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《东北师范大学》 2011年
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含N配体修饰的多酸基骨架化合物的可控化研究

孟靖昕  
【摘要】:本论文系统地研究了以多种类型的多金属氧酸盐为基本建筑单元,通过不同类型的含氮有机配体修饰,连接与扩展,构筑了一系列具有新颖结构和潜在应用价值的多维有机-无机杂化化合物。在研究这类化合物的合成条件及规律的过程中,探讨了碱的类型、反应物的摩尔比和pH值等条件对产物结构的影响。利用水热技术,通过调节反应条件和改变反应原料的种类可控的合成了22种新的基于多金属氧酸盐的骨架化合物。所有的这些化合物通过元素分析,IR,TG和单晶X射线衍射进行了结构表征。并探讨了部分化合物的XPRD,电化学和光化学性质。 1.选用七钼酸胺,配体bix和bpp,醋酸铜,在水热条件下调节不同结构指导剂(NaOH,en和TEA),水热合成和结构表征了8种新型八钼酸盐化合物。[CuⅠ(bix)][(CuⅠbix)(δ-Mo_8O_(26))_(0.5)] (1) H(CuⅠbix)[(CuⅠbix)_2(β-Mo_8O_(26))]·2H_2O (2) H3[CuⅠ(bix)_2(β-Mo_8O_(26))_(0.5)](β-Mo_8O_(26))_(0.5)·2H_2O (3) (H_2bix)_2(β-Mo_8O_(26))_(0.5)(β-Mo_8O_(26))_(0.5)·H_2O (4) (H_2bix)[(Hbix)_2(γ-Mo_8O_(26))]·2H_2O (5) H_2bix(γ-Mo_8O_(26))_(0.5)·H_2O (6) [CuⅠ(bpp)][CuⅠ(bpp)(α-Mo_8O_(26))_(0.5)]·H_2O (7) [(H_2bpp)_2(β-Mo_8O_(26))] (8) 化合物1具有三维的(4,4)-连接骨架具有(64·82)(84·122)拓扑,化合物2具有三维的(3,4)-连接骨架(62·81)_2(62·82·102)拓扑。在铜有机配体链穿过骨架结构后,它们均形成了三维多线穿结构。化合物3具有基于(β-Mo_8O_(26))4-阴离子和铜有机配体单元的三维超分子网络,骨架中含有(β-Mo_8O_(26))4-阴离子。在化合物4中,通过来自不同二维层的(β-Mo_8O_(26))4-阴离子和bix间的氢键作用,构筑三维超分子结构。化合物5展示了一个新奇的双支撑结构,它基于(γ-Mo_8O_(26))4-阴离子和bix间的Mo-N共价键连接。这个化合物代表一个罕见的在水热条件下合成有机分子功能化多酸簇的例子。在化合物6中,通过水分子,八钼酸盐上的氧和bix间的氢键作用构筑三维的超分子网络。化合物7具有二维(3,4)-连接层,它具有(42·81)(61·84·101)拓扑。化合物8具有基于bpp和(β-Mo_8O_(26))4-的C-H…O氢键的三维超分子网络。 2.选用不同金属,配体bix,H3PO4和Na2MoO4,在特定的pH值条件下,通过调节H3PO4和Na2MoO4的摩尔比,水热合成和结构表征了4种新型钼磷酸盐化合物。CoH(bix)4[PMoVI8VV4O40(VIVO)_2] (9) (H_2bix)_2(NaHP2Mo5O23)·2H_2O (10) H_2(bix)4[Cd(H_2O)4][Cd(HPO4)4(H_2PO4)4(MoO2)12(OH)6]?10H_2O (11)(H_2en)3(Co3P4Mo4O28) (12) 化合物9含有基于类keggin结构的[PMoVI8VV4O40(VIVO)_2]3-多阴离子和[CoH(bix)4]3+络合物片段的直链结构。通过多阴离子和有机配体bix间的氢键作用,将一维结构扩展成三维开放骨架。化合物10具有三维超分子网络,它是基于游离双质子化的bix,水和多阴离子[P2Mo5O23]6-氧间的弱的相互作用。