Anorganische Chemie - Wickleder

Sulfonat-basierte MOFs und Koordinationspolymere

Ziel dieser Arbeiten, die in Kooperation mit dem Arbeitskreis von Prof. Christoffers (Organische Chemie, Universität Oldenburg) durchgeführt werden, ist die Synthese neuartiger Oligosulfonsäuren und ihr Einsatz zum Aufbau funkti­onaler Strukturen. Im Gegensatz zu den verbreiteten Oligocarbonsäuren müssen für ihre Sulfo-Ana­loga zunächst Syntheserouten ent­wickelt und optimiert werden (Abb. 1). Mit den neuen Sulfonsäuren sollen schließ­lich komplexe Strukturen mit unterschiedlichen Architekturen und Funktionali­täten aufgebaut werden.

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Abb. 1: Beispiele für die von uns dargestellten Sulfo-Analoga gängiger Carbonsäuren

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Abb. 2: Molekulares Dimer des Zinksalzes der Diphenylbutadiindisulfonsäure, H2DBS

Die Architekturen unter­scheiden sich hinsichtlich der Dimensionalität der in ihnen auftre­tenden Verknüpfungen. Neben molekula­ren Strukturen (z. B. Dimeren) (Abb. 2) sollen kettenförmige Koordinationspolymere (lineare, gewinkelte und helikale Ketten, Doppelstränge, Leitern und Bänder), schichtartige Verbindungen und dreidimensionale Vernetzungen er­zeugt werden (Abb. 3 oben). Die Funktionalität der Ver­bindungen resultiert aus ihrem Aufbau und den eingesetzten Metallen. Für die nieder­dimen­sionalen Verbindungen sind insbe­sondere kooperative Phänomene, z. B. magnetische Kopplungen inter­essant. Die dreidimensio­nalen Verbindungen sollen als metall-organische Gerüstverbindungen (MOFs) mit hoher thermi­scher Beständigkeit fungieren. Die Zersetzungstemperaturen der untersuchten Sulfonate liegen dabei 200-300 °C höher als jene der entsprechenden Carboxylate (Abb. 3 unten). Zurzeit sind wir mit der Synthese von Verbindungen mit spektroskopisch und magnetisch relevanten Metallen be­schäftigt (Lanthanide, Übergangsmetalle) und untersuchen die Sorptionseigenschaften solvensfreier Sulfonate.

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Abb. 3 Schichtstruktur von [Zn(BDS(DMF)2] (BDS = 1,4-Benzoldisulfonsäure) (oben) und thermischer Abbau der Verbindung (unten).