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Ricinolsäure

2018-12-06T15:16:57Z

89.246.128.244:

{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel = [[Datei:Ricinoleic Acid Structural Formulae.png|250px|Strukturformel von Rizinolsäure]]
| Suchfunktion = C18H34O3
| Andere Namen = * Rizinusölsäure
* (9''Z'',12''R'')-12-Hydroxy-9-octadecensaeure
* (12''R'')-''cis''-12-Hydroxyoctadec-9-ensäure
| Summenformel = C18H34O3
| CAS = * 141-22-0
* 5323-95-5 ([[Natriumsalz]])
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| PubChem = 643684
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| Beschreibung = Gelbliche, viskose Flüssigkeit<ref name="RÖMPP Online">{{RömppOnline|Name=Rizinolsäure |Datum=11. November 2014 |ID=RD-18-01382 }}</ref>
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| Aggregat = flüssig
| Dichte = 0,94 g·[[Meter|cm]]−3<ref name="RÖMPP Online" />
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| Siedepunkt = 245 °C (13 h[[Pascal (Einheit)|Pa]])<ref name="RÖMPP Online" />
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| Löslichkeit = nahezu unlöslich in Wasser, leicht löslich in [[Ethanol]], [[Essigsäure|Eisessig]], [[Diethylether]] und [[Chloroform]]<ref name="RÖMPP Online" />
| Brechungsindex = 1,4716 (21 °C)<ref name="CRC90_3_296">{{CRC Handbook|Auflage=90|Titel=Physical Constants of Organic Compounds|Kapitel=3|Startseite=296}}</ref>
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}}

'''Ricinolsäure''' (nach [[IUPAC]]: (9''Z'',12''R'')-12-Hydroxyoctadec-9-ensäure) ist eine ungesättigte, linear gebaute [[Omega-9-Fettsäure]] mit der [[Summenformel]] [[Kohlenstoff|C]]18[[Wasserstoff|H]]34[[Sauerstoff|O]]3. Bei Raumtemperatur ist die [[Chemische Verbindung|Verbindung]] eine ölige, gelbe, in [[Wasser]] unlösliche [[Flüssigkeit]]. Sie trägt am 12. C-Atom eine [[Hydroxygruppe]]. Die [[Doppelbindung]] zwischen dem 9. und 10. C-Atom besitzt [[Cis-trans-Isomerie|''cis'']]-Konfiguration.

== Vorkommen und Gewinnung ==
Sie kommt im Samenöl mehrerer Pflanzenarten vor, die größte Quelle ist der [[Wunderbaum]] (''Ricinus communis''), ihr [[Trivialname]] leitet sich auch von der Pflanze ab. Sie kommt aber auch in mehreren anderen Pflanzenarten in geringeren Mengen vor, z. B. in ''[[Lesquerella]]''-Arten und auch in ''[[Lein]]''-Arten.<ref>[https://plantfadb.org/fatty_acids/10274 ''9-Octadecenoic acid, 12-hydroxy-''] bei PlantFA Database, abgerufen am 29. Oktober 2017.</ref>
Ricinolsäure ist die einzige in größeren Mengen kommerziell verfügbare natürliche Fettsäure, die eine Hydroxygruppe trägt. Die Gewinnung erfolgt durch [[Hydrolyse]] von [[Rizinusöl]], in dem die Substanz zu 85 bis 92 [[Prozent|%]] in Form von [[Triglycerid]]en vorkommt. Zur [[Biosynthese]] liegen einschlägige Untersuchungen vor.<ref>A. T. James, H. C. Hadaway, J. P. Webb: ''The Biosynthesis of Ricinoleic Acid.'' In: ''Biochem J.'' 95, Mai 1965, S. 448–452. PMID 14340094</ref>

Ein [[Homologe Reihe|Homolog]] ist die um zwei Kohlenstoffatome längere [[Lesquerolsäure]] (11''Z'',14''R'')-14-Hydroxy-11-icosensäure, welche ebenfalls industriell begehrt ist.

== Analytik ==
Die qualitative und quantitative Bestimmung in den verschiedenen Untersuchungsmaterialien gelingt nach angemessener [[Probenvorbereitung]] durch [[Gaschromatographie]] der Methylester bzw. der Trimethylsilyläther ([[Derivatisierung]] der OH-Gruppe)<ref>C. Franzmann, J. Wächter, N. Dittmer, H. U. Humpf: ''Ricinoleic acid as a marker for ergot impurities in rye and rye products.'' In: ''J Agric Food Chem.'' 58(7), 14. Apr 2010, S. 4223–4229. PMID 20297816</ref><ref>R. W. Walenga, S. Boone, M. J. Stuart: ''Analysis of blood HETE levels by selected ion monitoring with ricinoleic acid as the internal standard.'' In: ''Prostaglandins.'' 34(5), Nov 1987, S. 733–748. PMID 3432563</ref> Auch die Kopplung der [[Gaschromatographie mit Massenspektrometrie-Kopplung|Gaschromatographie mit der Massenspektrometrie]] eignet sich zum zuverlässigen Nachweis von Spuren der Ricinolsäure.<ref>K. Yamamoto, A. Kinoshita, A. Shibahara: ''Ricinoleic acid in common vegetable oils and oil seeds.'' In: ''Lipids.'' 43(5), Mai 2008, S. 457–460. PMID 18288512</ref>

