KFUPM ePrints

Synthesis and Solid-State Photochemical [2+2] Cycloaddition Reaction of MOFs Containing 4,4′-bipyridyl-ethylene

l Synthesis and Solid-State Photochemical [2+2] Cycloaddition Reaction of MOFs Containing 4,4′-bipyridyl-ethylene. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF (M.Sc. Thesis) - Accepted Version
Restricted to Abstract Only until 03 May 2019.
Available under License Creative Commons Attribution Non-commercial No Derivatives.

8Mb

Arabic Abstract

تم تصميم العديد من الهياكل المعدنية العضوية (Metal-Organic Frameworks) تحتوي على أزواج من الروابط الكربونية المزدوجة تمت محاذاتها بطريقة متوازية مع مسافة تقل عن 4.2 أنغستروم داخل البنية البلورية بحيث تكون فيها القابلية لتتفاعل عن طريق الضوء (الكيمياء الضوئية) بتفاعل الإضافة الحلقية ]2+2[ في الحالة الصلبة. ومن ثم تم تحضير هذه المركبات باستخدام 4،4- ثنائي بيريديل الإيثيلين (bpe)، حمض الفوماريك (fum) وحمض الأكساليك (ox) كربيطات عضوية موصلة مع العديد من أيونات أو عقد المعادن، مثل ثنائي الزنك Zn(II)، ثنائي الرصاص Pb(II) وثنائي الكادميوم Cd(II). تمت دراسة المركبات المحضرة {(Hbpe)2[Zn2(ox)3]}n•(H2O)•2.2(DMF) (1)، [Pb4(ox)3(bpe)4(H2O)4]n•(NO3)2 (2) و [Pb(bpe)(fum)]n•0.25(H2O) (3) باستخدام مطيافية الأشعة تحت الحمراء (FT-IR)، طيف الرنين النووي المغناطيسي للبروتون (1H-NMR)، حيود الأشعة السينية للمسحوق (PXRD)، التحليل العنصري (CHN) و التحليل الوزني الحراري (TGA). تمت مراقبة التفاعلات الكيميائية الضوئية عن طريق طيف الرنين المغناطيسي للبروتون (1H-NMR). كما أن القياسات الطيفية للمركبات أخذت قبل وبعد التعرض للأشعة فوق البنفسجية (UV) لفترات متفاوتة (5، 10، 15، 30 و50 ساعة). تم الحصول على محصول بنسبة تحويل عالية، 90% بعد التعرض لـ 50 ساعة من الأشعة فوق البنفسجية للمركبين 1 و2، ونسبة 100% بعد التعرض لخمس ساعات من الأشعة فوق البنفسجية للمركب 3. تمت زيادة التفاعلية الضوئية للهيكل المعدني العضوي أحادي البعد [Cd(bpe)1.5(NO3)2(H2O)]n (4) والحصول على محصول بنسبة تحويل 100% من خلال تفعيل الحركة الكبيرة للجزيئات الداخلية المستحثة ميكانيكيا من خلال الطحن. تمت مراقبة التفاعل عن طريق طيف الرنين المغناطيسي للبروتون (1H-NMR) بعد التعرض للأشعة فوق البنفسجية قبل وبعد الطحن. كما تم استخدام التحليل الوزني الحراري (TGA) لدراسة سلوك جزيئات الماء داخل البنية البلورية.

English Abstract

Several Metal-Organic Frameworks (MOFs) were designed and synthesized to stack a pair of olefinic C=C bonds in a parallel manner with less than 4.2 Å distance in crystal lattice for solid-state photochemical [2+2] cycloaddition reaction using 4,4’-bipyridylethylene (bpe), fumaric acid (fum) and oxalic acid (ox) as spacer ligands with several metals ion nodes, such as Zn(II), Pb(II) and Cd(II). The synthesized compounds; {(Hbpe)2[Zn2(ox)3]}n•(H2O)•2.2(DMF) (1), [Pb4(ox)3(bpe)4(H2O)4]n•(NO3)2 (2) and [Pb(bpe)(fum)]n•0.25(H2O) (3), were characterized by FT-IR and 1H-NMR spectroscopies, powder X-ray diffraction (PXRD), Elemental Analysis (CHN) and thermogravimetric Analysis (TGA). The photochemical [2+2] cycloaddition reaction of these compounds was monitored by 1H-NMR spectroscopy. The 1H-NMR studies were carried out on the compounds before and after UV irradiation for a variety of time durations (5, 10, 15, 30, and 50 hours). Higher % of conversions (90-100%) were achieved after 50 hours of UV irradiation for 1 and 2, and 5 hours for 3. A reported dinuclear triple-strands-like 1D ladder Cd(II)-based MOF, [Cd(bpe)1.5(NO3)2(H2O)]n (4), was synthesized and its photoreactivity has been studied. It has shown photoreaction with 100% yield by initiation of mechanically induced large internal molecular motion through grinding. The study was conducted through UV irradiation before and after grinding, while monitoring conversion via 1H-NMR spectroscopy. Thermogravimetric Analysis (TGA) was used to study the behavior of solvent loss due to grinding within the lattice structure.



Item Type:Thesis (Masters)
Subjects:Chemistry
Divisions:College Of Sciences > Chemistry Dept
Committee Advisor:Peedikakkal, Abdul Malik
Committee Members:Fettouhi, Mohammed and Oladepo, Sulayman
ID Code:140731
Deposited By:Mr. Hasan Al-Mohsin
Deposited On:20 May 2018 11:11
Last Modified:20 May 2018 11:11

Repository Staff Only: item control page