Loops, Chains, Sheets, and Networks from Variable Coordination of Cu(hfac)(2) with a Flexibly Hinged Aminoxyl Radical Ligand

One pair of reactants, Cu(hfac)(2) = M and the hinge-flexible radical ligand 5-(3-N-tert-butyl-N-aminoxylphenyl)pyrimidine (3PPN = L), yields a diverse set of five coordination complexes: a cyclic loop M(2)L(1) dimer; a 1:1 cocrystal between an M(2)L(2) loop and an ML(2) fragment; a ID chain of M(2)L(2) loops linked by M; two 2D M(3)L(2) networks of (M-L)(n) chains crosslinked by M with different repeat length pitches; a 3D M(3)L(2) network of M(2)L(2) loops cross-linking (M-L)(n)-type chains with connectivity different from those in the 2D networks. Most of the higher dimensional complexes exhibit reversible, temperature-dependent spin-state conversion of high-temperature paramagnetic states to lower magnetic moment states having antiferromagnetic exchange within Cu-ON bonds upon cooling, with accompanying bond contraction. The 3D complex also exhibited antiferromagnetic exchange between Cu(II) ions linked in chains through pyrimidine rings.

Isostructural M(RL)(2)(hfac)(2) complexes with RL=5-(4-[N-tert-butyl-N-aminoxyl]phenyl)pyrimidine

5-(4-(N-tert-Butyl-N-aminoxylphenyl)) pyrimidine (RL, 4PPN) forms crystallographically isostructural and isomorphic pseudo-octahedral M(RL)(2)(hfac)(2) complexes with M(hfac)(2), M = Zn, Cu, Ni, Co, and Mn. Multiple close contacts occur between sites of significant spin density of the organic radical units. Magnetic behavior of the Zn, Cu, Ni, Co complexes appears to involve multiple exchange pathways, with multiple close crystallographic contacts between sites that EPR (of 4PPN) indicates to have observable spin density. Powder EPR spectra at room temperature and low temperature are reported for each complex. Near room temperature, the magnetic moments of the complexes are roughly equal to those expected by a sum of non-interacting moments (two radicals plus ion). As temperature decreases, AFM exchange interactions become evident in all of the complexes. The closest fits to the magnetic data were found for a 1-D Heisenberg AFM chain model in the Zn(II) complex (J/k = (-)7 K), and for three-spin RL-M-RL exchange in the other complexes (J/k = (-)26 K, (-)3 K, (-) 6 K, for Cu(II), Ni(II), and Co(II) complexes, respectively). (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Aminoxyl radicals - pure organic materials with tunable magnetic and sensing properties

Stabile Radikale haben in vielen Bereichen der Chemie, Physik, Biologie und Biomedizin ihren Nutzen unter Beweis gestellt. Gerade im letzten Jahrzehnt erlebte diese Substanzklasse vor allem wegen den Anwendungsmöglichkeiten von Nitroxiden als Red-Ox-Sensoren oder magnetischen Materialen ein erneutes Interesse. Das erste Kapitel beschäftigt sich mit der grundlegenden Theorie zur Entwicklung magnetischer Materialien. Des Weiteren sollen anhand einiger Beispiele Radikale im Komplex mit paragmagnetischen Metallen, Biradikale und Polyradikale beschrieben werden. rnrnIm zweiten Kapitel soll auf die Synthese von Hybrid Fluorophore-Nitrononyl-Nitroxid und Iminonitroxidradiale, sowie ihre Charakterisierung über IR, CV, EPR und Röntgenstrukturanalyse eingegangen werden. Mittels UV/Vis-Spektroskopie soll hierbei eine mögliche Anwendung als Red-Ox-Sensoren festgestellt werden. Hierbei werden über anschließende PL Untersuchungen eben diese Sensoreigenschaften der dargestellten Radikale bestätigt werden. Vielmehr noch soll die Möglichkeit von Pyren-Pyrazol-Nitronyl-Nitroxid als NO-Nachweis erläutert werden.rnrnFortschritte sowohl im Design als auch in der Analyse von magnetischen Materialen auf der Basis von Nitroxiden ist Thema des dritten Kapitels. Über ein klassisches Ullmann-Protokoll wurden verschiedene Nitronyl-Nitroxid und Iminonitroxid Biradiale mit unterschiedlichen π-Brücken zwischen den Radikalzentren synthetisiert. Magnetische Messungen belegen einen relativ starken antiferromagnetischen intramolekularen Austausch für den Großteil der untersuchten Biradikale. Hierbei zeigte sich jedoch eine außergewöhnliche hohe Austausch-Kupplung für 3,3‘-Diazatolandiradikale, die nur über die Existenz von starken intermolekularen Wechselwirkungen beschrieben werden kann. Durch Kombination der Röntgenstrukturanalyse mit DFT Berechnungen konnte im Fall des Tolan verbrückten Diradikals 87c die Intra-Dimer-Kupplung auf Jintra = -8,6 K bestimmt werden. Ein direkter Beweis für eine intermolekulare Anlagerung von Jinter ~- 2K konnte über eine Tieftemperatur AC-Messung von 87c erhalten werden. Bezüglich der magnetischen Messung ist das Nitronyl Biradikal 87c ein vielversprechender Kandidat für einen rein organischen eindimensionalen Quantenmagnet.rnrnAbsicht dieser Untersuchungen ist es zu zeigen, dass über die Kombination verschiedener struktureller Elemente die Sensitivität von Nitroxid basierten Sensoren und die intramolekulare Austauschwechselwirkung in π-konjugierten Spinsystemen so eingestellt werden kann, dass es möglich ist Moleküle mit gezielten Sensor- oder Magneteigenschaften zu entwickeln. rn