Síntesis de redes metalorgánicas basadas en porfirinas simétricas

Abstract

The present research work aimed to synthesize and characterize metal-organic frameworks (MOFs) based on symmetric porphyrins in order to evaluate the optimal synthesis conditions for obtaining crystalline materials with potential applications in various fields. MOFs are hybrid materials composed of metal nodes and organic ligands, distinguished by their high porosity, large surface area, and structural versatility. In this context, symmetric porphyrins represent highly attractive ligands due to their photophysical and electronic properties, as well as their metal coordination capability. As part of the experimental work, the porphyrin 5,10,15,20-tetrakis-(4-hydroxy-3-methoxy)phenyl porphyrin (TPVaiPP) was synthesized using the Adler-Longo method, employing vanillin and pyrrole as precursors. The synthesis yielded a purple crystalline solid with a 31.88% yield and a melting point above 300 °C, characteristics consistent with the formation of a stable porphyrinic macrocycle. The structural characterization of the porphyrin was carried out using UV-Visible spectrophotometry, FTIR, proton nuclear magnetic resonance, and powder X-ray diffraction. The obtained results confirmed the successful formation of TPVaiPP, evidenced by the presence of the Soret band and the characteristic Q bands of highly conjugated porphyrinic systems. Subsequently, MOFs were synthesized using the obtained porphyrin as the main ligand and aluminum and silver metal salts under different solvent ratios, temperature conditions, and reaction times. The resulting solids were mainly characterized by FTIR and powder X-ray diffraction, revealing structural modifications consistent with the formation of metal-organic framework networks. In conclusion, the study established a viable methodology for the synthesis of MOFs based on symmetric porphyrins and provided experimental evidence regarding the influence of reaction conditions on the formation of crystalline materials.

El presente trabajo de investigación tuvo como objetivo sintetizar y caracterizar redes metalorgánicas (MOFs) basadas en porfirinas simétricas, con el propósito de evaluar las condiciones óptimas de síntesis para la obtención de materiales cristalinos con potencial aplicación en diversas áreas. Las MOFs constituyen materiales híbridos conformados por nodos metálicos y ligandos orgánicos que destacan por su elevada porosidad, gran área superficial y versatilidad estructural, por lo cual, las porfirinas simétricas representan ligandos de gran interés debido a sus propiedades fotofísicas, electrónicas y capacidad de coordinación metálica. Como parte del trabajo experimental, se sintetizó la porfirina 5,10,15,20-tetrakis-(4-hidroxi-3-metoxi)fenil porfirina (TPVaiPP) mediante el método de Adler-Longo, empleando vainillina y pirrol como precursores. La síntesis permitió obtener un sólido cristalino de color morado con un rendimiento de 31.88 % y un punto de fusión superior a 300 °C, características compatibles con la formación de un macrociclo porfirínico estable. La caracterización estructural de la porfirina se realizó mediante espectrofotometría UV-Visible, FTIR, resonancia magnética nuclear de protón y difracción de rayos X de polvos. Los resultados obtenidos confirmaron la formación exitosa de la TPVaiPP, evidenciándose la presencia de la banda Soret y las bandas Q características de sistemas porfirínicos altamente conjugados. Posteriormente, se llevó a cabo la síntesis de MOFs utilizando la porfirina obtenida como ligando principal y sales metálicas de aluminio y plata en diferentes proporciones de solvente, condiciones de temperatura y tiempo. Los sólidos generados fueron caracterizados principalmente mediante FTIR y difracción de rayos X de polvos, observándose modificaciones estructurales compatibles con procesos de formación de redes metalorgánicas. En conclusión, el estudio permitió establecer una metodología viable para la síntesis de MOF basadas en porfirinas simétricas y aportar evidencia experimental sobre la influencia de las condiciones de reacción en la formación de materiales cristalinos.