Поиск и оптимизация синтеза изоретикулярных соединений металлоорганического каркаса на основе Al(III) фосфонатов с использованием высокопроизводительных методов

Summary

Целенаправленный синтез новых металлоорганических каркасов (МОФ) сложен, и их открытие зависит от знаний и творчества химика. Высокопроизводительные методы позволяют быстро и эффективно исследовать сложные поля синтетических параметров, ускоряя процесс поиска кристаллических соединений и выявления синтетических и структурных трендов.

Abstract

Высокопроизводительные методы (HT) являются важным инструментом для быстрого и эффективного скрининга параметров синтеза и открытия новых материалов. В данной работе описан синтез металлоорганических каркасов (МОФ) из раствора с использованием НТ-реакторной системы, в результате которого были обнаружены различные МОФ на основе фосфонатов состава [Al 2 H 12-x(PMP)₃]Cl x∙6H₂O (H 4 PMP = N,N'-пиперазин бис(метиленфосфоновая кислота)) для_x =₄, 6, обозначаемых как Al-CAU-60-xHCl, содержащих ионы трехвалентного алюминия. Это было достигнуто в условиях сольвотермической реакции путем систематического скрининга влияния молярного отношения линкера к металлу и рН реакционной смеси на образование продукта. Протокол исследования ГТ включает в себя шесть этапов: а) планирование синтеза (ДОЭ = дизайн эксперимента) в рамках методологии ГТ, б) дозирование и работа с ГТ-реакторами собственной разработки, в) сольвотермический синтез, г) синтез с использованием фильтрационных блоков собственной разработки, д) определение характеристик методом рентгеновской дифракции порошка ГТ и е) оценка данных. Методология HT впервые была использована для изучения влияния кислотности на образование продукта, что привело к открытию Al-CAU-60∙xHCl (x = 4 или 6).

Introduction

Металлоорганические каркасы (МОФ) представляют собой пористые кристаллические соединения, структура которых состоит из металлосодержащих узлов, таких как ионы металлов или кластеры металл-кислород, которые соединены органическими молекулами (линкерами)¹. Варьируя металлосодержащие узлы, а также линкер, можно получить различные соединения, которые проявляют широкий спектр свойств и, следовательно, имеют потенциальное применение в различных областях¹.

Стабильность материала важна для его применения ^1,2,3.

Protocol

В этом протоколе описывается HT-исследование химических систем с целью обнаружения новых кристаллических материалов на примере Al-CAU-60²⁹ .

1. Планирование эксперимента (DOE)

ПРИМЕЧАНИЕ: Первым шагом является разработка плана синтеза, котор?.......

Discussion

Из-за сложности метода HT отдельные этапы и сам метод обсуждаются в следующих разделах. В первой части описываются критические этапы для каждого рабочего этапа рабочего процесса HT (рис. 1), возможные модификации и ограничения метода, где это применимо. В заключение предст?.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
AlCl3·6H2O	Grüssing	N/A	99%
Filter block for filtration of max. 48 reaction mixtures	In-house made	N/A	Technical drawings in the supplementary files
Hydrochloric acid	Honeywell	258148	Conc. 37 %, p.a.
Multiclaves with 24 individual Teflon inserts	In-house made	N/A	Technical drawings in the supplementary files
N,N ‘-piperazine bis(methylenephosphonic acid	Prepared by coworkers	N/A	H4PMP,  Prepared by coworkers with the method reported by Villemin et al.: D. Villemin, B. Moreau, A. Elbilali, M.-A. Didi, M.’h. Kaid, P.-A. Jaffrès, Phosphorus Sulfur Silicon Relat. Elem. 2010, 185, 2511.
Sample Plate for PXRD	In-house made	N/A	Technical drawings in the supplementary files
Sodium hydroxide	Grüssing	N/A	99%
Stoe Stadi P Combi	STOE	Stadi P Combi	Cu-Kα1 radiation (λ = 1.5406 Å); transmission geometry; MYTHEN2 1K detector; opening angle 18°; curved  monochromator; xy-table
Forced convection oven	Memmert	UFP400