Dos nuevos succinatos de tierras raras: estructura, caracterización y propiedades

M. C. BERNINI; N. SNEJKO; M. IGLESIAS; E. GUTIERREZ-PUEBLA; M. A. MONGE

Torremolinos, Málaga. España

Simposio; XIX Simposio del Grupo Especializado de Cristalografía y Crecimiento Cristalino: Cristalografía. Aplicaciones Industriales; 2008

Universidad de Málaga y GE3C

El diseño racional de materiales funcionales implica elegir adecuadamente las unidades constitutivas a fin de lograr la propiedad deseada. En el campo de la física y la química de la materia condensada se puede decir que en los últimos años ha surgido una nueva familia de compuestos: los materiales híbridos orgánico-inorgánicos[1]. Dichos materiales se constituyen de  unidades inorgánicas (poliedros aislados, clusters o cadenas) unidas por moléculas orgánicas funcionalizadas, para generar una red híbrida de dimensionalidad determinada, la cual se denomina polímero de coordinación o MOF[2]. El estudio de estos materiales ha tenido un gran desarrollo debido a las interesantes propiedades que los mismos pueden presentar tales como catálisis[3], separación/almacenamiento de gases[4], luminiscencia[5],[6], magnetismo[7], etc. Las condiciones de síntesis han mostrado tener una gran influencia en la obtención de redes híbridas de distinta dimensionalidad, existiendo varios estudios en la literatura en donde se han explorado la variación de temperatura y presión del medio de reacción y la incidencia que estos cambios tienen en las estructuras obtenidas 2,[8],[9],[10]. En relación a esto, se afirma que las condiciones de síntesis hidrotermales son recomendables cuando se pretenden obtener  redes híbridas 3D ya que debido a una disminución de la constante dieléctrica del medio se favorecen las interacciones del metal con el ligando aniónico frente a aquellas del metal con el agua7. A su vez existen ejemplos en los que se ha mostrado que la variación de la temperatura en décimas de grado centígrado promueve la obtención de diferentes grados de condensación de la subred inorgánica8. En relación a la elección de los bloques constitutivos de los MOFs, los ligandos dicarboxílicos, tanto alifáticos como aromáticos, han sido ampliamente estudiados[11]. De acuerdo a la longitud de la cadena hidrocarbonada, a la flexibilidad o rigidez y la conformación del dicarboxilato, es posible obtener estructuras con canales de distintas geometrías. Esto a su vez se refleja en el posterior uso que pueden encontrar tales materiales como adsorbentes selectivos de distintas especies en química host-guest. Por otra parte los iones lantánidos han recibido gran interés en los últimos años debido a que por sus elevados y variados índices de coordinación propician la formación de múltiples enlaces de coordinación altamente direccionados, pudiendo dar estructuras mono, bi o tridimensionales. A su vez, debido a las características químicas como son la acidez de Lewis, la cual se incrementa a lo largo de la serie, y la configuración electrónica, pueden presentar actividad en catálisis y luminiscencia, respectivamente. En nuestro grupo de trabajo hemos comenzado a estudiar los succinatos de tierras raras3,10 ya que son compuestos en donde las propiedades de los componentes individuales son combinadas obteniéndose redes metal-orgánicas funcionales. Luego la estructura característica de cada polímero de coordinación puede favorecer una determinada propiedad. En esta oportunidad presentamos las estructuras de dos nuevos succinatos de Tm e Yb, su caracterización por espectroscopia IR y análisis térmico (ver Figuras 2 y 4). Además incluímos los resultados de los test de actividad catalítica de ambos compuestos en la formación de fenildimetilacetal a partir de benzaldehído y trimetilortoformiato[12]. El succinato de Tm (compuesto I) cristaliza en el sistema monoclínico y G.E. C2/c. Se compone de cadenas de poliedros de coordinación TmO8(H2O) que se extienden a lo largo de la dirección b (ver Figura 1)  y son unidas entre sí por 2 aniones succinatos cristalográficamente no equivalentes dando como resultado una red del tipo I1O2 según la clasificación propuesta por C.N. Rao y A. K. Cheetham et al1. El succinato de Yb (compuesto II) cristaliza en el sistema triclínico y G.E. P ī. Se compone de cadenas de poliedros de coordinación YbO8 (ver Figura 3) que crecen a lo largo de la dirección a y de la misma manera que el succinato de Tm, su red híbrida es I1O2.  A diferencia del compuesto I, el hecho de que no posea moléculas de  agua de coordinación ni de hidratación en la estructura, lo hace susceptible de presentar propiedades de luminiscencia. A su vez, en reacciones de adición a grupos carbonilos, tal como la formación de acetales (ver Esquema 1), las moléculas de agua pueden retardar el avance de la reacción revirtiendo el equilibrio de reacción, razón por la cual la estructura del compuesto II podría resultar más eficiente como catalizador en este tipo de reacciones.