We present an advanced material exhibiting a spin crossover (SCO) effect generated by the combined application of two external stimuli, temperature and chemical treatment related to the crystallization solvent exchange. The reported material is based on a bimetallic {[FeII(4-Brphpy)4]3[ReV(CN)8]2}⋅7MeOH [1, 4-Brphpy = 4-(4-bromophenyl)pyridine] coordination network built of cyanido-bridged layers and interstitial methanol molecules. A weakly bonded solvent can be exchanged into the water, which results in a hydrated phase, {[FeII(4-Brphpy)4]3[ReV(CN)8]2}⋅5H2O (1-hyd). The difference in solvent content between 1 and 1-hyd is sufficient to induce a remarkable change in spin transition properties. Despite the {N6} coordination environment around Fe(II), 1 reveals a stable high-spin state in the whole 2–300 K temperature range, which was assigned to the stiffening of the framework due to a series of non-covalent interactions involving solvent and 4-Brphpy ligands. Upon the exchange of solvent to water, the framework of 1-hyd becomes more flexible producing a thermally induced SCO effect, which occurs in two distinguishable steps in the broad 70–250 K range. The 1 to 1-hyd transformation can be reversed by immersion in the original solvent, thus, the chemical ON–OFF switching of a thermal SCO effect was achieved. This work shows that solvent exchange processes within bimetallic layered FeII–[ReV(CN)8]3– networks give an efficient route for reversible chemical modulation of thermally induced SCO properties.

1.
S.
Horike
,
S.
Shimomura
, and
S.
Kitagawa
,
Nat. Chem.
1
,
695
704
(
2009
).
2.
3.
S.
Ohkoshi
,
Y.
Tsunobuchi
,
T.
Matsuda
,
K.
Hashimoto
,
A.
Namai
,
F.
Hakoe
, and
H.
Tokoro
,
Nat. Chem.
2
,
539
545
(
2010
).
4.
O. N.
Risset
,
P. A.
Quintero
,
T. V.
Brinzari
,
M. J.
Andrus
,
M. W.
Lufaso
,
M. W.
Meisel
, and
D. R.
Talham
,
J. Am. Chem. Soc.
136
,
15660
15669
(
2014
).
5.
Y.
Wang
,
Z.
Zhou
,
T.
Wen
,
Y.
Zhou
,
N.
Li
,
F.
Han
,
Y.
Xiao
,
P.
Chow
,
J.
Sun
,
M.
Pravica
,
A. L.
Cornelius
,
W.
Yang
, and
Y.
Zhao
,
J. Am. Chem. Soc.
138
,
15751
15757
(
2016
).
6.
M.
Fittipaldi
,
A.
Cini
,
G.
Annino
,
A.
Vindigni
,
A.
Caneschi
, and
R.
Sessoli
,
Nat. Mater.
18
,
329
334
(
2019
).
7.
Y.
Xin
,
J.
Wang
,
M.
Zychowicz
,
J. J.
Zakrzewski
,
K.
Nakabayashi
,
B.
Sieklucka
,
S.
Chorazy
, and
S.
Ohkoshi
,
J. Am. Chem. Soc.
141
,
18211
18220
(
2019
).
8.
J.
Long
,
M. S.
Ivanov
,
V. A.
Khomchenko
,
E.
Mamontova
,
J.-M.
Thibaud
,
J.
Rouquette
,
M.
Beaudhuin
,
D.
Granier
,
R. A. S.
Ferreira
,
L. D.
Carlos
,
B.
Donnadieu
,
M. S. C.
Henriques
,
J. A.
Paixão
,
Y.
Guari
, and
J.
Larionova
,
Science
367
,
671
676
(
2020
).
9.
10.
L.
Bogani
and
W.
Wernsdorfer
,
Nat. Mater.
7
,
179
186
(
2008
).
11.
M.
Irie
,
T.
Fukaminato
,
K.
Matsuda
, and
S.
Kobatake
,
Chem. Rev.
114
,
12174
12277
(
2014
).
12.
T. L.
Mako
,
J. M.
Racicot
, and
M.
Levine
,
Chem. Rev.
119
,
322
477
(
2019
).
13.
