Органичните лиганди играят решаваща роля в областта на метало-органичните рамки (MOF) и ковалентно-органичните рамки (COF). Като доставчик на MOF & COF лиганди, бях свидетел на нарастващия интерес към тези материали и значението на органичните лиганди в техния синтез. В този блог ще проучим дали органичните лиганди могат да се използват както в MOF, така и в COF материали.
Разбиране на MOF и COF
MOF са порести кристални материали, съставени от метални йони или клъстери, свързани с органични лиганди чрез координационни връзки. Тези материали са привлекли значително внимание поради тяхната висока повърхност, регулируем размер на порите и разнообразна функционалност. MOF имат потенциални приложения при съхранение на газ, разделяне, катализа и доставка на лекарства, наред с други.
От друга страна, COFs са порести кристални полимери, образувани от ковалентното свързване на органични градивни елементи. COFs са известни със своята ниска плътност, висока кристалност и добре дефинирани структури на порите. Те показаха обещание в области като адсорбция на газ, оптоелектроника и съхранение на енергия.
Роля на органичните лиганди
Органичните лиганди са градивните елементи, които свързват металните центрове в MOFs или образуват ковалентните връзки в COFs. Те определят структурата, порьозността и функционалността на получените рамки. Изборът на органични лиганди може да повлияе на размера на порите, формата и свойствата на повърхността на MOFs и COFs, което от своя страна влияе върху тяхното представяне в различни приложения.
Могат ли органичните лиганди да се използват както в MOF, така и в COF материали?
Отговорът е да, някои органични лиганди могат да се използват както в MOF, така и в COF материали, но има и значителни разлики в тяхното използване.
Споделени органични лиганди
Има определени видове органични лиганди, които могат да участват в образуването както на MOF, така и на COF. Например полифункционалните ароматни карбоксилни киселини обикновено се използват в синтеза на MOF. Те могат да се координират с метални йони чрез техните карбоксилатни групи, за да образуват MOF. В същото време тези карбоксилни киселини могат също да участват в реакции на кондензация за образуване на COF при подходящи условия.
Нека да разгледаме някои от специфичните лиганди.CAS: 3016 - 76 - 0 | 4,4'-(ХЕКСАФЛУОРИЗОПРОПИЛИДЕН)ДИФТАЛОВА КИСЕЛИНАе многофункционален лиганд. При синтеза на MOF неговите карбоксилатни групи могат да се координират с метални йони като цинк или мед, за да образуват стабилни рамки. При синтеза на COF той може потенциално да участва в реакции за образуване на ковалентна връзка с други подходящи мономери за конструиране на ковалентни рамки.
Друг пример еCAS 917 - 23 - 7 | Тетрафенилпорфирин (TPP). TPP има голямо ароматно ядро и множество периферни функционални групи. В MOFs той може да действа като лиганд за координация с метални йони чрез неговите азотни атоми в порфириновия пръстен. В COFs той може да бъде включен в структурата на рамката чрез ковалентно свързване с други органични градивни елементи, например чрез образуване на иминна връзка или други ковалентни реакции.
Разлики в употребата
Въпреки това, използването на органични лиганди в MOF и COF не е напълно взаимозаменяемо.
При MOF синтеза координационната химия на взаимодействието метал - лиганд е от решаващо значение. Изборът на метални йони и координационната геометрия на лигандите около металните центрове определят структурата на MOF. Лигандите трябва да имат подходящи донорни атоми и режими на координация, за да образуват стабилни координационни връзки с металните йони.
При COF синтеза фокусът е върху образуването на ковалентни връзки. Органичните лиганди трябва да имат реактивни функционални групи, които могат да претърпят кондензация или други реакции на образуване на ковалентна връзка. например,CAS 636 - 46 - 4 | 4 - Хидроксиизофталова киселинаможе да се използва в MOF синтез чрез координиране с метални йони чрез неговите карбоксилатни групи. Но за синтеза на COF неговата хидроксилна група може да се използва за участие в реакции за образуване на ковалентна връзка като естерификация или етерификация с други мономери.
Съображения за използване на органични лиганди в MOF и COF синтез
Когато се използват органични лиганди за MOF и COF синтез, трябва да се вземат предвид няколко фактора.
Химическа стабилност
Органичните лиганди трябва да са стабилни при реакционните условия, използвани за MOF или COF синтез. При MOF синтеза реакцията често включва метални соли в разтвор и лигандите трябва да бъдат стабилни в присъствието на метални йони и разтворители. При синтеза на COF могат да се използват условия на висока температура или високо налягане за образуване на ковалентна връзка, така че лигандите трябва да могат да издържат на тези условия без разлагане.
Разтворимост
Разтворимостта на органичните лиганди в реакционните разтворители също е важна. При MOF синтеза е необходима добра разтворимост на лигандите в реакционната среда, за да се осигури ефективна координация с метални йони. При синтеза на COF правилната разтворимост може да улесни реакцията между мономерите и образуването на хомогенна реакционна смес.
Функционална групова съвместимост
Функционалните групи на органичните лиганди трябва да са съвместими с реакционните механизми в MOF и COF синтеза. При синтеза на MOF, донорните атоми на лигандите трябва да имат подходящи способности за отдаване на електрони, за да образуват стабилни координационни връзки. При синтеза на COF, реактивните функционални групи трябва да могат да участват в реакции за образуване на ковалентна връзка без намеса от други групи на лиганда.
Нашите предложения като MOF и COF доставчик на лиганди
Като доставчик на MOF & COF лиганди, ние предлагаме широка гама от висококачествени органични лиганди. Нашите лиганди са внимателно подбрани и синтезирани, за да отговорят на специфичните изисквания на MOF и COF синтеза. Ние предоставяме лиганди с различни функционални групи, размери и геометрия, за да позволим проектирането и синтеза на различни MOF и COF.
Независимо дали сте изследовател в академичните среди или професионалист в индустрията, нашите лиганди могат да ви помогнат да изследвате нови MOF и COF материали с подобрени свойства и производителност. Ние се ангажираме да предоставяме отлично обслужване на клиентите и техническа поддръжка, за да гарантираме вашия успех в научноизследователската и развойната дейност на MOF и COF.
Заключение
В заключение, докато някои органични лиганди могат да се използват както в MOF, така и в COF материали, има различни разлики в тяхното използване поради различните механизми на свързване в MOF и COF. Разбирането на тези разлики и факторите, влияещи върху селекцията на лиганди, е от решаващо значение за успешния синтез на MOF и COF. Като MOF & COF доставчик на лиганди, ние сме тук, за да подкрепим вашите нужди от изследвания и разработки. Ако се интересувате от нашите продукти и искате да обсъдите вашите специфични изисквания за MOF или COF синтез, моля не се колебайте да се свържете с нас за допълнителни преговори за доставка.
Референции
- Yaghi, OM; О'Кийф, М.; Ockwig, NW; Чае, Хонгконг; Едауди, М.; Ким, Дж. Ретикуларен синтез и дизайн на нови материали. Nature 2003, 423, 705 - 714.
- Côté, AP; Бенин, AI; Ockwig, NW; О'Кийф, М.; Matzger, AJ; Yaghi, OM Порести, кристални, ковалентни органични рамки. Наука 2005, 310, 1166 - 1170.
- Фурукава, Х.; Кордова, KE; О'Кийф, М.; Yaghi, OM Химията и приложенията на метало-органични рамки. Наука 2013, 341, 1230444.