ES2645260T3 - Estructura organometálica con apertura de poro excepcionalmente grande - Google Patents

Estructura organometálica con apertura de poro excepcionalmente grande Download PDF

Info

Publication number
ES2645260T3
ES2645260T3 ES12846793.3T ES12846793T ES2645260T3 ES 2645260 T3 ES2645260 T3 ES 2645260T3 ES 12846793 T ES12846793 T ES 12846793T ES 2645260 T3 ES2645260 T3 ES 2645260T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
irmof
substituted
mof
mmol
atoms
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES12846793.3T
Other languages
English (en)
Inventor
Omar M. Yaghi
Hiroyasu Furukawa
Hexiang Deng
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of California Berkeley
University of California San Diego UCSD
Original Assignee
University of California Berkeley
University of California San Diego UCSD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of California Berkeley, University of California San Diego UCSD filed Critical University of California Berkeley
Application granted granted Critical
Publication of ES2645260T3 publication Critical patent/ES2645260T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/06—Organic compounds, e.g. natural or synthetic hydrocarbons, polyolefins, mineral oil, petrolatum or ozokerite
    • A61K47/24—Organic compounds, e.g. natural or synthetic hydrocarbons, polyolefins, mineral oil, petrolatum or ozokerite containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen, halogen, nitrogen or sulfur, e.g. cyclomethicone or phospholipids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00—Medicinal preparations containing peptides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
    • B01J20/0225—Compounds of Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/223—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material containing metals, e.g. organo-metallic compounds, coordination complexes
    • B01J20/226—Coordination polymers, e.g. metal-organic frameworks [MOF], zeolitic imidazolate frameworks [ZIF]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28016—Particle form
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
    • B01J20/28066—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area being more than 1000 m2/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28069—Pore volume, e.g. total pore volume, mesopore volume, micropore volume
    • B01J20/28073—Pore volume, e.g. total pore volume, mesopore volume, micropore volume being in the range 0.5-1.0 ml/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28069—Pore volume, e.g. total pore volume, mesopore volume, micropore volume
    • B01J20/28076—Pore volume, e.g. total pore volume, mesopore volume, micropore volume being more than 1.0 ml/g
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/285—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using synthetic organic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F3/00—Compounds containing elements of Groups 2 or 12 of the Periodic Table
    • C07F3/02—Magnesium compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F3/00—Compounds containing elements of Groups 2 or 12 of the Periodic Table
    • C07F3/06—Zinc compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F5/00—Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
    • C07F5/02—Boron compounds
    • C07F5/025—Boronic and borinic acid compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/22—Tin compounds
    • C07F7/2224—Compounds having one or more tin-oxygen linkages
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/20—Organic adsorbents
    • B01D2253/204—Metal organic frameworks (MOF's)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/50—Aspects relating to the use of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/58—Use in a single column

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

Una MOF o IRMOF que comprenden la estructura general MLM, en donde M comprende un metal y L es un radical de enlace de Fórmula I: **Fórmula** en donde, A1-A8 son independientemente N o C; X1 y X2 se seleccionan cada uno entre alquilos sustituidos, alquenilos sustituidos, alquinilos sustituidos, arilos sustituidos, hetero-alquilos sustituidos o no sustituidos, hetero-alquenilos sustituidos o no sustituidos, hetero-alquinilos sustituidos o no sustituidos, hetero-arilos sustituidos o no sustituidos, heterociclos sustituidos o no sustituidos, halos, hidroxilos, anhídridos, carbonilos, carboxilos, carbonatos, carboxilatos, aldehídos, haloformilos, ésteres, hidroperóxidos, peróxidos, éteres, ortoésteres, carboxamidas, aminas, iminas, imidas, azidas, azos, cianatos, isocianatos, nitratos, nitrilos, isonitrilos, nitrosos, nitros, nitrosooxi, piridilos, sulfhidrilos, sulfuros, disulfuros, sulfinilos, sulfuros, tiocianatos, isotiocianatos, carbonotioilos, fosfinos, fosfonos y fosfatos; R1 y R10 son hidroxilos; R2-R5, R7, R9, R11 y R12 son hidrógeno; y R6 y R8 se seleccionan a partir de alquilo C1-C12, alquenilo C1-C12, alquenilo C1-C12 sustituido, alquinilo C1-C12, alquinilo C1-C12 sustituido, heteroalquilo C1-C12, heteroalquilo C1-C12 sustituido, heteroalquenilo C1-C12, heteroalquenilo C1-C12 sustituido, heteroalquinilo C1-C12 y heteroalquinilo C1-C12 sustituido z es un número del 1 al 15; y con la condición de que R esté ausente cuando se une a un A que es N.

