GİRİŞ INTRODUCTION MATERYAL VE METOT BULGULAR VE TARTIŞMA XXVI. Ulusal Kimya Kongresi 2012, Muğla Afyon Kocatepe Üniversitesi Karboksil ve Amin Grubu İçeren Simetrik Olmayan Ligantlar ile Açık Çerçeveli Metal Organik(AÇMO) Yapıların Tasarım ve Sentezi Mürüvvet DÜZ , Sabri ÇEVİK Kimya Bölümü, Fen Edebiyat Fakültesi, Afyon Kocatepe Üniversitesi, 03200 Afyonkarahisar GİRİŞ INTRODUCTION Genel olarak zeolitler, bazı organik polimerler ve açık çerçeveli metal organik (AÇMO, metal organik framework, MOFs) yapılar gözenekli yapılar olarak sınıflandırılabilir. Metalle organik ligant arasındaki kuvvetli kovalent bağlara ve bunun sonucunda oluşan sağlam iskeletlere sahip olan AÇMO yapılar zeolitler ve organik polimerlerden oldukça farklıdır [1]. Koordinasyon polimeri sentez tasarımında iki ana unsur dikkat çekmektedir. Bunlar ikincil yapı birimleri ve köprüleyici organik ligantlardır. İkincil yapı birimleri moleküler/iyonik kompleksler olabildiği gibi birincil yapı birimlerinin bir araya gelmesinden oluşan kümeler de olabilirler. Köprü görevi gören organik ligantlar ikincil yapı birimlerini birbirlerine bağlayarak gözenek oluşumunu sağlarlar [2]. Çalışmamızda karboksil ve amin grubu içeren 5-Aminoisofitalik asit ve iminodiasetik asit gibi iki sert ligandı vanadyum ile etkileştirerek gözenekli AÇMO yapılar sentezlenmek istenmiştir. AÇMO yapıları, tek kristal formunda sentezlemek için hidrotermal/solvotermal sentez yöntemi tercih edilmiştir. Elde edilen yeni bileşiklerin karakterizasyonunda, FTIR spektroskopisi, elementel analiz, termogravimetrik analiz, magnetik süseptibilite, manganometrik titrasyon ve XRD-toz analizleri yapılmıştır. Her ne kadar AÇMO yapıların sentezlenmesi amaçlansa da sistemde kullanılan metal atomuna ve liganda bağlı olarak 1D, 2D ve/veya 3D yapılarına sahip koordinasyon polimerleri sentezlenebilmektedir. 3-boyutlu AÇMO yapılar moleküler depolama/taşıma/ ayırma işlemleri için; 2-boyutlu AÇMO yapıları olası katalitik aktiviteleri için; koordinasyon polimerleri manyetik veya optik özellikleri açısından uygulama alanları bulabilirler [3]. In general, zeolites, several organic polymers and metal-organic framework (MOF) can be classified as porous structures. Since having strong covalent bonds between the metal and the organic ligand, structures of MOFs are very stable and this makes difference compared to zeolites and organic polymers [1]. Designation of coordination polymer synthesis draws attention to two main factors; the secondary building units and bridging organic ligands. Secondary building units can be both molecular / ionic complexes and clusters composed of a combination of primary building units. Organic ligands acting as a bridge provide porosity by connecting the secondary structural units to each other [2]. Target of this study is to synthesize and characterize novel MOF and/or coordination polymeric vanadium compounds incorporating with 5-aminoisophtalate or iminodiacetate ligands. Hydrothermal / solvotermal synthesis method preferred to synthesize MOF in the form of single crystal. FTIR spectroscopy, elemental analysis (CHNS analysis), thermogravimetric analysis (TGA), room temperature magnetic susceptibility measurements, powder XRD analysis and manganometric titration methods are used for characterization. 