基于吡啶和羧酸类配体的超分子配合物的研究

论文摘要

本论文围绕当前配位聚合物和超分子化学的研究热点,采用联吡啶衍生物、多羧酸以及吡啶-羧酸类配体与金属离子反应,组装具有预期结构和性能的超分子配合物,在晶体结构表征和性能研究的基础上,初步探讨了部分化合物的结构-性能的关系。论文第一章介绍了此项工作的研究背景,其中重点介绍了配位聚合物、网络拓扑学以及多孔配位聚合物的研究进展。在此基础上提出了本论文的选题依据、目的并介绍了所取得的研究成果。第二章利用多吡啶弯折配体4-氨基-3,5-双（4-吡啶基）-1,2,4-三唑（4-bpt）,刚性1,4-萘二酸（1,4-nda）和CoⅡ, ZnⅡ和CdⅡ反应,得到了四个具有不同超分子结构的配位化合物（1-4）,它们呈现出2-D→3-D连锁网络,氢键相连的包含两种配位链的主客体结构以及二维（4,4）层二重平行互穿网络。结果表明溶液酸碱度及金属离子可以影响配位网络结构的构筑。另外萘二酸的同分异构效应对晶体结构的影响可以在两个由1,4-nda和2,6-nda构筑的pbⅡ化合物中看出（5和6）,它们表现出截然不同的5-连接三维结构和三重互穿金刚石拓扑结构。在这些化合物中,萘二酸配体表现出多种配位模式,可以导致结构的多样性。第三章利用4-bpt的同分异构体4-氨基-3,5-双（2-吡啶基）-1,2,4-三唑（2-bpt）作为螯合试剂,与多种无机/有机阴离子以及金属CdⅡ盐反应,得到了一系列CdⅡ配位化合物（7-15）。结构分析表明这些化合物的组装主要是由阴离子主导的:随着阴离子的改变,即从简单的无机基团（SCN-/dca/Cl-）到有机配体（ip/nip/tp/chdc）,可以形成从简单的单核（7-9）、四核（10）化合物到无限的一维（11-13）和二维（14）网络的多种结构。第四章利用V型柔性二酸,4,4’-六氟异亚丙基二苯甲酸（H2L）,与金属离子在不同条件下组装得到了六个新颖的超分子配合物（15-20）,它们呈现出多种结构,如一维之字链(MnⅡ、CoⅡ、NiⅡ和ZnⅡ,15-18),具有21螺旋链的二重互穿层状结构(CuⅡ,19)以及具有42螺旋链基于棒状结构单元的三维pcu网络拓扑（20）。结果表明配体与金属离子的多种配位模式可以构筑各种各样的结构模型,而且柔性配体H2L可以用来构筑新型的尤其是具有螺旋结构的化合物。另外通过选择不同金属离子以及合成方法可以主导和调控这些配位结构的形成。第五章利用刚性建筑块4-（3-吡啶基）苯甲酸（3,4-Hpybz）和MnⅡ,ZnⅡ,CdⅡ或pbⅡ离子在常温条件下反应,得到四个独特的三维金属-有机框架（21-24）,它们都具有新颖的（3,6）-连接拓扑,在化合物21-23中,八面体中心由3-连接的3,4-pybz配体拓展为三维网络,其Schl（?）fli符号为（3.4.5）（32.44.55.62.72）,而pbⅡ化合物24呈现出与众不同的（42.6）2（44.62.89）网络结构,而且它是（4,8）-连接萤石（flu）拓扑结构的子网络。本工作同样表明离子配体3,4-pybz可以作为潜在多功能连接器构筑具有混合连接拓扑的配位网络。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 超分子化学与晶体工程
• 1.2 配位聚合物
• 1.3 网络拓扑学
• 1.4 多孔配位聚合物的研究现状及其应用
• 1.4.1 选择性吸附和分离
• 1.4.2 选择性催化
• 1.4.3 离子交换
• 1.5 本课题的选题依据、目的及所取得的主要进展
• 1.5.1 本课题的选题依据及目的
• 1.5.2 本课题所取得的主要进展
• 参考文献
• 第二章 由金属离子,酸碱度及构造异构主导的金属萘二酸多种网络结构的组装
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验试剂及仪器
• 2.1.2 配合物的合成
• 2.1.3 配合物品体结构测定
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 晶体结构描述
• 2.2.2 配体配位和结构组装的影响因素
• 2.2.3 热稳定性研究
• 2.2.4 荧光性质研究
• 2.3 本章小结
• 参考文献
• 第三章 阴离子主导的镉配位化合物的组装:从单核分子到二维网络结构
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验试剂及仪器
• 3.1.2 配合物的合成
• 3.1.3 配合物晶体结构测定
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 晶体结构描述
• 3.2.2. 阴离子主导的组装
• 3.3 本章小结
• 参考文献
• 第四章 由柔性Ⅴ型二酸调控的超分子配位网络及其结构多样性
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验试剂及仪器
• 4.1.2 配合物的合成
• 4.1.3 配合物品体结构测定
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 晶体结构描述
• 4.2.2 相关配位体系的结构设计
• 4.2.3 热稳定性研究
• 4.2.4 荧光性质研究
• 4.3 本章小结
• 参考文献
• 第五章 由4-（3-吡啶基）苯甲酸根构筑的具有（3,6）-连接拓扑的配位化合物
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 实验试剂及仪器
• 5.1.2 配合物的合成
• 5.1.3 配合物晶体结构测定
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 晶体结构描述
• 5.2.2 热稳定性研究
• 5.3 本章小结
• 参考文献
• 附录
• 发表文章情况
• 致谢