六氮杂大环金属配合物的合成、晶体结构与光学性质研究

论文摘要

大环配位化学是研究环的骨架上含有O、N、S、P、Se或As等多个配位原子的多齿配体所生成的环状配合物的合成、结构、性质及应用的科学。在这一研究领域内,氮杂大环金属配合物作为建筑模块与桥联配体构筑的大环金属桥联配合物,由于具有迷人的拓扑结构以及在分子识别、磁性、分子催化、离子交换、非线性光学、固体荧光和气体吸附等方面具有潜在的应用前景,而成为晶体工程、配位化学和材料化学的研究热点之一本论文以六氮杂大环金属配合物为建筑模块,辅以不同的桥联配体,设计、合成了8个新的氮杂大环金属配合物,并对合成的8个配合物进行了单晶结构解析。单晶结构解析结果表明配合物5-10为六氮杂大环金属桥联配合物。利用元素分析仪、红外光谱仪、X-射线粉晶衍射仪、荧光光谱仪和紫外-可见吸收光谱仪等对合成的8个配合物进行了表征,研究了配合物的发光性能和电子吸收光谱特征。论文的研究内容和主要结果如下：1.以乙胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或乙醇胺为原料模板法合成了3个六氮杂大环金属配合物[Ni（A）]Cl2·2H2O （1）（A= 1,3,6,9,11,14-六氮杂环十八烷）,[Ni（B）]（ClO4）2 （2）（B=1,3,6,8,11,14-六氮杂环十八烷）,[Cu（C）]（C1O4）2 （3）（C=3,10-二（2-羟乙基）-1,3,5,8,10,12-六氮杂环十四烷）,分别对其进行了元素分析、红外光谱分析和XRD分析,结果表明合成的配合物为单一的化合物,可以用作建筑模块。2.以配合物1、2、3为建筑模块,辅以不同的桥联配体,设计、合成了8个具有新奇结构的六氮杂大环金属配合物trans-[Ni（C12H26N6）（N3）2]（4）,{[Ni（C12H26N6）][Ni（CN）4]}n（5）、{[Ni（C12H26N6）（bdc）]·8H2O}n（6）、{[Ni（C12H26N6）（Hbtc）]·3H2O}n（7）、{Ni（C12H26N6）（H2btec）}n （8）、{[Ni（C12H26N6）（bdc）]·3H2O}n（9）、{[Ni（C12H26N6）（bdc）]·2H2O}n （10）和[Cu（C12H30N6O2）（H2btc）2] （11）。晶体结构解析结果表明,配合物4-11中的金属离子的配位环境类似且具有相似的配位构型,即金属离子均与六氮杂环配体中的四个N原子以及两个桥联配体的两个配位原子配位,形成轴向拉长的变形八面体构型。3.配合物4中由N-H...N氢键作用形成的二维砖墙结构、配合物6中形成的8水分子簇结构,配合物8中弱配位键作用形成的二维格子状结构以及在配合物7和11中H3btc分别以Hbtc2和H2btc阴离子形式配位等结构都是比较奇特的结构,具有类似结构特征的配合物很少被报道。4.配合物4-11的红外光谱分析、XRD分析和紫外-可见吸收光谱分析结果进一步证明了所测得的单晶结构为配合物的结构。5.配合物1-11的固体荧光光谱分析表明,配合物1-11在室温下均有一定程度的发光特性,可以作为发光材料应用在光学材料领域。综上,本论文合成了8个结构新颖的六氮杂大环金属配合物,丰富了氮杂大环金属配合物的种类,其中部分配合物具有较好的光学性质,又为功能配合物的设计、合成以及功能开发提供了很好的实验素材。

