Synthese van een Thiol bouwsteen voor de kristallisatie van een halfgeleidende Gyroidal metaal-zwavel-kader

Chemistry

Your institution must subscribe to JoVE's Chemistry section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Hier presenteren we een één-pot, overgang-metaalvrije synthese van thiolen en thioesters van aromatische halogeniden en natrium thiomethoxide, gevolgd door de voorbereiding van enkele kristallen van een metaal-dithiolene-netwerk met behulp van thiol soorten gegenereerd in situ van de meer stabiele en hanteerbare thio-ester.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Presenteren we een methode voor het opstellen van thio-ester moleculen als de gemaskerde vorm van de thiol linkers en hun gebruik voor toegang tot een halfgeleidende en poreus metaal-dithiolene-netwerk in de zeer geordende kristallijne eenheidsstaat. In tegenstelling tot de zeer reactieve vrijstaande thiolen, die neigen te ontleden en bemoeilijken de kristallisatie van metaal-thiolate open kaders, reageert de thio-ester in situ zodat de thiol-soorten, diende tot het beperken van de reactie tussen de mercaptan (en) eenheden en de metalen centra, en bijgevolg om kristallisatie. In het bijzonder de thio-ester werd gesynthetiseerd in een één-pot-procedure: een aromatische bromide (hexabromotriphenylene) reageerde met teveel natrium thiomethoxide krachtige voorwaarden eerst vormen het tussenproduct thioether. De thioether werd vervolgens demethylated door de overtollige thiomethoxide om de thiolate-anion dat GEACYLEERDE was vormen de thio-ester-product. De thio-ester was gunstig gezuiverd door standaard kolom-chromatografie, en vervolgens gebruikt direct in de synthese van kader, waarin NaOH en ethyleendiamine dienen om terug te keren in situ de thio-ester aan de linker thiol voor het samenstellen van de single-kristallijn Pb (II)-dithiolene netwerk. Vergeleken met andere methoden voor synthese thiol (bv., door splijten alkyl thioether met behulp van natrium metaal- en vloeibare ammoniak), de synthese van thio-ester hier gebruikt eenvoudige omstandigheden en economische reagentia. Bovendien, de thio-ester-product is stabiel en kunnen gemakkelijk worden verwerkt en opgeslagen. Wat nog belangrijker is, in tegenstelling tot de generieke moeilijk toegang krijgen tot kristallijne metaal-thiolate open kaders, we laten zien dat het gebruik van de thio-ester voor in situ vorming van de linker thiol sterk de kristalliniteit van de solid-state verbetert product. Wij willen stimuleren bredere onderzoeksinspanningen op technologisch belangrijk metaal-zwavel kaders door de openbaarmaking van het synthetische protocol voor de thio-ester, alsmede de vaste kristallijne kader.

Introduction

Er is momenteel veel belangstelling in het toepassen van sterke, polarizable metaal-zwavel (bv., metaal-thiolate) links voor de bouw van openen kader materialen met verbeterde electrocatalytic en geleidende eigenschappen1,2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10. naast het bevorderen van elektronische interactie en vervoer in de uitgebreide status, de zachte en covalente metaal-zwavel-banden geven ook betere stabiliteit voor toepassingen in een waterige omgeving. Onder de zwavel-uitgerust bouwstenen, symmetrische, multidentate polycyclische aromatische bouwstenen zoals 2,3,6,7,10,11-triphenylene hexathiol (HTT)9,11,12,13 , 14 niet alleen leveren zeer polarizable π-elektronen, maar ook bieden duidelijke voordelen ten opzichte van kader design en synthese. Ten eerste, de starre en symmetrische triphenylene kern, in combinatie met de chelaatvormers dithiolene groepen HTT, serveert te vergrendelen in metaalionen in regelmatige hechting motieven, vereenvoudiging van de structurele voorspelling van de toekomstige netwerk7, 15. samen met de starre en open geometrie voor de linker zwavel, kader structuren met aanzienlijke porositeit functies kunnen vaak worden bereikt in vaste toestand.

