Polímero de coordinación

Una subclase de éstos son los marcos metalorgánicos, o MOF, que son redes de coordinación con ligandos orgánicos que contienen huecos potenciales.

Hoy en día, muchos materiales tradicionales se consideran polímeros de coordinación.

Por lo general, la dimensionalidad viene determinada por el centro metálico, que puede tener la capacidad de unirse a hasta 16 sitios funcionales en los enlazadores; sin embargo, esto no siempre es así, ya que la dimensionalidad puede venir determinada por el enlazador cuando éste se une a más centros metálicos que el centro metálico a los enlazadores.

Los orbitales d parcialmente llenos, ya sea en el átomo o en el ion, pueden hibridarse de manera diferente según el entorno.

Los polímeros de coordinación que se muestran en la Figura 3 son todos metales del grupo dos.

En este caso, la dimensionalidad de estas estructuras aumenta a medida que el radio del metal aumenta hacia abajo en el grupo (del calcio al estroncio y al bario).

Los ligandos polidentados también pueden formar enlaces múltiples con el mismo metal (lo que se denomina quelación).

Los ligandos monodentados también se denominan terminales porque no ofrecen un lugar para que la red continúe.

Los ligandos que se encuentran comúnmente en los polímeros de coordinación incluyen polipiridinas, fenantrolinas, hidroxiquinolinas y policarboxilatos.

Los átomos de oxígeno y nitrógeno se encuentran comúnmente como sitios de unión, pero se han observado otros átomos, como el azufre[10]​ y el fósforo,[11]​[12]​.

Los ligandos flexibles pueden doblarse, girar alrededor de los enlaces y reorientarse.

La longitud del ligando puede ser un factor importante para determinar la posibilidad de formación de una estructura polimérica frente a estructuras no poliméricas (mono u oligoméricas).

Las moléculas huésped no forman enlaces con la red circundante, pero a veces interactúan a través de fuerzas intermoleculares, como los enlaces de hidrógeno o el apilamiento pi.

Los tintes complejos metálicos que usan cobre o cromo se usan comúnmente para producir colores opacos.

Los invitados de superficie activa también se pueden utilizar para contribuir a la adsorción.

Los polímeros de coordinación flexibles y porosos son potencialmente atractivos para el almacenamiento molecular, ya que el tamaño de sus poros puede modificarse mediante cambios físicos.

Un ejemplo de ello podría ser un polímero que contiene moléculas de gas en su estado normal, pero que al comprimirse se colapsa y libera las moléculas almacenadas.

Las arquitecturas supramoleculares luminiscentes han despertado recientemente un gran interés debido a sus posibles aplicaciones en dispositivos optoelectrónicos o como sensores y sondas fluorescentes.

Los polímeros de coordinación suelen ser más estables (resistentes al calor y a los disolventes) que las especies puramente orgánicas.

Los polímeros de coordinación pueden tener puentes cortos inorgánicos y orgánicos conjugados en sus estructuras, que proporcionan vías para la conducción eléctrica.

Para permitir un magnetismo eficiente, los iones metálicos deben ser puenteados por ligandos pequeños que permitan contactos cortos metal-metal (como puentes oxo, ciano y azido).

Figura 1. Una ilustración de 1, 2 y 3 dimensiones.
Figura 2. Muestra geometrías planas con 3 coordinaciones y 6 coordinaciones.
Figura 3. Tres polímeros de coordinación de diferente dimensionalidad. Los tres se hicieron usando el mismo ligando (4,5-dihidroxibenceno-1,3-disulfonato (L)), pero diferentes cationes metálicos. Todos los metales provienen del Grupo 2 de la tabla periódica ( metales alcalinotérreos ) y, en este caso, la dimensionalidad aumenta con el tamaño del catión y la polarizabilidad.
A. [Ca(L)(H 2 O) 4 ]•H 2 O
B. [Sr(L)(H 2 O)4]•H 2 O
C. [Ba(L)(H 2 O)]• H 2 O [ 8 ]
En cada caso, el metal se representa en verde.
El 1,2-bis(4-piridil)etano es un ligando flexible, que puede existir en conformaciones gauche o anti.
La adición y eliminación de moléculas huésped puede tener un gran efecto en la estructura resultante de un polímero de coordinación. Algunos ejemplos son (arriba) el cambio de una cadena 1D lineal a un patrón en zigzag, (centro) hojas 2D escalonadas a apiladas y (abajo) cubos 3D que se espacian más ampliamente.
Estructura de polímeros de coordinación que exhiben conductividad, donde M = Fe, Ru, OS; L = octaetilporfirinato o ftalocianato; N pertenece a la pirazina o bipiridina.