوية، جماعات كاربونيتريلي وثيويستير على السواء يمكن أن سهولة المحلمة إلى مجموعات الكربوكسيل وثيول، على التوالي، ومن ثم توليد مجهزة ثيول كاربوكسيليك linkers التي تبين أنها مهمة لبناء وزارة المالية 10،،من3031،32،،من3334. ثيول مجهزة الجزيئات N-الحلقية، من ناحية أخرى، يمكن يمكن استخدامها مباشرة للتنسيق مع الأيونات المعدنية لبناء شبكة، منطقة بحث أيضا ميزات السجل ليراتوري لاحظ فضلا عن دراسات مكثفة مستمرة2، 4.

التوافق مع مجموعات إستر وكاربوكسيلات، غير أن تظل إشكالية في بعض الأحيان. على سبيل المثال، عموما تحولت مجموعات إستر كاربوكسيلاتيس في ظل هذه الظروف بشدة تفاعلات (مثلاً، عن طريق ديلكيلاتيون مجموعة إستر). مجموعة كاربوكسيلات، مع أن شحنة سالبة، يميل إلى إعاقة شاردة ثيوميثوكسيدي في هجومها على الاثير ميثيلثيو؛ وعلاوة على ذلك، كثيرا ما لوحظ إزالة بشرط طويلة التدفئة المستخدمة في البروتوكول. هناك ولذلك حقاً ما يبرر الجهود البحثية لتحسين هذا الوضع.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

هذا العمل كان يدعمها مؤسسة العلوم الطبيعية الصينية الوطنية (21471037)، والصناديق العلوم الطبيعية قوانغدونغ للعلماء الشبان البارزين (15ZK0307)، والعلوم والتكنولوجيا تخطيط المشروع من مقاطعة قوانغدونغ (2017A050506051)، منح مجلس البحوث من هونج كونج [لجنتي 11303414].

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Bromine DAMAO CHEMICAL REAGENT FACTORY 7726-95-6 Highly toxic
Triphenylene   HWRK Chem HWG45510
Iron powder Sigma-Aldrich 12310
Nitrobenzene DAMAO CHEMICAL REAGENT FACTORY 2934
Diethyl ether  DAMAO CHEMICAL REAGENT FACTORY 48
Dichloromethane DAMAO CHEMICAL REAGENT FACTORY 3067
Sodium metal J&K WM-NMS-54-25X-50G Air sensitive
Tetrahydrofuran J&K 315353
Dimethyl disulfide INTERNATIONAL LABORATORY USA 726415
1,3-Dimethyl-2-imadazolidinone J&K 50483 Dried over 4Å sieves
Valeryl  chloride J&K 99590
Methanol Guangzhou Chemical Reagent Factory 2334
Sodium hydroxide Guangzhou Chemical Reagent Factory 1588
Ethylene diamine Riedel-de Haën 15070
Lead acetate trihydrate PEKING CHEMICAL WORKE 861218

