Novel charge transfer supramolecular assemblies with Keggin anions and 2-amino-5-nitropyridine

Several novel compounds with the non-linear optical chromophore 2-amino-5-nitropyridine (2A5NP) and Keggin polyoxoanions (alpha-isomers), having the general formula (2A5NP)(m)H-n[XM12O40]center dot xH(2)O, M = Mo, W, were synthesised. Compounds were obtained with X = P, n = 3, m = 3 and 4 and X = Si, n = m = 4 ( x = 2 - 6). Thus, for each of the anions [PMo12O40](3-) and [PW12O40](3-) two different compounds were obtained, with the same anion and organic counterpart but with a different stoichiometric ratio. These presented different charge transfer properties and thermal stability. All compounds were characterised by spectroscopic and analytical techniques. The single crystal X-ray diffraction structure of (2A5NP)(4)H-3[PMo12O40]center dot 2.5H(2)O center dot 0.5C(2)H(5)OH showed that the water solvent molecules and the organic chromophores are assembled via infinite one-dimensional chains of hydrogen bonds with formation of open channels, which accommodate [ PMo12O40] 3- and ethanol solvent molecules.

SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF ALPHA,BETA-TRIINDIUM SUBSTITUTED HETEROPOLYTUNGSTATES

The complexes of alpha,beta-K(a)H(b)XW(9)O(37)(InH2O)(3) . xH(2)O (X = Si, Ge; a+b = 7) were synthesized from their lacunary precursors alpha,beta-XW(9)O(34)(10-) (X = Si, Ge) and characterized by elemental analysis, W-183 NMR, IR and UV spectroscopy and polarography. W-183 NMR spectra of the title complexes consist of two lines with intensity ratio 2:1, as expected for the C-3 nu structure of trisubstituted A alpha- and A beta-Keggin anions.

Novos materiais com polioxotungstatos substituídos com metais d e f

The present work reports studies on the new compounds obtained by the combination of polyoxoanions derived from the Keggin and Lindquist structures with several cations. The studies were first focused on the monolacunary Keggin polyoxoanions [PW11O39M(H2O)]n- (M = FeIII, MnIII and n = 4; M = CoII and n = 5) and its combination with the organic cation 1-butyl-3-methylimidazolium (Bmim+). The association of Bmim+ cation with the polyoxoanion [PW11O39Fe(H2O)]4- allowed to isolate for the first time both the monomeric and the dimeric [PW11O39Fe)2O]10- anions, with the same cation and using simple bench techniques by pH manipulation. Studies regarding the stability of these inorganic species in solution indicated that both species are present in solution in equilibrium. However, the inability to up until now isolate the dimeric unit through simple bench methods, lead to the hypothesis that the cation had a role to play in the selective precipitation of either the monomer or the dimer. Repetition of the same procedures with the polyoxoanions [SiW11O39Fe(H2O)]5- and [PW11O39M(H2O)]n- (M = FeIII, MnIII and n = 4; M = Co and n = 5), afforded only the corresponding monomeric compounds, (Bmim)5[SiW11O39FeIII(H2O)]· 4H2O (3), (Bmim)5[PW11O39CoII(H2O)]· 0.5 H2O, (4) and (Bmim)5[PW11O39MnIII(H2O)]· 0.5 H2O (5). Moreover, the combination of Bmim+ and the polyoxotungstate [PW11O39Co(H2O)]5- afforded two different crystal structures, depending on the synthetic conditions. Thus, a ratio Bmim+:POM of 5:1 and the presence of K+ cations (due to addition of KOH) led to a formula Na2K(Bmim)2[PW11.2O39Co0.8(H2O)]·7H2O (4a), whilst a ratio Bmim:POM of 7:1 led to the formation of a crystal with the chemical formula Na2(Bmim)8[PW11O39Co(H2O)]2·3H2O (4b). Electrochemical studies were performed with carbon paste electrodes modified with BmimCl to investigate the influence of the Bmim+ cation in the performance of the electrodes. The voltametric measurements obtained from solutions containing the anions [PW11O39]7- and [SiW11O39]8- are presented. Results pointed to an improvement of the acquired voltametric signal with a slight addition of BmimCl (up to 2.5% w/w), specially in the studies regarding pH variation. Additional synthesis were carried out with both the cations Omim+ and THTP+.

