含噁唑啉基刚性配体金属银配合物的合成和性质研究

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配位超分子化合物因其性质独特,在催化、非线性光学材料、电性材料、磁性材料、多孔吸附材料以及分子与离子识别与交换等诸多方面有很好的应用前景,而受到科学家们的高度重视。由于性质往往是由结构决定的,因此,合成特定结构的配位超分子化合物就显得尤为重要。但是,配位超分子化合物的组装过程受到很多因素的影响,如:配体的结构、金属离子的配位几何构型、抗衡离子、反应溶剂、温度、反应体系pH值、辅助配体以及有无模板剂等。因此,如何通过设计合成有机配体、选择合适的金属离子以及控制反应条件等定向组装出目标化合物是当前配位化学研究的热点。含嗯唑啉基配体具有制备简单,结构可控,在水解和氧化反应中结构稳定以及能和众多过渡金属离子配位等优点,因而在过去的数十年里,大量的含嗯唑啉基配体金属配合物在金属催化反应研究方面被广泛地使用。但含噁唑啉基配体配位超分子化合物的研究报道不多,我们课题组之前进行了初步的尝试,结果表明含嗯唑啉基化合物是一类很好的有机配体。作为以前工作的拓展和延伸,本论文中我们设计、合成了4个新的刚性含嗯唑啉配体,1,4-二(2-噁唑啉基)苯(L1)、4,4’-二(2-嗯唑啉基)联苯(L2)、1,3-二(2-嗯唑啉基)苯(L3)和4-(2-嗯唑啉基)吡啶(L4),考察了它们和不同银盐的反应,探讨了阴离子、辅助配体等对配合物结构的影响,研究了部分配合物的催化、二阶非线性光学、荧光、铁电等性质。本论文主要有以下四个方面的工作:1,4-二(2-噁唑啉基)苯-银(Ⅰ)配合物的合成及其催化性质研究利用含噁唑啉基刚性双齿配体1,4-二(2-噁唑啉基)苯(L1)与硝酸银的反应,合成得到了配合物[Ag(L1)(NO3)](1)。在配合物1中,每个Ag(Ⅰ)分别与两个不同的L1和一个硝酸根配位,而每个L1配体又连接两个不同的银而形成一维Zigzag链状配位聚合物。配合物1可以催化醛、胺和苯乙炔反应生成丙炔胺,反应条件简单,产率较高,催化剂可以多次循环使用。相信这种方法可以广泛用于丙炔胺的合成。二、4,4’-二(2-噁唑啉基)联苯-银(Ⅰ)配合物的合成、结构和性质利用配体4,4’-二(2-嗯唑啉基)联苯(L2)与AgOOCCF3在不同条件下反应得到配合物[Ag2(L2)2(CF3COO)2](2)、[Ag(L2)0.5(CF3COO)] (3)和[Ag(L2)2](CF3COO)2(H2O)2 (4)。配合物2是一维链结构,三氟醋酸根参与配位,并进一步通过氢键作用而形成三维结构。配合物3是二维网状结构,层与层之间通过氢键相连成三维空间结构。配合物4中银为四配位,每个配体相连两个银,而每个银与四个配体连接而形成二维层状结构,层与层之间通过氢键作用而形成三维结构,三氟醋酸根填充在结构的孔洞中。有趣的是,配合物4对亚胺乙酸甲酯和丙烯酸甲酯环化反应底物有选择性。研究了配合物2-4的荧光性质。三、1,3-二(2-噁唑啉基)苯-银(Ⅰ)配合物的合成、结构和性质配体1,3-二(2-噁唑啉基)苯(L3)与不同银盐反应得到7个配合物[Ag2(L3)2](NO3)2 (5), [Ag2(L3)2](C104)2 (6), [Ag3(L3)4](SbF6)3 (7), [Ag2(L3)2(CH3CN)2](PF6)2 (8), [Ag2(L3)2(CH3SO3)2](CH3OH)2(9), [Ag4(L3)4](BF4)4 (10)和[Ag2(L3)2(CF3SO3)2] (11).配合物5和6存在几乎完全相同的十六员环结构,硝酸根和高氯酸根均没有参与配位,与银(Ⅰ)之间仅存在弱相互作用。十六员环结构通过Ag..·O之间弱作用和氢键而形成三维结构。配合物7结晶在手性空间群C2,存在两种金属银,分别是二配位和四配位。配合物7是由两个相连的十六员环组成,通过六氟锑酸根桥连,形成三维结构。配合物8含有两种不相连的十六员环结构,银(Ⅰ)是三配位,与两个不同的L3和一个乙腈分子配位。配合物9和11虽然以不同的空间群结晶,但是晶体结构几乎完全相同。与以上配合物不同的是,配合物9和11的阴离子都参与了配位。在配合物10中,配体L3中采取c括,trans构型,这与在其它配合物中不同,在其它配合物中L3是cis,cis构型,这也导致了配合物10的结构与其它配合物不同,配合物10是一条一维手性螺旋链结构。通过四氟硼酸根桥连,构成了三维空间立体结构。以上研究表明,阴离子对配合物结构有着明显影响。研究了配合物7和10的SHG效应和铁电行为。四、4-(2-嗯唑啉基)吡啶-银(Ⅰ)配合物的合成和性质研究配体L4分别与不同的银盐反应得到了配合物[Ag(L4)](BF4) (12)、[Ag(L4)](C104) (13)、[Ag(L4)](PF6) (14)、[Ag(L4)](CF3SO3) (15)、[Ag3(L4)2(NO3)3] (16)、[Ag3(L4)4(CH3CN)2](SbF6)3(H2O) (17)、[Ag(L4)(OOCCF3)] (18)和[Ag(L4)(CH3SO3)] (19)。单晶结构分析表明配合物12、13、14和15具有相同的一维Zigzag链结构。氢键将这些一维链连接而组成三维结构。配合物16含有七个不同银(Ⅰ),分别是三个二配位银(Ⅰ),两个四配位银(Ⅰ)和两个五配位金属银(Ⅰ)。在16中,存在两种结构,一维Zigzag链和二维网状结构,相邻的一维Zigzag链通过氢键形成了另外一二维网状结构,两种二维结构以··ABAB…方式排列,通过氢键连接而形成三维空间网状结构。配合物17是由两个L4配体和一个二配位的银(Ⅰ)组成的结构单元以一种顺式构型将L4和四配位的银(Ⅰ)组成的一维Zigzag链连接成二维网状结构,进而相邻的二维网状结构通过SbF6-桥连而形成三维空间结构。在配合物18中,阴离子充当桥连配体将与17中类似的一维Zigzag链连接成二维网状结构,层与层之间通过氢键连接成三维结构。配合物19中存在两种银,三配位和四配位银(Ⅰ)。甲基磺酸根采取单齿、双齿两种配位模式,正因为这两种配位模式存在,在19中存在两种结构,一种结构是一维Zigzag链,但这种一维Zigzag链和配合物16中的不同,和配合物12中类似。另外一种结构是双齿配位的甲基磺酸根将一维Zigzag链连接成的二维网状结构,这和配合物18类似。另外,利用电喷雾质谱研究了配合物12-19。本工作利用了含嗯唑啉基的刚性配体L1、L2、L3和L4与不同的银盐反应合成得到了19个新的配位超分子化合物,对它们结构进行了表征,考察了辅助配体以及阴离子等因素对配合物结构的影响,研究了配位超分子化合物的催化、荧光、二阶非线性和铁电等性质。
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