Description

DESCRIPIÓN
Estructura organometálica con apertura de poro excepcionalmente grande
Referencia cruzada a solicitudes relacionadas 5
Esta solicitud reclama prioridad para la Solicitud Provisional de Estados Unidos con Núm. de Serie. 61/547.031, presentada el 13 de octubre de 2011.
Declaración referente a la investigación patrocinada federalmente 10
Esta invención se realizó con el apoyo del Gobierno bajo la Concesión Núm. FG02-08ER15935, otorgada por el Departamento de Energía de los Estados Unidos y la Concesión Núm. W911NF-06-1-0405, otorgada por el Ejército de los Estados Unidos. El gobierno tiene ciertos derechos en esta invención.
15
Campo técnico
La invención se refiere a métodos para producir cristales porosos, tales como estructuras organometálicas (MOF) o estructuras organometálicas isoreticulares (IRMOF), las MOF o IRMOF producidas a partir de los mismos, y el uso de las MOF o IRMOF para diversas aplicaciones, incluida la administración de fármacos, el almacenamiento gases, 20 la separación de gases, el almacenamiento de moléculas inorgánicas y/u orgánicas, sensores químicos, conductores, descontaminación de agua y purificación de agua.
Antecedentes
25
La apertura de poro y el diámetro de poro interno más grandes referidos son 32 × 24 Å2 y 47 Å, respectivamente; ambos los cuales se encuentran en estructuras organometálicas (MOF). Los intentos de utilizar conexiones largas en la síntesis de MOF para permitir aperturas de poro grandes han fracasado. Las estructuras resultantes o bien producen estructuras interpenetrantes, lo que restringe el tamaño de la apertura de poro, o producen estructuras frágiles que se destruyen tras la eliminación de las especies huésped. 30
El documento WO2011038208 (A2) describe estructuras orgánicas metálicas abiertas con una superficie específica y una gran capacidad de almacenamiento de gas. El documento WO 2009/042802 A1, el documento WO 2006/110740 A2, CHRISTIAN DOONAN ET AL: "Hydrogen Storage in Metal-Organic Frameworks", 22 de mayo de 2009 (2009-05-22), páginas 1-27, el documento WO 2010/148374 A2 describen las MOF y sus usos. 35
Compendio
La siguiente descripción presenta nuevos métodos para producir estructuras cristalinas porosas con aperturas de poro excepcionalmente grandes que no se habían presentado anteriormente. Además, la descripción proporciona la 40 caracterización de estos cristales porosos, y los métodos de uso de los mismos.
En un aspecto, la presente invención proporciona una MOF o IRMOF de acuerdo con la reivindicación 1. En otro aspecto, la presente invención proporciona un método para preparar una MOF o IRMOF de acuerdo con la reivindicación 6. En otro aspecto, la presente invención proporciona un método de sorción de uno o más productos 45 químicos de acuerdo con la reivindicación 7.
La descripción proporciona una MOF o IRMOF que comprende la estructura general M-L-M, en donde M comprende un metal y L es un radical enlazador de Fórmula I:
50
en donde,
A1-A8 son independientemente N o C;
X2 y X2 son FG; 55
R1-R12 se seleccionan independientemente del grupo que comprende H, FG, alquilo (C1-C12), alquilo (C1-C12) sustituido, alquenilo (C1-C12), alquenilo (C1-C22) sustituido, alquinilo (C1-C12), alquinilo (C1-C12) sustituido, heteroalquilo (C1-C12), heteroalquilo (C1-C12) sustituido, heteroalquenilo (C1-C12), heteroalquenilo (C1-C12) sustituido, heteroalquinilo (C1-C12), heteroalquinilo (C1-C12) sustituido, cicloalquilo (C1-C12), cicloalquilo (C1-C12) sustituido, arilo, arilo sustituido, heterociclo, heterociclo sustituido, -C(R13)3, -CH(R13)2, -CH2R13, -C(R13)3, 5
-CH(R14)2, -CH2R14, -OC(R13)3, -OCH(R13)2, -OCH2R14, -OC(R14)3, -OCH(R14)2, -OCH2R14,
en donde R2 y R2 se conectan entre sí para formar un anillo sustituido o no sustituido seleccionado del grupo 10 que comprende cicloalquilo, arilo y heterociclo, y en donde R3 y R4 se conectan entre sí para formar un anillo sustituido o no sustituido seleccionado del grupo que comprende cicloalquilo, arilo y heterociclo;
R13 se selecciona del grupo que comprende FG, alquilo (C1-C12), alquilo (C1-C12) sustituido, alquenilo (C1-C12), alquenilo (C1-C12) sustituido, alquinilo (C1-C12), alquinilo (C1-C12) sustituido, heteroalquilo (C1-C12), heteroalquilo (C1-C12) sustituido, heteroalquenilo (C1-C12), heteroalquenilo (C1-C12) sustituido, heteroalquinilo 15 (C1-C12), heteroalquinilo (C1-C12) sustituido, hemiacetal, hemicetal, acetal, cetal y ortoéster;
R14 es uno o más anillos sustituidos o no sustituidos seleccionados del grupo que comprende cicloalquilo, arilo y heterociclo;
y es un número de 0 a 3;
z es un número de 0 a 20; y 20
con la condición de que R está ausente cuando se une a un A que es N. En una realización, M es un metal de transición o un metal alcalinotérreo. Por ejemplo, M es Mg o Zn. En otra realización, X1 y X2 son ácidos carboxílicos. En otra realización adicional, A1-A8 son C. En otra realización adicional de cualquiera de los anteriores, R2 a R10 son hidroxilos; R2-R5, R7, R9, R11 y R12 son hidrógeno; y R6 y R8 se seleccionan del grupo que consiste en alquilo (C2-C22), alquenilo (C1-C12), alquenilo (C1-C12) sustituido, (C2-C12) alquinilo, alquinilo 25 (C1-C12) sustituido, heteroalquilo (C1-C12), heteroalquilo (C1-C12) sustituido, heteroalquenilo (C1-C12), heteroalquenilo (C1-C12) sustituido, heteroalquinilo (C1-C12) y heteroalquinilo (C1-C12) sustituido. En otras realizaciones adicionales, R6 y R8 son alquilos (C2-C6). En otras realizaciones adicionales, z es un número de 1 a 15. En otra realización, la MOF o IRMOF comprende adicionalmente un reaccionante post-estructura. En otra realización adicional, el reaccionante post-estructura disminuye el carácter hidrófobo de la estructura. En 30 otra realización, al menos un radical enlazador comprende la Fórmula I(a):
Fórmula I (a).
En otra realización, la MOF o IRMOF comprende la estructura general M-L-M, en donde M comprende un metal y L 35 es un radical enlazador, y en donde al menos un radical enlazador comprende Fórmula IV (a):
Fórmula IV (a).
En otra realización adicional, la IRMOF o MOF comprende adicionalmente al menos un radical enlazador que tiene la Fórmula IV (a):
5
Fórmula IV (a).
La descripción también proporciona una MOF o IRMOF que comprende la estructura general M-L-M, en donde M comprende un metal y L es un radical enlazador, y en donde al menos un radical enlazador comprende Fórmula IV (b):
Fórmula IV (b).
en donde, y es un número de 0 a 20. En otra realización, la MOF o IRMOF comprende adicionalmente al menos un radical enlazador que tiene la Fórmula IV (b): 5
Fórmula IV (b).
en donde, y es un número de 0 a 20.
La descripción también proporciona un método para preparar la MOF o IRMOF como se describió anteriormente que 5 comprende una reacción a una temperatura elevada que comprende un disolvente, sal que contiene metal y un radical enlazador de Fórmula I:
en donde, 10
A1-A8 son independientemente N o C;
X2 y X2 son FG;
R1-R12 se seleccionan independientemente del grupo que comprende H, FG, alquilo (C1-C12), alquilo (C1-C12) sustituido, alquenilo (C1-C12), alquenilo (C1-C22) sustituido, alquinilo (C1-C12), alquinilo (C1-C12) sustituido, 15 heteroalquilo (C1-C12), heteroalquilo (C1-C12) sustituido, heteroalquenilo (C1-C12), heteroalquenilo (C1-C12) sustituido, heteroalquinilo (C1-C12), heteroalquinilo (C1-C12) sustituido, cicloalquilo (C1-C12), cicloalquilo (C1-C12) sustituido, arilo, arilo sustituido, heterociclo, heterociclo sustituido, -C(R13)3, -CH(R13)2,
-CH2R13, -C(R13)3, -CH(R14)2, -CH2R14, -OC(R13)3, -OCH(R13)2, -OCH2R14, - OC(R14)3, -OCH(R14)2, -OCH2R14,
20
en donde R2 y R2 se conectan entre sí para formar un anillo sustituido o no sustituido seleccionado del grupo que comprende cicloalquilo, arilo y heterociclo, y en donde R3 y R4 se conectan entre sí para formar un anillo sustituido o no sustituido seleccionado del grupo que comprende cicloalquilo, arilo y heterociclo; 5
R13 se selecciona del grupo que comprende FG, alquilo (C1-C12), alquilo (C1-C12) sustituido, alquenilo (C1-C12), alquenilo (C1-C12) sustituido, alquinilo (C1-C12), alquinilo (C1-C12) sustituido, heteroalquilo (C1-C12), heteroalquilo (C1-C12) sustituido, heteroalquenilo (C1-C12), heteroalquenilo (C1-C12) sustituido, heteroalquinilo (C1-C12), heteroalquinilo (C1-C12) sustituido, hemiacetal, hemicetal, acetal, cetal y ortoéster;
R14 es uno o más anillos sustituidos o no sustituidos seleccionados del grupo que comprende cicloalquilo, arilo 10 y heterociclo;
y es un número de 0 a 3;
z es un número de 0 a 20; y
con la condición de que R está ausente cuando se une a un A que es N.
15
Breve descripción de las figuras
Las Figuras adjuntas, que se incorporan y constituyen una parte de esta memoria descriptiva, ilustran una o más realizaciones de la descripción y, junto con la descripción detallada, sirven para explicar los principios y las implementaciones de la descripción. 20
La Figura 1 proporciona la estructura química de conexiones orgánicas utilizadas en la síntesis de una serie de nueve IRMOF. La conexión DOT (I) con una longitud de 7 Å se expande a once anillos de fenilo sustituidos para formar un enlace DOT (XI) de 50 Å de longitud de enlace.
La Figura 2 proporciona una estructura cristalina única de IRMOF-74. La conexión DOT se une con una 25 unidad de construcción secundaria de óxido metálico (SBU) para preparar la estructura IRMOF-74 tridimensional con canales hexagonales unidimensional. Los átomos de C se muestran en color gris claro, los átomos de O en color negro, los átomos de Mg o Zn de 5 coordinadas con el sitio de metal abierto se muestran en color gris oscuro, los átomos de H y los ligandos terminales que sobresalen en los poros se han omitido para mayor claridad. 30
La Figura 3 proporciona patrones de difracción de rayos X de la serie IRMOF-74. También se presentan superposiciones de patrones de difracción de rayos X experimentales y refinados (arriba, observar las líneas superpuestas) y simulados (segundo desde arriba). La diferencia de los patrones experimentales y refinados (segundo desde abajo) y las posiciones de Bragg (abajo) se muestran en a - h para IRMOF-74-II a XI, respectivamente. 35
La Figura 4A-B proporciona estructuras cristalinas de la serie IRMOF-74. (A) Vistas en perspectiva de un solo canal unidimensional mostrado para cada miembro de la serie IRMOF comenzando por el más pequeño (arriba a la derecha). La apertura de poro se describe por la longitud de la diagonal y la distancia entre los dos bordes opuestos en la sección transversal hexagonal regular. Las cadenas de hexilo se omiten por claridad así como por los átomos de hidrógeno. Los átomos de C se muestran en color gris claro, los átomos de O en color 40 negro, los átomos de Mg y ZN son de color gris oscuro. (B) Vista lateral en perspectiva del canal hexagonal que muestra el anillo de 282 átomos que define la apertura de poro del miembro más grande de la serie, IRMOF-74-XI.
La Figura 5 proporciona isotermas de adsorción de Ar para la serie IRMOF-74 a 87K. La capacidad de absorción de Ar, que refleja el volumen de poro de la estructura, aumenta sistemáticamente de IRMOF-74-I a 45 XI, lo que corresponde a la longitud creciente de los enlaces orgánicos. IRMOF-74-VI muestra una absorción menor que IRMOF-74-V debido al uso de Zn en lugar de Mg en la SBU. Solo se muestra la ramificación de adsorción de las isotermas Ar como aclaración. P/P0 es presión relativa. La incertidumbre del aparato es ± 5%.
La Figura 6A-D presenta un estudio de inclusión de moléculas grandes seleccionadas en series IRMOF-74. Este procedimiento se controló a través de la disminución de la absorbancia a una longitud de onda 50 seleccionada en función del tiempo de contacto. (A) Vitamina-B12 en IRMOF-74-IV con IRMOF-74-III como control, (B) MOP-18 en IRMOF-74-V con IRMOF-74-IV como control, (C) Mioglobina en IRMOF-74-VII funcionalizado con mono-metiléter de trietilenglicol, denominado IRMOF-74-VII-oeg, con IRMOF-74-VII funcionalizado con cadena de hexilo, denominado IRMOF-74-VII-hex, como control, (D) Proteína fluorescente verde (GFP) en IRMOF-74-IX con IRMOF-74-V-hex como control. Para cada medición, la absorbancia inicial 55 se normalizó a 1,0. Una ilustración del complejo de inclusión para cada estudio se muestra como un recuadro en (A)-(D).
La Figura 7 proporciona una comparación del patrón de PXRD experimental de IRMOF-74-II sintetizado (arriba) con el patrón de difracción de IRMOF-74-II simulado (abajo). Se muestran las tres primeras reflexiones más intensas. 60
La Figura 8 proporciona una comparación del patrón de PXRD experimental de IRMOF-74-III sintetizado (arriba) con el patrón de difracción de IRMOF-74-III simulado (abajo). Se muestran las cuatro primeras reflexiones más intensas.
La Figura 9 proporciona una comparación del patrón de PXRD experimental de IRMOF-74-IV sintetizado (arriba) con el patrón de difracción de IRMOF-74-IV simulado (abajo). Se muestran las cinco primeras 5 reflexiones más intensas.
La Figura 10 proporciona una comparación del patrón de PXRD experimental de IRMOF-74-V sintetizado (arriba) con el patrón de difracción de IRMOF-74-V simulado (abajo). Se muestran las seis primeras reflexiones más intensas.
La Figura 11 proporciona una comparación del patrón de PXRD experimental de IRMOF-74-V-hex sintetizado 10 (arriba) con el patrón de difracción de IRMOF-74-V-hex simulado (parte inferior). Se muestran las cinco primeras reflexiones más intensas.
La Figura 12 proporciona una comparación del patrón de PXRD experimental de IRMOF-74-VI sintetizado (arriba) con el patrón de difracción de IRMOF-74-VI simulado (abajo). Se muestran las cinco primeras reflexiones más intensas. 15
La Figura 13 proporciona una comparación del patrón de PXRD experimental de IRMOF-74-VII activado (arriba) con el patrón de difracción de IRMOF-74-VII simulado (abajo). Se muestran las cuatro primeras reflexiones más intensas.
La Figura 14 proporciona una comparación del patrón de PXRD experimental de IRMOF-74-VII-oeg activado (arriba) con el patrón de difracción de IRMOF-74-VII-oeg simulado (abajo). Se muestran las cuatro primeras 20 reflexiones más intensas.
La Figura 15 proporciona una comparación del patrón de PXRD experimental de IRMOF-74-IX activado (arriba) con el patrón de difracción de IRMOF-74-IX simulado (abajo). Se muestran las cinco primeras reflexiones más intensas.
La Figura 16 proporciona una comparación del patrón de PXRD experimental de IRMOF-74-XI activado 25 (arriba) con el patrón de difracción de IRMOF-74-XI simulado (abajo). Se muestran las dos primeras reflexiones más intensas.
La Figura 17 presenta imágenes SEM con diferentes escalas, revelando la morfología monofásica de IRMOF-74-I.
La Figura 18 presenta imágenes SEM con diferentes escalas, revelando la morfología monofásica de IRMOF-30 74-II.
La Figura 19 presenta imágenes SEM con diferentes escalas, revelando la morfología monofásica de IRMOF-74-III.
La Figura 20 presenta imágenes SEM con diferentes escalas, revelando la morfología monofásica de IRMOF-74-IV. 35
La Figura 21 presenta imágenes SEM con diferentes escalas, revelando la morfología monofásica de IRMOF-74-V.
La Figura 22 presenta imágenes SEM con diferentes escalas, revelando la morfología monofásica de IRMOF-74-VI.
La Figura 23 presenta imágenes SEM con diferentes escalas, revelando la morfología monofásica de IRMOF-40 74-VII.
La Figura 24 presenta imágenes SEM con diferentes escalas, revelando la morfología monofásica de IRMOF-74-IX.
La Figura 25 presenta imágenes SEM con diferentes escalas, revelando la morfología monofásica de IRMOF-74-XI. 45
La Figura 26 presenta una celda unitaria romboédrica de IRMOF-74-II que muestra canales hexagonales. Las aperturas de los poros se miden desde átomos de oxígeno de H2O opuestos coordinados con el magnesio octaédrico. Los átomos de C se muestran como puntos de color negros entre los átomos de Mg, los átomos de O se muestran como puntos inmediatamente adyacentes al átomo de Mg, y los átomos de Mg octaédricos se muestran en forma octaedros grandes. 50
La Figura 27 presenta una celda unitaria romboédrica de IRMOF-74-III que muestra canales hexagonales. Las aperturas de los poros se miden desde átomos de oxígeno de H2O opuestos coordinados con el magnesio octaédrico. Los átomos de C se muestran como puntos de color negro entre los átomos de Mg, los átomos de O se muestran como puntos inmediatamente adyacentes al átomo de Mg, y los átomos de Mg octaédricos se muestran en forma de octaedros grandes. 55
La Figura 28 presenta una celda unitaria romboédrica de IRMOF-74-IV que muestra canales hexagonales. Las aperturas de los poros se miden desde átomos de oxígeno de H2O opuestos coordinados con el magnesio octaédrico. Los átomos de C se muestran como puntos de color negro entre los átomos de Mg, los átomos de O se muestran como puntos inmediatamente adyacentes al átomo de Mg, y los átomos de Mg octaédricos se muestran en forma de octaedros grandes. 60
La Figura 29 presenta una celda unitaria romboédrica de IRMOF-74-V que muestra canales hexagonales. Las aperturas de los poros se miden desde átomos de oxígeno de H2O opuestos coordinados con el magnesio
octaédrico. Los átomos de C se muestran como puntos de color negro entre los átomos de Mg, los átomos de O se muestran como puntos inmediatamente adyacentes al átomo de Mg, y los átomos de Mg octaédricos se muestran en forma de octaedros grandes.
La Figura 30 presenta una celda unitaria romboédrica de IRMOF-74-V-hex que muestra canales hexagonales. Las aperturas de los poros se miden desde átomos de oxígeno de H2O opuestos coordinados con el magnesio 5 octaédrico. Los átomos de C se muestran como puntos de color negro entre los átomos de Mg, los átomos de O se muestran como puntos inmediatamente adyacentes al átomo de Mg, y los átomos de Mg octaédricos se muestran en forma de octaedros grandes.
La Figura 31 presenta una celda unitaria romboédrica de IRMOF-74-VI que muestra canales hexagonales. Las aperturas de los poros se miden desde átomos de oxígeno de H2O opuestos coordinados con el magnesio 10 octaédrico. Los átomos de C se muestran como puntos de color negro entre los átomos de Zn, los átomos de O se muestran como puntos inmediatamente adyacentes al átomo de Zn, y los átomos de Zn octaédricos se muestran en forma de octaedros grandes.
La Figura 32 presenta una celda unitaria romboédrica de IRMOF-74-VII que muestra canales hexagonales. Las aperturas de los poros se miden desde átomos de oxígeno de H2O opuestos coordinados con el magnesio 15 octaédrico. Los átomos de C se muestran como puntos de color negro entre los átomos de Mg, los átomos de O se muestran como puntos inmediatamente adyacentes al átomo de Mg, y los átomos de Mg octaédricos se muestran en forma de octaedros grandes.
La Figura 33 presenta una celda unitaria romboédrica de IRMOF-74-VII-oeg que muestra canales hexagonales. Las aperturas de los poros se miden desde átomos de oxígeno de H2O opuestos coordinados 20 con el magnesio octaédrico. Los átomos de C se muestran como puntos de color negro entre los átomos de Mg, los átomos de O se muestran como puntos inmediatamente adyacentes al átomo de Mg, y los átomos de Mg octaédricos se muestran en forma de octaedros grandes.
La Figura 34 presenta una celda unitaria romboédrica de IRMOF-74-IX que muestra canales hexagonales. Las aperturas de los poros se miden desde átomos de oxígeno de H2O opuestos coordinados con el magnesio 25 octaédrico. Los átomos de C se muestran como puntos de color negro entre los átomos de Mg, los átomos de O se muestran como puntos inmediatamente adyacentes al átomo de Mg, y los átomos de Mg octaédricos se muestran en forma de octaedros grandes.
La Figura 35 presenta una celda unidad romboédrica de IRMOF-74-XI que muestra canales hexagonales. Las aperturas de los poros se miden desde átomos de oxígeno de H2O opuestos coordinados con el magnesio 30 octaédrico. Los átomos de C se muestran como puntos de color negro entre los átomos de Mg, los átomos de O se muestran como puntos inmediatamente adyacentes al átomo de Mg, y los átomos de Mg octaédricos se muestran en forma de octaedros grandes.
La Figura 36 proporciona una traza TGA de IRMOF-74-II activado.
La Figura 37 proporciona una traza TGA de IRMOF-74-III activado. 35
La Figura 38 proporciona una traza TGA de IRMOF-74-IV activado.
La Figura 39 proporciona una traza TGA de IRMOF-74-V activado.
La Figura 40 proporciona una traza TGA de IRMOF-74-V-hex activado.
La Figura 41 proporciona una traza TGA de IRMOF-74-VI activado.
La Figura 42 proporciona una traza TGA de IRMOF-74-VII activado. 40
La Figura 43 proporciona una traza TGA de IRMOF-74-VII-oeg activado
La Figura 44 proporciona una traza TGA de IRMOF-74-IX activado.
La Figura 45 proporciona una traza TGA de IRMOF-74-XI activado.
La Figura 46 presenta espectros de RMN 13C CP/MAS de IRMOF-74-IX activado (línea superior) y su homólogo de enlace orgánico libre (línea inferior). 45
La Figura 47 proporciona una isoterma Ar de IRMOF-74-I a 87 K. Los símbolos rellenos y vacíos representan ramas de adsorción y desorción, respectivamente. La curva de conexión se presenta como una guía visual.
La Figura 48 proporciona una isoterma Ar de IRMOF-74-II a 87 K. Los símbolos rellenos y vacíos representan ramas de adsorción y desorción, respectivamente. La curva de conexión se presenta como una guía visual.
La Figura 49 proporciona una isoterma Ar de IRMOF-74-III a 87 K. Los símbolos rellenos y vacíos representan 50 ramas de adsorción y desorción, respectivamente. La curva de conexión se presenta como una guía visual.
La Figura 50 proporciona una isoterma Ar de IRMOF-74-IV a 87 K. Los símbolos rellenos y vacíos representan ramas de adsorción y desorción, respectivamente. La curva de conexión se presenta como una guía visual.
La Figura 51 proporciona una isoterma Ar de IRMOF-74-V a 87 K. Los símbolos rellenos y vacíos representan ramas de adsorción y desorción, respectivamente. La curva de conexión se presenta como una guía visual. 55
La Figura 52 proporciona una isoterma Ar de IRMOF-74-V-hex a 87 K. Los símbolos rellenos y vacíos representan ramas de adsorción y desorción, respectivamente. La curva de conexión se presenta como una guía visual.
La Figura 53 proporciona una isoterma Ar de IRMOF-74-VI a 87 K. Los símbolos rellenos y vacíos representan ramas de adsorción y desorción, respectivamente. La curva de conexión se presenta como una guía visual. 60
La Figura 54 proporciona una isoterma Ar de IRMOF-74-VII a 87 K. Los símbolos rellenos y vacíos representan ramas de adsorción y desorción, respectivamente. La curva de conexión se presenta como una
guía visual.
La Figura 55 proporciona una isoterma Ar de IRMOF-74-VII-oeg a 87 K. Los símbolos rellenos y vacíos representan ramas de adsorción y desorción, respectivamente. La curva de conexión es una guía visual.
La Figura 56 proporciona una isoterma Ar de IRMOF-74-IX a 87 K. Los símbolos rellenos y vacíos representan ramas de adsorción y desorción, respectivamente. La curva de conexión se presenta como una guía visual. 5
La Figura 57 proporciona una isoterma Ar de IRMOF-74-XI a 87 K. Los símbolos rellenos y vacíos representan ramas de adsorción y desorción, respectivamente. La curva de conexión se presenta como una guía visual.
La Figura 58 presenta la variación de absorción a 549 nm para VB12 en presencia de IRMOF-74-IV (color negro) e IRMOF-74-III (color rojo) en función del tiempo. Disolvente: metanol; T = 25,0 (2) °C; 1 = 1 cm; [VB12]0 = 1,1 × 10-4 M. 10
La Figura 59 proporciona patrones PXRD para IRMOF-74-IV (abajo) y VB12⊂IRMOF-74-IV (arriba).
La Figura 60 presenta la variación de absorción a 310 nm para MOP-18 en presencia de IRMOF-74-IV (arriba) e IRMOF-74-V (abajo) en función del tiempo. Disolvente: cloroformo; T = 25,0 (2) °C; 1 = 1 cm; [MOP-18]0 = 1,× 10-5 M.
La Figura 61 proporciona patrones PXRD de IRMOF-74-V (línea inferior) y MOP-18⊂IRMOF-74-V (línea 15 superior).
La Figura 62 proporciona una isoterma Ar de MOP-18⊂IRMOF-74-V a 87 K.
La Figura 63 proporciona una superposición de isoterma Ar de IRMOF-74-V (arriba) y MO-18-IRMOF-74-V (abajo) a 87 K.
La Figura 64 presenta la variación de absorción en la banda Soret (409 nm) para mioglobina en presencia de 20 IRMOF-74VII-oeg en función del tiempo. Disolvente: PBS; pH = 7.4; T = 25,0 (2) °C; 1 = 1 cm; [Mb]0 = 6,6 ×
10-6 M.
La Figura 65 proporciona patrones PXRD de IRMOF-74-VII-oeg (abajo) y Mb⊂IRMOF-74-VII-oeg (arriba).
La Figura 66 presenta la variación de absorción a 489 nm de GFP en presencia de IRMOF-74-IX como una función del tiempo. Disolvente: PBS; pH = 7,4; T = 25,0 (2) °C; l = 1 cm; [GFP]0 = 3,3× 10-6M. 25
La Figura 67 proporciona patrones PXRD de IRMOF-74-IX (línea inferior) y Mb⊂IRMOF-74-IX (línea superior).
La Figura 68A-B presenta imágenes microscópicas confocales de a) IRMOF-74-IX y b) GFP-IRMOF-74-IX.
Descripción detallada 30
Según se utiliza en la presente memoria y en las reivindicaciones adjuntas, las formas en singular "un", "uno", "una" y "el" y "la" incluyen los referentes en plural a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Así, por ejemplo, la referencia a "un grupo enlazador" incluye una pluralidad de tales grupos enlazadores y la referencia a "el poro" incluye la referencia a los poros que resultan del procedimiento y de las condiciones de reacción descritas en 35 la presente memoria.
Además, el uso de "o" significa "y/o" a menos que se indique lo contrario. De forma similar, "comprenden", "comprende", "que comprende" "incluyen", "incluye" y "que incluye" son intercambiables y no se pretende que sean limitantes. 40
Se entenderá adicionalmente que cuando las descripciones de varias realizaciones usen el término "que comprende", los expertos en la técnica entenderán que en algunos casos específicos, una realización puede describirse alternativamente usando un lenguaje "que consiste esencialmente en" o "que consiste en".
45
A menos que se defina lo contrario, todos los términos técnicos y científicos utilizados en la presente memoria tienen el mismo significado que el entendido comúnmente por un experto en la técnica a la que pertenece esta descripción. Aunque los métodos y materiales similares o equivalentes a los descritos en la presente memoria pueden usarse en la práctica de los métodos y composiciones descritos, los métodos, dispositivos y materiales ilustrativos se describen en la presente memoria. 50
Las publicaciones mencionadas anteriormente y en todo el texto se proporcionan únicamente para su descripción antes de la fecha de presentación de la presente solicitud. Nada en la presente memoria debe interpretarse como una admisión de que los autores de la presente invención no tienen derecho a anteceder tal descripción en virtud de una descripción previa. Además, con respecto a términos similares o idénticos encontrados en las referencias y 55 términos expresamente definidos en esta descripción, el término definiciones proporcionado en esta descripción predominará en todos los aspectos.
Un "metal" se refiere a un material sólido que normalmente es duro, brillante, maleable, fusible y dúctil, con buena conductividad eléctrica y térmica. Los "metales" utilizados en la presente memoria se refieren a metales 60 seleccionados entre metales alcalinos, metales alcalinotérreos, lantánidos, actínidos, metales de transición y metales post-transición. A menos que se indique lo contrario, para los fines de esta descripción, un "metal" incluye cualquier
ión en el que pueda formarse el metal.
El término "agrupamiento" se refiere a asociaciones identificables de 2 o más átomos. Tales asociaciones se establecen típicamente por algún tipo de enlace: iónico, covalente, Van der Waals, coordinado y similares.
5
El término "grupo enlazador" se refiere a una o más especies reactivas susceptibles de condensación que comprenden un átomo capaz de formar un enlace entre una cadena parental de radical enlazador y un grupo metálico o entre un radical enlazador y otro radical enlazador. Un grupo enlazador incluiría un complejo de coordinación definido en la presente memoria. Un agrupamiento enlazador puede ser parte de la propia cadena principal, p.ej. imidazoles, o alternativamente pueden surgir de la funcionalización de la cadena parental, p.ej., 10 añadiendo grupos ácido carboxílico a arilos. Los ejemplos de tales especies reactivas incluyen, pero no se limitan a, boro, oxígeno, carbono, nitrógeno, silicio, estaño, germanio, arsénico y fósforo. En ciertas realizaciones, el agrupamiento enlazador puede comprender una o más especies reactivas diferentes capaces de formar un enlace con un átomo de oxígeno puente. Por ejemplo, un agrupamiento enlazador puede comprender CO2H, CS2H, NO2, SO3H, Si(OH)3, Ge(OH)3, Sn(OH)3, Si(SH) 4, Ge(SH)4, Sn(SH)4, PO3H, AsO3H, AsO4H, P(SH)3, As(SH)3, CH(RSH)2, 15 C(RSH)3, CH(RNH2)2, C(RNH2)3, CH(ROH)2, C(ROH)3, CH(RCN)2, C(RCN)3, CH(SH)2, C(SH)3, CH(NH2)2, C(NH2)3, CH(OH)2, C(OH)3, CH(CN)2, y C(CN)3, en donde R es un grupo alquilo que tiene de 1 a 5 átomos de carbono, o un grupo arilo que comprende 1 a 2 anillos de fenilo y en donde el anillo de fenilo está opcionalmente sustituido con CH(SH)2, C(SH)3, CH(NH2)2, C(NH2)3, CH(OH)2, C(OH)3, CH(CN)2 y C(CN)3. Típicamente, los grupos enlazadores para unir metales en la generación de MOF contienen grupos funcionales ácido carboxílico. Los grupos enlazadores 20 son generalmente bases de Lewis, y por lo tanto tienen electrones de par solitario disponibles y/o pueden desprotonarse para formar bases de Lewis más fuertes. La versión desprotonada de los grupos enlazadores, por lo tanto, está abarcada por la descripción y en cualquier lugar donde se represente un grupo enlazador en una forma no protonada, se debe suponer que se incluye la forma desprotonada, a menos que se indique lo contrario. Por ejemplo, aunque las Fórmulas estructurales presentadas en la presente memoria se ilustran por tener ligandos de 25 ácido carboxílico, para los fines de esta descripción, se debe interpretar que estas estructuras ilustradas incluyen tanto ligandos de ácido carboxílico como carboxilato.
El término "número de coordinación" se refiere al número de átomos, grupos de átomos o agrupamientos enlazadores que se unen a un metal o ion de metal centrales donde sólo cuenta el enlace sigma entre cada átomo, 30 grupos de átomos o agrupamiento enlazador y el átomo central.
Un "radical enlazador" se refiere a un compuesto orgánico que puede formar un complejo de coordinación con uno o más metales. Generalmente, un radical enlazador comprende una cadena parental de un hidrocarburo, heteroalcano, heteroalqueno, heteroalquino o heterociclos; donde esta cadena parental puede estar sustituida con 35 uno o más grupos funcionales, que incluyen hidrocarburos adicionales sustituidos o no sustituidos, y heterociclos, o una combinación de los mismos; y en donde el radical enlazador contiene al menos un agrupamiento enlazador. En el caso de los heterociclos, heteroalcanos, heteroalquenos y heteroalquilos, uno o más heteroátomos pueden funcionar como grupos enlazadores o alternativamente como ligandos. Los ejemplos de tales heteroátomos incluyen, pero sin limitarse a, átomos de nitrógeno, oxígeno, azufre, boro, fósforo, silicio o aluminio que forman el 40 anillo. Además, un heterociclo, heteroalcano, heteroalqueno o heteroalquino también se puede funcionalizar con uno o más grupos de unión. Además, un heterociclo, heteroalcano, heteroalqueno o heteroalquino también se pueden funcionalizar con uno o más ligandos para añadir o aumentar la denticidad de la cadena parental basada en hetero. En el caso de hidrocarburos, típicamente uno o más de los grupos enlazadores del radical enlazador basado en hidrocarburo puede surgir de la funcionalización de la cadena parental de hidrocarburo con uno o más grupos 45 funcionales que pueden actuar a continuación como agrupamiento enlazador. Los ejemplos de tales grupos incluyen, pero no se limitan a, ácidos carboxílicos, hidroxilos, aminas, iminas, tioles, fosfinas, cetonas, aldehídos, haluros, cianos y nitros. En ciertos casos, porciones del propio hidrocarburo pueden funcionar como ligando, por ejemplo formando carbenos y carbocationes. También es bien sabido que los grupos funcionales que pueden ser ligandos son generalmente bases de Lewis y, por lo tanto, tienen electrones de par solitario disponibles y/o pueden 50 desprotonarse para formar bases de Lewis más fuertes. La versión desprotonada del ligando, por lo tanto, está abarcada por la descripción y en cualquier lugar en el que se represente un ligando en una forma no protonada, se debe suponer que la forma desprotonada está incluida, a menos que se indique lo contrario. Por ejemplo, aunque las Fórmulas estructurales presentadas en la presente memoria se ilustran por tener ligandos de ácido carboxílico, para los fines de esta descripción, se debe interpretar que las estructuras ilustradas incluyen tanto ligandos de ácido 55 carboxílico como carboxilato.
El término "alquilo" se refiere a un grupo alquilo que contiene de 1 a 30 átomos de carbono. Donde si hay más de 1 carbono, los carbonos pueden estar conectados de forma lineal, o alternativamente si hay más de 2 carbonos, los carbonos también pueden estar unidos de forma ramificada de manera que la cadena matriz contenga uno o más 60 carbonos secundarios, terciarios o cuaternarios. Un alquilo puede estar sustituido o no sustituido, a menos que se indique lo contrario.
El término "alquenilo" se refiere a un grupo alquenilo que contiene de 1 a 30 átomos de carbono. Mientras que un alquenilo C1 puede formar un doble enlace a un carbono de una cadena parental, un grupo alquenilo de tres o más átomos de carbono puede contener más de un doble enlace. En ciertos casos, se conjugará el grupo alquenilo; en otros casos, no se conjugará un grupo alquenilo y, sin embargo, en otros casos, el grupo alquenilo puede tener 5 tramos de conjugación y tramos de no conjugación. Además, si hay más de 1 carbono, los carbonos pueden estar conectados de forma lineal o, como alternativa, si hay más de 3 átomos de carbono, los átomos de carbono también pueden estar unidos de forma ramificada, de modo que la cadena parental contenga uno o más carbonos secundarios, terciarios o cuaternarios. Un alquenilo puede estar sustituido o no sustituido, a menos que se indique lo contrario. 10
El término "alquinilo" se refiere a un grupo alquinilo que contiene de 1 a 30 átomos de carbono. Si bien un alquinilo C1 puede formar un triple enlace a un carbono de una cadena parental, un grupo alquinilo de tres o más átomos de carbono puede contener más de un triple enlace. Donde si hay más de 1 carbono, los carbonos pueden estar conectados de forma lineal, o alternativamente si hay más de 4 carbonos, los carbonos también pueden estar unidos 15 de forma ramificada de modo que la cadena parental contenga uno o más carbonos secundarios, terciarios o cuaternarios. Un alquinilo puede estar sustituido o no sustituido, a menos que se indique lo contrario.
El término "cicloalquilo" se refiere a un alquilo que contiene al menos 3 átomos de carbono pero no más de 12 átomos de carbono conectados de manera que forma un anillo. Un "cicloalquilo" para los fines de esta descripción 20 abarca de 1 a 7 anillos de cicloalquilo, donde cuando el cicloalquilo es mayor que 1 anillo, los anillos de cicloalquilo se unen de manera que están unidos, fusionados o una combinación de los mismos. Un cicloalquilo puede estar sustituido o no sustituido, o en el caso de más de un anillo de cicloalquilo, uno o más anillos pueden estar no sustituidos, uno o más anillos pueden estar sustituidos, o una combinación de los mismos.
25
El término "arilo" se refiere a un sistema anular plano conjugado con nubes de electrones pi deslocalizados que contiene solo carbono como átomos del anillo. Un "arilo" para los propósitos de esta descripción abarca de 1 a 7 anillos de arilo en donde cuando el arilo es mayor que 1 anillo, los anillos de arilo están conectados de manera que están unidos, fusionados o una combinación de los mismos. Un arilo puede estar sustituido o no sustituido, o en el caso de más de un anillo de arilo, uno o más anillos pueden estar no sustituidos, uno o más anillos pueden estar 30 sustituidos, o una combinación de los mismos.
El término "heterociclo" se refiere a estructuras anulares que contienen al menos 1 átomo anular que no es carbono. Un "heterociclo" para los fines de esta descripción abarca de 1 a 7 anillos de heterociclo donde cuando el heterociclo es mayor que 1 anillo, los anillos de heterociclo se conectan de manera que están unidos, fusionados o una 35 combinación de los mismos. Un heterociclo puede ser aromático o no aromático, o en el caso de más de un anillo de heterociclo, uno o más anillos pueden ser no aromáticos, uno o más anillos pueden ser aromáticos, o una combinación de los mismos. Un heterociclo puede estar sustituido o no sustituido, o en el caso de más de un anillo de heterociclo, uno o más anillos pueden estar no sustituidos, uno o más anillos pueden estar sustituidos, o una combinación de los mismos. Típicamente, el átomo anular que no es carbono es N, O, S, Si, Al, B o P. En los casos 40 en los que hay más de un átomo anular que no es carbono, estos átomos anulares que no son carbono pueden ser el mismo elemento, o combinación de diferentes elementos, tales como N y O. Los ejemplos de heterociclos incluyen, pero no se limitan a: un heterociclo monocíclico tal como, aziridina, oxirano, tiirano, azetidina, oxetano, tietano, pirrolidina, pirrolina, imidazolidina, pirazolidina, pirazolina, dioxolano, sulfolano 2,3-dihidrofurano, 2,5-dihidrofurano tetrahidrofurano, tiofeno, piperidina, 1,2,3,6-tetrahidro-piridina, piperazina, morfolina, tiomorfolina, 45 pirano, tiopirano, 2,3-dihidropirano, tetrahidropirano, 1,4-dihidropiridina, 1,4-dioxano, 1,3-dioxano, dioxano, homopiperidina, 2,3,4,7-tetrahidro-1H-azepin-homopiperazina, 1,3-dioxepano, 4,7-dihidro-1,3-dioxepina y óxido de hexametileno; y heterociclos policíclicos tales como, indol, indolina, isoindolina, quinolina, tetrahidroquinolina, isoquinolina, tetrahidroisoquinolina, 1,4-benzodioxano, cumarina, dihidrocumarina, benzofurano, 2,3-dihidrobenzofurano, isobenzofurano, cromeno, cromano, isocromano, xanteno, fenoxatina, tiantreno, indolizina, 50 isoindol, indazol, purina, ftalazina, naftiridina, quinoxalina, quinazolina, cinolina, pteridina, fenantridina, perimidina, fenantrolina, fenazina, fenotiazina, fenoxazina, 1,2-benzisoxazol, benzotiofeno, benzoxazol, benzotiazol, benzimidazol, benztriazol, tioxantina, carbazol, carbolina, acridina, pirolizidina y quinolizidina. Además de los heterociclos policíclicos descritos anteriormente, el heterociclo incluye heterociclos policíclicos en los que la fusión del anillo entre dos o más anillos incluye más de un enlace común a ambos anillos y más de dos átomos comunes a 55 ambos anillos. Los ejemplos de tales heterociclos puente incluyen, pero no se limitan a, quinuclidina, diazabiciclo[2,2,1]heptano y 7-oxabiciclo[2,2,1]heptano.
Los términos "grupo heterocíclico", "radical heterocíclico", "heterocíclico" o "heterociclo" utilizados solos o como un sufijo o prefijo, se refieren a un heterociclo del que se han eliminado uno o más hidrógenos. 60
El término "heterociclilo" utilizado solo o como un sufijo o prefijo, se refiere a un radical monovalente derivado de un
heterociclo mediante la eliminación de un hidrógeno del mismo. Heterociclilo incluye, por ejemplo, heterociclilos monocíclicos, tales como, aziridinilo, oxiranilo, tiranilo, azetidinilo, oxetanilo, trietanilo, pirrolidinilo, pirrolinilo, imidazolidinilo, pirazolidinilo, pirazolinilo, dioxolanilo, sulfolanilo, 2,3-dihidrofuranilo, 2,5-dihidrofuranilo, tetrahidrofuranilo, tiofanilo, piperidinilo, 1,2,3,6-tetrahidro-piridinilo, piperazinilo, morfolinilo, tiomorfolinilo, piranilo, tiopiranilo, 2,3-dihidropiranilo, tetrahidropiranilo, 1,4-dihidropiridinilo, 1,4-dioxanilo, 1,3-dioxanilo, dioxanilo, 5 homopiperidinilo, 2,3,4,7-tetrahidro-1H-azepinilo, homopiperazinilo, 1,3-dioxepanilo, 4,7-dihidro-1,3-dioxepinilo y hexametilenoxidilo. Además, heterociclilo incluye heterociclilos aromáticos o heteroarilo, por ejemplo, piridinilo, pirazinilo, pirimidinilo, piridazinilo, tienilo, furilo, furazanilo, pirrolilo, imidazolilo, tiazolilo, oxazolilo, pirazolilo, isotiazolilo, isoxazolilo, 1,2,3-triazolilo, tetrazolilo, 1,2,3-tiadiazolilo, 1,2,3-oxadiazolilo, 1,2,4-triazolilo, 1,2,4-tiadiazolilo, 1,2,4-oxadiazolilo, 1,3,4-triazolilo, 1,3,4-tiadiazolilo y 1,3,4-oxadiazolilo. Adicionalmente, heterociclilo 10 abarca heterociclilos policíclicos (incluyendo tanto aromáticos como no aromáticos), por ejemplo, indolilo, indolinilo, isoindolinilo, quinolinilo, tetrahidroquinolinilo, isoquinolinilo, tetrahidroisoquinolinilo, 1,4-benzodioxanilo, cumarinilo, dihidrocumarinilo, benzofuranilo, 2,3-dihidrobenzofuranilo, isobenzofuranilo, cromenilo, cromanilo, isocromanilo, xantenilo, fenoxantinilo, tiantrenilo, indolizinilo, isoindolilo, indazolilo, purinilo, ftalazinilo, naftiridinilo, quinoxalinilo, quinazolinilo, cinolinilo, pteridinilo, fenantridinilo, perimidinilo, fenantrolinilo, fenazinilo, fenotiazinilo, fenoxazinilo, 1,2-15 benzisoxazolilo, benzotiofenilo, benzoxazolilo, benzotiazolilo, benzimidazolilo, benzotriazolilo, tioxantinilo, carbazolilo, carbolinilo, acridinilo, pirolizidinilo y quinolizidinilo. Además de los heterociclilos policíclicos descritos anteriormente, heterociclilo incluye heterociclilos policíclicos en donde la fusión del anillo entre dos o más anillos incluye más de un enlace común a ambos anillos y más de dos átomos comunes a ambos anillos. Los ejemplos de tales heterociclos puente incluyen, pero no se limitan a, quinuclidinilo, diazabiciclo[2,2,1]heptilo; y 7-20 oxabiciclo[2,2,1]heptilo.
El término "heteroarilo" utilizado solo o como un sufijo o prefijo, se refiere a un heterociclilo que tiene carácter aromático. Los ejemplos de heteroarilos incluyen, pero sin limitarse a, piridina, pirazina, pirimidina, piridazina, tiofeno, furano, furazano, pirrol, imidazol, tiazol, oxazol, pirazol, isotiazol, isoxazol, 1,2,3-triazol, tetrazol, 1,2,3-tiadiazol, 1,2,3-25 oxadiazol, 1,2,4-triazol, 1,2,4-tiadiazol, 1,2,4-oxadiazol, 1,3,4-triazol, 1,3,4-tiadiazol y 1,3,4-oxadiazol.
