3(4)-吡啶端基和1-咪唑端基双席夫碱配体及其配合物的合成结构和性质研究

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本文通过不同的间隔基团连接吡啶或咪唑端基,合成了一系列N,N’-type双席夫碱配体,主要包括:(1)五个吡啶端基配体1,4-双(3-吡啶基)-2,3.二氮-1,3-丁二烯(N3Py),1,4-双(4-吡啶基)一2,3-二氮-1,3-丁二烯(N4Py),N,N’-双(3-吡啶亚甲基)萘二胺(N3NPy,),N,N’-双(4.吡啶亚甲基)萘二胺(N4NPy),双[4-(3-吡啶亚甲基胺基)苯氧基]甲烷(N30Py);(2)两个咪唑端基配体2,5-双(4’-(1-咪唑基)苯基)-3,4-二氮-2,4-己二烯(ImBNN), N1,N4-双(1.(4-(1.咪哗基)苯基)乙缩醛基)苯·1,4-二胺(ImBNBN)。这些配体与过渡金属离子自组装,得到46个配位聚合物。通过X-射线单晶衍射、X-射线粉末衍射(XRD)、元素分析(EA)、红外(IR)、热重分析(TG)、核磁分析(H NMR.),对其结构进行表征和分析。选择其中两个穿插结构的配合物,利用客体分子的模板作用,调控配合物结构,选择不同尺寸大小的客体分子,研究其对配合物框架结构的影响。并选择其中的几个带有客体分子的配合物,对其进行客体分子解吸和再吸附实验研究,并通过X一射线单晶衍射、XRD、TG和1H NMR.等手段对这一过程进行了监测,配合物框架在失去客体分子后还会保持,其中一个配位的阴离子会被H20取代,阴离子作为客体填充在孔洞中,相互穿插的层层之间也会滑动,配合物能够再吸附客体分子,但是吸附客体分子之后不会回复到合成时的结构。 得到的主要配合物结构和性质研究有: 1.利用吡啶端基配体N3Py,N4Py,N3NPy,N4NPy,N30Py与过渡金属配合物反应得到了13个配合物,其中包括1个零维配合物,1个一维线链结构配合物,3个一维zig-zag链状结构配合物,2个一维串珠结构配合物,5个二维(4,4)网络结构配合物和1个三维配合物。因为配体间隔基团几何结构的不同,使形成配合物的结构有所不同。配体N3Py,N4Py,N3NPy,N4NPy是刚性的线型配体,N3Py和N3NPy在参加配位时,会扭曲以适合配位环境的需要得到稳定结构,配体N30Py间隔基团有一个角度,配位时得到的结构会有比较大的变化。不同配合物结构框架之问通过链链之间的弱作用力,以及存在的溶剂分子和抗衡离子与链之间的弱作用力而形成不同的空间堆积方式,使得配合物形成的晶体结构有所不同。 2.两个咪唑端基配体ImBNN,ImBNBN与过渡金属配合物反应得到了33个配合物,其中包括4个一维线链结构配合物,4个一维zig-zag链状结构配合物,1个一维串珠结构配合物23个二维(4,4)网络结构配合物和1个三维立方结构配合物。配体ImBNN在参加配位时可以采取四种构象模式参加配位,不同的构象模式对配合物的结构有一定的影响。金属离子参加配位时也会选择不同的配位模式,抗衡离子在结构中所起的作用不同而对配合物结构也会有一定的影响。配体ImBNBN较ImBNN增加了长度,利用配体ImBNBN合成了一个一维zig-zag链状结构和一个三重穿插的(4,4)网络结构的配合物,配合物的结构与ImBNN得到的相类似的结构相比较,一维zig-zag链的“沟”更大,二维网中M4L4形成的菱形也更大。 3.选择其中两个三重穿插的二维结构配合物{[Mn(ImBNN)2(CF3S03)2]}。(27)和{[Cd(ImBNN)2(CF3S03)2]}n(29),在合成过程中加入客体分子作为模版,调节配合物结构,使配合物结构由三重穿插变成二重穿插,由于结构中形成的菱形格子比较大,穿插之后还有孔洞足以容纳客体分子。客体分子的体积和结构变化影响到结构中孔洞大小,随客体分子尺寸的变化,配合物中空洞会收缩扩张来适应客体分子的存在,当客体分子体积比较小时,每个孔洞可以容纳两个客体分子,当客体分子体积较大时,每个孔洞中只能容纳一个客体分子。 4.对配合物{[Co(N30Py)2(H2O)2](C1O4)2·C6H6·H20)n(6),{[Co(N30Py)2(H20)2](C104)2·(C7H8)x}n (7)和硕士时合成的配合物{Ni(N3Py)2(N03)2]·(C6H6)XC2H5OH)n(为避免命名重复,本论文中命名为47),进行客体分子解吸和再吸附的研究,利用XPRD和TG手段进行跟踪测试解吸和再吸附过程。在一定条件下,配合物失去客体分子,失去客体分子之后框架不会坍塌,常温浸泡又能重新吸附客体分子,但是重新吸附客体分子后,配合物不会再回复到原来的结构。 5.对配合物{[Cd(ImBNN)2(CF3S03)2]·(C6H6)}n(41)和{[Cd(ImBNN)2(CF3S03)2]·(C7H8)}n(42),进行客体分子解吸和再吸附过程的研究,并用H NMR、XPRD)、TG手段进行跟踪测试变化过程中客体分子和框架结构的变化,在特定条件下配合物失去客体分子之后,框架结构可以稳定存在。失去客体分子之后,相互穿插的(4,4)网之间有滑动,原来参加配位的阴离子变成游离基团作为客体填充在孔洞里。在加热回流的条件下配合物可以再次吸附客体分子,但是不能回复到原来的结构。并对其中一个配合物,利用其单晶到单晶的转换,分析客体引导的非框架变化的结构转变,失去客体分子后,参加配位的阴离子被H20取代,阴离子作为客体分子填充在孔洞中。
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