Metal-Organic Frameworks made of amino acids and adenine: chirality and hydrochromism

Abstract

La presente Tesis ha sido enfocada en la síntesis de Polímeros de Coordinación (CPs) y Metal-organic frameworks (MOFs) a partir de ligandos basados en biomoléculas para la obtención de materiales nuevos y funcionales. Sobre esta premisa, la Tesis aborda dos líneas de investigación principales que han sido desarrolladas para alcanzar los objetivos propuestos: i) estudiar la influencia de la razón enantioméricos de dos ligandos quirales sobre la estructura y quiralidad en Metal-Organic Frameworks, y ii) el diseño y la síntesis de nuevos polímeros de coordinación basados en adenina, ligandos aromáticos tetracarboxílicos y metales de transición. En el Capítulo 1, mostramos un breve resumen a cerca de la química, los métodos de síntesis y las aplicaciones actuales de CPs/MOFs, como, por ejemplo, absorción de gases o catálisis, con énfasis en aquellos en los cuales se usan biomoléculas como bloques de construcción. Posteriormente, en el Capítulo 2, describimos los objetivos generales de nuestra tesis. El Capítulo 3 describe la importancia de la quiralidad como una importante propiedad en CPs/MOFs, y resume los resultados obtenido y publicados en el artículo “The influence of the enantiomeric ratio of an organic ligand on the structure and chirality of metal–organic frameworks”, Chemical Communications, 2014, 50, 13829-13832. En este trabajo, hemos mostrado la importancia de la razón enantiomérica como variable relevante en la síntesis de MOFs porosos, y que puede ser tomada en cuenta como variable con resultados sorprendentes, la cual vii nos ha permitido obtener materiales porosos variando la razón enantiomérica. En el Capítulo 4, hemos tratado de desarrollar nuevos polímeros de coordinación basados en adenina usando ácidos aromáticos tetracarboxílicos, como ligandos auxiliares y Co(II). Lo resultados han sido publicados en el artículo titulado “Two New Adenine-based Co(II) Coordination Polymers: Synthesis, Crystal Structure, Coordination Modes and Reversible Hydrochromic Behavior”, Crystal Growth and Design, 2015, 15, 3182–3189, donde hemos aprovechado de los cinco sitios potenciales de coordinación y mostrado la importancia de adenina como ligando rígido en la síntesis de polímeros funcionales.

The present Thesis has been addressed to the synthesis of bio-related metal-organic frameworks and coordination polymers as novel and functional materials. On the basis of the above, two main lines were developed to reach the objectives proposed: i) study the influence of enantiomeric ratio of two chiral ligands over the structure and chirality in Metal-Organic Frameworks, and ii) the design and synthesis of novel coordination polymers based in nucleobase-adenine, aromatic tetracarboylate ligands and transition metals. In Chapter 1, we showed a brief review about Coordination Polymers (CPs)/Metal-Organic Frameworks (MOFs), their chemistry, synthetic methods and their current applications, as gas adsorption or catalysis, with emphasis in ones which use biomolecules as building blocks for the construction of coordination polymers. Then, general objectives of this Thesis are described in Chapter 2. Chapter 3 describes the importance of chirality as an important property in CPs/MOFs, and summarized the results obtained and reported in the article “The influence of the enantiomeric ratio of an organic ligand on the structure and chirality of metal–organic frameworks”, Chemical Communications, 2014, 50, 13829-13832. In this work, we showed the importance of enantiomeric ratio as relevant variable in the synthesis of porous metal-organic frameworks, and as it might be introduced as variable with surprising results, which enabled us to obtain a porous material varying the enantiomeric ratio. v In Chapter 4, we aimed to develop new adenine-based coordination polymers using aromatic tetracarboxylic acids, as auxiliary linker and Co(II). We showed in the article titled “Two New Adenine-based Co(II) Coordination Polymers: Synthesis, Crystal Structure, Coordination Modes and Reversible Hydrochromic Behavior”, Crystal Growth and Design, 2015, 15, 3182–3189, where we took advantage of its five potential coordination sites for metal binding, showing the relevance of adenine as rigid linker in the synthesis of functional coordination polymers.