El término "hetero-" cuando se usa como prefijo, tal como, hetero-alquilo, hetero-alquenilo, hetero-alquinilo o heterohidrocarburo, para los fines de esta descripción se refiere al hidrocarburo especificado que tiene uno o más átomos de carbono reemplazados por átomos que no son de carbono como parte de la cadena parental. Los 30 ejemplos de tales átomos que no son de carbono incluyen, pero no se limitan a, N, O, S, Si, Al, B y P. Si hay más de un átomo que no es de carbono en la cadena heterohidrocarbonada, este átomo puede ser el mismo elemento o puede ser una combinación de diferentes elementos, tales como N y O.
El término "no sustituido" con respecto a hidrocarburos, heterociclos y similares, se refiere a estructuras en las que la 35 cadena precursora no contiene sustituyentes.
El término "sustituido" con respecto a hidrocarburos, heterociclos y similares, se refiere a estructuras en las que la cadena precursora contiene uno o más sustituyentes.
40
El término "sustituyente" se refiere a un átomo o grupo de átomos sustituido en lugar de un átomo de hidrógeno. Para los fines de esta invención, un sustituyente incluiría átomos de deuterio.
El término "hidrocarburos" se refiere a grupos de átomos que contienen solo carbono e hidrógeno. Los ejemplos de hidrocarburos que se pueden usar en esta invención incluyen, pero no se limitan a, alcanos, alquenos, alquinos, 45 arenos y bencilos.
El término "grupo funcional" o "GF" se refiere a grupos específicos de átomos dentro de las moléculas que son responsables de las reacciones químicas características de esas moléculas. Mientras que el mismo grupo funcional experimentará la misma o similar reacción química independientemente del tamaño de la molécula de la que forma 50 parte, su reactividad relativa puede ser modificada por grupos funcionales cercanos. Los átomos de los grupos funcionales están unidos entre sí y al resto de la molécula por enlaces covalentes. Ejemplos de GF que se pueden usar en esta descripción incluyen, pero no se limitan a, alquilos sustituidos o no sustituidos, alquenilos sustituidos o no sustituidos, alquinilos sustituidos o no sustituidos, arilos sustituidos o no sustituidos, hetero-alquilos sustituidos o no sustituidos, hetero-alquenilos sustituidos o no sustituidos, hetero-alquinilos sustituidos o no sustituidos, 55 heteroarilos sustituidos o no sustituidos, heterociclos sustituidos o no sustituidos, halos, hidroxilos, anhídridos, carbonilos, carboxilos, carbonatos, carboxilatos, aldehídos, haloformilos, ésteres, hidroperoxi, peroxi, éteres, ortoésteres, carboxamidas, aminas, iminas, imidas, azidas, azos, cianatos, isocianatos, nitratos, nitrilos, isonitrilos, nitrosos, nitros, nitrosooxi, piridilos, sulfhidrilos, sulfuros, disulfuros, sulfinilos, sulfuros, tiocianatos, isotiocianatos, carbonotioilos, fosfinos, fosfonos, fosfatos, Si(OH)3, Ge(OH)3, Sn(OH) 3, Si(SH)4, Ge(SH)4, AsO3H, AsO4H, P(SH)3, 60 As(SH)3, SO3H, Si(OH)3, Ge(OH)3, Sn(OH)3, Si(SH)4, Ge(SH)4, Sn(SH)4, AsO3H, AsO4H, P(SH)3 y As(SH)3.
Según se utiliza en la presente memoria, un "núcleo" se refiere a una unidad o unidades que se repiten encontradas en una estructura. Tal estructura puede comprender un núcleo repetitivo homogéneo, un núcleo repetitivo heterogéneo o una combinación de núcleos homogéneos y heterogéneos. Un núcleo comprende un metal o un agrupamiento de metales y un radical enlazador.
5
Según se utiliza en la presente memoria, una "estructura" se refiere a una estructura cristalina que consiste en una pluralidad de núcleos para formar estructuras de una, dos o tres dimensiones que pueden ser o no porosas. En algunos casos, los poros son estables tras la eliminación de las moléculas huésped (a menudo disolventes).
El término "poliedros orgánicos covalentes" se refiere a una red orgánica covalente no extendida. La polimerización 10 en tales poliedros no ocurre usualmente debido a la presencia de ligandos de protección terminal que inhiben la polimerización. Los poliedros orgánicos covalentes son redes orgánicas covalentes que comprenden una pluralidad de radicales enlazadores que enlazan núcleos polidentados de modo que la estructura espacial de la red es un poliedro. Típicamente, los poliedros de esta variación son estructuras de 2 o 3 dimensiones.
15
El término "reaccionantes post-estructura" se refiere a todas las sustancias conocidas que están directamente implicadas en una reacción química. Los reaccionantes post-estructura son típicamente sustancias, ya sean elementales o compuestas, que no han alcanzado el número óptimo de electrones en sus niveles de valencia externa, y/o no han alcanzado el estado energético más favorable debido a la tensión del anillo, longitud del enlace, baja energía de disociación del enlace, y similares. Algunos ejemplos de reaccionantes post-estructura incluyen, 20 entre otros:
25
I-R, Br-R, CR3-Mg-Br, CH2R-Li, CR3, Na-R y K-R; donde cada R se selecciona independientemente del grupo que comprende: H, sulfonatos, tosilatos, azidas, triflatos, iluros, alquilo, arilo, OH, alcoxi, alquenos, alquinos, fenilo y sustituciones de los grupos que contienen azufre anteriores (p.ej., tioalcoxi, cloruro de tionilo), grupos que contienen silicio, grupos que contienen nitrógeno (p.ej., amidas y aminas), grupos que contienen oxígeno (p.ej., cetonas, 30 carbonatos, aldehídos, ésteres, éteres y anhídridos), halógeno, nitro, nitrilo, nitrato, nitroso, amino, ciano, ureas, grupos que contienen boro (p.ej., borohidruro de sodio, y catecolborano), grupos que contienen fósforo (p.ej., tribromuro de fósforo) y grupos que contienen aluminio (p.ej., hidruro de litio y aluminio).
Según se utiliza en la presente memoria, una línea ondulada que se cruza con otra línea que está conectada a un 35 átomo indica que este átomo está unido covalentemente a otra entidad que está presente pero que no está representada en la estructura. Una línea ondulada que no se cruza con una línea pero está conectada a un átomo indica que este átomo está interactuando con otro átomo mediante un enlace o algún otro tipo de asociación identificable.
40
Un enlace indicado por una línea recta y una línea discontinua indica un enlace que puede ser un enlace covalente sencillo o, alternativamente, un enlace doble covalente. Pero en el caso en el que un grupo R define un átomo que está conectado a otro átomo por una línea recta y una línea punteada que excedería su valencia máxima si el enlace fuera un enlace doble covalente, el enlace sería solo un enlace covalente sencillo. Por ejemplo, cuando R puede ser hidrógeno y está conectado a otro átomo por una línea recta y una línea punteada, el hidrógeno solo formaría un 45 enlace sencillo, aunque tal enlace esté indicado como un enlace sencillo o doble.
Los metales y sus iones asociados que pueden usarse en la síntesis de las estructuras organometálicas descritas en la presente memoria se seleccionan del grupo que comprende metales alcalinos, metales alcalinotérreos, metales de transición, lantánidos, actínidos, metaloides y metales post-transición. Los metales se pueden introducir en 50 estructuras abiertas, MOF, a través de la formación de complejos con uno o más ligandos en una estructura o mediante simple intercambio iónico. Por lo tanto, es razonable suponer que se puede introducir cualquier metal descrito en la presente memoria. Además, después de la síntesis de la estructura, los metales pueden intercambiarse mediante técnicas comúnmente conocidas, y/o pueden añadirse iones metálicos adicionales a la estructura formando complejos de coordinación con grupos funcionales que surgen de reaccionantes post-55 estructura.
En una realización, uno o más metales que pueden usarse en la (1) síntesis de estructuras, (2) intercambio post-
síntesis de las estructuras, y/o (3) adición a una estructura formando complejos de coordinación con uno o varios grupos funcionales de reaccionante post-estructura que incluyen, pero no se limitan a, metales alcalinos, metales alcalinotérreos, metales de transición, lantánidos, actínidos, metaloides y metales post-transición.
En una determinada realización, uno o más metales que se pueden usar en la (1) síntesis de estructuras, (2) 5 intercambio post-síntesis de las estructuras, y/o (3) adición a una estructura formando complejos de coordinación con uno o varios grupos funcionales de reaccionante post-estructura incluyen, pero no están limitados a, Li+, Na+, K+, Rb+ Cs+, Be2+ Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Sc3+, Sc2+, Sc+, Y3+, Y2+, Y+, Ti4+, Ti3+, Ti2+, Zr4+, Zr3+, Zr2+, Hf4+, Hf3+, V5+, V4+, V3+, V2+, Nb5+, Nb4+, Nb3+, Nb2+, Ta5+, Ta4+, Ta3+, Ta2+, Cr6+, Cr5+, Cr4+, Cr3+, Cr2+, Cr+, Cr, Mo6+, Mo5+, Mo4+, Mo3+, Mo2+, Mo+ Mo, W6+, W5+, W4+, W3+, W2+, W+, W, Mn7+, Mn6+, Mn5+, Mn4+, Mn3+, Mn2+, Mn+ Re7+, Re6+, Re5+ Re4+, 10 Re3+, Re2+, Re+, Re, Fe6+, Fe4+, Fe3+, Fe2+, Fe+, Fe, Ru8+, Ru7+, Ru6+, Ru4+, Ru3+, Ru2+, Os8+, Os7+, Os6+, Os5+, Os4+, Os3+, Os2+, Os+, Os, Co5+, Co4+, Co3+, Co2+, Co+, Rh6+, Rh5+, Rh4+, Rh3+, Rh2+, Rh+, Ir6+, Ir5+, Ir4+, Ir3+, Ir2+, Ir+, Ir, Ni3+, Ni2+, Ni+, Ni, Pd6+, Pd4+, Pd2+, Pd+, Pd, Pt6+, Pt5+, Pt4+, Pt3+, Pt2+, Pt+, Cu4+, Cu3+, Cu2+, Cu+, Ag3+, Ag2+, Ag+, Au5+, Au4+, Au3+, Au2+, Au+, Zn2+, Zn+, Zn, Cd2+, Cd+, Hg4+, Hg2+, Hg+, B3+, B2+, B+, Al3+, Al2+, Al+, Ga3+, Ga2+, Ga+, In3+, In2+, In1+, Tl3+, Tl+, Si4+, Si3+, Si2+, Si+, Ge4+, Ge3+, Ge2+, Ge+, Ge, Sn4+, Sn2+, Pb4+, Pb2+, As5+, As3+, As2+, As+, Sb5+, Sb3+, 15 Bi5+, Bi3+, Te6+, Te5+, Te4+, Te2+, La3+, La2+, Ce4+, Ce3+, Ce2+, Pr4+, Pr3+, Pr2+, Nd3+, Nd2+, Sm3+, Sm2+, Eu3+, Eu2+, Gd3+, Gd2+, Gd+, Tb4+, Tb3+, Tb2+, Tb+, Db3+, Db2+, Ho3+, Er3+, Tm4+, Tm3+, Tm2+, Yb3+, Yb2+, Lu3+, y cualquier combinación de los mismos, junto con los contra-aniones de sales metálicas correspondientes.
En otra realización, uno o más iones metálicos en la (1) síntesis de estructuras, (2) (2) intercambio post-síntesis de 20 las estructuras, y/o (3) adición a una estructura formando complejos de coordinación con uno o varios grupos funcionales de reaccionante post-estructura, es un metal seleccionado del grupo que comprende Mg y Zn.
En una determinada realización, el metal utilizado en la síntesis de la estructura organometálica es Mg o Zn.
25
Los ligandos del radical enlazador y/o ligandos de reaccionantes post-estructuras pueden seleccionarse basándose en la teoría de ácidos y bases duros y blandos ("HSAB por sus siglas inglesas") para optimizar la interacción entre los ligandos y un metal o ion metálico descritos en la presente memoria. En ciertos casos, el metal y los ligandos se seleccionan para que sean un ácido duro y una base dura, en donde los ligandos y los metales tendrán las siguientes características: pequeño radio atómico/iónico, alto estado de oxidación, baja polarizabilidad, 30 electronegatividad fuerte (bases), los orbitales moleculares ocupados más altos (HOMO) de la base dura tienen poca energía, y los orbitales moleculares desocupados más bajos (LUMO) del ácido duro son de alta energía. Generalmente los ligandos de base dura contienen oxígeno. Los metales duros y los iones metálicos típicos incluyen metales alcalinos y metales de transición tales como Fe, Cr y V en estados de oxidación superiores. En otros casos, el metal y los ligandos se seleccionan para que sean un ácido blando y una base blanda, donde los ligandos y los 35 metales o iones metálicos tendrán las siguientes características: gran radio atómico/iónico, estado de oxidación bajo o nulo, alta polarizabilidad, baja electronegatividad, las bases blandas tienen HOMO de mayor energía que las bases duras, y los ácidos blandos tienen LUMO de menor energía que los ácidos duros. Generalmente, los ligandos de base blanda contienen azufre, fósforo y haluros más grandes. En otros casos, el metal y los ligandos se seleccionan para que sean un ácido límite y una base límite. En ciertos casos, el metal y los ligandos se seleccionan para que 40 sean duros y blandos, duros y límite, o límite y blandos.
En una realización, el metal que puede usarse en la (1) síntesis de las estructuras organometálicas, (2) intercambio post-síntesis de las estructuras organometálicas, y/o (3) adición a una estructura organometálica formando complejos de coordinación con uno o varios grupos funcionales de reaccionante post-estructura es un metal duro 45 HSAB. En realizaciones adicionales, el metal que puede usarse en la (1) síntesis de estructuras, (2) intercambio post-síntesis de las estructuras, y/o (3) adición a una estructura formando complejos de coordinación con uno o varios grupos funcionales de reaccionante post-estructura es un metal blando HSAB. En otras realizaciones adicionales, el metal que se puede usar en la (1) síntesis de las estructuras organometálicas, (2) intercambio post-síntesis de las estructuras organometálicas, y/o (3) adición a una estructura organometálica formando complejos de 50 coordinación con uno o varios grupos funcionales de reaccionante post-estructura es un metal límite HSAB. En caso de que haya una pluralidad de metales utilizados en la (1) síntesis de las estructuras organometálicas, (2) intercambio post-síntesis de las estructuras organometálicas, y/o (3) adición a una estructura organometálica formando complejos de coordinación con uno o varios grupos funcionales de reaccionante post-estructura, puede haber cualquier combinación de metales duros, blandos y limite que se pueden usar en o anclar a la estructura 55 organometálica.
En una realización adicional, uno o más metales que se pueden usar en la (1) síntesis de las estructuras, (2) intercambio post-síntesis de las estructuras, y/o (3) adición a las estructuras formando complejos de coordinación con uno o varios grupos funcionales de reaccionante post-estructura tienen un número de coordinación seleccionado 60 entre los siguientes: 2, 4, 6 y 8. En otra realización, uno o más metales tienen un número de coordinación de 4 y 8. En otra realización adicional, el metal tiene un número de coordinación de 8.
En una realización adicional, el metal utilizado en la síntesis de las estructuras organometálicas puede coordinarse con átomos, grupos de átomos o ligandos de modo que el complejo de coordinación o agrupamiento tiene una geometría molecular que incluye, pero no se limita a, planar trigonal, tetraédrica, planar cuadrada, bipiramidal trigonal, piramidal cuadrada, octaédrica, trigonal prismática, bipiramidal pentagonal, rueda de paletas y 5 antiprismática cuadrada. En una realización adicional, el ion metálico utilizado en la síntesis de los estructuras organometálicas puede formar un complejo de coordinación o grupo que tiene una geometría molecular que incluye, pero no se limita a, geometría molecular tetraédrica, de rueda de paletas y octaédrica. En una realización adicional, el metal utilizado en la síntesis de la estructura organometálica puede formar un complejo de coordinación o agrupamiento que tiene geometría molecular octaédrica. En otra realización, el complejo de coordinación con 10 geometría octaédrica puede existir en forma de varios isómeros dependiendo de si dos o más tipos de ligandos están coordinados con un ion metálico. Los ejemplos de tales isómeros que pueden resultar incluyen, entre otros, cis, trans, fac, mer y cualquier combinación de los mismos para complejos de coordinación que tienen tres o más ligandos diferentes. En una realización adicional más, el complejo de coordinación o agrupamiento descrito en la presente memoria puede tener quiralidad. En otra realización, el complejo de coordinación o agrupamiento descrito 15 en la presente memoria puede no tener quiralidad.
En una realización, el radical enlazador comprende una cadena parental de base orgánica que comprende alquilo, heteroalquilo, alquenilo, heteroalquenilo, alquinilo, heteroalquinilo, uno o más anillos de cicloalquilo, uno o más anillos de cicloalquenilo, uno o más anillos de cicloalquinilo, uno o más anillos de arilo, uno o más anillos 20 heterocíclicos, o cualquier combinación de los grupos precedentes, que incluye estructuras anulares más grandes compuestas de sistemas anulares enlazados y/o fusionados de diferentes tipos de anillos; en donde esta cadena parental de base orgánica puede estar sustituida adicionalmente con uno o más grupos funcionales, que incluyen hidrocarburos y grupos heterociclo sustituidos o no sustituidos adicionales, o una combinación de los mismos; y en donde el radical enlazador contiene al menos un (p.ej. 1,2, 3, 4, 5, 6,...) agrupamiento enlazador. 25
En una realización adicional más, el radical enlazador de la estructura organometálica tiene una cadena parental de base orgánica que está compuesta por uno o más anillos sustituidos o no sustituidos; en donde uno o más de estos anillos están sustituidos adicionalmente con uno o más grupos funcionales, que incluyen hidrocarburos y grupos heterociclo sustituidos o no sustituidos adicionales, o una combinación de los mismos; y en donde el radical 30 enlazador contiene al menos un (p.ej., 1,2, 3, 4, 5, 6,...) agrupamiento enlazador.
En una realización adicional más, el radical enlazador de la estructura organometálica tiene una cadena parental de base orgánica que está compuesta por uno o más anillos sustituidos o no sustituidos; en donde uno o más de estos anillos están sustituidos adicionalmente con uno o más grupos funcionales, que incluyen hidrocarburos y grupos 35 heterociclo sustituidos o no sustituidos adicionales, o una combinación de los mismos; y en donde el radical enlazador contiene al menos un (p.ej., 1, 2, 3, 4, 5, 6 o más) agrupamiento enlazador que es un ácido carboxílico, amina, tiol, ciano, nitro, hidroxilo o heteroátomo de anillo heterociclo, tal como el N en la piridina.
En otra realización, el radical enlazador de la estructura organometálica tiene una cadena parental de base orgánica 40 que está compuesta por uno o más anillos sustituidos o no sustituidos; en donde uno o más de estos anillos están sustituidos adicionalmente con uno o más grupos funcionales, que incluyen hidrocarburos y grupos heterociclo sustituidos o no sustituidos adicionales, o una combinación de los mismos; y donde el radical enlazador contiene al menos un (p. ej. 1, 2, 3, 4, 5, 6 o más) agrupamiento enlazador que es un ácido carboxílico, amina, hidroxilo o heteroátomo de de anillo heterocíclico, tal como el N en la piridina. 45
En otra realización, el radical enlazador de la estructura organometálica tiene una cadena parental de base orgánica que está compuesta por uno o más anillos sustituidos o no sustituidos; en donde uno o más de estos anillos están sustituidos adicionalmente con uno o más grupos funcionales, que incluyen hidrocarburos y grupos heterociclos sustituidos o no sustituidos adicionales, o una combinación de los mismos; y en donde el radical enlazador contiene 50 al menos un (p.ej., 1,2, 3, 4, 5, 6 o más) agrupamiento enlazador de ácido carboxílico.
En otra realización, el radical enlazador de la estructura organometálica tiene una cadena parental de base orgánica que está compuesta por uno o más anillos sustituidos o no sustituidos; en donde uno o más de estos anillos están sustituidos adicionalmente con dos o más grupos funcionales, que incluyen grupos hidrocarbonados y heterocíclicos 55 sustituidos o no sustituidos adicionales, o una combinación de los mismos; y en donde el radical enlazador contiene al menos dos (p.ej., 2,3, 4, 5, 6 o más) grupos enlazadores de ácido carboxílico.
En una realización adicional, la estructura organometálica se genera a partir de un radical enlazador que comprende la Fórmula I: 60
en donde,
A1-A8 son independientemente N o C;
X2 y X2 son GF; 5
R1-R12 se seleccionan independientemente del grupo que comprende H, GF, alquilo (C1-C12), alquilo (C1-C12) sustituido, alquenilo (C1-C12), alquenilo (C1-C22) sustituido, alquinilo (C1-C12), alquinilo (C1-C12) sustituido, heteroalquilo (C1-C12), heteroalquilo (C1-C12) sustituido, heteroalquenilo (C1-C12), heteroalquenilo (C1-C12) sustituido, heteroalquinilo (C1-C12), heteroalquinilo (C1-C12) sustituido, cicloalquilo (C1-C12), cicloalquilo (C1-C12) sustituido, arilo, arilo sustituido, heterociclo, heterociclo sustituido, -C(R13)3, -CH(R13)2, 10
- CH2R13, -C(R13)3, -CH(R14)2, -CH2R14, -OC(R13)3, -OCH(R13)2, -OCH2R14, -OC(R14)3, -OCH(R14)2, -OCH2R14,
donde R2 y R2 se conectan entre sí para formar un anillo sustituido o no sustituido seleccionado del grupo que comprende cicloalquilo, arilo y heterociclo, y en donde R3 y R4 se conectan entre sí para formar un anillo 15 sustituido o no sustituido seleccionado del grupo que comprende cicloalquilo, arilo y heterociclo;
R13 se selecciona del grupo que comprende GF, alquilo (C1-C12), alquilo (C1-C12) sustituido, alquenilo (C1-C12), alquenilo (C1-C12) sustituido, alquinilo (C1-C12), alquinilo (C1-C12) sustituido, heteroalquilo (C1-C12), heteroalquilo (C1-C12) sustituido, heteroalquenilo (C1-C12), heteroalquenilo (C1-C12) sustituido, heteroalquinilo (C1-C12), heteroalquinilo (C1-C12) sustituido, hemiacetal, hemicetal, acetal, cetal y ortoéster; 20
R14 es uno o más anillos sustituidos o no sustituidos seleccionados del grupo que comprende cicloalquilo, arilo y heterociclo;
y es un número de 0 a 3;
z es un número de 0 a 20; y
con la condición de que R está ausente cuando se une a un A que es N. 25
En una determinada realización, la descripción proporciona una estructura organometálica que comprende un radical enlazador que tiene la Fórmula I (a):
30
Fórmula I (a).
En una realización adicional, la estructura organometálica se genera a partir de un radical enlazador que comprende la Fórmula I, II, III, IV, V y VI:
y 5
en donde:
A9-A14 son independientemente N o C; 10
R53-R96 se seleccionan independientemente del grupo que comprende H, GF, alquilo (C1-C12), alquilo (C1-C12) sustituido, alquenilo (C1-C12), alquenilo (C1-C22) sustituido, alquinilo (C1-C12), alquinilo (C1-C12) sustituido, heteroalquilo (C1-C12), heteroalquilo (C1-C12) sustituido, heteroalquenilo (C1-C12), heteroalquenilo (C1-C12) sustituido, heteroalquinilo (C1-C12), heteroalquinilo (C1-C12) sustituido, cicloalquilo (C1-C12), cicloalquilo (C1-C12) sustituido, arilo, arilo sustituido, heterociclo, heterociclo sustituido, -C(R13)3, -CH(R13)2, 15
- CH2R13, -C(R13)3, -CH(R14)2, -CH2R14, -OC(R13)3, -OCH(R13)2, -OCH2R14, - OC(R14)3, -OCH(R14)2, -OCH2R14,
R13 se selecciona del grupo que comprende GF, alquilo (C1-C12), alquilo (C1-C12) sustituido, alquenilo (C1-C12), alquenilo (C1-C12) sustituido, alquinilo (C1-C12), alquinilo (C1-C12) sustituido, heteroalquilo (C1-C12), heteroalquilo (C1-C12) sustituido, heteroalquenilo (C1-C12), heteroalquenilo (C1-C12) sustituido, heteroalquinilo (C1-C12), heteroalquinilo (C1-C12) sustituido, hemiacetal, hemicetal, acetal, cetal y ortoéster; 5
R14 es uno o más anillos sustituidos o no sustituidos seleccionados del grupo que comprende cicloalquilo, arilo y heterociclo;
y es un número de 0 a 3; y
con la condición de que R está ausente cuando se une a un A que es N.
10
En una realización particular, la descripción proporciona una estructura organometálica que comprende un radical enlazador que tiene la Fórmula IV(a):
Fórmula IV (a).
En una realización adicional, la descripción proporciona una estructura organometálica que comprende un radical 15 enlazador que tiene la Fórmula IV (b):
Fórmula IV (b).
en donde, y es un número de 0 a 20.
En otra realización, la descripción proporciona una estructura organometálica que comprende al menos dos 5 radicales enlazadores que tienen la Fórmula I (a) y la Fórmula IV (a).
En otra realización más, la descripción proporciona una estructura organometálica que comprende al menos dos radicales enlazadores que tienen la Fórmula I (a) y la Fórmula IV (b).
En una determinada realización, una estructura organometálica descrita en la presente memoria que comprende uno 10 o más radicales enlazadores de Fórmula (I) comprende adicionalmente al menos un radical enlazador de Fórmula IV (a).
En una realización particular, una estructura organometálica descrita en la presente memoria que comprende uno o más radicales enlazadores de Fórmula (I) comprende adicionalmente al menos un radical enlazador de Fórmula IV 15 (b).
La preparación de las estructuras de la descripción puede llevarse a cabo en un sistema disolvente acuoso o no acuoso. El disolvente puede ser polar o no polar, o una combinación de los mismos, según sea el caso. La mezcla o suspensión de reacción comprende un sistema disolvente, uno o varios radicales enlazadores, y un metal o un 20 complejo de metal/sal. La solución, mezcla o suspensión de reacción puede contener adicionalmente un agente plantilla, catalizador o una combinación de los mismos. La mezcla de reacción puede calentarse a una temperatura elevada o mantenerse a temperatura ambiente, dependiendo de los componentes de la reacción.
Los ejemplos de disolventes no acuosos que se pueden usar en la reacción para preparar la estructura y/o usarse 25 como disolvente no acuoso para una reacción de estructura post-sintetizada incluyen, pero no se limitan a: disolventes basados en n-hidrocarburos, tales como pentano, hexano, octadecano y dodecano; disolventes basados en hidrocarburo ramificados y cíclicos, tales como cicloheptano, ciclohexano, metilciclohexano, ciclohexeno,
ciclopentano; disolventes basados en arilo y arilo sustituido, tales como benceno, tolueno, xileno, clorobenceno, nitrobenceno, cianobenceno, naftaleno y anilina; mezclas disolventes basadas en hidrocarburos y arilos, tales como hexanos mixtos, pentanos mixtos, nafta y éter de petróleo; disolventes basados en alcoholes, tales como, metanol, etanol, n-propanol, isopropanol, propilenglicol, 1,3-propanodiol, n-butanol, isobutanol, 2-metil-1-butanol, terc-butanol, 1,4-butanodiol, 2-metil-1-petanol y 2-pentanol; disolventes a base de amidas, tales como dimetilacetamida, 5 dimetilformamida (DMF), formamida, N-metilformamida, N-metilpirrolidona y 2-pirrolidona; disolventes a base de aminas, tales como, piperidina, pirrolidina, colidina, piridina, morfolina, quinolina, etanolamina, etilendiamina y dietilentriamina; disolventes basados en ésteres, tales como, acetato de butilo, acetato de sec-butilo, acetato de terc-butilo, carbonato de dietilo, acetato de etilo, acetoacetato de etilo, lactato de etilo, carbonato de etileno, acetato de hexilo, acetato de isobutilo, acetato de isopropilo, acetato de metilo, acetato de propilo y carbonato de propileno; 10 disolventes basados en éteres, tales como, di-terc-butil éter, dietil éter, diglima, diisopropil éter, 1,4-dioxano, 2-metiltetrahidrofurano, tetrahidrofurano (THF) y tetrahidropirano; disolventes basados en éteres de glicol, tales como 2-butoxietanol, dimetoxietano, 2-etoxietanol, 2-(2-etoxietoxi) etanol y 2-metoxietanol; disolventes basados en compuestos halogenados, tales como, tetracloruro de carbono, clorobenceno, cloroformo, 1,1-dicloroetano, 1,2-dicloroetano, 1,2-dicloroeteno, diclorometano (DCM), diyodometano, epiclorhidrina, hexaclorobutadieno, hexafluoro-15 2-propanol, perfluorodecalina, perfluorohexano, tetrabromometano, 1,1,2,2-tetracloroetano, tetracloroetileno, 1,3,5-triclorobenceno, 1,1,1-tricloroetano, 1,1,2-tricloroetano, tricloroetileno, 1,2,3-tricloropropano, ácido trifluoroacético y 2,2,2-trifluoroetanol; disolventes basados en compuestos inorgánicos, tales como cloruro de hidrógeno, amoníaco, disulfuro de carbono, cloruro de tionilo y tribromuro de fósforo; disolventes basados en cetonas, tales como, acetona, butanona, etilisopropilcetona, isoforona, metilisobutilcetona, metilisopropilcetona y 3-pentanona; disolventes basados 20 en nitro y nitrilo, tales como, nitroetano, acetonitrilo y nitrometano; disolventes basados en azufre, dimetilsulfóxido (DMSO), metilsulfonilmetano, sulfolano, isocianometano, tiofeno y tiodiglicol; disolventes basados en ureas, lactonas y carbonatos, tales como 1-3-dimetil-3,4,5,6-tetrahidro-2(1H)-pirimidinona (DMPU), 1-3-dimetil-2-imidazolidinona, butirolactona, carbonato de cis-2,3-butileno, carbonato de trans-2,3-butileno, carbonato de 2,3-butileno; disolventes basados en ácidos carboxílicos, tales como ácido fórmico, ácido acético, ácido cloroacético, ácido tricloroacético, 25 ácido trifluoroacético, ácido propanoico, ácido butanoico, ácido caproico, ácido oxálico y ácido benzoico; disolventes basados en boro y fósforo, tales como borato de trietilo, fosfato de trietilo, borato de trimetilo y fosfato de trimetilo; disolventes que contienen deuterio, tales como acetona deuterada, benceno deuterado, cloroformo deuterado, diclorometano deuterado, DMF deuterado, DMSO deuterado, etanol deuterado, metanol deuterado y THF deuterado; y cualquier mezcla apropiada de los mismos. 30
En otra realización, el disolvente no acuoso utilizado como sistema disolvente para sintetizar la estructura tiene un pH inferior a 7. En una realización adicional, el sistema disolvente utilizado para sintetizar la estructura es una solución acuosa que tiene un pH inferior a 7. En otra realización más, el sistema disolvente utilizado para sintetizar las estructuras contiene agua. En otra realización, el sistema disolvente utilizado para sintetizar las estructuras 35 contiene agua y ácido clorhídrico.
Los expertos en la técnica podrán determinar fácilmente un disolvente apropiado o una mezcla de disolventes apropiada basándose a los reactivos de partida y/o cuando la elección de uno o varios disolventes concretos no se considere crucial para obtener los materiales de la descripción. 40
Se pueden usar agentes plantilla en los métodos de la descripción. Los agentes plantilla empleados en la descripción se añaden a la mezcla de reacción con el fin de ocupar los poros en las estructuras de base cristalina resultantes. En algunas variaciones de la descripción, los agentes para rellenar espacios, las especies químicas adsorbidas y las especies huéspedes aumentan el área de superficie de la estructura organometálica. Los agentes 45 adecuados para rellenar espacios incluyen, por ejemplo, un componente seleccionado del grupo que consiste en: (i) alquilaminas y sus correspondientes sales de alquilamonio, que contienen grupos alifáticos lineales, ramificados o cíclicos, que tienen de 1 a 20 átomos de carbono; (ii) arilaminas y sus correspondientes sales de arilamonio que tienen de 1 a 5 anillos de fenilo; (iii) sales de alquilfosfonio, que contienen grupos alifáticos lineales, ramificados o cíclicos, que tienen de 1 a 20 átomos de carbono; (iv) sales de arilfosfonio, que tienen de 1 a 5 anillos de fenilo; (v) 50 ácidos orgánicos alquílicos y sus sales correspondientes, que contienen grupos alifáticos lineales, ramificados o cíclicos, que tienen de 1 a 20 átomos de carbono; (vi) ácidos orgánicos arílico y sus sales correspondientes, que tienen de 1 a 5 anillos de fenilo; (vii) alcoholes alifáticos, que contienen grupos alifáticos lineales, ramificados o cíclicos, que tienen de 1 a 20 átomos de carbono; o (viii) alcoholes arílicos que tienen de 1 a 5 anillos de fenilo.
55
En ciertas realizaciones, los agentes plantilla se usan con los métodos descritos en la presente memoria, y en otras realizaciones, los agentes plantilla no se usan con los métodos descritos en la presente memoria.
La cristalización de las estructuras puede llevarse a cabo manteniendo la solución, la mezcla o la suspensión a temperatura ambiente o manteniendo la solución, la mezcla o la suspensión a una temperatura elevada; añadiendo 60 una base diluida a la solución; difundiendo la base diluida por toda la solución; y/o transfiriendo la solución a un recipiente cerrado y calentando a una temperatura predeterminada.
En una determinada realización, la cristalización de las estructuras puede mejorarse añadiendo un aditivo que promueva la nucleación.
En una determinada realización, la solución, mezcla o suspensión se mantiene a temperatura ambiente para permitir 5 la cristalización. En otra realización, la solución, mezcla o suspensión se calienta en un horno isotérmico hasta 300°C para permitir la cristalización. En otra realización adicional, se pueden generar estructuras activadas por calcinación. En una realización adicional, la calcinación de las estructuras se puede lograr calentando las estructuras a 350°C durante al menos 1 hora.
10
Se contempla adicionalmente que se puede generar una estructura de la descripción utilizando en primer lugar una pluralidad de radicales enlazadores que tienen diferentes grupos funcionales, en donde al menos uno de estos grupos funcionales puede modificarse, sustituirse o eliminarse con un grupo funcional diferente después de la síntesis de la estructura. En otras palabras, al menos un radical enlazador comprende un grupo funcional que puede ser post-sintetizado y reaccionado con un reaccionante post-estructura para aumentar adicionalmente la diversidad 15 de los grupos funcionales en la estructura orgánica.
Después de sintetizar las estructuras, las estructuras pueden modificarse adicionalmente reaccionando con uno o más reaccionantes post-estructura que pueden o no tener denticidad. En una determinada realización, las estructuras tal como se sintetizan no se hacen reaccionar con un reaccionante post-estructura. En otra realización, 20 las estructuras tal como se sintetizan se hacen reaccionar con al menos un reaccionante post-estructura. En otra realización adicional, las estructuras tal como se sintetizan se hacen reaccionar con al menos dos reaccionantes post-estructura. En una realización adicional, las estructuras tal como se sintetizan se hacen reaccionar con al menos un reaccionante post-estructura que dará como resultado la adición de denticidad a la estructura.
25
Se contempla en esta descripción que las reacciones químicas que modifican, sustituyen o eliminan un grupo funcional post-síntesis de la estructura con el reaccionante post-estructura pueden usar uno o más mecanismos de reacción química similares o divergentes dependiendo del tipo de grupo funcional y/o reaccionante post-estructura utilizado en la reacción. Los ejemplos de mecanismos de reacción química contemplados por esta invención incluyen, pero no se limitan a, sustitución nucleófila unimolecular basada en radicales (SN1), sustitución nucleófila 30 bimolecular (SN2), eliminación unimolecular (E1), eliminación bimolecular (E2), eliminación de E1cB, sustitución aromática nucleófila (SnAr), sustitución interna nucleófila (SNi), adición nucleófila, adición electrófila, oxidación, reducción, cicloadición, metátesis de cierre del anillo (RCM), reacción pericíclica, reacción electrocíclica, reordenamiento, carbenoide, acoplamiento cruzado y degradación.
35
Todos los radicales enlazadores anteriormente mencionados que poseen funcionalidades reactivas apropiadas se pueden transformar químicamente mediante una síntesis post-estructura de reaccionante adecuada para añadir funcionalidades adicionales a los poros. Al modificar los enlaces orgánicos dentro de la estructura post-sintéticamente, el acceso a grupos funcionales que antes eran inaccesibles o accesibles sólo a través de grandes dificultades y/o costes es posible y fácil. 40
Todavía se contempla adicionalmente por esta descripción que para potenciar la quimioselectividad puede ser deseable proteger uno o más grupos funcionales que generarían productos desfavorables sobre una reacción química deseada para otro grupo funcional, y a continuación desproteger este grupo protegido después de que se complete la reacción deseada. El empleo de dicha estrategia de protección/desprotección podría usarse para uno o 45 más grupos funcionales.
Se pueden agregar otros agentes para aumentar la velocidad de las reacciones descritas en la presente memoria, que incluyen la adición de catalizadores, bases y ácidos.
50
En otra realización, el reaccionante post-estructura se selecciona para que tenga una propiedad seleccionada del grupo que comprende, se une a un ion metálico, aumenta el carácter hidrófobo de la estructura, disminuye el carácter hidrófobo de la estructura, modifica la absorción química de la estructura, modifica el tamaño de poro de la estructura, y traba un catalizador a la estructura.
55
En una realización, el reaccionante post-estructura puede ser un heterociclo saturado o insaturado.
En otra realización, el reaccionante post-estructura tiene 1-20 carbonos con grupos funcionales que incluyen átomos tales como N, S y O.
60
En otra realización adicional, el reaccionante post-estructura se selecciona para modular el tamaño de los poros en el marco.
En otra realización, el reaccionante post-estructura se selecciona para aumentar el carácter hidrófobo de la estructura. En una realización alternativa, el reaccionante post-estructura se selecciona para disminuir el carácter hidrófobo de la estructura.
5
En otra realización adicional, el reaccionante post-estructura se selecciona para modular la sorción química, inorgánica y/u orgánica de la estructura.
En otra realización adicional, el reaccionante post-estructura se selecciona para modular la separación de gas de la estructura. En una determinada realización, el reaccionante post-estructura crea un momento dipolar eléctrico en la 10 superficie de la estructura cuando quela un ion metálico.
En una realización adicional, el reaccionante post-estructura se selecciona para modular las propiedades de sorción de gas de la estructura. En otra realización, el reaccionante post-estructura se selecciona para promover o aumentar la sorción de gas de hidrocarburo de la estructura. 15
En otra realización más, el reaccionante post-estructura se selecciona para aumentar o añadir eficacia catalítica a la estructura.
En otra realización, se selecciona un reaccionante post-estructura de modo que los complejos organometálicos 20 puedan unirse a la estructura. Dichos complejos organometálicos unidos pueden usarse, por ejemplo, como catalizadores heterogéneos.
En una determinada realización, la apertura de poro está controlada por la longitud del radical enlazador.
25
Al permitir el acceso de las moléculas a través de sus aperturas de poro para su almacenamiento, separación o conversión, los cristales porosos son estructuras muy útiles. Si bien las aperturas de poro gobiernan el tamaño de las moléculas que pueden entrar a través de los poros, la estructura de cristal proporciona superficie y espacio para llevar a cabo muchas funciones. Sin embargo, un antiguo reto es preparar cristales cuyas aperturas de poro sean de un tamaño adecuado para la inclusión de moléculas orgánicas, inorgánicas y biológicas grandes. La apertura de 30 poro y el diámetro de poro interno más grandes referidos son 32 × 24 Å2 y 47 Å, respectivamente; ambos se encuentran en estructuras organometálicas (MOF). Si bien, en principio, debería ser posible utilizar enlaces largos en la síntesis de MOF para permitir aperturas de poro grandes, los intentos de hacerlo han resultado un fracaso. Las estructuras resultantes son estructuras interpenetrantes, restringiendo de ese modo el tamaño de la apertura de poro, o son frágiles, en donde las estructuras se colapsan tras la eliminación de las especies huésped. En la 35 presente memoria se describen métodos que resuelven este antiguo problema, presentando la síntesis de una serie isoreticular estable no interpenetrante (que tiene la misma topología) de estructuras similares a MOF-74 (denominadas IRMOF-74-I a XI) que tienen aperturas de poros que varían de 14 a 98 Å.
Los nuevos compuestos descritos en la presente memoria comparten propiedades con MOF-74, M2(2,5-DOT) (M = 40 Zn2+, Mg2+; DOT = dioxidotereftalato, I, Fig. 1), pero utilizan métodos para enlazar DOT de dos (II), tres (III), cuatro (IV), cinco (V), seis (VI), siete (VII), nueve (IX) y once (XI) para proporcionar los compuestos de la descripción. Seis miembros de esta serie (IRMOF-74-IV a XI) tienen las aperturas de poro más grandes jamás referidas para un material cristalino, y un miembro (IRMOF-74-XI), en su forma libre de huéspedes, tiene la densidad más baja (0,195 g · cm-3) nunca conocida para un cristal a temperatura ambiente. Todos los miembros de esta serie tienen 45 estructuras no interpenetrantes y exhiben arquitecturas robustas, como lo demuestra su porosidad permanente y su alta estabilidad térmica (hasta 300°C). La descripción también proporciona que moléculas grandes, tales como la vitamina B12, el poliedro-18 organometálico, la mioglobina y la proteína fluorescente verde, puedan pasar fácilmente a través de las aperturas de poro de IRMOF-74-IV, V, VII y IX, respectivamente.
Se sabe que la sílice mesoporosa, el carbón poroso y otros materiales relacionados tienen aperturas muy grandes 50 (hasta 100 nm); sin embargo, a diferencia de los cristales porosos de MOF, son amorfos con estructuras irregulares y/o poros no homogéneos. Por el contrario, las aperturas de poros de MOF referidas en la presente memoria son homogéneas y se controlan con precisión en el nivel de Angstroms. Estas características, junto con la flexibilidad en la que se pueden variar las métricas de composición y estructura de MOF, hacen que estas MOF sean altamente deseables para procedimientos de inclusión específicos que los distinguen de los materiales amorfos. 55
Una estrategia descrita en la presente memoria para fabricar MOF con grandes aperturas de poro y evitar el problema de la interpenetración es comenzar con una estructura en la que se pueda mantener un eje corto con los enlaces orgánicos largos colocados inclinados hacia ese eje. El eje corto elimina eficazmente la posibilidad de interpenetración de esos enlaces. Ideales en este sentido son las estructuras construidas a partir de unidades de 60 construcción secundarias (SBU) de óxido de metal con forma de barra infinita, como se ilustra en la estructura de MOF-74 (Fig. 2). Aquí, las SBU de barra de óxido de zinc están en una disposición romboédrica conectada a lo largo
de los ejes corto y largo por uniones zinc-oxígeno y enlaces DOT orgánicos, respectivamente; una construcción que prohíbe la interpenetración, independientemente de la longitud del enlace.
