Σύνθεση και χαρακτηρισμός νέων μεταλλο-οργανικών πλεγμάτων με πολυτοπικούς πυριδυλο-καρβοξυλικούς κα πολυκαρβοξυλικούς υποκαταστάτες

Abstract

Το θέμα της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η σύνθεση και ο χαρακτηρισμός νέων μεταλλο-οργανικών πλεγμάτων. Τα υλικά αυτά έχουν προσελκύσει τα τελευταία χρόνια σημαντικό ερευνητικό ενδιαφέρον όχι μόνο για τις αισθητικά όμορφες δομές τους αλλά, κυρίως, για την πληθώρα εφαρμογών τους σε διάφορα πεδία, όπως είναι η αποθήκευση και ο διαχωρισμός αερίων, ο μαγνητισμός, η μεταφορά φαρμάκων, η κατάλυση, κλπ. Το χαρακτηριστικό των MOFs που αποτελεί κλειδί για τη χρήση τους σε τεχνολογικές εφαρμογές είναι η μικροπορώδης δομή τους που επιτρέπει την προσρόφηση / αποθήκευση αερίων περιβαλλοντικού ενδιαφέροντος καθώς και διάφορων ανόργανων / οργανικών μορίων. Στη συγκεκριμένη εργασία, έγινε σύνθεση μεταλλο-οργανικών πλεγμάτων από τη χρήση είτε χαμηλού κόστους εμπορικά διαθέσιμων πυριδυλο-καρβοξυλικών υποκαταστατών, όπως οι HINA (ισονικοτινικό οξύ) και Η2pdc (3,5-πυριδινο-δικαρβοξυλικό οξύ) ή ημιεύκαμπτων εκτεταμένων πυριδυλο-καρβοξυλικών υποκαταστατών, όπως οι HINIB (4-((πυριδ-4-υλ-μεθυλενο)αμινο) βενζοϊκό οξύ), H2PEIP (5-((πυριδ-4-υλ-μεθυλενο)αμινο)ισοφθαλικό οξύ) και H22-PEIP ((4-((πυριδ-4-υλ-μεθυλενο)αμινο)ισοφθαλικό οξύ)). Επιπλέον, χρησιμοποιήθηκαν τόσο ημιεύκαμπτοι όσο και άκαμπτοι πολυκαρβοξυλικοί υποκαταστάτες και συγκεκριμένα οι Η3CBIP (5-(4-καρβοξυ-διφαινυλιδενοαμινο)ισοφθαλικό οξύ)) και Η4DPAMP (5,5-(4,4-δικαρβοξυδιφαινυλοϋλαμινο)διϊσοφθαλικό οξύ), αντίστοιχα. Σε όλες τις περιπτώσεις ο βασικός στόχος ήταν η απομόνωση μικροπορωδών μεταλλο-οργανικών πλεγμάτων με ενδιαφέρουσες ιδιότητες (μαγνητικές, οπτικές, ικανότητα προσρόφησης αερίων / οργανικών μορίων, ικανότητα τροποποίησης της δομής τους μέσω αντιδράσεων σε μονοκρυστάλλους). Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας έγινε εφικτή η σύνθεση και η απομόνωση 24 νέων ενώσεων με κάποια από αυτά να παρουσιάζουν πρωτότυπα δομικά χαρακτηριστικά και ενδιαφέρουσες ιδιότητες.

The theme of the present thesis is the συντηεσισ and characterization of new metal organic frameworks (MOFs).These materials have attracted significant attention not only for their aesthetically pleasing structures but mainly for their several important potential applications in diverse areas including gas storage and separation, magnetism, drug delivery, catalysis, etc. The key feature of MOFs that makes them excellent candidates for use in technological applications is their microporous structure. Microporous MOFs are ideal materials for the adsorption / storage of gases of environmental interest as well as of various inorganic / organic molecules. One of the goals of this thesis involves the synthesis and characterization of new MOFs with the use of either low cost commercially available pyridine carboxylic acid ligands such as HINA (isonicotinic acid) and H2pdc (3,5-pyridinedicarboxylic acid) or semi-rigid elongated pyridine carboxylic acid ligands such as HINIB (4-(4-((pyrid-4-ylmethylene) amino) benzoic acid), H2PEIP (5-((pyrid-4-ylmethylene)amino) isophthalic acid) and H22PEIP (4-((pyrid-4-ylmethylene) amino) isophthalic acid)). In addition, semi-rigid and rigid elongated polycarboxylic ligands such as H3CBIP (5-(4-carboxybiphenylideneamino) isophthalic acid)) and H4DPAMP (5,5- (4,4-dicarboxybiphenylylamino) diisophthalic acid)), respectively were employed in the synthesis of new microporous MOFs. The main goal of these synthetic efforts was the isolation of new microporous MOFs with interesting structural features and properties (magnetic, optical, gas / organic molecules sorption, single – crystal to single – crystal transformation (SCSC)). In the present thesis, we describe the synthesis and characterization of 24 new MOFs, where some of them exhibit unique structural features with interesting properties.