Post-sentetik ligand değişimi yoluyla triazol ve tetrazol-fonksiyonel Zr-bazlı metal-organik çerçevelerin sentezi

Özet

Post-sentetik ligand değişimi (PSE), fonksiyonel grupları metal-organik çerçevelere (MOF'ler) kurmak için çok yönlü ve güçlü bir araçtır. MOF'ların triazol ve tetrazol fonksiyonelleştirilmiş ligandlar içeren çözeltilere maruz bırakılması, bu heterosiklik moietileri PSE süreçleri yoluyla Zr-MOF'lara dahil edebilir.

Özet

Metal-organik çerçeveler (MOF'ler), metal kümeleri ve organik ligandlar arasındaki koordinasyon bağları yoluyla oluşturulan gözenekli malzemelerin bir sınıfıdır. Koordinasyon yapıları göz önüne alındığında, organik ligandlar ve gergi çerçevesi MOF'tan kolayca çıkarılabilir ve / veya diğer koordinatif moleküllerle değiştirilebilir. Hedef ligandları MOF içeren çözeltilere dahil ederek, fonksiyonel MOF'lar sentetik sonrası ligand değişimi (PSE) adı verilen bir işlemle yeni kimyasal etiketlerle elde edilebilir. PSE, katı çözelti denge prosesi aracılığıyla çok çeşitli MOF'ların yeni kimyasal etiketlerle hazırlanmasını sağlayan basit ve pratik bir yaklaşımdır. Ayrıca, PSE oda sıcaklığında gerçekleştirilebilir ve termal olarak kararsız ligandların MOF'lara dahil edilmesine izin verir. Bu çalışmada, Zr bazlı bir MOF'u işlevselleştirmek için heterosiklik triazol ve tetrazol içeren ligandlar kullanarak PSE'nin pratikliğini gösteriyoruz (UiO-66; UiO = Oslo Üniversitesi). Sindirimden sonra, işlevselleştirilmiş MOF'lar, toz X-ışını kırınımı ve nükleer manyetik rezonans spektroskopisi dahil olmak üzere çeşitli tekniklerle karakterize edilir.

Giriş

Metal-organik çerçeveler (MOF'ler), metal kümeleri ve çok konulu organik ligandlar arasındaki koordinasyon bağları yoluyla oluşturulan üç boyutlu gözenekli malzemelerdir. MOF'lar, kalıcı gözeneklilikleri, düşük yoğunlukları ve çeşitli uygulamalara olanak tanıyan organik ve inorganik bileşenleri ilişkilendirme yetenekleri nedeniyle önemli ölçüde dikkat çekmiştir ^1,2. Dahası, çok çeşitli metal düğümler ve dikme organik bağlayıcılar, MOF'lara teorik olarak sınırsız yapısal kombinasyonlar sunar. Aynı çerçeve yapılarıyla bile, MOF'ların fiziksel ve kimyasal özellikleri, kimyasal etiketlerle ligand işlevselliği yolu....

Protokol

MOF'ları ve ligandları hazırlamak için gerekli reaktifler Malzeme Tablosunda listelenmiştir.

1. Sentetik ligand değişimi (PSE) sonrası işlemin kurulması

1. Önceden sentezlenmiş UiO-66 MOF'ları, gözeneklerdeki reaksiyona girmemiş metal tuzlarını ve ligandları ve gece boyunca kalan çözücü kalıntılarını gidermek için vakum altında tamamen kurutun.
   NOT: UiO-66 MOF'ların sentez prosedürü için Ek Dosya 1'e bakınız.
2. İşlevsel ligandlar, H2 BDC-Triazol ve_H2BDC-Tetrazol hazırlayın (hazırlık süreci için Ek Dosya 1'e bakınız; Karakteriz....

Tartışmalar

Zr tabanlı UiO-66 MOF'lara yönelik işlevselleştirilmiş BDC ligandları ile PSE işlemi, kimyasal etiketlere sahip MOF'lar elde etmek için basit ve çok yönlü bir yöntemdir. PSE işlemi en iyi sulu ortamda gerçekleştirilir ve ligandı sulu bir ortamda çözmenin ilk adımını gerektirir. Fonksiyonel gruplarla önceden sentezlenmiş BDC kullanıldığında,% 4 KOH sulu çözelti gibi bazik bir çözücü içinde doğrudan çözünme önerilir. Alternatif olarak, benzen-1,4-dikarboksilatın sodyum veya potasyum .......

Malzemeler

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