J. L.
Zhang
,
J. Q.
Zhong
,
J. D.
Lin
,
W. P.
Hu
,
K.
Wu
,
G. Q.
Xu
,
A. T. S.
Wee
, and
W.
Chen
,
Chem. Soc. Rev.
44
,
2998
3022
(
2015
).
14.
A.
Halcrow
,
Spin-Crossover Materials Properties and Applications
(
John Wiley & Sons, Ltd.
,
Oxford
,
2013
).
15.
S.
Hayami
,
Y.
Komatsu
,
T.
Shimizu
,
H.
Kamihata
, and
Y. H.
Lee
,
Coord. Chem. Rev.
255
,
1981
1990
(
2011
).
16.
G. G.
Morgan
,
K. D.
Murnaghan
,
H.
Müller-Bunz
,
V.
McKee
, and
C. J.
Harding
,
Angew. Chem. Int. Ed.
45
,
7192
7195
(
2006
).
17.
M. C.
Muñoz
and
J. A.
Real
,
Coord. Chem. Rev.
255
,
2068
2093
(
2011
).
18.
F.
Prins
,
M.
Monrabal-Capilla
,
E. A.
Osorio
,
E.
Coronado
, and
H. S. J.
van der Zant
,
Adv. Mater.
23
,
1545
1549
(
2011
).
19.
M.
Estrader
,
J.
Salinas Uber
,
L. A.
Barrios
,
J.
Garcia
,
L.
Lloyd-Williams
,
O.
Roubeau
,
S. J.
Teat
, and
G.
Aromi
,
Angew. Chem. Int. Ed.
56
,
15622
15627
(
2017
).
20.
M.
Paez-Espejo
,
M.
Sy
, and
K.
Boukheddaden
,
J. Am. Chem. Soc.
140
,
11954
11964
(
2018
).
21.
D.
Shao
,
L.
Shi
,
L.
Yin
,
B.-L.
Wang
,
Z.-X.
Wang
,
Y.-Q.
Zhang
, and
X.-Y.
Wang
,
Chem. Sci.
9
,
7986
7991
(
2018
).
22.
T.
Shiga
,
R.
Saiki
,
L.
Akiyama
,
R.
Kumai
,
D.
Natke
,
F.
Renz
,
J. M.
Cameron
,
G. N.
Newton
, and
H.
Oshio
,
Angew. Chem. Int. Ed.
58
,
5658
5662
(
2019
).
23.
A.
Enríquez-Cabrera
,
L.
Routaboul
,
L.
Salmon
, and
A.
Bousseksou
,
Dalton Trans.
48
,
16853
16856
(
2019
).
24.
R.
Jankowski
,
M.
Reczyński
,
S.
Chorazy
,
M.
Zychowicz
,
M.
Arczyński
,
M.
Kozieł
,
K.
Ogorzały
,
W.
Makowski
,
D.
Pinkowicz
, and
B.
Sieklucka
,
Chem. Eur. J.
26
,
11187
11198
(
2020
).
25.
S.
Brooker
,
Chem. Soc. Rev.
44
,
2880
2892
(
2015
).
26.
L.
Catala
and
T.
Mallah
,
Coord. Chem. Rev.
346
,
32
61
(
2017
).
27.
G.
Molnár
,
S.
Rat
,
L.
Salmon
,
W.
Nicolazzi
, and
A.
Bousseksou
,
Adv. Mater.
30
,
1703862
(
2017
).
28.
C.
Lochenie
,
K.
Schötz
,
F.
Panzer
,
H.
Kurz
,
B.
Maier
,
F.
Puchtler
,
S.
Agarwal
,
A.
Köhler
, and
B.
Weber
,
J. Am. Chem. Soc.
140
,
700
709
(
2018
).
29.
B.
Benaicha
,
K.
Van Do
,
A.
Yangui
,
N.
Pittala
,
A.
Lusson
,
M.
Sy
,
G.
Bouchez
,
H.
Fourati
,
C. J.
Gómez-García
,
S.
Triki
, and
K.
Boukheddaden
,
Chem. Sci.
10
,
6791
6798
(
2019
).
30.
E.
Trzop
,
D.