== Verwendung ==
Das Zinksalz der Ricinolsäure (engl.: Zinc Ricinoleate) dient als desodorierender Zusatz in Deostoffen und als Geruchsbinder in Cremes, Lotionen und Fußpflegeprodukten. In Deostoffen hemmt es die natürliche Transpiration nicht, doch werden die bei der bakteriellen Zersetzung des Schweißes entstehenden übel riechenden Geruchsstoffe ummantelt, gebunden und daher nicht mehr als unangenehm wahrgenommen.

Ricinolsäure ist verantwortlich für die Wirkungen von [[Rizinusöl]], die als [[Laxans]] (abführend) und in der Geburtshilfe als so genannter [[Wehencocktail]] gegeben wird, um [[Wehe|Geburtswehen]] auszulösen. In beiden Fällen wirkt die Säure dabei auf [[Prostaglandin E-Rezeptor|Prostaglandinrezeptoren]].<ref>Antje Findeklee: ''[http://www.spektrum.de/alias/gynaekologie/wehenfoerdernde-wirkung-von-rizinusoel-aufgeklaert/1152212 Wehenfördernde Wirkung von Rizinusöl aufgeklärt.]'' bei: ''spektrum.de'', 21. Mai 2012.</ref><ref>Sorin Tunaru, Till F. Althoff, Rolf M. Nüsing, Martin Diener, Stefan Offermanns: ''Castor oil induces laxation and uterus contraction via ricinoleic acid activating prostaglandin EP3 receptors.'' In: ''Proc. Natl. Acad. Sci.'' 25. April 2012, [[doi:10.1073/pnas.1201627109]].</ref>

Durch Hydrierung der Doppelbindung erhält man die ''[[12-Hydroxystearinsäure]]'' (12-Hydroxyoctadecansäure), die in großem Umfang zur Herstellung von Seifenverdickern für Schmierfette verwendet wird.

== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==
{{Wiktionary|Rizinolsäure}}

{{SORTIERUNG:Ricinolsaure}}
[[Kategorie:Alkensäure]]
[[Kategorie:Alkohol]]
[[Kategorie:Lipid]]

Ricinolsäure

2018-12-06T15:16:16Z

89.246.128.244: Lokant in IUPAC-Name korrigiert.

{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel = [[Datei:Ricinoleic Acid Structural Formulae.png|250px|Strukturformel von Rizinolsäure]]
| Suchfunktion = C18H34O3
| Andere Namen = * Rizinusölsäure
* (9''Z'',12''R'')-12-Hydroxy-9-octadecensaeure
* (12''R'')-''cis''-12-Hydroxyoctadec-9-ensäure
| Summenformel = C18H34O3
| CAS = * 141-22-0
* 5323-95-5 ([[Natriumsalz]])
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}}

'''Ricinolsäure''' (nach [[IUPAC]]: (9''Z'',12''R'')-12-Hydroxyoctad-9-ecensäure) ist eine ungesättigte, linear gebaute [[Omega-9-Fettsäure]] mit der [[Summenformel]] [[Kohlenstoff|C]]18[[Wasserstoff|H]]34[[Sauerstoff|O]]3. Bei Raumtemperatur ist die [[Chemische Verbindung|Verbindung]] eine ölige, gelbe, in [[Wasser]] unlösliche [[Flüssigkeit]]. Sie trägt am 12. C-Atom eine [[Hydroxygruppe]]. Die [[Doppelbindung]] zwischen dem 9. und 10. C-Atom besitzt [[Cis-trans-Isomerie|''cis'']]-Konfiguration.

== Vorkommen und Gewinnung ==
Sie kommt im Samenöl mehrerer Pflanzenarten vor, die größte Quelle ist der [[Wunderbaum]] (''Ricinus communis''), ihr [[Trivialname]] leitet sich auch von der Pflanze ab. Sie kommt aber auch in mehreren anderen Pflanzenarten in geringeren Mengen vor, z. B. in ''[[Lesquerella]]''-Arten und auch in ''[[Lein]]''-Arten.<ref>[https://plantfadb.org/fatty_acids/10274 ''9-Octadecenoic acid, 12-hydroxy-''] bei PlantFA Database, abgerufen am 29. Oktober 2017.</ref>
Ricinolsäure ist die einzige in größeren Mengen kommerziell verfügbare natürliche Fettsäure, die eine Hydroxygruppe trägt. Die Gewinnung erfolgt durch [[Hydrolyse]] von [[Rizinusöl]], in dem die Substanz zu 85 bis 92 [[Prozent|%]] in Form von [[Triglycerid]]en vorkommt. Zur [[Biosynthese]] liegen einschlägige Untersuchungen vor.<ref>A. T. James, H. C. Hadaway, J. P. Webb: ''The Biosynthesis of Ricinoleic Acid.'' In: ''Biochem J.'' 95, Mai 1965, S. 448–452. PMID 14340094</ref>

Ein [[Homologe Reihe|Homolog]] ist die um zwei Kohlenstoffatome längere [[Lesquerolsäure]] (11''Z'',14''R'')-14-Hydroxy-11-icosensäure, welche ebenfalls industriell begehrt ist.

