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功能配合物结构的多样性使其在光、电、磁、催化等领域具有广泛的研究内容,近年来已经成为无机化学和材料化学领域研究的热门课题。而如何设计和选择适合的配体来合成目标配合物已经成为当前配位聚合物研究面对的主要问题之一。双咪唑(柔性/刚性)配体及双吡啶配体,因为本身具有多种结构形式及良好的配位性能,从而可以得到结构新颖的配合物结构。
本论文共合成了四个双咪唑配体:即1,4-二(1-咪唑基)丁烷(L1)、1,4-二(1-咪唑基亚甲基)苯(L2)、1,6-二(1-咪唑基)己烷(L6)、1,4-二(1H-咪唑基)苯(L7),并以此和1,3-二(4-吡啶基)丙烷(L3)、2,2-联吡啶(L5)为基础结合相应的多元有机酸配体与3d金属离子反应,在水热条件下合成了15个未见报道的新颖的配位聚合物。并通过元素分析、红外光谱、X-射线单晶衍射、荧光光谱、热重分析和磁性等测试方法对所合成配合物进行了表征和性质研究。主要内容如下:
1.以5-硝基-1,2,3-苯三甲酸为配体辅以双咪唑或双吡啶配体,合成了四个二维(1,2,4,7)和四个三维(3,5,6,8)的配位聚合物。其中构筑配合物4时,5-硝基-1,2,3-苯三甲酸在反应中一部分转化为了2-羟基-5-硝基间苯二甲酸,因此配合物4中同时存在两种有机酸配体,另外合成配合物4所用的L1配体完全转化为了L4配体。配合物1和4是在相同条件下通过改变反应温度得到的两种不同的配合物。我们也初步探讨了温度、反应物配比和pH值对配合物形成的影响以及配合物中晶体结构中的分子间弱作用(π-π相互作用及氢键作用)。对配合物3和6进行了拓扑分析,配合物3是4-连接的3D网格,拓扑符号:(44.62)(4.64.8)2(43.63),配合物6是(3,4)-连接的3D网格,拓扑符号:(4.6.8)(4.62.83)2(64.8.10)。并对配合物1-6进行了热重分析,对配合物1,2,4和5进行了磁性分析,对配合物6和7进行了荧光分析。
2.以3,3-偶氮苯二甲酸为配体辅以双咪唑或双吡啶配体与3d金属反应,合成了四个具有从一维到三维的新颖的配位聚合物(9-12)。配合物10的一维链状结构通过链间π-π相互作用,形成三维(3D)超分子结构。配合物9,11和12在拓扑方面都是以金属离子为节点,配体为连接器,拓扑符号分别为41263,4462,41263,配合物9和11为二重穿插,配合物12为三重穿插。对配合物9进行了热重分析及分子磁性分析。
3.以戊二酸为配体辅以柔性双咪唑配体,合成了配合物13和14,分别呈现二维和三维结构。其中,对配合物14进行了拓扑分析,拓扑符号为41263。
4.以1,6-萘二磺酸钠为配体辅以2,2-联吡啶,合成了一个零维的配合物(配合物15),它通过晶体结构中的分子间π-π相互作用和氢键作用形成了3D超分子结构。我们对其进行了热重分析。