Zhang
,
L.
Piñeiro-Lopez
,
F. J.
Valverde-Muñoz
,
M. C.
Muñoz
,
L.
Palatinus
,
L.
Guerin
,
H.
Cailleau
,
J. A.
Real
, and
E.
Collet
,
Angew. Chem. Int. Ed.
55
,
8675
8679
(
2016
).
31.
N. F.
Sciortino
,
K. A.
Zenere
,
M. E.
Corrigan
,
G. J.
Halder
,
G.
Chastanet
,
J.-F.
Létard
,
C. J.
Kepert
, and
S. M.
Neville
,
Chem. Sci.
8
,
701
707
(
2017
).
32.
M.
Ohba
,
K.
Yoneda
,
G.
Agustí
,
M. C.
Muñoz
,
A. B.
Gaspar
,
J. A.
Real
,
M.
Yamasaki
,
H.
Ando
,
Y.
Nakao
,
S.
Sakaki
, and
S.
Kitagawa
,
Angew. Chem. Int. Ed.
48
,
4767
4771
(
2009
).
33.
P. D.
Southon
,
L.
Liu
,
E. A.
Fellows
,
D. J.
Price
,
G. J.
Halder
,
K. W.
Chapman
,
B.
Moubaraki
,
K. S.
Murray
,
J.-F.
Létard
, and
C. J.
Kepert
,
J. Am. Chem. Soc.
131
,
10998
11009
(
2009
).
34.
X.
Bao
,
H. J.
Shepherd
,
L.
Salmon
,
G.
Molnár
,
M.-L.
Tong
, and
A.
Bousseksou
,
Angew. Chem. Int. Ed.
52
,
1198
1202
(
2013
).
35.
E.
Milin
,
V.
Patinec
,
S.
Triki
,
E.-E.
Bendeif
,
S.
Pillet
,
M.
Marchivie
,
G.
Chastanet
, and
K.
Boukheddaden
,
Inorg. Chem.
55
,
11652
11661
(
2016
).
36.
J. E.
Clements
,
J. R.
Price
,
S. M.
Neville
, and
C. J.
Kepert
,
Angew. Chem. Int. Ed.
55
,
15105
15109
(
2016
).
37.
T.
Delgado
,
M.
Meneses-Sánchez
,
L.
Piñeiro-López
,
C.
Bartual-Murgui
,
M. C.
Muñoz
, and
J. A.
Real
,
Chem. Sci.
9
,
8446
8452
(
2018
).
38.
S.
Ohkoshi
,
S.
Takano
,
K.
Imoto
,
M.
Yoshikiyo
,
A.
Namai
, and
H.
Tokoro
,
Nat. Photonics
8
,
65
71
(
2014
).
39.
S.
Ohkoshi
,
K.
Imoto
,
Y.
Tsunobuchi
,
S.
Takano
, and
H.
Tokoro
,
Nat. Chem.
3
,
564
569
(
2011
).
40.
M.
Arai
,
W.
Kosaka
,
T.
Matsuda
, and
S.
Ohkoshi
,
Angew. Chem. Int. Ed.
47
,
6885
6887
(
2008
).
41.
A.
Mondal
,
Y.
Li
,
L.-M.
Chamoreau
,
M.
Seuleiman
,
L.
Rechignat
,
A.
Bousseksou
,
M.-L.
Boillot
, and
R.
Lescouëzec
,
Chem. Commun.
50
,
2893
2895
(
2014
).
42.
D.
Pinkowicz
,
M.
Rams
,
M.
Mišek
,
K. V.
Kamenev
,
H.
Tomkowiak
,
A.
Katrusiak
, and
B.
Sieklucka
,
J. Am. Chem. Soc.
137
,
8795
8802
(
2015
).
43.
M.
Arczyński
,
M.
Rams
,
J.
Stanek
,
M.
Fitta
,
B.
Sieklucka
,
K. R.
Dunbar
, and
D.
Pinkowicz
,
Inorg. Chem.
56
,
4021
4027
(
2017
).
44.
M.
Arczyński
,
J.
Stanek
,
B.
Sieklucka
,
K. R.
Dunbar
, and
D.