Inicialmente, se produjeron modelos de una estructura similar a MOF-74 con enlaces progresivamente más largos II a XI que suponían simetría R 3. A partir de esto, los cálculos para los patrones de difracción de rayos X en polvo, 5 sus parámetros celulares esperados, la apertura de poros y otra información de porosidad relacionada que se produjeron para los compuestos IRMOF se describen en la presente memoria en los Ejemplos. Este análisis inicial estuvo seguido de la preparación de los enlaces y por la realización de la síntesis y caracterización de las IRMOF, y la comparación de los datos estructurales observados y calculados para verificar que toda la serie IRMOF tenía una topología similar a MOF-74 (Tabla 23). 10
Los enlaces orgánicos descritos en la presente memoria utilizan una serie homóloga de derivados de oligo-fenilo palindrómicos que terminan con grupos ácido α-hidroxi-carboxílico. La baja solubilidad de los derivados de oligofenilo precursores se eludió sustituyendo (III a VI) los fenilos por sustituyentes para-metilo, excepto para los fenilos terminales. Al hacerlo, se introdujeron torsiones torsionales en las estructuras previamente planas. Este 15 control estereoelectrónico rompe la conjugación entre anillos y reduce el apilamiento π-π, mejorando de este modo la solubilidad de los elementos fundamentales para la producción de IRMOF (véanse los Ejemplos). En las síntesis de enlaces incluso más largos (VII a XI) las solubilidades se mantuvieron reemplazando, de una manera simétrica correspondiente, pares seleccionados de grupos metilo por sustituyentes hexilo en ciertos fenilos. Al utilizar estos fenilos sustituidos, junto con una estrategia sintética modular, basada en reacciones de acoplamiento cruzado 20 catalizadas por metales de transición, se permitió la elaboración eficaz de una serie de enlaces orgánicos delgados y robustos con longitudes que variaban de 7 (I) a 50 Å (XI) (Fig. 1). Las cantidades en gramos de enlaces orgánicos solubles II-XI se sintetizaron en 5-16 etapas como se describe en la presente memoria en los Ejemplos.
Todos los cristales de la familia IRMOF-74 se sintetizaron en condiciones similares, si no idénticas, a las utilizadas 25 previamente en la síntesis de MOF-74. Se obtuvieron cristales incoloros en forma de aguja para todas las IRMOF. La pureza de fase de cada material se confirmó por su singular morfología cristalina como se observó en las imágenes de microscopía electrónica de barrido (SEM) (véanse las Figuras 17-25). Los materiales son altamente cristalinos, como lo demuestran sus picos de difracción de rayos X agudos observados para toda la serie de IRMOF-74 (Fig. 3). La comparación de los patrones experimentales de difracción de rayos X de polvo (PXRD) con los calculados a partir 30 de los modelos de cristal concordaba bien tanto con la posición como con las intensidades relativas de los picos, confirmando que se obtuvieron las estructuras pronosticadas de IRMOF-74 (Fig. 4a). Para cada IRMOF, se realizó un refinamiento de perfil de patrón completo para obtener los parámetros de red, usando los parámetros de celda unitaria de los modelos geométricamente optimizados como datos de entrada iniciales. Todos los refinamientos dieron como resultado residuos de convergencia aceptables. IRMOF-74-IX y XI muestran picos anchos, indicativos 35 de pequeños cristales, una situación que imposibilita distinguir los picos con intensidades bajas en el área de ángulo alto. Sin embargo, los patrones muestran claramente los picos de difracción más intensos, correspondientes a los espaciamientos d más grandes, en sus posiciones esperadas de 2θ.
La celda unitaria, el volumen vacío y la apertura de poro cubren un amplio rango a medida que aumenta el tamaño 40 del enlace orgánico (Tabla 2 y 23). El volumen vacío calculado usando los datos de la estructura cristalina aumenta de 48,5% a 85,0% para IRMOF-74-I a XI. La apertura de poro se define como la longitud de la diagonal y la distancia entre los dos bordes opuestos en la sección transversal hexagonal regular (distancia de átomo a átomo, Fig. 4a, véanse los ejemplos). Este método es compatible con el utilizado previamente para referirse a la apertura de poro y se implementa aquí para facilitar la comparación con los de la bibliografía. La dimensión diagonal de la apertura de 45 poro, basada en la celda unidad refinada, aumenta de 19 Å en IRMOF-74-II a 98 Å en IRMOF-74-XI con un incremento discreto de casi 6 Å a medida que se agrega cada unidad de fenilo. Además, con la adición de cada unidad de fenilo, hay un aumento de 24 átomos en el tamaño del anillo que define la apertura de poro, lo que conduce a anillos de 282 átomos en IRMOF-74-XI (Fig. 4b). Esto supera con creces el número de átomos que definen las zeolitas más abiertas, y excede cualquier material cristalino no encadenado presentado anteriormente 50 (véanse los Ejemplos). En esta serie de IRMOF, ocho de los nueve miembros (IRMOF-74-II a XI) tienen dimensiones de poro que caen en la región mesoporosa (i.e. > 20 A). Aunque se ha informado sobre otras muchas MOF cuyos tamaños de poro están en esta región mesoporosa, IRMOF-74-IV a XI supera todas sus aperturas de poro.
Con el fin de evaluar la porosidad de las IRMOF y su estabilidad arquitectónica, se realizaron mediciones de 55 adsorción de gas Ar a 87 K. Inicialmente, se realizaron procedimientos de activación y caracterización para asegurar que los poros se activaran y que no hubiera moléculas huésped. Los sólidos de las IRMOF se sometieron a intercambio de disolvente seguido de evacuación, y en algunos casos se trataron con dióxido de carbono supercrítico, para obtener muestras porosas (véanse los Ejemplos). Estas muestras se estudiaron por análisis termogravimétrico, que no mostró pérdida de peso por encima de 300°C, lo que confirma la alta estabilidad térmica 60 de todas las IRMOF e indica la ausencia de disolventes orgánicos en sus poros. La eliminación satisfactoria de materiales de partida que no habían reaccionado y solvente orgánico fue confirmada mediante resonancia
magnética nuclear de polarización cruzada/rotación en ángulo mágico 13C, análisis elemental y espectroscopia infrarroja de transformada de Fourier (Figura 46). La Figura 5 muestra las isotermas de adsorción de gas realizadas en las muestras evacuadas de IRMOF-74-I a XI. Se observan dos tipos de comportamiento: IRMOF-74-I exhibe una isoterma de Tipo I indicativa de un material microporoso, mientras que los otros IRMOF muestran isotermas de Tipo IV típicas de materiales mesoporosos. El efecto de la expansión del tamaño de poro se observa en la presión 5 relativa de las segundas etapas en las isotermas de Tipo IV. IRMOF-74-II, III y IV tienen una etapa pronunciada que se observa en P/P0 = 0,04, 0,13 y 0,23, y se observa una etapa amplia en IRMOF-74-VII, IX y XI P/P0 = 0,46 - 0,66, 0,54 - 0,72 y 0,60 - 0,82, respectivamente. El cambio gradual de la posición del paso de IRMOF-74-II a XI se corresponde estrechamente con la tendencia de expansión del tamaño de poro en la serie.
10
El volumen de poro en las estructuras se refleja en su capacidad de absorción de Ar, que aumenta sistemáticamente de IRMOF-74-I a XI a medida que se incorporan enlaces orgánicos más largos (440, 800, 990, 1310, 1520, 1320, 1680, 2000 y 2580 cm3·g-1 a P/P0 = 0,9, respectivamente; se observa una absorción ligeramente menor en IRMOF-74-VI debido al uso de Zn en lugar de Mg). El volumen de poro calculado más grande de la serie es para IRMOF-74-XI (3,3 cm3·g-1), que es similar al recientemente referido MOF-210 ultra-altamente poroso (3,6 cm)3·g-1). Aplicando el 15 modelo de Langmuir a las regiones de presión después de la segunda etapa, se calculó que las áreas superficiales aparentes de IRMOF-74-I a XI eran 1600, 2940, 3750, 5370, 6940, 5880, 8320, 9410 y 9880 m2·g-1, respectivamente. Por el contrario, el área de superficie BET más alta entre las IRMOF se observó en IRMOF-74-II y las áreas de superficie BET para IRMOF con enlaces orgánicos más largos mostraron valores aún más bajos debido a la superficie geométrica más pequeña por volumen (1350, 2510, 2440, 2480, 2230, 1600, 1800, 1920 y 1760 m2·g-20 1 para IRMOF-74-I a XI). Sin embargo, las áreas de superficie son aún mucho más altas en comparación con las encontradas en la sílice mesoporosa, el carbón poroso y las zeolitas, proporcionando así superficies más fácilmente disponibles para la interacción con moléculas huésped grandes. La baja densidad, que también se logró en esta serie de IRMOF, no sólo es atribuible al aumento del espacio abierto, sino que es una consecuencia del uso de magnesio, un metal de peso ligero, para la formación del SBU. Siete de las ocho nuevas IRMOF se construyeron 25 con Mg, incluyendo IRMOF-74-XI, que tiene una densidad de cristales de 0,195 g · cm-3; la más baja conocida hasta ahora para un cristal sin huéspedes a temperatura ambiente.
Dada la notable estabilidad, la ultra-alta porosidad y la apertura de poro extremadamente grande característica de la serie IRMOF-74, las estructuras de la descripción dan acceso a un nuevo régimen de tamaño para la inclusión de 30 moléculas orgánicas, inorgánicas y biológicas grandes dentro de los poros de los cristales IRMOF. La descripción demuestra la inclusión de moléculas grandes en las IRMOF con aperturas de poro apropiadas; específicamente, vitamina-B12 (tamaño más grande de 27 A) en IRMOF-74-IV, MOP-18 (grupo esférico inorgánico con diámetro de 34 A) en IRMOF-74-V, mioglobina (proteína globular con dimensiones esféricas de 21 Å × 35 Å × 44 Å) en IRMOF-74-VII-oeg, y proteína fluorescente verde (estructura de barril con diámetro de 34 Å y longitud de 45 A) en IRMOF-74-IX. 35
Típicamente, los cristales de la IRMOF-74 deseada se sumergieron en una solución que contenía el compuesto huésped particular que se debía incluir. Los cristales activados de IRMOF-74-IV se sumergieron en una solución de vitamina B12 0,11 mM. La cantidad de vitamina B12 en el sobrenadante se midió mediante espectrofotometría UV-Vis y se verificó la absorbancia característica a 480 nm durante un período de 48 horas. Los resultados se trazan en la 40 Fig. 6a, que muestra claramente una disminución continua de la cantidad de vitamina B12 en el sobrenadante. El mismo experimento se llevó a cabo, como control, con IRMOF-74-III, cuya apertura de poro es más pequeña que IRMOF-74-IV y, por lo tanto, no se esperaba que mostrara ninguna absorción de vitamina B12. Se confirma que este es el caso ya que no se observó disminución de la absorbancia (Fig. 6a). Se realizaron experimentos similares para la inclusión de MOP-18 en IRMOF-74-V, mioglobina en IRMOF-74-VII y GFP en IRMOF-74-IX (figura 6b-d). Para el 45 sólido resultante de la inclusión de MOP-18, una isoterma de adsorción de Ar a 87 K de una muestra seca mostró una disminución en la presión de la etapa como resultado de la inclusión en el poro (Figura 61). La mioglobina es muy hidrófila. En consecuencia, los poros de IRMOF-74-VII se funcionalizaron con un grupo hidrófilo (monometiléter de trietilenglicol, oeg) y tras la prueba, se observó una absorción significativa de mioglobina. Sin embargo, se observó una cantidad insignificante de inclusión de mioglobina en el experimento de control en el que los poros se 50 funcionalizaron con cadenas de hexilo hidrófobas, IRMOF-74-VII (Fig. 6c). Para el experimento de control en el estudio de inclusión de GFP, IRMOF-74-V se funcionalizó con cadenas de hexilo (IRMOF-74-V-hex), para proporcionar un entorno de poro similarmente hidrófobo como IRMOF-74-IX (Fig. 6d). La GFP retuvo su estructura plegada cuando se incluyó en IRMOF-74-IX, como se evidencia mediante microscopía confocal, que mostró una fluorescencia característica inalterada de GFP (Figura 68). Es notable que la cristalinidad de los materiales de 55 IRMOF se mantuvo completamente durante todo el procedimiento de inclusión: las líneas de difracción en los patrones de PXRD de las muestras incluidas fueron coincidentes con las de los materiales de partida (véanse los ejemplos).
Ejemplos 60
Modelado de cristales: Los modelos cristalinos se generaron mediante la modificación de la estructura cristalina
referida de Mg-MOF-74 (IRMOF-74-I†. La conectividad atómica dentro de la SBU inorgánica se mantuvo igual. Se incluyó una molécula de agua para completar el entorno de coordinación octaédrica de los átomos de Mg. Se añadió el número apropiado de anillos de fenilo, con sus grupos sustituyentes, en los enlaces para cada IRMOF. A continuación se realizó una minimización energética para optimizar la geometría de las moléculas, empleando un algoritmo inteligente y el campo de fuerza universal implementado en el módulo Forcite de Materials Studio 5 (Materials Studio v. 5.0.0.0, 2009, Accelrys Software Inc.). Los parámetros de la celda unitaria también se optimizaron hasta que se alcanzó la convergencia (criterios de convergencia energética: 10-4 kcal/mol). A continuación se calcularon los patrones de difracción de rayos X de polvo de las estructuras cristalinas y se compararon con los experimentales. Los parámetros de la celda unitaria y las dimensiones de apertura de poro de los modelos estructurales iniciales se presentan en la Tabla 1. 10
Tabla 1
Compuesto
Grupo espacial a (Å) (Å) Volumen de celda unitaria (Å3) Métrica de apertura de poro (Å2) Cantidad de átomos en el anillo*
IRMOF-74-II+
3 36,060 ,464 7279,2 16,3 × 20,0 66
IRMOF-74-III
3 45,113 ,432 11336,5 22,4 × 26,5 90
IRMOF-74-IV
3 5,778 ,434 17335,5 28,1 × 33,7 114
IRMOF-74-V
3 68,787 ,449 26426,3 36,6 × 42,3 138
IRMOF-74-VI
3 78,239 ,501 34463,3 40,7 × 48,6 162
IRMOF-74-VII
3 92,059 ,497 47684,4 48,7 × 57,8 186
IRMOF-74-IX
3 116,01 ,668 77717,2 62,4 × 72,5 234
IRMOF-74-XI
3 145,75 ,677 122837,0 82,2 × 95,4 282
* El anillo hexagonal más pequeño que define la apertura de poro + IRMOF-74-I e IRMOF-74-II son estructuras de referencia que no están de acuerdo con las presentes reivindicaciones.
Experimentación General (Enlaces): Se obtuvieron tetrahidrofurano (THF) anhidro, diclorometano (CH2Cl2) y acetonitrilo (MeCN) a partir de un sistema EMD Chemicals DrySolv®. El p-dioxano anhidro y Me2SO se adquirieron 15 de Aldrich y se almacenaron bajo una atmósfera de argón. El CDCl3, C6D6, CD2Cl2 y (CD3)2CO se adquirieron de Aldrich y se usaron sin purificación adicional. Todos los demás reactivos y disolventes se adquirieron de fuentes comerciales y se usaron sin purificación adicional, a menos que se indique lo contrario. Todas las reacciones se llevaron a cabo bajo una atmósfera de N2 en matraces secados a la llama utilizando disolventes anhidros, a menos que se indique lo contrario. La cromatografía en capa fina (TLC) se llevó a cabo usando placas de vidrio o aluminio, 20 recubiertas previamente con gel de sílice 60 que contenía un indicador fluorescente (Whatman LK6F). Las placas se inspeccionaron con luz UV (254 nm) y/o tinción con KMnO4. La cromatografía en columna se llevó a cabo usando la técnica de instantánea utilizando gel de sílice 60F (malla 230-400). Los espectros de RMN 2H y 13C se registraron en un espectrómetro Bruker ARX500 (500 MHz). Los espectros de RMN VT se registraron en un espectrómetro BrukerAdvance 600 MHz, que se calibró a temperatura usando etilenglicol puro. Los desplazamientos químicos (δ) 25 para los espectros de 2H, expresados en ppm, se referencian a la señal de protón residual del disolvente deuterado. Los desplazamientos químicos (δ) para los espectros 13C se referencian a la señal del carbono del disolvente deuterado. Los espectros de masas de alta resolución se midieron en un espectrómetro de masas Finnigan LCQ de trampa de iones (HR-ESI).
30
Acoplamientos cruzados de Suzuki-Miyaura: Una mezcla de p-dioxano/H2O (2: 1 v/v, 0,12 M basada en haluro de arilo) se purgó con N2 y se transfirió posteriormente a través de una cánula a un matraz de fondo redondo cargado con el haluro de arilo (1,00 equiv.), el éster de pinacol de ácido borónico (1,05 equiv. por haluro), CsF (3,00 equiv. por haluro) y PdCl2(dppf) (2,5% en moles por haluro). La mezcla resultante se transfirió a un baño de aceite precalentado a 90°C y la mezcla de reacción se agitó vigorosamente durante 24 h. A continuación se enfrió a RT, y 35 los productos se purificaron usando técnicas descritas con medidas específicas por reacciones individuales como se indica a continuación.
Saponificaciones: Se añadió una solución de NaOH (10,0 equiv.) en H2O a una solución del diéster requerido (1,0 equiv.) en THF para obtener una solución final de 0,2 M (volúmenes iguales de H2O y THF). La solución bifásica 40 resultante se agitó vigorosamente a 50°C durante 24 h, antes de enfriarse posteriormente a RT. El THF se eliminó a vacío para proporcionar típicamente un sólido de color blanco insoluble en H2O. Mientras se agitaba, la capa acuosa se aciduló con HCl concentrado hasta que se alcanzó un pH <2 y el precipitado resultante se recogió mediante
filtración a vacío, se lavó con abundante H2O y se secó al aire durante 24 h para proporcionar el compuesto objetivo típicamente en forma de un polvo de color blanco.
Síntesis de los enlaces orgánicos: La estrategia sintética para construir la cadena principal de oligo-fenilo de todos los enlaces oligo-para-xileno (OPX) II - VII, y IX y XI se basaron en acoplamiento cruzado de Suzuki-Miyaura 5 catalizado por paladio. La estrategia general fue acoplar dos equivalentes de un elemento fundamental de éster borónico terminal, que porta grupos carboxilo e hidroxilo a un diafragma de di-haluro. El ácido carboxílico se protegió en forma de su éster metílico, y el grupo hidroxilo fenólico se protegió como su éter bencílico. Se encontró que las condiciones de acoplamiento cruzado de Suzuki-Miyaura, empleando CsF como base con PdCl2(dppf) como catalizador en una mezcla de p-dioxano/H2O (2: 1 v/v) no afectaba a los grupos de protección, proporcionando oligo-10 fenilos con buenos rendimientos. Los grupos de protección bencílicos se escindieron por hidrogenolisis y posteriormente las funciones de éster metílico se saponificaron para proporcionar los compuestos diana, habitualmente con rendimientos cuantitativos en las dos etapas consecutivas sin necesidad de purificación aparte de la filtración.
15
El esquema de síntesis de enlaces OPX III - VI se presentan en el Esquema 1:
Esquema 1
Esquema 1, reactivos y condiciones: a) K2CO3, BnBr, MeCN, 80°C. b) (Bpin)2, KOAc, (PPh3)2PdCl2, p-dioxano, 20 106°C. c) CsF, PdCl2(dppf), p-dioxano/H2O, 90°C. d) CsF, PdCl2(dppf), p-dioxano/H2O, 90°C. e) KOAc, PdCl2(dppf), (Bpin)2, Me2SO, 80°C. f) 5, CsF, PdCl2(dppf), p-dioxano/H2O, 90°C. g) KOAc, PdCl2(dppf), (Bpin)2, Me2SO, 80°C. h) i) Pd/C o Ni Raney, H2, THF a 50°C; ii) NaOH, THF/H2O, 50°C.
El éster borónico 3 elemento fundamental clave fue sintetizado a una escala de 100 g. Al unir dos equivalentes de 3 con 2,5-dibromo-para-xileno (4) o 4,4'-diyodo-2,2',5,5'-tetrametil-1,1'-bifenilo (5), se obtuvieron III y IV, 25 respectivamente, después de la desprotección. Si un equivalente del éster borónico 3 se acopla a un exceso del dihaluro 4 o 5, los productos monoacoplados se pueden obtener con rendimientos del 70%, proporcionando de ese modo los elementos fundamentales 6 y 7, respectivamente. Los haluros de los elementos fundamentales 6 y 7
fueron convertidos posteriormente (e en el Esquema 1) en un acoplamiento catalizado por paladio con diboro de pinacol en los ésteres de pinacol del ácido borónico 8 y 9, respectivamente. El elemento fundamental 10 se extendió aún más con dos unidades adicionales de 2,5-dimetil-para-fenileno al exponerlo una vez más a un acoplamiento de Suzuki-Miyaura con un exceso de 5. Después de la boración del yoduro de 10 el elemento fundamental 11 se obtuvo con buenos rendimientos. Dos equivalentes del derivado éster bifenilborónico 8 se acoplaron con el 2,5-dibromo-5 para-xileno (4) y 4,4'-diyodo-2,2',5,5'-tetrametil-1,1'-bifenilo (5) para proporcionar, después de la desprotección, V y VI, respectivamente.
El esquema de síntesis de los enlaces OPX dopados con hexilo V-hex, VII y IX se presenta en el Esquema 2:
10
Esquema 2
Esquema 2, reactivos y condiciones: a) CsF, PdCl2(dppf), p-dioxano/H2O, 90°C. b) i) Pd/C o Ni Raney, H2, THF a 50°C; ii) NaOH, THF/H2O, 50°C.
Para la síntesis de la serie sustituida con dihexilo, el 1,4-dihexil-2,5-diyodobenceno (17) fue requerido como un 15 elemento fundamental clave: se obtuvo en tres etapas a partir de 1,4-diyodobenceno. El acoplamiento de dos equivalentes de los elementos fundamentales de éster borónico 8, 9 y 11 al elemento fundamental dihexil-para-fenileno 17, seguido de hidrogenolisis y saponificación, produjo (Esquema 2) los enlaces OPX sustituidos con dihexilo V-hex, VII y IX, sucesivamente.
20
El esquema de síntesis del enlace OPX dopado con hexilo XI se presenta en el Esquema 3:
Esquema 3
Esquema 3, reactivos y condiciones a) CsF, PdCl2(dppf), p-dioxano/H2O, 100°C. b) (Bpin)2, KOAc, PdCl2(dppf), Me2SO, 100°C. c) CsF, PdCl2(dppf), p-dioxano/H2O, 100°C. d) (Bpin)2, KOAc, PdCl2(dppf), Me2SO, 100°C. e) CsF, PdCl2(dppf), p-dioxano/H2O, 100°C. f) i) Ni Raney, H2, THF a 50°C; ii) NaOH, THF/H2O, 50°C. 5
Con el fin de conferir solubilidad a los enlaces OPX más largos, como el XI, dos residuos de para-xileno tuvieron que ser sustituidos con 2,5-dihexilfenilenos. El elemento fundamental de éster borónico 9 por lo tanto, se extendió en una reacción de Suzuki-Miyaura con un exceso de 1,4-dihexil-2,5-diyodobenceno (17) para proporcionar el yoduro 21. A continuación se acoplaron dos equivalentes de 21 al elemento fundamental del éster diborónico 22, obtenido en tres 10 etapas, para proporcionar la cadena principal de 11 anillos 23. Después de la hidrogenolisis y la saponificación, se obtuvo XI (Esquema 3).
El esquema de síntesis del enlace OPX sustituido con etilenglicol VII-oeg se presenta en el Esquema 4:
Esquema 4
Esquema 4, reactivos y condiciones: a) CsF, PdCl2(dppf), p-dioxano/H2O, 100°C. b) i) Ni Raney, H2, THF a 50°C; ii) NaOH, THF/H2O, 50°C.
5
Derivado sustituido del trietilenglicol mono metil éter VII-oeg se obtuvo haciendo reaccionar el elemento fundamental de éster borónico 9 con el dibromuro 26, que a su vez se observó en dos pasos a partir de la 2,5-dibromohidroquinona comercialmente disponible siguiendo un procedimiento informado.3 Los grupos de protección del éter bencílico se escindieron a continuación mediante hidrogenolisis usando Ni de Raney como catalizador. Posteriormente, los grupos éster metílico se saponificaron para producir el compuesto objetivo VII-oeg en forma de 10 un sólido incoloro (Esquema 4).
Síntesis de elementos fundamentales de compuestos para síntesis de enlaces.
2-(benciloxi)-4-yodobenzoato de metilo (2): Se añadió K2CO3 (76,1 g, 0,55 moles) sólido a una solución de 4-15 yodosalicilato de metilo (1) (76,5 g, 0,28 moles) en MeCN (550 ml) a temperatura ambiente. Se añadió bromuro de bencilo (32,7 ml, 0,28 moles) mediante una jeringa, y la mezcla de reacción resultante se calentó a 80°C y se agitó durante la noche. La mezcla de reacción se enfrió a continuación a temperatura ambiente y se filtró posteriormente para eliminar las sales insolubles, que se lavaron adicionalmente con EtOAc. El producto filtrado se concentró a vacío antes de volver a disolver el residuo en EtOAc de nueva aportación y filtrar por segunda vez. El producto 20 filtrado se concentró a vacío para proporcionar un aceite que se solidificó al reposar para producir 2 (99%, 100,5 g) en forma de un sólido de color beige que no requirió purificación adicional. RMN H1 (500 MHz, CDCl3, 25°C): δ = 7,54 (d, J = 8,0 Hz, 1H), 7,49 (d, J = 7,5 Hz, 2H), 7,43-7,35 (m, 4H), 7,33 (t, J = 7,5 Hz, 1H), 5,15 (s, 2H), 3,89 (s, 3H) ppm. RMN 13C (126 MHz, CDCl3, 25°C): δ = 166,3, 158,4, 136,2, 133,1, 130,1, 128,8, 128,1, 127,0, 123,3, 120,3, 100,0, 71,0, 52,3 ppm. HRMS (ESI) calculado para C15H14IO3: m/z = 367,9909 ([M + H]+); Encontrado m/z = 25 367,9893.
Síntesis del Compuesto (3): Se añadió p-dioxano anhidro (1,35 L) a un matraz de fondo redondo de tres bocas equipado con un condensador de reflujo y se cargó con 2-(benciloxi)-4-yodobenzoato de metilo (2) (100,2 g, 0,27 moles), bis(pinacolato)diboro (76,0 g, 0,30 moles), KOAc (80,1 g, 0,82 moles) y (Ph3P)2PdCl2 (3,8 g, 5,4 mmoles). La 30 mezcla de reacción se purgó a RT con N2 seco (aproximadamente 30 minutos) y el matraz se transfirió posteriormente a un baño de aceite precalentado a 130°C. La mezcla de reacción se calentó a reflujo durante 16 h, antes de enfriarse a temperatura ambiente y se filtró posteriormente para eliminar las sales insolubles que se lavaron adicionalmente con EtOAc. El producto filtrado se concentró a vacío antes de volver a disolver el residuo en EtOAc. Se añadió carbón activado dilatado a la solución típicamente de color pardo oscuro/negro y la solución en EtOAc se 35 calentó a reflujo durante 15 minutos. La materia insoluble se eliminó mediante filtración en caliente a través de un
lecho de Celite para proporcionar típicamente una solución de color amarillo que se concentró a vacío para proporcionar un aceite. Para facilitar la solidificación, se añadieron hexanos (200 ml) y la solución se concentró a continuación a vacío. La dilución del residuo con hexanos y la concentración subsiguiente a vacío se repitió dos veces más para eliminar cualquier p-dioxano y/o EtOAc residuales. Típicamente, este procedimiento produce un sólido de color pardo claro que es insoluble en hexanos a temperatura ambiente. Se añadieron hexanos (500 ml) al 5 sólido y se calentó a reflujo para proporcionar una solución homogénea que se retiró de la fuente de calor y se dejó reposar durante la noche para su cristalización. La filtración proporcionó 3 (78%, 78.1 g) en forma de agujas de color amarillo. RMN H1 (500 MHz, CDCl3, 25°C.): δ = 7,80 (d, J = 7,5 Hz, 1H), 7,53 (d, J = 7,5 Hz, 2H), 7,48 (s, 1H), 7,44 (dd, J= 7,5, 1,0 Hz, 1H), 7.40 (t, J = 8,0 Hz, 2H), 7,31 (t, J = 7,5 Hz, 1H), 5,22 (s, 2H), 3,90 (s, 3H), 1,36 (s, 12H) ppm. RMN 13C (126 MHz, CDCl3, 25°C): δ = 166,9, 157,4, 136,9, 134,7 (ancho), 130,9, 128,5, 127,7, 127,0, 126,9, 10 123,1, 119,3, 84,3, 70,6, 52,1, 24,9 ppm. HRMS (ESI) calculado para C22H25B1O5: m/z = 369,1873 ([M + H]+); encontrado m/z = 369,1884; m/z = 391,1693 ([M+ Na]+); encontrado m/z = 369,1702.
Síntesis del Compuesto (6) : El éster borónico 3 (9,20 g, 25,0 mmoles, 1,0 equiv.) y el bromuro 4 (35,9 g, 135,8 mmoles, 5,4 equiv.) se disolvieron en una mezcla de p-dioxano/H2O (300 ml) desgasificada. Se añadieron CsF (11,4 15 g, 75,0 mmoles, 3,0 equiv.) y PdCl2(dppf) (1,11 g, 1,36 mmoles, 5% en moles) y se calentó a reflujo durante 14 h. La mezcla de reacción se enfrió a RT, antes de ser extraída con CH2Cl2 y H2O. La fase acuosa se lavó dos veces con CH2Cl2. Las fases orgánicas combinadas se secaron (MgSO4), se filtraron y se evaporaron. El producto bruto se absorbió sobre gel de sílice y se sometió a cromatografía en columna (SiO2:hexanos:CH2Cl2 = 1:1 → 1:10) para proporcionar el compuesto 6 en forma de un aceite de color amarillento (7,75 g, 18,2 mmoles, 67%). RMN H1 (500 20 MHz, CDCl3, 25°C): δ = 7,87 (d, J = 7,9 Hz, 1H), 7,48 (m, 2H), 7,43 (s, 1H), 7,40 (m, 2H), 7,31 (m, 1H), 7,03 (s, 1H), 6,91 (dd, J = 7,9, 1,5 Hz, 1H), 6,89 (d, J = 1,3 Hz, 1H), 5,21 (s, 2H), 3,93 (s), 3H), 2,38 (s, 3H), 2,08 (s, 3H) ppm. RMN 13C (126 MHz, CDCl3, 25°C): δ = 166,7, 157,8, 146,4, 140,0, 136,6, 135,2, 134,5, 133,9, 131,8, 131,5, 128,6, 127,8, 126,8, 124,2, 121,3, 119,2, 114,9, 70,6, 52,1, 22,3, 19,5 ppm. HRMS (ESI) calculado para C23H22BrO3:m/z = 425,0747 ([ M + H]+); encontrado m/z = 425,0755. 25
Síntesis del Compuesto (7): El éster borónico 3 (1,08 g, 2,92 mmoles, 1,0 equiv) y el yoduro 5 (5,40 g, 11,7 mmoles, 4,0 equiv) se disolvieron en p-dioxano desgasificado (150 ml) y H2O (50 mL). Se añadieron CsF (1,33 g, 8,76 mmoles, 3,0 equiv.) y PdCl2(dppf) (120 mg, 0,147 mmoles, 5% en moles) y la mezcla de reacción se calentó a reflujo durante 14 h. A continuación se enfrió a RT antes de ser extraída con CH2Cl2 y H2O. La fase acuosa se lavó dos 30 veces con CH2Cl2. Las fases orgánicas combinadas se secaron (MgSO4), se filtraron y se evaporaron. El producto bruto se absorbió sobre gel de sílice y se sometió a cromatografía en columna (SiO2:hexanos:EtOAc = 5:1) para proporcionar el compuesto 7 en forma de un sólido incoloro (1,11 g, 1,93 mmoles, 66%). RMN H1 (500 MHz, CDCl3, 25°C): δ = 7,90 (d, J = 8,2 Hz, 1H), 7,74 (s, 1H), 7,51 (d, J = 8,5 Hz, 2H), 7,40 (t, J = 7,6 Hz, 2H), 7,32 (t, J = 7,3 Hz, 1H), 7,07 (s, 1H), 7,02-7,00 (m, 3H), 6,95 (s, 1H), 5,24 (s, 2H), 3,94 (s, 3H), 2,41 (s, 3H), 2,15 (s, 3H), 2,04 (m, 6H) 35 ppm. RMN 13C (126 MHz, CDCl3, 25°C): δ= 166,8, 157,8, 147,3, 141,4, 140,2, 139,88, 139,81, 138,5, 136,8, 135,4, 133,2, 132,3, 131,7, 131,3, 130,9, 130,5, 128,6, 127,8, 126,8, 121,6, 118,9, 115,0, 99,6, 70,6, 52,1, 27,5, 19,8, 19,3, 19,0 ppm. HRMS (ESI) calculado para C31H30IO3:m/z = 577,1234 ([M + H]+); encontrado m/z = 577,1229.
Síntesis del compuesto (8): El bromuro 6 (7,75 g, 18,2 mmoles, 1,0 equiv.) se disolvió en seco y se desgasificó con 40 Me2SO (80 ml). Se añadieron bis(pinacolato)diboro (5,08 g, 20,0 mmoles, 1,1 equiv.), KOAc (5,36 g, 54,6 mmoles, 3,0 equiv.) y PdCl2(dppf) (743 mg, 0,91 mmoles, 5% en moles) y se calentó a 80°C durante 14 h. La mezcla de reacción se enfrió a RT y se extrajo con CH2Cl2 y H2O. La fase acuosa se lavó dos veces con CH2Cl2. Las fases orgánicas combinadas se lavaron con H2O, se secaron (MgSO4), se filtraron y se evaporaron. El producto bruto se absorbió sobre gel de sílice y se sometió a cromatografía en columna (SiO2:hexanos:EtOAc = 5:1) para proporcionar 45 el compuesto 8 en forma de un aceite incoloro (8,04 g, 17,0 mmoles, 94%). RMN H1 (500 MHz, CDCl3, 25°C): δ = 7,91 (d, J = 7,8 Hz, 1H), 7,68 (s, 1H), 7,51 (m, 2H), 7,41 (m, 2H), 7,33 (m, 1H), 7,02 (s, 1H), 6,98 - 6,95 (m, 2H), 5,23 (s, 2H), 3,96 (s, 3H), 2,55 (s, 3H), 2,14 (s, 3H), 1,39 (s, 12H) ppm. RMN 13C (126 MHz, CDCl3, 25°C): δ= 166,7, 157,8, 147,4, 143,1, 142,4, 138,1, 136,7, 131,7, 131,3, 130,8, 128,6, 127,8, 126,8, 121,3, 119,0, 114,9, 83,5, 70,6, 52,1, 25,1, 24,9, 21,7, 19,5 ppm. HRMS (ESI) calculado para C29H34BO6:m/z = 472,2544 ([M + H]+); encontrado m/z 50 = 472,2530.
Síntesis del Compuesto (9): El yoduro 7 (971 mg, 1,68 mmoles, 1,0 equiv) se disolvió en seco y se desgasificó con Me2SO (7 ml). Se añadieron bis(pinacolato)diboro (470 mg, 1,85 mmoles, 1,1 equiv.), KOAc (494 mg, 5,04 mmoles, 3,0 equiv.) y PdCl2(PPh3)2 (69 mg, 0,084 mmoles, 5% en moles) y la mezcla de reacción se calentó a 80°C durante 55 15 h. Después de enfriar a RT, la mezcla de reacción se extrajo con H2O y CH2Cl2. La fase acuosa se lavó dos veces con CH2Cl2. Las fases orgánicas combinadas se lavaron con H2O, se secaron (MgSO4), se evaporaron y se sometieron a cromatografía en columna (SiO2:hexanos:EtOAc = 9:1), para proporcionar el compuesto 9 en forma de una espuma incolora (810 mg, 1,41 mmoles, 84%). RMN H1 (500 MHz, CDCl3, 25°C): δ = 7,93 (d, J = 8,2 Hz, 1H), 7,70 (s, 1H), 7,54 (d, J = 8,0 Hz, 2H), 7,42 (t, J = 7,5 Hz, 2H), 7,35 (t, J = 7,3 Hz, 1H), 7,10 (s, 1H), 7,05 (m, 2H), 6,99 60 (s, 1H), 6,98 (s, 1H), 5,27 (s, 2H), 3,97 (s, 3H), 2,55 (s, 3H), 2,17 (s, 3H), 2,10 (s, 3H), 2,06 (s, 3H), 1,39 (s, 12H) ppm. RMN 13C (126 MHz, CDCl3, 25 °C): δ = 166,8, 157,8, 147,5, 143,8, 142,0, 141,3, 139,5, 137,4, 136,8, 133,2,
132,1, 132,0, 131,7, 131,2, 130,9, 130,7, 128,6, 127,8, 126,8, 121,7, 118,8, 115,1, 83,5, 70,6, 52,1, 34,7, 31,6, 25,3, 24,98, 24,95, 22,7, 21,8, 20,8, 19,8, 19,3, 19,2, 14,3 ppm, HRMS (ESI) calculado para C37H42BO5: m/z = 576,3156 ([M + H]+); encontrado m/z = 576,3169.
Síntesis del Compuesto (10): El éster borónico 8 (2,60 g, 5,50 mmoles, 1,0 equiv.), el yoduro 5 (10,2 g, 22,1 mmoles, 5 4,0 equivalentes) y CsF (2,50 g, 16,5 mmoles, 3,0 equiv.) se disolvieron en una mezcla desgasificada de p-dioxano (500 ml) y H2O (200 ml) a 80°C. A continuación se añadió PdCl2(dppf) (225 mg, 0,276 mmoles, 5% en moles) y la mezcla de reacción se calentó a reflujo durante 14 h. Después de enfriar a RT, la mezcla de reacción se extrajo con CH2Cl2 (400 ml) y H2O (1000 ml). La fase acuosa se lavó dos veces con CH2Cl2 (2 × 200 mL). Las fases orgánicas combinadas se lavaron con salmuera, se secaron (MgSO4) y se evaporaron. El producto bruto se sometió a 10 cromatografía en columna (SiO2:hexanos:EtOAc = 5:1) para proporcionar el producto 10 en forma de un aceite incoloro (2,34 g, 3,44 mmoles, 63%). RMN H1 (500 MHz, CDCl3, 25°C): δ = 7,94 (d, J = 8,2 Hz, 1H), 7,77 (s, 1H), 7,55 (d, J = 7,4 Hz, 2H), 7,43 (t, J = 7,6 Hz, 2H), 7,35 (t, J = 7,3 Hz, 1H), 7,13 (s, 1H), 7,09-7,03 (m, 5H), 6,99 (m, 1H), 5,27 (s, 2H), 3,97 (s, 3H), 2,45 (s, 3H), 2,20 (s, 3H), 2,14-2,06 (m, 12H) ppm. RMN 13C (126 MHz, CDCl3, 25 °C) : δ = 166,8, 157,9, 147,5, 141,83, 141,77, 141,20, 141,14, 141,00, 140,1, 139,8, 139,53, 139,50, 139,41, 139,36, 15 138,39, 138,36, 136,8, 135,56, 135,49, 133,45, 133,39, 132,92, 132,83, 132,66, 132,56, 132,1, 131,66, 131,60, 131,54, 130,78, 130,73, 130,69, 130,62, 130,48, 130,45, 128,6, 127,8, 126,8, 121,7, 118,8, 115,1, 99,4, 70,6, 52,1, 34,70, 34,57, 27,4, 25,3, 20,7, 19,83, 19,79, 19,47, 19,44, 19,37, 19,31, 18,98, 18,85 ppm, HRMS (ESI) calculado para C39H38IO3: m/z = 681,1860 ([M + H]+); encontrado m/z = 681,1848.
20
Síntesis del Compuesto (11): El yoduro 10 (2,06 g, 3,02 mmoles, 1,0 equiv.) se disolvió en seco y se desgasificó con Me2SO (20 ml). Se añadieron bis(pinacolato)diboro (843 mg, 3,32 mmoles, 1,1 equiv.), KOAc (888 mg, 9,06 mmoles, 3,0 equiv.) y PdCl2(dppf) (123 mg, 0,151 mmoles, 5% en moles) y se calentó a 80°C durante 14 h. La mezcla de reacción se enfrió a RT y se extrajo con CH2Cl2 y H2O. La fase acuosa se lavó dos veces con CH2Cl2. Las fases orgánicas combinadas se lavaron con H2O, se secaron (MgSO4), se filtraron y se evaporaron. El producto bruto se 25 absorbió sobre gel de sílice y se sometió a cromatografía en columna (SiO2:hexanos:EtOAc = 7:1) para proporcionar el compuesto 11 en forma de un sólido incoloro (1,50 g, 2,2 mmoles, 72%). RMN H1 (500 MHz, CDCl3, 25°C): δ = 7,94 (d, J = 8,3 Hz, 1H), 7,71 (s, 1H), 7,55 (d, J = 7,7 Hz, 2H), 7,44-7,41 (m, 2H), 7,35 (m, 1H), 7,12 (s, 1H), 7,10-6,99 (m, 6H), 5,27 (s, 2H), 3,97 (s, 3H), 2,57 (s, 3H), 2,20 (s, 3H), 2,14-2,06 (m, 12H), 1,39 (s, 12H) ppm. 13C (126 MHz, CDCl3, 25 °C): δ = 166,8, 157,9, 147,6, 144,25, 144,19, 141,95, 141,93, 141,38, 141,31, 140,49, 140,44, 30 139,87, 139,82, 139,44, 139,41, 137,3, 136,8, 133,52, 133,46, 132,72, 132,65, 132,62, 132,55, 132,19, 132,14, 132,06, 132,04, 131,66, 131,60, 131,04, 130,96, 130,75, 130,61, 130,59, 130,40, 130,38, 128,6, 127,8, 126,8, 121,7, 118,8, 115,11, 115,10, 83,4, 77,1, 70,6, 52,1, 31,6, 25,06, 24,98, 24,96, 21,76, 21,73, 19,82, 19,78, 19,49, 19,45, 19,36, 19,31, 19,21, 19,08 ppm, HRMS (ESI) calculado para C45H50BO5: m/z = 680,3782 ([M + H]+); encontrado m/z = 680,3776. 35
Síntesis del Compuesto (12): Siguiendo el Procedimiento de Acoplamiento General (basado en 4,00 g del yoduro de arilo), se hicieron reaccionar los compuestos 2 y 3, y el producto deseado precipitó de la solución. La capa acuosa (inferior) de la solución bifásica se eliminó mediante una jeringa, y el producto se recogió mediante filtración de la capa de p-dioxano de color pardo oscuro restante. El producto recogido se lavó con EtOAc y se dejó secar al aire 40 para proporcionar 12 (83%, 4,35 g) en forma de un polvo de color blanquecino que no requirió purificación adicional. RMN H1 (500 MHz, CDCl3, 25°C): δ = 7,91 (d, J = 8,0 Hz, 2H), 7,52 (d, J = 7,5 Hz, 4H), 7,42 (t, J = 7,5 Hz, 4H), 7,34 (t, J = 7,5 Hz, 2H), 7,16 (dd, J = 8,0, 1,5 Hz, 2H), 7,08 (d, J = 1,5 Hz, 2H), 5,23 (s, 4H), 3,93 (s, 6H) ppm. RMN 13C (125 MHz, CDCl3, 25 °C): δ = 166,5, 158,6, 145,4, 136,7, 132,6, 128,8, 128,1, 127,0, 120,2, 119,6, 113,1, 70,9, 52,3 ppm, MS (ESI) calculado para C30H16O6: m/z = 483,2 ([M + H]+), 505,2 ([M + Na]+) y 987,3 ([2M + Na]+; 45 encontrado m/z = 483,4 ([M + H]+), 505,4 ([M + Na]+) y 987,1 ([2M + Na]+),
Síntesis del Compuesto (13): Siguiendo el Procedimiento de Acoplamiento General (basado en 2,00 g del dibromuro de arilo), se hicieron reaccionar los compuestos 3 y 4, y el producto deseado precipitó de la solución. La capa acuosa (inferior) de la solución bifásica se eliminó mediante una jeringa, y el producto se recogió por filtración de la 50 capa de p-dioxano de color pardo oscuro restante. El producto recogido se lavó con EtOAc y se dejó secar al aire para proporcionar 13 (96%, 4,29 g) en forma de un polvo de color blanquecino que no requirió purificación adicional. RMN H1 (500 MHz, THF-d8, 25 °C): δ = 7,96 (d, J = 7,5 Hz, 2H), 7,66 (d, J = 7,5 Hz, 4H), 7,48 (t, J = 7,5 Hz, 4H), 7,39 (t, J = 7,5 Hz, 2H), 7,24 (s, 2H), 7,22 (s, 2H), 7,10 (dd, J = 8,0, 1,0 Hz, 2H), 5,36 (s, 4H), 3,98 (s, 6H), 2,30 (s, 6H) ppm. RMN 13C (125 MHz, THF-d8, 25 °C): δ = 167,0, 159,3, 148,2, 141,8, 138,8, 133,7, 132,6, 132,6, 129,5, 55 128,6, 127,9, 122,2, 120,8, 116,1, 71,4, 52,2, 20,3 ppm, MS (ESI) calculado para C38H34O6: m/z = 587,2 ([M + H]+), 609,2 ([M + Na]+) y 1195,5 ([2M + Na]+; encontrado m/z= 587,4 ([M + H]+), 609,5 ([M + Na]+) y 1195,1 ([2M + Na]+).
Síntesis del Compuesto (14): El éster borónico 3 (4,78 g, 13,0 mmoles, 3,0 equiv.) y el yoduro 5 (2,00 g, 4,33 mmoles, 1,0 equiv.) se disolvieron en una mezcla desgasificada de p-dioxano/H2O 2:1 (420 ml). Se añadieron CsF 60 (3,95 g, 26,0 mmoles, 6,0 equiv.) y PdCl2(dppf) (354 mg, 0,433 mmoles, 10% en moles) y la mezcla de reacción se calentó a reflujo durante 14 h. Se enfrió a RT, antes de ser extraída con CH2Cl2 y H2O. La fase acuosa se lavó dos
veces con CH2Cl2. Las fases orgánicas combinadas se secaron (MgSO4), se filtraron y se evaporaron. El producto bruto se absorbió sobre gel de sílice y se sometió a cromatografía en columna (SiO2:hexanos:EtOAc = 5:1) para proporcionar el compuesto 14 en forma de un sólido incoloro (2,60 g, 3,82 mmoles, 87%). RMN H1 (500 MHz, CD2Cl2, 25 °C): δ = 7,86 (d, J = 7,9 Hz, 2H), 7,51 (m, 4H), 7,40 (m, 4H), 7,33 (m, 2H), 7,13 (m, 2H), 7,06 (d, J = 1,3 Hz, 2H), 7,03 (dd, J = 7,9, 1,5 Hz, 2H), 7,01 (s, 2H), 5,29 (s, 4H), 3,89 (s, 6H), 2,20 (s, 6H), 2,09 (s, 6H) ppm. RMN 5 13C (126 MHz, CD2Cl2, 25 °C): δ = 166,8, 158,2, 147,7, 141,2, 140,0, 137,3, 133,7, 132,6, 131,9, 131,8, 131,2, 128,9, 128,2, 127,4, 121,9, 119,5, 115,4, 71,0, 52,3, 20,0, 19,5 + ppm, HRMS (ESI) calculado para C46H43O6: m/z= 691,3051 ([M + H]+); encontrado m/z = 691,3067.
Síntesis del Compuesto (15):el éster borónico 8 (1,77 g, 3,75 mmoles, 3,0 equiv.) y el 1,4-diyodo-2,5-dimetilbenceno 10 4 (447 mg, 1,25 mmoles, 1,0 equiv.) Se disolvieron en una mezcla desgasificada de p-dioxano/H2O 2:1 (150 ml). Se añadieron CsF (1,14 g, 7,50 mmoles, 6,0 equiv.) y PdCl2(dppf) (102 mg, 0,125 mmoles, 10% en moles) y la mezcla de reacción se calentó a reflujo durante 14 h. A continuación se enfrió a RT antes de ser extraída con CH2Cl2 y H2O. La fase acuosa se lavó dos veces con CH2Cl2. Las fases orgánicas combinadas se secaron (MgSO4), se filtraron y se evaporaron. El producto bruto se absorbió sobre gel de sílice y se sometió a cromatografía en columna 15 (SiO2:hexanos:EtOAc = 5:1) para proporcionar el compuesto 15 en forma de un sólido incoloro (765 mg, 0,962 mmoles, 77%). RMN H1 (500 MHz, CDCl3, 25 °C): δ = 7,92 (d, J = 8,2 Hz, 2H), 7,53 (m, 4H), 7,41 (m, 4H), 7,32 (m, 2H), 7,11 (s, 2H), 7,09 (m, 2H), 7,05-7,03 (m, 6H), 5,25 (s, 4H), 3,95 (s, 6H), 2,19 (s, 6H), 2,13 (s, 3H), 2,12 (s, 3H), 2,11 (m, 6H) ppm. RMN 13C (126 MHz, CDCl3, 25 °C): δ = 166,8, 157,9, 147,6, 141,30, 141,23, 140,03, 139,98, 139,50, 139,47, 136,8, 133,50, 133,44, 132,84, 132,74, 132,10, 132,08, 131,67, 131,60, 130,79, 130,72, 130,70, 20 128,6, 127,8, 126,8, 121,7, 118,8, 115,11, 115,10, 70,6, 52,1, 19,84, 19,80, 19,51, 19,47, 19,34 ppm, HRMS (ESI) calculado para C54H52O6: m/z = 795,3680 ([M + H]+); encontrado m/z = 795,3659.
Síntesis del Compuesto (16): El éster borónico 8 (600 mg, 1,27 mmoles, 3,0 equiv) y el yoduro 5 (196 mg, 0,423 mmoles, 1,0 equiv) se disolvieron en una mezcla desgasificada de p-dioxano/H2O 2:1 (45 ml). Se añadieron CsF 25 (386 mg, 2,54 mmoles, 6,0 equiv.) y PdCl2(dppf) (35 mg, 0,043 mmoles, 10% en moles) y la mezcla de reacción se calentó a reflujo durante 14 h. Se enfrió a RT antes de ser extraída con CH2Cl2 y H2O. La fase acuosa se lavó dos veces con CH2Cl2. Las fases orgánicas combinadas se secaron (MgSO4), se filtraron y se evaporaron. El producto bruto se absorbió sobre gel de sílice y se sometió a cromatografía en columna (SiO2:hexanos:EtOAc = 5:1) para proporcionar el compuesto 16 en forma de un sólido incoloro (229 mg, 0,255 mmoles, 60%). RMN H1 (500 MHz, 30 CDCl3, 25 °C) : δ = 7,93 (d, J = 8,3 Hz, 2H), 7,53 (m, 4H), 7,40 (m, 4H), 7,33( m, 2H), 7,12-7,04 (m, 12H), 5,26 (s, 4H), 3,95 (s, 6H), 2,19 (s, 6H), 2,15-2,12 (m, 18H) ppm. RMN 13C (126 MHz, CDCl3, 25 °C): δ = 166,8, 157,9, 147,6, 141,4, 141,3, 140,8, 140,5, 140,44, 140,43, 140,38, 139,9, 139,83, 139,82, 139,78, 139,7, 139,5, 139,4, 136,81, 136,78, 133,54, 133,48, 133,9, 132,93, 132,88, 132,82, 132,75, 132,72, 132,65, 132,6, 132,08, 132,06, 131,71, 131,67, 131,5, 130,9, 130,83, 130,78, 130,7, 128,6, 127,8, 126,8, 121,7, 118,8, 115,1, 70,6, 52,1, 19,9, 19,8, 19,53, 35 1949, 19,47, 19,46, 19,38, 19,36 ppm, HRMS (ESI) calculado para C62H59O6: m/z = 899,4306 ([M + H]+); encontrado m/z = 899,4330.
Síntesis del Compuesto (18): El éster borónico 8 (697 mg, 1,48 mmoles, 2,2 eq.) y el yoduro 17 (334 mg, 0,670 mmoles, 1,0 equiv.) se disolvieron en una mezcla desgasificada de p-dioxano (15 ml)) y H2O (7,5 ml). Se añadieron 40 CsF (610 mg, 4,02 mmoles, 6,0 equiv.) y PdCl2(dppf) (55 mg, 0,067 mmoles, 10% en moles) y la mezcla de reacción se calentó a reflujo durante 15 h. Se enfrió a RT y se extrajo con H2O y CH2Cl2. La fase acuosa se lavó dos veces con CH2Cl2. Las fases orgánicas combinadas se secaron (MgSO4) y se evaporaron. El producto bruto se sometió a cromatografía en columna (SiO2:CH2Cl2:hexanos = 1:1 → 1:0) para proporcionar el compuesto 18 en forma de un sólido incoloro (465 mg, 0,497 mmoles, 74%). RMN H1 (500 MHz; CDCl3) : δ = 7,95 (d, J = 8,2 Hz, 2H), 7,56 (d, J = 45 7,5 Hz, 4H), 7,44 (t, J = 7,6 Hz, 4H), 7,35 (t, J = 7,4 Hz, 2H), 7,14 (m, 4H), 7,09-7,06 (m, 6H), 5,28 (s, 4H), 3,98 (s, 6H), 2,49 (m, 2H), 2,40-2,35 (m, 2H), 2,22 (s, 6H), 2,15 (d, J = 3H), 2,14 (s, 3H), 1,48 (m, 4H), 1,22 (m, 12H), 0,85 (t, J = 7,0 Hz, 6H) ppm. RMN 13C (126 MHz, CDCl3, 25 °C): δ = 166,8, 157,9, 147,6, 141,34, 141,25, 139,51, 139,49, 139,40, 139,37, 137,41, 137,36, 136,8, 133,64, 133,58, 132,00, 131,93, 131,82, 131,81, 131,66, 130,77, 130,74, 130,06, 130,00, 128,6, 127,8, 126,8, 121,7, 118,8, 115,1, 70,6, 52,1, 32,51, 32,46, 31,6, 30,75, 30,66, 29,00, 28,95, 50 22,5, 19,85, 19,81, 19,72, 19,58, 14,1 ppm, HRMS (ESI) calculado para C64H71O6: m/z = 935,5245 ([M + H]+); encontrado m/z = 935,5213.