== Analytik ==
Die qualitative und quantitative Bestimmung in den verschiedenen Untersuchungsmaterialien gelingt nach angemessener [[Probenvorbereitung]] durch [[Gaschromatographie]] der Methylester bzw. der Trimethylsilyläther ([[Derivatisierung]] der OH-Gruppe)<ref>C. Franzmann, J. Wächter, N. Dittmer, H. U. Humpf: ''Ricinoleic acid as a marker for ergot impurities in rye and rye products.'' In: ''J Agric Food Chem.'' 58(7), 14. Apr 2010, S. 4223–4229. PMID 20297816</ref><ref>R. W. Walenga, S. Boone, M. J. Stuart: ''Analysis of blood HETE levels by selected ion monitoring with ricinoleic acid as the internal standard.'' In: ''Prostaglandins.'' 34(5), Nov 1987, S. 733–748. PMID 3432563</ref> Auch die Kopplung der [[Gaschromatographie mit Massenspektrometrie-Kopplung|Gaschromatographie mit der Massenspektrometrie]] eignet sich zum zuverlässigen Nachweis von Spuren der Ricinolsäure.<ref>K. Yamamoto, A. Kinoshita, A. Shibahara: ''Ricinoleic acid in common vegetable oils and oil seeds.'' In: ''Lipids.'' 43(5), Mai 2008, S. 457–460. PMID 18288512</ref>

== Verwendung ==
Das Zinksalz der Ricinolsäure (engl.: Zinc Ricinoleate) dient als desodorierender Zusatz in Deostoffen und als Geruchsbinder in Cremes, Lotionen und Fußpflegeprodukten. In Deostoffen hemmt es die natürliche Transpiration nicht, doch werden die bei der bakteriellen Zersetzung des Schweißes entstehenden übel riechenden Geruchsstoffe ummantelt, gebunden und daher nicht mehr als unangenehm wahrgenommen.

Ricinolsäure ist verantwortlich für die Wirkungen von [[Rizinusöl]], die als [[Laxans]] (abführend) und in der Geburtshilfe als so genannter [[Wehencocktail]] gegeben wird, um [[Wehe|Geburtswehen]] auszulösen. In beiden Fällen wirkt die Säure dabei auf [[Prostaglandin E-Rezeptor|Prostaglandinrezeptoren]].<ref>Antje Findeklee: ''[http://www.spektrum.de/alias/gynaekologie/wehenfoerdernde-wirkung-von-rizinusoel-aufgeklaert/1152212 Wehenfördernde Wirkung von Rizinusöl aufgeklärt.]'' bei: ''spektrum.de'', 21. Mai 2012.</ref><ref>Sorin Tunaru, Till F. Althoff, Rolf M. Nüsing, Martin Diener, Stefan Offermanns: ''Castor oil induces laxation and uterus contraction via ricinoleic acid activating prostaglandin EP3 receptors.'' In: ''Proc. Natl. Acad. Sci.'' 25. April 2012, [[doi:10.1073/pnas.1201627109]].</ref>

Durch Hydrierung der Doppelbindung erhält man die ''[[12-Hydroxystearinsäure]]'' (12-Hydroxyoctadecansäure), die in großem Umfang zur Herstellung von Seifenverdickern für Schmierfette verwendet wird.

== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==
{{Wiktionary|Rizinolsäure}}

{{SORTIERUNG:Ricinolsaure}}
[[Kategorie:Alkensäure]]
[[Kategorie:Alkohol]]
[[Kategorie:Lipid]]

Metallorganische Gerüstverbindung

2018-09-07T13:31:36Z

89.246.128.244: /* Darstellung */

[[Datei:CSIRO ScienceImage 11637 Scanning electron microscope image of the seed inside the MOF crystals.jpg|mini|MOF-Kristall unter dem Rasterelektronenmikroskop]]'''Metall-organische Gerüste''' ({{enS}}: '''m'''etal-'''o'''rganic '''f'''rameworks, MOF) sind mikroporöse [[Kristall|kristalline]] Materialien, die aus anorganischen Baueinheiten, den sogenannten SBUs (engl.: Secondary Building Units) und organischen Molekülen (engl.: Linker) als Verbindungselementen zwischen den anorganischen Baueinheiten aufgebaut sind.<ref name=":1">{{Literatur |Autor=Sebastian Bauer, Norbert Stock |Titel=MOFs – Metallorganische Gerüststrukturen. Funktionale poröse Materialien |Sammelwerk=Chemie in unserer Zeit |Band=42 |Nummer=1 |Datum=2008-02 |ISSN=0009-2851 |Seiten=12–19 |DOI=10.1002/ciuz.200800434}}</ref> MOFs sind sogenannte Koordinationspolymere (bzw. Koordinationsnetzwerke) mit einem offenen Gerüst, welches mögliche Poren enthält.<ref name=":2">{{Literatur |Autor=Dr. Ulrich Stoeck |Hrsg=Lehrstuhl für anorganische Chemie I der Technischen Universität zu Dresden |Titel=Neue, poröse metallorganische Gerüstverbindungen und organometallische Koordinationspolymere: Darstellung, Charakterisierung und Evaluierung ihres Potentials für die Gasspeicherung und Katalyse |Ort=Dresden |Datum=2013-06 |ISBN= |Seiten=5}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=http://blogs.rsc.org/ce/2013/01/08/iupac-provisional-recommendations-on-metal-organic-framework-and-coordination-polymer-terminology/?doing_wp_cron=1535303137.8111801147460937500000 |titel=IUPAC Provisional Recommendations on Metal-Organic Framework and Coordination Polymer Terminology – CrystEngComm Blog |zugriff=2018-08-26 |sprache=en-US}}</ref> MOFs basieren üblicherweise auf [[Komplexchemie|Werner-Komplexen]]. Die Poren der dreidimensionalen Strukturen sind nach der Synthese mit Gastmolekülen (z. B. Lösungsmittel oder nicht umgesetzte Linker) gefüllt. Durch die Entfernung der Gastmoleküle (thermisch oder im Vakuum) können die Poren unter Umständen zugänglich gemacht werden. Potentielle Anwendungsgebiete finden sich in Gasspeicherung (z. B. [[Wasserstoff]], [[Methan]]), Stofftrennung, [[Sensorik (Technik)|Sensorik]] und [[Katalyse]].

== Darstellung ==
[[Datei:MOF Herstellungsverfahren.png|mini|Flussdiagramm der MOF-Synthese auf solvothermalem und elektrochemischem Weg.]]
MOFs werden üblicherweise mittels [[Solvothermalsynthese]]n hergestellt. Solvothermalsynthesen finden in abgeschlossenen Reaktionsgefäßen, bei Temperaturen oberhalb des Siedepunktes des Lösungsmittels und hohen Drücken statt. Durch diese Bedingungen wird die Lösefähigkeit des Lösungsmittels erhöht, so dass auch schwer lösliche Stoffe für die Synthese verwendet werden können. In der Solvothermalsynthese können molekulare Baueinheiten verwendet werden und komplexe, metastabile Produkte wie MOFs erzeugt werden.

=== Hochdurchsatz-Methoden ===
Hochdurchsatz-Methoden (HD-Methoden) sind ein Teilbereich der [[Kombinatorische Chemie|kombinatorischen Chemie]] und ein Werkzeug zur Effizienzsteigerung. Grundsätzlich gibt es zwei Synthesestrategien innerhalb der HD-Methoden: Zum einen den kombinatorischen Ansatz, hier laufen alle Reaktionen in einem Gefäß hab, was zu Produktgemischen führt und zum anderen die Parallelsynthese, hier laufen die Reaktionen in verschiedenen Gefäßen ab. Weiterhin wird zwischen dünnen Filmen und lösungsmittelbasierten Verfahren unterschieden.<ref name=":3">{{Literatur |Autor=Sebastian Bauer, Norbert Stock |Titel=Hochdurchsatz-Methoden in der Festkörperchemie. Schneller zum Ziel |Sammelwerk=Chemie in unserer Zeit |Band=41 |Nummer=5 |Datum=2007-10 |ISSN=0009-2851 |Seiten=390–398 |DOI=10.1002/ciuz.200700404}}</ref>

Dünne Filme werden durch verschiedenen Bedampfungsmethoden, wie z. B. [[Elektronenstrahlverdampfer|Elektronenstrahl-]] und thermische Verdampfung oder [[Chemischer Transport|chemische Transportreaktionen]] hergestellt. Klassische HD-Untersuchungen innerhalb der lösungsmittelbasierten Verfahren sind [[Solvothermalsynthese|Solvothermal-]] und [[Sol-Gel-Prozess|Sol-Gel-Synthesen]].<ref name=":3" />

=== Postsynthetische Modifikation ===
Einige MOFs können nicht synthetisiert werden, da sie in den möglichen Reaktionsbedingungen instabil sind. Eine Möglichkeit diese MOFs dennoch darzustellen sind postsynthetische Modifikationen, bei denen Linker und Metallionen nach der eigentlichen Synthese ausgetauscht werden. Der postsynthetische Austausch von Linkern und Metallionen ist ein wachsendes Forschungsgebiet und eröffnet daher die Möglichkeiten für komplexere Strukturen und erhöhte Funktionalität.<ref>{{Literatur |Autor=Sunirban Das, Hyunuk Kim, Kimoon Kim |Titel=Metathesis in Single Crystal: Complete and Reversible Exchange of Metal Ions Constituting the Frameworks of Metal−Organic Frameworks |Sammelwerk=Journal of the American Chemical Society |Band=131 |Nummer=11 |Datum=2009-03-25 |ISSN=0002-7863 |Seiten=3814–3815 |Online=http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja808995d |Abruf=2018-07-30 |DOI=10.1021/ja808995d}}</ref>

=== Kristallinität und Kristallisationsprozess ===
Hohe Temperaturen und ein hoher Druck innerhalb des Reaktionsgefäßes liefern generell gute Bedingungen für das Kristallwachstum, da Kristalldefekte (zu welchen MOFs neigen) wieder gelöst werden können.<ref name=":6">{{Literatur |Autor=Elham Bagherzadeh, Seyed Mojtaba Zebarjad, Hamid Reza Madaah Hosseini |Hrsg= |Titel=Morphology Modification of the Iron Fumarate MIL-88A Metal-Organic Framework Using Formic Acid and Acetic Acid as Modulators |Sammelwerk=European Journal of Inorganic Chemistry |Band=2018 |Nummer=18 |Ort= |Datum=2018-05-11 |ISBN= |ISSN=1434-1948 |Seiten=1909–1915 |DOI=10.1002/ejic.201800056}}</ref> Die Kristallisation kann heute durch Echtzeit-[[Rasterelektronenmikroskop|REM]] beobachtet werden.<ref name=":7">{{Literatur |Autor=Thierry Loiseau, Christophe Volkringer, Mohamed Haouas, Francis Taulelle, Gérard Férey |Titel=Crystal chemistry of aluminium carboxylates: From molecular species towards porous infinite three-dimensional networks |Sammelwerk=Comptes Rendus Chimie |Band=18 |Nummer=12 |Datum=2015-12 |ISSN=1631-0748 |Seiten=1350–1369 |DOI=10.1016/j.crci.2015.08.006}}</ref>

=== Modulatoren und Additive ===
Modulatoren und Additive sind Stoffe, welche die Bildung des MOFs unterstützen sollen. Im Allgemeinen können Modulatoren entweder den Nukleationsprozess erleichtern oder in das Partikelwachstum eingreifen. Modulatoren, die bei der Herstellung von MOFs verwendet werden, können in zwei Hauptgruppen eingeteilt werden, nämlich in deprotonierende und koordinierende Modulatoren. Die Erstgenannten erleichtern die Bindung von Linkern an die metallischen Cluster durch Deprotonierung von Linker-Molekülen und beschleunigt entsprechend die MOF-Bildung, während Letztere in Konkurrenz zu den Linkern stehen und die Bildungsgeschwindigkeit verringern.<ref name=":6" /> Koordinierende Modulationsmittel sind typischerweise Monocarboxylatmoleküle, die mit den Polycarboxylat-Gerüstbildungs-Linkern konkurrieren und zu Unterschieden in der Kristallgröße und -morphologie führen.<ref name=":6" /> So führt beispielsweise der Einsatz von Ameisensäure in der Synthese von MIL-88A zu größeren Partikeln mit einer gleichmäßigeren Größenverteilung bei gleichzeitigem Verlust der Morphologie (diamantförmige Kristalle werden sphärisch).<ref name=":6" />

== Struktur ==
[[Datei:MOF CAU-10-H.png|mini|Die Kristallstruktur des MOF CAU-10-H, a) im trockenen Zustand, b) im adsorbierten Zustand (Wasser)(die Veränderung der Struktur durch Adsorption bezeichnet man als Atmen (engl. breathing effect)). Sein Adsoptionsverhalten gegenüber Wasser lässt diesen MOF als geeignetes Material für [[Adsorptionskältemaschine]]n erscheinen.]]
Die Struktur klassisch-anorganischer Festkörper, wie z. B. die ionischen Verbindung [[Natriumchlorid]] oder das Metall [[Kupfer]], kann in der Regel mit zwei konkurrierenden, aber ansonsten komplementierenden Konzepten beschrieben werden. Das eine Modell basiert auf verbundenen Koordinationspolyedern, das andere auf (dichteste) Kugelpackungen. Diese Modelle sind allerdings nicht mehr anwendbar, sobald z. B. der Grad an Unregelmäßigkeiten oder die Porösität zunimmt. So werden bereits Zeolithe durch Ringe unterschiedlicher Größe charakterisiert, die im dreidimensionalen Kanäle und Käfige bilden. Die Art wie diese Ringe räumlich verbunden sind ist entscheidend für die Beschreibung wichtiger Eigenschaften, wie dem Absorptionsverhalten. Die Beschreibung der räumlichen Verbindung der Ringe erfolgt in der Netzwerktopologie (engl. network topology).<ref name=":0">{{Literatur |Autor=Kaskel, Stefan. |Hrsg= |Titel=The Chemistry of Metal-Organic Frameworks : Synthesis, Characterization, and Applications. |Verlag=Wiley |Ort= |Datum=2016 |ISBN=978-3-527-69308-5 |Seiten=6-7}}</ref>

Da MOFs aus SBUs und Linkern aufgebaut sind ergeben sich [[Myriade]]n von Möglichkeiten, ihre Beschreibung durch Typen verschiedener Netze (innerhalb der Netzwerktopologie) ist daher sinnvoll.<ref name=":0" />

=== Netzwerktopologie ===
Die Beschreibung von MOFs erfolgt durch Netze. Ein Netz besteht aus den sogenannten Knotenpunkten bzw. Konnektoren, welche über die Linker verbunden sind. Die Knotenpunkte sind die anorganischen Baueinheiten in Form isolierter Metallatome oder Metall-Sauerstoff-Cluster. Ein leicht zugängliches Beispiel ist ein Bienenwabenmuster, welches ein 63 - Netz darstellt: Jeder Knotenpunkt eines Sechsrings verbindet drei weitere Sechsringe.<ref name=":1" />

Heutzutage gibt es eine Vielzahl an verwendeten Methoden, um die Netze zu beschreiben, dies hat zu einer großen Verwirrung innerhalb der Forschung geführt.<ref name=":5" />

Verwendet werden unter anderem:<ref name=":5">{{Literatur |Autor=Kaskel, Stefan. |Hrsg= |Titel=The Chemistry of Metal-Organic Frameworks : Synthesis, Characterization, and Applications. |Band=1 |Verlag=Wiley |Ort= |Datum=2016 |ISBN=978-3-527-69308-5 |Seiten=11-12}}</ref>

* [[Schläfli-Symbol|Schläfli-Symbole]], inkl. langer Schläfli-Symbole
* Kristallographische Punktgruppen
* [[Vertex-Symbole]]
* [[Delaney-Symbole]]
* Der drei-Buchstaben Code der RCSR-Datenbank

=== Struktur der anorganischen Baueinheiten ===
Die anorganischen Baueinheiten können aus isolierten Metallatomen, [[Polyoxometallate|Metall-Sauerstoff-Cluster]], -Ketten oder -Schichten bestehen.<ref name=":1" />

=== Breathing effect ===
Beim sog. "Breathing effect" ({{deS}} Atmungseffekt, Atmung) handelt es sich um das Phänomen, dass sich in einzelnen MOFs die kristallographischen Zellparameter in Abhängigkeit äußerer Parameter verändern.<ref name=":1" /> Diese strukturelle Flexibilität stellt eine intensiv erforschte Eigenschaft von MOFs dar.<ref name=":4">{{Literatur |Autor=Kaskel, Stefan. |Hrsg= |Titel=The Chemistry of Metal-Organic Frameworks : Synthesis, Characterization, and Applications. |Band=1 |Verlag=Wiley |Ort= |Datum=2016 |ISBN=978-3-527-69308-5 |Seiten=127-128}}</ref> Äußere Parameter, die das ''Atmen'' auslösen können, sind Temperatur- oder Druckänderung und die Anwesenheit oder Abwesenheit von adsorbierten Gastmolekülen. Dabei bricht die ''Atmung'' keine kovalenten Bindungen, auch bleibt die Gesamttopologie des MOFs erhalten, alle strukturellen Änderungen sind reversibel. Innere Parameter, die das Atmen auslösen sind allgemein abhängig von:<ref name=":7" />

* Der Art des Metallkations in den Ketten
* Der chemische Natur der verschiedenen Gastmoleküle;
* Der Stärke der Wirt-Gast-Wechselwirkungen innerhalb der Poren

Im Speziellen kann es nur dann zum ''Breathing effect'' kommen, wenn Schwachstellen im Gerüst vorhanden sind. Drei Arten von Schwachstellen sind möglich:<ref name=":4" />

* Isomerisierung des Linkers (z. B. bei CAU-10-H oder CAU-13).
* Rotation des Liganden um die O-O-Achse der Carboxylatgruppen ({{enS|kneecap mechanism}}, {{deS|Kniescheibenmechanismus}}, unter anderem zu beobachten bei MIL-53).
* Verschiebung miteinander verwobener Netze (vgl. ''Katenation'').

Ändert sich lediglich das Zellvolumen, nicht aber die anderen kristallographischen Zellparameter wird eher von "flexiblen Strukturen" als vom "Atmen" gesprochen.

=== Katenation ===
Die Katenation (von {{laS|''catena''}} ‚Kette‘) beschreibt das sich gegenseitig Durchdringen von zwei oder mehr Netzwerken, dabei nimmt die Porösität der Verbindung in der Regel ab. Kommt es zwischen den Netzen allerdings zu starken Wechselwirkungen, so verringern sie ihren Abstand zueinander, was zu einer Stabilisierung der Verbindung bei gleichzeitig kaum verringerter Porösität fürt.<ref name=":1" />

== Nomenklatur ==
[[Datei:CSIRO ScienceImage 11684 Scanning electron microscope image of the seed inside the MOF crystals.jpg|mini|MOF-Kristalle unter dem Rasterelektronenmikroskop]]Für Materialien, die der Klasse der porösen Metall-organischen Gerüstverbindungen angehören hat sich etabliert, statt der wenig aussagekräftigen Summenformeln Akronyme zu verwenden. Neben dem [[Akronym]] MOF gibt es noch eine große Vielfalt an anderen Kurzbezeichnungen, die oft aus der Bezeichnung der Forschungseinrichtung, der Orte derselben, Firmennamen oder der Ligandengruppen bestehen. So steht z. B. MIL für Matériaux de l'Institut Lavoisier<ref>C. Livage, C. Egger, G. Férey, ''Chem. Mater.'', '''1999''', ''11'', 1546–1550</ref>, ZIF (= Zeolitic Imidazolate Frameworks)<ref>H. Hayashi, A. P. Côté, H. Furukawa, M. O'Keeffe, O. M. Yaghi, ''[[Nature Materials]]'', '''2007''', ''6'', 501-506</ref>, IRMOF (= IsoReticular Metal-Organic Framework)<ref>M. Eddaoudi, J. Kim, N. Rosi, D. Vodak, J. Wachter, M. O'Keeffe, O. M. Yaghi, ''[[Science]]'', '''2002''', ''295'', 469-472</ref>, HKUST (= Hong Kong University of Science & Technology)<ref>S. S.-Y. Chui, S. M.-F. Lo, J. P. H. Charmant, A. G. Orpen, I. D. Williams, ''Science'', '''1999''', ''283'', 1148-1150</ref>,COF (= Covalent Organic Frameworks)<ref>L. Zhao, C. Zhong, ''J. Phys. Chem. C'', '''2009''', ''113'', 16860–16862</ref>, BAF (= BergAkademie Freiberg Framework)<ref>S. Hausdorf, W. Seichter, E. Weber, F. Mertens, ''Dalton Transactions'', '''2009''', 1107-1113</ref>, MFU (= Metal–Organic Framework Ulm University)<ref>M. Tonigold, Y. Lu, B. Bredenkötter, B. Rieger, S. Bahnmüller, J. Hitzbleck, G. Langstein, D. Volkmer, ''Angew. Chem. Int. Ed.'', '''2009''', ''48'', 7546–7550</ref>, TOF (= Thorium Organic Framework)<ref>K. M. Ok, J. Sung, G. Hu, R. M. J. Jacobs, D. O'Hare, ''J. Am. Chem. Soc.'', '''2008''', ''130'', 3762–3763</ref> oder CAU (= Christian-Albrechts-Universität). Nicht jeder MOF muss also auch "MOF" heißen. Einige bekannte MOF-Strukturen sind [[MOF-5]], MOF-177, HKUST-1, [[MIL-53]], [[BAF-4]] und MFU-1.

== Vergleich zu Zeolithen ==
Im Gegensatz zu [[Zeolithgruppe|Zeolithen]], also anorganischen Kristallen mit Poren ähnlicher Größe, sind MOF weniger temperaturbeständig. Allerdings wird erwartet, dass die vielfältigen Möglichkeiten der organischen Chemie zu einer größeren Vielfalt von Materialien als bei Zeolithen führen wird, und auch die geringere [[Dichte|Massendichte]] ist für manche Anwendungen von Vorteil.

== Anwendungen ==
Für mögliche Anwendungen als [[Katalysator]]en ist die große innere Oberfläche (bis über 4500 [[Quadratmeter|m2]]/[[Gramm|g]] beim MOF-177) von Bedeutung. Die Porengröße kann über die Größe der organischen Liganden exakt festgelegt werden, so dass nur [[Reaktant]]en einer bestimmten Größe hinein passen. Dadurch kann eine hohe Selektivität erwartet werden.

Einige MOFs weisen sehr gute Adsorptionseigenschaften auf, diese machen sie interessant für den Einsatz in [[Adsorptionskältemaschine]]n. In einer Adsorptionskältemaschine wird Wärme, bzw. Kälte durch Adsorption bzw. Verdampfen eines Lösungsmittels erzeugt. Dazu wird das System in zwei Teilsysteme geteilt, in dem einem befindet sich ein Lösungsmittel (z. B. Wasser) und in dem anderen der MOF. Beide Teilsysteme sind durch ein Verbindungsrohr mit Ventil verbunden, wird das Ventil geöffnet, so kann Lösungsmittel verdampfen und entzieht der Umgebung Wärme (Verdampfungsenthalpie), während bei der Adsorption des Lösungsmittels am MOF Wärme frei wird (Adsorptionsenthalpie).<ref>{{Literatur |Autor=Dominik Fröhlich, Evangelia Pantatosaki, Panagiotis D. Kolokathis, Karen Markey, Helge Reinsch |Titel=Water adsorption behaviour of CAU-10-H: a thorough investigation of its structure–property relationships |Sammelwerk=Journal of Materials Chemistry A |Band=4 |Nummer=30 |Datum=2016-07-26 |ISSN=2050-7496 |Seiten=11859–11869 |Online=http://xlink.rsc.org/?DOI=C6TA01757F |Abruf=2018-01-26 |DOI=10.1039/c6ta01757f}}</ref>

== Varianten ==
Am besten untersucht ist MOF-5, dessen Formel Zn4O(BDC)3 ist. Die Elementarzelle besteht aus einem Zn4O-Tetraeder. An jede Kante des Tetraeders bindet ein organischer Ligand (1,4-Benzoldicarboxyl, kurz BDC), das ergibt sechs BDC-Moleküle an jedem Zn4O-Cluster. Mit den anderen Enden binden die BDC-Moleküle an andere Zn4O-Cluster. Dadurch kommt ein regelmäßiges, kubisches Gitter zustande, bei dem die Zn4O-Cluster die Eckpunkte der Würfel und die BDC-Moleküle die Kanten bilden. In den Hohlräumen im Inneren der Würfel bleiben Moleküle des [[Lösungsmittel]]s, das zur Synthese verwendet wird, zurück. Das Lösungsmittel wird durch Erhitzen entfernt.

Analoge 2D-Strukturen sind auch auf Oberflächen direkt mit [[Rastertunnelmikroskop]]ie beobachtbar.<ref name="Breitruck">A. Breitruck, H.E. Hoster, R.J. Behm, J. Phys. Chem. C, 113, 2009 21265-21268 ''Short-range order in a metal-organic network'' [http://www.uni-ulm.de/~hhoster/personal/Breitruck%20et%20al%20JPC%20Lett.pdf (PDF; 7,2 MB)]</ref>

Ein neues Verfahren zur Herstellung metallorganischer Gerüste (MOFs) haben Forscher des Instituts für Funktionelle Grenzflächen (IFG) des [[KIT]], der [[Jacobs University Bremen]] und weiterer Einrichtungen entwickelt. Hierbei wachsen die MOF-Strukturen [[epitaktisch]], das heißt schichtweise, auf der Oberfläche von Substraten (SURMOFs – Surface Mounted Metal Organic Frameworks). So lassen sich Größe und Form der Poren ebenso wie deren chemische Funktionalität für die jeweilige Anwendung maßschneidern. Eine spezielle Methode, die sogenannte Flüssigphasen-Epitaxie (LPE – Liquid Phase Epitaxy) gestattet es, auch Gerüststrukturen herzustellen, die sich mit den normalen nasschemischen Methoden nicht erzeugen lassen. Zur Herstellung dieser neuartigen, als SURMOFs 2 bezeichneten Serie von MOFs synthetisierten die Wissenschaftler verschiedene organische Moleküle unterschiedlicher Länge. Die Porengröße der neuen metallorganischen Gerüstverbindungen beträgt bis zu drei mal drei Nanometer. Die Forscher arbeiten daran, die Länge der organischen Streben noch weiter zu vergrößern, um noch größere Proteine und im nächsten Schritt sogar metallische Nanopartikel in die Gerüststrukturen einzubetten, was interessante Anwendungen in der Optik und Photonik ermöglichen würde.<ref>{{Literatur |Autor=Jinxuan Liu, Binit Lukose, Osama Shekhah, Hasan Kemal Arslan, Peter Weidler, Hartmut Gliemann, Stefan Bräse, Sylvain Grosjean, Adelheid Godt, Xinliang Feng, Klaus Müllen, Ioan‐Bogdan Magdau, Thomas Heine, Christof Wöll |Titel=A novel series of isoreticular metal organic frameworks: realizing metastable structures by liquid phase epitaxy |Sammelwerk=Nature Scientific Reports 2, Article number: 921 |Datum=2012 |DOI=10.1038/srep00921}}[http://www.nature.com/srep/2012/121204/srep00921/full/srep00921.html full text]</ref>

== Charakterisierung ==
Zur Charakterisierung eines MOFs stehen unterschiedliche Methoden zur Verfügung:

* [[Schwingungsspektroskopie]]
* Röntgenpulverbeugung
* CHNS [[Elementaranalyse]]
* [[Thermogravimetrie]]
* [[Adsorption|Sorptionsmessung]]
* ...

== Literatur ==
* Stefan Kaskel: {{Webarchiv | url=http://www.gdch.de/taetigkeiten/nch/inhalt/jg2005/mofs.pdf | wayback=20071006101751 | text=''Poren per Baukasten''}}, Nachrichten aus der Chemie, 53, April 2005, 394-399.
* A. Breitruck, H.E. Hoster, R.J. Behm, J. Phys. Chem. C, 113, 2009 21265-21268 ''Short-range order in a metal-organic network''<ref name="Breitruck" />

== Weblinks ==
{{Commonscat|Metal-organic frameworks}}
* [http://www.chymiatrie.de/index.php/component/content/article/231-video-74 Video: Multifunktionale MOFs]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Chemikaliengruppe]]
[[Kategorie:Material nach Struktur]]
[[Kategorie:Metal Organic Framework| ]]