Een belangrijke uitdaging bij het monteren van thiol toegeruste metalen orangic framework (MOF) materialen is geworteld in de synthese van de linker van organische moleculen. In een klassieke protocol moest de thiol-groep worden afgeleid uit de groep van de fenol met behulp van de Newman-Kwart-omlegging van de O- arylgroep voorstelt voorloper16,17,18. Deze benadering houdt echter uitgebreide voorbereidende stappen voor de fenol voorloper molecuul, alsmede de mogelijke complicaties van een vaste fase van hoge-temperatuur-transformatie. Een andere manier van het maken van thiolen maakt gebruik van reductieve dealkylation van thioethers onder de barre omstandigheden voor, bijvoorbeeld, natrium metal in vloeibare ammoniak19,20,21,22, en is niet compatibel met de carboxyl en vele andere donor functies voor Networkconstructie.

Ter vergelijking: het protocol hier gepresenteerd heeft meerdere voordelen: veiligheid, gemak, kosteneffectiviteit en compatibiliteit met andere functionele groepen (bijv., cyanocyclohexeen en pyridinyl). Door krachtig verwarming de over het algemeen goedkope aromatisch halogenide (bv., hexabromotriphenylene) en thiomethoxide anion, de thiolate-anion (via het methyl thioether tussenproduct) is gegenereerd en vervolgens GEACYLEERDE te geven van de stal en gemakkelijk te bedienen thio-ester product-all in één pot.

Ook beschrijven we een procedure voor het gebruik van de thio-ester-moleculen als de gemaskerde vorm van de linkers thiol voor toegang tot een single-kristallijn halfgeleidende en poreus metaal-dithiolene netwerk. In tegenstelling tot de zeer reactieve vrijstaande thiolen, die neigen te ontleden en bemoeilijken de kristallisatie van metaal-thiolate open kaders, de thio-ester gemakkelijk kan worden cleaved (bijv., door NaOH of ethyleendiamine) in situ te verstrekken de thiol soorten, dienen te verzachten van de reactie tussen de eenheden mercaptan (en) en de metalen centra en bijgevolg om de kristallisatie.

Dit protocol voor te bereiden thiol/thio-ester heeft niet wijd verbeid gebruikt door andere fracties voor de opkomende gebied van de metaal-zwavel kaders, hoewel nucleofiele dealkylations van alkyl aryl-thioethers door thiolate anionen zijn al goed gedocumenteerd door organische chemici23,24,25,26. Door de presentatie van deze efficiënte synthetische methode voor thioesters en hun gebruik voor het vergemakkelijken van de kristallisatie van metaal-zwavel-netwerken, die wij willen bevorderen van de verdere inspanningen om de intellectuele en praktische kloof tussen synthetische organische chemie en vaste stof chemie, zodat de snelle en gezonde ontwikkeling van poreuze kaders.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Let op: Raadpleeg alle relevante veiligheidsinformatiebladen vóór gebruik. Methyl bisulfide en natrium thiomethoxide zijn sterk onwelriekend en moeten worden behandeld in een zuurkast. Natrium metaal is zeer reactief en vereist speciale voorzorgsmaatregelen tegen potentiële brand- en explosiegevaar. Naast het gebruik van een zuurkast, moet persoonlijke beschermingsmiddelen (veiligheidsbril, handschoenen, laboratoriumjas, volledige lengte broek en schoenen van gesloten-teen) correct worden gebruikt. Gedeelten van de volgende procedures betrekken standaard, lucht-gratis behandeling technieken.

1. bereiding van natrium Thiomethoxide (CH3SNa)

