Síntesis, caracterización y evaluación de redes metaloorgánicas (MOFs) como posibles sensores de metano

Abstract

En este trabajo se presenta la síntesis mediante la reacción de Heck y la caracterización de 10 ligantes fenilenvinileno (FV) que presentan notables propiedades de emisión de fluorescencia. Se estudiaron las estructuras cristalinas de algunos de ellos y junto con la caracterización espectroscópica se logró confirmar que la metodología de síntesis empleada es adecuada para la obtención de moléculas trans – configuracionalmente puras, lo cual favorece el flujo de electrones a través de un sistema p conjugado. Adicionalmente se estudió la relación entre la estructura supramolecular y el color presentado por estos ligantes, encontrando una relación directa entre las fuerzas intermoleculares y la agregación con el desplazamiento batocrómico que presentan los diferentes polimorfos de los sistemas FV. Los ligantes FV sintetizados fueron utilizados para la obtención de MOFs con diferentes centros metálicos, encontrando mucha dificultad para la obtención de redes cristalinas debido principalmente a la baja solubilidad de los FV y a la rigidez estructural y topología que estos presentan. Sin embargo, se obtuvieron dos MOFs con ligantes FV en su estructura, de los cuales uno es novedoso (UN-MOF-2) y se destaca por tener únicamente ligantes FV como parte fundamental de la red. El otro MOF obtenido (UN-MOF-1) tiene un ligante FV como antena, y se estudió la variación en la fluorescencia de este material en presencia de metano, encontrando que bajo condiciones controladas de laboratorio es posible la detección de este gas utilizando la fluorescencia como técnica analítica.

Abstract: In this work, we present the synthesis of 11 phenylenevinylene (PV) linkers with excellent fluorescence emission properties trough the Heck reaction and its the characterization. The crystal analysis of some of these PVs along with the spectroscopic characterization, confirmed that the synthetic methodology used is suitable for the yield of configurationally trans pure PVs. The relationship between supramolecular structure and colors in one of these linkers (I) was also studied, finding a direct relation between the intermolecular forces with the red shift of the different polymorphs of this compound. All these PV linkers were used to obtain MOFs with different metallic centers, finding great difficulty in obtaining crystalline networks due mainly to the low solubility of the PVs and to the structural rigidity and topology that they present. However, two MOF were obtained with PV linkers in its structure, one of them is a novel structure (UN-MOF-2) and it stands out as having PV linkers as a fundamental part of the network. The other MOF obtained (UN-MOF-1) has a PV linker as antenna and the variation in the fluorescence of this material in the presence of methane was studied, finding that under controlled laboratory conditions the detection of methane using the fluorescence as an analytical technique is possible.