Crystal Growth, Structures and Catalytic Activity of Lanthanide-4-hydroxypyridine-2,6-dicarboxylates

การปลูกผลึก โครงสร้างและความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาของแลนทาไนด์-4-ไฮดรอกซีไพริดีน-2,6-ไดคาร์บอกซิเลท

Name: Aaqib Khurshid

LCSH: Chemical bonds

LCSH: Crystallization

LCSH: Crystals

LCSH: Chemistry

Abstract: To investigate the influences of non-covalent interactions, specifically hydrogen bonding interactions on the photophysical and catalytic performances of coordination polymers, while minimizing structural variability, two new iso-structural coordination polymers [EuIII2(OH-pda)(ox)2(H2O)4]∙4H2O (I) and [NdIII2(OH-pda)(ox)2(H2O)4]∙4H2O (IIa) ; OH-H2pda = 4-hydroxypyridine-2,6-dicarboxylic acid ; H2ox = oxalic acid), were successfully synthesized and structurally characterized. These coordination polymers were structurally analogous to [NdIII2(pda)(ox)2(H2O)4]∙4H2O (IIb) which incorporates pda2- (pyridine-2,6-dicarboxylic acid) as a primary ligand in place of OH-pda2-. The structural features of IIa analogous to IIb, with 11% higher non-covalent hydrogen interactions arising from hydroxyl group of OH-pda2-, were elucidated. Utilizing IIa and IIb as comparative models and taking advantage of minimal structural variability, the influences of –OH functionality on photophysical behaviors and catalytic performances were investigated. UVvisible absorption and phosphorescent emission spectra were investigated to get insights into Singlet (S1) and Triplet (T1) state energies along with bandgap energies of free and coordinated ligands, emphasizing on the significant influence of the –OH functionality. The –OH functionality was identified as an electron doner and a promoter of hydrogen bonding interactions. Catalytic activity of IIa was compared with IIb in CO2-epoxide cycloaddition reactions using solvent-free and atmospheric pressure conditions, including tetrabutylammonium bromide as a co-catalyst. The lower catalytic performance of IIa (with 62 ± 2% maximum yield) compared to IIb (with 68 ± 2% maximum yield) was an unexpected finding, attributed to the significant involvement of catalytically active sites in hydrogen bondings, which reduced their availability for catalytic activity. The reusability of the catalysts was investigated, underscoring their potential for sustainable applications.

Abstract: ในการที่จะตรวจสอบผลของอันตรกิริยาพันธะไฮโดรเจนต่อสมบัติเชิงแสงและความสามารถใน การเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาโดยลดปัจจัยในเรื่องความหลากหลายของโครงสร้าง จึงได้สังเคราะห์และ วิเคราะห์อัตลักษณ์เชิงโครงสร้างของสารประกอบโคออร์ดิเนชันพอลิเมอร์ชนิดใหม่สองตัวที่มีโครงสร้าง เหมือนกัน ได้แก่ [LnIII 2(OH-pda)(ox)2(H2O)4]∙4H2O (LnIII = EuIII (I) และ NdIII (IIa) ; OH-H2pda = กรด 4- ไฮดรอกซีไพริดีน-2,6-ไดคาร์บอกซิลิก ; H2ox = กรดออกซาลิก) สารประกอบโคออร์ดิเนชันพอลิเมอร์ทั้ง สองนี้เป็นโครงสร้างที่เหมือนกับ [NdIII 2(pda)(ox)2(H2O)4]∙4H2O (IIb) ซึ่งใช้ pda2- (กรดไพริดิน-2,6-ได คาร์บอกซิลิก) แทนที่ OH-pda2- โครงสร้าง IIa และ IIb ซึ่งเหมือนกันแต่มีอันตรกิริยาพันธะไฮโดรเจนที่ เกิดจากหมู่ไฮดรอกซิล (‒OH) ของ OH-pda2- เพิ่มเข้ามาจึงถูกอภิปราย และโดยการใช้ IIa และ IIb เป็น โมเดลเชิงเปรียบเทียบ ได้ทาการวิเคราะห์อิทธิพลของหมู่ ‒OH ต่อสมบัติเชิงแสงและการเป็นตัวเร่ง ปฏิกิริยาอย่างเป็นระบบโดยที่ไม่มีปัจจัยด้านความแตกต่างของโครงสร้างมาเกี่ยวข้อง ผลสเปกโตรสโคปี ของการดูดกลืนแสงยูวี-วิสิเบิลและการปลดปล่อยแสงฟอสฟอเรสเซนต์ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับระดับ พลังงานซิงเลต (S1) และทริปเลต (T1) ของ OH-H2pda (41,600 และ 19,200 cm-1), H2pda (48,200 และ 23,300 cm-1), OH-pda2- (IIa, 41,400 และ 22,500 cm-1), และ pda2- (IIb, 47,100 และ 23,300 cm-1) ซึ่งตอก ย้า อิทธิพลที่สา คัญของหมู่ ‒OH โดยหมู่ ‒OH นี้ถูกบ่งชี้ว่าเป็นหมู่ให้อิเล็กตรอนและสามารถสร้างอันตร กิริยาพันธะไฮโดรเจน และได้มีการศึกษาเชิงเปรียบเทียบของการเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาของ IIa และ IIb โดย ใช้ปฏิกิริยาไซโคลแอดดิชันแบบปราศจากตัวทาละลายระหว่าง CO2 และอีพิคลอโรไฮดรินภายใต้ความดันบรรยากาศทั่วไป และใช้เตตระบิวทิวแอมโมเนียมโบรไมด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาร่วม การทาหน้าที่เป็น ตัวเร่งปฏิกิริยาของ IIa ที่ด้อยกว่า (ผลผลิตมากที่สุด: 62 ± 2%) เมื่อเทียบกับ IIb (ผลผลิตมากที่สุด: 68 ± 2%) เป็นผลที่ไม่ได้คาดคิดซึ่งคาดว่าเป็นผลมาจากการมีส่วนเกี่ยวข้องโดยตรงของอันตรกิริยาพันธะ ไฮโดรเจนต่อบริเวณที่ทา หน้าที่เร่งปฏิกิริยาซึ่งลดความสามารถในการเร่งปฏิริยา นอกจากนี้ความสามารถ ในการใช้ซ้า ของตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้ถูกตรวจสอบซึ่งมีความสา คัญต่อการนา ไปใช้ประโยชน์ที่เกี่ยวข้อง กับการพัฒนาที่ยั่งยืน

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Apinpus Rujiwatra

Role: Advisor

Name: Thammanoon Chuasaard

Role: Advisor

Created: 2568

Modified: 2025-07-08

Issued: 2025-07-08

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Chemistry

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	660531010.pdf	3.28 MB

ใช้เวลา

0.035796 วินาที