Влияние катионов переходных металлов на формирование организованных 2D мультипорфириновых ансамблей на жидких и твердых подложках

Е. В. Ермакова,^a Ю. Ю. Енакиева,^a А. И. Звягина,^a Ю. Г. Горбунова,^a^{, b} M. A. Калинина,^a В. В. Арсланов^a^@

^aИФХЭ им. А.Н. Фрумкина РАН, 119071 Москва, Россия

^bИОНХ им. Н.С. Курнакова РАН, 119991 Москва, Россия

DOI: 10.6060/mhc161177a

Макрогетероциклы 2016 9(4) 378-386

Металл-лиганд супрамолекулярная координация на поверхности раздела предоставляет широкие возможности конструирования мультихромофорных архитектур с высокой степенью 2D организации и построения на их основе пленочных металлоорганических каркасов (ПОВМОК) для решения задач электроники, фотоники и сенсорики. Металлокомплексы тетрапиридил порфирина (ТРуР) уже проявили себя в качестве универсальных строительных блоков при сборке 3D координационных полимеров. В настоящей работе мы предлагаем новую стратегию сборки высокоорганизованных 2D-координационных сеток в монослоях Ленгмюра, основанную на использовании в качестве исходных тектонов не металлокомплексов тетрапиридил порфирина, а свободного порфиринового лиганда. В этом случае совершенная структура 2D мультипорфириновых ансамблей с «face-on» ориентацией макроциклов обеспечивается не только взаимодействиями катионов с периферийными группами лиганда, но и с его полостью. Сочетание термодинамического и спектрального методов позволило идентифицировать оба типа процессов комплексообразования в монослое. Высокая организация планарной структуры 2D гибридных сеток в монослое зависит от типа катиона, использующегося для их формирования, и увеличивается в ряду катионов Cd(II) < Cu(II) < Zn(II). Для монослоя ТРуР при наличии катионов в субфазе наблюдается тушение флуоресценции. Этот монослой состоит в основном из MТРуР, имеющего низкий квантовый выход флуоресценции, а вся наблюдаемая флуоресценция определяется лигандом, присутствующим в монослое в небольшом количестве, причем его доля контролируется процессом металлирования свободного основания. Полученные гибридные 2D координационные сетки с управляемой степенью металлирования макроцикла могут использоваться в качестве базового вторичного элемента многослойных МОК структур различных конструкций. Продемонстрирована близость структур монослоев на поверхности воды и сформированных из них методом Ленгмюра-Шефера многослойных ПОВМОК на твердой подложке. Индуцируемое катионами интенсивное тушение флуоресценции этих ПОВМОК и их стабильность в водной среде могут быть использованы для разработки оптических наносенсоров.

С полным текстом статьи можно ознакомиться на английской версии сайта

References:

Click here to expand or collapse this section

1. Cook T.R., Zheng Y.-R., Stang P.J. Chem. Rev. 2012, 113 (1), 734-777.
https://doi.org/10.1021/cr3002824

2. Czaja A., Trukhan N., Müller U. Chem. Soc. Rev. 2009, 38 (5), 1284-1293.
https://doi.org/10.1039/b804680h

3. Wang X.S., Ma S., Forster P.M., Yuan D., Eckert J., López J.J., Murphy B.J., Parise J.B., Zhou H.C. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47 (38), 7263-7266.
https://doi.org/10.1002/anie.200802087

4. Schröder M., Functional metal-organic frameworks: Gas storage, separation and catalysis. Springer: 2010, Vol. 293.
https://doi.org/10.1007/978-3-642-14613-8

5. Stavila V., Talin A., Allendorf M. Chem. Soc. Rev. 2014, 43 (16), 5994-6010.
https://doi.org/10.1039/C4CS00096J

6. Farrusseng D., Metal-organic frameworks: applications from catalysis to gas storage. John Wiley & Sons: 2011.
https://doi.org/10.1002/9783527635856

7. Hu Z., Deibert B.J., Li J. Chem. Soc. Rev. 2014, 43 (16), 5815-5840.
https://doi.org/10.1039/C4CS00010B

8. Keskin S., Kızılel S. Ind. Eng. Chem. Res. 2011, 50 (4), 1799-1812.
https://doi.org/10.1021/ie101312k

9. Gölzhäuser A., Wöll C. ChemPhysChem 2010, 11 (15), 3201-3213.
https://doi.org/10.1002/cphc.201000488

10. Lu G., Hupp J.T. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132 (23), 7832-7833.
https://doi.org/10.1021/ja101415b

11. Zacher D., Shekhah O., Wöll C., Fischer R.A. Chem. Soc. Rev. 2009, 38 (5), 1418-1429.
https://doi.org/10.1039/b805038b

