Isoretikuläre MOFs, die aus Arylphosphonat-Linkern synthetisiert werden

• Antragsteller: Professor Dr. Jens Beckmann; Dr. Gündog Yücesan
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 415076322

Die kontrollierte Synthese von Metall-Organophosphonaten (MOPf) ist ein erklärtes Ziel von Wissenschaftlers die mit Metallorganischen Gerüstmaterialien (MOFs) arbeiten. MOFs auf Basis von (MOPf) zeigen eine hohe chemische Stabilität und sind weniger Luft-empfindlich als konventionelle MOFs die auf Carboxylaten basieren. Eine retikulare Chemie aufbauend auf Metall-Organophosphonaten wurde bisher nicht entwickelt, d.h. eine isoretikulare Ausdehnung hin zu Materialen mit vorhersehbaren Porengrößen wurde bisher nicht berichtet. Die Mehrheit der bekannten Metall-Organophosphonate bildet dichte laminare bzw. flache, stäbchenförmige Strukturen. Die Aussicht vorhersehbare Porengrößen in die Metall-Organophosphonat-Chemie einzuführen verspricht potentiell viele Anwendungsmöglichkeiten in der Medizin und in den Materialwissenschaften. Die Struktur und Geometrie der verbrückenden Liganden ist der wichtigste Faktor der über die endgültige Struktur der MOFs bestimmt. Um die Grundlagen der retikularen Metall-Organophosphonat Chemie zu erforschen sollen Arylpolyphosphonsäuren mit verschiedenen Längen und Formen untersucht werden. Zum jetzigen Zeitpunkt solche systematischen Studien nicht durchgeführt worden. Wir haben daher drei Gruppen von Arylpolyphosphonsäure-Liganden mit komplementäre geometrische Formen (abgekürzt V, Y, X) und Längen ersonnen um daraus Metallkomplexe mit ausgewählten Übergangsmetallen plus Zn-, Al- und Ca-Ionen herzustellen, deren Poren- und Hohlraumgröße in vorhersehbaren Maße zunehmen sollte. Die erste Gruppen von verbrückenden Liganden bestehen aus V-förmigen Aryldiphosphonaten und beinhalten 1,2-Bis(p-phosphonatophenyl)benzol, 1,2-Bis(p-phosphonatobisphenyl)benzol und 1,2-Bis(p-phosphonatoterphenyl)benzol sowie die entsprechenden Verbindungen in 1,3-Position. Die zweite Gruppe der Y-förmigen Aryltriphosphonaten enthält die verbrückenden Liganden 1,3,5-Tris-(4-phosphonophenyl)benzol, 1,3,5-Tris-(4-phosphonobisphenyl)benzol und 1,3,5-Tris-(4-phosphonoterphenyl)benzol. Die dritte Gruppe enthält X-förmige Aryltetraphosphonate, die auf planaren Porphyrin-Kernen und tetraedrischen Methan-. bzw. Silane-Kernen beruhen. Die Porphyrin-basierten Liganden beinhalten meso-Tetra(4-phosphorylphenyl)porphin, meso-Tetra(4-phosphorylbisphenyl)porphin und meso-Tetra(4-phosphorylterphenyl)porphin. Die Methan-. bzw. Silane-basierten Liganden umfassen die Methan- bzw. Silan-tetra-p-tetraterphenylphosphonsäure, sowie die Methan- bzw. Silan-tetra-p-tetrabiphenylphosphonsäure. In dieser Studien beschäftigen wir uns erstmals systematisch mit der retikularen Chemie der MOPf in dem wir die Arylpolyphosphonat-Liganden in ihrer Länge varieren. Die Synthese der Liganden und Metall-Komplexe erfolgt unter Ausnutzung metallorganischer, hydro- solvothermaler Synthesemethoden. Einkristall- und Pulverröntgenbeugung wird zur Strukturaufklärung eingesetzt. BET-Analysen und die Messungen von Protonenleitfähigkeiten erfolgt an ausgesuchten Verbindungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien, Schweiz, Türkei
• Kooperationspartner: Dr. Michael Dieter Wörle; Dr. A. Özgür Yazaydin; Professor Dr. Yunus Zorlu