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Comptes Rendus Chimie
Volume 8, n° 8
pages 1213-1225 (août 2005)
Doi : 10.1016/j.crci.2005.02.020
Received : 13 July 2004 ;  accepted : 7 January 2005
Carboxylic-substituted polychlorotriphenylmethyl radicals, new organic building-blocks to design nanoporous magnetic molecular materials
 

Daniel Maspoch a, Neus Domingo b, Daniel Ruiz-Molina a, , Klaus Wurst c, Javier Tejada b, Concepció Rovira a, Jaume Veciana a,
a Institut de Ciencia de Materials de Barcelona (CSIC), Campus Universitari de Bellaterra 08193, Cerdanyola, Spain 
b Facultad de Física, Universitat de Barcelona, Diagonal 647, 08028-Barcelona, Spain 
c Institut für Allgemeine, Anorganische und Theoretische Chemie, Universität Innsbruck, Innrain 52a, A-6020 Innsbruck, Austria 

*Corresponding authors.
Abstract

In this review, we will give a short overview of a new type of magnetic nanoporous molecular materials developed in our group, based on the use of open-shell organic polychlorotriphenylmethyl (PTM) radicals as building-blocks. First, from a geometrical point of view, PTMDC and PTMTC acidic radicals can be considered expanded versions of the isophtalic and trimesic acid molecules, respectively, where the benzene-1,3-diyl and benzene-1,3,5-triyl units has been replaced by an sp2 hybridized carbon atom decorated with two or three 4-substituted 2,3,5,6-tetrachlorophenyl rings. Therefore, according with their related trigonal symmetries and functionalities, PTMDC and PTMTC radicals are expected to yield similar open-frameworks structures than isophtalic and trimesic acid. Second, polychlorinated triphenylmethyl radicals have their central carbon atom, where most of the spin density is localized, sterically shielded by the six bulky chlorine atoms that increase astonishingly its lifetime and thermal and chemical stabilities. Furthermore, the intrinsic molecular bulkiness and rigidity of this family of radicals is also expected to prevent a close packing of molecular units in the solid state. And third, the monocarboxylic PTMMC radical has allowed to confirm the excellent conditions of PTM radicals to magnetically interact between them and with transition metal ions through the carboxylic groups. Indeed, a recently reported family of monomeric complexes using PTMMC radical has confirmed the feasibility of this type of carboxylic-substituted radicals to magnetically interact with metal ions (Fig. 1). Thus, in this review, we will focus our attention to the recent results on the use of carboxylic-substituted PTM radicals for the obtaining of the first examples of metal-organic and purely organic molecular radical-based materials with combined interesting porosity characteristics and magnetic properties. To cite this article: D. Maspoch et al., C. R. Chimie 8 (2005) .

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Résumé

Dans cette revue, nous donnons un bref aperçu des travaux effectués dans notre groupe sur l'utilisation de radicaux polychlorotriphénylméthyles (PTM) comme briques moléculaires pour accéder à de nouveaux matériaux moléculaires magnétiques nanoporeux. Les radicaux PTM sont intéressants à plus d'un titre. D'un point de vue géométrique tout d'abord, les radicaux fonctionnalisés par deux et trois fonctions acides carboxyliques (PTMDC et PTMTC, respectivement) peuvent être considérés comme des analogues des acides isophtalique et trimésique dans lesquels les motifs benzène 1,3-diyl et benzène 1,3,5-triyl sont remplacés par un atome de carbone hybridé sp2 substitué par deux ou par trois noyaux tétrachlorophényles fonctionnalisés en position 4. Cette analogie doit permettre d'accéder à des structures poreuses très similaires à celles obtenues dans le cas de l'acide isophtalique et de l'acide trimésique. Du point de vue de la stabilité maintenant, les atomes de chlore autour de l'atome de carbone central (ou se trouve localisée la plus grande partie de la densité de spin) confère aux radicaux PTM stabilité thermique, chimique et durée de vie remarquables. La présence des atomes de chlore a aussi pour effet de rendre les molécules particulièrement rigides et encombrantes, ce qui doit permettre d'éviter l'obtention de structures interpénétrées à l'état solide. Du point de vue des échanges magnétiques enfin, les travaux effectués sur le radical PTM substitué par un seul groupe acide carboxylique (PTMMC) ont démontré que les fonctions acides carboxyliques permettaient non seulement l'établissement d'interactions magnétiques entre radicaux, mais aussi entre radicaux et ions métalliques paramagnétiques, via le carboxylate correspondant. Dans cet article, nous présentons plusieurs exemples récents de matériaux purement organiques ou métallo-organiques obtenus à partir de radicaux PTM, matériaux qui présentent la particularité d'associer porosité et propriétés de magnétisme. Pour citer cet article : D. Maspoch et al., C. R. Chimie 8 (2005) .

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Keywords : Molecular magnetism, Radicals, Nanoporous materials, Supramolecular chemistry

Mots clés : Magnétisme moléculaire, Radicaux, Matériaux nanoporeux, Chimie supramoléculaire




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