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Zhao, Y., et al. A paramagnetic lamellar polymer with a high semiconductivity. Chem Commun. 0 (11), 1020-1021 (2001).
  2. Su, W., Hong, M., Weng, J., Cao, R., Lu, S. A semiconducting lamella polymer [{Ag(C5H4NS)}n] with a graphite-like array of silver(I) ions and its analogue with a layered structure. Angew Chem Int Ed. 39 (16), 2911-2914 (2000).
  3. Tang, X. -Y., Li, H. -X., Chen, J. -X., Ren, Z. -G., Lang, J. -P. Synthetic and structural chemistry of groups 11 and 12 metal complexes of the zwitterionic ammonium thiolate ligands. Coord Chem Rev. 252 (18-20), 2026-2049 (2008).
  4. Takaishi, S., et al. Electroconductive porous coordination polymer Cu[Cu(pdt)2] composed of donor and acceptor building units. Inorg Chem. 48 (19), 9048-9050 (2009).
  5. Kobayashi, Y., Jacobs, B., Allendorf, M. D., Long, J. R. Conductivity, Doping, and Redox Chemistry of a Microporous Dithiolene-Based Metal-Organic Framework. Chem Mater. 22 (14), 4120-4122 (2010).
  6. Low, K. -H., Roy, V. A. L., Chui, S. S. -Y., Chan, S. L. -F., Che, C. -M. Highly conducting two-dimensional copper(I) 4-hydroxythiophenolate network. Chem Commun. 46 (39), 7328-7330 (2010).
  7. Kambe, T., et al. π-Conjugated Nickel Bis(dithiolene) Complex Nanosheet. J Am Chem Soc. 135 (7), 2462-2465 (2013).
  8. Mensforth, E. J., Hill, M. R., Batten, S. R. Coordination polymers of sulphur-donor ligands. Inorg Chim Acta. 403, 9-24 (2013).
  9. Cui, J., Xu, Z. An electroactive porous network from covalent metal-dithiolene links. Chem Commun. 50 (30), 3986-3988 (2014).
  10. Sun, L., Miyakai, T., Seki, S., Dincă, M. Mn-2(2,5-disulfhydrylbenzene-1,4-dicarboxylate): A Microporous Metal-Organic Framework with Infinite (-Mn-S-)∞ Chains and High Intrinsic Charge Mobility. J Am Chem Soc. 135 (22), 8185-8188 (2013).
  11. Dong, R., et al. Large-Area, Free-Standing, Two-Dimensional Supramolecular Polymer Single-Layer Sheets for Highly Efficient Electrocatalytic Hydrogen Evolution. Angew Chem Int Ed. 54 (41), 12058-12063 (2015).
  12. Clough, A. J., Yoo, J. W., Mecklenburg, M. H., Marinescu, S. C. Two-Dimensional Metal-Organic Surfaces for Efficient Hydrogen Evolution from Water. J Am Chem Soc. 137 (1), 118-121 (2015).
  13. Xu, Z., Li, K., Fettinger, J. C., Li, J., King, M. M. A Semiconductive Coordination Network Based on 2,3,6,7,10,11-Hexakis(methylthio)triphenylene and BiCl3. Cryst Growth Des. 5 (2), 423-425 (2005).
  14. Sheberla, D., et al. High Electrical Conductivity in Ni3(2,3,6,7,10,11-hexaiminotriphenylene)2, a Semiconducting Metal-Organic Graphene Analogue. J Am Chem Soc. 136 (25), 8859-8862 (2014).
  15. Dirk, C. W., et al. Metal poly(benzodithiolenes). Macromolecules. 19 (2), 266-269 (1986).
  16. Edwards, J. D., Pianka, M. 1346. Isomerisation of 2-butyl-4,6-dinitrophenyl thiocarbamates. J. Chem. Soc. (0), 7338 (1965).
  17. Kwart, H., Evans, E. R. The Vapor Phase Rearrangement of Thioncarbonates and Thioncarbamates. J Org Chem. 31 (2), 410-413 (1966).
  18. Newman, M. S., Karnes, H. A. The Conversion of Phenols to Thiophenols via Dialkylthiocarbamates1. J Org Chem. 31 (12), 3980-3984 (1966).
  19. Wolman, Y. The Thiol Group (1974). , John Wiley & Sons, Ltd. 669-684 (2010).
  20. Harnisch, J. A., Angelici, R. J. Gold and platinum benzenehexathiolate complexes as large templates for the synthesis of 12-coordinate polyphosphine macrocycles. Inorg Chim Acta. 300, 273-279 (2000).
  21. Yip, H. K., Schier, A., Riede, J., Schmidbaur, H. Benzenehexathiol as a template rim for a golden wheel: synthesis and structure of [CSAu(PPh3)]6. J Chem Soc Dalton Trans. (15), 2333-2334 (1994).
  22. Sakamoto, R., et al. pi-Conjugated Trinuclear Group-9 Metalladithiolenes with a Triphenylene Backbone. Inorg Chem. 52 (13), 7411-7416 (2013).
  23. Testaferri, L., Tiecco, M., Tingoli, M., Chianelli, D., Montanucci, M. Simple Syntheses of Aryl Alkyl Thioethers and of Aromatic Thiols from Unactivated Aryl Halides and Efficient Methods for Selective Dealkylation of Aryl Alkyl Ethers and Thioethers. Synthesis. (9), 751-755 (1983).
  24. Testaferri, L., Tingoli, M., Tiecco, M. Reactions of polychlorobenzenes with alkanethiol anions in HMPA. A simple, high-yield synthesis of poly(alkylthio)benzenes. J Org Chem. 45 (22), 4376-4380 (1980).
  25. Tiecco, M. Selective dealkylations of aryl alkyl ethers, thioethers, and selenoethers. Synthesis. (10), 749-759 (1988).
  26. Tiecco, M., Tingoli, M., Testaferri, L., Chianelli, D., Maiolo, F. Selective dealkylation of bis[alkylthio]benzenes: elimination-substitution competition with methoxide and methanethiolate ions in hexamethylphosphoric triamide. Synthesis. (6), 478-480 (1982).
  27. Wark, T. A., Stephan, D. W. Early metal thiolato species as metalloligands in the formation of early/late heterobimetallic complexes: syntheses and molecular structures of Cp2Ti(SMe)2, Cp2V(SMe)2, (Cp2Ti(µ-SMe)2)2Ni and (Ni(µ-SMe)2)6. Organometallics. 8 (12), 2836-2843 (1989).
  28. Chakraborty, P. Sodium methanethiolate. e-EROS Encycl Reagents Org Synth. , 1-5 (2014).
  29. Huang, J., et al. A semiconducting gyroidal metal-sulfur framework for chemiresistive sensing. J Mater Chem A. 5 (31), 16139-16143 (2017).
  30. He, J., et al. Building thiol and metal-thiolate functions into coordination nets: Clues from a simple molecule. J Solid State Chem. 182 (7), 1821-1826 (2009).
  31. Yee, K. -K., et al. Effective Mercury Sorption by Thiol-Laced Metal-Organic Frameworks: in Strong Acid and the Vapor Phase. J Am Chem Soc. 135 (21), 7795-7798 (2013).
  32. Yee, K. -K., et al. Room-temperature acetylene hydration by a Hg(II)-laced metal-organic framework. Chem Commun. 51 (54), 10941-10944 (2015).
  33. Gui, B., et al. Tackling poison and leach: catalysis by dangling thiol-palladium functions within a porous metal-organic solid. Chem Commun. 51 (32), 6917-6920 (2015).
  34. He, J., Zeller, M., Hunter, A. D., Xu, Z. Functional shakeup of metal-organic frameworks: the rise of the sidekick. CrystEngComm. 17 (48), 9254-9263 (2015).

Tags

الكيمياء، مسألة 134، توليف ثيول، المواد المسامية، وأشباه الموصلات، والأطر المعدنية العضوية، المعادن مركبات ديثيوليني، جيرويد
توليف لكتلة الإنشاء ثيول لبلورة إطار جيرويدال معدن الكبريت انتشارية
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

He, Y., Huang, J., He, J., Xu, Z.… More

He, Y., Huang, J., He, J., Xu, Z. Synthesis of a Thiol Building Block for the Crystallization of a Semiconducting Gyroidal Metal-sulfur Framework. J. Vis. Exp. (134), e57455, doi:10.3791/57455 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter