Química reticular en su forma quiral: marco metálico-orgánico axialmente quiral Zr (IV) como estudio de caso

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química
• La cristalografía

Sus antecedentes:

• La química reticular, en particular los marcos metálico-orgánicos (MOF), se basa en la interacción de los ligandos orgánicos y las unidades de construcción secundarias inorgánicas (SBU).
• Las variaciones de ligandos afectan significativamente la estructura y la función de MOF, sin embargo, el papel de la quiralidad de ligandos sigue siendo poco explorado.

Objetivo del estudio:

• Investigar la influencia de la quiralidad de los ligandos orgánicos en la síntesis y las propiedades de los MOF a base de circonio.
• Explorar la formación de estructuras topológicas distintas y propiedades funcionales controladas por la quiralidad del ligando y las condiciones de reacción.

Principales métodos:

• Síntesis de MOFs a base de circonio utilizando ligandos de ácido 1,1'-espirobiindano-7,7'-fosfórico funcionalizados de forma inherentemente quiral.
• Control de la topología del marco y la formación de la fase a través de la quiralidad del ligando (enantiopuro vs. racémica) y la temperatura.
• Caracterización de las estructuras de MOF, topologías (sjt, alb, azs) y porosidad.
• Evaluación del rendimiento de la absorción de vapor de agua.

Principales resultados:

• Se sintetizaron dos estructuras topológicas distintas, Spiro-1 (homoquiral, topología sjt) y Spiro-3 (racémica, topología alb).
• Se formó una fase cinéticamente estable, Spiro-4 (racémico, azs neto), bajo condiciones de temperatura específicas.
• Spiro-1 exhibió una notable absorción de vapor de agua debido a sus grandes cavidades, alta porosidad y grupos hidrófilos.
• Spiro-3 y Spiro-4 mostraron una mala absorción de agua debido a los sistemas de poros desfavorables y la inestabilidad estructural.

Conclusiones:

• La quiralidad de los ligandos es un factor crítico para dirigir la topología de MOF y la funcionalidad del material de afinación.
• El estudio demuestra un control exitoso de la estructura y el rendimiento de MOF a través de ligandos quirales.
• Este trabajo contribuye a la comprensión y el desarrollo de la química reticular y los materiales porosos funcionales.