Modelling of coordination polymer of M2+ (M = Zn, Co, Cu) from ditopic organic linkers (maleic acid, 1,2-dicarboxylic-bencene acid and 4,4’-bipyridine) and their photoreactive properties

Abstract

Los Metal-Organic Frameworks (MOFs) son un tipo de polímeros de coordinación que se caracterizan por su gran versatilidad, área superficial y porosidad regular. Los MOFs están constituidos principalmente por iones o clústeres metálicos coordinados por ligantes orgánicos formando polímeros cristalinos. Estos polímeros de coordinación se dividen en tres generaciones desde compuestos con utilidad estructural hasta la tercera generación que corresponde a MOFs sensibles a estímulos. Se realizó síntesis hidrotermal utilizando hexametilentetramina (HMTA), 4,4’bipiridina y ácido maleico como ligantes y las siguientes sales metálicas: cloruro de cobre (II), cloruro de manganeso (II), nitrato de zinc (II) y nitrato de cobalto (II) por sus respectivos iones metálicos. Las dieciocho muestras obtenidas fueron caracterizadas por FTIR y espectroscopía UV-Vis, pero solo las muestras de la tercera fase fueron aptas para ser analizadas por difracción de rayos X (DR-X). Las fases identificadas por DRX solo incluyeron 4,4-bipiridina y contraiones y/o moléculas de agua en la esfera de coordinación. Los polímeros de coordinación identificados de Cu (II) y Mn (II) presentaron porosidades demasiado pequeñas para aplicaciones de adsorción; por otro lado, las fases identificadas de Co (II) y Zn (II) son minoritarias, pero solo podrían ser útiles para la adsorción de moléculas pequeñas como el dióxido de carbono. La modelación de estos compuestos se hizo a partir de las fases identificadas por DRX, los patrones DRX simulados se compararon con los patrones experimentales. Por otro lado, se postuló una posible modificación post sintética mediante la ciclo-adición por Diels Alder del 1,3-butadieno al ácido maleico y la una posible foto-respuesta por la dimerización del anhídrido maleico cuando está de ligante. Para corroborar ambas posibilidades se calculó la orientación y superposición de orbitales que favorezcan esta reacción. Lo polímeros sintetizados son estructuras base, pero cuya modificación permitiría polímeros de coordinación funcionales con especial aplicación en absorción de gases.