含氮配合物晶体中水簇的研究

论文摘要

本文以咪唑、邻啡罗林、2, 2’-联吡啶、苯并咪唑等含氮中性配体和各种金属盐为原料得到了十种含有水簇的配合物晶体结构。八种为阴离子水簇配合物,分别是[Ni（Im）6]·2F·5H2O （1a）, [Co（Im）6]·F·NO3·2H2O （1b）, [Cd（Im）6]·2F·2（H2O）（1c）, [Cr(C10H8N2)（H2O）F3]·2H2O （1d）, [CuCl(C10H8N2)]2[（OH）2（H2O）8]·3H2O （1e）, [Co(C12N2H8)2·Cl·H2O]·4H2O·Cl （1f）, [Co（Im）6]·4H2O·2Cl （1g）, [Cu （C7N2H5）4·（SO4）]2·6H2O （1h）;两种为中性水簇配合物,分别是[CuCl(C12N2H8)（NH2CH2COO）]·4H2O （2a）, [Cu2(C10H8N2)（H2P2O7）（H2O）]·7H2O （2b）,(C10H8N2=2-（pyridin-2-yl）pyridine, C12N2H8=1, 10-phenanthroline)。化合物（1a）, （1b）, （1c）, （1d）未见报道,配合物的水簇结构研究均为首次。在阳离子水簇化合物合成方面得到了未见报道的以Keggin结构为中心,钠离子和钾离子作为阳离子的水簇化合物KNa6[VMo12O40]2（OH）（H2O）36（3a）。通过Mercury和Diamond两种软件对晶体结构进行分析,发现客体部分水分子与离子作用可以形成不同水簇结构形状,氧原子与碳原子一样能够形成单、双、三键各种不同几何构型。同时研究发现F-, Cl-, NO3-, SO42-等电负性强的阴离子也可以与水分子形成阴离子水簇,进一步说明了氧与碳原子一样可以同不同杂原子相连。化合物（2a）晶体中含有纳米级水簇管道,化合物（3a）晶体为立方晶系含有Keggin结构纳米尺寸, Na+、K+阳离子和水分子组装呈“水立方”结构。在合成水簇化合物的同时意外得到了含有SiF62-的两种化合物[Co（Im）6]·2（Im）·SiF6（5a）和Cd2[(C10H8N2)2（H2O）4（μ-F）2]·SiF6（5b）。SiF62-阴离子的存在在平衡电荷的同时,参与氢键作用组装分别呈现夹心和孔洞构型。以芳香醛和酮为原料通过中间体查尔酮合成了六种吡唑啉衍生物配体,通过元素分析、红外光谱及核磁氢谱等手段进行了结构表征。X-晶体衍射确定了三种化合物4, 5-2H-1, 3, 5-三苯基-1H-吡唑（4a）,1-（4, 5-2H-5-苯基-3-p-甲苯基吡唑-1-基）乙酰基（4e）和1-（4, 5-2H-3-（4-甲氧基苯）-5-苯基吡唑-1-基）乙酰基（4f）的晶体结构。对合成的化合物4, 5-2H-1, 3, 5-三苯基-1H-吡唑（4a）, 4, 5-2H-5-（4-硝基苯）-1, 3-二苯基-1H-吡唑（4b）, 5-（4-溴苯基）-4, 5-2H-1, 3-二苯基-1H-吡唑（4c）和4, 5-2H-5-（4-甲氧基苯）-1, 3-二苯基-1H-吡唑（4d）的光物理性能进行研究。测定了化合物（4a）, （4b）, （4c）和（4d）在DMF溶剂中的线性吸收光谱、荧光发射光谱及荧光量子产率。飞秒激光做光源研究了双光子光物理性能。测试结果表明:化合物在蓝光波段有较强的荧光发射,化合物具有较高的荧光量子产率和较大的双光子吸收截面,具有双光子诱导蓝光发射光学特性。

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摘要

ABSTRACT

第一章前言

1.1 选题背景

1.2 水簇的研究进展

1.2.1 水簇的重要性和不寻常的性质

1.2.2 水中的氢键

1.2.3 有机晶体中水簇的研究

1.2.4 计算机化学在水簇中的应用

1.2.5 生物体中水簇的研究

1.2.6 水簇结构研究的最新进展

1.3 本课题的设计思想

1.4 本文的主要工作及创新点

1.4.1 主要工作

1.4.2 创新点

第二章含氮配合物阴离子水簇的合成、谱学表征和结构研究

2.1 实验部分

2.1.1 仪器与试剂

2.1.2 水簇配合物的合成化学通式

2.1.3 水簇配合物的合成

2.2 结果与讨论

2.2.1 含氟阴离子水簇配合物的结构表征

2.2.2 含氢氧根阴离子水簇配合物的结构表征

2.2.3 含氯阴离子水簇配合物的结构表征

2.2.4 含硫酸根阴离子水簇配合物的结构表征

6]·2F·5（H₂O）（1a）, [Cd（Im）₆]·2F·2（H₂O）（1c）和[Cr(C₁₀H₈N₂)（H₂O）F₃]·2H₂O （1d）的热稳定性研究'>2.2.5 化合物[Ni（Im）₆]·2F·5（H₂O）（1a）, [Cd（Im）₆]·2F·2（H₂O）（1c）和[Cr(C₁₀H₈N₂)（H₂O）F₃]·2H₂O （1d）的热稳定性研究

第三章含氮配合物中性水簇的合成和结构研究

3.1 实验部分

3.1.1 实验试剂与仪器

3.1.2 合成部分

3.2 结果与讨论

12H₈N₂)（NH₂CH₂COO）]·4H₂O （2a）的晶体结构描述'>3.2.1 化合物[CuCl(C₁₂H₈N₂)（NH₂CH₂COO）]·4H₂O （2a）的晶体结构描述

2(C₁₀H₈N₂)（H₂P₂O₇）（H₂O）]·7H₂O （2b）的晶体结构描述'>3.2.2 化合物[Cu₂(C₁₀H₈N₂)（H₂P₂O₇）（H₂O）]·7H₂O （2b）的晶体结构描述

第四章阳离子水簇的合成和结构研究

4.1 实验部分

4.1.1 实验试剂与仪器

4.1.2 合成部分

4.2 结果与讨论

6[VMo₁₂O₄₀]₂（OH）（H₂O）₃₆ （3a）的晶体结构描述'>4.2.1 化合物KNa₆[VMo₁₂O₄₀]₂（OH）（H₂O）₃₆（3a）的晶体结构描述

第五章吡唑啉衍生物合成、结构表征和光物理性能研究

5.1 实验部分

5.1.1 仪器与试剂

5.1.2 反应方程式

5.1.3 合成部分

5.2 结果与讨论

5.2.1 化合物（4a）-（4f）的结构表征

5.2.2 化合物4, 5-2H-1, 3, 5-三苯基-1H-吡唑（4a）的晶体结构

5.2.3 化合物1-（4, 5-2H-5-苯基-3-p-甲苯基吡唑-1-基）乙酰基（4e）的晶体结构

5.2.4 化合物1-（4, 5-2H-3-（4-甲氧基苯）-5-苯基吡唑-1-基）乙酰基（4f）的晶体结构

5.3 化合物（4a）-（4d）的光物理性能研究

5.3.1 化合物（4a）-（4d）的线性吸收和单光子荧光性质研究

5.3.2 化合物（4a）-（4d）的双光子诱导荧光研究

6^2-阴离子氢键组装'>第六章 Co（Ⅱ）和双核Cd（Ⅱ）配合物中SiF₆^2-阴离子氢键组装

6.1 实验部分

6.2 结果与讨论

6.2.1 配合物的元素分析

6]·2（Im）·SiF₆ （5a）的晶体结构描述'>6.2.2 化合物[Co（Im）₆]·2（Im）·SiF₆（5a）的晶体结构描述

10H₈N₂)₂（H₂O）₄（μ-F）₂]·SiF₆ （5b）的晶体结构描述'>6.2.3 化合物Cd2[(C₁₀H₈N₂)₂（H₂O）₄（μ-F）₂]·SiF₆（5b）的晶体结构描述

2[[(C₁₀H₈N₂)₂（H₂O）₄（μ-F）₂]·SiF₆ （5b）的热稳定性研究'>6.3 化合物Cd₂[[(C₁₀H₈N₂)₂（H₂O）₄（μ-F）₂]·SiF₆（5b）的热稳定性研究

结论

参考文献

附录

致谢

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