喹啉酰胺配合物的合成、晶体结构与光学性质研究

摘要

本文选择2-喹啉羧酸为母体，通过对氮杂环上的羧酸基团的定性改造，设计合成出了一系列具有不对称结构的单边喹啉酰胺类有机化合物，并将这类氮杂环衍生物与不同的金属盐反应，合成出了14种不同的配合物并得到了其单晶。通过对它们的单晶结构、红外光谱、紫外光谱、荧光光谱以及热谱的分析，以及进行了量子化学的计算，来探索它们的晶体结构和光学性质。14个晶体分别为：
　　[Pb(pqnthz)(OAc)]（1）
　　[Pb(pqnthz)(NO3)(H2O)]（2）
　　[Cd(pqnthz)I(H2O)]·H2O（3）
　　[Zn(pqnthz)2]·DMF（4）
　　[Ni(pqnthz)2]·DMF（5）
　　[Co(pqnthz)2]（6）
　　[Mn(pqnthz)2]·DMF（7）
　　[Zn(bqnthz)Cl(CH3OH)]（8）
　　[Zn(bqnthz)2]·DMF（9）
　　[Mn(bqnthz)2]（10）
　　[Zn(bzqnthz)2]·H2O（11）
　　[Mn(bzqnthz)2]·H2O（12）
　　[Co(bzqnthz)2]（13）
　　[Ni(bzqnthz)2]（14）
　　(式中pqnthz为去质子化的N-丙酰-2-喹啉甲酰肼；bqnthz为去质子化的N-丁酰-2-喹啉甲酰肼；bzqnthz为去质子化的N-苯甲酰-2-喹啉甲酰肼。)对上述14个晶体做了X-射线单晶衍射实验，并对其结构做了解析，结果表明，晶体2、3、4、5、7、8、9为三斜晶系，空间群为P-1；晶体1、6、11、12、13、14为单斜晶系，其中晶体1的空间群为P21/c，晶体6的空间群为P21/n，晶体11、12、14的空间群为C2/c，晶体13的空间群为I2/a；晶体10为正交晶系，空间群是Pnn2为非心空间群，flack=0.089(13)。所有的配合物均为单核配合物。晶体1、2、3、8为扭曲的四方锥配位构型，由一个金属离子、一个去氢配体和其他辅助配体构成。晶体4、5、6、7、9、10、11、12、13、14配位方式都是扭曲的八面体配位构型，结构类似，都是由一个金属离子与两个去质子配体螯合构成，部分配合物分子还含有DMF分子。在14个晶体的晶胞中都存在着氢键相互作用从而使他们具有稳定的晶体结构。且分子与分子之间都可以构成氢键环，使得结构可以在三维空间进一步扩张形成稳定的晶体结构。
　　通过对14个晶体的红外光谱数据分析得到，各个晶体的特定官能团峰值位置以及配体与金属配位后峰值位置的变化。紫外和荧光性质测试表明，配合物均是在紫外光下激发，激发态的分子内部邻近的质子给体与质子受体之间的质子发生转移反应。并且金属离子的d轨道均与大环物质的π键发生相互作用。在紫外光照射下，晶体1、2、3、4、8、11均发出黄光。
　　对晶体3、4、5、6和配体Hpqnthz进行了量子化学计算和说明，可以得出其前线分子轨道的能量差值发生改变，这种变化关系与其性质存在较好的对应关系。

目录

声明

第1章 绪论

1.1配位化学的研究概述

1.2 含喹啉环类配合物的研究综述

1.3 光致发光材料

1.4 选题依据

第2章 实验部分

2.1 主要试剂和仪器

2.2 有机配体的合成

2.3 配合物晶体的合成与制备

2.4 谱学实验

2.5 X-射线衍射实验和单晶结构分析

第3章 晶体的结构解析与讨论

3.1 配合物1 [Pb(pqnthz)(OAc)]的晶体结构解析

3.2 配合物2 [Pb(pqnthz)(NO3)(H2O)]的晶体结构解析

3.3 配合物3 [Cd(pqnthz)I(H2O)]·H2O的晶体结构解析

3.4 配位化合物4、5、6、7和9、10的晶体结构解析

3.5 配位化合物8[Zn(bqnthz)Cl(CH3OH)]的晶体结构分析

3.6 配位化合物11、12、13、14的晶体结构解析

第4章 谱图表征与分析

4.1 红外光谱(IR)

4.2 紫外-可见光谱分析

4.3 荧光光谱

4.4 TGA-DTA联用谱图分析

第5章 配体及其配合物分子的量子化学计算

5.1 配体1及其配合物的电子结构

5.2 晶体4,5,6的电子结构

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

附录A 各晶体的原子坐标和主要键长、键角

个人简介及硕士期间发表的学术论文与研究成果