某些含氮、硫或氧的多齿配体的配位化学研究

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有机-金属配合物以其丰富多彩的结构和在光、电、磁、吸附分离等性能方面的潜在应用成为当今配位化学及材料科学领域的研究热点之一。通过合理的配体设计、金属离子及反应条件的选择,可以构筑出具有新颖结构和特殊功能的配合物。然而,由于配合物的形成受诸多因素影响,其结构的完全预测还很难做到,所以相关方面的研究才更具有挑战性和意义。为了探索影响配合物结构的因素及其规律,构筑出具有功能性的配位化合物,本论文从新型有机配体的设计和合成入手,制备了双硫醚、四唑衍生物及四唑基修饰的苯基羧酸三个系列多齿配体,利用其与过渡金属离子反应,得到了三十八个具有零维、一维、二维或三维结构的有机-金属配合物。通过系统的结构分析,总结了配合物构筑过程中的一些规律,结合理论计算探讨了配体的配位特征,并对部分配合物进行了固态荧光、磁性及吸附性能的测定和研究。具体内容如下:   第一章:介绍有机-金属配合物的研究背景,简要概述相关课题的研究现状及发展趋势,在此基础上阐明本论文工作的意义和取得的主要进展。   第二章:合成、表征了三个以喹喔啉为间隔基的双硫醚配体( L1~L3)及相应的九个Ag(I)、Cu(I)配合物,探讨了金属离子、配体端基、阴离子、反应温度和溶剂等因素对配体配位模式及配合物结构的影响,并对该类配体及部分配合物的固态荧光性能进行了初步研究,结果表明:1)该系列配体具有N,S-双齿螫合配位倾向,多以顺式构象参与配位,而且配位模式多样化,S原子展示出了单齿和μ2-桥联两种配位方式;2)基于阴离子调控的四个Ag(I)配合物具有从零维到三维多样化的配位结构,基于反应温度调控的五个Cu(I)配合物结构相对简单,不过由于N、S、I等杂原子的存在,易于形成氢键,从而组装出丰富多彩的超分子结构;3)室温下该系列配体及其部分配合物能够发射一定强度的荧光。   第三章:合成、表征了十个四唑衍生物配体( L4~L13)及十三个过渡金属配合物,通过晶体结构解析,结合理论计算讨论了配体的配位特征,并对这些新型化合物进行了结构表征和性质测定,结果表明:1)该系列配体配位模式相对简单且具有倾向性:吡啶氮原子均参与配位,四唑基仅以其环上碳原子邻位的氮原子参与配位,而喹喔啉间隔基上的氮原子只在特定条件下才参与配位;2)配合物的结构主要受配体端基、金属离子及无机阴离子的影响。此外,由于N原子和多个芳香环的存在,易于形成氢键和π…π堆积作用,从而构筑出多姿多彩的超分子结构;3)配体及其Ag(I)、Cd(II)配合物能够发射较强的荧光,可能在发光材料方面具有潜在的应用:4)发现两个具有热爆炸性的Cu(II)配合物,归因于四唑-高氯酸盐配位体系具有的潜存爆炸性能。   第四章:以三个四唑基修饰的苯基羧酸(HL14~HL16)为主要配体,合成、表征了十六个过渡金属配合物,解析了它们的晶体结构,结合理论计算探讨了配体的配位特征,并研究了部分配合物的磁性、吸附及荧光性能,结果发现:   1)配体中羧基具有较强的配位能力,四唑基通常以碳原子邻位上的氮原子参与配位;2)四唑基的引入不但增加了羧酸配体的配位模式,而且展示出金属离子对相同配体不同配位基团的选择性:Zn(II)、Cd(II)、Mn(II)离子易于与羧基配位,Co(II)、Ni(11)离子则优先与四唑基配位,DMF溶剂中的微热反应有利于羧基和四唑基同时与Cu(II)离子配位;3)金属离子、溶剂、辅助配体及反应物配比等都不同程度的以各自的方式影响配合物的结构;4)部分配合物在磁性、吸附及荧光性能等方面具有潜在的应用前景:通过调控反应物配比,组装出了两个不同结构且均具有铁磁性的Cu(II)配合物:由L16配体构筑出一个具有吸附性能的三维微孔Cu(II)配合物;Zn(II)/Cd(II)金列配合物均具有较强的荧光发射。总之,以该系列配体为有机构筑块、选择适当的金属离子为节点,调节反应条件,易于构筑出结构新颖并具有功能性的配位聚合物。   第五章:对整个论文工作进行总结和展望。
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