Approches expérimentales pour la synthèse de cadres organométalliques à faible valence à partir de liants phosphine multitopiques

Résumé

Ici, nous décrivons un protocole pour la synthèse de structures organométalliques à faible valence (LVMOF) à partir de métaux à faible valence et de liants phosphine multitopiques dans des conditions sans air. Les matériaux qui en résultent ont des applications potentielles en tant que catalyseurs hétérogènes imitant les catalyseurs homogènes à base de métaux à faible valence.

Résumé

Les structures organométalliques (MOF) font l’objet d’intenses recherches en raison de leurs applications potentielles dans le stockage et la séparation des gaz, la biomédecine, l’énergie et la catalyse. Récemment, les MOF à faible valence (LVMOF) ont été explorés pour leur utilisation potentielle en tant que catalyseurs hétérogènes, et les liants phosphine multitopiques se sont révélés être un élément constitutif utile pour la formation de LVMOF. Cependant, la synthèse de LVMOF à l’aide de liants phosphine nécessite des conditions distinctes de celles de la majorité de la littérature synthétique du MOF, y compris l’exclusion de l’air et de l’eau et l’utilisation de modulateurs et de solvants non conventionnels, ce qui rend un peu plus difficile l’accès à ces matériaux. Ce travail sert de tutoriel général pour la synthèse de LVMOF avec des liants phosphine, y compris des informations sur les éléments suivants: 1) le choix judicieux du précurseur métallique, du modulateur et du solvant; 2) les procédures expérimentales, les techniques sans air et l’équipement requis; 3) le stockage et la manipulation appropriés des LVMOF résultants; et 4) des méthodes de caractérisation utiles pour ces matériaux. L’objectif de ce rapport est d’abaisser les obstacles à ce nouveau sous-domaine de recherche du MOF et de faciliter les progrès vers de nouveaux matériaux catalytiques.

Introduction

Les structures organométalliques, ou MOF, sont une classe de matériaux cristallins et poreux¹. Les MOF sont construits à partir d’ions métalliques ou de nœuds de grappes d’ions métalliques, souvent appelés unités de construction secondaires (SBU), et de liants organiques multitopiques pour donner des structures de réseau bidimensionnelles et tridimensionnelles². Au cours des trois dernières décennies, les MOF ont fait l’objet d’études approfondies en raison de leur utilisation potentielle dans le stockage de gaz³ et la séparation⁴, la biomédecine⁵ et....

Protocole

1. Mise en place de la ligne Schlenk

1. Assurez-vous que tous les robinets sont fermés, puis fixez le piège froid à la ligne Schlenk à l’aide d’un joint torique (la taille 229 a été utilisée dans notre installation, bien que la taille puisse varier en fonction de la ligne Schlenk spécifique utilisée) et serrez.
2. Allumez la pompe à vide (gaz ballast fermé), puis ouvrez les robinets de la ligne Schlenk de telle sorte que l’ensemble de l’appareil soit ouvert au vide.
   REMARQUE : N’ouvrez pas les robinets des tuyaux ou tout autre robinet ouvert à l’air; L’appareil doit être un système fermé sous vide dynamique.
3. Attendez au moin....

Discussion

Il y a plusieurs étapes critiques dans le protocole qui doivent être suivies afin d’obtenir le produit LVMOF à base de phosphine souhaité avec une cristallinité suffisante. La première est que le mélange de précurseur métallique et de modulateur (dans ce cas, tétrakis(triphénylphosphine)palladium(0) et triphénylphosphine, respectivement) doit être dissous indépendamment du liant phosphine multitopique (dans ce cas, Sn1). Il s’agit d’éviter la formation rapide et irréversible de poly.......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
2800 Ultrasonic Cleaner, 3/4 Gallon, 40 kHz	Branson	CPX2800H	Used for sonicating
Argon, Ultra High Purity	Matheson	G1901101	Used as inert gas source
D8 ADVANCE Powder X-Ray Diffractometer	Bruker		Used to collect PXRD patterns
Dewar Flask	Chemglass Life Sciences	CG159303	Dewar used for liquid nitrogen
Flask, High Vacuum Valve, Capacity (mL) 10, Valve Size 0-4 mm	Synthware Glass	F490010	Reaction vessel referred to as "10 mL flask"
Grade 2 Qualitative Filter Paper, Standard, 42.5 mm circle	Whatman	1002-042	Used for product isolation
Methylene Chloride (HPLC)	Fisher Scientific	MFCD00000881	Dried and deoxygenated prior to use
Sn1 (tetratopic phosphine linker)			Prepared according to literature procedure (ref. 15)
SuperNuova+ Stirring Hotplate	Thermo Fisher Scientific	SP88850190	Used to heat oil bath
Tetrakis(triphenylphosphine) palladium(0), 99% (99.9+%-Pd)	Strem Chemicals	46-2150	Commercial Pd(0) source
Toluene (HPLC)	Fisher Scientific	MFCD00008512	Dried and deoxygenated prior to use
Triphenylphosphine, ≥95.0% (GC)	Sigma-Aldrich	93092	Used as a modulator
Weighing Paper	Fisher Scientific	09-898-12B	Used for solid addition