НОВЫЙ ДВУХМЕРНЫЙ КООРДИНАЦИОННЫЙ ПОЛИМЕР  НА ОСНОВЕ МЕЛАМИНА И СУЛЬФАТА ЦИНКА

Д. В. Джепаров; М. А. Попова; Е. С. Денисламова

doi:10.6060/rcj.2024683.5

Д. В. Джепаров Пермский Национальный Исследовательский Политехнический Университет
М. А. Попова Пермский Национальный Исследовательский Политехнический Университет
Е. С. Денисламова Пермский Национальный Исследовательский Политехнический Университет

DOI: https://doi.org/10.6060/rcj.2024683.5

Ключевые слова: цинк, меламин, 2,6-диметилпиридин-3,5-дикарбоновая кислота, координационные полимер

Аннотация

Координационные полимеры за счёт своей уникальной структуры могут иметь значительную площадь поверхности, а также большой объем пор, вследствие чего могут быть использованы как адсорбенты для хранения и разделения различных газов, катализаторы и средства для доставки лекарств, а также обладать магнитными свойствами, и применятся в области магнетизма. Использование меламина (1,3,5-триазин-2,4,6-триамина) в качестве лиганда для создания координационных полимеров не имеет широкого применения из-за его низкой растворимости в органических соединениях. Тем не менее, присутствие в структуре этого соединения аминогрупп, которые способны образовывать водородные связи, его молекулярная симметрия и жесткость углеродного скелета предоставляют значительные возможности для создания супрамолекулярных структур. В данной работе описан синтез нового двухмерного координационного полимера на основе сульфата цинка ZnSO₄ и меламина - Zn-Mel. Меламин плохо растворим в органических растворителях, поэтому был проведен подбор системы растворителей. Было установлено, что добавление в реакционную смесь 2,6-диметилпиридин-3,5-дикарбоновой кислоты (ДПДК) повышало растворимость меламина. Поскольку на состояние продукта значительное влияние оказывают параметры синтеза (температура, растворитель, давление, время, мольное соотношение и природа реагирующих веществ), то в связи с этим были подобраны благоприятные условия для получения кристаллического продукта. Структура полученного соединения установлена рентгеноструктурным анализом и методом ИК-спектроскопии. В результате исследований был получен бледно-жёлтый кристаллический продукт, химический состав которого имеет вид (C₃H₇N₆)₂∙Zn(SO₄)₂∙2H₂O. Структура полученного соединения установлена рентгеноструктурным анализом монокристалла и методом ИК-спектроскопии. По полученным данным структура молекулы представляет собой цепочку сульфатов кобальта, которые при помощи межмолекулярных водородных связей -O⸱⸱⸱H-N, образуют с меламином координационный полимер.

Литература

Кустов Л. М., Куделинa А. И., Исаева В. И. Журнал физической химии. 2019. Т. 93. № 12. C. 1763–1772. DOI: 10.1134/S004445371912015X. Kustov L.M., Kudelin A.I., Isaeva V.I. Russian Journal of Physical Chemistry A. 2019. V. 93. N 12. P. 2331–2339. DOI: 10.1134/S003602441912015X.

Динь Ван Так, Ву Тхи Зуен. Синтез металл-органической каркасной структуры Ni-MOF с использованием 2-метилимидазола и применение для адсорбции органических пигментов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 12. С. 33-38. Dinh Van Tac, Vu Thi Duyen. Synthesis of metal-organic framework Ni-MOF using 2-methylimidazole and application for adsorption of organic pigments. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 12. P. 33-38. DOI: 10.6060/ivkkt.20246712.7062.

Li B., Wang H., Chen B. Microporous metal-organic frameworks for gas separation. Chem. Asian J. 2014. V. 9. P. 1474. DOI: 10.1002/asia.201400031.

Li J.-R., Kuppler R. J., Zhou H.-C. Selective gas adsorption and separation in metal–organic frameworks. Chem. Soc. Rev. 2009. V. 38. P. 1477. DOI: 10.1039/B802426J.

Zhang X., Huang Z., Ferrandon M., Yang D., Robison L., Li P., Wang T. C., Delferro M., Farha O. K. Catalytic Chemoselective Functionalization of Methane in a Metal-Organic Framework. Nat. Catal. 2018. V. 1. P. 356−362. DOI: 10.1038/s41929-018-0069-6.

Mon M., Rivero-Crespo M. A., Ferrando-Soria J., Vidal Moya A., Boronat M., Leyva-Perez A., Corma A., Hernandez-Garrido J. C., Lopez-Haro M., Calvino J. J., Ragazzon G., Credi A., Armentano D., Pardo E. Synthesis of Densely Packaged, Ultrasmall PtO2 Clusters within a Thioether-Functionalized MOF: Catalytic Activity in Industrial Reactions at Low Temperature. Angew. Chem., Int. Ed. 2018. V. 57. P. 186−6191. DOI: 10.1002/anie.201801957.

Simon-Yarza T., Gimenez-Marques M., Mrimi R., Mielcarek A., Gref R., Horcajada P., Serre C., Couvreur P. A Smart Metal-Organic Framework Nanomaterial for Lung Targeting. Angew. Chem., Int. Ed. 2017. V. 56. P.15565−15569. DOI: 10.1002/anie.201707346.

