Synthesis and characterization of metal organic framework based on poly-pyridine ligands

The thesis project comprises the synthesis and characterization of novel pyridine ligands (L1-3 and the corresponding reduced forms L1-3R) and the study of their complexation properties with Zn(II) ions aimed at the obtainment of porous coordination polymer (PCPs) also known as Metal Organic Framework (MOFs). To this end, the work was divided in three parts: 1) synthesis and characterization of the organic ligands; 2) synthesis of the coordination polymers, using simple and reproducible crystallization methods in order to obtain single crystals characterized with X-ray techniques; 3) tests for possible application that involved the new MOFs. The main result of this work is represented by the discovery of a new one-dimensional metal organic framework, MOF1, characterized with single crystal X-Ray diffraction and shown to be able to entrap and exchange chlorinated guest solvent molecules in a single-crystal-to-single-crystal transformation. Finally, compounds L4-6 were also synthesized in order to expand the structural variety of this class of ligands, and introduce non-symmetric species such as L7.

Il lavoro di questa tesi riguarda la sintesi e la caratterizzazione di nuovi ligandi piridinici organici (L1-3 e le corrispondenti forme ridotte L1-3R) e lo studio dell’utilizzo di quest’ultimi per l’ottenimento di Metal Organic Framework (MOF) derivanti dalla loro complessazione con ioni Zn(II). Due dei MOF ottenuti in questo lavoro, MOF1 e MOF2, sono stati caratterizzati con tecniche di diffrazione ai raggi-X e si sono rivelati essere polimeri di coordinazione 1D dotati di porosità. Nel caso di MOF1, esso è in grado di ospitare e trattenere delle molecole solvente organiche di dimensioni ridotte (CHCl3, CH2Cl2 e (ClCH2)2). Da notare, MOF1 è anche capace di scambiare le suddette molecole di solvente da cristallo-singolo a cristallo singolo, mostrando una certa selettività nel processo. Infine, i composti (L4-6) sono stati sintetizzati per poter estendere la varietà strutturale dei ligandi, ad esempio per ottenere L7.