基于甜菜碱的超分子设计与研究

论文摘要

在配位聚合物中,金属离子将配体分子连接在一起,并使它们的排列具备明确的方向性,这样就可以将具有特定功能和结构的配体按照预先设想的方式排列起来,从而获得具有预期结构和功能的配合物。分子间的相互作用及识别机制,非键相互作用如氢键、π-π堆积作用、金属键、金属-非金属弱相互作用等,在设计并合成具有所希望的结构、功能及稳定性的超分子、超分子组装体及特殊性能的材料过程中起了非常重要的作用。在实验中,合成了五种配体,它们分别是1, 3-二（4-羧基吡啶基）丙烷（L1）,2-（3-羧基吡啶基）乙醚（L2 ）,α,α′-二（4-羧基吡啶基）-1, 4-二甲苯（ L3）,α,α′-二（3-羧基吡啶基）-1, 4-二甲苯（L4 ）和1, 2-二[2-（4-羧基吡啶基）乙氧基]乙烷（L5 ）,并得到了前四种配体与金属盐的配位聚合物共十一个,研究了它们对不同金属盐的配位能力及构筑配合物三维网络结构的能力。这十一个配合物分别是: {[Cu L1（H2O）4]·SO4·2H2O}n （1）、{[Cu L21]·2ClO4·2H2O}n （2）、{[Cu L22（H2O）3]·2ClO4·2H2O}n（3）、{[Mn L22（H2O）2]·2ClO4}n （4）、{[Ag L2]·NO3·2H2O}n（5）、{[Ag4L22（CF3SO3）2H2O]·2CF3SO3·3H2O}n （6）、{[Cu L3（H2O）3]·2Cl·H2O}n （7）、{[Cu L23（H2O）2]·2NO3}n（8）、{[Cd L23]·2ClO4·2H2O}n （9）、{[Ag4 L2.53H2O]·4CF3SO3·3H2O}n （10）、{[Ag L4]·ClO4}n （11）,并通过单晶X-射线衍射对它们进行了结构分析。结构分析表明: （1） L1配体在配位过程中表现出顺式（cis-L1）和反式（trans-L1）两种不同的构型,这种构型的变化使配合物具有多变的网络结构:在1中采取的是cis-L1构型,得到三维嵌套式网络结构,2中采取的是trans-L1构型,得到具有菱形空腔的网络结构;（2）1和2分别是由配体得到的,所用都是铜盐,但阴离子不同(1: SO42-, 2:ClO4-)造成网络结构上的差异,同样7和8分别是配体L3和CuCl2及Cu（NO3）2两种铜盐形成的,结构也有所不同,表明在形成配位聚合物过程中阴离子有着重要的影响。（3） L2与配体L[2-（4-羧基吡啶基）乙醚]互为同分异构体,与L既有顺式cis-又有反式trans-构型不同,我们得到L2与四种盐形成的配合物中都采取了同一种构型,即顺式cis-L2,但因所用金属盐不同,在四种配位聚合物中配体根据不同的金属离子而进行相应的调整,在配合物3、4、5中采取双齿配位,相应的配体分子中吡啶环之间的二面角也有所不同,而在6中采取四齿配位。（4）配体L3和配体L4互为同分异构体,在配合物中都是采取trans-构型,接近直线形状。当配体L3与不同金属作用形成配合物时,可以改变两端吡啶环之间以及吡啶环与中间苯环之间的夹角,从而配体的构型发生变化,并对网络结构产生影响。（5）配合物9的结构与已知的结论,即由非对称配体得到的配合物容易形成无

