利用N、O杂配体构筑系列新颖超分子固态网络结构

摘要

超分子固态化合物在分子识别、传感器、磁性材料、选择性催化、离子交换、超高纯度分离、微电子器件和非线性光电材料等多种新型功能材料领域具有潜在的广泛应用价值，因而引起人们相当的关注。构筑具有新颖结构和特定性能的超分子固态化合物已成为合成化学领域最富有挑战性的课题之一。本文围绕当前构筑超分子网络的研究热点，采用水热合成方法，选择一些含N、O杂原子的配体与过渡金属离子反应，利用结构单元的自组装来构筑具有新颖结构的超分子固态化合物，主要完成了以下几方面的工作：①合成了12种超分子固态化合物—{[Ph3PCH2Ph]2[Zn3(tp)3Cl2]}n(1)；{[Ph3PCH2Ph][Zn(tp)Cl]}n(2)；[Zn(tp)(tdpy)]n(3)；{[Ph4P]2[Cd2(tp)2(Htp)2(H2O)](H2O)3}n(4)；[Zn(Htma)(ddm)]n(5)；{[Ph4P][Zn(tp)(H2O)2](tp)0.5}n(6)；{[Ph3PCH2Ph]2[Zn(in)2(H2O)4](tp)(H2O)4}n(7)；{[Ph4P]+[H3pm-a]-}n(8)；{[Ph4P]+[(H2tma)(H3tma)3]-}n(9)；{[Ph4P]+[(H2tma)(H3 tma)2]-·H2O}n(10)；{[dabco]·[H3tma]2·2H2O}n(11)；[Cd(bpy)(tp)(H2O)]n(12)(式中tp=1,4-苯二甲酸根；tma=1,3,5-苯三甲酸根；pma=1,2,4,5-苯四甲酸根；bpy=2,2'-联吡啶；tdpy=4,4'-三亚甲基联吡啶；in=异烟酸根；dabco=三乙撑二胺；ddm=对对'-二氨基-二苯-甲烷)。②对所合成的化合物进行单晶结构测试和分析。③运用IR、TGA和荧光光谱等手段对所合成的部分化合物(1～7,12)进行谱学表征和性能研究。结果表明：化合物1～5是通过配位键组装的超分子固态化合物。化合物1和2是有趣的二维类粘土层状结构，层间填充了大体积阳离子[Ph3PCH2Ph]+，其中化合物1具有(3,6)拓扑网络结构，而化合物2则具有(4,4)拓扑网络结构；化合物3是一种波浪起伏的双重穿插的(4,4)网络结构；化合物4是一种加长的二维(4,4)网络结构；而化合物5存在有趣的螺旋结构。化合物6～11是通过H键组装的超分子固态化合物。其中，化合物6是由H键构成的二维砖墙网络；化合物7则为三维层柱H键网络结构；化合物8是具有一维通道的H键无限链结构的芳香酸类盐；化合物9具有二维蜂巢状H键网孔结构堆积扩展组成的三维网络；化合物10为单双层片错层堆积的三维H键蜂巢网络；化合物11则是由dabco与tma通过H组成的二维双层网络；化合物12是通过π-π作用组装的具有三维人字型网络结构的超分子固态化合物。这些化合物均具有较高的热稳定性和良好的光致发光性质，在紫外-可见光范围内出现较强的荧光发射，因而可望成为潜在的光活性材料。另外，化合物1具有良好的离子交换性质，表明该化合物有可能成为潜在的催化材料和良好的离子储存材料。