Síntesis del Compuesto (19): El éster borónico 9 (641 mg, 1.11 mmoles, 2.2 equiv.) y el yoduro 17 (252 mg, 0,505 mmoles, 1,0 equiv) se disolvieron en una mezcla desgasificada de p-dioxano (11 mL) y H2O (5,5 ml). Se añadieron 55 CsF (460 mg, 43,03 mmoles, 6,0 equiv.) y PdCl2(dppf) (41 mg, 0,050 mmoles, 10% en moles) y la mezcla de reacción se calentó a reflujo durante 15 h. Se enfrió a RT y se extrajo con H2O y CH2Cl2. La fase acuosa se lavó dos veces con CH2Cl2. Las fases orgánicas combinadas se secaron (MgSO4) y se evaporaron. El producto bruto se sometió a cromatografía en columna (SiO2:CH2Cl2) para proporcionar el compuesto 19 en forma de un sólido incoloro (527 mg, 0,460 mmoles, 91%). RMN H1 (500 MHz; CDCl3): δ = 7,95 (d, J = 8,2 Hz, 2H), 7,56 (d, J = 7,6 Hz, 60 4H), 7,44 (t, J = 7,6 Hz, 4H), 7,35 (t, J = 7,4 Hz, 2H), 7,17-7,06 (m, 15H), 5,28 (s, 4H), 3,98 (s, 6H), 2,51 (m, 2H), 2,39 (m, 2H), 2,22 (s, 6H), 2,18 (s, 3H), 2,15-2,12 (m, 15H), 1,50-1,45 (m, 4H), 1,28-1,17 (m, 12H), 0,85 (m, 6H)
ppm. RMN 13C (126 MHz, CDCl3, 25 °C): δ = 166,8, 157,9, 147,6, 141,50, 141,40, 140,5, 139,72, 139,64, 139,44, 139,40, 137,56, 137,51, 136,8, 133,55, 133,48, 133,25, 133,20, 133,14, 133,12, 133,02, 132,96, 132,95, 132,45, 132,43, 132,31, 132,09, 132,03, 131,76, 131,67, 131,58, 131,26, 131,21, 131,18, 131,12, 130,77, 130,58, 130,26, 130,17, 130,13, 128,6, 127,8, 126,8, 121,7, 118,8, 115,1, 70,6, 52,1, 32,8, 32,58, 32,53, 31,64, 31,59, 31,48, 31,08, 30,95, 30,85, 30,70, 29,15, 29,10, 29,07, 22,71, 22,58, 22,55, 19,86, 19,79, 19,62, 19,52, 19,49, 19,44, 19,2, 14,16, 5 14,08 ppm, HRMS (ESI) calculado para C96H203O6: m/z 1350,7676 ([M + H]+); encontrado m/z = 1351,7733.
Síntesis del Compuesto (20): El éster borónico 11 (916 mg, 1,35 mmoles, 2,2 equiv.) y el yoduro 17 (305 mg, 0,612 mmoles, 1,0 equiv.) se disolvieron en una mezcla desgasificada de p-dioxano (18 ml)) y H2O (9 ml). Se añadieron PdCl2(dppf) (50,0 mg, 0,061 mmoles, 10% en moles) y CsF (558 mg, 3,67 mmoles, 6,0 equiv.) y la mezcla de 10 reacción se calentó a 106°C durante 13 h. La mezcla de reacción se enfrió a RT y el precipitado se separó mediante filtración, se lavó con H2O y MeOH, se secó a vacío y se sometió a cromatografía en columna (SiO2:CH2Cl2) para proporcionar el compuesto 20 en forma de un sólido incoloro (700 mg, 0,518 mmoles, 85%). RMN H1 (500 MHz, CDCl3, 25 °C): δ = 7,93 (d, J = 8,3 Hz, 2H), 7,54 (d, J = 7,2 Hz, 4H), 7,42 (t, J = 7,6 Hz, 4H), 7,33 (t, J = 7,4 Hz, 2H), 7,17-7,10 (m, 12H), 7,07-7,05 (m, 6H), 5,27 (s, 4H), 3,96 (s, 6H), 2,53-2,37 (m, 4H), 2,20 (s, 6H), 2,14 (m, 30H), 1,48 15 (m, 4H), 1,21 (m, J = 6,7 Hz, 12H), 0,88-0,81 (m, 6H) ppm. RMN 13C (126 MHz; CDCl3, 25 °C): δ = 166,8, 157,9, 147,6, 141,45, 141,39, 140,71, 140,63, 140,56, 140,46, 140,37, 140,28, 140,18, 140,13, 140,09, 140,03, 139,93, 139,90, 139,81, 139,76, 139,70, 139,45, 139,43, 137,63, 137,60, 137,56, 137,54, 137,51, 136,8, 133,56, 133,51, 133,10, 133,05, 132,98, 132,94, 132,88, 132,73, 132,67, 132,64, 132,57, 132,53, 132,45, 132,39, 132,08, 132,06, 131,73, 131,68, 131,22, 131,13, 130,98, 130,95, 130,73, 130,65, 130,35, 130,30, 130,22, 130,17, 130,07, 130,03, 20 128,6, 127,8, 126,8, 121,7, 118,8, 115,1, 70,6, 52,1, 32,90, 32,85, 32,79, 32,67, 32,62, 32,57, 31,61, 31,49, 31,11, 31,02, 30,98, 30,88, 30,86, 30,72, 29,23, 29,18, 29,15, 29,12, 29,10, 29,05, 22,59, 22,57, 19,85, 19,81, 19,78, 19,76, 19,64, 19,60, 19,55, 19,50, 19,47, 19,40, 19,37, 19,33, 19,28, 14,17, 14,09 ppm, HRMS (ESI) calculado para C96H103O6: m/z = 1351,7749 ([M + H]+); encontrado m/z = 1351,7758.
25
Síntesis del Compuesto (21): El éster borónico 9 (1,50 g, 2,61 mmoles, 1,0 equiv.) y el yoduro 17 (5,20 g, 10,4 mmoles, 4,0 equiv) se disolvieron en una mezcla desgasificada de dioxano (100 ml) y H2O (50 ml) a 80°C. Se añadieron PdCl2(dppf) (106 mg, 0,131 mmoles, 5% en moles) y CsF (1,19 g, 7,83 mmoles, 3,0 equiv.) y la mezcla de reacción se calentó a 106°C durante 13 h. Se enfrió a RT y se extrajo con CH2Cl2 y H2O. La fase acuosa se lavó dos veces con CH2Cl2, las fases orgánicas combinadas se secaron (MgSO4), se evaporaron, se absorbieron sobre gel de 30 sílice y se sometieron a cromatografía en columna (SiO2:hexanos:EtOAc = 5:1) para proporcionar el compuesto 21 en forma de un sólido incoloro (856 mg, 1,04 mmoles, 40%). RMN H1 7,94 (d, J = 8,3 Hz, 1H), 7,76 (s, 1H), 7,55 (d, J = 7,2 Hz, 2H), 7,43 (t, J = 7,6 Hz, 2H), 7,35 (t, J = 7,4 Hz, 1H), 7,13 (s, 1H), 7,10-7,00 (m, 6H), 5,28 (s, 2H), 3,98 (s, 3H), 2,72 (m, 2H), 2,42 (m, 1H), 2,31 (m, 1H), 2,21 (s, 3H), 2,15-2,11 (m, 6H), 2,06 (m, 3H), 1,46-1,14 (m, 16H), 0,93-0,83 (m, 6H) ppm. RMN 13C (126 MHz, CDCl3, 25 °C): δ = 166,8, 157,9, 147,5, 142,3, 141,39, 141,26, 140,55, 35 140,52, 140,13, 140,08, 139,61, 139,53, 139,48, 139,36, 139,27, 136,8, 133,45, 133,37, 132,82, 132,67, 132,54, 132,13, 132,07, 131,67, 131,47, 130,90, 130,84, 130,78, 130,69, 130,50, 130,40, 128,6, 127,8, 126,8, 121,7, 118,8, 115,1, 99,2, 70,6, 52,1, 40,38, 40,34, 34,7, 32,4, 32,1, 31,7, 31,45, 31,36, 30,81, 30,66, 30,43, 30,30, 29,15, 29,08, 29,00, 25,3, 22,69, 22,50, 19,84, 19,77, 19,62, 19,47, 19,2, 14,15, 14,06 ppm, HRMS (ESI) calculado para C49H58IO3: m/z = 821,3425 ([M + H]+); encontrado m/z = 821,3424. 40
Síntesis del Compuesto (22): El dibromuro 25 (1,00 g, 2,12 mmoles, 1,0 equiv), bis(pinacolato)diboro (1,13 g, 4,45 mmoles, 2,1 equiv.), PdCl2(dppf) (173 mg, 0,212 mmoles, 10% moles), y KOAc (1,25 g, 12,7 mmoles, 6,0 equiv.) se añadieron a un matraz secado a la llama que contenía Me2SO anhidro (50 ml) y la mezcla de reacción se calentó a reflujo durante 16 h. Se enfrió a RT, se añadió a H2O (25 ml), después se extrajo tres veces con CH2Cl2. La capa 45 orgánica se lavó a continuación exhaustivamente con H2O. La fase orgánica se secó (MgSO4), se filtraron y se evaporaron. El producto bruto se absorbió sobre gel de sílice y se sometió a cromatografía en columna (SiO2:hexanos) para proporcionar el compuesto 22 en forma de un sólido incoloro (371 mg, 0,655 mmoles, 31%). RMN H1 (500 MHz, CD2Cl2, 25 °C): δ = 7,66 (s, 2H), 6,99 (m, 4H), 2,54 (s, 6H), 2,10 (s, 6H), 2,04 (s, 6H), 1,39 (s, 24H) ppm. RMN 13C (126 MHz, CD2Cl2, 25 °C): δ = 144,5, 142,2, 140,7, 137,7, 132,9, 132,8, 132,4, 131,3, 131,2, 50 130,7, 83,8, 25,1, 21,80, 21,78, 19,4, 19,3, 19,1 ppm, HRMS (ESI) calculado para C36H49B2O4: m/z = 565,3884 ([M + H]+); encontrado m/z = 565,3864.
Síntesis del Compuesto (23): El éster borónico 22 (151 mg, 0,266 mmoles, 1,0 equiv.) y el yoduro 21 (480 mg, 0,585 mmoles, 2,2 equiv.) se suspendieron en una mezcla desgasificada de dioxano (12 ml) y H2O (6 ml). Se añadieron 55 PdCl2(dppf) (22 mg, 0,0269 mmoles, 10% en moles) y CsF (242 mg,, 1,60 mmoles, 6,0 equiv.) y la mezcla de reacción se calentó a 106°C durante 15 h. Se enfrió a RT y el precipitado se separó mediante filtración, se lavó con H2O y MeOH y se secó a vacío. El producto bruto de color beige se sometió a cromatografía en columna (SiO2:CH2Cl2) para proporcionar el compuesto 23 en forma de un sólido incoloro (373 mg, 0,219 mmoles, 82%). RMN H1 (500 MHz, CDCl3, 25 °C): δ = 7,96 (d, J = 8,2 Hz, 2H), 7,57 (d, J = 7,6 Hz, 4H), 7,44 (t, J = 7,6 Hz, 4H), 7,36 60 (t, J = 7,4 Hz, 2H), 7,19-7,07 (m, 22H), 5,29 (s, 4H), 3,99 (s, 6H), 2,54 (m, 4H), 2,41 (m, 4H), 2,23-2,14 (m, 46H), 1,54-1,46 (m, 8H), 1,28-1,17 (m, 24H), 0,87 (m, 12H) ppm. RMN 13C (126 MHz, CDCl3, 25 °C): δ = 166,8, 157,9,
147,6, 141,53, 141,43, 140,68, 140,65, 140,57, 140,47, 140,33, 140,28, 140,21, 140,18, 140,02, 139,99, 139,90, 139,87, 139,78, 139,71, 139,68, 139,63, 139,60, 139,58, 139,45, 139,40, 137,67, 137,64, 137,61, 137,57, 137,54, 137,51, 137,49, 137,46, 137,44, 136,8, 133,57, 133,50, 133,21, 133,15, 133,05, 132,99, 132,87, 132,82, 132,76, 132,71, 132,66, 132,64, 132,60, 132,51, 132,50, 132,45, 132,42, 132,31, 132,09, 132,04, 131,78, 131,68, 131,60, 131,29, 131,24, 131,20, 131,16, 131,11, 130,90, 130,78, 130,71, 130,67, 130,59, 130,37, 130,32, 130,25, 130,19, 5 130,13, 130,10, 130,06, 130,04, 130,00, 128,6, 127,8, 121,7, 118,8, 115,1, 70,6, 52,1, 34,7, 32,8, 32,62, 32,61, 31,61, 31,50, 31,10, 31,01, 30,97, 30,87, 30,84, 30,72, 29,23, 29,18, 29,14, 29,10, 29,05, 22,60, 22,57, 20,8, 19,87, 19,80, 19,78, 19,64, 19,61, 19,53, 19,50, 19,48, 19,46, 19,37, 19,31, 19,25, 14,17, 14,09 ppm, HRMS (ESI) calculado para C122H139O6: m/z = 1700,0566 ([M + H]+); encontrado m/z = 1700,0582.
10
Síntesis del Compuesto (24): El 1,4-dibromo-2,5-dimetilbenceno (4) (25,0 g, 94,7 mmoles, 1,0 equiv.), bis(pinacolato)diboro (50,5 g, 199 mmoles, 2,1 equiv.), PdCl2(dppf) (3,87 g, 4,74 mmoles, 5 mol%), y KOAc (55,8 g, 568 mmoles, 6,0 equiv.) se añadieron a un matraz secado a la llama que contenía Me2SO anhidro (300 ml). La mezcla de reacción se calentó a reflujo durante 16 h. Fue después se enfrió a RT, se añadió a H2O (100 ml) antes de ser extraído tres veces con CH2Cl2. La capa orgánica se lavó a continuación exhaustivamente con H2O. La fase 15 orgánica se secó (MgSO4), se filtró y se evaporó. Se añadió EtOAc (250 ml) a la mezcla bruta, junto con carbón activado (10 g) y la mezcla de reacción se calentó a reflujo durante 3 h. Se enfrió a RT, se filtró a través de Celite, y el Celite se lavó minuciosamente con CH2Cl2. La capa de CH2Cl2 se evaporó, haciendo que el producto precipitara del EtOAc en forma de agujas finas de color blanquecino, que se aislaron mediante filtración a vacío (14,6 g, 40,8 mmoles, 43%). RMN H1 (500 MHz, CDCl3, 25°C): δ = 7,53 (s, 2H), 2,48 (s, 6H), 1,34 (s, 24H) ppm. RMN 13C (126 20 MHz, CDCl3, 25°C): δ= 140,7, 137,0, 83,5, 25,0, 21,6 ppm. HRMS (ESI) calculado para C20H33B2O4: m/z = 357,2632 ([M + H]+); encontrado m/z = 357,2614.
Síntesis del Compuesto (25): Se disolvieron el éster diborónico 24 (5,00 g, 13,9 mmoles, 1,0 equiv) y 1,4-dibromo-2,5-dimetilbenceno (4) (18,4 g, 69,8 mmoles, 5,0 equiv.) en una mezcla desgasificada de dioxano/H2O (2:1 75 mL). 25 Se añadieron CsF (12,7 g, 83,8 mmoles, 6,0 equiv.) y PdCl2(dppf) (1,14 g, 1,40 mmoles, 10% en moles) y se calentó a reflujo durante 16 h. La mezcla de reacción se enfrió a RT antes de ser extraída con CH2Cl2 y H2O. La fase acuosa se lavó dos veces con CH2Cl2. Las fases orgánicas combinadas se secaron (MgSO4), se filtraron y se evaporaron. El producto bruto se absorbió sobre gel de sílice y se sometió a cromatografía en columna (SiO2:hexanos) para proporcionar el compuesto 25 en forma de un sólido incoloro (2,18 g, 4,61 mmoles, 33% de rendimiento). RMN H1 30 (500 MHz, CD2Cl2, 25 °C) : δ = 7,47 (s, 2H), 7,04 (m, 2H), 6,95 (s, 2H), 2,39 (s, 6H), 2,05 (m, 6H), 2,02 (s, 6H) ppm. RMN 13C (126 MHz, CD2Cl2, 25 °C) : δ = 141,2, 139,91, 139,89, 135,9, 135,1, 133,5, 133,2, 133,1, 132,1, 132,0, 130,9, 123,4, 22,5, 22,4, 19,4, 19,3, 19,2 ppm.
Síntesis del Compuesto (27): El éster borónico 9 (600 mg, 1.04 mmoles, 2.2 equiv.) y el dibromuro 26 (265 mg, 0,473 35 mmoles, 1,0 equiv) se disolvieron en una mezcla desgasificada de dioxano (10 mL) y H2O (5 ml). Se añadieron PdCl2(dppf) (38,4 mg, 0,047 mmoles, 10% en moles) y CsF (431 mg, 2,84 mmoles, 6,0 equiv.) y la mezcla de reacción se calentó a 106°C durante 16 h. A continuación se enfrió a RT antes de ser extraída con CH2Cl2 y H2O. La fase acuosa se lavó dos veces con CH2Cl2. Las fases orgánicas combinadas se secaron (MgSO4), se filtraron y se evaporaron. El producto bruto se absorbió sobre gel de sílice y se sometió a cromatografía en columna 40 (SiO2:hexanos:EtOAc = 1:1) para proporcionar el compuesto 27 en forma de un sólido incoloro (485 mg, 0,373 mmoles, 79%). RMN H1 (500 MHz, CDCl3, 25 °C) : δ = 7,95 (d, J = 8,2 Hz, 2H), 7,56 (d, J = 7,6 Hz, 4H), 7,44 (t, J = 7,6 Hz, 4H), 7,35 (t, J = 7,4 Hz, 2H), 7,21 (s, 2H), 7,14 (s, 2H), 7,11 (s, 2H), 7,08-7,06 (m, 6H), 6,91 (s, 2H), 5,28 (s, 4H), 4,09 (m, 4H), 3,98 (s, 6H), 3,75 (m, 4H), 3,62 (m, 4H), 3,59 (s, 8H), 3,55 (m, 4H), 2,26 (d, 6H), 2,22 (s, 6H), 2,16 (2, 12H) ppm. RMN 13C (126 MHz, CDCl3, 25 °C,): δ = 166,8, 157,9, 150,0, 147,6, 141,3, 140,0, 139,5, 137,4, 136,8, 45 134,0, 133,4, 132,5, 132,1, 131,68, 131,64, 130,86, 130,79, 130,5, 128,6, 127,8, 126,8, 121,7, 118,8, 116,1, 115,1, 71,9, 70,87, 70,79, 70,63, 70,55, 69,8, 69,2, 59,1, 52,1, 19,84, 19,72, 19,49, 19,44 ppm, HRMS (ESI) calculado para C82H91O14: m/z = 1299,6403 ([M + H]+); encontrado m/z = 1299,6454.
Procedimientos sintéticos de enlace. 50
Síntesis del Enlace II: Se añadieron EtOAc (50 ml), THF (50 ml) y Pd/C al 10% en peso (0,98 g, 0,90 mmoles) a un matraz cargado con 12 (4,35 g, 9,0 mmoles). El matraz de reacción se selló con un septo y la solución heterogénea se purgó con H2 que fue suministrado por un balón unido a una aguja de acero inoxidable de 20,32 cm (8"). Se adosó un balón inflado con H2 al recipiente de reacción, que se transfirió posteriormente a un baño de aceite 55 precalentado a 50°C. La mezcla de reacción se agitó durante 24 h para proporcionar un producto insoluble. La mezcla de reacción se enfrió a continuación a RT, se purgó con una corriente de N2 y se filtró para recoger el producto contaminado con Pd/C. La torta del filtro se suspendió en THF (30 ml) y la suspensión se calentó a reflujo y posteriormente se filtró en caliente. Este procedimiento se repitió cinco veces para extraer todo el producto del Pd/C. Las capas orgánicas combinadas se concentraron a vacío para proporcionar el producto que se usó directamente en 60 la siguiente etapa.
Después del procedimiento de saponificación general, se recogieron 2,0 g de II (82% sobre la hidrogenolisis y la saponificación) en forma de un sólido de color blanco. RMN H1 (500 MHz, CD3SOCD3, 25°C): δ = 7,86 (d, J = 9,0 Hz, 2H), 7,30-7,25 (m, 4H) ppm. RMN 13C (126 MHz, CD3SOCD3, 25°C): δ = 171,7, 161,4, 145,5, 131,0, 117,9, 115,3, 113,0 ppm. HRMS (ESI) Calculado para C14H10O6:m/z = 273,0405 ([ M - H]-); Encontrado m/z = 273.0397.
5
Síntesis de Enlace III: Se añadieron DMF (15 ml), THF (60 ml) y Pd/C al 10% en peso (0,78 g, 0,73 mmoles) a un matraz cargado con 13 (4,29 g, 7,32 mmoles). El matraz de reacción se selló con un septo y la solución heterogénea se purgó con H2 que fue suministrado por un balón adosado a una aguja de acero inoxidable 20,32 cm (8"). Se adosó un balón inflado con H2 al recipiente de reacción, que se transfirió posteriormente a un baño de aceite, previamente calentado a 50°C. La mezcla de reacción se agitó durante 24 h antes de enfriarse a RT, se purgó con 10 una corriente de N2 y se filtró. La torta del filtro se lavó con THF (10 ml) y los productos filtrados combinados se concentraron a vacío para proporcionar el producto que se usó directamente en la siguiente etapa.
Siguiendo el procedimiento de saponificación general, se aislaron 2,4 g de III (87% sobre la hidrogenolisis y la saponificación) en forma de un polvo de color blanco. RMN H1 (500 MHz, CD3SOCD3, 25°C): δ 14,0 (s ancho, 2H), 11,4 (s ancho, 2H), 7,85-7,82 (m, 2H), 7,18 (s, 2H), 6,98-6,92 (m, 4H), 2.24 (m, 6H) ppm. RMN 13C (126 MHz, 15 CD3SOCD3, 25°C): δ = 171,9, 160,9, 148,3, 139,7, 132,3, 131,3, 130,2, 120,3, 117,4, 111,7, 19,5 ppm. HRMS (ESI) Calculado para C22H17O6:m/z = 377,1031 ([M-H]-); Encontrado m/z = 377,1031.
Síntesis del enlace IV: Se añadieron EtOAc (10 ml), EtOH (10 ml) y Pd/C al 10% en peso (0,15 g, 0,15 mmoles) a un matraz cargado con 14 (1,00 g, 1,45 mmoles). El matraz de reacción se selló con un septo y la solución heterogénea 20 se purgó con H2 que fue suministrado por un balón adosado a una aguja de acero inoxidable 20,32 cm (8"). Se adosó un balón inflado con H2 al recipiente de reacción, que se transfirió posteriormente a un baño de aceite precalentado a 50°C. La mezcla de reacción se agitó durante 24 h antes de enfriarse a RT, se purgó con una corriente de N2 y se filtró. La torta del filtro se lavó con THF (10 ml) y los productos filtrados combinados se concentraron a vacío para proporcionar el producto que se usó directamente en la siguiente etapa. 25
Siguiendo el Procedimiento de Saponificación General, se recogieron 620 mg de IV (89% sobre la hidrogenolisis y la saponificación) en forma de un sólido de color blanco. RMN H1 (500 MHz, CD3SOCD3, 25°C): δ = 7,86-7,83 (m, 2H), 7,19 (s, 2H), 7,06 (s, 2H), 6,98-6,92 (m, 4H), 2,25 (s, 6H), 2,06 (s, 6H) ppm. RMN 13C (126 MHz, CD3SOCD3, 25°C): δ = 171,8, 160,9, 148,5, 140,3, 138,9, 132,8, 131,8, 131,3, 130,6, 130,1, 120,3, 117,3, 111,5, 19,6, 19,0 ppm. HRMS 30 (ESI) calculado para C30H26O6:m/z = 481,1657 ([M-H]-); Encontrado m/z = 481,1654.
Síntesis del enlace V: Se añadieron THF (20 ml) y Pd/C al 10% en peso (0,29 g, 0,27 mmoles) a un matraz cargado con 15 (2,16 g, 2,72 mmoles). El matraz de reacción se selló con un septo y la solución heterogénea se purgó con H2 que fue suministrado por un balón adosado a una aguja de acero inoxidable 20,32 cm (8"). Se adosó un balón 35 inflado con H2 al recipiente de reacción, que se transfirió posteriormente a un baño de aceite precalentado a 50°C. La mezcla de reacción se agitó durante 24 h antes de enfriarse a RT, se purgó con una corriente de N2 y se filtró. La torta del filtro se lavó con THF (10 ml) y los productos filtrados combinados se concentraron a vacío para proporcionar el producto, que se usó directamente en la siguiente etapa.
40
Siguiendo el procedimiento general, se recogió 1,60 g de V (cuantitativo por hidrogenolisis y saponificación) en forma de un sólido blanquecino. RMN H1 (500 MHz, DMF-d7, 25 °C): δ = 8,00 (d, J = 8,0 Hz, 2H), 7,31 (s, 2H), 7,16-7,12 (m, 4H), 7,07 (dd, J = 8,0, 1,5 Hz, 2H), 7,04-7,02 (m, 2H), 2,37 (s, 6H), 2,18-2,16 (m, 6H), 2,15 (s, 6H) ppm. RMN 13C (126 MHz, DMF-d7, 25 °C): δ = 172,6, 149,2, 141,2, 140,20, 140,18, 139,5, 133,38, 133,35, 132,8, 132,2, 131,6, 130,90, 130,88, 130,78, 130,75, 130,3, 120,5, 117,6, 111,9, 19,38, 19,36, 18,82, 18,79, 18,7 ppm, 1H (600 45 MHz; CD3SOCD3, 100 °C): δ = 7,86 (d, J = 8,6 Hz, 2H), 7,16 (s, 2H), 7,07 (s, 2H), 7,04 (s, 2H), 6,94-6,93 (m, 4H), 2,26 (s, 6H), 2,08 (s, 6H), 2,07 (s, 6H) ppm. RMN 13C (151 MHz; CD3SOCD3, 100 °C,): δ = 171,8, 161,3, 149,2, 141,2, 140,2, 139,6, 133,3, 132,8, 132,1, 131,8, 130,98, 130,93, 130,6, 120,7, 117,9, 112,6, 19,8, 19,39, 19,27 ppm, HRMS (ESI) calculado para C36H34O6: m/z = 585,2283 ([M - H]-); encontrado m/z = 585,2299.
50
Síntesis del enlace V-hex: El material de partida 18 (455 mg, 0,467 mmoles, 1,0 equiv) se disolvió en THF (10 ml). Se añadió Pd/C (10%, 50 mg). Después, la mezcla de reacción se agitó bajo una atmósfera de H2 durante la noche a 50°C. A continuación se filtró a través de un tapón de Celite, se lavó con THF, se evaporó y se secó a vacío. El residuo se disolvió después en THF (10 ml) y H2O (10 ml) y se añadió NaOH (300 mg, 7,69 mmoles, 16 equivalentes). La mezcla de reacción se agitó a 50°C durante la noche. El THF se evaporó y la mezcla se aciduló a 55 pH 1 con HCl conc. El precipitado se separó mediante filtración, se lavó con H2O y se secó para proporcionar el compuesto V-hex en forma de un sólido incoloro (339 mg, 30,467 mmoles, cuant.). RMN H1 (600 MHz, CD3SOCD3, 100°C): δ = 7,85 (d, J = 8,4 Hz, 2H), 7,15 (s, 2H), 7,07 (s, 2H), 7,01 (s, 2H), 6,89 (m, 4H), 2,46 (m, 2H), 2,34 (m, 2H), 2,25 (s, 6H), 2,07 (s, 6H), 1,41 (m, J = 7,1 Hz, 4H), 1,15 (m, J = 13,9, 7,1 Hz, 12H), 0,78 (t, J = 7,1 Hz, 6H) ppm. RMN 13C (126 MHz, CD2Cl2, 25 °C) : δ = 171,8, 161,5, 148,9, 141,1, 139,79, 139,71, 137,5, 133,4, 132,1, 131,9, 60 130,9, 130,55, 130,44, 120,4, 117,8, 113,1, 32,5, 31,2, 30,4, 28,6, 22,1, 19,8, 19,4, 14,0 ppm, HRMS (ESI) calculado para C48H53O6: m/z = 725,3848 ([M - H]-); encontrado m/z = 725,3834.
Síntesis del enlace VI: Se añadió THF (60 ml) a un matraz cargado con 16 (2,0 g, 2,22 mmoles). Se añadió al matraz Ni Raney (aprox. 200 mg, adquirido comercialmente en forma de una suspensión en H2O que se convirtió en una suspensión en THF mediante sucesivas diluciones (5x) con THF seguido de la eliminación del sobrenadante) utilizando una pipeta. El matraz de reacción se selló con un septo y la solución heterogénea se purgó con H2 que fue 5 suministrado por un balón adosado a una aguja de acero inoxidable 20,32 cm (8"). Se adosó un balón inflado con H2 al recipiente de reacción, que se transfirió posteriormente a un baño de aceite precalentado a 50°C. La mezcla de reacción se agitó durante 48 h antes de enfriarse a RT y se purgó con una corriente de N2. Se decantó en un matraz Erlenmeyer (la mayoría del Ni permanece unido a la barra de agitación magnética), antes de ser diluida con CHCl3 (100 ml). La solución se llevó después a reflujo y se filtró en caliente a través de un lecho bien relleno de Celite. La 10 torta del filtro se enjuagó adicionalmente con CHCl3 caliente. Los productos filtrados combinados se combinaron y se concentraron a vacío para proporcionar el producto, que se usó directamente en la siguiente etapa.
Siguiendo el procedimiento general, se recogieron 1,35 g de VI (90% sobre la hidrogenolisis y la saponificación) en forma de un sólido blanquecino. RMN H1 (500 MHz, THF-d8, 25 °C): δ = 8,08 (d, J = 8,0 Hz, 2H), 7,36 (s, 2H), 7,28-15 7,20 (m, 6H), 7,15 (s, 2H), 7,12-7,09 (m, 2H), 2,47 (s, 6H), 2,31 (s, 6H), 2,29 (s, 6H), 2,28 (s, 6H) ppm. RMN 13C (126 MHz, THF-d8, 25 °C): δ = 173,6, 163,7, 151,1, 142,8, 142,1, 141,7, 141,2, 134,6, 134,2, 134,1, 133,4, 133,0, 132,9, 132,2, 132,1, 132,0, 131,4, 121,5, 119,3, 112,5, 20,7, 20,6, 20,19, 20,18, 20,1, 20,0 ppm, 1H (600 MHz; CD3SOCD3, 100 °C): δ = 7,88 (d, J = 7,8 Hz, 2H), 7,18 (s, 2H), 7,09 (s, 2H), 7,09 (s, 2H), 7,06 (s, 2H), 6,97-6,94 (m, 4H), 2,28 (s, 6H), 2,11 (s, 6H), 2,10 (s, 12H) ppm. RMN 13C (151 MHz; CD3SOCD3, 100 °C,): δ = 171,8, 161,3, 149,2, 141,3, 20 140,5, 140,1, 139,6, 133,4, 132,88, 132,77, 132,1, 131,8, 131,03, 130,95, 130,93, 130,6, 120,8, 117,9, 112,5, 19,8, 19,38, 19,32, 19,28 ppm, HRMS (ESI) calculado para C46H42O6: m/z = 689,2909 ([M - H]-); encontrado m/z = 689,2912.
Síntesis del enlace VII: El material de partida 19 (1,19 g, 1,04 mmoles, 1,0 equiv) se disolvió en THF (50 ml). Se 25 añadió Pd/C (10%, 110 mg). Después, la mezcla de reacción se agitó bajo una atmósfera de H2 durante la noche a 50°C. A continuación se filtró a través de un tapón de Celite, se lavó con THF, se evaporó y se secó a vacío. A continuación se disolvió en THF (130 ml) y H2O (110 ml) y se añadió NaOH (880 mg, 30,4 mmoles, 29 equivalentes). La mezcla de reacción se agitó a 50°C durante la noche. El THF se evaporó y la mezcla se aciduló a pH 1 con HCl conc. El precipitado se separó mediante filtración, se lavó con H2O y se secó para proporcionar el compuesto VII en 30 forma de un sólido incoloro (973 mg, 1,04 mmoles, cuant.). RMN H1 (600 MHz; CD3SOCD3, 90 °C) : δ = 7,86 (d, J = 8,0 Hz, 2H), 7,17 (s, 2H), 7,09 (s, 2H), 7,07 (m, 6H), 6,96 (m, 4H), 2,26 (s, 6H), 2,08 (m, 18H), 1,42 (m, 4H), 1,20-1,12 (m, 16H), 0,80 (t, J = 6,6 Hz, 6H) ppm,13C (151 MHz, CD3SOCD3, 90 °C): δ = 171,9, 161,3, 149,2, 141,3, 140,5, 140,02, 139,96, 139,6, 137,7, 133,3, 133,0, 132,5, 132,1, 131,7, 131,4, 130,95, 130,88, 130,57, 130,51, 120,8, 117,9, 112,4, 32,6, 31,2, 30,9, 30,6, 29,8, 28,7, 22,2, 19,8, 19,4, 14,0 ppm, HRMS (ESI): m/z calculado para 35 C64H96O6 [M- H]-934,5172; encontrado 934,5162.
Síntesis del enlace VII-oeg: El material de partida 27 (590 mg, 0,454 mmoles, 1,0 equiv) se disolvió en THF (40 ml). Se añadió Ni Raney (~10% en moles). Después, la mezcla de reacción se agitó bajo una atmósfera de H2 durante la noche a 50°C. A continuación se filtró a través de un tapón de Celite, se lavó con THF, se evaporó y se secó a vacío. 40 El residuo se disolvió después en THF (20 ml) y H2O (20 ml) y se añadió NaOH (390 mg, 10,0 mmoles, 22 equivalentes). La mezcla de reacción se agitó a 50°C durante la noche. El THF se evaporó y la mezcla se aciduló a pH 1 con HCl conc. El precipitado se separó mediante filtración, se lavó con H2O y se secó para proporcionar VII-OEG en forma de un sólido incoloro (495 mg, 0,454 mmoles, cuant.). RMN H1 (500 MHz; CD3SOCD3, 25 °C) : δ = 7,87 (d, J = 8,5 Hz, 2H), 7,20 (d, J = 6,6 Hz, 4H), 7,08 (s, 2H), 7,02 (s, 2H), 6,98 (m, 4H), 6,92 (s, 2H), 4,07 (m, 4H), 45 3,62 (m, 4H), 3,46-3,36 (m, 16H), 2,27 (s, 6H), 2,19 (s, 6H), 2,09 (s, 6H), 2,08 (s, 6H) ppm. RMN 13C (126 MHz, CD3SOCD3, 25 °C): δ = 171,8, 160,9, 149,3, 148,5, 140,7, 139,4, 138,8, 137,2, 133,5, 132,9, 131,80, 131,67, 131,44, 131,33, 130,6, 130,13, 130,06, 129,89, 120,3, 117,3, 115,4, 111,6, 71,2, 69,98, 69,87, 69,6, 69,0, 68,6, 58,0, 19,6, 19,3, 19,11, 19,02 ppm, HRMS (ESI) calculado para C66H75O24: m/z = 935,5245 ([M + H]+) ; encontrado m/z = 935,5213. 50
Síntesis del enlace IX: El material de partida 20 (827 mg, 0,612 mmoles, 1,0 equiv) se disolvió en THF (50 ml). Se añadió Ni Raney (~10% en moles). La mezcla de reacción se agitó bajo una atmósfera de H2 durante la noche a 40°C. A continuación se filtró a través de un tapón de Celite, se lavó con THF, se evaporó y se secó a vacío.
El residuo se disolvió en THF (50 ml) y se añadió H2O (50 ml) y NaOH (700 mg, 18,0 mmoles, 29 equivalentes). La 55 mezcla de reacción se agitó a 50°C durante la noche. El THF se evaporó y la mezcla se aciduló a pH 1 con HCl conc. El precipitado se separa mediante filtración, se lavó con H2O y se secó para proporcionar el compuesto IX en forma de un sólido incoloro (700 mg, 0,612 mmoles, cuant.). RMN H1 (600 MHz, CD3SOCD3, 100 °C) : δ = 7,87 (d, J = 8,1 Hz, 2H), 7,17 (s, 2H), 7,10 (s, 2H), 7,08 (m, 8H), 7,05 (s, 2H), 6,94 (m, 4H), 2,27 (s, 6H), 2,09 (m, 30H), 1,44 (m, 4H), 1,26 (m, 4H), 1,22-1,14 (m, 12H), 0,81 (t, J = 7,1 Hz, 6H), 13C (151 MHz, THF-d8, 55 °C) : δ = 170,0, 160,4, 60 147,9, 139,5, 138,63, 138,55, 138,32, 138,23, 137,9, 131,2, 130,93, 130,86, 130,68, 130,49, 130,0, 129,57, 129,51, 129,2, 128,90, 128,73, 128,71, 128,67, 128,61, 128,0, 123,0, 118,1, 115,9, 109,2, 32,2, 29,62, 29,55, 28,0, 27,7,
27,02, 26,96, 20,5, 17,0, 16,73, 16,68, 16,59, 11,45, 11,38 ppm, HRMS (ESI) calculado para C80H85O6: m/z = 1141,6352 ([M - H]-); encontrado m/z = 1141,6295,
Síntesis del enlace XI: El material de partida 23 (372 mg, 0,219 mmoles, 1,0 equiv) se disolvió en THF (30 ml). Se añadió Ni Raney (~ 10% en moles). La mezcla de reacción se agitó bajo una atmósfera de H2 durante la noche a 5 40°C. A continuación, se filtró a través de un tapón de Celite, se lavó con THF, y CHCl3 caliente, se evaporó y se secó a vacío. El residuo se disolvió en THF (50 ml) y H2O (50 ml) y se añadió NaOH (700 mg, 18,0 mmoles, 29 equivalentes). La mezcla de reacción se agitó a 50°C durante la noche. El THF se evaporó y la mezcla se aciduló a pH 1 con HCl conc. HCl. El precipitado se separa mediante filtración, se lavó con H2O y se secó para proporcionar el compuesto XI en forma de un sólido incoloro (326 mg, 0,219 mmoles, cuant.). RMN H1 (600 MHz; CD3SOCD3, 100 10 °C): δ = 7,87 (d, J = 7,8 Hz, 2H), 7,17 (s, 2H), 7,11-7,05 (m, 16H), 6,95 (m, 4H), 2,27 (s, 6H), 2,11-2,09 (m, 36H), 1,44 (m, 8H), 1,26-1,15 (m, 32H), 0,81 (m, 12H) ppm, 1H (600 MHz; THF, 56 °C): δ = 7,92 (d, J = 8,0 Hz, 2H), 7,18 (s, 2H), 7,16 (s, 2H), 7,12 (t, J = 9,7 Hz, 12H), 7,07 (s, 2H), 6,98 (s, 2H), 6,92 (d, J = 7,8 Hz, 2H), 2,56 (m, 4H), 2,45 (m, 4H), 2,30 (s, 6H), 2,16 (s, 18H), 2,15 (s, 12H), 2,13 (s, 6H), 1,53 (m, 8H), 1,26 (s, 24H), 0,87 (m, J = 7,6 Hz, 12H) ppm, HRMS (ESI) calculado para C106H123O6: m/z = 1491,9314 ([M + H]+); encontrado 1491,9260, calculado para 15 C106H121O6: m/z = 1489,9169 ([M - H]-); encontrado m/z= 1489,9145.
Síntesis de la serie IRMOF-74.
Condiciones sintéticas generales: El nitrato de magnesio hexahidratado (Mg(NO3)2·6H2O), el cloruro de magnesio (MgCl2) y el bromuro de potasio (KBr) se adquirieron de Sigma Aldrich Chemical Co. El nitrato de cinc tetrahidratado 20 (Zn(NO3)2·4H2O) y el ácido clorhídrico concentrado (Certified ACS Plus, 12 M) se adquirieron de Fisher Scientific International Inc. La N,N-dimetilformamida (DMF) anhidra y el metanol (calidad HPLC) se adquirieron de EMD Science. El etanol (200 Proof, ACS/USP Grade) se adquirió de Pharmco-Aaper Co. Todos los productos químicos se utilizaron sin purificación adicional. El análisis elemental se realizó en UCLA y se llevó a cabo en un Analizador Thermo Scientific FLASH 2000 Series CHNS/O utilizando 2-3 mg de muestra de IRMOF-74. Las mediciones de 25 espectroscopía FT-IR se realizaron en un interferómetro IRAffinity-1/Michelson (ángulo incidente de 30 grados), con óptica de haz simple. El interferómetro contiene un detector DLATGS equipado con un mecanismo de control de temperatura, razón señal/ruido: 30.000:1 o superior (pico a pico, resolución 4 cm-1, en la proximidad de 2.100 cm-1), y rango de escaneo de 7.800 a 350 cm-1. Todas las operaciones de caracterización experimental (es decir, EA y FT-IR) se realizaron en el aire, lo que condujo a la adsorción de agua en el poro de las muestras activadas. Los 30 patrones de difracción de polvo simulados se compararon con los patrones de difracción de polvo sintetizados para IRMOF-74-II a VI. Los patrones de difracción de polvo sintetizados de IRMOF-74-VII a XI se amplían significativamente lo más probablemente debido a los mayores movimientos dinámicos de las moléculas huésped dentro de los volúmenes de poro más grandes, además de la flexibilidad de las cadenas colgantes en los enlaces. Por lo tanto, los autores de la presente invención presentan los patrones de difracción de polvo activados para 35 IRMOF-74-VII a XI para su comparación con los correspondientes patrones de difracción de polvo simulados.
Síntesis de la serie IRMOF-74. (Las síntesis de la serie IRMOF-74 se ilustran en la presente memoria mediante la síntesis de IRMOF74-II (una estructura de referencia)). Una mezcla sólida de nitrato de magnesio hexahidratado Mg(NO3)2·6H2O (80 mg, 0,31 mmoles) y el enlace II (C14H10O6), 26 mg, 0,095 mmoles) en 7,5 ml de N,N-40 dimetilformamida (DMF) en un vial de 20 ml. El vial se selló y se sometió a sonicación durante 20 minutos hasta que el sólido se disolvió por completo. A esta solución, se le añadieron gota a gota 0,5 ml de etanol seguido de 0,5 ml de agua desionizada. El vial se agitó enérgicamente y se sometió a sonicación brevemente dando como resultado una solución transparente e incolora. Esta solución se calentó en un horno isotérmico a 120°C y se dejó reaccionar solvotérmicamente durante 24 horas. La muestra sintetizada se lavó tres veces antes de llevar a cabo el 45 procedimiento de activación. La pureza del producto IRMOF74-II ha sido confirmada por análisis PXRD. Análisis Elemental (activado): Análisis Calc. para Mg2(C14H6O6)(H2O)6,5: C, 38,04; H, 4,49. Encontrado: C, 38,58; H, 4,39. FT-IR (KBr, 3500-400 cm-1): 3410 (br), 2924 (w), 2854 (w), 2854 (w), 1604 (m), 1573 (m), 1419 (s), 1381 (m), 1234 (s), 1157 (w), 887 (s), 786 (s), 717 (w), 671 (m), 609 (m).
50
Síntesis de IRMOF-74-I (una estructura de referencia): la síntesis de IRMOF-74-I se llevó a cabo de acuerdo con Rosi, N. L. et al. "Rod packings y metal-organic frameworks constructed from rod-shaped secondary building units." J. Am. Chem. Soc. 127, 1504-1518 (2005).
Síntesis de IRMOF-74-II (una estructura de referencia): Se disolvieron 80 mg de Mg(NO3)2·6H2O (0,31 mmoles) y 26 55 mg del enlace II (0,095 mmoles) con 7,5 ml de DMF en un vial de 20 ml. El vial se selló y se sometió a sonicación durante 30 minutos hasta que el sólido se disolvió por completo. A esta solución, se le añadieron gota a gota 0,5 ml de etanol seguido de 0,5 ml de agua desionizada. El vial se agitó enérgicamente y se sometió a sonicación brevemente dando como resultado una solución transparente e incolora. Esta solución se calentó en un horno isotérmico a 120°C y se dejó reaccionar solvotérmicamente durante 24 h produciendo cristales incoloros en forma de 60 aguja (90% de rendimiento en función del enlace orgánico). La cristalinidad del polvo incoloro resultante se confirmó por comparación y coincidencia posterior del compuesto sintetizado y el patrón de difracción de polvo simulado
(Figura 7). La escala de gramos de cristales IRMOF-74-II se obtuvo combinando productos de múltiples reacciones a pequeña escala. Análisis Elemental (muestra activada): Análisis Calculado para Mg2(C14H6O6)(H2O)6,5: C, 38,04; H, 4,49. Encontrado: C, 38,58; H, 4,39. FT-IR (KBr, 3500-400 cm- 1):3410 (ancho), 2924 (w), 2854 (w), 2854 (w), 1604 (m), 1573 (m), 1419 (s), 1381 (m), 1234 (s), 1157 (w), 887 (s), 786 (s), 717 (w), 671 (m), 609 (m).
5
Síntesis de IRMOF-74-III: Se disolvieron 160 mg de Mg(NO3)2·6H2O (0,62 mmoles) y 71 mg del enlace III (0,188 mmoles) con 15 ml de DMF en un vial de 20 ml. El vial se selló y se sometió a sonicación durante 30 minutos hasta que el sólido se disolvió por completo. A esta solución, se añadieron gota a gota 1,0 ml de etanol seguido de 1,0 ml de agua desionizada. El vial se agitó enérgicamente y se sometió a sonicación brevemente dando como resultado una solución transparente e incolora. Esta solución se calentó en un horno isotérmico a 120°C y se dejó reaccionar 10 solvotérmicamente durante 24 h produciendo cristales incoloros en forma de aguja (rendimiento del 95% basado en el enlace orgánico). La cristalinidad del polvo incoloro resultante se confirmó por comparación y coincidencia posterior del compuesto sintetizado y el patrón de difracción de polvo simulado (Figura 8). La escala de gramos de los cristales IRMOF-74-III se obtuvo combinando productos de múltiples reacciones a pequeña escala. Análisis Elemental (muestra activada): Análisis Calculado para Mg2(C22H14O6)(H2O)3: C, 55,40; H, 4,23. Encontrado: C, 15 54,37; H, 4,36. FT-IR (KBr, 3500-400 cm-1): 3410 (br), 2924 (w), 1604 (s), 1573 (s), 1512 (m), 1435 (vs), 1373 (s), 1226 (m), 925 (s), 879 (w), 601 (m), 524 (w).
Síntesis de IRMOF-74-IV: Se disolvieron 80 mg de Mg(NO3)2·6H2O (0,31 mmoles) y 45 mg del enlace IV (0,093 mmoles) con 7,5 ml de DMF en un vial de 20 ml. El vial se selló y se sometió a sonicación durante 30 minutos hasta 20 que el sólido se disolvió por completo. A esta solución, se añadieron gota a gota 0,5 ml de etanol seguido de 0,5 ml de agua desionizada. El vial se agitó enérgicamente y se sometió a sonicación brevemente dando como resultado una solución transparente e incolora. Esta solución se calentó en un horno isotérmico a 120°C y se dejó reaccionar solvotérmicamente durante 24 h produciendo cristales incoloros en forma de aguja (87% de rendimiento en función del enlace orgánico). La cristalinidad del polvo incoloro resultante se confirmó por comparación y coincidencia 25 posterior del compuesto sintetizado y el patrón de difracción de polvo simulado (Figura 9). La escala de gramos de los cristales IRMOF-74-IV se obtuvo combinando productos de múltiples reacciones a pequeña escala. Análisis Elemental (muestra activada): Análisis Calculado para Mg2(C30H22O6)(H2O)5: C, 58,06; H, 4,64. Encontrado: C, 58,38; H, 5,23. FT-IR (KBr, 3500-400 cm-1): 3410 (br), 3016 (w), 2924 (w), 1604 (s), 1573 (s), 1435 (vs), 1373 (s), 1327 (w), 1273 (m), 1226 (s), 1157 (m), 948 (s), 663 (m), 601 (m). 30
Síntesis de IRMOF-74-V: Se disolvieron 80,0 mg de Mg(NO3)2·6H2O (0,313 mmoles) y 52,5 mg de V (0,089 mmoles) con 7,5 ml de DMF en un vial de 20 ml. El vial se selló y se sometió a sonicación durante 20 minutos hasta que el sólido se disolvió por completo. A esta solución, se añadieron gota a gota 0,5 ml de etanol seguido de 0,5 ml de agua desionizada. El vial se agitó enérgicamente y se sometió a sonicación brevemente dando como resultado una 35 solución transparente e incolora. Esta solución se calentó en un horno isotérmico a 120°C y se dejó reaccionar solvotérmicamente durante 24 h produciendo cristales incoloros en forma de aguja (rendimiento del 63% basado en el enlace orgánico). Esta solución se calentó en un horno isotérmico a 120°C y se dejó reaccionar solvotérmicamente durante 24 h. La cristalinidad del polvo de color blanco resultante se confirmó por comparación y coincidencia posterior del patrón de difracción de polvo sintetizado y simulado (Figura 10). La escala de gramos de 40 los cristales IRMOF-74-V se obtuvo combinando productos de múltiples reacciones a pequeña escala. Análisis Elemental (muestra activada): Análisis Calculado para Mg2(C38H30O6)(H2O)6: C, 61,26; H, 5,49. Encontrado: C, 61,73; H, 5,73. FT-IR (KBr, 3500-400 cm-1): 3394 (br), 3008 (w), 2924 (w), 2862 (w), 1604 (s), 1573 (s), 1512 (w), 1435 (vs), 1381 (vs), 1226 (m), 879 (m), 802 (m), 678 (w), 601 (w), 455 (w).
45
Síntesis de IRMOF-74-V-hex: Se disolvieron 80,0 mg de Mg(NO3)2·6H2O (0.313 mmoles) y 65 mg de V-hex (0,089 mmoles) con 7,5 ml de DMF en un vial de 20 ml. El vial se selló y se sometió a sonicación durante 20 minutos. A esta solución, se añadieron gota a gota 0,5 ml de etanol seguido de 0,5 ml de agua desionizada. El vial se agitó enérgicamente y se sometió a sonicación brevemente dando como resultado una solución ligeramente turbia. Esta solución se calentó en un horno isotérmico a 120°C y se dejó reaccionar solvotérmicamente durante 24 h 50 produciendo cristales incoloros en forma de aguja (60% de rendimiento en función del enlace orgánico). La cristalinidad del polvo de color blanco resultante se confirmó por comparación y coincidencia posterior del patrón de difracción de polvo sintetizado y simulado (Figura 11). La escala de gramos de los cristales IRMOF-74-V-hex se obtuvo combinando productos de múltiples reacciones a pequeña escala. Análisis Elemental (muestra activada): Análisis Calculado para Mg2(C48H50O6)(H2O) 4,5: C, 67,62; H, 6,98. Encontrado: C, 67,89; H, 6,96. FT-IR (KBr, 3500-55 400 cm-1): 3417 (br), 3008 (w), 2924 (vs), 2854 (s), 1604 (m), 1581 (m), 1435 (vs), 1373 (m), 1257 (w), 1219 (s), 972 (s), 879 (s), 802 (s), 717 (s), 678 (s), 601 (s).
Síntesis de IRMOF-74-VI: Se disolvieron 120,0 mg de Zn(NO3)2·4H2O (0,403 mmoles) y 79,0 mg del enlace VI (0,114 mmoles) con 10 ml de DMF en un vial de 20 mL. El vial se selló y se sometió a sonicación durante dos horas 60 para asegurar la solubilidad máxima del enlazador, VI. Esta solución de color blanco y turbia se calentó en un horno isotérmico a 100°C y se dejó reaccionar solvotérmicamente durante 48 h produciendo cristales incoloros en forma de
aguja (rendimiento del 72% basado en el enlace orgánico). La cristalinidad del polvo de color blanco resultante se confirmó por comparación y coincidencia posterior del patrón de difracción de polvo sintetizado y simulado (Figura 12). La escala de gramos de los cristales IRMOF-74-VI se obtuvo combinando productos de múltiples reacciones a pequeña escala. Análisis Elemental (muestra activada): Análisis Calculado para Zn2(C46H38O6)(H2O)4: C, 62,10; H, 5,21. Encontrado: C, 61,90; H, 5,28. FT-IR (KBr, 3500-400 cm-1): 3425 (br), 3008 (w), 2924 (w), 2862 (w), 1604 (s), 5 1573 (s), 1435 (vs), 1381 (m), 1211 (m), 887 (m), 665 (p), 570 (p), 524 (p).
Síntesis de IRMOF-74-VII: Se disolvieron 96 mg de Mg(NO3)2·6H2O (0,375 mmoles) y 100 mg del enlace VII (0,107 mmoles) con 9,0 ml de DMF en un vial de 20 ml. El vial se selló y se sometió a sonicación durante 30 minutos, a continuación se calentó en un horno a 100°C hasta que el sólido se disolvió por completo (generalmente en 20 10 minutos). A esta solución caliente, se le añadieron gota a gota 0,5 ml de etanol seguido de 0,5 ml de agua desionizada. El vial se agitó enérgicamente y se sometió a sonicación brevemente (2 a 3 segundos, no más) dando como resultado una solución transparente e incolora. Esta solución se calentó en un horno isotérmico a 120°C y se dejó reaccionar solvotérmicamente durante 24 h produciendo cristales incoloros en forma de aguja (rendimiento del 71% basado en el enlace orgánico). La cristalinidad del polvo incoloro resultante se confirmó por comparación y 15 coincidencia posterior del compuesto activado y el patrón de difracción de polvo simulado (Figura 13). La escala de gramos de los cristales IRMOF-74-VII se obtuvo combinando productos de múltiples reacciones a pequeña escala. Análisis Elemental (muestra activada): Análisis Calculado para Mg2(C64H66O6)(H2O)9: C, 67,67; H, 6,79; Encontrado: C, 67,91; H, 6,59. FT-IR (KBr, 3500-400 cm-1): 3410 (br), 3008 (w), 2924 (s), 2854 (s), 1604 (s), 1573 (s), 1435 (vs), 1381 (s), 1219 (m), 887 (m), 717 (w), 671 (w), 601 (w). 20
Síntesis de IRMOF-74-VII-OEG: Se disolvieron 96 mg de Mg(NO3)2·6H2O (0,375 mmoles) y 117 mg de enlace VI-OEG (0,117 mmoles) con 9,0 ml de DMF en un vial de 20 ml. El vial se selló y se sometió a sonicación durante 30 minutos hasta que el sólido se disolvió por completo. A esta solución, se le añadieron gota a gota 0,6 ml de etanol seguido de 0,6 ml de agua desionizada. El vial se agitó enérgicamente y se sometió a sonicación brevemente dando como resultado una solución transparente e incolora. Esta solución se calentó en un horno isotérmico a 120°C y se 25 dejó reaccionar solvotérmicamente durante 24 h produciendo cristales incoloros en forma de aguja (87% de rendimiento en función del enlace orgánico). La cristalinidad del polvo incoloro resultante se confirmó por comparación y coincidencia posterior del compuesto y el patrón de difracción de polvo simulado (Figura 14) La escala de gramos de los cristales IRMOF-74-VII-oeg se obtuvo combinando productos de múltiples reacciones a pequeña escala. Análisis Elemental (muestra activada): Análisis Calculado para Mg2(C66H70O14) (H2O)7: C, 62,81; H, 30 6,71; Encontrado: C, 62,82; H, 6.56. FT-IR (KBr, 3500-400 cm-1): 3387 (br), 2924 (m), 2870 (m), 1604 (s), 1573 (s), 1435 (m), 1357 (m), 1203 (s), 1103 (m), 933 (m), 879 (p), 717 (p), 671 (p), 601 (p), 455 (p).
