不对称芳酰腙席夫碱金属配合物的设计、合成、结构及性质的研究

来源 :北京理工大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:hb2005_2009
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酰腙希夫碱(Acylhydrazone)是希夫碱体系中的重要分支和重要研究领域。实现酰腙希夫碱功能配合物的可控合成是一个前沿性但又具有挑战性的课题。本课题通过预设计合成了一系列具有特定配位构型及功能基团的酰腙希夫碱配体,自组装为具有预设计结构和功能性质的32个配合物。这32个配合物的表征是通过红外光谱(IR),元素分析,紫外可见光谱(UV-vis),热重(TGA),X-射线粉末衍射(XPRD)及单晶衍射等方法进行测试。对其中Zn和Cd配合物的荧光性质进行了研究。具体成果如下:1.设计并合成了对羟基苯甲酰肼与水杨醛的配体H3L1,分别与Cu盐、Ni盐及Zn盐反应,通过合成方法及第二配体的调控,得到了4个结构新颖的配合物:[Cu (H2L1)(Me2NCO)]2(1)[Cu (H2L1)(NO3)]·H2O (2)[Ni (H2L1)2]·3DMSO·H2O (3)[Zn2(H2L1)2(4,4′-bipy)(H2O)2](NO3)2(4)配合物1和2分别为Cu的双核和单核配合物。在配合物1中,首次发现配位的DMF以负一价离子参与配位。配合物2通过O-H···O强氢键作用构筑一维右手螺旋链状结构,进而通过非经典氢键作用构成单一手性的三维超分子框架结构。配合物3是单核的Ni配合物。配合物4是在主配体H3L1的基础上,通过引入4,4′-联吡啶作为第二配体得到了双核Zn配合物。固体荧光性质表明:配合物4较配体发生了蓝移,并且能够发强的绿色荧光。2.设计并合成了对羟基苯甲酰肼与2-羟基-1-萘醛的配体H3L2,分别与Cu盐、Zn盐及Cd盐反应,通过阴离子及第二配体的调控,得到了13个结构新颖的配合物:[Cu (H2L2)(CH3OH)2] NO3(5)[Cu (H2L2)(NO3)(H2O)]·H2O (6)[Cu(H2L2)Cl]·2H2O (7)[Cu(H2L2)(CH3OH) Cl]·CH3OH (8)[Cu(HL2)(H2O)]·CH3OH (9)[Cu(H2L2)(SCN)(DMF)]·DMF (10){[Cu(H2L2)(4,4′-bipy)] ClO4·4DMF}n(11)[Zn (H2L2)2]·2DMF·H2O (12){[Zn(H2L2)(4,4′-bipy)]ClO4·DMF·CH3CN}n(13)(4,4′-bipy为4,4′-联吡啶的简写){[Zn(H2L2)(bpe)]NO3·DMF·CH3CN}n(14)(bpe为1,2-二吡啶基乙烯的简写)[Zn2(H2L2)2(bpa)(H2O)2](ClO4)2·6DMF (15)(bpa为1,2-二吡啶基乙烷的简写)[Cd(H2L2)2]·2DMSO (16){[Cd (4,4′-bipy)2](ClO4)2·2H3L2·4CH3OH}n(17)使用不同的铜金属盐(Cl-,NO3-,ClO4-和CH3COO-)和溶剂,得到了5种结构不同的单核Cu配合物5-9;加入第二配体(硫氰酸根和4,4′-联吡啶),分别得到一个单核和一维的Cu配合物10和11。其中只有配合物9中配体H3L2采用醇式参与配位。配合物12和16分别为单核Zn和Cd配合物。通过第二配体(4,4′-bipy, bpe, bpa)的引入,双核Zn配合物15,一维Zn配合物13和14,以及二维Cd配合物17被合成。其中配合物12-15的荧光性质表明:第二配体的共轭刚性越强,配合物荧光发射波长越向长波方向移动。从而在紫外灯照射下,配合物14(bpe作为第二配体)发出橙色荧光,配合物13(4,4′-bipy作为第二配体)发出黄色荧光,配合物12(没有加入第二配体)发出黄绿色荧光以及配合物15(bpa作为第二配体)发出绿色荧光。可以作为潜在的荧光材料。3.设计并合成了对羟基苯甲酰肼与2,3-二羟基苯甲醛的配体H4L3,分别与Cu盐、Co盐、Zn盐、Cd盐及Dy盐反应,我们得到了单核,双核,三核,四核,十三核和一维链状结构的10个配合物:[Zn4(H2L3)4]·3DMF·3H2O (18)[Zn4(H2L3)2(CH3COO)4]·2DMF·2CH3OH (19)[Cd2(H3L3)2(DMF)4](NO3)2·2CH3CN (20){[Cd2(H3L3)(H2L3)(bpa)(EtOH)(MeOH)]NO3·2DMF·EtOH·bpa}n(21)[Cd13(H2L3)4(HL3)2(CH3COO)12]·6H2O (22)[Cu (H3L3)(H2O)]NO3·2H2O (23)[Cu4(H3L3)4](NO3)4·2CH3CN·4H2O (24)[Co (H3L3)2]·2DMF·H2O (25)[Dy2(H3L3)2(NO3)4]·4CH3CN·2CH3OH (26)[Dy3(H2L3)2(CH3COO)5(DMF)3]·DMF·CH3OH·1.5H2O (27)配合物18和19是两种结构不同的四核Zn配合物。18是具有船式Zn4O4核的簇合物,这种构型的酰腙簇合物是非常少见的。通过强的氢键作用自组装成二重互穿的三维类金刚石框架结构。配合物19是一个有限一维四核Zn配合物。配合物18和19固体荧光光谱表明:配合物的最强荧光发射峰的位置较配体发生了红移。同时它们在不同溶剂中荧光发射峰的位置受到溶剂的极性、配位能力及形成氢键的作用的影响。配合物20是一个双核Cd配合物。配合物21可以看做是以双核Cd配合物20作为次级结构单元,通过bpa桥连成一维链状结构。配合物22是风车状结构的13核Cd簇合物,通过氢键作用可形成二维蜂巢形的层状结构,并在三维结构中存在1.7nm的孔道。其中配合物20和22的固体荧光表明:配合物的最强荧光发射峰的位置较配体发生红移,且配合物20和22分别发出蓝色和绿色的荧光。基于溶剂调控,配合物23是单核Cu配合物,配合物24为立方烷结构的四核Cu配合物。同时也得到了一个单核Co配合物25。配合物26和27分别为双核和三核Dy配合物。配合物27的超分子结构的研究中发现,水分子之间通过O-H···O氢键作用形成四元水簇存在于三维超分子结构中。4.基于荧光功能性质的调控,设计并合成了一系列的Zn/Cd的配合物。设计并合成了4-硝基水杨醛和对羟基苯甲酰肼的配体(H3L6,配合物28);设计并合成了2,3-二羟基苯甲醛和香草酸肼的配体(H4L4,配合物29);设计并合成了2-羟基-3-甲氧基苯甲醛和对硝基苯氧乙酸肼的配体(H2L5,配合物30);设计并合成了2,4-二羟基苯甲醛和对羟基苯甲酰肼的配体(H4L8),并加入bpa作为第二配体,与Zn金属盐反应,得到了二维层状结构的配合物31;设计并合成了2,3-二羟基苯甲醛和对硝基苯氧乙酸肼的配体(H3L7,配合物32)。固体荧光性质表明:配合物29和30的最强荧光发射峰的位置较配体发生了红移,波长在550nm左右而发黄绿色荧光。[Zn (H2L6)(CH3COO)]2·CH3OH (28)[Zn4(H2L4)2(CH3COO)4]·4DMF (29){[Zn4(L5)2(CH3COO)4]·DMSO}n(30){[Zn (H3L8)(bpa)]ClO4·4CH3OH}n(31)[Cd2(H2L7)2(DMF)4](ClO4)2·4DMF (32)
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