氮杂环羧酸类离子液体及其配合物的合成和性质研究

摘要

离子液体作为一种被人们普遍关注的新型可设计性溶剂，具有广泛的研究和应用。设计合成功能化的离子液体并开发其应用是研究者们的重要任务之一。作为国家自然科学基金项目(No.21173069)的一部分，本文设计合成了一系列氮杂环羧酸类离子液体，测定了部分离子液体的晶体结构和物理化学性质，研究了在水热合成条件下，锌、铅和稀土金属元素与氮杂环羧酸类离子液体形成的金属-有机骨架化合物的结构和性质，为探讨金属离子-氮杂环酸性离子液体有机骨架化合物的合成规律，开发其潜在应用提供了参考。本论文主要工作如下:
　　1.设计合成并纯化了12种氮杂环羧酸类离子液体。利用红外光谱、核磁共振氢谱、电势滴定、热分析等技术对合成的12种离子液体进行了结构表征和性质测试，同时培养了5种离子液体的单晶并测试了其结构。
　　2.通过水热法和挥发法，成功构筑了5个基于氮杂环羧酸类离子液体的Zn(Ⅱ)的有机骨架化合物，利用红外光谱(FT-IR)、热重-差热(TG-DSC)、X-射线衍射及荧光光谱等技术对得到的晶体配合物进行了研究。结果显示联吡啶羧酸类离子液体作为配体的热稳定性不如咪唑羧酸类离子液体作为配体的稳定性好，原因可能是配体骨架结构不同。
　　3.水热法合成条件下，以咪唑羧酸类离子液体为主配体，利用离子液体羧基的配位能力，尝试合成了3种金属Pb(Ⅱ)的有机骨架化合物，对合成的这三种配位化合物的晶体结构进行了测定;同时利用红外光谱、TG-DSC、X-射线衍射及荧光光谱等技术对晶体配合物进行了表征和分析。实验结果表明，在吡啶类辅助配体存在时，咪唑类离子液体的配位能力明显减弱。
　　4.选择合成的离子液体[CH2COOHimCH2COOH]Br作为配体，利用水热法设计合成了3种稀土金属有机骨架化合物。利用红外光谱、TG-DSC、X-射线衍射、单晶结构衍射、荧光光谱等技术对配合物进行了相应的测试和表征。结果表明，这类金属骨架化合物都有较好的荧光性能，可以应用于发光材料的制备。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 离子液体

1．1．1 功能化的离子液体

1．1．2 氮杂环羧酸类功能化离子液体

1．2 氮杂环羧酸类离子液体的应用

1．2．1 氮杂环羧酸类离子液体在催化过程中的应用

1．2．2 氮杂环羧酸类离子液体对金属的溶解及配位

1．2．3 氮杂环羧酸类离子液体在其它方面的应用

1．3 金属配合物的简介及发展

1．3．1 常见金属配合物的合成方法

1．3．2 金属有机骨架化合物的特性和应用

1．4 本论文的选题意义和研究内容

第二章 氮杂环羧酸类离子液体的合成及表征

2．1 引言

2．2 仪器与试剂

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验仪器

2．3 实验方法及步骤

2．3．1 氮杂环羧酸类离子液体的合成

2．3．2 性质测定所用仪器

2．3．3 氮杂环羧酸类离子液体的红外光谱

2．3．4 氮杂环类离子液体的核磁共振氢谱(1H NMR)

2．3．5 氮杂环类离子液体的的热稳定性

2．3．6 氮杂环羧酸类离子液体的pKa值

2．4 部分氮杂环羧酸类离子液体的晶体结构

2．4．1 实验仪器

2．4．2 晶体结构的测定和解析

2．4．3 实验结果

2．5 小结

第三章 氮杂环羧酸类离子液体-锌配合物的合成、晶体结构和性质研究

3．1 引言

3．2 仪器与试剂

3．3 实验部分

3．3．1 晶体配合物的合成

3．3．2 晶体结构的测定

3．4 实验结果与讨论

3．4．1 配合物Complex1-Complex5的结构解析

3．4．2 配合物1-5的XRD图谱分析

3．4．3 配合物Complex1-Complex5的热分析

3．4．4 配合物1-5的荧光性分析

3．5 本章小结

第四章 氮杂环羧酸类离子液体-铅配合物的合成、晶体结构和性质研究

4．1 引言

4．2 仪器与试剂

4．3 实验部分

4．3．1 晶体配合物的合成

4．3．2 晶体结构的测定

4．4 实验结果与讨论

4．4．1 配合物6-8的结构解析

4．4．2 配合物Complex6-8的XRD图谱分析

4．4．3 配合物Complex6-8的热分析

4．4．4 配合物Complex6-8的荧光性分析

4．5 本章小结

第五章 氮杂环羧酸类离子液体-稀土元素配合物的合成、晶体结构和性质研究

5．1 引言

5．2 试验仪器与试剂

5．3 实验部分

5．3．1 晶体的合成与生长

5．3．2 晶体结构的测定

5．4 实验结果与讨论

5．4．1 配合物的结构解析

5．4．2 配合物Complex9-Complex11 XRD图谱分析

5．4．3 配合物Complex9-Complex11的热分析

5．4．4 配合物Complex9-11的荧光分析

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

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