Dong Z., Sun Y., Chu J., Zhang X., Deng H. Multivariate Metal-Organic Frameworks for Dialing-in the Binding and Programming the Release of Drug Molecules. J. Am. Chem. Soc. 2017. V. 139. P. 14209−14216. DOI: 10.1021/jacs.7b07392.

Li W., Sun L., Qi J., Jarillo-Herrero P., Dinca M., Li J. High temperature ferromagnetism in π-conjugated two-dimensional metalorganic frameworks. Chem. Sci. 2017. V. 8. P. 2859−2867. DOI: 10.1039/C6SC05080H/.

Pedersen K. S., Perlepe P., Aubrey M. L., Woodruff D. N., Reyes-Lillo S. E., Reinholdt A., Voigt L., Li Z., Borup K., Rouzieres M., Samohvalov D., Wilhelm F., Rogalev A., Neaton J. B., Long J. R., Clerac R. Formation of the layered conductive magnet CrCl2(pyrazine)2 through redox-active coordination chemistry. Nat. Chem. 2018. V. 10. P. 1056−1061. DOI: 10.1038/s41557-018-0107-7.

Głowacz-Czerwonka D. Prospects of using melamine solutions in reactive solvents in polymer technology. Chemik. 2013. V. 67. P. 289− 300.

Ignacio Bernabé Vírseda, Shiraz Ahmed Siddiqui, Alexander Prado-Roller, Michael Eisterer, Hidetsugu Shiozawa. A Novel Molecular Assembly of a Cobalt–Sulfate Coordination Polymer and Melamine: A Manifestation of Magnetic Anisotropy. ACS Omega. 2023. V. 8. N. 3. P. 3493-3500. DOI: 10.1021/acsomega. 2c07556.

Zhou X.-X., Liu M.-S., Lin X.-M., Fang H.-C., Chen J.-Q., Yang D.-Q., Cai Y.-P. Construction of three low dimensional Zn(II) complexes based on different organic-carboxylic acids. Inorganica Chimica Acta. 2009. N 362. P. 1441–1447. DOI: 10.1016/j.ica.2008.07.015.

Моисеева К.Е., Головашова Е.С., Агеева Т.А., Койфман О.И. Микроволновой синтез металлоорганических координационных полимеров на основе металлокомплексов фталоцианинов. Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). 2021. Т. LXV. № 2. C. 55–66. Moiseeva К. Е., Golovashova Е. S., Ageeva Т. А., Kojfman О. I. Microwave synthesis of organometallic coordination polymers based on carboxyphenylporphyrinates of metals. Ros. Khim. Zh. 2021. V. LXV. N 2. P. 55–66. DOI: 10.6060/rcj.2021652.5.

Huang K., He Y., Wang D., Pan W., Hu C. [Cd(mpdc)]: A novel five-connected 3-D zeolite-like framework with intersecting helical chains in diamondoid net of CdII (mpdc = 2,6-dimethylpyridine-3,5-dicarboxylate). Journal of Molecular Structure. 2007. N 832. P. 146–149. DOI:10.1016/j.molstruc.2006.08.023.

Peng D.-Q., Zhang M.-X., Chen X., Zhu Y., Yang S.-S. A 2-D Pb II coordination polymer constructed by 2,6-dimethylpyridine-3,5-dicarboxylic acid. Jiegou Huaxue. 2012. V. 31. P. 829-834.

Zhang H.-K., Du Y.-H., Jiang T., Li B.-Y., Hou G.-F. Poly[bis(μ-2,6-dimethylpyridinium-3,5-dicarboxylato-κ2O3:O5)copper(II)]. Acta Crystallographica Section E Structure Reports Online. 2008. V. 64. N 12. P. 1510. DOI:10.1107/s1600536808035873.

Ranjbar M., Taher M.A. Preparation of Ni-metal organic framework-74 nanospheres by hydrothermal method for SO2 gas adsorption. J. Porous. Mater. 2016. V. 23. P. 1249–1254. DOI 10.1007/s10934-016-0183-2.

Ranjbar M., Taher M. A., Sam A. Facile hydrothermal synthesis of manganese-metal organic framework nanostructures in the presence of various organic ligands for SO2 and CO2 gas adsorption. Journal of Porous Materials. 2015. V. 23. P. 375–380. DOI 10.1007/s10934-015-0090-y.

Banerjee D., Finkelstein J., Smirnov A., Forster P. M., Borkowski L. A., Teat S. J., Parise J. B. Synthesis and structural characterization of magnesium based coordination networks in different solvents. Cryst. Growth Des. 2011. V.11. N 6. P. 2572–2579. dx.doi.org/10.1021/cg200327y.

CrysAlisPro, Rigaku Oxford Diffraction. 2022. Version 1.171.42.74a.

Sheldrick G.M. SHELXT– Integrated space-group and crystal structure determination. Acta Crystallogr., Sect. A: Found. Adv. 2015. V. 71. P. 3–8. DOI 10.1107/S2053273314026370.

Sheldrick G.M. Crystal structure refinement with SHELXL. Acta Crystallogr., Sect. C: Struct. Chem. 2015. V. 71. P. 3–8. DOI 10.1107/S2053229614024218.

Dolomanov O.V., Bourhis L.J., Gildea R.J, Howard J.A.K., Puschmann H. J. OLEX2: a complete structure solution, refinement and analysis program. Appl. Cryst. 2009. V. 42. P. 339–341. DOI 10.1107/S0021889808042726.