论文部分内容阅读
阴离子配位化学作为超分子化学研究中的一个重要分支,近些年来,已经受到了广泛的关注。本文详细地介绍了柔性链二脲、四脲以及由间苯二甲基桥连的四脲配体的合成方法及其与四面体含氧阴离子(磷酸根)之间自组装行为的研究。全文总共分为三章,其中第一章为绪论部分,主要介绍了超分子化学与阴离子配位化学的起源、发展,并分析了当前阴离子受体的研究概况,基于冠醚、穴醚的超分子自组装,以及本文选题的主要目的与意义。第二章与第三章是详细介绍本文的主要研究内容,其研究结果归纳如下:1、由于阴离子自组装配位与阳离子自组装配位有着极高的相似性,我们借鉴了2,2’-联吡啶的结构特征,设计了邻苯二脲配体的骨架,末端引入柔性醚氧链,合成了二脲配体L1,通过使其与PO43-以及碱金属阳离子相互作用,我们期望得到具有双识别位点的离子对三螺旋结构。最终得到了[L31(PO4)1](TMA)3的3:1的单晶结构,其中6组脲基团一共12个NH与磷酸根恰好形成了饱和的12配位的氢键,表明了二者之间具有极高的匹配性。通过核磁滴定、配合物的核磁测试以及高分辨质谱的测试,均证明了L1与(TMA)3PO4组装成3:1的结构;同时还尝试L1与(TBA)3PO4的自组装,通过核磁滴定以及配合物核磁测试还有高分辨质谱测试,都可以证明L1与磷酸根的组装方式仍然是3:1,很好地说明了使用不同阳离子的磷酸盐与L1相互作用,并没有影响L1与磷酸根之间的自组装;我们还得到了[L31(PO4)1](TMA)3+NaPF6的单晶结构,但是在此结构中并没有发现醚氧链处对阳离子有包夹现象,认为是末端醚氧链过于柔性的原因,并且此结构与[L31(PO4)1](TMA)3的单晶结构醚氧链的伸展方向是不一致的。2、我们注意到本课题组前期的工作中,二苯基亚甲基以及乙基作为桥连基团的四脲配体,可以构筑规整的三螺旋组装体。这里我们引入了柔性桥连基团,得到四脲配体L2,我们期望L2可以与PO43-以及碱金属阳离子相互作用实现伪穴醚的构型并且可以包夹阳离子的行为。最终得到[L22(PO4)1](TMA)3+KPF6的2:1的晶体结构,醚氧链处并没有发现对阳离子有包夹现象,而是两醚氧链处分别包含着一分子的水,认为是醚氧链太过于柔性,致使配体极易扭转。配合物中磷酸根与两个配体6组脲基团的11个NH进行配位,另一个氢键是来自于醚氧链处的水分子。通过测试L2与不同阳离子的磷酸盐形成配合物的核磁,我们发现除(TMA)3PO4形成单一配合物外,其它阳离子溶液均可能有多种配位结构或构型,因此初步猜测L2与磷酸根的组装会受到阳离子的影响。为了探究L2与PO43-没有形成伪穴醚的构型,是由于醚氧链柔性的原因,我们改变了柔性醚氧链桥连基团换为刚性的间苯二甲基,得到四脲配体L3,最终分别得到了[L33(PO4)2](TMA)6、[L33(PO4)2][K(18-C-6)]6两种内消旋的单晶结构,其中[L33(PO4)2](TMA)6空腔包夹了一个TMA+,[L33(PO4)2][K(18-C-6)]6的空腔中没有包夹现象,因此造成了二者晶体结构中P与P之间的距离不同。同时可以进一步说明了连接子的刚性与柔性对形成3:2的组装体是至关重要的。