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本文设计合成了一系列含2-苯并咪唑基的有机配体,主要包括:(1)两个不对称的异构体3-PyBim和4-PyBim;(2)含双2-苯并咪唑基的刚性和半柔性两脚配体;(3)含2-苯并咪唑基的三角形配体;(4)苯并咪唑环的NH被取代后的两脚和三角形配体。这些配体与过渡金属离子通过配位键结合,并在多种超分子作用力,如氢键、π-π堆积、金属-金属的作用及金属-非金属的相互作用下,组装而成的42个超分子配合物。测定其晶体结构,并且利用元素分析、红外和粉末衍射等进行表征,还通过NMR和ESI-MS对配合物的溶液性质进行研究,探讨了笼状配合物的组装规律。
得到的主要结果包括:
1.两个异构体3-PyBim和4-PyBim,与银形成配合物的时候是采取“end-to-end”的配位模式,而与其它金属配位是采取“end-on”的模式,这使得所形成配合物的基本结构基元有所不同,包括单核、二核、二金属环和一维链。对于每一种结构基元,配体不同的配位模式和金属离子不同的配位环境导致了超分子相互作用位点和形式的差异,因此,结构基元之间就会产生不同的连接并且每种配合物有特殊的晶体堆积方式。通过氢键和金属…氧弱作用,使得配合物的维数增加形成了一维到三维的框架结构。
2.含双2-苯并咪唑基的配体,改变两个功能基团苯并咪唑环臂在中央苯环的相对位置,得到的配合物的结构构型变化不大,与银形成双银金属环,而与其它金属配体时形成单核的结构;改变间隔基团的柔性,可以组装得到具有一维链的配合物。苯并咪唑上的NH脱去质子后,配位方式增多,得到多维的配合物。
3.研究了溶剂热条件下刚性三角架配体1,3,5一三(2一苯并咪唑基)苯及其脱去质子之后与银离子的配位行为。总的来说,配体H<,3>TBimB及其脱质子的形式在配合物中可以提供不同的配位模式和氢键类型,随着配体上质子的脱去,提供更多的潜在配位氮原子,可以使银的低聚物聚集,这样就导致了银配合物的维数从零维到三维的增加。
4.对配体进行适当的调整和修饰,成功地得到了容易形成四面体笼的三角形配体N-TBzBimB。与银离子进行组装,不同的阴离子存在时,得到两种M<,3>L<,2>和M<,4>L<,4>两种构型,阴离子对不同笼状结构的形成具有模板效应。利用ESI-MS测定了配合物的溶液组成,表明M<,4>L<,4>的笼状结构在溶液中可以稳定存在,HNMR也证实了这一结论。