Synthesis and characterization of nanoporous phospho-tungstate organic-inorganic hybrid materials

Nanoporous phospho-tungstate organic-inorganic hybrid materials have been synthesized from sodium tungstate and mono-n-dodecyl phosphate (MDP), which was used as both surfactant and phosphorus precursor. These hybrid materials were thoroughly characterized by N2 adsorption, elemental analysis, powder XRD, FTIR, Raman, TG, TEM and XPS and possess lamellar structures with interlayer spacings of 3.2 nm. A plausible method for formation of hybrid materials comprised of lacunary Keggin anions and micelles of surfactants is proposed. © The Royal Society of Chemistry 2008.

PHASE-TRANSFER CHEMISTRY OF HETEROPOLYANIONS .1. RESEARCH ON SOLVATION BEHAVIOR OF SUBSTITUTED KEGGIN AND DAWSON ANIONS IN THE NONPOLAR-SOLVENTS

The heteropolyanions of the Keggin structure ZW(11)O(39)M(H2O)(n-)(Z = Si, Ge, P; M = Ni2+, Cu2+, Cr3+, Co2+, n = 4 similar to 6) and Dawson structure P(2)W(17)O(61)M(H2O)(n-)(M = Ni2+, Cu2+, Cr3+, Co2+, n = 7, 8) have been transferred into the non-polar

Modified polyoxometalates: Hydrothermal syntheses and crystal structures of three novel reduced and capped Keggin derivatives decorated by transition metal complexes

Three novel polyoxometalate derivatives decorated by transition metal complexes have been hydrothermally synthesized. Compound 1 consists of [(PMo6Mo2V8O44)-Mo-VI-V-V-O-IV{CO (2,2'-bipy)(2)(H2O)}(4)](3+) polyoxocations and [(PMo4Mo4V8O44)-Mo-IV-V-V-O-IV{Co(2,2'-bipy)(2)(H2O)}(2)](3-) polyoxoanions, which are both built on mixed-metal tetracapped [PMo8V8O44] subunits covalently bonded to four or two {Co(2,2'-bpy)(2)(H2O)}(2+), clusters via terminal oxo groups of the capping V atoms. Compound 2 is built on [(PMo8V6O42)-V-VI-O-IV{Cu-I(phen)}(2)](5-) clusters constructed from mixed-metal bicapped [(PMo8V6O42)-V-VI-O-IV](7-) subunits covalently bonded to two {Cu(phen)}(+) fragments in the similar way to 1. The structure of 3 is composed of [(PMo9Mo3O40)-Mo-VI-O-V](6-) units capped by two divalent Ni atoms via four bridging oxo groups.

Sol-gel-derived ceramic carbon composite electrode containing isopolymolybdic anions

A new class of polyoxomelalate (POM)-modified electrodes is fabricated by the sol-gel technique and demonstrated for nitrite sensing. The electrode material comprises an interconnected dispersion of graphite powder and a uniform dispersion of isopolymolybdic anions (Mo8O26) in a porous methylsilicate matrix. The chemically modified electrodes showed well-defined cyclic voltammograms with three reversible redox couples in acidic aqueous solutions because of the good physicochemical compatibility of Mo8O26 and the carbon ceramic matrix. The Mo8O26-modified electrodes show good stability and reproducibility, especially the renewal repeatability by simple polishing in the event of surface fouling. (C) 2000 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Synthesis, electrical properties and crystal structure of a new radical-ion salt based on pi-extended bis(TTF) and a Keggin heteropolymolybdate

