若干过渡金属—有机膦酸配合物的设计合成、结构及性质

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuhaolf
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有机膦酸是具有P-C键结构的有机膦氧酸,是无机磷酸的一个或两个羟基被有机碳链所取代的有机膦化合物。本文选用含有两个和三个PO3H2基团的有机膦酸:羟基乙叉二膦酸(HEDP)和氨基三甲叉膦酸(ATMP)作为有机配体,与过渡金属离子如Mo (VI)、Cu(Ⅱ)等反应来合成新型过渡金属-有机膦酸配合物,通过有机膦酸与过渡金属离子的配位作用来修饰无机构筑块,得到具有丰富结构和优良化学特性的新型金属配合物。本文采用水热、溶剂热、水溶液和非水溶液合成等多种方法进行课题研究取得了以下进展:1、以Mo粉:羟基乙叉二膦酸(HEDP):Na2MoO4·2H2O:[(C2H5)4N]Br:H2O=1:6:6:6:556(10.00g)(摩尔比)作为原料,采用水热方法合成了一个新型的水溶性、夹心型磷钼酸盐化合物3/2)6]·14.32H2O (1),并通过元素分析、红外、紫外、循环伏安和单晶X射线衍射分析等手段对其进行了表征。单晶X-射线衍射结构解析结果表明,该化合物的阴离子部分{Na[Mo12O24(OH)6(PO4H)2(PO4H3/2)6]}6-由2个{Mo6P4O31}单元和一个八面体配位的金属钠离子共价组装形成,具有夹心型结构。该化合物是到目前为止获得的第一个含有孤立M[Mo6P4O31]2夹心结构的水溶性多钼磷酸盐。该水溶性化合物将会作为一个基本的反应原料和基本构筑单元合成组装出更多结构新颖、性质丰富的新型多钼磷酸盐。2、采用含高价金属FeⅢ(2);CrⅢ(3);MnⅡ的氧化剂氧化含有[Mo2ⅤO4]单元的化合物中的Mo-Mo键的方法成功合成了三个含有{Mo2ⅥO6}单元、阴离子通式为{M[MoⅥ2O6CH3C(O)(PO3Hx)2]2}n-(M=FeⅢ(2); CrⅢ(3); MnⅡ(4)的四钼膦酸盐。将上述氧化[Mo2ⅤO4]中Mo-Mo键的方法进一步推广用来氧化另外一个我们自己制备的、未见文献报道的含{Mo2ⅤO4}的化合物(NH4)8{MoⅤ2O4[(MoⅥ2O6)CH3C(O)(PO3)2]2}·6.65H2O(5),结果成功得到了含有{Mo2ⅥO6}单元的氧化产物:化合物3。分别对这四个化合物进行IR,EA, ICP, UV-Vis, TG-DTA和单晶X-射线衍射及XRD表征。结果表明:2-4同属正交晶系,空间群均为Pnnm。以上证据非常确凿地说明这种氧化{Mo2ⅤO4}中Mo-Mo键的方法是一种通用的构筑含{Mo2ⅥO6}单元的多钼膦酸盐的合成新策略。3、本文选用二元膦酸——羟基乙叉二膦酸[CH3C(OH)(PO3H2)2,缩写为HEDP]作为第一配体,选用2,2’-联吡啶(C10H8N2,简称2,2’-bpy)或1,10-菲啰啉(C12H10N2,简称1,10-phen)作为第二配体,金属选用Cu(Ⅱ)作为中心配位金属,采用传统的中温水热合成方法,在120℃条件下反应4天得到两个单核Cu(Ⅱ)的金属配合物Cu(H2O)(2,2’-bpy)CH3C(OH)(PO3H)2·2H2O(bpy=C12H8N2) (6)和Cu(H2O)(1,10-phen)CH3C(OH)(PO3H)2·2H2O (1,10-phen=C12H8N2)(7)。向以上反应体系加入MoO3,采用相同的中温水热反应条件,得到一个含Cu (Ⅱ)-Mo (Ⅵ)的异核金属配合物Cu2(H2O)2(2,2’-bpy)2MoO2[CH3C(OH)(PO3H1/2) 2]2·10H2O(8)。将上述反应体系中的有机膦酸换成三元膦酸氨基三甲叉膦酸[(CH2P03H2)3N,缩写为ATMP],得到两个含Cu(Ⅱ)-Mo(Ⅵ)的异核配合物Cu2(H20)2(2,2’-bpy)2Mo02N(CH2P03)3]·1.22H20(bpy=C10H8N2) (9), Cu2(H2O)2(1,10-phen)2MoO2[N(CH2PO3)3]·2.5H2O (1, 10-phen=C12H8N2)(10)。对这五个化合物进行IR、ICP、元素分析、UV-Vis、单晶-X射线衍射分析和电化学性质测定,结果表明:在这五个配合物中,铜离子均为五配位。4、采用水热法合成了一个拥有三维孔道骨架结构的化合物[FeⅡ(bipy)3][FeⅡ2(oX)3](11),并对其进行了IR和低温条件下单晶X-射线衍射分析,与已经报道的光催化合成方法相比,水热合成方法更为简单,产率高。在进行大量实验的基础上我们发现在水热反应过程中,温度、pH等因素影响其晶体生长和晶体形貌。
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