在化合物11中,[Cd(H_2O)4]2+和[Cd(HPO4)4(H_2PO4)4(MoO2)12(OH)6]4-相互连接构筑一维链。然后通过游离bix配体,水和多阴离子上的氧间的弱作用将一维链扩展成三维超分子骨架结构。有趣的是,化合物12展示了开放性骨架结构,它也具有一维左右手螺旋链和二维的(6,3)-层。 3.选用不同多酸作为催化剂,柔性配体bpp,金属离子,在水热条件下调节不同pH水热合成和结构表征了三种具有四齿原位配体的骨架化合物。CuⅠ3(L1)_2(L2)[PMoVI8VV4O40(VIVO)_2]?2H_2O (13) [CuⅠ2Cl2(L3)] (14) [Zn3(BTC)_2(chtpy)(H_2O)_2]·2H_2O (15) 化合物13展示了新奇的三维金属有机骨架,氢键的存在与否导致了它形成两种不同拓扑结构(42·84)(42·83·101)(86)_2和(43·83)(42·84)(44·62·89)(410·61·83)。它代表着首例应用去氢偶合在多酸基金属有机骨架中,合成新颖的四齿共平面的染料分子。化合物14展示了二重对角线/对角线倾斜互穿。化合物15具有首次发现的(3,4)-连接的拓扑(82·10)_2(83)_2(84·10·12)(85·10),同时具有自穿插特性。 4.选用溴化亚铜,螯合配体dafo和不同多酸建筑单元,在水热条件下合成和表征了三种化合物。H[CuⅠ(dafo)_2]3{[CuⅠ(dafo)_2]2P2W18O62}·H_2O (16) [CuⅠ(dafo)_2]3PMo12O40 (17) [CuⅠ(dafo)_2]4SiW12O40 (18) 化合物16具有三维超分子骨架结构。在π-π堆积和氢键作用下,化合物17中形成可以容纳多酸阴离子的一维超分子孔道。化合物18具有与17相似的结构单元,但由于引进不同的多酸单元所以并没有形成孔道结构。 5.选用不同金属,刚性配体4,4’-bipy与不同多酸单元,合成了两种新的,含有单一配体的有机无机杂化化合物。[Ag(4,4’-bipy)]4(H_2P2Mo5)·3H_2O (19)[4,4’-H_2bipy]3[SiMnW11O39]·1.25H_2O (20) 化合物19具有奇特的基于银络合物片段和六连接P2Mo5簇的三维有机无机杂化骨架。在这个化合物中,P2Mo5簇展示了至今为止最高的连接数。化合物20代表着首个含有一维之字链状的过渡金属取代的Keggin杂多钨酸盐,它通过一个氧原子连接起来的。 6.选用不同金属,螯合配体dafo和刚性配体4,4’-bipy与keggin型多酸,合成了两种新的,含有混合配体的有机无机杂化多氧钨酸盐。[Ag(dafo)_2]2{[Ag(4,4’-bipy)]2SiW12O40} (21) [Cd2(dafo)4(4,4’-bipy)(H_2O)_2](dafo)SiW12O40 (22) 化合物21展示了一个新的三维结构,超分子作用使得整个结构更加稳定。在化合物22中,一维杂化链通过弱的C_H···O相互作用构筑新奇的三维结构。据我们所知,这是首次报道的基于混合配体dafo和4,4’-bipy的多氧钨酸盐化合物。bpp = 1,3-二(4-吡啶基)丙烷bix = 1,4-二(咪唑基-1-甲基)苯dafo = 4,5-二氮芴-9-酮4,4’-bipy = 4,4’-联吡啶phen = 1,10-邻菲啰啉en=乙二胺L1=a,a-1,4-二羟基-e,e,e,e-1,2,4,5-四(4-吡啶基)环己烷L2=1,2,4,5-四(4-吡啶基)苯L3=a-1-羟基-e,e,e,e-1,2,4,5-四(4-吡啶基)环己烷
【学位授予单位】:东北师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O627

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