Lo scambio di leganti post-sintetici (PSE) è uno strumento versatile e potente per l'installazione di gruppi funzionali in strutture metallo-organiche (MOF). L'esposizione dei MOF a soluzioni contenenti ligandi funzionalizzati con triazolo e tetrazolo può incorporare queste frazioni eterocicliche in Zr-MOF attraverso processi PSE.
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Articolo metodologico
Sintesi di strutture metallo-organiche a base di triazolo e tetrazolo funzionalizzate a Zr attraverso lo scambio di leganti post-sintetici
* These authors contributed equally
In questo articolo
Sommario
Abstract
Le strutture metallo-organiche (MOF) sono una classe di materiali porosi che si formano attraverso legami di coordinazione tra cluster metallici e leganti organici. Data la loro natura coordinativa, i ligandi organici e la struttura del puntone possono essere facilmente rimossi dal MOF e/o scambiati con altre molecole coordinative. Introducendo ligandi bersaglio in soluzioni contenenti MOF, i MOF funzionalizzati possono essere ottenuti con nuovi tag chimici tramite un processo chiamato scambio di ligando post-sintetico (PSE). PSE è un approccio semplice e pratico che consente la preparazione di una vasta gamma di MOF con nuovi tag chimici tramite un processo di equilibrio solido-soluzione. Inoltre, il PSE può essere eseguito a temperatura ambiente, consentendo l'incorporazione di ligandi termicamente instabili nei MOF. In questo lavoro, dimostriamo la praticità del PSE utilizzando ligandi eterociclici contenenti triazolo e tetrazolo per funzionalizzare un MOF basato su Zr (UiO-66; UiO = Università di Oslo). Dopo la digestione, i MOF funzionalizzati sono caratterizzati attraverso varie tecniche, tra cui la diffrazione dei raggi X in polvere e la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare.
Introduzione
Le strutture metallo-organiche (MOF) sono materiali porosi tridimensionali che si formano attraverso legami di coordinazione tra cluster metallici e leganti organici multi-argomento. I MOF hanno attirato un'attenzione significativa grazie alla loro porosità permanente, bassa densità e capacità di associare componenti organici e inorganici, che consente diverse applicazioni 1,2. Inoltre, la vasta gamma di nodi metallici e linker organici strut offre MOF combinazioni strutturali teoricamente illimitate. Anche con strutture di struttura identiche, le proprietà fisiche e chimiche dei MOF possono essere modificate ....
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Protocollo
I reagenti necessari per preparare i MOF e i leganti sono elencati nella tabella dei materiali.
1. Impostazione del processo di scambio di ligando post-sintetico (PSE)
- Asciugare completamente i MOF UiO-66 pre-sintetizzati sotto vuoto per rimuovere eventuali sali metallici e leganti non reagiti nei pori e residui di solvente rimanenti durante la notte.
NOTA: Vedere il file supplementare 1 per la procedura di sintesi dei MOF UiO-66. - Preparare ligandi funzionalizzati, H2 BDC-triazolo e H2BDC-tetrazolo (vedere il file supplementare 1 per il
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Risultati
La sintesi riuscita dei MOF UiO-66 scambiati, UiO-66-triazolo e UiO-66-tetrazolo ha prodotto solidi microcristallini incolori. Entrambi iligandi H 2 BDC-triazolo e H2BDC-tetrazolo hanno anche mostrato uno stato solido incolore. Il metodo standard utilizzato per determinare il successo dello scambio prevedeva la misurazione dei modelli PXRD e il confronto della cristallinità del campione con il MOF UiO-66 incontaminato. La Figura 2 mostra i modelli PXRD di UiO-66-Triazol.......
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Discussione
Il processo PSE con ligandi BDC funzionalizzati verso MOF UiO-66 basati su Zr è un metodo semplice e versatile per ottenere MOF con tag chimici. Il processo PSE è meglio condotto in mezzi acquosi, che richiedono la fase iniziale di solvating il ligando in un mezzo acquoso. Quando si utilizza BDC pre-sintetizzato con gruppi funzionali, si raccomanda la dissoluzione diretta in un solvente basico, come una soluzione acquosa KOH al 4%. In alternativa, può essere utilizzato sale di sodio o di potassio di benzene-1,4-dicarboss.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questa ricerca è stata sostenuta dal Basic Science Research Program attraverso la National Research Foundation of Korea (NRF) finanziata dal Ministero della Scienza e delle TIC (NRF-2022R1A2C1009706).
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Acido 2-bromotereftalico, | BLD, Pharm | BD5695 | reagente per BDC-Triazolo, |
| Azidotrimetilsilano, | Simga, Aldrich, | 155071 reagente per BDC-Triazolo | |
| , Bis(trifenilfosfina)palladio(II) dicloruro | TCI | B1667 | reagente per BDC-Triazolo |
| cianuro di rame(I), | Alfa-Aesar | 12135 | per BDC-Tetrazolo |
| Reagente | Acros organics | 20150 | BDC-Triazolo |
| Daihan Scientific | SHO-1D | PSE | |
| Acido formico | Daejung chimico | F0195 | reagente per BDC-Tetrazole |
| Sistema ibrido LC/Q-TOF Bruker | BioSciences | maXis 4G | HR-MS |
| IDROSSIDO DI LITIO MONOIDRATO | Daejung chimico | 5087-4405 | reagente per BDC-Triazolo |
| Solfato di magnesio | Samchun chimico | M1807 | per BDC-Triazolo |
| Alcool metilico | Daejung chimico | M0584 | reagente per BDC-Tetrazolo |
| N,N-Dimetilformammide | Daejung chimico | D0552 | reagente per BDC-Tetrazolo |
| Spettrometro di risonanza magnetica nucleare-500 MHz | Bruker | AVANCE 500MHz | NMR |
| (22 mm, rivestimento in foglio di sughero) | Materiale Sungho Korea | 22-200 | per digestione |
| Cianuro di potassio | Reagente Alfa-Aesar | L13273 | per BDC-Tetrazolo |
| PVDF Filtro sinringe (13 mm, 0,45 &; m) | LK Lab Korea | F14-61-363 | materiale per digestione |
| Fiala di scintillazione (20 mL, vetro borosilicato) | Sungho Korea | 74504-20 | materiale per digestione |
| Sodio azide | Reagente TCI | S0489 | per BDC-Tetrazolo |
| Bicarbonato di sodio | Chimico Samchun | S0343 | per BDC-Triazolo |
| Fluoruro di tetrabutilammonio (soluzione 1 M THF) | Acros organics | 20195 | reagente per BDC-Triazolo |
| Trietilammina | TCI | T0424 | reagente per BDC-Triazolo |
| Trietilammina cloridrato | Daejung | chimico8628-4405 | reagente per BDC-Tetrazolo |
| Trimetilsilil-acetilene | Alfa-Aesar | A12856 | reagente per BDC-Triazolo |
| Trifenilfosfina | TCI | T0519 | reagente per BDC-Triazolo |
| SISTEMA DIFFRATTOMETRO A RAGGI X | Rigaku | MiniFlex 600 | PXRD |
| Cloruro di zirconio (IV) | Reagente Alfa-Aesar | 12104 | per BDC-Tetrazolo |
Riferimenti
- 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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Ristampe e permessi