By electrocrystallization of 2,6-[4,5-bis(n-butylsulfanyl)-1,3-dithiol-2-ylidene]-4,8-bis(6-iodo-n-hexyloxy)-1,3,5,7-tetrathia-s-indacene (BHBDTI) and [NBu4](4)[SiMo12O40] in the mixed solvent CHCl2CH2Cl and CH3CN, the new radical-ion salt [C42H60Cl2O2S12](2)[SiMo12O40] was prepared. It was characterized by means of IR and ESR spectroscopy and X-ray diffraction. In the crystal structure, organic radical dications and silicomolybdate anions are alternatively arranged along the a axis to form a 1-D conducting layer. The organic layer consists of two isolated groups of BHBDTI divided by the (011) plane without short interatomic contacts. However, in each group, BHBDTI molecules associate with each other in a head to tail manner running along the [011] direction and face-to-face overlapping with a relative shift by approximately one TTF subunit along the long axis of the molecule and a slight shift along the short axis of the molecule with significantly short S ... S contacts. The room-temperature d.c. conductivity determined by the two-probe method is 10(-4) S cm(-1), suggesting that the compound is a semiconductor.

PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF ISOPOLYMOLYBDIC ANIONS DOPED POLYPYRROLE (IPOMO/PPY) FILM ELECTRODE

Isopolymolybdic anion doped polypyrrole film electrode was prepared by electrochemical polymerization of pyrrole in 0.5 mol.L-1 H2SO4 aqueous solution containing isopolymolybdic anions. The film thus prepared has good stability upon potential cycling in s

Modified electrodes with Keggin-type polyoxotungstates

O objectivo deste trabalho é a produção de novos eléctrodos modificados com polioxotungstatos (POMs) do tipo Keggin, incluindo POMs lacunares e substituídos por metais de transição. A preparação e caracterização dos polioxotungstatos encontram-se descritas no Capítulo 2. No Capítulo 3 descreve-se a produção de eléctrodos de carbono vítreo funcionalizados com sais híbridos de tetra-n-butilamónio de vários silicotungstatos pelo método de evaporação da gota. As propriedades electroquímicas dos polioxotungstatos imobilizados foram comparadas com as das espécies solúveis correspondentes. A morfologia dos depósitos foi avaliada por microscopia óptica e por microscopia electrónica de varrimento. No capítulo 4 descreve-se a preparação de novos eléctrodos compósitos de carbono e poli(hexilmetacrilato) com fosfotungstatos. Os estudos electroquímicos revelaram que as principais características dos POMs são mantidas e que os processos de redução são controlados por difusão, dependendo da difusão dos protões da solução. O Capítulo 5 descreve a construção de filmes em multicamadas ultrafinos contendo POMs e polietilenimina, preparados pelo método de auto-montagem camada-sobre-camada em eléctrodos de carbono vítreo. Os filmes em multicamada foram caracterizados por voltametria cíclica e por microscopia electrónica de varrimento e foi usada a espectroscopia de absorção de UV-Vis em placas de quartzo para monitorar o crescimento de filme. Os resultados voltamétricos revelaram que os processos de redução dos POM são confinados à superfície. Alguns destes eléctrodos modificados revelaram propriedades electrocatalíticas relativamente à redução dos aniões nitrito, bromato e/ou iodato. A espectroscopia de impedância electroquímica também foi usada na caracterização destes filmes e os resultados revelaram que a resistência à transferência de carga aumenta com o aumento do número de bicamadas para ambas as espécies redox, indicando que a espessura do filme tem um efeito importante sobre a cinética de reacções de transferência de carga. No capítulo 6 descreve-se a síntese de filmes híbridos orgânicos/inorgânicos compostos por poli(3,4-etilenodioxitiofeno) (PEDOT) e por silicotungstatos do tipo Keggin através da polimerização electroquímica, em condições aquosas, na superfície de electrodos de carbono vítreo. A voltametria cíclica revelou que as características principais dos POMs são mantidas nos filmes. Verificou-se que estes filmes são muito estáveis, possivelmente devido a fortes interacções electrostáticas entre os POMs aniónicos e o polímero positivamente carregado. A espectroscopia de impedância electroquímica foi também utilizada e os resultados mostraram que a resistência de transferência de carga aumenta com o aumento do pH e para valores de potenciais mais elevados. O capítulo 7 apresenta as conclusões finais e possíveis trabalhos futuros.

