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配位化学研究的最终目标之一是通过设计合成有机配体、选择合适的金属离子,从而构筑出具有特定结构和性质的目标产物。但由于配合物结构受到诸多因素的影响,结构的完全预测还很难做到,目前配合物的合成还是基本依赖于自组装,而这种自组装带有一定的随机性,也正是由于这个原因,这方面的研究才具有挑战性和意义。
本论文以刚性双苯并咪唑配体和半刚性双2.吡啶四氮唑配体为研究对象,主要研究了它们在构筑配合物过程中的一些规律。用这些配体与过渡金属离子配位,自组装得到了一系列的具有零维、一维、二维或三维结构的配合物,解析了它们的晶体结构,研究了部分配合物的荧光性能和磁性能。结果表明配体的端基、间隔基团、金属离子的配位特征、阴离子、溶剂等因素对配合物的组成和结构有不同程度的影响。具体内容如下:
一、合成并表征了以苯环、萘环为间隔基的刚性双苯并咪唑配体及其过渡金属配合物,探讨了配体的配位模式、阴离子等因素对配合物组成和结构的影响,并对此类配体及其部分配合物固态荧光性能和磁性能做了初步研究。研究结果表明:该类配体在与金属离子配位时经常是作为双齿配体进行配位,但极少数情况下也可以做为单齿配体参与配位,这种配位方式的不同极大的影响了配合物的结构;在此类配合物中存在着大量的弱相互作用(C.H…O、C-H…Cl等的弱氢键以及π-π作用),这些弱相互作用不仅影响到配合物分子在晶体中的堆积方式,而且对稳定配合物结构起着重要的作用;由于阴离子的配位能力的不同,因而在配合物形成时,它们影响着配合物的结构和组成;该类配体及其部分配合物具有较强的蓝色荧光。
二、合成、表征了以葸环为间隔基的刚性双苯并咪唑配体,研究了它们与部分过渡金属离子的配位化学。与苯环和萘环为间隔基的配体相比,该配体的空间位阻更大,因而在与金属离子配位时这种位阻效应对配合物的结构有较大的影响。研究结果表明:金属离子中心对配合物的结构起着重要的影响作用,同一配体在相同的条件下与不同的金属离子反应,往往得到结构各异的配合物;阴离子和溶剂分子等都不同程度的以各自的方式影响配合物的结构;该配体由于含有蒽环,因而在一定波长的光激发下,可以表现出较好的荧光性能,同时该配体的d<10>金属配合物同样具有较好的荧光性能。
三、合成了以苯环为间隔基的半刚性双2-吡啶四氮唑配体,并用该配体与过渡金属铜离子反应,得到相关的配合物,并解析了其晶体结构。结构分析表明该配体主要通过螯合配位模式同金属离子配位,并且能够作为桥连配体来构筑配位聚合物。
论文分析并阐述了上述化合物的合成条件与方法,研究了多种因素对配合物结构的影响及某些配合物的荧光性能等,为相关体系的进一步深入研究奠定了基础。