  1. Een maatkolf van 200 mL Schlenk verbinden met een vacuüm gas-variëteit. Evacueren van de kolf en vervolgens aanvulling funderingsput met N2 drie keer, zodat de kolf is gevuld met een licht positief N2 druk.
    Opmerking: Een soortgelijke methode voor te bereiden CH3SNa was kort genoemd in de literatuur, maar geen gedetailleerde procedures werden verstrekt27,28.
  2. Neem een blok van metallisch natrium uit de kerosine olie-reservoir. Gebruik een papieren handdoek te vegen de resterende olie op het oppervlak, en gebruik een mes Schraap de oxide laag op het oppervlak. Snel 6,7 g van het metallisch natrium (0.29 mol) in kleine stukjes gesneden (bv., over de grootte van de soja) en de kleine stukjes onmiddellijk overbrengen in de kolf van 200 mL Schlenk onder een stroom teller van N2. Verzegel de kolf met een septum onmiddellijk.
    Opmerking: Ter vermindering van de blootstelling aan lucht, men kan het natrium met afwisseling van het bedrag van 6,7 g uitgesneden, en aanpassen van de hoeveelheid THF en dimethyl bisulfide volgens de werkelijke hoeveelheid natrium gebruikt.
  3. Pipetteer een watervrije, airless THF 80 mL in de kolf via de canule onder N2 bescherming van het Schlenk-lijn. Trekken 14.0 milliliters dimethyl disulfide (0.158 mollen; vooraf gezuiverd met N2) in een spuit en het injecteren van de kolf dropwise onder N2 bescherming.
    Let op: Dimethyl bisulfide onwelriekend is en moet worden behandeld in een zuurkast.
  4. Vervang het septum met een ingeslepen stop. Roer het reactiemengsel bij kamertemperatuur gedurende 24 uur en daarna bij 60 ° C gedurende 3 uur.
    Opmerking: Het reactiemengsel werd viskeuze al roerend bij kamertemperatuur; bij verhitting tot 60 ° C, kan het mengsel worden bewogen meer gemakkelijk en dus de reactie naar voltooiing te versnellen.
  5. Met de temperatuur op ongeveer 60 ° C gehouden, gebruik een stream van N2 (0.2 L/min) te blazen uit de meerderheid van de THF-oplosmiddel en de overtollige dimethyl-bisulfide, totdat een droge solid verschijnt. Gebruik maken van een koude val (bv., aceton/droog ijs) voor het verzamelen van de THF en dimethyl disulfide in de uitstroom.
  6. Evacueren van de resterende vaste mengsel met een olie pomp voor ongeveer 2 h te verwijderen van de resterende THF en dimethyl bisulfide en vervolgens aanvulling funderingsput het met N2 te verkrijgen van een licht-gele vaste stof (19,8 g, 97%). Het solide produkt CH3SNa opslaat in een atmosfeer van stikstof in het donker.
    Opmerking: Om te beschermen de vacuüm oliepomp, een koude val moet worden gebruikt tijdens het pompen.

2. voorbereiding van de 2,3,6,7,10,11-hexakis (pentanoylthio) triphenylene (HVaTT) als een beschermde thiol linker

  1. Laden 0.664 g van CH3SNa (9.0 mmol) in een maatkolf van 50 mL Schlenk onder een stroom teller N2 (dwz., met een variëteit van de vacuüm gas onder N2 bescherming zoals hierboven).
    Opmerking: CH3SNa is gevoelig voor lucht en water gemakkelijk absorbeert. Om te minimaliseren van blootstelling aan lucht, kan een snel weeg een bepaald bedrag toe te voegen aan de kolf, en vervolgens de hoeveelheid van de andere reactieve, 2,3,6,7,10,11-hexabromotriphenylene (HBT), dienovereenkomstig aan te passen.
    Let op: Solide CH3SNa heeft een sterke geur en moeten worden behandeld in een zuurkast.
  2. Voeg 0.216 g HBT (0,30 mmol) aan op de maatkolf onder een stroom teller N2en zegel de kolf met een tussenschot.
  3. Pipetteer 10 mL van watervrij en airless 1,3-dimethyl-2-imidazolidinon (DMEU) in de destillatiekolf via de canule onder N2 bescherming van het Schlenk-lijn.
  4. Het septum te vervangen door een regelmatige glazen stop, en roer het reactiemengsel en gebruik van een zout bad te verwarmen tot 240 ° C gedurende 48 uur onder N2.
  5. TLC monitoring van de voortgang van de reactie: N2, gebruik die zich onder een glazen pipet te trekken een kleine hoeveelheid van het reactiemengsel (ongeveer 0,1 mL) en het onmiddellijk te injecteren in een nette vloeibare steekproef van valeroyl chloride (ongeveer 0,1 mL) in een plastic microcentrifuge flesje, en dan schudden voor 1 min; het mengsel moet schakelt onmiddellijk troebel met een grijs-witte kleur. Voeg 0.4 mL gedeïoniseerd water en 0,1 mL ethylacetaat, sluit het GLB, en schud het voor een paar seconden.
    Opmerking: Als de reactie al heeft voltooid, zal niet er om het even wat die worden weergegeven tussen de lagen van water en ethylacetaat. Als dat niet het geval is, een witte onoplosbare stof verschijnt tussen de twee lagen.
  6. Pipetteer uit het bovenste gedeelte en het gebruiken voor het spotten van de TLC-platen. Gebruik 1:4 ethylacetaat/petroleumether te ontwikkelen van de TLC-plaat. Voor een volledige reactie, de doelmolecule verschijnt als een reguliere plek rond Rf = 0,4 onder een UV-lamp.
  7. Uitschakelen van de verwarming en nemen de reactiekolf uit het zout bad het afkoelen tot kamertemperatuur en gebruik vervolgens een ijsbad afkoelen van de kolf tot 0 ° C.
  8. Injecteren 1,5 mL valeroyl chloride (12.6 mmol) in de kolf ontkleuring (over een periode van ongeveer 2 minuten) met een injectiespuit onder N2. Blijf roeren bij 0 ° C voor 2 h. Opmerking: langzaam en bij lage temperatuur toe te voegen valeroyl chloride draagt bij aan vermindering van de generatie van bijproducten.
  9. Giet het mengsel in 50 mL ijswater en extract met behulp van ethylacetaat (3 30 mL). Vervolgens wassen van de gecombineerde organische laag met water (6-60 mL), droge over watervrij MgSO4, en verwijder de vluchtige stoffen door een rotatieverdamper.
  10. Isoleren van het olieachtige ruwe product door kolom-chromatografie met behulp van 1:10 ethylacetaat/petroleumether als het eluent, die een lichtgeel olieachtig product na roterende verdamping van de oplosmiddelen biedt. Gebruik 1:4 ethylacetaat/petroleumether te ontwikkelen de TLC-plaat, Rf = 0,4. Verder zuiveren het olieachtig product met behulp van de verpulvering stap hieronder.
  11. Voeg 5 mL van methanolto het olieachtige product, en bewerk ultrasone trillingen ten voor 2 min. verzamelen de resulterende naturel solid met zuig filtratie (rendement: 59%).