Síntesis de IRMOF-74-IX: Se disolvieron 96 mg de Mg(NO3)2·6H2O (0,375 mmoles) y 122 mg de enlace IX (0,107 mmoles) con 9,0 ml de DMF en un vial de 20 ml. El vial se selló y se sometió a ultrasonidos durante 30 minutos, a 35 continuación se calentó en un horno a 120°C hasta que el sólido se disolvió completamente (normalmente 40 minutos). A esta solución caliente, se le añadieron gota a gota 0,5 ml de etanol seguido de 0,5 ml de agua desionizada. El vial se agitó enérgicamente y se sometió a sonicación brevemente (2 a 3 segundos, no más) dando como resultado una solución transparente e incolora. Esta solución se calentó en un horno isotérmico a 130°C y se dejó reaccionar solvotérmicamente durante 24 h produciendo cristales incoloros en forma de aguja (65% de 40 rendimiento en función del enlace orgánico). Si la solución no se volvió transparente después de 2 h. en un horno a 130°C, se añadieron 10 μL de HCl concentrado (12 M) para disolver el sólido insoluble y formar una solución transparente (Téngase en cuenta que si la solución no está transparente antes de que comience la reacción, no se producirá ningún cristal). La cristalinidad de los polvos incoloros resultantes se confirmó a través de comparación y posterior emparejamiento del compuesto activado y el patrón de difracción de polvo simulado (Figura 15). La escala 45 de gramos de los cristales IRMOF-74-IX se obtuvo combinando productos de múltiples reacciones a pequeña escala. Análisis Elemental (activado): Análisis Calculado para Mg2(C80H82O6)(H2O)5,5: C, 74,65; H, 7,29; Encontrado: C, 74,39; H, 7,11. FT-IR (KBr, 3500-400 cm-1): 3379 (br), 3008 (w), 2924 (s), 2854 (s), 1604 (s), 1573 (s), 1435 (vs), 1381 (s), 1265 (m), 1157 (m), 887 (s), 663 (w), 601 (w), 462 (w).
50
Síntesis de TRMOF-74-XI: Se añadieron 6,0 mg de MgCl2 anhidro (0,063 mmoles) y 11 mg del enlace XI (0,0074 mmoles) a un tubo de medición Pyrex de × di = 10 × 8 mm2. El tubo se evacuó a menos de 1,33 Pa (10 mTorr) y a continuación se llenó nuevamente con nitrógeno. Este procedimiento se repitió tres veces antes de inyectar 3 ml de DMF anhidra. La solución se sometió a sonicación a continuación durante 30 min. en el tubo Pyrex con la apertura bien cerrada por septos. El tubo se congeló instantáneamente a 77 K (baño de LN2), se evacuó a una presión interna 55 de 2,67 Pa (20 mTorr) y se selló a la llama. Después del sellado, la longitud del tubo se redujo a aprox. 18 cm. Esta solución se calentó en un baño de arena en un horno isotérmico a 130°C y se dejó reaccionar solvotérmicamente durante 24 h produciendo cristales incoloros en forma de aguja (50% de rendimiento en función del enlace orgánico). La cristalinidad del polvo incoloro resultante se confirmó por comparación y coincidencia posterior del compuesto activado y el patrón de difracción de polvo simulado (Figura 16). La escala de gramos de los cristales IRMOF-74-XI 60 se obtuvo combinando productos de múltiples reacciones a pequeña escala. Análisis Elemental (activado): Análisis Calculado para Mg2(C106H118O6)(H2O)6,5: C, 76,88; H, 7,98; Encontrado: C 76,88; H, 7,77. FT-IR (KBr, 3500-400
cm-1): 3417 (br), 3008 (m), 2924 (vs), 2854 (s), 1604 (m), 1573 (m), 1435 (vs), 1381 (m), 1265 (p), 887 (s), 802 (p), 609 (p), 455 (p).
Obtención de imágenes por microscopía electrónica de barrido (SEM)
5
General: Se midieron muestras de IRMOF-74 sintetizado dispersando el material sobre una superficie adherente de carbono adosada a un portamuestras plano de aluminio. Las muestras se recubrieron a continuación con oro usando un Hummer 6.2 Sputter a temperatura ambiente y una presión de 9,33 Pa (70 mTorr) en una atmósfera de argón durante 30 s mientras se mantenía una corriente de 15 mA. Las muestras se analizaron usando un microscopio electrónico de barrido JEOL JSM-6701F utilizando los detectores SEI y LEI con un voltaje de aceleración de 5 a 10 10 kV. Se estudiaron muestras múltiples de cada IRMOF sintetizado. Solo fue aparente una única morfología después de un examen exhaustivo de un rango de tamaños de partículas que se depositaron en el portamuestras. No se observó evidencia de la presencia de otras fases en las muestras estudiadas. Las imágenes SEM de la serie IRMOF-74, con diferentes escalas, se presentan en las Figuras 17 a 25: Imágenes SEM de IRMOF-74-I (una estructura de referencia) (Figura 17); IMROF-74-II (una estructura de referencia) (Figura 18); IMROF-74-III (Figura 15 19); IMROF-74-IV (Figura 20); IMROF-74-V (Figura 21); IMROF-74-VI (Figura 22); IMROF-74-VII (Figura 23); IMROF-74-IX (Figura 24); e IMROF-74-XI (Figura 25)
Estudios de difracción de rayos X de polvo y Cristalografía de rayos X.
20
General: Los patrones de difracción de rayos X se recolectaron a temperatura y presión ambientes, en geometría de reflectancia de Bragg-Brentano empleando radiación enfocada de líneas de CuK filtradas con Ni (1,54059 Å, 1,54439 Å) a 1600 W (40 kV, 40 mA) de potencia. La determinación de los parámetros de la celda unitaria final se realizó realizando refinamientos de perfil de patrón completo. El número y la amplitud limitados de los picos de difracción impidieron realizar refinamientos de Rietveld. Sin embargo, se obtuvieron buenos perfiles a partir de 25 refinamientos fácilmente convergentes.
Se seleccionó una función polinómica de 20 parámetros para la corrección del fondo. Para definir el perfil del patrón, se empleó una función pseudo Voigt de Thomson-Cox-Hasting, combinada con una función de Finger et al. para la corrección de la asimetría. Se obtuvieron residuos satisfactorios para todos los materiales que empleando el grupo 30 espacial R3 inicial, con la única excepción de IRMOF-74-VI. Las condiciones de reflexión en el patrón de difracción sugirieron P3 como posible grupo espacial para este compuesto. Por lo tanto, se generó un modelo de cristal equivalente usando este grupo espacial, y el refinamiento del perfil se llevó a cabo con éxito. Finalmente, se realizó otra ejecución de la optimización de la geometría para todos los compuestos que utilizan los parámetros de celda unitaria obtenidos a partir de los refinamientos del modelo experimental para generar los modelos de cristal final. 35
Estudios de difracción de rayos X de polvo: Se llevaron a cabo refinamientos de perfil completos para todos los compuestos IRMOF-74, dando como resultado residuos satisfactorios. Se empleó un grupo espacial R3, igual que los modelos iniciales, con la única excepción de IRMOF-74-VI, para la cual se usó un grupo espacial P3. IRMOF-74-II: a = 36,121(6) Å, c = 6,813(4) Å (Figura 7), IRMOF-74-III: a = 46,283(5) Å, c = 6,411(2) Å (Figura 8), IRMOF-74-40 IV: a = 56,19(2) A, c = 6,838(5) Å (Figura 9), IRMOF-74-V: a = 68,668(8) Å, c = 6,801(2) Å (Figura 10), IRMOF-74-VI: a = 76,645(3) Å, c = 6,317(4) A (Figura 12), IRMOF-74-VII: a = 93,34(3) Å, c = 6,595(2) A (Figura 13), IRMOF-74-IX: a = 112,82(6) Å, c = 6,802(6) Å (Figura 14), IRMOF-74-XI: a = 143,84(6) Å, c = 6,563(9) A (Figura 15). Las fórmulas moleculares, el volumen de la celda unitaria, el espacio vacío y la densidad de las estructuras refinadas se presentan en la Tabla 2. 45
Table 2
Compuesto
Grupo espacial Fórmula molecular α (Å) c (Å) Volumen de la celda unitaria (Å3) Espacio vacío (%) Densidad (g·cm-3) Densidad con sitio de metal abierto (g·m-3)*
IRMOF-74-II+
R3 C7 H4 Mg O4 36,121(6) 6,813(4) 7699,36 66,0 0,689 0,615
IRMOF-74-III
R3 C10 H6 Mg O4 46,283(5) 6,411(2) 11893,93 70,7 0,542 0,493
IRMOF-74-IV
R3 C15 H13 Mg O4 56,19(2) 6,838(5) 18700,52 73,2 0,450 0,421
IRMOF-74-V
R3 C19 H16 Mg O4 68,74(4) 6,473(3) 27774,76 76,5 0,375 0,338
IRMOF-74-V-hex
R3 C24 H26 Mg O4 68,95(8) 6,461(1) 26610,98 68,1 0,452 0,432
IRMOF-74-VI
P3 C23 H16 Zn O4 76,64(4) 6,161(1) 31343,78 78,1 0,373 0,385
IRMOF-74-VII
R3 C32 H34 Mg O4 93,34(3) 6,595(4) 49766,55 77,9 0,322 0,294
Compuesto
Grupo espacial Fórmula molecular α (Å) c (Å) Volumen de la celda unitaria (Å3) Espacio vacío (%) Densidad (g·cm-3) Densidad con sitio de metal abierto (g·m-3)*
IRMOF-74-VII-oeg
R3 C33 H37 Mg O8 94,39(8) 6,731(5) 51947,61 76,5 0,337 0,327
IRMOF-74-IX
R3 C40 H42 Mg O4 112,82(1) 6,802(9) 74990,33 82,7 0,247 0,236
IRMOF-74-XI
R3 C53 H61 Mg O4 143,84(5) 6,563(3) 117610,1 85,3 0,200 0,195
*Las moléculas de agua de coordinación se eliminaron para dejar el sitio del metal abierto después de la activación +A Estructura de referencia
Estudios cristalográficos en la serie IRMOF-74. Los datos de rayos X de polvo se recogieron utilizando un difractómetro D8-Advance θ-θ (Bruker) en geometría de reflectancia de Bragg Brentano empleando radiación enfocada de la línea CuKα filtrada con Ni a 1.600 W (40 kV, 40 mA) de potencia y equipado con un detector sensible a la posición (PSD) Vantec con ventana electrónica de 6° y equipado con ranuras de entrada de radiación de 0,2 a 5 0,6 mm. Las muestras se montaron en portamuestras dejando caer polvos de una espátula de hoja ancha y a continuación nivelando la superficie de la muestra con una cuchilla de afeitar.
En base a la estructura cristalina referida de Mg-MOF-74 (IRMOF-74-I (una estructura de referencia)), se generaron modelos cristalinos de series IRMOF-74 mediante la adición del número apropiado de anillos de fenilo. A 10 continuación se realizó una minimización energética para optimizar la geometría de las moléculas, empleando el campo de fuerza universal implementado en el módulo Forcite de Materials Studio (v 5.0.0.0, 2009, Accelrys Software Inc.). Los parámetros de la celda unitaria también se optimizaron hasta que se alcanzó la convergencia. Se obtuvieron residuos satisfactorios para todos los materiales empleando el grupo espacial R-3 inicial, con la única excepción de IRMOF-74-VI. Las condiciones de reflexión sugirieron P-3 como posible grupo espacial para este 15 compuesto.
IRMOF-74-II (una estructura de referencia): a = 36,121(6) Å, c = 6,813 (4) Å, Rp = 4,44, wRp = 6,40 (véanse las Tablas 3 y 4); dimensiones de apertura de poro (la distancia entre vértices opuestos en el hexágono) (Å) = 16,5 × 19,5 (véase la Figura 26) 20
Table 3
Datos cristalográficos del PXRD refinado para IRMOF-74-II (una estructura de referencia).
Compuesto
IRMOF-74-II
Fórmula Empirica
C7 H4 Mg O4
Grupo espacial
R3
Z
18
a (Å)
36,121(6)
b (Å)
6,813(4)
Volumen de la Celda Unitaria (Å3)
7699,36
intervalo 2θ (°)
2-45
Rp
4,44
Rwp
6,4
Rwp (fondo w/o)
8,82
Table 4
Lista de las 25 reflexiones más intensas, calculadas a partir de las estructuras cristalina finales para IRMOF-74-II.
h
k l d (Å) I/Imax
1
1
0 18,0641 34,200
3
0 0 10,4293 4,710
1
4 0 6,8276 2,760
Lista de las 25 reflexiones más intensas, calculadas a partir de las estructuras cristalina finales para IRMOF-74-II.
h
k l d (Å) I/Imax
4
1 0 6,8276 2,440
6
0 0 5,2147 1,320
1
3 1 5,3591 0,800
2
0 -1 6,2469 0,750
3
2 1 4,9418 0,730
4
3 1 4,1053 0,700
6
2 1 3,6598 0,590
7
3 1 3,1275 0,450
3
3
0 6,0214 0,440
9
2 1 2,8088 0,400
13
3 1 2,0277 0,390
1
7 0 4,1442 0,390
7
1 0 4,1442 0,380
9
0 0 3,4764 0,350
2
4 1 4,4658 0,310
10
3 1 2,4729 0,280
1
10 0 2,9697 0,270
3
10 2 2,0936 0,260
1
5 -1 4,3353 0,250
3
4 -1 4,1053 0,230
4
0 1 5,1378 0,190
1
0 1 6,6577 34,200
IRMOF-74-III: a = 46,283(5) Å, c = 6,411(2) Å, Rp = 6,26, wRp = 8,57 (Véanse las Tablas 5 y 6); dimensiones de apertura de poro (Å) = 22,2 × 27,3 (véase la Figura 27).
Tabla 5 5
Datos cristalográficos de PXRD refinado para IRMOF-74-III
Compuesto
IRMOF-74-III
Fórmula Empírica
C10 H6 Mg O4
Grupo Espacial
R 3
Z
18
a (Å)
46,283(5)
b (Å)
6,411(2)
Volumen de la Celda Unitaria (Å3)
11893.93
intervalo 2θ (°)
2-45
Rp
6,26
Rwp
8,57
Rwp (fondo w/o)
9,01
Tabla 6
Lista de las 25 reflexiones más intensas, calculadas a partir de las estructuras cristalina finales para IRMOF-74-III.
h
k l d (Å) I/Imax
1
1
0 23,1418 100,000
3
0 0 13,3609 24,960
1
4 0 8,7468 6,490
4
1 0 8,7468 2,580
6
0 0 6,6804 2,340
2
2
0 11,5709 1,350
3
3
0 7,7139 1,000
1
2 -1 5,9043 0,690
2
4 1 4,8937 0,570
3
1 -1 5,5538 0,460
5
0 -1 5,0069 0,420
8
1 1 3,786 0,360
7
1 0 5,3091 0,310
5
3 -1 4,2707 0,290
7
0 1 4,2707 0,280
1
3 1 5,5538 0,250
2
0 -1 6,1064 0,240
4
4
0 5,7854 0,240
9
0 0 4,4536 0,230
1
10 0 3,8045 0,220
8
4 1 3,2609 0,210
11
4 1 2,7018 0,210
5
5
0 4,6284 0,190
3
4 -1 4,5952 0,190
5
4 1 4,0065 0,190
IRMOF-74-IV: a = 56,19(2) Å, c = 6,838(5) Å, Rp = 5,30, wRp = 7,62 (Véanse las Tablas 7 y 8); dimensiones de apertura de poro (Å) = 28,0 × 32,8 (véase la Figura 28). 5
Tabla 7
Datos cristalográficos de PXRD refinado para IRMOF-74-IV.
Compuesto
IRMOF-74-IV
Fórmula Empírica
C15 H13 Mg O4
Grupo Espacial
R 3
Z
18
a(Å)
56,19(2)
b(Å)
6,838(5)
Volumen de la Celda Unitaria (Å3)
18700,52
Datos cristalográficos de PXRD refinado para IRMOF-74-IV.
intervalo 2θ (°)
2-45
Rp
5,3
Rwp
7,62
Rwp (fondo w/o)
9,21
Tabla 8
Lista de las 25 reflexiones más intensas, calculadas a partir de las estructuras cristalina finales para IRMOF-74-IV.
h
k l d(Å) I/Imax
1
1
0 28,0974 100,000
3
0 0 16,222 23,370
4
1 0 10,6198 5,290
1
4 0 10,6198 4,270
6
0 0 8,111 2,840
2
2
0 14,0487 2,290
3
3
0 9,3658 0,720
4
4
0 7,0243 0,710
3
2 1 5,8312 0,580
7
1 0 6,446 0,560
1
7 0 6,446 0,500
4
0 1 5,961 0,450
8
1 1 4,3765 0,440
9
0 0 5,4073 0,430
4
3 1 5,1981 0,420
2
3 -1 5,8312 0,410
4
2 -1 5,4875 0,300
1
8 -1 4,3765 0,300
2
4 1 5,4875 0,260
5
0 -1 5,5952 0,250
3
5 1 4,8751 0,250
1
2 -1 6,4094 0,220
3
1 -1 6,0999 0,220
6
3 0 6,1314 0,190
8
5 0 4,2848 0,190
IRMOF-74-V: a = 68,668(8) Å, c = 6,801(2) Å, Rp = 6,68, wRp = 10,34 (Véanse las Tablas 9 y 10); dimensiones de 5 apertura de poro (Å) = 35,2 × 41,1 (véase la Figura 29).
Tabla 9
Datos cristalográficos de PXRD refinado para IRMOF-74-V.
Compuesto
IRMOF-74-V
Fórmula Empírica
C19 H16 Mg
O4
Grupo Espacial
R 3
Z
18
a(Å)
68,74(4)
b (Å)
6,473(3)
Volumen de la Celda Unitaria (Å3)
27774,76
intervalo 2θ (°)
2-45
Rp
6,68
Rwp
10,34
Rwp (fondo w/o)
10,64
Tabla 10
Lista de las 25 reflexiones más intensas, calculadas a partir de las estructuras cristalina finales para IRMOF-74-V.
h
k l d (Å) I/Imax
1
1
0 34,3342 100,000
3
0 0 19,8229 20,800
1
4 0 12,9771 5,700
4
1 0 12,9771 5,200
2
2
0 17,1671 4,310
6
0 0 9,9114 4,160
7
1 0 7,8768 1,290
1
7 0 7,8768 0,630
9
0 0 6,6076 0,590
1
10 0 5,6445 0,360
4
4
0 8,5835 0,340
6
3 0 7,4923 0,290
4
3 1 5,5833 0,280
3
3
0 11,4447 0,270
1
5 -1 5,737 0,270
6
1 -1 5,4412 0,240
9
2 1 4,4393 0,240
5
1 1 5,737 0,220
4
2 -1 5,8189 0,210
2
3 -1 6,087 0,200
9
4 -1 4,1091 0,200
3
4 -1 5,5833 0,160
Lista de las 25 reflexiones más intensas, calculadas a partir de las estructuras cristalina finales para IRMOF-74-V.
h
k l d (Å) I/Imax
4
6 1 4,8164 0,160
10
0 1 4,4769 0,150
2
5 0 9,5226 0,140
IRMOF-74-V-hex: a = 68,95(8) Å, c = 6,461(8) Å, Rp = 5,01, wRp = 6,84 (Véanse las Tablas 11 y 12); dimensiones de apertura de poro (Å) = 35,2 × 41,1 (véase la Figura 30).
Tabla 11 5
Datos cristalográficos de PXRD refinado para IRMOF-74-V-hex.
Compuesto
IRMOF-74-V-hex
Fórmula Empírica
C24 H26 Mg O4
Grupo Espacial
R 3
Z
18
a (Å)
68,95(8)
b (Å)
6,461(8)
Volumen de la Celda Unitaria (Å3)
26610,98
intervalo 2θ (°)
2-45
Rp
5,01
Rwp
6,84
Rwp (fondo w/o)
10,20
Tabla 12
Lista de las 25 reflexiones más intensas, calculadas a partir de las estructuras cristalina finales para IRMOF-74-V-hex.
h
k l d (Å) I/Imax
1
1
0 34,4793 100,000
3
0 0 19,9066 9,690
2
2
0 17,2397 6,510
4
1 0 13,032 5,590
1
4 0 13,032 4,410
3
3
0 11,4931 3,070
6
0 0 9,9533 2,590
9
0 0 6,6355 0,990
4
4
0 8,6198 0,580
1
7 0 7,9101 0,380
1
10 0 5,6684 0,360
3
1 -1 6,0199 0,350
4
6 1 4,7006 0,330
5
5
0 6,8959 0,310
1
5 -1 5,535 0,280
Lista de las 25 reflexiones más intensas, calculadas a partir de las estructuras cristalina finales para IRMOF-74-V-hex.
h
k l d (Å) I/Imax
7
1 0 7,9101 0,260
7
4 0 6,1927 0,260
5
0 -1 5,6834 0,250
9
4 -1 4,0409 0,250
5
7 1 4,2831 0,240
3
4 -1 5,3976 0,210
1
6 1 5,27 0,200
10
3 1 3,9865 0,180
3
5 1 5,1511 0,170
6
1 -1 5,27 0,160
IRMOF-74-VI: a = 76,64(3) Å, c = 6,317(4) Å, Rp = 7,04, wRp = 11,13 (Véanse las Tablas 13 y 14); dimensiones de apertura de poro (Å) = 41,1 × 49,1 (véase la Figura 31).
Tabla 13 5
Datos cristalográficos de PXRD refinado para IRMOF-74-VI.
Compuesto
IRMOF-74-VI
Fórmula Empírica
C39 H48 Zn3 O12
Grupo Espacial
P 3
Z
6
a (Å)
76,64(4)
b (Å)
6,161(1)
Volumen de la Celda Unitaria (Å3)
31343,78
intervalo 2θ (°)
1-40
Rp
7,04
Rwp
11,13
Rwp (fondo w/o)
15,85
Tabla 14
Lista de las 25 reflexiones más intensas, calculadas a partir de las estructuras cristalina finales para IRMOF-74-VI.
h
k l d (Å) I/Imax
1
1
0 39,4089 100,000
3
0 0 22,7527 30,000
1
4 0 14,8952 8,100
6
0 0 11,3764 5,540
4
1 0 14,8952 4,480
1
7 0 9,041 1,580
2
2
0 19,7044 1,410
9
0 0 7,5842 1,400
Lista de las 25 reflexiones más intensas, calculadas a partir de las estructuras cristalina finales para IRMOF-74-VI.
h
k l d (Å) I/Imax
7
1 0 9,041 1,190
3
3
0 13,1363 1,150
6
3 0 8,5997 1,050
4
4
0 9,8522 0,720
1
10 0 6,4788 0,420
12
0 0 5,6882 0,410
7
4 0 7,078 0,390
6
6
0 6,5681 0,360
1
5 -1 5,5634 0,340
3
6 0 8,5997 0,330
9
3 0 6,3105 0,300
2
5 0 10,9301 0,230
5
7 1 4,5153 0,220
3
4 -1 5,4557 0,180
10
1 0 6,4788 0,170
11
4 1 3,9374 0,170
4
7 0 7,078 0,160
IRMOF-74-VII: a = 93,34(3) Å, c = 6,595(2) Å, Rp = 7,43, wRp = 9,83 (Véanse las Tablas 15 y 16); dimensiones de apertura de poro (Å) = 49,4 × 57,5 (véase la Figura 32).
Tabla 15 5
Datos cristalográficos de PXRD refinado para IRMOF-74-VII.
Compuesto
IRMOF-74-VII
Fórmula Empírica
C32 H34 Mg O4
Grupo Espacial
R 3
Z
18
a (Å)
93,34(3)
b (Å)
6,595(4)
Volumen de la Celda Unitaria (Å3)
49766,55
intervalo 2θ (°)
1-40
Rp
7,43
Rwp
9,83
Rwp (fondo w/o)
11,65
Tabla 16
Lista de las 25 reflexiones más intensas, calculadas a partir de las estructuras cristalina finales para IRMOF-74-VII.
h
k l d (Å) I/Imax
1
1
0 46,6716 100,000
Lista de las 25 reflexiones más intensas, calculadas a partir de las estructuras cristalina finales para IRMOF-74-VII.
h
k l d (Å) I/Imax
3
0 0 26,9459 14,500
1
4 0 17,6402 7,480
2
2
0 23,3358 6,530
6
0 0 13,4729 2,900
4
1 0 17,6402 2,510
7
1 0 10,7072 1,820
4
4
0 11,6679 0,740
9
0 0 8,982 0,620
6
3 0 10,1846 0,460
12
0 0 6,7365 0,440
2
5 0 12,9444 0,430
6
1 -1 5,8154 0,390
1
7 0 10,7072 0,290
1
10 0 7,6728 0,230
6
8 1 4,681 0,220
8
0 -1 5,523 0,180
10
1 0 7,6728 0,170
1
9 1 5,2048 0,170
5
2 0 12,9444 0,160
3
3
0 15,5572 0,140
5
4 1 5,5621 0,140
4
6 1 5,3746 0,140
7
0 1 5,7272 0,130
4
7 0 8,3825 0,100
IRMOF-74-VII-oeg: a = 93,34(3) Å, c = 6,595(4) Å, Rp = 7,43, wRp = 9,83 (Véanse las Tablas 17 y 18); dimensiones de apertura de poro (Å) = 49,4 × 57,5 (véase la Figura 33).
Tabla 17 5
Datos cristalográficos de PXRD refinado para IRMOF-74-VII-oeg.
Compuesto
IRMOF-74-VII-oeg
Fórmula Empírica
C32 H34 Mg O4
Grupo Espacial
R 3
Z
18
a (Å)
93,34(3)
b (Å)
6,595(4)
Volumen de la Celda Unitaria (Å3)
49766,55
intervalo 2θ (°)
1-40
Rp
7,43
Datos cristalográficos de PXRD refinado para IRMOF-74-VII-oeg.
Rwp
9,83
Rwp (fondo w/o)
11,65
Tabla 18
Lista de las 25 reflexiones más intensas, calculadas a partir de las estructuras cristalina finales para IRMOF-74-VII-oeg.
h
k l d (Å) I/Imax
1
1
0 47,1988 100,000
2
2
0 23,5994 11,590
1
4 0 17,8395 9,250
3
0 0 27,2503 7,690
6
0 0 13,6251 2,810
7
1 0 10,8282 1,480
4
1 0 17,8395 1,470
6
3 0 10,2996 0,790
4
4
0 11,7997 0,700
9
0 0 9,0834 0,420
1
10 0 7,7594 0,420
12
0 0 6,8126 0,390
3
3
0 15,7329 0,380
1
5 -1 6,1191 0,290
2
5 0 13,0906 0,270
4
7 0 8,4772 0,170
3
4 -1 6,0188 0,160
1
12 1 4,685 0,150
5
5
0 9,4398 0,140
3
9 0 7,5579 0,140
11
0 -1 4,9892 0,140
7
12 1 3,9679 0,140
9
6 0 6,2516 0,120
13
1 0 6,0432 0,120
6
8 1 4,7558 0,120
IRMOF-74-IX: a = 112,82(6) Å, c = 6,802(6) Å, Rp = 2,47, wRp = 3,61 (Véanse las Tablas 19 y 20); dimensiones de apertura de poro (Å) = 60,5 × 71,8 (véase la Figura 34). 5
Tabla 19
Datos cristalográficos de PXRD refinado para IRMOF-74-IX.
Compuesto
IRMOF-74-IX
Fórmula Empírica
C40 H42 Mg O4
Grupo Espacial
R 3
Datos cristalográficos de PXRD refinado para IRMOF-74-IX.
Z
18
a (Å)
112,82(1)
b (Å)
6,802(9)
Volumen de la Celda Unitaria (Å3)
74990,33
intervalo 2θ (°)
1-20
Rp
2,47
Rwp
3,61
Rwp (fondo w/o)
13,08
Tabla 20
Lista de las 25 reflexiones más intensas, calculadas a partir de las estructuras cristalina finales para IRMOF-74-IX.
h
k l d (Å) I/Imax
1
1
0 56,4101 100,000
3
0 0 32,5684 15,490
1
4 0 21,321 10,110
2
2
0 28,2051 7,760
6
0 0 16,2842 3,900
4
1 0 21,321 2,150
2
5 0 15,6454 1,470
7
1 0 12,9414 1,150
1
7 0 12,9414 1,100
9
0 0 10,8561 0,940
6
3 0 12,3097 0,930
1
10 0 9,2738 0,840
12
0 0 8,1421 0,370
4
4
0 14,1025 0,350
7
4 0 10,1316 0,290
2
8 0 10,6605 0,190
8
1 1 5,8466 0,160
1
13 0 7,2226 0,150
11
2 0 8,0586 0,140
7
2 -1 5,9105 0,130
3
4 -1 6,2643 0,120
12
3 0 7,107 0,110
2
0 -1 6,738 0,100
1
8 -1 5,8466 0,090
3
7 -1 5,7848 0,090
IRMOF-74-XI: a = 143,84(6) Å, c = 6,563(9) Å, Rp = 3,74, wRp = 4,95 (Véanse las Tablas 21 y 22); dimensiones de apertura de poro (Å) = 84,5 × 98,1 (véase la Figura 35). 5
Tabla 21
Datos cristalográficos de PXRD refinado para IRMOF-74-XI,
Compuesto
IRMOF-74-XI
Fórmula Empírica
C53 H61 Mg O4
Grupo Espacial
R 3
Z
18
a (Å)
143,84(5)
b (Å)
6,563(3)
Volumen de la Celda Unitaria (Å3)
117610,1
intervalo 2θ (°)
0,8-20
Rp
3,74
Rwp
4,95
Rwp (fondo w/o)
11,65
Tabla 22
Lista de las 25 reflexiones más intensas, calculadas a partir de las estructuras cristalina finales para IRMOF-74-XI,
h
k l d (Å) I/Imax
1
1
0 77,2682 100,000
3
0 0 44,6108 16,780
1
4 0 29,2046 8,230
2
2
0 38,6341 7,410
4
1 0 29,2046 2,860
6
0 0 22,3054 2,810
2
5 0 21,4303 2,570
1
7 0 17,7265 2,460
9
0 0 14,8703 1,880
7
1 0 17,7265 0,820
1
10 0 12,7028 0,620
4
4
0 19,317 0,600
6
3 0 16,8613 0,480
12
0 0 11,1527 0,300
1
13 0 9,8932 0,290
5
2 0 21,4303 0,280
9
3 0 12,3728 0,170
2
11 0 11,0383 0,170
2
8 0 14,6023 0,150
10
1 0 12,7028 0,140
8
2 0 14,6023 0,130
12
6 0 8,4306 0,130
Lista de las 25 reflexiones más intensas, calculadas a partir de las estructuras cristalina finales para IRMOF-74-XI,
h
k l d (Å) I/Imax
1
16 0 8,0999 0,100
15
0 0 8,9222 0,090
3
3
0 25,7561 0,080
La comparación de los parámetros de la celda unitaria del modelo inicial con los obtenidos a partir del refinamiento de los patrones de PXRD, junto con las dimensiones de apertura de poro de los modelos de cristal refinado se presenta en la Tabla 23.
5
Tabla 23
a (Å) Modelo inicial/refinado c (Å) Modelo inicial/refinado Métrica de apertura de poro (Å2) (Modelo inicial/refinado)
IRMOF-74-II+
36,060/36,121(6) 6,464/6,813(4) 16,3 × 20,0/16,5 × 19,5
IRMOF-74-III
45,113/46,283(5) 6,432/6,411(2) 22,4 × 26,5/22,2 × 27,3
IRMOF-74-IV
55,778/56,19(2) 6,434/6,838(5) 28,1 × 33,7/28,0 × 32,8
IRMOF-74-V
68,787/68,668(8) 6,449/6,801(2) 36,6 × 42,3/35,2 × 41,1
IRMOF-74-VI
78,239/76,64(3) 6,501/6,317(4) 40,7 × 48,6/41,1 × 49,1
IRMOF-74-VII
92,059/93,34(3) 6,497/6,595(2) 48,7 × 57,8/49,4 × 57,5
IRMOF-74-IX
116,01/ 112,82(6) 6,668/6,802(6) 62,4 × 72,5/60,5 × 71,8
IRMOF-74-XI
145,75/143,84(6) 6,677/6,563(9) 82,2 × 95,4/84,5 × 98,1
+ Una estructura de referencia
RMN MAS
Activación de la serie IRMOF - 74: Las muestras as sintetizadas de IRMOF-74-I a IV se lavaron tres veces con DMF 10 antes de sumergirse en metanol seco durante 3 días; durante este intercambio, el metanol seco se renovó tres veces para reemplazar completamente las moléculas de agua que se coordinaban con los metales. Las muestras resultantes con intercambio de metanol se transfirieron como una suspensión a una celda de cuarzo y el disolvente se decantó. Las muestras de IRMOF-74-I a IV se evacuaron a continuación a 0,133 Pascal (10-3 Torr) a temperatura ambiente durante 10 h seguido de calentamiento a 130°C durante 12 h para eliminar el metanol y crear un sitio de 15 metal abierto en cada metal1. La eliminación completa del metanol de coordinación se confirmó por la ausencia de pico de metanol en el RMN MAS 13C en estado sólido de las muestras activadas.
Las muestras sintetizadas de IRMOF-74-V a XI se sumergieron en metanol seco durante 3 días, respectivamente, durante los cuales el disolvente de activación se decantó y se repuso tres veces para reemplazar completamente las 20 moléculas de agua que se coordinaban con los metales. La muestra se evacuó con CO2 supercrítico en un secador de punto crítico Tousimis Samdri PVT-3D. Para esta etapa, la muestra que contenía metanol se colocó en la cámara y el metanol se intercambió por completo por CO2 líquido. Después de este intercambio, la cámara que contenía la muestra y el CO2 líquido se calentó a alrededor de 40°C y se mantuvo constante en la condición supercrítica (típicamente 88,46 atm.) durante 1 h, El CO2 se purgó lentamente (aproximadamente 8 h) desde la cámara a 25 aproximadamente 40°C, produciendo un material poroso. Antes del análisis de adsorción de gas, la muestra se evacuó con una presión de vacío dinámica de 0,0013 Pascal (10-5 Torr) a temperatura ambiente durante 12 h para eliminar el metanol y crear un sitio de metal abierto en cada metal. La eliminación completa de metanol de coordinación se confirmó por la ausencia del pico de metanol en RMN MAS 13C en estado sólido de las muestras activadas. 30
Análisis termogravimétricos
Todas las muestras se ejecutaron en un analizador gravimétrico RT Instruments de la serie Q-500 con muestras contenidas en bandejas de platino en una atmósfera de flujo de aire continuo. Las muestras se calentaron a una 35 velocidad constante de 5°C min-1 durante todos los experimentos de TGA,
En cada TGA, se observó una pérdida leve de peso y una pérdida de peso distinguible antes de la meseta final. La primera pequeña disminución del % en peso se debe a la evaporación de contaminantes del agua y del aire recogidos por la MOF. La mayor pérdida de peso evidenciada (~300°C para la mayoría de las series) en cada TGA se atribuyó a la destrucción de la estructura. Las trazas de TGA de la serie IRMOF-74 activada se presentan en las Figuras 36-45: IRMOF-74-II (una estructura de referencia) (Figura 36); IRMOF-74-III (Figura 37); IRMOF-74-IV 5 (Figura 38); IRMOF-74-V (Figura 39); IRMOF-74-V-hex (Figura 40); IRMOF-74-VI (Figura 41); IRMOF-74-VII (Figura 42); IRMOF-74-VII-oeg (Figura 43); IRMOF-74-IX (Figura 44); e IRMOF-74-XI (Figura 45).
RMN MAS 13C en estado sólido de IRMOF activadas
10
Los espectros de resonancia magnética nuclear (RMN) de estado sólido de alta resolución se registraron a temperatura ambiente en un espectrómetro Bruker DSX-300 utilizando una sonda Bruker de ángulo mágico (MAS) convencional con rotores de circona de 4 mm (diámetro exterior). La polarización cruzada con MAS (CP/MAS) se utilizó para adquirir datos de 13C a 75,47 MHz. Los anchos de pulso de noventa grados de 1H y 13C fueron ambos de 4 μs. El tiempo de contacto CP se varió en 1,5 ms y 5 ms. Se aplicó desacoplamiento de 1H de la modulación de 15 fase de dos pulsos de alta potencia (TPPM) durante la adquisición de datos. La frecuencia de desacoplamiento correspondía a 72 kHz. La velocidad de rotación de la muestra MAS fue de 10 kHz. Los retrasos de reciclado para (CP/MAS) entre los barridos variaron entre 3 y 20 s, dependiendo del compuesto, según se determinó al no observar pérdida aparente en la intensidad de señal de 13C de un barrido al siguiente. Los desplazamientos químicos de 13C se proporcionan con relación al tetrametilsilano como cero ppm, calibrados utilizando la señal de carbono del 20 metileno del adamantano asignada a 37,77 ppm como referencia secundaria.
Se eligió IRMOF-74-IX como ejemplo ilustrativo para demostrar cómo es el uso de RMN CP/MAS 13C para analizar la activación y la integridad estructural de la serie IRMOF-74. Los espectros de RMN CP/MAS 13C de la IRMOF-74-IX activada mostraron resonancias a 174,8, 166,1 y 118,6, que se desplazaron significativamente de sus posiciones 25 originales de 176,0, 151,7 y 109,4, respectivamente, en los espectros de enlace orgánico homólogos (Figura 46). Esto indicó que los grupos carboxílico e hidroxilo estaban implicados en la coordinación, lo mismo que se observó en la IRMOF-74-I parental así como en el resto de las IRMOF. Además, no se observaron resonancias para ningún metanol o DMF, que se utilizaron para la activación de las IRMOF, lo que indica que IRMOF-74-IX estaba completamente en su forma libre de huéspedes. Las resonancias de 13C tanto para la serie IRMOF-74 activada 30 completa como para sus enlaces orgánicos libres correspondientes se enumeran en la Tabla 24.
Tabla 24
Compendio de resonancias RMN CP/MAS 13C de la serie IRMOF-74 y sus correspondientes enlaces orgánicos.
Compuesto
Desplazamiento químico δ (ppm)
IRMOF
IRMOF-74-I+
73,0 55,7 24,9
IRMOF-74-II+
74,0 66,0 42,2 32,6 19,5 18,0 14,1
IRMOF-74-III
74,4 66,2 47,8 40,7 31,5 24,8 18,9 16,6 6,6
IRMOF-74-IV
74,4 66,0 48,2 46,8 39,3 31,6 24,6 18,7 6,9
IRMOF-74-V
73,6 66,2 48,5 39,8 31,8 24,4 17,5 6,4
IRMOF-74-V-hex
74,2 67,0 47,6 41,0 39,6 37,5 31,5 24,3 18,5 0,7 8,3 1,5 7,2 1,4
IRMOF-74-VI
74,5 65,9 48,3 39,9 31,8 24,2 18,7 6,6
IRMOF-74-VII
74,5 66,4 48,4 39,8 31,7 24,0 18,9 17,2 1,1 9,0 1,6 7,3 1,0
IRMOF-74-VII-oeg
74,3 66,8 49,9 47,4 40,1 31,4 19,3 15,8 0,0 7,2 8,6
IRMOF-74-IX
74,8 66,1 48,8 47,6 40,0 37,1 31,9 24,7 18,6 1,2 9,0 1,6 7,3 0,9
IRMOF-74-XI
74,8 66,6 48,0 39,9 31,8 18,5 0,0 1,6 8,5 3,3 1,6
Enlaces orgánicos
Enlace I
74,4 53,0 17,6
Enlace II
74,7 61,9 47,7 29,3 16,0 15,3 09,0
Compendio de resonancias RMN CP/MAS 13C de la serie IRMOF-74 y sus correspondientes enlaces orgánicos.
Compuesto
Desplazamiento químico δ (ppm)
IRMOF
Enlace III
76,2 62,7 50,2 37,0 31,1 26,4 19,2 06,4 0,6
Enlace IV
75,6 61,7 50,3 49,4 39,1 31,0 19,4 08,6 8,3
Enlace V
70,2 59,3 48,0 39,8 32,6 30,8 19,7 15,2 12,2 7,6
Enlace V-hex
75,7 61,6 49,8 39,3 31,0 19,6 09,7 1,0 1,2 9,2 3,6
Enlace VI
75,6 61,8 49,0 39,7 32,7 31,0 18,7 09,8 7,9
Enlace VII
75,4 61,6 49,8 39,6 31,6 18,6 09,7 0,1 1,9 8,7 3,5
Enlace VII-oeg
72,4 61,7 51,3 49,1 39,5 36,1 34,2 30,9 22,9 19,7 16,9 10,6 0,8 8,7 ,3
Enlace IX
76,0 61,7 50,3 39,7 37,0 31,9 19,6 09,4 3,7 0,1 2,4 8,2 3,4
Enlace XI
76,2 61,8 50,2 40,0 36,8 32,2 30,2 18,9 09,3 9,9 3,4 8,3 3,4
+ Una estructura de referencia
Mediciones de adsorción de gas
Análisis de adsorción Ar: Las isotermas Ar se registraron a 87 K en un analizador de adsorción de gas volumétrico 5 automático Autosorb-1 (Quantachrome, Boynton Beach, FL) con 50-100 mg de IRMOF-74 activado, A partir de las isotermas obtenidas, donde la cantidad de gas adsorbido se traza a la presión, se calculan superficies específicas de IRMOF-74 basadas en los modelos BET y de Langmuir. Además, están disponibles la distribución de tamaño de poro y el volumen de poro. Se realizaron mediciones múltiples (≥ 3 veces) en diferentes lotes de cada IRMOF con varios pesos, proporcionando resultados reproducibles con ± 5% de error. Se usaron gases Ar y He de grado de 10 pureza ultra-alta en todas las mediciones de adsorción, Las isotermas Ar (87 K) se midieron usando un baño de argón líquido (87 K). Las Ar isotermas de la serie IRMOF-74 se presenta en las Figuras 47-57: IRMOF-74-I (una estructura de referencia) (Figura 47); IRMOF-74-II (una estructura de referencia) (Figura 48); IRMOF-74-III (Figura 49); IRMOF-74-IV (Figura 50); IRMOF-74-V (Figura 51); IRMOF-74-V-hex (Figura 52); IRMOF-74-VI (Figura 53); IRMOF-74-VII (Figura 54); IRMOF-74-VII-oeg (Figura 55); IRMOF-74-IX (Figura 56); e IRMOF-74-XI (Figura 57). 15
En la Tabla 25 se presenta un resumen de las áreas de superficie BET y de Langmuir y los volúmenes de poro de las IRMOF.
Tabla 25 20
AS BET (m2·g-1) AS de Langmuir (m2·g-1) Volumen de poro (cm3·g-1)
IRMOF-74-I+
1350 1600 0,60
IRMOF-74-II+
2510 2940 1,04
IRMOF-74-III
2440 3750 1,23
IRMOF-74-IV
2480 5370 1,60
IRMOF-74-V
2230 6940 1,89
IRMOF-74-V-hex
1680 4450 1,29
IRMOF-74-VI
1600 5880 1,65
IRMOF-74-VII
1800 8320 2,12
IRMOF-74-VII-oeg
2230 3321 0,89
IRMOF-74-IX
1920 9410 2,51
IRMOF-74-XI
1760 9880 3,41
+ Una estructura de referencia
Estudios de inclusión
Métodos generales: La Vitamina B12 y la mioglobina (de corazón equino, ≥ 90% (SDS-Page), esencialmente sin sal, polvo liofilizado) se adquirieron de Sigma Aldrich Chemical Co. Se sintetizaron poliedros organometálicos (MOP-18) y se activaron de acuerdo con un procedimiento referido previamente. El metanol (grado HPLC) se adquirió de EMD Science. El cloroformo (grado HPLC, estabilizado con pentano) se adquirió de Fisher Scientific International Inc. 5 Proteína fluorescente verde (GFP) (peso molecular: 27 kDa. secuencia: (http:) www.uniprot.org/uniprot/P42212) y solución de tampón de fosfato 0,1 M (PBS) (pH 7,4). Se realizaron mediciones de espectrofotometría Utravioleta-visual (UV-Vis) en un Shimadzu UV1800 utilizando celdas ópticas de cuarzo Hellma de 1 cm. Las mediciones de espectroscopía de emisión óptica acopladas inductivamente (ICP-OES) se realizaron en un Thermo Jarrell Ash IRIS 1000 ICP-OES. Las soluciones patron de referencia a 1000 ppm para ICP-OES de Mg, Co, Cu, y Fe se adquirieron 10 de Fisher Scientific International Inc. La obtención de imágenes mediante microscopia confocal se realizó en un Microscopio Confocal Leica TCS-SP1.
La inclusión de vitamina B12, MOP-18, mioglobina (Mb) y proteína fluorescente verde (GFP) a través de la apertura de los poros de IRMOF-74-IV, IRMOF-74-V, IRMOF-74-VIIoeg e IRMOF-74 -IX, respectivamente, se controló 15 mediante la técnica de espectrofotometría de absorción. Se prepararon soluciones de vitamina B12 (Sigma Aldrich, ≥ 98,5%, 0,11 mM en metanol), MOP-18 (sintetizado de acuerdo con los procedimientos descritos anteriormente, ref. 30), mioglobina (Sigma Aldrich, de corazón equino, ≥ 90%) y proteína fluorescente verde (GFP) de tal manera que la absorbancia fue ≤ 1 en la longitud de onda característica de cada molécula. En general, se sumergieron 10 mg de la IRMOF-74 de tamaño apropiado y recién activada en una solución de las especies que se debían incluir. El 20 sobrenadante de esta solución se extrajo y se colocó en una celda óptica de cuarzo Hellma de 1 cm y se registró un espectro UV-vis de 300 a 800 nm en un espectrofotómetro Shimadzu, UV1800. Después de cada medición, la solución se devolvió a la mezcla original y este procedimiento se repitió periódicamente hasta que la absorbancia permaneció constante indicando que se había alcanzado el equilibrio, La disminución inicial observada en la absorbancia indicó la inclusión de las moléculas por los cristales de IRMOF-74. Como experimento de control, se 25 examinaron IRMOF con aperturas de poro más pequeñas que las especies que debían ser incluidas de manera similar para descartar la adherencia a la superficie como el factor que contribuye a la disminución de la absorbancia evidenciada en el espectro UV-Vis. Estas variaciones espectrales fueron reproducibles cuando se examinaron diferentes lotes. Además, para cuantificar la cantidad de moléculas incluidas dentro de los poros, se llevaron a cabo mediciones de espectroscopía de emisión óptica de plasma acopladas inductivamente (ICP-OES) en un Thermo 30 Jarrell Ash IRIS 1000 ICP-OES para las moléculas incluidas que contienen metal. Se evaluaron las proporciones de [Mg]/[Co] (para VB12⊂IRMOF-74-IV), [Mg]/[Cu] (para MOP-18⊂IRMOF-74-V) y [Mg]/[Fe] (para Mb⊂IRMOF-74-VIIoeg). Se calculó que el número correspondiente de moléculas incluidas por IRMOF: una molécula de VB12 por dos unidades de IRMOF-74-IV, un MOP-18 por seis unidades de IRMOF-74-V y una Mb por cada cinco celdas unitarias de IRMOF-74-VII-oeg. 35
La inclusión de vitamina B12 (0,11 mM en metanol), MOP-18 (0,01 mM en cloroformo), mioglobina (6,6 μM en tampón de fosfato 0,1 M) y GFP (3,3 μM en tampón de fosfato 0,1 M) fue seguida por espectrofotometría UV-Vis. La disminución en la concentración de estas soluciones en presencia de IRMOF indicó su inclusión dentro del poro. Se llevaron a cabo múltiples experimentos usando concentraciones variables de las especies que se debían incluir y 40 diferentes cantidades de IRMOF-74 demostrando la reproducibilidad de la inclusión. Los experimentos de control en las IRMOF con aperturas de poro más pequeñas o diferentes entornos de poro descartan la posibilidad de adherencia superficial o inclusión dentro de regiones intercristalinas.
Inclusión de vitamina B12 en IRMOF-74-IV: La inclusión de moléculas de vitamina B12 (VB12) en IRMOF-74-IV se 45 controló mediante espectrofotometría UV-Vis. Se añadieron 10 mg de IRMOF-74-IV recién activada a una solución de VB12 (1,1 x 10-4 M) y se agitó a temperatura ambiente, Se extrajeron 2 ml de la solución sobrenadante de VB12, y posteriormente se analizaron proporcionando un espectro (300-700 nm). Después de la medición, la solución se devolvió a la mezcla y este procedimiento se repitió varias veces durante un período de dos días. La Figura 58 representa la disminución de la absorbancia como una función del tiempo a la longitud de onda seleccionada (banda 50 αβ; λ = 549 nm). La disminución de la absorbancia se atribuye a la inclusión de moléculas de VB12 en la IRMOF y la saturación se alcanza después de ~24 h. Además, se realizó un experimento de control en IRMOF-74-III, cuya apertura de poro es menor que el tamaño de la VB12. Hubo una ausencia observable de disminución de la absorbancia, que permaneció constante durante al menos 28 h, lo que indica que la disminución observada antes no fue el resultado de la adherencia superficial o la inclusión en regiones intercristalinas, 55
Experimentos adicionales de espectroscopía de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente (ICP-OES) de una muestra lavada y seca de VB12⊂IRMOF-74-IV dieron como resultado una razón de [Mg]/[Co] = 32. Esta razón correspondió a una molécula de VB12 por dos celdas unitarias de IRMOF-74-IV. Este valor respalda adicionalmente el hecho de que las moléculas de VB12 están incluidas dentro del poro de IRMOF-74-IV. El PXRD registrado (Figura 60 59) en VB12⊂IRMOF-74-IV demuestra que la cristalinidad de la estructura estructural se mantiene después de que se ha producido la inclusión.
Inclusión de MOP-18 en IRMOF-74-V: Similar al procedimiento descrito anteriormente para VB12, el procedimiento de inclusión de MOP-18 en IRMOF-74-V se realizó mediante el uso de espectrofotometría UV-Vis. La disminución de la absorbancia de la solución de MOP-18, centrada en 310 nm, como una función del tiempo se observó claramente y proporciona una fuerte evidencia para el procedimiento de inclusión (Figura 60). La absorbancia de la solución de 5 MOP-18 en presencia de IRMOF-74D, cuya apertura de poro es menor que MOP-18, permanece relativamente constante durante más de 35 h (Figura 60).
La medición de ICP-OES de la muestra de MOP-18⊂IRMOF-74-V lavada y seca proporcionó una razón [Mg]/[Cu] = 5,4 correspondiente a un MOP-18 por seis celdas unitarias de IRMOF-74-V. Además, la cristalinidad del armazón 10 estructural se mantiene durante todo el procedimiento de inclusión como lo demuestra el PXRD registrado para el MOP-18⊂IRMOF-74-V (Figura 61). Además, se midió una isoterma de adsorción de Ar a 87K para una muestra seca de MOP-18⊂IRMOF-74-V (Figura 62). El área de superficie BET calculada y el volumen de poro disminuyeron de 2230 m2·g-1 y 1,89 cm3·g-1 antes de la inclusión, a 580 m2·g-1 y 0,35 cm3·g-1 después de la inclusión, respectivamente. Un cambio descendente en la presión de la etapa, de P/P0 = 0,33 a P/P0 = 0,30, indicó una 15 disminución del tamaño de poro, lo que prueba adicionalmente la inclusión de MOP-18 en el poro de IRMOF-74-V (Figura 63).
Inclusión de mioglobina en IRMOF-74-VII-oeg: Similar a lo anterior, se añadieron 10 mg de IRMOF-74-VII-oeg recién activado a una solución de mioglobina (6,6 × 10-6 M) que se preparó en una solución tampón de fosfato (PBS) 0,1 M. 20 Esta suspensión se arremolinó periódicamente a temperatura ambiente. El espectro de UV-Vis (600-250 nm) del sobrenadante se registró en diferentes puntos horarios con el fin de controlar la disminución de la banda de Soret a 409 nm. El tiempo para alcanzar la saturación se evidenció después de ~60 h (Figura 65). De forma similar a la inclusión de VB12 y MOP-18, se realizó un experimento de control con IRMOF-74-VII-hex, cuyo poro se ajustó para proporcionar una naturaleza hidrófoba. Aunque IRMOF-74-VII-hex tiene un tamaño de poro ligeramente mayor que 25 IRMOF-74-VII-oeg, la naturaleza hidrófoba repele la superficie hidrófila de la mioglobina, lo que da como resultado una disminución muy pequeña de la absorbancia a lo largo del tiempo. Esto demuestra la capacidad de ajustar mejor el entorno de poro con el fin de incluir las moléculas deseadas.
Puesto que la Mb está compuesta por un sitio activo que tiene Fe, las mediciones de ICP-OES se realizaron sobre 30 una muestra lavada y seca de Mb⊂IRMOF-74-VII-oeg. Se determinó una razón de [Mg]/[Fe] = 84, que corresponde a una Mb por cinco celdas unitarias de IRMOF-74-VII-oeg. Además, el patrón PXRD registrado para Mb⊂IRMOF-74-VII-oeg revela que el compuesto conserva su cristalinidad después del procedimiento de inclusión (Figura 65).
Inclusión de proteína fluorescente verde en IRMOF-74-IX: La apertura de poro de IRMOF-74-IX es de tamaño 35 suficiente para la inclusión de proteína fluorescente verde (GFP), que tiene una estructura característica en forma de barril y es altamente estable en una gran variedad de condiciones. De forma similar, el procedimiento de inclusión se controló mediante espectrofotometría UV-Vis; se controló la disminución de la absorbancia del sobrenadante a una longitud de onda seleccionada (489 nm) y se observó saturación después de más de 60 h. También se llevó a cabo un experimento de control usando IRMOF-74-V-hex, cuyo entorno de poro hidrófobo es idéntico a IRMOF-74-IX, 40 aunque más pequeño. La absorbancia de la solución de GFP en presencia de IRMOF-74-V-hex permanece relativamente constante durante más de 30 h (Figura 66). Como es el caso con el resto de los estudios de inclusión, IRMOF-74-IX mantuvo su cristalinidad durante todo el procedimiento de inclusión, como lo demuestra el PXRD registrado para la muestra GFP⊂IRMOF-74-IX (Figura 67).
45
La característica ventajosa de la GFP es que puede emitir una fluorescencia verde visible cuando está en su conformación nativa plegada. Por lo tanto, se utilizó microscopía confocal para investigar si la GFP había experimentado algún cambio conformacional en su estructura secundaria cuando se incluyó dentro de IRMOF-74-IX. Antes de escanear GFP®IRMOF-74-IX, la muestra se lavó con PBS de nueva aportación hasta que el sobrenadante fue incoloro con el fin de eliminar completamente la GFP adsorbida en la superficie. Las imágenes obtenidas de 50 IRMOF-74-IX y GFP⊂IRMOF-74-IX se presentan en la Figura 68. Las partículas de GFP®IRMOF-74-IX muestran una intensa luminiscencia verde que indica que el procedimiento de inclusión se ha producido sin desnaturalización de la proteína.

