不对称氮杂环配体和羧酸配体构筑的功能配合物的合成、结构及性能研究

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近年来,科研人员对设计和合成具有金属.有机框架(MOFs)的配位聚合物产生了浓厚的兴趣。因为配位聚合物不仅在气体吸附,光学,电学,磁学和催化等方面具有潜在的应用前景,而且还具有多种多样的奇特的拓扑结构。到目前为止,虽然文献中已经报道了大量配位聚合物,然而设计和合成具有特定结构和功能的配位聚合物仍充满了挑战,因此需要进一步研究金属离子和有机配体自组装的过程。   本文选择一个不对称的氮杂环配体:1-(1H-三氮唑甲基)-1H-苯并三氮唑(L1),采用常温挥发法,通过配体L1与钴盐、锌盐和镉盐的自组装反应,得到了三个同构异质的配合物:[Zn(L1)(H2O)4]·SO4·2H2O(1);[Cd(L1)(H2O)4]·SO4·2H2O(2);[Co(L1)(H2O)4]·SO4·2H2O(3)。在反应体系中引入间苯二甲酸并以水热法(80℃),反应72 h,得到了两个一维的配合物:{[Zn(bdic)(L1)H2O]·0.5H2O}n(4)和{[Cd(bdic)(L1)(H2O)2]·2H2O}n(5)。同时,又合成了另一个配体2-(1H-咪唑-1-甲基)-1H-苯并咪唑(L2)并在溶剂热条件下制备了三个配合物:[Cd2(L2)4(μ2-I)I(H2O)]n(6);{[Cd(L2)I2]·DMF}n(7):{[Cd(L2)I2]·DMF}n(8)。此外,又利用配体L2为前驱体,氧化得到了一个新的具有多个配位点的氮杂环羧酸配体2-(1H-咪唑-1-甲基)-1H-咪唑-4,5-二羧酸(L3),并以该配体采用水热法制备了一个新的配合物[CdL3I]n(9)。对配合物(1~9)均进行了红外光谱、元素分析、X-射线单晶衍射等表征确定。在这九个配合物中,配合物1,2和3都是单核结构的,它们是同构异质的。单核结构单元之间通过配位水分子、游离的自由水分子和配位的硫酸根离子间的氢键作用形成三维的超分子网络结构。配合物4和5都是在间苯二甲酸桥联下形成的1D无限链状结构。不同的是间苯二甲酸在配合物4中采用单齿模式与中心金属离子配位,在配合物5中却是螯合模式配位。有趣的是,配体L1采用单配位模式平行的悬挂在4的主链两侧,而在5中却是平行的悬挂在同一侧。配合物6是由配体L2和碘原子柱穿插形成的复杂3D超分子结构。配合物7和8是通过配体L2采用反式构象与金属离子形成无限延伸的1D链。配合物9是由配体L3桥联两个金属离子形成的1D链。我们对配体L1和L2进行了量化计算,预测了它可能的配位模式。同时研究了配体,引入的间苯二甲酸辅助配体以及配合物1,2,4,5,6和7的固态荧光并结合量化计算进行了初步的解释三个具有同构异质的单核配合物的紫外性能和电化学性质。
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