Les chélateurs de métaux et les sorbants poreux sont deux des technologies de pointe appliquées pour la récupération et la séparation des ions métalliques dangereux et/ou précieux à partir de solutions aqueuses (c.-à-d. sources d'eau polluées, eaux usées minières riches en métaux, lixiviats acides, etc.). Le transfert des fonctions de coordination des métaux des chélateurs de métaux à des matériaux hôtes chimiquement stables n'a eu qu'un succès limité jusqu'à présent. Ici, nous rapportons l'installation d'acides naturels (c'est-à-dire l'acide malique, l'acide mercaptosuccinique, l'acide succinique, l'acide fumarique et l'acide citrique) et d'acides aminés (c'est-à-dire l'histidine, la cystéine et l'asparagine) dans un cadre organométallique (MOF) de trimésate à base de zirconium poreux, à savoir le MOF-808. En appliquant cette stratégie, nous avons pu produire un environnement poreux décoré spatialement avec de multiples groupes fonctionnels habituellement trouvés dans les molécules chélatantes commerciales. La stabilité chimique des molécules d'acides aminés installées par l'échange de ligands assisté par solvant a été étudiée pour délimiter la fenêtre d'applicabilité de ces matériaux. L'affinité d'adsorption des acides (aminés) MOF-808 @ dans les configurations statiques et à lit de colonne peut être affinée en fonction des résidus d'acides aminés installés dans le cadre. Les colonnes d'acides (aminés) MOF-808 peuvent être appliquées efficacement à la fois pour l'assainissement de l'eau des métaux lourds et pour la séparation des ions métalliques avec différentes acidités. Par exemple, les tendances initiales de la dispersion des terres rares ont été identifiées. La résonance paramagnétique électronique et la spectroscopie de diffusion de neutrons inélastiques révèlent que les acides (aminés) MOF-808 @ stabilisent les centres métalliques en tant qu'espèces isolées et regroupées d'une manière coordonnée qui implique à la fois les fonctions amine et thiol et qui affecte la liberté vibratoire de certains des groupes chimiques des molécules d'acides aminés. La stabilisation des ions métalliques dans les MOF décorés d'acides aminés ouvre la voie à une application à des fins de pseudo biocatalyse dans un proche avenir.

Los quelantes metálicos y los sorbentes porosos son dos de las tecnologías de vanguardia aplicadas para la recuperación y separación de iones metálicos peligrosos y/o valiosos de soluciones acuosas (es decir, fuentes de agua contaminada, aguas residuales mineras ricas en metales, lixiviados ácidos, etc.). La transferencia de las funciones de coordinación metálica de los quelantes metálicos a materiales huésped químicamente estables solo tuvo un éxito limitado hasta el momento. Aquí, informamos la instalación de ácidos naturales (es decir, ácido málico, ácido mercaptosuccínico, ácido succínico, ácido fumárico y ácido cítrico) y aminoácidos (es decir, histidina, cisteína y asparagina) dentro de un marco orgánico metálico (MOF) de trimesato a base de circonio poroso, a saber, MOF-808. Aplicando esta estrategia, pudimos producir un entorno de poros espacialmente decorado con múltiples grupos funcionales que generalmente se encuentran en las moléculas quelantes comerciales. Se ha estudiado la estabilidad química de las moléculas de aminoácidos instaladas por el intercambio de ligandos asistido por disolvente para delimitar la ventana de aplicabilidad de estos materiales. La afinidad de adsorción de los (aminoácidos)ácidos MOF-808@ en configuraciones estáticas y de lecho de columna se puede ajustar en función de los residuos de aminoácidos instalados en el marco. Las columnas de (aminoácidos)ácido MOF-808 se pueden aplicar de manera eficiente tanto para la remediación de agua de metales pesados como para la separación de iones metálicos con diferentes acidezes. Por ejemplo, se han identificado las tendencias iniciales para la dispersión de elementos de tierras raras. La resonancia paramagnética de electrones y la espectroscopia de dispersión de neutrones inelástica revelan que los MOF-808@(aminoácidos)ácidos estabilizan los centros metálicos como especies aisladas y agrupadas de una manera coordinada que involucra tanto a los funcionales amina como tiol y que afecta la libertad vibracional de algunos de los grupos químicos de las moléculas de aminoácidos. La estabilización de iones metálicos dentro de los MOF decorados con aminoácidos abre la vía para la aplicación con fines de pseudo biocatálisis en un futuro próximo.