Claims (11)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Una MOF o IRMOF que comprenden la estructura general MLM, en donde M comprende un metal y L es un radical de enlace de Fórmula I:
    5
    en donde,
    A1-A8 son independientemente N o C;
    X1 y X2 se seleccionan cada uno entre alquilos sustituidos, alquenilos sustituidos, alquinilos sustituidos, arilos 10 sustituidos, hetero-alquilos sustituidos o no sustituidos, hetero-alquenilos sustituidos o no sustituidos, hetero-alquinilos sustituidos o no sustituidos, hetero-arilos sustituidos o no sustituidos, heterociclos sustituidos o no sustituidos, halos, hidroxilos, anhídridos, carbonilos, carboxilos, carbonatos, carboxilatos, aldehídos, haloformilos, ésteres, hidroperóxidos, peróxidos, éteres, ortoésteres, carboxamidas, aminas, iminas, imidas, azidas, azos, cianatos, isocianatos, nitratos, nitrilos, isonitrilos, nitrosos, nitros, nitrosooxi, piridilos, sulfhidrilos, 15 sulfuros, disulfuros, sulfinilos, sulfuros, tiocianatos, isotiocianatos, carbonotioilos, fosfinos, fosfonos y fosfatos;
    R1 y R10 son hidroxilos;
    R2-R5, R7, R9, R11 y R12 son hidrógeno; y
    R6 y R8 se seleccionan a partir de alquilo C1-C12, alquenilo C1-C12, alquenilo C1-C12 sustituido, alquinilo C1-C12, alquinilo C1-C12 sustituido, heteroalquilo C1-C12, heteroalquilo C1-C12 sustituido, heteroalquenilo C1-C12, 20 heteroalquenilo C1-C12 sustituido, heteroalquinilo C1-C12 y heteroalquinilo C1-C12 sustituido
    z es un número del 1 al 15; y
    con la condición de que R esté ausente cuando se une a un A que es N.
  2. 2. La MOF o IRMOF de la reivindicación 1, en donde M es un metal de transición o un metal alcalinotérreo, 25 preferiblemente donde M es Mg o Zn.
  3. 3. La MOF o IRMOF de la reivindicación 2, en donde X1 y X2 son ácidos carboxílicos y/o en donde A1-A8 son C.
  4. 4. La MOF o IRMOF de la reivindicación 3, en donde R6 y R8 son alquilos C1-C6. 30
  5. 5. MOF o IRMOF de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la MOF o IRMOF comprenden adicionalmente un radical obtenido a partir de un reaccionante post-estructura, en donde el reaccionante post-estructura se selecciona entre:
    35
    IR, Br-R, CR3-Mg-Br, CH2R-Li, CR3, Na-R, y K-R; y en donde cada R se selecciona independientemente entre: H, 40 sulfonatos, tosilatos, azidas, triflatos, iluros, alquilo, arilo, OH, alcoxi, alquenos, alquinos, fenilo y sustituciones de los grupos que contienen azufre, grupos que contienen silicio, grupos que contienen nitrógeno, grupos que contienen oxígeno, halógeno, nitro, nitrilo, nitrato, nitroso, amino, ciano, ureas, grupos que contienen boro, grupos que contienen fósforo y grupos que contienen aluminio anteriores.
    45
  6. 6. Un método para preparar la MOF o IRMOF de cualquier reivindicación precedente, que comprende hacer reaccionar una mezcla que comprende un disolvente, sal que contiene metal y un radical enlazador de la reivindicación 1 a una temperatura elevada.
  7. 7. Un método de sorción de uno o más compuestos químicos a partir de una solución, mezcla o suspensión, que comprende poner en contacto el compuesto químico con una MOF o IRMOF de cualquiera de las reivindicaciones 1-5.
    5
  8. 8. El método de la reivindicación 7, en donde el compuesto químico es una molécula orgánica, o alternativamente, en donde el compuesto químico es una molécula inorgánica.
  9. 9. El método de la reivindicación 7 o la reivindicación 8, en donde la MOF o IRMOF están dispuestas dentro de un dispositivo, preferiblemente en donde el dispositivo es una columna. 10
  10. 10. Un sistema de separación de MOF o IRMOF para separar uno o más compuestos químicos de una solución, mezcla o suspensión de múltiples compuestos químicos que comprende una cámara de flujo que comprende una entrada y una salida y una MOF o IRMOF de cualquiera de las reivindicaciones 1-5 dispuestas dentro de la cámara de flujo entre la entrada y la salida. 15
  11. 11. Un dispositivo de administración de fármacos de MOF o IRMOF que comprende una MOF o IRMOF de cualquiera de las reivindicaciones 1-5 y un agente farmacéuticamente activo.
ES12846793.3T 2011-10-13 2012-10-12 Estructura organometálica con apertura de poro excepcionalmente grande Active ES2645260T3 (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161547031P 2011-10-13 2011-10-13
US201161547031P 2011-10-13
PCT/US2012/059877 WO2013112212A2 (en) 2011-10-13 2012-10-12 Metal-organic frameworks with exceptionally large pore aperatures

