Экспериментальные подходы к синтезу низковалентных металлоорганических каркасов из многотопных фосфиновых линкеров

Резюме

Здесь мы описываем протокол синтеза низковалентных металлоорганических каркасов (LVMOF) из низковалентных металлов и многотопных фосфиновых линкеров в безвоздушных условиях. Полученные материалы имеют потенциальное применение в качестве гетерогенных катализаторов, имитирующих низковалентные гомогенные катализаторы на основе металлов.

Аннотация

Металлоорганические каркасы (MOF) являются предметом интенсивных исследований из-за их потенциального применения в хранении и разделении газа, биомедицине, энергетике и катализе. В последнее время были исследованы низковалентные MOF (LVMOF) на предмет их потенциального использования в качестве гетерогенных катализаторов, а многотопные фосфиновые линкеры, как было показано, являются полезным строительным блоком для образования LVMOF. Однако синтез LVMOF с использованием фосфиновых линкеров требует условий, отличных от тех, которые используются в большинстве синтетической литературы MOF, включая исключение воздуха и воды и использование нетрадиционных модуляторов и растворителей, что несколько затрудняет доступ к этим материалам. Эта работа служит общим учебным пособием по синтезу LVMOF с фосфиновыми линкерами, включая информацию о следующем: 1) разумный выбор металлического прекурсора, модулятора и растворителя; 2) экспериментальные методики, безвоздушные методики и необходимое оборудование; 3) надлежащее хранение и обращение с полученными LVMOF; и 4) полезные методы определения характеристик этих материалов. Цель этого отчета состоит в том, чтобы снизить барьер для этой новой области исследований MOF и способствовать продвижению к новым каталитическим материалам.

Введение

Металлоорганические каркасы, или MOF, представляют собой класс кристаллических пористых материалов¹. MOF построены из ионов металлов или узлов кластера ионов металлов, часто называемых вторичными строительными единицами (SBU), и многотопных органических линкеров для получения двух- и трехмерных сетевых структур². За последние три десятилетия MOF были широко изучены из-за их потенциального использования^{в хранении} и разделении^{газа 4}, биомедицине⁵ и катализе⁶. Подавляющее большинство зарегистрированных MOF состоят из металлически....

протокол

1. Настройка линии Schlenk

1. Убедитесь, что все краны закрыты, затем прикрепите холодную ловушку к линии Шленка с помощью уплотнительного кольца (размер 229 использовался в нашей установке, хотя размер может варьироваться в зависимости от конкретной используемой линии Шленка) и зажима.
2. Включите вакуумный насос (газобалласт закрыт), а затем откройте краны линии Шленка так, чтобы весь аппарат был открыт для вакуума.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Не открывайте краны для шлангов или любых других кранов, открытых для воздуха; Аппарат должен представлять собой замкнутую систему, находящуюся в динамическом вакууме.
3. Подождите не менее 5 минут, по....

Результаты

Успешный синтез Sn1-Pd дает ярко-желтое кристаллическое твердое вещество. Продукты Pd(0) MOF, использующие аналогичные тетратопические фосфиновые линкеры, также имеют желтый цвет. Наиболее эффективным способом определить, была ли реакция успешной, является сбор паттерна PXRD и оценк?.......

Обсуждение

В протоколе есть несколько важных шагов, которые необходимо выполнить, чтобы получить желаемый продукт LVMOF на основе фосфина с достаточной кристалличностью. Во-первых, металлический предшественник и смесь модулятора (в данном случае тетракис(трифенилфосфин)палладий(0) и трифенилфосфи?.......

Материалы

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