12. Bradshaw D., Garai A., Huo J. Chem. Soc. Rev. 2012, 41 (6), 2344-2381.
https://doi.org/10.1039/C1CS15276A

13. Zhuang J.-L., Terfort A., Wöll C. Coord. Chem. Rev. 2016, 307, 391-424.
https://doi.org/10.1016/j.ccr.2015.09.013

14. Bétard A., Fischer R. A. Chem. Rev. 2011, 112 (2), 1055-1083.
https://doi.org/10.1021/cr200167v

15. Makiura R., Kitagawa H. Eur. J. Inorg. Chem. 2010, 2010 (24), 3715-3724.
https://doi.org/10.1002/ejic.201000730

16. Motoyama S., Makiura R., Sakata O., Kitagawa H. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133 (15), 5640-5643.
https://doi.org/10.1021/ja110720f

17. Makiura R., Konovalov O. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 2013, 42 (45), 15931-15936.
https://doi.org/10.1039/c3dt51703a

18. Son, H.-J., Jin S., Patwardhan S., Wezenberg S.J., Jeong N. C., So M., Wilmer C.E., Sarjeant A.A., Schatz G.C., Snurr R.Q. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135 (2), 862-869.
https://doi.org/10.1021/ja310596a

19. So M.C., Jin S., Son H.-J., Wiederrecht G.P., Farha O.K., Hupp J.T. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135 (42), 15698-15701.
https://doi.org/10.1021/ja4078705

20. Gao W.-Y., Chrzanowski M., Ma S. Chem. Soc. Rev. 2014, 43 (16), 5841-5866.
https://doi.org/10.1039/C4CS00001C

21. Sharma C.K., Broker G.A., Huddleston J.G., Baldwin J.W., Metzger R.M., Rogers R.D. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121 (6), 1137-1144.
https://doi.org/10.1021/ja983983x

22. Loschek R., Möbius D. Chem. Phys. Lett. 1988, 151 (1), 176-182.
https://doi.org/10.1016/0009-2614(88)80091-5

23. Schmehl R., Shaw G., Whitten D. Chem. Phys. Lett. 1978, 58 (4), 549-552.
https://doi.org/10.1016/0009-2614(78)80016-5

24. Seybold P.G., Gouterman M. J. Mol. Spectrosc. 1969, 31 (1), 1-13.
https://doi.org/10.1016/0022-2852(69)90335-X

25. Weinkauf J.R., Cooper S.W., Schweiger A., Wamser C.C. J. Phys. Chem. A 2003, 107 (18), 3486-3496.
https://doi.org/10.1021/jp022046f

26. Adler A.D., Longo F.R., Kampas F., Kim J. J. Inorg. Nucl. Chem. 1970, 32 (7), 2443-2445.
https://doi.org/10.1016/0022-1902(70)80535-8

27. Pavinatto F.J., Gameiro A., Hidalgo A., Dinelli L., Romualdo L., Batista A., Neto N.B., Ferreira M., Oliveira O. Appl. Surf. Sci. 2008, 254 (18), 5946-5952.
https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2008.03.162

28. Natali M., Luisa A., Iengo E., Scandola F. Chem. Commun. 2014, 50 (15), 1842-1844.
https://doi.org/10.1039/c3cc48882a

29. Ruggles J.L., Foran G.J., Tanida H., Nagatani H., Jimura Y., Watanabe I., Gentle I.R. Langmuir 2006, 22 (2), 681-686.
https://doi.org/10.1021/la051474k

30. Qian D.-J., Nakamura C., Miyake J. Langmuir 2000, 16 (24), 9615-9619.
https://doi.org/10.1021/la000805k

31. Qian D.-J., Nakamura C., Miyake J. Chem. Commun. 2001, (22), 2312-2313.
https://doi.org/10.1039/b106716h

32. Gregory B.W., Vaknin D., Gray J.D., Ocko B.M., Cotton T.M., Struve W.S. J. Phys. Chem. B 1999, 103 (3), 502-508.
https://doi.org/10.1021/jp9836022

33. Satake A., Kobuke Y. Org. Biomol. Chem. 2007, 5 (11), 1679-1691.
https://doi.org/10.1039/b703405a

34. Yang R., Li K., Wang K., Zhao F., Li N., Liu F. Anal. Chem. 2003, 75 (3), 612-621.
https://doi.org/10.1021/ac020467n

35. Liu B., Qian D.-J., Huang H.-X., Wakayama T., Hara S., Huang W., Nakamura C., Miyake J. Langmuir 2005, 21 (11), 5079-5084.
https://doi.org/10.1021/la050064t

36. Splan K.E., Keefe M.H., Massari A.M., Walters K.A., Hupp J. . Inorg. Chem. 2002, 41 (4), 619-621.
https://doi.org/10.1021/ic010992p

37. Qian D.-J., Nakamura C., Miyake J. Thin Solid Films 2001, 397 (1), 266-275.
https://doi.org/10.1016/S0040-6090(01)01418-3

38. Choudhury B., Weedon A.C., Bolton J.R. Langmuir 1998, 14 (21), 6192-6198.
https://doi.org/10.1021/la971337q

Журнал "Макрогетероциклы"

Навигация

Languages

Новости

Поиск

Влияние катионов переходных металлов на формирование организованных 2D мультипорфириновых ансамблей на жидких и твердых подложках

References: