Deconstructing the crystal structures of metal-organic frameworks and related materials into their underlying nets

Chemical Reviews

Volumn 112, Issue 2, 2012, Pages 675-702

  O'Keeffe, Michael ^a,b   Yaghi, Omar M ^b,c  

^a ARIZONA STATE UNIVERSITY   (United States)

^b UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^c Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)   (South Korea)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CU ATOMS; CYCLIC OLIGOSACCHARIDES; FOUR-POINT; ISOPHTHALIC ACID; METAL ORGANIC FRAMEWORK; PADDLE WHEELS;

GLUCOSE; JAVA PROGRAMMING LANGUAGE; WHEELS;

CARBON DIOXIDE;

EID: 84856967626     PISSN: 00092665     EISSN: 15206890     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cr200205j     Document Type: Review

References (130)

1. O'Keeffe, M. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1215
2. Farha, O. K.; Yazaydin, O. E.; Eriazici, I.; Malliakas, C. D.; Christos, D.; Hauser, B. G.; Kanatzidis, M. G.; Nguyen, S. T.; Snurr, R. Q.; Hupp, J. T. Nature Chem. 2010, 2, 944
3. Yazaydin, A. O.; Snurr, R. Q.; Park, T. H.; Koh, K.; Liu, J.; LeVan, M. D.; Bemin, A. I.; Jakubczak, P.; Lanuza, M.; Galloway, D. B.; Low, J. J.; Willis, R. R. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 18198
4. see e.g. Ewald, P. P.; Hermann, C., Eds. Strukturbericht 1913-1928; Akademische Verlagsgesellschaft M. B. H.: Leipzig, 1931.
5. Wells, A. F. Three-Dimensional Nets and Polyhedra; Wiley: New York, 1977.
6. Wells, A. F. Further Studies of Three-Dimensional Nets; Monograph 9; Am. Cryst. Assoc.: Littleton, CO, 1979.
7. Iwamoto, T. Inclusion Compounds; Atwood, J. L.; Davies, J. E. D.; MacNicol, D. D., Eds.; Oxford Univ. Press: London, 1991; Chapter 6.
8. Kitazawa, T.; Nishikiori, S.; Iwamoto, T. J. Chem. Soc. Dalton 1994, 3695
9. Iwamoto, T.; Kitazawa, T.; Nishikiori, S.; Yuge, H. J. Chem. Soc. Dalton 1997, 4127. These papers give references to the extensive earlier work of this group
10. Hoskins, B. F.; Robson, R. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 1546
11. Robson, R. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 2000, 3735
12. Bowes, C. L.; Ozin, G. A. Adv. Mater. 1996, 8, 13
13. Schindler, M.; Hawthorne, F. C.; Baur, W. H. Acta Crystallogr. B 1999, 55, 811
14. O'Keeffe, M.; Eddaoudi, M.; Li, H.; Reineke, T. M.; Yaghi, O. M. J. Solid State Chem. 2000, 152, 3
15. Yaghi, O. M.; O'Keeffe, M.; Ockwig, N. W.; Chae, H. K.; Eddaoudi, M.; Kim, J. Nature 2003, 423, 705
16. Oührstrom, L.; Larsson, K. Molecular Based Materials: The Structural Network Approach; Elsevier: Amsterdam, 2005.
17. Ockwig, N. W.; Delgado-Friedrichs, O.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Acc. Chem. Res. 2005, 38, 176
18. Eddaoudi, M.; Kim, J.; Rosi, N.; Vodak, D.; Wachter, J.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Science 2002, 295, 469
19. Delgado-Friedrichs, O.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Acta Crystallogr. A 2003, 59, 22
20. Delgado-Friedrichs, O.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Acta Crystallogr. A 2003, 59, 515
21. Bonneau, C; Delgado-Friedrichs, O.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Acta Crystallogr. A 2004, 60, 517
22. Delgado-Friedrichs, O.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Acta Crystallogr. A 2006, 62, 350
23. Delgado-Friedrichs, O.; O'Keeffe, M. Acta Crystallogr. A 2007, 63, 418
24. Delgado-Friedrichs, O.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 1035
25. O'Keeffe, M.; Peskov, M. A.; Ramsden, S. J.; Yaghi, O. M. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1782. RCSR can be accessed at rcsr.anu.edu.au
26. Ramsden, S. J.; Robins, V.; Hyde, S. T. Acta Crystallogr. A 2009, 65, 81
27. Hyde, S. T.; Delgado-Friedrichs, O.; Ramsden, S. J.; Robins, V. Solid State Sci. 2006, 8, 740. EPINET can be accessed at epinet.anu.edu.au
28. Blatov, V. A. Cryst. Rev. 2004, 10, 249
29. Blatov, V. A. IUCr CompComm Newslett. 2006, 7, 4. TOPOS is available at www.topos.ssu.samara.ru
30. Cubic: Fischer, W. Acta Crystallogr. A 2004, 60, 246
31. Tetragonal: Fischer, W. Acta Crystallogr. A 2005, 61, 435
32. Hexagonal: Sowa, H.; Koch, E. Acta Crystallogr. A 2006, 62, 379
33. Orthorhombic: Sowa, H.; Fischer, W. Acta Crystallogr. A 2010, 66, 292
34. Triclinic: Fischer, W.; Koch, E. Acta Crystallogr. A 2003, 59, 509. These papers give references to earlier work
35. Delgado-Friedrichs, O.; O'Keeffe, M. J. Solid State Chem. 2005, 178, 2480
36. The term topology is widely misused in many areas of chemistry, even to mean structure, as noted: Francl, M. Nature Chem. 2009, 1, 334. We call attention to another misuse below
37. Delgado-Friedrichs, O.; O'Keeffe, M. Acta Crystallogr. A 2003, 59, 35. The program Systre is available at gavrog.org
38. O'Keeffe, M. Zeits. Kristallogr. 1991, 196, 21
39. Baerlocher, Ch.; McCusker, L. B.; Olson, D. H. Atlas of Zeolite Framework Types, 6 th revised ed.; Elsevier: Amsterdam, 2007. www.iza-structure.org/ databases/.
40. Blatov, V. A.; O'Keeffe, M.; Proserpio, D. M. CrystEngComm 2010, 12, 44
41. Blatov, V. A.; Delgado-Friedrichs, O.; O'Keeffe, M.; Proserpio, D. M. Acta Crystallogr. 2007, A63, 418
42. Alexandrov, E. V.; Blatov, V. A.; Kochetkov, A. V.; Proserpio, D. M. CrystEngComm 2011, 12, 3947
43. Delgado-Friedrichs, O.; Foster, M. D.; O'Keeffe., M.; Proserpio, D. M.; Treacy, M. M. J.; Yaghi, O. M. J. Solid State Chem. 2005, 178, 2533
44. Tranchemontagne, D. J.; Ni, Z.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 5126
45. Baburin, I. A.; Blatov, V. A. Acta Crystallogr. B 2007, 63, 79
46. Vlasselaer, S.; D'Olieslager, W.; D'Hont, M. J. Inorg. Nucl. Chem. 1976, 38, 327
47. Bennett, M. W.; Shores, M. P.; Beauvais, M. G.; Long, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 6664
48. Tranchemontagne, D. J.; Mendoza-Cortés, J. L.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1257
49. Li, H.; Eddaoudi, M.; Groy, T. J.; Yaghi, O. M. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 8572
50. Chen, B.; Reineke, T. M.; Eddaoudi, M.; Kampf, J. W.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 1559
51. Kim, J.; Chen, B.; Reineke, T. M.; Li, H.; Eddaoudi, M.; Moler, D. B.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 8239
52. Wong-Foy, A. G.; Lebel, O.; Matzger, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15740
53. Chun, H.; Kim, D.; Dybtsev, D. N.; Kim, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 971
54. Li, H.; Eddaoudi, M.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Nature 1999, 402, 276
55. Surble, S; Serre, C.; Mellot-Draznieks, C.; Millange, F.; Férey, G. Chem. Commun. 2006, 284
56. Ma, S; Zhou, H.-C. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 11734
57. For a similar SBU, see also the following: Ma, S.; Wang, X.-S.; Yuan, D.; Zhou, H.-C. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 130
58. Dinca, M.; Dailly, A.; Liu, Y; Brown, C. M.; Neumann, D. A.; Long, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16874
59. For a similar SBU, see also the following: Dinca, M.; Han, W. S.; Liu, Y.; Dailly, A.; Brown, C. M.; Long, J. R. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 1419
60. Cavka, J. H.; Jakobsen, S.; Olsbye, U.; Guillou, N.; Lamberti, C.; Bordiga, S.; Lillerud, K. P. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 13850
61. Chae, H. K.; Kim, J.; Delgado-Friedrichs, O.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 3907
62. Chae, H. K.; Siberio-Pérez, D. Y.; Kim, J.; Go, Y.; Eddaoudi, M.; Matzger, A. J.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Nature 2004, 427, 523
63. Furukawa, H.; Ko, N.; Go, Y. B.; Aratani, N.; Choi, S. B.; Choi, E.; Yazaydin, A Oü.; Snurr, R. Q.; O'Keeffe, M.; Kim, J.; Yaghi, O. M. Science 2010, 329, 424
64. Natarajan, R.; Savitha, G.; Dominiak, P.; Wozniak, K.; Moorthy, J. N. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 2115
65. Sun, D.; Collins, D. J.; Ke, Y.; Zuo, J.-L.; Zhou, H. C. Chem. - Eur. J. 2006, 12, 3768
66. Liu, Y.; Eubank, J. F.; Cairns, A. J.; Eckert, J.; Kravtsov, V. Ch.; Luebke, R.; Eddaoudi, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 3278
67. Chen, B.; Ockwig, N. W.; Millward, A. R.; Contreras, D. S.; Yaghi, O. M. Angew, Chem. Int. Ed. 2005, 44, 4745
68. Lin, X.; Jia, J.; Zhao, X.; Thomas, M.; Blake, A. J.; Walker, A. S.; Chmpness, N. R.; Hubberstey, P.; Schroüder, M. Angew, Chem. Int. Ed. 2006, 45, 7358
69. For other MOFs isoreticular with MOF-505, see: Hu, Y.; Xiang, S.; Zhang, W.; Zhang, Z.; Wang, L.; Bai, J.; Chen, B. Chem. Commun. 2009, 7551
70. Ma, L.; Falkowski, J. M.; Abney, C.; Lin, W. Nat. Chem. 2010, 2, 838
71. Dahmam, T.; Rittner, P.; Boüger-Siedel, S.; Gruehn, R. J. Alloys Compd. 1994, 216, 11
72. Iwamoto, T.; Shriver, D. F. Inorg. Chem. 1972, 11, 2570
73. Abrahams, B. F.; Batten, S. R.; Hamit, H.; Hoskins, B. F.; Robson, R. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1996, 35, 469
74. Yuan, A.-H.; Ju, R.-Q.; Chen, Y.-Y.; Li, Y.-Z. CrystEngComm. 2010, 12, 1382
75. Robl, G. Mater. Res. Bull. 1992, 27, 99
76. Stein, O.; Ruschewitz, U. Acta Crystallogr. E 2005, 61, m2680
77. Wang., F.-K.; Song, X.-K.; Yang, S.-Y.; Huang, R.-B.; Zheng, L.-S. Inorg. Chem. Commun. 2007, 10, 1198
78. Yang, S. Y.; Long, L. S.; Huang, R. B.; Zheng, L. S. Chem. Commun. 2002, 472
79. Yang, S. Y.; Long, L. S.; Jiang, Y. B.; Huang, R. B.; Zheng, L. S. Chem. Mater. 2002, 14, 3229
80. Fang, Q.-R.; Zhu, G.-S.; Xue, M.; Zhang, Q.-L.; Sun, J.-Y.; Guo, X.-D.; Qiu, S.-L.; Xu, S.-T.; Wang, P.; Wang, D.-J.; Wei, Y. Chem. - Eur. J. 2006, 12, 3754
81. Fang, Q.-R.; Zhu, G.-S.; Jin, Z.; Xue, M.; Wei, X.; Wang, D.-J.; Qiu, S.-L. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 6126
82. Sra, A. K.; Rombaut, G.; Lahitête, F.; Golhen, S.; Ouahab, L.; Mathoniere, C.; Yakhmi, J. V.; Kahn, O. New J. Chem. 2000, 24, 871
83. Chun, H. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 800
84. Chun, H.; Jung, H.; Seo, J. Inorg. Chem. 2009, 48, 2043
85. Eddaoudi, M.; Kim, J.; Wachter, J. B.; Chae, H. K.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 4368
86. Moulton, B.; Lu, J.; Mondal, A.; Zaworotko, M. J. Chem. Commun. 2001, 863
87. Wang., H.-N.; Meng, X.; Yang, G.-S.; Wang, X.-L.; Shao, K. Z.; Su, Z.-M.; Wang, C.-G. Chem. Commun. 2011, 47, 7128
88. Nouar, F.; Eubank, J. F.; Bousquet, T.; Wojtas, L.; Zawarotko, M. J.; Eddaoudi, M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1833
89. Zhou, Y.; Park, M.; Hong, S.; Lah, M. S. Chem. Commun. 2008, 2340
90. Hong, S.; Oh, M.; Park, M.; Yoom, J. W.; Chang, J.-S.; Lah, M. S Chem. Commun. 2009, 5397
91. Zhao, D.; Yuan, D.; Sun, D.; Zhou, H.-C. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 9186
92. Yan, Y.; Telepeni, I.; Yang, S. H.; Lin, X.; Kockelmann, W.; Dailly, A.; Blake, A. J.; Lewis, W.; Walker, G. S.; Allan, D. R.; Barnett, S. A.; Champness, N. R.; Schroder, M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 4092
93. Yuan, D.; Zhao, D.; Sun, D.; Zhou, H.-C. Angew. Chem. Int. Ed 2010, 49, 5357
94. Guo, Z.; Wu, H.; Srinivas, G.; Zhou, Y.; Xiang, S.; Chen, Z.; Yang, Y; Zhou, W.; O'Keeffe, M.; Chen, B. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 3178
95. Moriera de Olivera, M.; Eon, J.-G. Acta Crystallogr. 2011, A67, 240
96. Chen, Z.; Xiang, S.; Liao, T.; Yang, Y.; Chen, S.; Zhou, Y.; Zhao, D.; Chen, B. Cryst Growth Des. 2010, 10, 2775
97. Jia, J.; Sun, F.; Fang, Q.; Liang, X.; Cai, K.; Bian, Z.; Zhao, H.; Gao, L.; Zhu, G. Chem. Commun. 2011, 47, 9167
98. Ma, L.; Mihalcik, D. J.; Lin, W. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 4610
99. Batten, S. R.; Hoskins, B. F.; Robson, R. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5385
100. Zhang, X.-M.; Zheng, Y.-Z.; Li, C.-R.; Zhang, W.-X.; Chen, X. M. Cryst. Growth Des. 2007, 7, 980
101. Jia, J.; Lin, X.; Wilson, C.; Blake, A. J.; Champness, N. R.; Hubbersty, P.; Walker, G.; Cussen, E. J.; Schroüder, M. Chem. Commun. 2007, 840
102. Volkringer, C.; Popov, D.; Loiseau, T.; Guillou, N.; Férey, G.; Haouas, M.; Taulelle, F.; Mellot-Draznieks, C.; Burghammer, M.; Riekel, C. Nature Mats. 2007, 6, 760
103. Zhang, X.-M.; Lv, J.; Ji, F.; Wu, H.-S.; Jiao, H.; Schleyer, P. v. R. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 4788
104. Perry, J. J., IV; Kravtsov, V. Ch.; McManus, G. J.; Zaworotko, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 10076
105. Perry, J. J, IV; Perman, J. A.; Zaworotko, M. J. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1400
106. Wang, X.-S.; Ma, S.; Forster, P. M.; Yuan, D.; Eckert, J.; López, J. J.; Murphy, B. J.; Parise, J. B.; Zhou, H.-C. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 7263
107. Smaldone, R. A.; Forgon, R. S.; Furukawa, H.; Gassensmith, J. J.; Slawin, A. M. Z.; Yaghi, O. M.; Stoddart, J. F. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 8630
108. Férey, G; Mellot-Draznieks, C.; Serre, C.; Millange, F.; Dutourm, J.; Surblé, S.; Margiolaki, I. Science 2005, 239, 2040
109. O'Keeffe, M. Mater. Res. Bull. 2006, 41, 911
110. Férey, G.; Serre, C.; Mellot-Draznieks, C.; Millange, F.; Surblé, S.; Dutour, J.; Margiolaki, I. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 6296
111. Park, Y. K.; Choi, S. B.; Kim, H.; Kim, K.; Won, B.-H.; Choi, K.; Choi, J.-S.; Ahn, W.-S.; Won, N.; Kim, S.; Jung, D. H.; Choi, S. H.; Kim, G.-H.; Cha, S.-S.; Jhon, Y. H.; Yang, J. K.; Kim, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 8230
112. Rosi, N. L.; Kim., J.; Eddaoudi, M.; Chen, B.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 1504
113. Férey, G.; Serre, C. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 109
114. Serre, C; Millange, F.; Thouvenot, C.; Nogues, M.; Marsolier, G.; Loueür, D.; Férey, G. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 13519
115. Barthelet, K.; Marrot, J.; Riou, D.; Férey, G. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41, 28
116. Rosi, N. L.; Eddaoudi, M.; Kim, J.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41, 284
117. Zhang, X.-H.; Hao, Z.-M.; Zhang, X.-M. Chem. - Eur. J. 2011, 20, 5585
118. Colombo, V.; Galli, S.; Choi, H. J.; Han, G. D.; Maspero, A.; Palmisano, G.; Masciocchi, N.; Long, J. R. Chem. Sci. 2011, 2, 1311
119. Bondar, O. A.; Lukashuk, L. V.; Lysenko, A. B.; Krautscheid, H; Rusanov, E. B.; Chernega, A. N.; Domasevitch, K. V. CrystEngComm 2008, 10, 216
120. Perles, J.; Iglesias, M.; Martin-Liengo, M.-Á.; Monge, M. Á.; Valero, C,R; Snejko, N. Chem. Mater. 2005, 17, 5837
121. Miller, S. R.; Wright, P. A.; Serre, C.; Loiseau, T.; Marrot, J.; Férey, G. Chem. Commun. 2005, 3850
122. Monge, Á.; Gándara, F.; Gutiérrez-Pueblo, E.; Snejko, N. CrystEngComm 2011, 13, 5031.
123. Gao, X, D.; Zhu, G. S.; Li, Z. Y.; Sun, F. X.; Yang, Z, H; Qiu, S. L. Chem. Commun. 2006, 3172
124. Chen, B.; Yang, Y.; Zapata, F.; Lin, G.; Qian, G.; Lobkovsky, E. B. Adv. Mater. 2007, 19, 1693
125. Gustavsson, M.; Bartosewicz, A.; Martin-Matute, N.; Sun, J.; Grins, J.; Zhao, T.; Li, Z.; Ahu, G; Zou, X. Chem. Mater. 2011, 22, 3316
126. Guo, Z.; Xu, H.; Su, S.; Cai, J.; Dang, S.; Xiang, S.; Qian, G.; Zhang, H.; O'Keeffe, M.; Chen, B. Chem. Commun. 2011, 19, 5551
127. Gadipelli, S.; Ford, J.; Zhou, W.; Wu, H.; Udovic, T. J.; Yildirum, T. Chem. Eur. J. 2011, 17, 6043
128. Dan-hardi, M.; Serre, C.; Frot, T.; Rozes, L.; Maurin, G.; Sanchez, C.; Férey, G. J. Am. Chem. Soc. 2011, 131, 10857
129. Sumida, K.; Hill, M. R.; Horike, S.; Dailly, A.; Long, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15120
130. Hyde, S. T.; Delgado-Friedrichs, O. Solid State Sci. 2011, 13, 676