El intercambio de ligandos postsintéticos (PSE) es una herramienta versátil y poderosa para instalar grupos funcionales en estructuras metal-orgánicas (MOF). La exposición de MOF a soluciones que contienen ligandos funcionalizados con triazol y tetrazol puede incorporar estas fracciones heterocíclicas en Zr-MOF a través de procesos PSE.
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Artículo de método
Síntesis de estructuras metal-orgánicas basadas en Zr funcionalizadas con triazol y tetrazol a través del intercambio de ligandos postsintéticos
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Resumen
Resumen
Los marcos metal-orgánicos (MOF) son una clase de materiales porosos que se forman a través de enlaces de coordinación entre grupos metálicos y ligandos orgánicos. Dada su naturaleza coordinativa, los ligandos orgánicos y el marco del puntal pueden eliminarse fácilmente del MOF y/o intercambiarse con otras moléculas coordinativas. Al introducir ligandos objetivo en soluciones que contienen MOF, se pueden obtener MOF funcionalizados con nuevas etiquetas químicas a través de un proceso llamado intercambio de ligandos postsintéticos (PSE). PSE es un enfoque sencillo y práctico que permite la preparación de una amplia gama de MOF con nuevas etiquetas químicas a través de un proceso de equilibrio de solución sólida. Además, el PSE se puede realizar a temperatura ambiente, lo que permite la incorporación de ligandos térmicamente inestables en los MOF. En este trabajo, demostramos la practicidad de PSE mediante el uso de ligandos heterocíclicos que contienen triazol y tetrazol para funcionalizar un MOF basado en Zr (UiO-66; UiO = Universidad de Oslo). Después de la digestión, los MOF funcionalizados se caracterizan a través de diversas técnicas, incluida la difracción de rayos X en polvo y la espectroscopia de resonancia magnética nuclear.
Introducción
Los marcos metal-orgánicos (MOF) son materiales porosos tridimensionales que se forman a través de enlaces de coordinación entre grupos metálicos y ligandos orgánicos multitópicos. Los MOF han atraído una atención significativa debido a su porosidad permanente, baja densidad y capacidad para asociar componentes orgánicos e inorgánicos, lo que permite diversas aplicaciones 1,2. Además, la amplia gama de nodos metálicos y enlazadores orgánicos de puntal ofrecen MOF combinaciones estructurales teóricamente ilimitadas. Incluso con estructuras de marco idénticas, las propiedades físicas y químicas de los MOF se pue....
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Protocolo
Los reactivos necesarios para preparar los MOF y los ligandos se enumeran en la Tabla de materiales.
1. Configuración del proceso de intercambio de ligandos postsintéticos (PSE)
- Seque completamente los MOF UiO-66 presintetizados al vacío para eliminar las sales metálicas y ligandos sin reaccionar en los poros, y los residuos de disolventes restantes durante la noche.
NOTA: Consulte el Archivo complementario 1 para el procedimiento de síntesis de MOFs UiO-66. - Preparar ligandos funcionalizados, H2 BDC-triazol yH2BDC-tetrazol(ver Archivo com....
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Resultados
La síntesis exitosa de MOF de UiO-66 intercambiados, UiO-66-Triazol y UiO-66-Tetrazole produjo sólidos microcristalinos incoloros. Tanto los ligandos H2 BDC-Triazol comoH2BDC-Tetrazol también exhibieron un estado sólido incoloro. El método estándar utilizado para determinar el éxito del intercambio consistió en medir los patrones PXRD y comparar la cristalinidad de la muestra con UiO-66 MOF prístino. La Figura 2 muestra los patrones PXRD de UiO-66-Triazol y UiO-66-Tetra.......
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Discusión
El proceso PSE con ligandos BDC funcionalizados hacia MOFs UiO-66 basados en Zr es un método simple y versátil para obtener MOFs con etiquetas químicas. El proceso de PSE se realiza mejor en medios acuosos, lo que requiere el paso inicial de solvatar el ligando en un medio acuoso. Cuando se utiliza BDC presintetizado con grupos funcionales, se recomienda la disolución directa en un disolvente básico, como una solución acuosa de KOH al 4%. Alternativamente, se puede usar sal de sodio o potasio de benceno-1,4-dicarboxilato.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Esta investigación fue apoyada por el Programa de Investigación en Ciencias Básicas a través de la Fundación Nacional de Investigación de Corea (NRF) financiada por el Ministerio de Ciencia y TIC (NRF-2022R1A2C1009706).
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| 2-Ácido bromotereftálico | BLD Pharm | BD5695 | reactivo para BDC-Triazol |
| Azidotrimetilsilano | Simga Aldrich | 155071 | para BDC-Triazol |
| Dicloruro de bis(trifenilfosfina)paladio (II) | TCI | B1667 | reactivo para BDC-Triazol |
| Cianuro de cobre(I) | Reactivo Alfa-Aesar | 12135 | para BDC-Tetrazol |
| Yoduro de cobre(I) | Reactivo Acros organics | 20150 | para BDC-Triazol |
| Agitador orbital digital | Daihan Scientific | SHO-1D | |
| PSE Ácido fórmico | Daejung químico | F0195 | reactivo para BDC-Tetrazol |
| Híbrido LC/Q-TOF sistema Bruker | BioSciences | maXis 4G | HR-MS |
| Hidróxido de litio monohidratado | Daejung químico | 5087-4405 | reactivo para BDC-Triazol |
| Sulfato de magnesio | Samchun químico | M1807 | reactivo para BDC-Triazol |
| Alcohol metílico | Daejung químico | M0584 | reactivo para BDC-Tetrazol |
| N,N-Dimetilformamida | Daejung químico | Reactivo D0552 | para BDC-Tetrazol |
| Espectrómetro de resonancia magnética nuclear-500 MHz | Bruker | AVANCE 500MHz | Tapón |
| polipropileno NMR (22 mm, forro de papel de corcho) | Sungho Korea | 22-200 | material para la digestión |
| Cianuro de potasio | Reactivo Alfa-Aesar | L13273 | para BDC-Tetrazol |
| PVDF Filtro de jeringa (13 mm, 0,45 y micro; m) | LK Lab Korea | F14-61-363 | material para la digestión |
| Vial de centelleo (20 mL, vidrio de borosilicato) | Sungho Korea | 74504-20 | material para la digestión |
| Azida de sodio | TCI | S0489 | reactivo para BDC-Tetrazol |
| Bicarbonato de sodio | Samchun químico | S0343 | reactivo para BDC-Triazol |
| Fluoruro de tetrabutilamonio (solución 1 M de THF) | Acros organics | 20195 | reactivo para BDC-Triazol |
| Trietilamina | TCI | T0424 | reactivo para BDC-Triazol |
| Clorhidrato de trietilamina | Daejung químico | 8628-4405 | reactivo para BDC-Tetrazol |
| Trimetilsilil-acetileno | Alfa-Aesar | A12856 | reactivo para BDC-Triazol |
| Trifenilfosfina | TCI | T0519 | reactivo para BDC-Triazol |
| SISTEMA DE DIFRACTÓMETRO DE RAYOS X | Rigaku | MiniFlex 600 | PXRD |
| Cloruro de circonio (IV) | Reactivo Alfa-Aesar | 12104 | para BDC-Tetrazol |
Referencias
- 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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Reimpresiones y permisos
