Synthèse de structures organométalliques à base de Zr fonctionnalisées au triazole et au tétrazole par échange de ligands post-synthétiques

Résumé

L’échange de ligands post-synthétiques (PSE) est un outil polyvalent et puissant pour installer des groupes fonctionnels dans des structures organométalliques (MOF). L’exposition des MOF à des solutions contenant des ligands fonctionnalisés au triazole et au tétrazole peut incorporer ces fractions hétérocycliques dans les Zr-MOF par des procédés PSE.

Résumé

Les structures organométalliques (MOF) sont une classe de matériaux poreux formés par des liaisons de coordination entre des amas métalliques et des ligands organiques. Compte tenu de leur nature coordinatrice, les ligands organiques et le cadre de jambe de force peuvent être facilement retirés du MOF et/ou échangés avec d’autres molécules coordinatrices. En introduisant des ligands cibles dans des solutions contenant des MOF, des MOF fonctionnalisés peuvent être obtenus avec de nouvelles étiquettes chimiques via un processus appelé échange de ligands post-synthétique (PSE). PSE est une approche simple et pratique qui permet la préparation d’une large gamme de MOF avec de nouvelles étiquettes chimiques via un processus d’équilibre en solution solide. De plus, le PSE peut être effectué à température ambiante, ce qui permet l’incorporation de ligands thermiquement instables dans les MOF. Dans ce travail, nous démontrons l’aspect pratique de l’EPS en utilisant des ligands hétérocycliques contenant du triazole et du tétrazole pour fonctionnaliser un MOF à base de Zr (UiO-66; UiO = Université d’Oslo). Après digestion, les MOF fonctionnalisés sont caractérisés par diverses techniques, y compris la diffraction des rayons X en poudre et la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire.

Introduction

Les structures organométalliques (MOF) sont des matériaux poreux tridimensionnels formés par des liaisons de coordination entre des amas métalliques et des ligands organiques multi-sujets. Les MOF ont attiré beaucoup d’attention en raison de leur porosité permanente, de leur faible densité et de leur capacité à associer des composants organiques et inorganiques, ce qui permet diverses applications ^1,2. De plus, la vaste gamme de nœuds métalliques et de liants organiques à jambes de force offre aux MOF des combinaisons structurelles théoriquement illimitées. Même avec des structures de cadre identiques, les pro....

Protocole

Les réactifs nécessaires à la préparation des MOF et des ligands sont énumérés dans le tableau des matériaux.

1. Mise en place du processus d’échange de ligand post-synthétique (PSE)

1. Sécher complètement les MOF UiO-66 présynthétisés sous vide pour éliminer tous les sels métalliques et ligands n’ayant pas réagi dans les pores, ainsi que les résidus de solvants restants pendant la nuit.
   NOTE: Voir le dossier supplémentaire 1 pour la procédure de synthèse des MOF UiO-66.
2. Préparer des ligands fonctionnalisés, H 2 BDC-Triazole, etH₂BDC-Tétrazole (voir....

Discussion

Le processus PSE avec des ligands BDC fonctionnalisés vers des MOF UiO-66 à base de Zr est une méthode simple et polyvalente pour obtenir des MOF avec des étiquettes chimiques. Le processus PSE est mieux conduit en milieu aqueux, nécessitant l’étape initiale de solvatation du ligand dans un milieu aqueux. Lors de l’utilisation de BDC présynthétisé avec des groupes fonctionnels, une dissolution directe dans un solvant basique, tel qu’une solution aqueuse à 4% KOH, est recommandée. Alternativement, le sel .......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
2-Bromoterephthalic acid	BLD Pharm	BD5695	reagent for BDC-Triazole
Azidotrimethylsilane	Simga Aldrich	155071	reagent for BDC-Triazole
Bis(triphenylphosphine)palladium(II) dichloride	TCI	B1667	reagent for BDC-Triazole
Copper(I) cyanide	Alfa-Aesar	12135	reagent for BDC-Tetrazole
Copper(I) iodide	Acros organics	20150	reagent for BDC-Triazole
Digital Orbital Shaker	Daihan Scientific	SHO-1D	PSE
Formic Acid	Daejung chemical	F0195	reagent for BDC-Tetrazole
Hybrid LC/Q-TOF system	Bruker BioSciences	maXis 4G	HR-MS
Lithum hydroxide monohydrate	Daejung chemical	5087-4405	reagent for BDC-Triazole
Magnesium sulfate	Samchun chemical	M1807	reagent for BDC-Triazole
Methyl alcohol	Daejung chemical	M0584	reagent for BDC-Tetrazole
N,N-Dimethylformamide	Daejung chemical	D0552	reagent for BDC-Tetrazole
Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer-500 MHz	Bruker	AVANCE 500MHz	NMR
Polypropylene cap (22 mm, Cork-Backed Foil Lined)	Sungho Korea	22-200	material for digestion
Potassium cyanide	Alfa-Aesar	L13273	reagent for BDC-Tetrazole
PVDF Synringe filter (13 mm, 0.45 µm)	LK Lab Korea	F14-61-363	material for digestion
Scintillation vial (20 mL, borosilicate glass)	Sungho Korea	74504-20	material for digestion
Sodium azide	TCI	S0489	reagent for BDC-Tetrazole
Sodium bicarbonate	Samchun chemical	S0343	reagent for BDC-Triazole
Tetrabutylammonium fluoride (1 M THF solution)	Acros organics	20195	reagent for BDC-Triazole
Triethylamine	TCI	T0424	reagent for BDC-Triazole
Triethylamine hydrochloride	Daejung chemical	8628-4405	reagent for BDC-Tetrazole
Trimethylsilyl-acetylene	Alfa-Aesar	A12856	reagent for BDC-Triazole
Triphenylphosphine	TCI	T0519	reagent for BDC-Triazole
X RAY DIFFRACTOMETER SYSTEM	Rigaku	MiniFlex 600	PXRD
Zirconium(IV) chloride	Alfa-Aesar	12104	reagent for BDC-Tetrazole