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 超分子与配位聚合物
• 1.1.1 概念
• 1.1.2 分子识别
• 1.1.3 分子组装
• 1.2 影响配位聚合物网络结构的因素
• 1.2.1 配合物组成对网络结构的影响
• 1.2.1.1 配体对网络结构的影响
• 1.2.1.2 金属离子对网络结构的影响
• 1.2.1.3 金属离子和配体的不同配比对网络结构的影响
• 1.2.2 阴离子、溶剂及其它因素对网络结构的影响
• 1.3 非键相互作用在构筑网络结构中的重要作用
• 1.3.1 氢键
• 1.3.1.1 C–H…π相互作用
• 1.3.2 堆积作用
• 1.4 本课题的选题意义和研究内容
• 1.4.1 选题意义
• 1.4.2 本课题的研究内容
• 第二章 配合物的合成和结构表征
• 2.1 试剂和仪器
• 2.1.1 试剂
• 2.1.2 仪器
• 2.2 烟酸乙酯的合成
• 2.3 配体的合成
• 1 [1, 3-二（4-羧基吡啶基）丙烷]的合成'>2.3.1 配体L¹ [1, 3-二（4-羧基吡啶基）丙烷]的合成
• 2 [2-（3-羧基吡啶基）乙醚]的合成'>2.3.2 配体L²[2-（3-羧基吡啶基）乙醚]的合成
• 3 [α, α′-二（4-羧基吡啶基）-1, 4-二甲苯]及L⁴ [α, α′-二（3-羧基吡啶基）-1, 4-二甲苯]的合成'>2.3.3 配体L³ [α, α′-二（4-羧基吡啶基）-1, 4-二甲苯]及L⁴ [α, α′-二（3-羧基吡啶基）-1, 4-二甲苯]的合成
• 5 {1, 2-二[2-（4-羧基吡啶基）乙氧基]乙烷}的合成'>2.3.4 配体L⁵ {1, 2-二[2-（4-羧基吡啶基）乙氧基]乙烷}的合成
• 2.4 配合物的合成
• 2.5 红外光谱
• 2.6 配合物的结构测定方法
• 第三章 配合物晶体结构分析
• 1 [1, 3-二（4-羧基吡啶基）丙烷]配体形成的配合物'>3.1 L¹ [1, 3-二（4-羧基吡啶基）丙烷]配体形成的配合物
• 1（H₂O）₄]·SO₄·2H₂O}_n （1）'>3.1.1 {[Cu L¹（H₂O）₄]·SO₄·2H₂O}_n（1）
• 2¹]·2ClO₄·2H₂O}_n （2）'>3.1.2 {[Cu L₂¹]·2ClO₄·2H₂O}_n（2）
• 3.1.3 讨论
• 2 [2-（3-羧基吡啶基）乙醚]配体形成的配合物'>3.2 L²[2-（3-羧基吡啶基）乙醚]配体形成的配合物
• 2²（H₂O）₃]·2ClO₄·2H₂O}_n （3）'>3.2.1 {[Cu L₂²（H₂O）₃]·2ClO₄·2H₂O}_n（3）
• 2²（H₂O）₂]·2ClO₄}_n （4）'>3.2.2 {[Mn L₂²（H₂O）₂]·2ClO₄}_n（4）
• 2]·NO₃·2H₂O}_n （5）'>3.2.3 {[Ag L²]·NO₃·2H₂O}_n（5）
• 4L₂²（CF₃SO₃）2H₂O]·2CF₃SO₃·3H₂O}_n （6）'>3.2.4 {[Ag₄L₂²（CF₃SO₃）2H₂O]·2CF₃SO₃·3H₂O}_n（6）
• 3.2.5 讨论
• 3 [α, α′-二（4-羧基吡啶基）-1, 4-二甲苯]配体形成的配合物'>3.3 L³ [α, α′-二（4-羧基吡啶基）-1, 4-二甲苯]配体形成的配合物
• 3（H₂O）₃]·2Cl·H₂O}_n （7）'>3.3.1 {[Cu L³（H₂O）₃]·2Cl·H₂O}_n（7）
• 2³（H₂O）₂]·2NO₃}_n （8）'>3.3.2 {[Cu L₂³（H₂O）₂]·2NO₃}_n（8）
• 2³]·2ClO₄·2H₂O}_n （9）'>3.3.3 {[Cd L₂³]·2ClO₄·2H₂O}_n（9）
• 4L³_2.5H₂O]·4CF₃SO₃·3H₂O}_n （10）'>3.3.4 {[Ag₄L³_2.5H₂O]·4CF₃SO₃·3H₂O}_n（10）
• 3.3.5 讨论
• 4 [α, α′-二（3-羧基吡啶基）-1, 4-二甲苯]配体形成的配合物'>3.4 L⁴ [α, α′-二（3-羧基吡啶基）-1, 4-二甲苯]配体形成的配合物
• 4]·ClO₄}_n （11）'>3.4.1 {[Ag L⁴]·ClO₄}_n（11）
• 3.4.2 讨论
• 第四章 结论
• 参考文献
• 附图
• 附表1
• 附表2
• 硕士期间发表的论文
• 致谢