Síntese e estudo de polioxotungstatos do tipo Keggin com interesse catalítico

O objectivo principal deste trabalho foi estudar as propriedades e comportamento de polioxotungstatos (POM) do tipo Keggin com interesse em catálise oxidativa. Os estudos efectuados centraram-se no comportamento electroquímico dos aniões em meio não aquoso, na estabilidade das suas estruturas em diferentes meios, na sua capacidade de catalisar a oxidação de diferentes substratos orgânicos e na sua eficácia em oxidar, de forma selectiva, um modelo não fenólico da lenhina. Efectuou-se, igualmente, o estudo estrutural de diversos aniões pela técnica de EXAFS. Neste trabalho, prepararam-se e caracterizaram-se alguns dos sais de tetra-n-butilamónio (TBA) dos polioxotungstatos estudados: compostos de Keggin, TBAx[XW12O40], lacunares, TBAxHy[XW11O39], mono-substituídos, TBAxHy[XW11M(H2O)O39]·nH2O, com X= P e Si e M = CoII, NiII, ZnII, CuIl, RuIII, MnIII e FeIII e os compostos com mistura de átomos adenda TBAx[XW11VO40]·nH2O (X = P e Si). Seleccionou-se este conjunto de polioxotungstatos de forma a efectuar-se um estudo comparativo da influência da natureza do heteroátomo central (P e Si) e dos metais de transição M nas propriedades estudadas. O conjunto de sais de TBA dos silicotungstatos estudados mostraram ser isoestruturais, apresentando a mesma estrutura dos fosfotungstatos análogos. O comportamento electroquímico dos polioxotungstatos foi estudado em soluções de acetonitrilo por voltametria cíclica e electrólise a potencial controlado. Verificou-se a ocorrência de vários processos mono-electrónicos de oxi-redução, reversíveis ou quasi-reversíveis, associados aos átomos de WVI/V e a alguns dos metais de transição. Os metais em estado de oxidação +3 reduziram-se mais facilmente do que os átomos de WVI. O metal CuII apresentou um comportamento diferente dos outros metais de transição. Este metal, na estrutura do POM, reduziu-se a CuI, proporcionando a observação do anião [PW11CuIO39]6- pela primeira vez. A redução posterior do CuI conduziu à formação de Cu0, que se depositou na superfície do eléctrodo. A re-oxidação do cobre a CuII conduziu à reconstituição da estrutura do POM, nas condições estudadas. Constatou-se que a ocorrência de protões na fórmula molecular dos POMs influenciou o seu comportamento electroquímico. Para os compostos que apresentam protões, a redução dos átomos de tungsténio ocorreu a potenciais menos negativos do que para aqueles que não apresentam protões na sua fórmula. Para os primeiros observou-se a transferência global de um maior número de electrões no mesmo intervalo de potencial, originando soluções fortemente azuladas. Quando os catiões tetra-n-butilamónio foram substituídos por catiões de menor dimensão, como Li+ e Na+, ocorreu a formação de pares iónicos com os polianiões [PW12O40]3- e [SiW11VO40]5-, originando um aumento do potencial de redução. Não houve evidência da formação de pares iónicos com os catiões TBA+. Este foi o primeiro estudo sistemático do comportamento electroquímico dos aniões lacunares e mono-substituídos em meio não aquoso. Estudou-se a estrutura dos polioxotungstatos em sais de TBA e em soluções de acetonitrilo. A aplicação da técnica de EXAFS ao estudo deste tipo de compostos em solução foi realizada pela primeira vez. Pela análise estrutural nos sólidos verificou-se que, a natureza do metal de transição M e do átomo central X, na estrutura do POM, influenciam o tamanho dos vários octaedros que o constituem. Não se observaram diferenças significativas nas estruturas dos polianiões em solução. A estabilidade da estrutura dos polioxometalatos na presença de um excesso de H2O2, em soluções de acetonitrilo/H2O foi analisada por espectroscopia de absorção de EXAFS, RMN de 31P, IV e espectrofotometria de absorção no UV-Vis. De uma forma geral, os POMs em que o átomo central da estrutura é o Si apresentaram maior estabilidade do que os POMs correspondentes com átomo de P no centro. Em