论文目录

作者简介

摘要

ABSTRACT

第一章前言

§1.1 氮杂大环及其金属配合物简介

1.1.1 氮杂大环配体的种类

1.1.2 氮杂大环及其金属配合物的合成方法

1.1.3 氮杂大环及其金属配合物的结构表征

§1.2 氮杂大环金属配合物的研究现状

1.2.1 六氮杂大环金属配合物的研究现状

1.2.2 五氮杂大环金属配合物的研究现状

1.2.3 四氮杂大环金属配合物的研究现状

1.2.4 三氮杂大环金属配合物的研究现状

§1.3 氮杂大环金属配合物的应用前景

1.3.1 在光化学方面的应用

1.3.2 在磁性方面的应用

§1.4 本文选题的依据、意义和目的

1.4.1 选题的依据

1.4.2 选题的意义和目的

§1.5 本文的主要创新点

本文所合成的配合物对应的编号

与本论文有关的配体及缩写

第二章大环金属配合物的合成与测试方法

§2.1 实验部分

2.1.1 主要仪器和试剂

2.1.2 化合物、配合物的合成与单晶制备

§2.2 测试方法

2.2.1 谱学实验

2.2.2 X-射线衍射实验和单晶结构分析

第三章单晶结构解析与讨论

§3.1 单晶结构解析

2·2H2_O（1）的晶体结构'>3.1.1 配合物[Ni（A）]Cl₂·2H2_O（1）的晶体结构

12H₂₆N₆)（N₃）₂]（4）的晶体结构'>3.1.2 配合物trans-[Ni(C₁₂H₂₆N₆)（N₃）₂]（4）的晶体结构

12H₂₆N₆)][Ni（CN）₄]}_n（5）的晶体结构'>3.1.3 配合物{[Ni(C₁₂H₂₆N₆)][Ni（CN）₄]}_n（5）的晶体结构

12H₂₆N₆)（bdc）]·8H₂O}_n（6）的晶体结构'>3.1.4 配合物{[Ni(C₁₂H₂₆N₆)（bdc）]·8H₂O}_n（6）的晶体结构

12H₂₆N₆)（Hbtc）]·3H₂O}_n（7）的晶体结构'>3.1.5 配合物{[Ni(C₁₂H₂₆N₆)（Hbtc）]·3H₂O}_n（7）的晶体结构

12H₂₆N₆)（H₂btec）]}_n（8）的晶体结构'>3.1.6 配合物{[Ni(C₁₂H₂₆N₆)（H₂btec）]}_n（8）的晶体结构

12H₂₆N₆)（bdc）]·3H₂O}_n（9）的晶体结构'>3.1.7 配合物{[Ni(C₁₂H₂₆N₆)（bdc）]·3H₂O}_n（9）的晶体结构

12H₂₆N₆)（bdc）]·2H₂O}_n（10）的晶体结构'>3.1.8 配合物{[Ni(C₁₂H₂₆N₆)（bdc）]·2H₂O}_n（10）的晶体结构

12H₃₀N₆O₂)（H₂btc）₂]（11）的晶体结构'>3.1.9 配合物[Cu(C₁₂H₃₀N₆O₂)（H₂btc）₂]（11）的晶体结构

§3.2 本章小结

第四章配合物的红外光谱与XRD

§4.1 配合物的红外光谱

4.1.1 配合物1及其构筑的配合物的红外光谱

4.1.2 配合物2及其构筑的配合物9和10的红外光谱

4.1.3 配合物3和配合物11的红外光谱

§4.2 配合物的XRD

§4.3 本章小结

第五章配合物的电子吸收光谱

§5.1 配合物的紫外-可见吸收光谱

5.1.1 固体紫外-可见吸收光谱

5.1.2 液体紫外-可见吸收光谱

§5.2 配合物的固体荧光光谱

5.2.1 配合物1及其构筑的配合物4-8的荧光光谱

5.2.2 配合物2及其构筑的配合物9和10的荧光光谱

5.2.3 配合物3和配合物11的荧光光谱

§5.3 本章小结

第六章总结

致谢

参考文献

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