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吡啶基苯并咪唑配位聚合物的合成、结构表征和性质研究

王诚军  
【摘要】:近年来,金属—有机配位聚合物由于其多样的结构和拓扑,以及在光学、电学、磁学、离子交换分离、催化、气体存储等领域的潜在应用价值而受到广泛的关注,现已成为配位化学的主要研究方向之一。晶体工程是一种有效地设计和合成具有独特拓扑结构和功能的配位聚合物的方法。通过选择合适的金属离子和配体可以控制配位聚合物的结构,其中最常用的一种方法是选择氮杂环配体和羧酸配体来构筑新的配位聚合物。本论文以含氮杂环配体2-(n-吡啶基)苯并咪唑(n=2,3,4)和一系列羧酸配体,与过渡金属离子在水热条件下,得到了16个新颖的配合物。并通过X-射线单晶衍射、红外光谱、元素分析、荧光光谱、热重分析等技术对其结构、热稳定性以及光学性质等方面进行了表征,以期发现其潜在的应用价值。 论文结构分为三个部分: 绪论部分对配位化学的发展、晶体工程、配合物的合成方法、配合物的结构以及吡啶苯并咪唑类配体的研究现状做了概述。 利用2-(n-吡啶基)苯并咪唑(n=2,3,4)和柔性二元羧酸4,4-氧代双苯甲酸(H_2Oba),通过水热合成法我们设计合成了8个结构新颖的配位聚合物,[Zn(2-PyHBIm)(oba)]n(1), [Cd(2-PyHBIm)(oba)]n(2),[Zn(3-PyHBIm)(oba)H_2O]n(3),[Cd(3-PyHBIm)(oba)H_2O].(4), {[Ni(3-PyHBIm)(oba)H_2O]·3H_2O}_n (5), [Zn(4-PyBIm)(oba)]_n (6), {[Cd(4-PyHBIm)2(oba)]·H20}_n (7),{[Co(4-PyHBIm)2(oba)]·H_2O}_n (8),通过变换吡啶基上氮原子的位置来调控配合物的结构。其中,配合物1和2具有—维的双轴螺旋结构;配合物3和4形成了—维直链结构;配合物5形成了有侧臂的—维链状结构并通过π-π作用形成具有微孔的三维超分子结构;配合物6和7形成了梯形链状结构;配合物8具有二维网格结构并且形成了二重穿插。 利用2-(n-吡啶基)苯并咪唑(n=2,3)和刚性羧酸,如均苯三酸、间苯二甲酸、5-羟基间苯二甲酸、5-硝基间苯二甲酸以及间苯二甲酸-5-磺酸钠,通过水热合成法设计合成了8个结构新颖的配合物。{[Zn3(2-PyBIm)3(2-PyHBIm)2(tma)(H20)]·H_2O}_n (9)、[Co(2-PyHBIm)2(H2tma)]+(H2tma)- (10)、[Ni(2-PyHBIm)2(H2tma)]+(H2tma)-(11)、{[Zn(IPA)(3-PyHBIm)]·3H_2O}_n (12)、{[Cd(IPA)(3-PyHBIm)(H_2O)2]·2H_2O}_n (13)、{[Zn(5-NIPA)(3-PyHBIm)(H_2O)]·H_2O}_n (14)、[Zn(5-OIPA)(3-PyHBIm)]_n (15)和{[ZnNa(5-SIPA)(3-PyHBIm)2]}_n(16)。其中,配合物9形成了一个一维螺旋结构;配合物10和11形成了三维超分子结构;配合物12和13具有—维直链结构;配合物14具有—维“之”字链结构;配合物15具有二维网格结构;配合物16具有二维平面结构。


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