Moduły konstrukcyjne oparte na borze służące do tworzenia cząsteczek nanostrukturalnych
Duże struktury porowate znajdują zastosowanie w wielu rozwiązaniach przemysłowych. Obejmują one jednostki supramolekularne, składające się z dwóch lub więcej cząsteczek i struktur metaloorganicznych (MOF). Struktury MOF składają się z trójwymiarowych (3D) interakcji typu sieciowego z metalowymi połączeniami, organicznymi konsolidatorami i dużą ilością wolnej przestrzeni pomiędzy nimi. Synteza takich struktur supramolekularnych opiera się na pewnych modułach konstrukcyjnych, takich jak organiczne związki makrocykliczne lub klatki. Związki makrocykliczne to związki zbudowane z bardzo dużych struktur pierścieniowych. Moduły konstrukcyjne związków makrocyklicznych lub klatek mogą tworzyć struktury porowate po usunięciu cząsteczek pozostałego rozpuszczalnika, jak również samouporządkowanych sieci polimerowych 2D i 3D. Klasyczne podejścia syntetyczne bazują na metalach przejściowych. Naukowcy zainicjowali projekt BOROMAT, aby zaprojektować i zsyntetyzować nowe klasy modułów konstrukcyjnych opartych na borze (B) i innych pierwiastkach lekkich. Cechują się one znacznie niższymi gęstościami w porównaniu z metalami przejściowymi i posiadają wewnętrzne predyspozycje do zastosowań takich jak przechowywanie gazu. Zsyntetyzowano nowe organiczne związki makrocykliczne składające się z funkcjonalnych pierścieni borosiloksanu i wykorzystano je jako moduły konstrukcyjne bardziej złożonych struktur w reakcjach polikondensacji. Następnie korzystając z syntezy mechanochemicznej, wyprodukowano związki makrocykliczne o zwiększonej wydajności w porównaniu z wydajnością uzyskiwaną za pomocą metod opartych na konwencjonalnych rozwiązaniach. Synteza mechanochemiczna stanowi nowy sposób stymulowania reakcji poprzez rozdrabnianie w młynie kulowym w warunkach wolnych od działania rozpuszczalnika. Struktury oparte na borze, takie jak ligandy chelatujące wiążą się z jonem metalu (kompleksy klatratowo-chelatowe). Stanowią one bardzo stabilne i skuteczne moduły konstrukcyjne struktur supramolekularnych i struktur MOF. Naukowcy zsyntetyzowali nowe jednostki ligand oparte na kwasie pirydynowo-boronowym, cechujące się unikalną właściwością w postaci ładunku ujemnego (anionowego). Wykorzystano je razem z jonami metalu do samoorganizacji motywów supramolekularnych. Przed zakończeniem projektu naukowcy dowiedli udanej syntezy związków makrocyklicznych opartych na borze oraz innych struktur utworzonych poprzez wielokomponentową samoorganizację w drodze kondensacji kwasów boronowych z innymi cząsteczkami. Projekt BOROMAT z powodzeniem przedstawił produkcję nowych motywów supramolekularnych ważnych z przemysłowego punktu widzenia. W szczególności struktury porowate oparte na borze powinny znaleźć ważne zastosowanie w rozwiązaniach związanych z przechowywaniem gazu.
