2,4,6-Trimethyl-\kur{s}-triazin jako stavební jednotka pro tvorbu kovalentních organických sítí (COF)

Bc. Kateřina Štursová

Master's thesis

2,4,6-Trimethyl-\kur{s}-triazine as a building block in covalent organic frameworks (COF)

Abstract:

Kovalentní organické sítě (COFs) se řadí mezi moderní polymerní materiály, které se vyznačují pravidelnou nadmolekulární strukturou, krystalinitou a porézním povrchem. Díky mimořádným elektronickým vlastnostem a definovanému poréznímu povrchu nacházejí tyto materiály uplatnění zejména v oblastech uskladňování plynů a elektrické energie, v separačních technologiích, katalytických procesech či v senzorických a (opto)elektronických zařízeních. Krystalické kovalentní sítě jsou připravovány polykondenzačními reakcemi mezi stavebními monomery majícími vhodnou symetrii, planaritu, rigiditu a počet reaktivních míst. Těmito kritérii je následně řízena topologie sítě, respektive tvar a velikost výsledných nanopórů ve 2D a 3D COFs. Krystalický charakter sítě je závislý především na míře reverzibility vlastních kondenzačních reakcí umožňující opravy strukturních defektů. Největší pozornost je v dnešní době věnována zejména kovalentním organickým sítím, které jsou spojovány olefinickou kovalentní vazbou. Díky tomu je u této nové generace COFs garantován účinnější vnitřní přenos náboje a delokalizace -elektronů. To má za následek mimořádné optoelektronické a magnetické vlastnosti těchto sp2c-COFs. Nepolarizovaný charakter spojovací C=C vazby dále vylepšuje i jejich chemickou stabilitu. 2,4,6 Trimethyl-s-triazin reprezentuje moderní stavební blok, který se v současnosti využívá pro přípravu nových sp2c-COFs, které nacházejí uplatnění v mnoha odvětvích materiálové chemie. V experimentální části je proto věnována pozornost syntéze sp2c-COFs vycházejících právě z monomerního 2,4,6-trimethyl-s-triazinu. Pro porovnání a lepší identifikaci sp2c-COFs byla připravena i série nízkomolekulárních analogů se stejným strukturním motivem. Tato analoga i finální kovalentní organické sítě byly charakterizovány dostupnými analytickými metodami.

Abstract:

Covalent organic frameworks (COFs) represents modern polymeric materials with crystalline character, which possess a regular supramolecular structure and a porous surface. Extraordinary electronic and luminescent properties and defined porous surfaces predetermine these materials for utilization in the field of gas and electricity storage, separation technologies, catalytic processes or in sensory and (opto)electronic devices. Crystalline covalent frameworks are generally prepared by polycondensation reactions between building monomers having suitable symmetry, sufficient planarity, rigidity and number of reactive sites. These structural factors control the framework topology as well as the shape and size of the formed nanopores in 2D and 3D COFs, respectively. The crystalline nature of these polymers mainly depends on the degree of reversibility of the condensation reactions allowing the correction of structural defects. Nowadays, the greatest attention is paid primarily to covalent organic frameworks, which are connected by an olefinic covalent bond. This new generation of sp2c-COFs guarantees a more efficient intramolecular charge transfer and a delocalization of -electrons, resulting in the extraordinary optoelectronic and magnetic properties of sp2c-COFs. The non polarized nature of the C=C linkage further improves the chemical stability of sp2c COFs. 2,4,6 Trimethyl-s-triazine represents a modern building block that is currently used for the preparation of desired sp2c-COFs, which are employed in many fields of materials chemistry. In the experimental part, the above-mentioned monomeric 2,4,6-trimethyl-s-triazine is utilized for the construction of the proposed sp2c-COFs. For a better characterization of synthesized sp2c-COFs, a series of low molecular weight analogs with the identical structural motif was prepared. These analogs as well as the final covalent organic frameworks were characterized by available analytical methods.

Keywords

Kovalentní organické sítě, 2, 4, 6-trimethyl-s-triazin, krystalinita, porozita, solvotermální syntéza

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 7. 2021

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Milan Klikar, Ph.D.

University of Pardubice

Faculty of Chemical Technology

Master programme / field:
Chemistry / Organic Chemistry