氮杂环体系金属有机配合物的合成及晶体结构研究

论文摘要

金属-有机配位聚合物作为一种新型的分子材料,以其独特的结构可剪裁性、丰富的拓扑结构和在离子交换、气体存储、分子磁学、多相催化、非线性光学、手性拆分等领域的巨大潜在应用受到广泛的关注,成为当前化学的一个重要领域。构筑配位聚合物时首先要考虑配体的几何构型和金属离子的配位几何倾向性。本文设计、合成了含有很强配位能力的N原子的“V”型和直链型杂环配体6个,通过水热合成法和挥发法制备了5个相关晶体,并对其晶体结构进行了X-射线单晶衍射分析。研究结果表明:首先,在我们得到的三个配体的晶体中,JT-1即2,5-二（（2-吡啶甲基）巯基）噻二唑中范德华的弱作用力为主要作用力,而JT-2即1,4-二（吡唑甲基）苯和JT-5即5,5’-（1,2-苯基）二四唑中都存在结晶的水分子,因此氢键是这两个晶体堆积结构中的主要作用力;值得注意的是,我们利用不同的配体在相同的水热条件下与氯化镉作用得到了相同的JT-5,对于这种现象,我们通过量子化学理论计算给出了解释,即JT-5的晶体结构能量最低,因此,同分异构体对位分子（L5）和间位分子（L6）在水热条件转变成为能量最低的邻位的同分异构体。此外,我们在同一个生长环境下得到了两个不同的金属-有机配位聚合物,其结构分别为二维平面网络结构和一维圆柱状结构,这为我们更深入的了解配位聚合物的自组装过程提供了很好的研究数据。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 超分子化学与晶体工程
• 1.1.1 超分子和超分子化学
• 1.1.2 晶体工程
• 1.2 配位聚合物
• 1.2.1 配位聚合物的概念
• 1.2.2 配位聚合物的组成
• 1.2.3 配位聚合物的分类
• 1.3 含氮杂环配位聚合物的晶体工程
• 1.3.1 含氮杂环配位聚合物的研究进展
• 1.3.2 含氮杂环配位聚合物的性能及应用
• 1.4 论文设计思想
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验试剂与仪器
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 配体的合成与表征
• 2.2.1 配体2,5-二（（4-吡啶甲基）巯基）噻二唑（L1）的合成与表征
• 2.2.2 配体2,5-二（（2-吡啶甲基）巯基）噻二唑（L2）的合成与表征
• 2.2.3 配体1,4-二（吡唑甲基）苯（L3）的合成与表征
• 2.2.4 配体1,3-二（吡唑甲基）苯（L4）的合成与表征
• 2.2.5 配体5,5'-（1,4-苯基）二四唑（L5）的合成与表征
• 2.2.6 配体5,5'-（1,3-苯基）二四唑（L6）的合成与表征
• 2.3 超分子晶体的制备
• 2.3.1 晶体JT-1 的制备
• 2.3.2 晶体JT-2 的制备
• 2.3.3 晶体JT-3 的制备
• 2.3.4 晶体JT-4 的制备
• 2.3.5 晶体JT-5 的制备
• 2.4 晶体的解析
• 2.5 本章小结
• 第3章 晶体结构
• 3.1 配体的晶体结构
• 3.1.1 JT-1 的晶体结构
• 3.1.2 JT-2 的晶体结构
• 3.1.3 JT-5 的晶体结构
• 3.2 配体L3 与铜配位构筑的晶体结构
• 3.2.1 JT-3 的晶体结构
• 3.2.2 JT-4 的晶体结构
• 3.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