论文部分内容阅读
混合价态多核配位化合物是金属有机或无机化合物中某种元素含有两种及以上不同的价态,不仅与大多数基础化学的研究热点密切相关,而且具有很好的应用价值。水杨醛类席夫碱具有多个配位点、配位形式多样,与过渡金属作用可形成结构多变的配位化合物。本论文主要以混合价态含锰和钴的配位化合物为研究对象,选择柔性的醇胺水杨醛类席夫碱骨架配体与Mn(Ⅱ)或Co(Ⅱ)作用形成一系列的三核、双核以及单核六聚体的配位化合物,表征它们的结构,通过循环伏安法研究它们的氧化还原性质以及变温磁了解核之间的相互作用。目前已获得的结果如下:1.合成、表征两个系列的水杨醛类席夫碱骨架配体,系列1:2-羟乙基亚胺基甲基-4-X-苯酚(X=H、Cl、Br 分别为 H2mSea、H2mSeb 和 H2mSec),系列 2:2-[(1,3-二羟基丙烷-2-亚胺基)甲基]-4-X苯酚(X=H、Cl、Br分别为H3dSea、H3dSeb和H3dSec)六个配体;计算化学和紫外光谱分析研究表明溶剂对配体中的电子转移存在影响。2.两个系列配体与Mn(OAc)2·4H2O在乙醇溶剂中相互作用,得到6个含锰化合物,其中5个通过X-射线单晶衍射确定结构:[Mn3(mSeb)2(OAc)4(H2O)2][Mn3(mSeb)2(OAc)4(CH3CH2·H)2]·8H2O·2CH3CH2OH(2-2)、[Mn3(mSec)2(OAc)4(CH3CH2 OH)2]·4H2O(2-3)、[Mn3(HdSea)2(OAc)4(H2O)2]4H2O(2-4)、[Mn3(HdSeb)2(OAc)4(CH3 CH2OH)2]·4H2O(2-5)和[Mn3(HdSec)2(OAc)4(CH3CH2OH)2]·4H2O(2-6)。电荷平衡以及晶体结构中的键长差异显示:在该类中心对称的线性三核锰化合物中边缘为两个Mn(Ⅲ)离子,中心为Mn(Ⅱ)离子。其中化合物2-2、2-3中的晶格水可形成离散的水簇(H20)3和(H20)2,通过与晶格溶剂分子间的氢键或π-π堆积作用,所有的化合物均可连接成1D或者2D结构。磁化学性质表明化合物2-2~2-6都具有反铁磁性;电化学分析发现在5个化合物中,随配体中所含羟基个数的增加金属原子之间的相互作用增强,氧化电位的变化说明在该混合价态的三核锰化合物中Mn(Ⅲ)较为稳定。3.系列2配体与Co(NO3)2·6H2O反应得到3个混合价态的双核钴化合物[Co2(HdSea)2(H2O)2]·(NO3)·H2O(3-1)、[Co2(HdSeb)2]·(NO3)·(5-ClSa)·4H2O(3-2)、[Co2(HdSec)2]·(NO3)·(5-ClSa)·4H2O(3-3)(5-ClSa=5-Cl 水杨醛)。单晶结构研究表明:3个化合物中的两个钴离子具有不同的配位环境,形成亲水-疏水两极;化合物3-1通过与离散的单分子水间氢键连接成向外疏水的1D链状结构,化合物3-2和3-3的氢键结构也非常相似,形成卤素取代基向外的2D疏水层状结构。系列1配体与Co(NO3)2·6H2O反应则得到一类为氢键连接的单核六聚轮状钴(Co3+)化合物[Co(mSea)2(HmSea)]6·12H2O(4-1)、[Co(mSeb)(HmSeb)]6(4-2)、[Co(mSec)(HmSec)]6(4-3)。4-1~4-3主体结构基本一致,通过未脱氢的醇羟基与另一个单核中脱氢的醇羟基之间的氢键形成轮状的单核六聚体。有意思的是在化合物4-1中的结晶水也如同单核钴分子集合在一起形成了具有六重旋转轴的(H2O)12水簇,水簇和单核六聚体通过氢键作用形成(A-B)n的1D管状结构;而化合物4-2,4-3则通过X…H氢键形成2D片状结构。电化学分析发现双核钴化合物的氧化还原过程是完全不可逆的,随着配体中所引入的吸电子取代基的拉电子能力的增强,两金属原子之间的耦合作用减弱,在这三个混合价态的双核钴化合物中,钴的稳定价态是正三价;而单核六聚钴化合物的电化学性质则很稳定。