Synthesis and characterization of ten new 1D, 2D and 3D-coordination polymers with oxygen or nitrogen containing ligands by using different metal cations

Feizbakhsh Bazargani, Mona GND

The present work deals with the preparation and characterization of ten new coordination polymers prepared from different metal ions and ligands by different synthetic methods. In addition to the structural characterization of these compounds by means of X-ray singlecrystal diffraction data, the focus is on the consideration of thermal and spectroscopic properties. The new silver coordination polymer exhibits very unique, robust and interesting polymeric structure with high thermal stability. Two new lanthanide coordination polymers (neodymium and samarium) have been synthesized with H2FDA = 2,5-furandicarboxylic acid in DMF as solvent via capped tube method. The compounds are iso-structural and exhibit threedimensional coordination polymers. The goal of using DMF as pure solvent instead of mixture of water and other solvents was to synthesize new coordination polymer which might show very intensive luminescence effect. The investigation has turned out that these compounds emerge no significant luminescence effect. As it has been reported in previous works in which the H2FDA = 2,5-furandicarboxylic acid was used for construction of lanthanide coordination polymers in water as solvent, however the compounds have exposed very interesting luminescence properties [229230]. A new cerium coordination polymer has been produced with ligand (H2pdc = 3,5-pyrazoledicarboxylic acid) under solvothermal condition in DMF as solvent. Indeed, ligand (H2pdc = 3,5-pyrazoledicarboxylic acid) is very versatile to construct coordination network by various coordination modes. Three copper (I) coordination polymers have been successfully synthesized via solvent diffusion technique in test tube. The compounds all display 1D polymeric structure with rather similar coordination environment around metal ions. Moreover, they are very stable against temperature rising. The compounds [Pb3(CH3COO)2(N3)4]n and [Na2Pb2(CH3COO)6]n were synthesized under same synthesis conditions and starting materials but with different metal salt and ligand ratios. Interestingly, the both products show three-dimentional frameworks, however they expose different coordination structures. Actually, the investigation shows that the changing metal salt and ligand ratio can result in the formation different structures of coordination networks, although they have been produced under same reaction conditions. Compound [Pb(DHBDA)]n has been made with ligand 2,5-Dihydroxy-1,4-benzenediacetic acid which has been reported in very few works for constructing coordination compounds.

Die hier vorliegende Arbeit behandelt die Darstellung und Charakterisierung von zehn neuen Koordinationspolymeren, die aus unterschiedlichen Metallionen und Liganden durch unterschiedliche Synthesemethoden hergestellt wurden. Neben der strukturellen Charakterisierung dieser Verbindungen anhand von Röntgen-Einkristall-Beugungsdaten steht die Betrachtung der thermischen und spektroskopischen Eigenschaften im Fokus. Das neue Silber-Koordinationspolymer weist einen einzigartigen, robusten und interessanten Aufbau mit hoher thermischer Stabilität auf. Zwei neue Lanthanoid-Koordinationspolymere {[Ln2(FDA)3(DMF)(H2O)2]·DMF·(H2O)2}(Ln = Sm, Nd) wurden mit H2FDA = 2,5-Furandicarbonsäure in DMF als Lösungsmittel mit verschlossenem Glasreaktor Technik synthetisiert. Die Verbindungen sind Iso-strukturell und zeigen drei-dimensionale Koordinationspolymere. Das Ziel der Verwendung von DMF als reines Lösungsmittel anstelle einer Mischung aus dem Wasser und anderen Lösungsmitteln war die Synthese eines neuen Koordinationspolymers, das einen sehr intensiven Lumineszenzeffekt zeigen könnte. Die Untersuchung hat ergeben, dass diese Verbindungen keinen signifikanten Lumineszenzeffekt aufweisen. Wie in früheren Arbeiten berichtet wurde, in denen die H2 FDA = 2,5-Furandicarbonsäure für den Aufbau von Lanthanoid-Koordinationspolymeren in Wasser als Lösungsmittel verwendet wurde, haben die Verbindungen sehr interessante Lumineszenzeigenschaften gezeigt [229-230]. Ein neues Ce-Koordinationspolymer wurde mit einem Liganden (H2pdc = 3,5-Pyrazoledicarbonsäure) unter Solvothermen Bedingungen in DMF als Lösungsmittel hergestellt. In der Tat ist Ligand (H2pdc = 3,5- Pyrazoledicarbonsäure) sehr vielseitig, um ein Koordinationsnetzwerke durch verschiedene Koordinationsmodi aufzubauen. Drei Kupfer (I) -Koordinationspolymere wurden erfolgreich mit der Lösungsmitteldiffusionstechnik im Reagenzglas synthetisiert. Die Verbindungen zeigen alle eine 1D-Polymerstruktur mit einem annähernden Koordinationsumfeld um die Metallionen herum. Darüber hinaus sind sie sehr stabil gegen den Temperaturanstieg. Die Verbindungen [Pb3(CH3COO)2(N3)4]n und [Na2Pb2(CH3COO)6]n wurden unter den gleichen Synthesebedingungen und mit den gleichen Ausgangsstoffen synthetisiert, jedoch mit unterschiedlichen Metallsalz und Liganden Verhältnissen. Interessanterweise zeigen beide Produkte drei-dimensionale Gerüste, die jedoch unterschiedliche Koordinationsstrukturen aufweisen. Tatsächlich zeigt die Untersuchung, dass das sich ändernde Metallsalz- und Ligand-Verhältnis zur Bildung unterschiedlicher Strukturen von Koordinationsnetzwerken führen kann, obwohl sie unter den gleichen Reaktionsbedingungen hergestellt wurden. Die Verbindung (Pb(DHBDA)]n wurde mit Ligand 2,5-Dihydroxy-1,4-benzoldiessigsäure hergestellt. Nur in sehr wenigen Arbeiten zur Herstellung von Koordinationspolymeren wurde dieser Ligand verwendet.

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Feizbakhsh Bazargani, Mona: Synthesis and characterization of ten new 1D, 2D and 3D-coordination polymers with oxygen or nitrogen containing ligands by using different metal cations. Jena 2019.

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