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基于一种新型柔性四咪唑配体的配位聚合物的合成、结构和性质研究

白红叶  
【摘要】:在第一章中,从基本概念、合成方法、成键作用和弱相互作用、影响结构的因素、可能的应用领域等方面系统地介绍了配位聚合物。此外,进一步指明了本课题的选题意义及依据并且概括了本工作所取得的成果。 第二章中,合成了一种新型柔性四咪唑配体–四(咪唑基-1-甲基)甲烷(L),并以它作为中性配体在水热条件下得到了十三种Cd(II)的配位聚合物:[Cd_2(L)_2(SO_4)_2(H_2O)_2]·4H_2O (1)、[Cd(L)(H_2O)_2](NO_3)_2 (2)、[Cd(L)(Br)_2]·H_2O (3)、[Cd(L)0.5(fum)] (4)、[Cd5(L)_2(adi)_5(H_2O)_2]·6H_2O (5)、[Cd(1,3-bdc)(L)0.5] (6)、[Cd(1,4-bdc)(L)0.5(H_2O)]·H_2O (7)、[Cd_2(5-OH-1,3-bdc)_2(L)]·2H_2O (8)、[Cd3(1,3,5-btc)_2(L)]·4H_2O (9)、Cd3(1,2,3-btc)_2(L)(H_2O)_2]·2.5H_2O (10)、[Cd(1,2,4-Hbtc)(L)]·0.75H_2O (11)、[Cd7(btca)3(μ3-OH)_2(L)_2]·8H_2O (12)和[Cd_2(odpa)(L)(H_2O)_2]·H_2O (13) (H_2fum = fumaric acid, H_2adi = adipic acid, 1,3-H_2bdc = 1,3-benzenedicarboxylic acid, 1,4-H_2bdc = 1,4-benzenedicarboxylic acid, 5-OH-1,3-H_2bdc = 5-OH-1,3-benzenedicarboxylic acid, 1,3,5-H3btc = 1,3,5-benzenetricarboxylic acid, 1,2,3-H3btc = 1,2,3-benzenetricarboxylic acid, 1,2,4-H3btc = 1,2,4-benzenetricarboxylic acid, H4btca = 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid, and H4odpa = 4,4'-oxydiphthalic acid)。L·5H_2O展示的是一个新颖的三维(3,8)-连接(3·52)_2(34·42·56·612·73·8)拓扑。化合物1-3是四(咪唑基-1-甲基)甲烷配体与不同无机阴离子反应(SO_42-、NO_3-、Br-)得到的。化合物1是一个4-连接的PtS网络。化合物2是一个4-连接的三维ABW型沸石结构。而化合物3只是一个二维的(44)-sql。化合物4-8是四(咪唑基-1-甲基)甲烷配体与有机二元羧酸反应得到的。化合物4是一个二重穿插的α-Po结构,化合物5是一个非穿插的三维结构,化合物6是三维的CdSO_4型结构。化合物7是一个具有(4·62·72·8)(42·62·7·8)拓扑的三维结构。化合物8是一个二维层状结构,又进一步被氢键连接成三维的超分子结构。化合物9-11是四(咪唑基-1-甲基)甲烷配体与有机三元羧酸反应得到的。在化合物9中,L和1,3,5-btc配体把Cd(II)原子连接成一个三维结构。在化合物10中,三核镉簇被L和1,2,3-btc配体连接得到一个手性的α-Po结构。在化合物11中,Cd(II)金属被L和部分去质子化的1,2,4-Hbtc配体连接产生一个二维的层状结构。化合物12和13是四(咪唑基-1-甲基)甲烷配体与有机四元羧酸反应制备的。在化合物12中,btca连接Cd(II)原子构筑了一个三维的Cd-btca三维骨架,L配体则进一步稳固了这个三维结构。化合物13中,odpa以四齿配位的模式与金属Cd(II)原子配位形成了二维的层状结构,这些二维层进一步被L配体连接成了三维的结构。化合物1-13的结构差异展示了阴离子对配位聚合物结构的影响。此外,我们对化合物的热重和发光性质进行了研究。 第三章中,在水热条件下合成了八种基于新型柔性四咪唑配体–四(咪唑基-1-甲基)甲烷(L)的配位聚合物:[Zn2(L)(SO_4)_2]·2H_2O (14)、[Co(L)(SO_4)]·1.25H_2O (15)、[Zn2(L)(1,2-bdc)_2]·3.5H_2O (16)、[Co2(L)(1,2-bdc)_2]·2.5H_2O (17)、[Zn2(L)(1,3,5-btc)(1,3,5-H_2btc)_2]·5H_2O (18)、[Co1.5(L)(1,3,5-btc)] (19)、[Zn2(L)(btca)]·4H_2O (20)和[Co(L)(H_2O)_2]·(H_2btca)·1.5H_2O (21),其中其中1,2-H_2bdc = 1,2-benzenedicarboxylic acid。化合物14和15是通过L配体与无机阴离子SO_42-反应得到的。化合物14呈现了一个二重穿插的PtS结构,化合物15是一个(4,6)-连接的(3·4·53·6)(32·4·54·67·7)拓扑。化合物16-21是L配体与有机羧酸配体反应得到的。化合物16和17同构,同为含三种节点的(3,4)-连接(66)(65·8)(63)拓扑。化合物18为双节点(3,4)-连接(62·8)(4·64·8)二维结构。化合物19为含三种节点(3,4)-连接(4·82)_2(42·84)(84·122)拓扑。化合物20为含五种节点的(4·6·84)(42·64)(42·84)(42·83·10)(4·62·83)拓扑。化合物21为一个罕见的4-连接的(43·63)二维结构。同时讨论了金属与阴离子对结构的影响,并进行了热稳定性及发光性质方面的研究。 第四章中,通过改变阴离子合成了五种基于新型柔性四咪唑配体–四(咪唑基-1-甲基)甲烷Ag(I)的配位聚合物:[Ag(L)0.5](NO_3)·0.5(H_2O) (22)、[Ag(L)0.25Br] (23)、Ag2L](mal)·6.25H_2O (24)、[Ag2L(1,3-bdc)]·4H_2O (25)和[Ag2L(1,4-bdc)0.5]·0.5(1,4-bdc)·7.5H_2O (26),其中H_2mal = maleic acid。在化合物22中,Ag(I)原子被L配体连接形成了一个二维的(44·62)网络,而游离硝酸根离子填充在孔道之中。π–π堆积作用又把二维层连接成了三维的超分子结构。在化合物23中,L配体把Ag4Br4簇连接成了一个二重穿插的dia结构。当有机羧酸配体H_2mal、1,3-H_2bdc、1,4-H_2bdc被用于反应中时,得到了化合物24-26。在化合物24中,Ag(I)原子被L配体连接形成了一个含三种节点的(3,4)-连接的(62·8)(4·6·8)(4·62·82·10)三维网络,mal配体只作为抗衡离子存在。在化合物25中,L配体连接Ag(I)原子形成了二维的(62·8)_2(64·82)双层结构。在化合物26中,L和1,4-bdc把Ag(I)原子连接形成了一个复杂的三维结构,这个三维结构可简化为(3,4)-连接的(4·102)_2(42·6)_2(42·103·12)(42·6·103)_2拓扑。探讨了阴离子对四(咪唑基-1-甲基)甲烷-银化合物结构的影响。此外还研究了化合物22-26的荧光性质。 第五章为结论部分。


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