邻吡啶双亚胺d10族金属配合物的合成、表征及发光性能

摘要

希夫碱金属配合物由于其配体易于合成、结构多变而受到广泛关注，并被设计合成应用于众多领域。其具体的应用领域，根据金属离子所具有的性质和配体结构的差异而划分。d10族金属由于其d轨道满电子结构，具有较好的荧光效果，其配合物多用于合成荧光材料。本论文选用6-甲氧基-吡啶-2-醛分别与1,3-丙二胺-2-醇、1,3-苯二胺、4-甲基-1,3-苯二胺和4-硝基-1,3-苯二胺反应，合成了四种配体：6-甲氧基-吡啶-2-醛缩1,3-丙二胺-2-醇(L1)、6-甲氧基-吡啶-2-醛缩1,3-苯二胺(L2)、6-甲氧基-吡啶-2-醛缩4-甲基-1,3-苯二胺(L3)和6-甲氧基-吡啶-2-醛缩4-硝基1,3-苯二胺(L4)。后经配体与Zn、Cd、Hg金属盐反应合成5种希夫碱配合物(Zn1,Cd1~Cd3,Hg1)；另以2-乙酰基吡啶、1,3-苯二胺和Cd(NO3)2分步合成了一1D链状聚合物(Cd4)。对所合成的10个化合物进行元素分析、核磁及红外表征，其中L2、Cd2、Cd3得到具体单晶结构。本课题对配体及配合物在固态下和溶液中的荧光发射、寿命及量子产率进行测试并讨论。
　　298K固态下，配合物的荧光发射谱带均较配体谱带变窄，单色性提高。柔性配体的配合物(Zn1,Cd1,Hg1)荧光发射较配体(L1)发生蓝移，而刚性配体配合物(Cd2,Cd3)荧光发射较配体(L2)发生红移，这是配位使配体结构发生改变的结果。分别测定了配体及配合物于298K下不同有机溶剂中(CH3CN,CH3OH,DMSO)中的荧光光谱。实验结果表明，柔性配体及配合物在不同溶剂中荧光发射随溶剂极性的增大而红移，是因为柔性配体的激发态极性大于基态，溶剂极性增大使分子能级差减小。而相同条件下刚性配体及配合物荧光随极性增大发生蓝移，是因为刚性配体的基态极性较大所致。向配体苯环上引入取代基可通过δ→π超共轭作用使荧光红移。聚合物在溶液中的荧光发射与柔性配体(配合物)类似。CH3OH由于其质子性溶剂的氢键作用使极性较大的分子能级更加稳定，且其作用效果比溶剂化作用更加明显。这10个化合物在固态及溶液中的寿命均属于微秒级，且根据配体性质及金属性质的不同受环境影响较大，配合物比聚合物有更长的荧光寿命。
　　化合物溶液中的量子产率由计算得出。结果表明配合物比配体具有更强的荧光发射，这是因为金属离子的配位使配体的刚性增加，导致激发态到基态的非辐射跃迁能量损失减小，而且有利于π电子的流动。综上所述，这10个化合物可作为潜在的对溶剂和温度敏感的荧光材料。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

第2章 实验材料与研究方法

2.1 实验仪器与药品

2.2 配体及配合物的制备方法

2.3 结构表征和性能测试方法

第3章 6-甲氧基吡啶甲醛缩-1,3-丙二胺-2-醇及配合物的合成及结构、性能表征

3.1 配体6-甲氧基吡啶甲醛缩-1,3-丙二胺-2-醇(L1)的合成

3.2 配合物Zn1, Cd1, Hg1的合成

3.3 配体L1及其配合物Zn1, Cd1, Hg1的结构表征

3.4 配体L1及其配合物Zn1, Cd1, Hg1的性能表征

3.5 章节小结

第4章 6-甲氧基吡啶甲醛缩-1,3-苯二胺及配合物的合成及结构、性能表征

4.1 配体6-甲氧基吡啶甲醛缩-1,3-苯二胺(L2)的合成

4.2 配合物Cd2, Cd3的合成

4.3 配体L2及其配合物Cd2, Cd3的结构表征

4.4 配体L2及其配合物Cd2, Cd3的发光性能表征

4.5 章节小结

第5章 6-甲氧基吡啶甲醛缩-1,3-苯二胺衍生物的合成及结构、性能表征

5.1配体6-甲氧基吡啶甲醛缩-4-甲基-1,3-苯二胺(L3)的合成

5.2配体6-甲氧基吡啶甲醛缩-4-硝基-1,3-苯二胺(L4)的合成

5.3配体L3及L4的结构表征

5.4配体L3及L4的发光性能表征

5.5 章节小结

第6章 1,3-苯二胺镉配位聚合物Cd4的合成及结构、性能表征

6.1聚合物Cd4的合成

6.2配位聚合物Cd4的结构表征

6.3配位聚合物Cd4的发光性能表征

6.4 章节小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