DUT-5

DUT-5 (DUT steht für englisch Dresden University of Technology) ist der Name eines Materials, welches zu der Stoffklasse der Metall-organischen Gerüstverbindungen (englisch metal-organic framework, MOF) zählt. Die Gerüststruktur ist eine expandierte Version der MIL-53-Struktur und besteht aus Aluminiumionen (Al³⁺) als Metallzentren und Biphenyl-4,4′-dicarboxylat (BPDC) als Linkermolekülen.^[1][2] In der DUT-5-Struktur werden anorganische [M-OH]-zick-zack-Ketten (sogenannte secondary building units, SBUs) durch die Biphenyl-4,4′-dicarboxylat-Linker mit vier benachbarten anorganischen Ketten verbunden, wodurch eindimensionale, rautenförmige Poren entstehen.

Kristallstruktur von DUT-5. Perspektivische Ansicht des Porenquerschnitts.

Kristallstruktur von DUT-5. Orthografischer Blick auf die M-OH-Ketten.

Bekannte Strukturanaloga

Die erste hergestellte DUT-5-Struktur wurde mit Al³⁺ als Metallzentrum synthetisiert.^[1] Weitere Metalle mit den Oxidationszahlen +II oder +IV wurden später anstatt Al³⁺ verwendet, um Materialien mit DUT-5-analogen Strukturen herzustellen.

Übersicht über nichtfunktionalisierte DUT-5-Analoga

Name	Metallzentrum und Oxidationszahl	Jahr der Erstveröffentlichung	Zitation
DUT-5(Al)	Al3+	2009	[1]
COMOC-2	V3+/V4+, V4+	2013	[3]
Mg(4S-PNO)(BPDC)	Mg2+	2018	[4]
Co(4S-PNO)(BPDC)	Co2+	2018	[4]

Aufgrund des baukastenähnlichen Aufbaus von Metall-organischen Gerüstverbindungen können anstatt Biphenyl-4,4′-dicarboxylat weitere organische Moleküle als Linker verwendet werden, wenn diese Biphenyl-4,4′-dicarboxylat strukturell ähneln. Für die Entwicklung von funktionalisierten DUT-5-Materialien wurden funktionelle Biphenyl-4,4′-dicarboxylate eingesetzt, welche zusätzliche funktionelle Gruppen an den Benzolringen besitzen. Diese funktionellen Gruppen in den Poren des DUT-5-Gerüstes wurden einerseits für post-synthetische Modifizierungen^[5][6][7] und andererseits für die Änderung von Adsorptionseigenschaften verwendet.^[8]

Übersicht über funktionalisierte DUT-5-Analoga

Funktioneller Linker	Metallzentrum
	Al	V	Ga
2,2′-Bipyridin-5,5′-dicarboxylat	[6] MOF-253	-	[7] COMOC-4
4,4'-Bibenzoic acid-2,2'-sulfon	[9][10]	[8]	-
2-amino-[1,1']-biphenyl-4,4'-dicarboxylat	[10][11]	-	-
2-ethynyl-[1,1']-biphenyl-4,4'-dicarboxylat	[11]	-	-
2-azido-[1,1']-biphenyl-4,4'-dicarboxylat	[11]	-	-
2-nitro-[1,1']-biphenyl-4,4'-dicarboxylat	[10][11]	-	-
2-iodo-[1,1']-biphenyl-4,4'-dicarboxylat	[12]	-	-