solução de acetonitrilo, na ausência de H2O2, todos os aniões mostraram ser estáveis durante vários dias. Em solução, na presença de H2O2 em excesso (H2O2/POM = 1300), o anião lacunar [PW11O39]7- não é estável, transformando-se no anião de Venturello, {PO4[W(O)(O2)2]4}3-, após a formação de [PW12O40]3-, como produto intermediário. Em relação aos aniões substituídos [PW11M(H2O)O39]p-, M = MnIII, RuIII, FeIII, CoII e ZnII, verificou-se o seguinte na presença de H2O2: os aniões com MnIII e CoII transformaram-se no anião de Keggin, [PW12O40]3-. Os aniões de RuIII e FeIII mantiveram as suas estruturas e o anião de ZnII decompôs-se em {HPO4[W(O)(O2)2]2}2- e fosfato. Para estes casos de não estabilidade estrutural, o processo de decomposição foi mais rápido na presença de maiores conteúdos de água. Pela análise de EXAFS, na presença de um menor excesso de H2O2 (H2O2/POM = 70) e apenas 8% de parte aquosa, verificou-se que os aniões substituídos por MnIII mantiveram a sua estrutura, embora o ligando H2O, coordenado ao Mn, tivesse sido substituído por um grupo oxo no polianião [SiW11Mn(H2O)O39]5-, e por um grupo peroxo no polianião [PW11Mn(H2O)O39]4-. O anião com RuIII, nestas condições, também mostrou substituir o seu ligando H2O por um grupo peroxo ou hidrogenoperoxo. Os polioxotungstatos mono-substituídos e lacunares mostraram ser catalisadores eficientes para a oxidação de cis-cicloocteno, geraniol e ciclooctano com H2O2. A maior novidade deste trabalho residiu na actividade catalítica apresentada pelos silicotungstatos estudados, contrariando o que é referido na literatura. Outro aspecto inovador foi o elevado valor de conversão obtido para a oxidação de ciclooctano. Este substrato foi oxidado com 74% de conversão, após 2h de reacção e com 80% de selectividade para o hidroperóxido de ciclooctilo, na presença do anião [PW11Fe(H2O)O39]4-. Os restantes produtos de reacção foram o ciclooctanol e a ciclooctanona. Os silicotungstatos apresentaram maior selectividade para o hidroperóxido de ciclooctilo do que os fosfotungstatos. O geraniol foi completamente oxidado após 3h de reacção, com 82% de selectividade para o 2,3-epoxigeraniol, na presença do anião [PW11Mn(H2O)O39]4-. O cis-cicloocteno foi oxidado ao seu epóxido, com 92% de conversão ao fim de 5h de reacção, na presença do anião lacunar [PW11O39]7-. O estudo da capacidade oxidativa do anião [SiW11VO40]5- foi analisada utilizando-se um modelo não fenólico da lenhina, a anisoína. Estudaram-se as condições favoráveis à obtenção de uma reacção selectiva para o anisilo, de forma a poder estudar-se a cinética da reacção. A estequiometria da reacção mostrou ser de 1:2 anisoína/POM. As ordens de reacção foram determinadas pelo método das velocidades iniciais e, a partir destes resultados, conheceu-se que o POM não estava envolvido no passo que limita a velocidade da reacção, sendo esta limitada pela transformação da anisoína. O estudo realizado sobre o efeito isotópico sugeriu que o passo que limitou a velocidade de reacção correspondeu à enolação da anisoína. Desta forma, observou-se pela primeira vez, que o POM oxida um modelo não fenólico da lenhina por via de enolação.

Dimeric assemblies of lanthanide-stabilised dilacunary Keggin tungstogermanates: A new class of catalysts for the selective oxidation of aniline

In this work we demonstrate the efficiency of some dimeric [Ln4(H2O)6(β-GeW10O38)2]12− anions composed of lanthanide-stabilised dilacunary Keggin tungstogermanate fragments (ββ-Ln4, Ln = Dy, Ho, Er, Tm) as heterogeneous catalysts for the organic phase oxidation of aniline with hydrogen peroxide. The results obtained evidence total conversion of aniline at room temperature, as well as full selectivity towards nitrosobenzene, and the catalysts are able to retain both their activity and selectivity after several runs. Peroxopolyoxometalate intermediaries have been identified as the catalytically active species during the aniline-to-nitrosobenzene oxidation process.