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2645260T3 true ES2645260T3 (es) 2017-12-04

Family

ID=48086396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES12846793.3T Active ES2645260T3 (es) 2011-10-13 2012-10-12 Estructura organometálica con apertura de poro excepcionalmente grande

Country Status (7)

Country Link
US (2) US9078922B2 (es)
EP (1) EP2766046B1 (es)
JP (1) JP6254086B2 (es)
KR (1) KR102011160B1 (es)
CN (1) CN104302387B (es)
ES (1) ES2645260T3 (es)
WO (1) WO2013112212A2 (es)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012082213A2 (en) 2010-09-27 2012-06-21 The Regents Of The University Of California Conductive open frameworks
WO2013112212A2 (en) * 2011-10-13 2013-08-01 The Regents Of The University Of California Metal-organic frameworks with exceptionally large pore aperatures
US20130122297A1 (en) * 2011-10-24 2013-05-16 Northwestern University Molecular gauge blocks for building on the nanoscale
JP2014189538A (ja) * 2013-03-28 2014-10-06 Jx Nippon Oil & Energy Corp 多孔性金属錯体
US10035127B2 (en) 2013-11-04 2018-07-31 The Regents Of The University Of California Metal-organic frameworks with a high density of highly charged exposed metal cation sites
KR102399422B1 (ko) 2014-02-19 2022-05-18 더 리젠츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 산, 용매, 및 열 저항성 금속-유기 구조체
US9789444B2 (en) * 2014-03-04 2017-10-17 The Texas A&M University System Methods to enhance separation performance of metal-organic framework membranes
JP2017512637A (ja) 2014-03-18 2017-05-25 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア 微小孔性金属−有機骨格の秩序化超格子を含むメゾスコピック材料
US10087205B2 (en) 2014-03-28 2018-10-02 The Regents Of The University Of California Metal organic frameworks comprising a plurality of SBUS with different metal ions and/or a plurality of organic linking ligands with different functional groups
WO2016028702A1 (en) 2014-08-18 2016-02-25 The Trustees Of Boston College Molecular encapsulation in metal-organic framework crystals
US10118877B2 (en) 2014-12-03 2018-11-06 The Regents Of The University Of California Metal-organic frameworks for aromatic hydrocarbon separations
US10058855B2 (en) 2015-05-14 2018-08-28 The Regents Of The University Of California Redox-active metal-organic frameworks for the catalytic oxidation of hydrocarbons
CN105233871A (zh) * 2015-09-30 2016-01-13 华东理工大学 一种能降解有机染料的MOFs催化剂Cu(3-bpdh)(TDA)的制备方法
WO2017087422A1 (en) * 2015-11-16 2017-05-26 The Regents Of The University Of California Adsorption-enhanced and plasticization resistant composite membranes
JP2019503407A (ja) 2015-11-27 2019-02-07 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア 織状構造を有する共有結合性有機構造体
US10821417B2 (en) 2015-11-27 2020-11-03 The Regents Of The University Of California Zeolitic imidazolate frameworks
US10569252B2 (en) * 2016-04-22 2020-02-25 The Board Of Regents Of The University Of Texas System UTSA-74: a metal organic framework with two accessible binding sites per metal center for gas separation and gas storage
US10584201B2 (en) * 2017-01-10 2020-03-10 The Texas A&M University System Methanesulfonic acid mediated solvent free synthesis of conjugated porous polymer networks
WO2018222785A1 (en) * 2017-06-01 2018-12-06 Regents Of The University Of California Calcium l-lactate frameworks as naturally degradable carriers
WO2019010517A1 (en) * 2017-07-13 2019-01-17 The University Of Melbourne METHODS FOR CAPTURING AND STORING ANESTHETICS WITH ORGANOMETALLIC STRUCTURES
CN108409977A (zh) * 2018-02-26 2018-08-17 武汉大学 具有低细胞毒性孔径可调的Ni基MOF纳米颗粒的合成
CN108568288B (zh) * 2018-05-04 2021-06-11 天津城建大学 一种巯基化金属有机骨架UIO-66@mSi-SH材料的应用
CN109232902B (zh) * 2018-08-07 2021-05-28 天津农学院 一种irmof3后合成修饰产物及其在药物传递系统中的应用
EP3856748B1 (en) * 2018-09-28 2024-03-06 The Regents of The University of California Metal-organic framework phase and crystallite shape control
CN109622037B (zh) * 2018-12-07 2022-04-05 辽宁大学 一种Pd@Co4(tpt)2(btb)复合材料及其制备方法和应用
EP3959008A1 (en) * 2019-04-26 2022-03-02 ExxonMobil Research and Engineering Company Mixed-metal mixed-organic framework systems for selective co capture
CN110201719B (zh) * 2019-06-06 2020-04-21 南京科技职业学院 一种制药污水治理方法
JP7232522B2 (ja) * 2019-07-23 2023-03-03 国立大学法人群馬大学 炭素材料の分析方法
CN110237823B (zh) * 2019-07-30 2022-06-21 暨南大学 一种乙烷优先吸附的金属有机框架材料及其制备方法
US11638904B2 (en) 2019-12-16 2023-05-02 The University Of South Alabama Porous membrane encapsulated pellet and method for its preparation
CN111547702B (zh) * 2020-02-14 2022-10-21 大连理工大学盘锦产业技术研究院 一种微米级柱状氮掺杂多孔碳材料、其制备方法及用途
US20230096721A1 (en) * 2020-02-27 2023-03-30 Rikkyo Educational Corporation Metal-organic framework with carboxylic acid ion having terphenyl skeleton as ligand
CN113307245A (zh) * 2021-05-31 2021-08-27 北京化工大学 一种具备特定形貌和多重分形结构的多孔炭光热材料的制备方法
CN114504843B (zh) * 2021-12-24 2023-05-02 上海大学 一种基于金属有机框架材料的毛细管开管色谱柱的制备方法
CN114452941A (zh) * 2022-02-14 2022-05-10 南京工业大学 一种疏水介孔纳米材料及其制备方法
US20250339822A1 (en) * 2022-05-15 2025-11-06 Massachusetts Institute Of Technology Membranes with functionalized particles containing metal-organic frameworks
CN115216025B (zh) * 2022-08-13 2023-09-22 北京科技大学 一种采用水热反应法制备缺陷型Mg-MOF-74的方法

Family Cites Families (66)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2684967A (en) 1953-03-19 1954-07-27 Union Oil Co Process for manufacture of olefin oxides
US4532225A (en) 1983-02-11 1985-07-30 Mobil Oil Corporation Preparation of metal-containing zeolite catalysts of increased stability and activity
US5160500A (en) 1985-10-21 1992-11-03 Mobil Oil Corporation Zeolite synthesis using an alcohol or like molecules
EP0318099A3 (en) 1987-11-25 1989-11-15 Union Carbide Corporation Monoalkylene glycol production using mixed metal framework compositions
DE102004009956A1 (de) 2004-03-01 2005-09-29 Eurofilters N.V. Adsorbens für Staubsammelfilter, Staubsammelfilter und Verfahren zur Geruchsadsorption
US5208335A (en) 1991-03-19 1993-05-04 Air Products And Chemicals, Inc. Reversible oxygen sorbent compositions
US5733505A (en) 1995-03-14 1998-03-31 Goldstein; Mark K. Non-regenerating carbon monoxide sensor
US5648508A (en) 1995-11-22 1997-07-15 Nalco Chemical Company Crystalline metal-organic microporous materials
WO2001048138A2 (en) 1999-12-23 2001-07-05 Unilever N.V. Bleaching composition
US6501000B1 (en) 2000-04-04 2002-12-31 Exxonmobil Research And Engineering Company Late transition metal catalyst complexes and oligomers therefrom
ES2269761T3 (es) 2001-04-30 2007-04-01 The Regents Of The University Of Michigan Estructuras organometalicas isorreticulares, procedimiento para su formacion, y diseño sistematico del calibre de poros y funcionalidad de los mismos, con aplicacion para el almacenamiento de gases.
US20030078311A1 (en) 2001-10-19 2003-04-24 Ulrich Muller Process for the alkoxylation of organic compounds in the presence of novel framework materials
US6929679B2 (en) 2002-02-01 2005-08-16 Basf Aktiengesellschaft Method of storing, uptaking, releasing of gases by novel framework materials
US6893564B2 (en) 2002-05-30 2005-05-17 Basf Aktiengesellschaft Shaped bodies containing metal-organic frameworks
US6624318B1 (en) 2002-05-30 2003-09-23 Basf Aktiengesellschaft Process for the epoxidation of an organic compound with oxygen or an oxygen-delivering compounds using catalysts containing metal-organic frame-work materials
US6617467B1 (en) 2002-10-25 2003-09-09 Basf Aktiengesellschaft Process for producing polyalkylene carbonates
US7008607B2 (en) 2002-10-25 2006-03-07 Basf Aktiengesellschaft Process for preparing hydrogen peroxide from the elements
US7357836B2 (en) 2003-03-06 2008-04-15 University Of Massachusetts Crystalline membranes
CA2524903A1 (en) 2003-05-09 2004-11-25 The Regents Of The University Of Michigan Implementation of a strategy for achieving extraordinary levels of surface and porosity in crystals
US7309380B2 (en) 2003-06-30 2007-12-18 Basf Aktiengesellschaft Gas storage system
US20050004404A1 (en) 2003-07-03 2005-01-06 Basf Akiengesellschaft Process for the alkoxylation of monools in the presence of metallo-organic framework materials
WO2006028479A1 (en) 2003-12-05 2006-03-16 The Regents Of The University Of Michigan Metal-organic polyhedra
US7411081B2 (en) 2004-01-13 2008-08-12 Basf Aktiengesellschaft Process for preparing and organometallic framework material
MX2007004679A (es) 2004-10-22 2007-10-03 Univ Michigan Estructuras y poliedros organicos covalentemente enlazados.
US7524444B2 (en) 2004-11-09 2009-04-28 Basf Aktiengesellschaft Shaped bodies containing metal-organic frameworks
DE102004061238A1 (de) 2004-12-20 2006-06-22 Basf Ag Adsorptive Anreicherung von Methan in Methan-haltigen Gasgemischen
DE102005000938A1 (de) 2005-01-07 2006-07-20 Basf Ag Adsorptive Gewinnung von Xenon aus Krypton-Xenon Gasgemischten
US7343747B2 (en) 2005-02-23 2008-03-18 Basf Aktiengesellschaft Metal-organic framework materials for gaseous hydrocarbon storage
MX2007012388A (es) 2005-04-07 2008-03-11 Univ Michigan Adsorcion elevada de gas en una estructura metal-organica microporosa con sitios de metal abiertos.
CA2609135A1 (en) 2005-04-22 2006-11-02 University Of South Florida Zeolite-like metal organic frameworks (zmofs): modular approach to the synthesis of organic-inorganic hybrid porous materials having a zeolite like topology
US7763767B2 (en) 2005-05-04 2010-07-27 Exxonmobil Chemicals Patents Inc. Adsorption process with on-line adsorbent removal
DE102005023856A1 (de) 2005-05-24 2006-11-30 Basf Ag Verfahren zur Herstellung poröser metall-organischer Gerüstmaterialien
WO2007038508A2 (en) 2005-09-26 2007-04-05 The Regents Of The University Of Michigan Metal-organic frameworks with exceptionally high capacity for storage of carbon dioxide at room-temperature
DE102005054523A1 (de) 2005-11-14 2007-05-16 Basf Ag Poröses metallorganisches Gerüstmaterial enthaltend ein weiteres Polymer
ZA200805557B (en) 2005-12-21 2009-12-30 Uop Llc The use of mofs in pressure swing adsorption
US8314245B2 (en) 2006-02-28 2012-11-20 The Regents Of The University Of Michigan Preparation of functionalized zeolitic frameworks
US20070248575A1 (en) 2006-04-19 2007-10-25 Jerome Connor Bone graft composition
US7637983B1 (en) 2006-06-30 2009-12-29 Uop Llc Metal organic framework—polymer mixed matrix membranes
EP2114560A4 (en) 2007-01-24 2012-02-15 Univ California 2-DIMENSIONAL AND THREE-DIMENSIONAL COVALENT ORGANIC CRYSTALLINE STRUCTURES
US7687432B2 (en) 2007-02-02 2010-03-30 Miami University Mesh-adjustable molecular sieve
EP2155608A4 (en) 2007-05-11 2011-01-12 Univ California ADSORPTIVE GAS SEPARATION OF MULTICOMPOSE GASES
TW200914115A (en) 2007-05-14 2009-04-01 Shell Int Research Process for producing purified natural gas from natural gas comprising water and carbon dioxide
US8480792B2 (en) 2007-07-17 2013-07-09 The Regents Of The University Of California Preparation of functionalized zeolitic frameworks
US8691748B2 (en) 2007-09-25 2014-04-08 The Regents Of The University Of California Edible and biocompatible metal-organic frameworks
DE102008005218A1 (de) 2007-11-04 2009-05-07 BLüCHER GMBH Sorptionsfiltermaterial und seine Verwendung
ES2377105T3 (es) * 2008-01-24 2012-03-22 Basf Se Material estructural organometálico poroso como agente desecante
GB0807862D0 (en) 2008-04-29 2008-06-04 Uni I Oslo Compounds
US8946454B2 (en) 2008-06-05 2015-02-03 The Regents Of The University Of California Chemical framework compositions and methods of use
EP2325160B1 (en) * 2008-08-19 2013-10-16 Kuraray Co., Ltd. Metal complex and manufacturing method therefor
WO2010056092A2 (ko) 2008-11-17 2010-05-20 (주)인실리코텍 유기 골격 구조체
WO2010080618A2 (en) 2008-12-18 2010-07-15 The Regents Of The University Of California Porous reactive frameworks
WO2010090683A1 (en) 2008-12-18 2010-08-12 The Regents Of The University Of California Metal organic frameworks (mofs ) for gas purification
US8480955B2 (en) 2008-12-29 2013-07-09 The Regents Of The University Of California Gas sensor incorporating a porous framework
WO2010083418A1 (en) 2009-01-15 2010-07-22 The Regents Of The University Of California Conductive organometallic framework
WO2010088629A1 (en) 2009-02-02 2010-08-05 The Regents Of The University Of California Reversible ethylene oxide capture in porous frameworks
EP2443133A4 (en) * 2009-06-19 2013-02-27 Univ California ORGANOMETALLIC FRAMEWORKS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
JP5698229B2 (ja) 2009-06-19 2015-04-08 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニアＴｈｅ Ｒｅｇｅｎｔｓ Ｏｆ Ｔｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｏｆ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ 錯体混合リガンド開骨格材料
WO2010148276A2 (en) 2009-06-19 2010-12-23 The Regents Of The University Of California Carbon dioxide capture and storage using open frameworks
US9045387B2 (en) 2009-07-27 2015-06-02 The Regents Of The University Of California Oxidative homo-coupling reactions of aryl boronic acids using a porous copper metal-organic framework as a highly efficient heterogeneous catalyst
EP2467388A4 (en) * 2009-09-25 2014-12-17 Univ California OPEN METAL ORGANIC STRUCTURES WITH EXCEPTIONAL SURFACE AREA AND LARGE GAS STORAGE CAPACITY
CA2788132A1 (en) 2010-02-12 2011-11-24 Omar M. Yaghi Organo-metallic frameworks derived from carbenophilic metals and methods of making same
JP2013533272A (ja) * 2010-07-20 2013-08-22 ザ レジェンツ オブ ザ ユニヴァースティ オブ カリフォルニア 触媒として金属有機構造体（ｍｏｆ）を使用する有機分子の官能基化
WO2012082213A2 (en) 2010-09-27 2012-06-21 The Regents Of The University Of California Conductive open frameworks
CA2824158A1 (en) 2011-01-21 2012-07-26 Omar M. Yaghi Preparation of metal-triazolate frameworks
MX2013008905A (es) 2011-02-04 2014-03-31 Univ California Preparacion de estructuras de metal-catecolato.
WO2013112212A2 (en) * 2011-10-13 2013-08-01 The Regents Of The University Of California Metal-organic frameworks with exceptionally large pore aperatures

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013112212A2 (en) 2013-08-01
CN104302387B (zh) 2019-06-18
JP6254086B2 (ja) 2017-12-27
JP2015510490A (ja) 2015-04-09
KR20140081818A (ko) 2014-07-01
EP2766046B1 (en) 2017-08-02
EP2766046A2 (en) 2014-08-20
WO2013112212A3 (en) 2014-10-09
US9669098B2 (en) 2017-06-06
US20160008472A1 (en) 2016-01-14
KR102011160B1 (ko) 2019-08-14
CN104302387A (zh) 2015-01-21
US20130096210A1 (en) 2013-04-18
US9078922B2 (en) 2015-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2645260T3 (es) Estructura organometálica con apertura de poro excepcionalmente grande
US8852320B2 (en) Preparation of metal-triazolate frameworks
US8916722B2 (en) Complex mixed ligand open framework materials
CA2825197A1 (en) Preparation of metal-catecholate frameworks
AU2011256793A1 (en) Organo-metallic frameworks derived from carbenophilic metals and method of making same
WO2010148374A2 (en) Organo-metallic frameworks and methods of making same
CA2812294A1 (en) Conductive open frameworks
MX2013000469A (es) Funcionalizacion de moleculas organicas usando estructuras de metal-organicas (mofs) como catalizadores.
US20120259117A1 (en) Organo-metallic frameworks and methods of making same
Gosselin Synthesis of porous coordination cages and their application in porous salts
Alkaş Synthesis of multicomponent metal-organic frameworks and investigations of their physical properties: a thesis presented in partial fulfilment of the requirements of the degree of Doctor of Philosophy in Chemistry at Massey University, Manawatu, New Zealand
Nicholson A Mixed Donor, Multitopic Linker for MONT and MOF Formation
Torres Méndez Metal–organic frameworks for organic electrocatalysis
Yuan Developing a Synthetic Toolkit for Multi-Component Metal–Organic Frameworks
Rowland Synthesis and characterization of novel octahedral coordination cages for gas storage applications
Wang Design and Synthesis of Metal-Organic Frameworks for Sustainable Energy-related Applications
Norton Hybrid Materials Based on a Terpyridine Carboxylate Ligand: A Method for Introducing Light Harvesting and Auxiliary Metal Centers into Metal-Organic Frameworks