三足配体及其金属配合物的合成、晶体结构与性质研究

【摘要】：三足配体具有半刚性的结构特征,其三条侧链可自由翻转形成大小合适的空腔,加之丰富多变的侧链取代基类型,使得它与金属离子配位时表现出特有的选择性配位能力及多变的配位模式。三足配体化合物及其配合物在光学、电学、磁学、催化以及气体吸附等方面均表现出良好的应用前景。近年来,对于三足配体及其配合物的研究,已成为配位化学以及超分子化学的热门研究课题之一。本论文设计合成了几个含有N、O配位原子的三足配体,对其在荧光探针、水簇及分子自组装等超分子化学领域的应用进行了细致的研究。 本论文共包括以下四部分： 一、简单介绍了超分子化学的基本概念、研究领域及超分子化合物的应用；重点介绍了三足配体的定义、分类以及三足配体在配位聚合物、荧光传感器、水簇和稀土配合物等超分子化学领域中的应用。 二、合成了一个基于8-羟基喹啉荧光团的三足配体Tris[2-(8-chinolinyloxy)-ethyl]amine (L),获得了其与镉离子(Cd2+)的配合物晶体,解析了其晶体结构。在Li+,Na+,K+,Ca2+,Mg2+,Cr3+,Mn2+,Fe2+,Co2+,Ni2+,Cu2+,Zn2+,Pb2+,Hg2+等金属离子存在下,该配体在Tris-HCl缓冲溶液中表现出对镉离子(Cd2+)良好的荧光选择性；其对镉离子(Cd2+)的识别行为通过紫外吸收光谱及荧光光谱等进行了研究；通过紫外滴定、荧光滴定、质谱以及X射线单晶结构分析等方法,证实了配体L与镉离子(Cd2+)之间1：1的结合方式；荧光成像方法研究证实,配体L可以被用于活细胞中镉离子(Cd2+)的检测。 三、利用三足配体Tris[2-(8-chinolinyloxy)ethyl]amine (L)和Co(NO3)2·6H2O反应生成了一个含有一维水带结构的金属配合物{[Co(L)]·2NO3·8H2O} (1),并利用元素分析、红外光谱以及X射线单晶结构分析等手段对其进行了表征；配合物1中的一维水带由(H2O)16的结构单元构成,相邻的一维水带通过与硝酸根之间的氢键作用连接成为一个二维客体水层；这些客体水层填充在配合物主体分子结构之间,形成了一个三维超分子结构。 四、合成了两个含有N、O配位原子的三足配体L1和L2,并对它们与HgCl2之间的结合作用进行了研究,发现配体L1和L2均可以通过N、O配位原子选择性的与HgCl2进行络合。通过元素分析、红外光谱及X射线单晶结构分析等手段对其所形成的金属配合物的结构进行了表征；通过紫外吸收光谱、荧光光谱和粘度测试等方法对配合物1、2与CT-DNA的相互作用进行了研究；实验结果表明配合物1、2均可以与CT-DNA以插入方式相结合。