3. voorbereiding van enkele kristallen van het HTT-Pb kader materiaal

  1. 11.4 mg PbOAc·3H2O meng (0.030 mmol) in 1,0 mL ethyleendiamine in een flesje om een duidelijke oplossing te maken.
  2. Laden van 9.1 mg HVaTT (0,010 mmol), 2,0 mL pre ontgaste methanolische oplossing van NaOH (70 mmol/L), en 1,0 mL ethyleendiamine in een lege flacon van 10mL en bewerk ultrasone trillingen ten voor 5 min.
  3. De oplossing van de PbOAc aan het sonicated HVaTT-mengsel toevoegen. Vervolgens bubble het reactiemengsel met N2 voor 1 min en zetten de schroefdop voor het afdichten van de flacon.
  4. Verwarm de flacon bij 90 ° C in de oven gedurende 48 uur, gevolgd door natuurlijke afkoeling tot kamertemperatuur, tijdens welke geeloranje, octaëdrische enkele kristallen geschikt voor single-crystal röntgendiffractie studies werden gevormd (rendement: 45%).
  5. Zuiging van filtratie uit de kristallen en snel wassen met MeOH. Breng de kristallen met een druppelaar glas in een flesje met airless MeOH (5 mL) voor opslag bij kamertemperatuur.

4. interactie van Paraquat Diiodide met HTT-Pb kristallen

  1. Gebruik een glazen pipet van Pasteur te trekken een paar korrels voor het HTT-Pb één crystal uit de voorraad MeOH en zet deze neer op een petrischaal (diameter 35 mm en diepte 10 mm). Geniet van de vloeistof methanol door weefsel of filtreerpapier (of laat het natuurlijk opdrogen MeOH), en vervolgens zet u neer op de kristallen een paar druppels van een waterige oplossing van paraquat diiodide (0,1%, w/w).
  2. Observeren van de kleur wijzigen van de kristallen met het blote oog of onder een microscoop.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Het IR-spectrum van de HVaTT molecule (verzameld door de KBr pellet methode) beschikt over de sterkste absorptie op 1700 cm-1, overeenkomstig de carbonyl oprekken van de functiegroep thio-ester. Het spectrum van 1H-NMR van HVaTT (400 MHz, CDCl3) blijkt een singlet op δ 8,47 van de aromatische waterstof, samen met 4 flavorgroep van de alifatische protonen: δ 8,47 (s), 6 H, CHAr, 2.75 /-2.72 (t, J = 7.4, 12 H, CH2), 1.81-1,77 (m, 12 H, CH2), 1,50-1.45 (dd, J = 7.4, 12 H, CH2), 1,00-0.97 (t, J = 7.3, 18 H, CH-3). Het 13C-NMR-spectrum van HVaTT (100 MHz, CDCl3) beschikt over een piek bij δ 196.52 van de carbonylgroep, drie toppen (δ 132.71, 132,35, 130.02) van het triphenylene gedeelte, en 4 pieken in correspondentie met de alifatische ketens: δ 196.52, 132.71, 132.35 , 130.02, 77.35, 77.04, 76.72, 43.56, 27.66, 22.27 en 13,83.