1D, 2D and 3D coordination polymers could be synthesized depending on the metal atoms and ligands used in the system, even though the main goal of this study is to synthesize MOFs. Those compounds have some important application areas such as molecular storage, molecular transport, separation for 3d MOFs, potential catalytic activity for 2D MOFs, magnetic and/or optical properties for coordination polymers and MOFs[3]. Koordinasyon polimeri oluşumu (Wang et al. 2011) Koordinasyon polimeri oluşum prensibi (James 2003) Koordinasyon polimerlerinin şematik bileşenleri (Kitagawa et al. 2004) AÇMO yapılarda kendiliğinden yapılanma sentez yönteminde metal-ligant stratejisi (Lee 2008) MİKRODALGA SENTEZ YÖNTEMİNİN AVANTAJLARI Hızlı ısıtma sağlaması Seçici ürünlerin elde edilebilmesi Verimin yüksek olması Reaksiyon kabı ile enerji kaynağı arasında temasın bulunmaması Daha kısa sürede reaksiyon daha saf daha verimli ürünler Homojen ısıtmadan dolayı diğer yöntemlerde oluşan bozunmaları engellemek NEDEN VANADYUM? Vanadyum kompleksleri insülinin etkilerini taklit etmekte ve belirli aminoasitlerle olan kompleksleri antitümor ajanları olarak önerilmekte. Temel bir biyoelement olarak katalitik ve inhibitör süreçlerine katılabilmekte. Geçiş metalleri ile reaksiyonlarında yüksek geometrik esnekliği, fosfatın metabolik enzimlerinin yapısal karakterizasyonu için kullanılmaktadır. Çalışmamızda kullanılan karboksil ve amin grubu içeren organik ligantlar ile oluşturulan vanadyumun koordinasyon polimerleri nadir bulunmaktadır. AÇMO yapıların oluşmasına etki eden faktörler MATERYAL VE METOT Çalışmamızda hidrotermal/solvotermal sentez yöntemleri esas olarak kullanılmakla birlikte, başarılı reaksiyonlar özel tasarlanmış mikrodalga sentez kaplarında mikrodalga sentez yöntemi uygulanarak test edilmiştir. Bu Çalışmada Kullanılan Ligantlar BULGULAR VE TARTIŞMA V2(OH)4(C6H3(COO)2NH2))3(H2O)2]n . V2(OH)4(C6H3(COO)2NH2))3(H2O)2]n bileşiğinin oda sıcaklığında yapılan manyetik suseptibilite ölçümü sonucunda bileşiğin manyetik alanda hafifçe itildiği yani diyamanyetik olduğu tespit edilmiştir. Manyetik suseptibilite ölçümü ve manganometrik titrasyon deneyi sonucunda vanadyumun yükseltgenme basamağının +5 olduğunu belirlenmiştir. Ayrıca tahmini formülü verilen bileşiğin elementel analizide yapılmıştır. VO(NH(CH2COO)2)] bileşiğinin oda sıcaklığında yapılan manyetik suseptibilite ölçümü sonucunda etkin manyetik moment (μeff) değeri 1,64 bulunmuştur. Manyetik suseptibilite ölçümü ve manganometrik titrasyon deneyi sonucu bileşiğimizdeki vanadyumun yükseltgenme basamağının +4 ve bileşiğin paramagnetik olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca tahmini formülü verilen bileşiğin elementel analizide yapılmıştır. VO(NH(CH2COO)2)] SONUÇLAR VE ÖNERİLER Kaynaklar [1] McGoff, M., Design of Crystalline Splids via Solid-State Reaction PhD thesis, The Faculty of Worcester Polytechnic Institute, 2008. [2] James, S. L., Metal-organic frameworks. Chemical Society Review, 32: 276-288, 2003. [3] Kitagawa, S., Kitaura, R., Noro, S., Functional Porous Coordination Polymers. Angewandte Chemie-International Edition. 43: 2334-2375, 2004. İki yeni bileşik sentezlenmiş ve kısmen karakterize edilmiştir. Tahmini yapısı [V2(OH)4(C6H3(COO)2NH2))3(H2O)2]n , [VO(NH(CH2COO)2)] olan bileşiklerin karakterizasyonu infrared spektroskopisi (FTIR), elementel analiz (CHNS analizi), manganometrik titrasyon, oda sıcaklığı manyetik hassasiyet (süseptibilite) ölçümü ve termogravimetrik analiz (TGA) kullanılarak yapılmıştır. Bileşiklerin yeterli büyüklükte tek kristali elde edilemediğinden tek kristal x-ışınları yapı analizi yapılamamış onun yerine XRD toz deseni alınmıştır. Çalışmalarımız bu iki bileşik için de devam edecektir.