Metal chelators and porous sorbents are two of the forefront technologies applied for the recovery and separation of hazardous and/or valuable metal ions from aqueous solutions (i.e., polluted water sources, metal-rich mining wastewaters, acid leachates, and so forth). The transfer of the metal coordination functions of metal chelators to chemically stable host materials had only limited success so far. Here, we report the installation of natural acids (i.e., malic acid, mercaptosuccinic acid, succinic acid, fumaric acid, and citric acid) and amino acids (i.e., histidine, cysteine, and asparagine) within a porous zirconium-based trimesate metal–organic framework (MOF), namely, MOF-808. Applying this strategy, we were able to produce a pore environment spatially decorated with multiple functional groups usually found in commercial chelator molecules. The chemical stability of the amino acid molecules installed by the solvent-assisted ligand exchange has been studied to delimitate the applicability window of these materials. The adsorption affinity of MOF-808@(amino)acids in static and column-bed configurations can be fine-tuned as a function of the amino acid residues installed in the framework. MOF-808(amino)acid columns can be applied efficiently both for water remediation of heavy metals and for the separation of metal ions with different acidities. For instance, the initial trends for the dispersion of rare-earth elements have been identified. Electron paramagnetic resonance and inelastic neutron scattering spectroscopy reveal that MOF-808@(amino)acids stabilize metal centers as isolated and clustered species in a coordination fashion that involves both the amine and thiol functionals and that affects the vibrational freedom of some of the chemical groups of the amino acid molecules. The metal-ion stabilization within amino acid-decorated MOFs opens the avenue for application for pseudo biocatalysis purposes in the near future.

تعد الخلابات المعدنية والمواد الماصة المسامية اثنين من التقنيات المتقدمة المطبقة لاسترداد وفصل الأيونات المعدنية الخطرة و/أو القيمة عن المحاليل المائية (أي مصادر المياه الملوثة ومياه الصرف الصحي المعدنية الغنية ومرشحات الحمض وما إلى ذلك). لم يحقق نقل وظائف التنسيق المعدني للخلابات المعدنية إلى مواد مضيفة مستقرة كيميائيًا سوى نجاح محدود حتى الآن. هنا، نبلغ عن تركيب الأحماض الطبيعية (أي حمض الماليك، وحمض المركابتوسكسينيك، وحمض السكسينيك، وحمض الفوماريك، وحمض الستريك) والأحماض الأمينية (أي الهيستيدين، والسيستين، والأسباراجين) داخل إطار ثلاثي مسامي من الزركونيوم (MOF)، أي MOF -808. وبتطبيق هذه الاستراتيجية، تمكنا من إنتاج بيئة مسامية مزينة مكانيًا بمجموعات وظيفية متعددة توجد عادة في جزيئات الخلاب التجارية. تمت دراسة الاستقرار الكيميائي لجزيئات الأحماض الأمينية المثبتة بواسطة تبادل الربيطات بمساعدة المذيبات لتحديد نافذة قابلية تطبيق هذه المواد. يمكن ضبط تقارب الامتزاز للأحماض MOF -808 @(الأمينية) في تكوينات ثابتة وأعمدة سريرية كدالة لبقايا الأحماض الأمينية المثبتة في الإطار. يمكن تطبيق أعمدة الأحماض الأمينية MOF -808 بكفاءة لكل من معالجة المياه للمعادن الثقيلة وفصل الأيونات المعدنية ذات الحموضة المختلفة. على سبيل المثال، تم تحديد الاتجاهات الأولية لتشتت العناصر الأرضية النادرة. يكشف الرنين المغناطيسي الإلكتروني ومطيافية تشتت النيوترونات غير المرنة أن أحماض MOF -808 @(الأمينية) تعمل على استقرار المراكز المعدنية كأنواع معزولة ومتجمعة بطريقة تنسيقية تنطوي على كل من وظائف الأمين والثيول والتي تؤثر على الحرية الاهتزازية لبعض المجموعات الكيميائية لجزيئات الأحماض الأمينية. يفتح تثبيت أيونات المعادن داخل الأطر متعددة الوظائف المزينة بالأحماض الأمينية المجال للتطبيق لأغراض التحفيز الحيوي الزائف في المستقبل القريب.