Het IR-spectrum van het HTT-Pb kristallijne product (verzameld door de KBr pellet-methode) geeft de afwezigheid van carbonyl stretching (rond 1700 cm-1) en de alifatische C-H (2.800-3.000 cm-1) zoals te zien in de HVaTT-reactieve uitrekken. Het poeder röntgendiffractie (PXRD) patroon van het kristallijnen HTT-Pb monster aldus verkregen is in overeenstemming met de single kristalstructuur gemeld29, met vermelding van de zuiverheid van de kristallijne fase van het HTT-Pb-product. De enkele kristallen van HTT-Pb staan ook zeer reageren op de paraquat diiodide in water. Namelijk, bij contact met een oplossing van paraquat diiodide (bv., 0,1% w/w), de kristallen draaide zwarte binnen één of twee minuten, wijzend naar sterke lading overdragen interacties tussen het elektron-rijke HTT-Pb-kader en de zeer elektron-deficiente paraquat Beoordelingen.

Figure 1
Figuur 1 : Synthese van de molecule HVaTT. Synthese vertrekt vanuit de hexabromotriphenylene HBT en natrium thiomethoxide, die de HTT-hexaanion dat is bijgevolg gereageerd met valeroyl chloride genereert vormen de thio-ester-product, HVaTT. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 2
Figuur 2 : The IR spectra van de molecule voorloper thio-ester van HVaTT (a) en een steekproef als makelij van HTT-Pb kristallen. Gereproduceerd van referentie 29 met toestemming van de Royal Society of Chemistry.

Figure 3
Figuur 3: 1H-NMR spectrum van HVaTT. 400 MHz, CDCl3 te gebruiken als het oplosmiddel.

Figure 4
Figuur 4 : 13 C-NMR spectrum van HVaTT. 100 MHz, CDCl3 te gebruiken als het oplosmiddel.

Figure 5
Figuur 5 : Röntgendiffractie patronen (Cu Kα, λ = 1.5418 Å) van HTT-Pb: (a) berekend op basis van het single-kristalstructuur; (b) vers bereide laboratoriummonster van kristallen. Aangepast van referentie 29 met toestemming van de Royal Society of Chemistry.

Figure 6
Figuur 6 . Deelvenster (a): een octaëdrische één kristal van HTT-Pb vóór en na behandeling met een paraquat diiodide oplossing (PDI, 0,1% w/w). De rand van de Octaëder is ongeveer 0.4 mm. Panel (b): een overzicht van het laboratoriummonster van de PDI-behandelde HTT-Pb-kristallen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

De reactie tussen de bromo-groep en het thiomethoxide-anion geproduceerd blijkbaar eerst de methyl-thioether, die vervolgens werd demethylated door de overtollige thiomethoxide om de thiolate anion product. Om ervoor te zorgen volledige conversie naar het gewenste thiolate-anion (vooral voor een polybromide substraat zoals HBT), de krachtige gebruiksvoorwaarden verwarming (bijv., 240 ° C meer dan 48 uur) met een grote overmaat van natrium thiomethoxide (b.v., ouder dan drie jaar verlengd keer de mol de bromo groepen) zijn essentieel. Stikstof bescherming is ook nodig voor het voorkomen van de oxidatie van de thiolate soort van de reagentia en de producten. De acylering stap (bijvoorbeeldvaleryl chloride injecteren in het reactiemengsel gekoeld door een ijsbad) biedt de thio-ester als een stabiel en gemakkelijk afgezonderd product, maar ook biedt gemak bij het toezicht op de voortgang van de reactie. Bijvoorbeeld, een kleine hoeveelheid van het reactiemengsel kan worden ingetrokken (onder N2 bescherming) en direct geïnjecteerd in een valeryl chloride oplossing, die vervolgens kan worden gebruikt voor TLC monitoring van de voortgang van de reactie.

Merk op dat de kwaliteit van het natrium thiomethoxide reagens (NaSMe) is ook van cruciaal belang voor het maken van het HVaTT molecuul in de bovenstaande procedure. Hoewel de commerciële NaSMe-reagens herhaaldelijk betrouwbaar bewezen heeft, kunnen zeer doeltreffend NaSMe monsters ook economisch bereid worden intern op een gram-schaal (zoals beschreven in het protocol).