Pinkowicz
,
J. Am. Chem. Soc.
141
,
19067
19077
(
2019
).
45.
R.-M.
Wei
,
M.
Kong
,
F.
Cao
,
J.
Li
,
T.-C.
Pu
,
L.
Yang
,
X.-L.
Zhang
, and
Y.
Song
,
Dalton Trans.
45
,
18643
18652
(
2016
).
46.
S.
Chorazy
,
R.
Podgajny
,
K.
Nakabayashi
,
J.
Stanek
,
M.
Rams
,
B.
Sieklucka
, and
S.
Ohkoshi
,
Angew. Chem. Int. Ed.
54
,
5093
5097
(
2015
).
47.
S.
Chorazy
,
J. J.
Stanek
,
J.
Kobylarczyk
,
S.
Ohkoshi
,
B.
Sieklucka
, and
R.
Podgajny
,
Dalton Trans.
46
,
8027
8036
(
2017
).
48.
S.
Chorazy
,
T.
Charytanowicz
,
D.
Pinkowicz
,
J.
Wang
,
K.
Nakabayashi
,
S.
Klimke
,
F.
Renz
,
S.
Ohkoshi
, and
B.
Sieklucka
,
Angew. Chem. Int. Ed.
59
,
15741
15749
(
2020
).
49.
S.
Kawabata
,
S.
Chorazy
,
J. J.
Zakrzewski
,
K.
Imoto
,
T.
Fujimoto
,
K.
Nakabayashi
,
J.
Stanek
,
B.
Sieklucka
, and
S.
Ohkoshi
,
Inorg. Chem.
58
,
6052
6063
(
2019
).
50.
S.
Chorazy
,
J. J.
Zakrzewski
,
M.
Magott
,
T.
Korzeniak
,
B.
Nowicka
,
D.
Pinkowicz
,
R.
Podgajny
, and
B.
Sieklucka
,
Chem. Soc. Rev.
49
,
5945
6001
(
2020
).
51.
B.
Nowicka
,
M.
Reczyński
,
M.
Rams
,
W.
Nitek
,
M.
Kozieł
, and
B.
Sieklucka
,
CrystEngComm
17
,
3526
3532
(
2015
).
52.
M.
Sevvana
,
M.
Ruf
,
I.
Usón
,
G. M.
Sheldrick
, and
R.
Herbst-Irmer
,
Acta Crystallogr. Sect. D Struct. Biol.
D75
,
1040
1050
(
2019
).
53.
G. M.
Sheldrick
,
TWINABS
(
University of Göttingen, Göttingen
,
2009
).
54.
G. M.
Sheldrick
,
Acta Crystallogr. Sect. A Found. Adv.
71
,
3
8
(
2015
).
55.
L. J.
Farrugia
,
J. Appl. Cryst.
45
,
849
854
(
2012
).
56.
A.
Altomare
,
C.
Cuocci
,
C.
Giaovazzo
,
A.
Moliterni
,
R.
Rizzi
,
N.
Corriero
, and
A.
Falcicchio
,
J. Appl. Cryst.
46
,
1231
1235
(
2013
).
57.
M.
Llunell
,
D.
Casanova
,
J.
Cirera
,
J.
Bofill
,
P.
Alemany
,
S.
Alvarez
,
M.
Pinsky
, and
D.
Avnir
, “
Program for the calculation of continuous shape measures of polygonal and polyhedral molecular fragments
,” in
SHAPE v. 2.1
(
University of Barcelona
,
Barcelona
,
2013
).
58.
D.
Casanova
,
J.
Cirera
,
M.
Llunell
,
P.
Alemany
,
D.
Avnir
, and
S.
Alvarez
,
J. Am. Chem. Soc.
126
,
1755
1763
(
2004
).
59.
M. D.
Prasanna
and
T. N.
Guru Row
,
Crystal Eng.
3
,
135
154
(
2000
).
60.
J.
Linares
,
E.
Codjovi
, and
Y.
Garcia
,
Sensors
12
,
4479
4492
(
2012
).
61.
J.
David
,
F.
Mendizábal
, and
R.
Arratia-Pérez
,
Chem. Phys. Lett.
422
,
89
94
(
2006
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.