有机胺为模板的硼磷酸盐的合成与表征

论文摘要

无机-有机杂化材料是指在无机网络中掺入有机功能分子,并且有机组分与无机组分间通过一定的化学键作用,使材料达到了“分子复合”的水平。无机-有机杂化材料不仅在分子工程学具有重大意义,而且在催化、吸附、分离、磁学、光化学、能量储存、生物化学及生物制药等领域有着广阔的应用前景。过去几十年中,由于具有丰富的结构化学以及在二阶非线性光学材料方面的应用价值,硼、磷酸盐材料一直是一个迅速发展的研究领域。因此,探索合成无机-有机杂化硼、磷酸盐,对于发现新型功能材料具有重要意义。本文采用溶剂热或者熔融硼酸的方法,合成出了4个新颖的以有机胺为模板的硼酸盐。此外,用溶液法合成出了2个无机-有机杂化的磷酸盐。使用X射线单晶衍射,红外光谱,元素分析,粉末倍频,热分析等手段对这些化合物进行了晶体结构测定和表征。（1）分别以乙二胺、间苯二甲胺为结构导向剂,合成出了2个无机-有机杂化的十四硼酸盐,[(C2H10N2)]2[B14O20（OH）6] （1）和[(C8H14N2)]2[B14O20（OH）6] （2）。化合物1分子中包含有[C2H10N2]2+阳离子和较大分立结构的聚十四硼氧配阴离子[B14O20（OH）6]4-,该阴离子中存在1个B8O8环和6个B3O3环。[B14O20（OH）6]4-之间通过氢键形成三维超分子网格,质子化的[C2H10N2]2+阳离子填充于网格中。化合物2分子中包含有分立的聚十四硼氧配阴离子[B14O20（OH）6]4-和[(C8H14N2)]2+阳离子。（2）分别以三乙烯四胺和1-甲基咪唑为结构导向剂,合成出了2个无机-有机杂化的五硼酸盐,[C8H22N4][B5O6（OH）4]2（3）和[C4H7N2][B5O6（OH）4] （4）。它们都含有[B5O6（OH）4]–离子,五硼酸根阴离子之间通过氢键形成三维超分子网格,有机胺阳离子填充于网格中。在化合物3中,起始物三乙烯四胺在反应中发生了奇特的环化反应,生成了1,4–二（2-氨基乙基）哌嗪。（3）用溶液法合成了2个无机-有机杂化的磷酸盐[C6H9N3O2][HPO4] （5）和[（C7H6N3O2）]2[HPO4]·2H2O （6）。化合物5由[C6H9N3O2]2+阳离子和[HPO4]2-阴离子构成。分子之间通过氢键形成三维结构。此晶体属于非中心对称的空间群（Pn,No. 7）,具有非线性光学性质,其非线性光学系数约为磷酸二氢钾（KDP）的0.67倍。化合物6包含有2个[（C7H6N3O2）]+阳离子,1个[HPO4]2-阴离子以及2个结晶水分子。分子之间通过氢键和π–π相互作用堆积成三维结构。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 无机-有机杂化材料简介
• 1.2 硼酸盐的结构特点和应用价值
• 1.2.1 硼酸盐的结构特点
• 1.2.2 硼酸盐晶体的应用价值
• 1.3 无机－有机杂化硼酸盐的研究现状
• 1.4 无机－有机杂化磷酸盐的研究现状
• 1.5 非线性光学材料研究
• 1.6 本课题选题的依据、目的和意义
• 2 实验部分
• 2.1 主要试剂
• 2.2 合成方法
• 2.2.1 水热/溶剂热法
• 2.2.2 熔融硼酸法
• 2.2.3 溶液法
• 2.3 仪器和测试方法
• 3 以有机胺为模板的十四硼酸盐的合成与表征
• 2H₁₀N₂)]₂[B₁₄O₂₀（OH）₆] （1） 的合成与表征'>3.1 [(C₂H₁₀N₂)]₂[B₁₄O₂₀（OH）₆] （1） 的合成与表征
• 3.1.1 实验部分
• 3.1.2 结果与讨论
• 8H₁₄N₂)]₂[B₁₄O₂₀（OH）₆] （2）的合成与表征'>3.2 [(C₈H₁₄N₂)]₂[B₁₄O₂₀（OH）₆] （2）的合成与表征
• 3.2.1 实验部分
• 3.2.2 结果与讨论
• 4 以有机胺为模板的五硼酸盐的合成与表征
• 8H₂₂N₄][B₅O₆（OH）₄]₂ （3）的合成与表征'>4.1 [C₈H₂₂N₄][B₅O₆（OH）₄]₂（3）的合成与表征
• 4.1.1 实验部分
• 4.1.2 结果与讨论
• 4H₇N₂][B₅O₆（OH）₄] （4）的合成与表征'>4.2 [C₄H₇N₂][B₅O₆（OH）₄] （4）的合成与表征
• 4.2.1 实验部分
• 4.2.2 结果与讨论
• 5 无机有机杂化磷酸盐的合成与表征
• 6H₉N₃O₂][HPO₄] （5）的合成与表征'>5.1 [C₆H₉N₃O₂][HPO₄] （5）的合成与表征
• 5.1.1 实验部分
• 5.1.2 结果与讨论
• 7H₆N₃O₂）]₂[HPO₄]·2H₂O （6）的合成与表征'>5.2 [（C₇H₆N₃O₂）]₂[HPO₄]·2H₂O （6）的合成与表征
• 5.2.1 实验部分
• 5.2.2 结果与讨论
• 6 结论
• 参考文献
• 2]'>附录A 化合物的非氢原子坐标[（?）]及热参数[（?）²]