In de reactie van de solvothermal voor het opstellen van enkele kristallen van het HTT-Pb-netwerk, dat beschikt over een anionogene kader van de formule [Pb3OH0,5(HTT)]1.5 -, is het van cruciaal belang om de ester vorm, dat wil zeggen, 2,3,6,7,10,11-hexakis ( pentanoylthio) triphenylene (HVaTT), als grondstof. Bijvoorbeeld, als de gratis thiol HTT en de oplossing van de2 Pb(OAc) was direct vermengd, een amorf poeder werd waargenomen te precipiteren onmiddellijk, met geen duidelijke verbetering van kristalliniteit verricht zelfs met langdurige verwarming behandeling van de reactiemengsel. Onder de voorwaarden van de reactie, de HVaTT-reactieve onderging in situ hydrolyse voor het genereren van de HTT thiol soorten, en dus fungeerde als een gemaskerde versie van de zeer reactieve thiol bouwsteen van HTT. Dientengevolge, serveert HVaTT effectief te verzachten van de vorming van netwerkgegevens, dat wil zeggen, vertraagt de reactie tussen de zwavel-eenheden en de Pb2 + ionen, en waardoor voor meer besteld kristallijne product moet worden benaderd. De vorming van grote enkele kristallen (geel-oranje octaëdrische, ongeveer 0,3 mm) van HTT-Pb wordt ook veroorzaakt door de structurele eigenschappen. Namelijk, de individuele Pb (II)-dithiolene eenheden in HTT-Pb worden geïntegreerd via een µ3- oxo atoom; de labiele Pb3O scharnier (in vergelijking met de meer hardnekkige Pb-S obligaties) als de zwakste schakel in de 3D-net biedt dus meer omkeerbaarheid voor het bereiken van de zeer geordende kristallijne eenheidsstaat. Niettemin, verwachten we dat de kristalliniteit van andere metaal-thiolate-netten in het algemeen ook van het gebruik van beschermde thiolen (zoals de thio-ester HVaTT profiteren moet) voor in situ levering van de linker thiol.

Naast de voordelen van de veilige en goedkope reagentia (bijvoorbeeld, in vergelijking met het metaal natrium in vloeibare ammoniak), biedt dit protocol meer compatibiliteit met andere functionele groepen cruciaal voor kader bouw. Bijvoorbeeld, bewijst onze voortdurende verkenning dat cyanocyclohexeen en pyridinyl groepen over het algemeen tolerant ten opzichte van de voorwaarden van de reactie zijn en thio-ester uitgeruste cyanocyclohexeen en N-heterocycles kan efficiënt worden voorbereid door een vergelijkbaar protocol. Onder alkalische omstandigheden, kunnen zowel de cyanocyclohexeen als de thio-ester groepen gemakkelijk worden gehydrolyseerd in carboxyl en thiol-groepen, respectievelijk, waardoor genereren thiol toegeruste carboxylic linkers die belangrijk zijn voor de bouw van de MOF hebben bewezen 10,30,31,32,33,34. De thiol-uitgerust N-heterocycle moleculen, aan de andere kant, kunnen direct gebruikt worden voor de coördinatie met metaalionen voor Networkconstructie, een ruimte van onderzoek, dat ook beschikt over een bekende lierature record evenals lopende intensieve studies2, 4.

De compatibiliteit met ester en carboxylaat groepen, blijft echter problematisch soms. Bijvoorbeeld, zijn ester groepen over het algemeen geworden carboxylates onder deze krachtig nucleofiele omstandigheden (bijvoorbeeldvia dealkylation van de ester-groep). De carboxylaat-groep, met haar negatieve lading, heeft de neiging te belemmeren van het thiomethoxide-anion in haar aanval op de methylthio ether; decarboxylering is bovendien vaak waargenomen onder de voorwaarde van langdurige verwarming gebruikt in het protocol. Onderzoeksinspanningen ter verbetering van deze situatie zijn dan ook echt gerechtvaardigd.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgments

Dit werk werd gesteund door de National Natural Science Foundation of China (21471037), Guangdong natuurwetenschappen fondsen voor DN jonge geleerden (15ZK0307), de wetenschap en de technologie Planning Project van de provincie Guangdong (2017A050506051), en de De Raad van de subsidies van het onderzoek van de HKSAR [GRF 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).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics