手性与非手性过渡金属膦酸盐功能材料的设计合成、结构表征和性质研究

摘要

本论文利用水热合成方法，以对羧基苄基膦酸乙酯(H2L=4-HOOCC6H4CH2CH2PO(OH)(OC2H5)为配体，创新性地合成了10种未见文献报道的手性和非手性过渡金属膦酸盐配位聚合物。所合成的化合物晶体结构和骨架热稳定性均利用X-射线单晶衍射、X-射线粉末衍射、TG分析和IR光谱等多种表征测试手段进行了研究。利用圆二色光谱，进一步研究了手性化合物2的光学活性。利用表面光电压、场诱导表面光电压对化合物5的表面光电性能进行了深入研究。利用荧光光谱，研究了化合物1，3，6，7，8和10的发光性能。此外，本文还利用荧光测试手段，对手性化合物1和3选择性识别生物小分子氨基酸的性质进行初步研究。化合物1-10的分子式如下:
　　(1) Cd[(OOCC6H4CH2PO2(OC2H5)(2,2'-bipy)(H2O)]
　　(2) Mn[(OOCC6H4CH2PO2(OC2H5)(2,2'-bipy)(H2O)]
　　(3) Zn[(OOCC6H4CH2PO2(OC2H5)(2,2'-bipy)]·H2O
　　(4) Cu[(OOCC6H4CH2PO2(OC2H5)(2,2'-bipy)]·H2O
　　(5)[Cu(OH)3(H2O)]Cu2[(OOCC6H4CH2PO3)(1,10-phen)2]·H2O
　　(6) Zn[(OOCC6H4CH2PO2(OC2H5)(H2biim)]
　　(7) Cd[(OOCC6H4CH2PO2(OC2H5)(H2biim)(H2O)]·H2O
　　(8) Cd[(OOCC6H4CH2PO2(OC2H5)(H2biim)]
　　(9) Cu[(HOOCC6H4CH2PO3H)2(4,4'-bipy)]·2H2O
　　(10) Cd3[(OOCC6H4CH2PO3)2(1,10-phen)1.5]
　　在以上所合成的化合物中，以对羧基苄基膦酸乙酯(4-HOOCC6H4CH2CH2PO(OH)(OC2H5))为有机膦酸配体，通过引入第二配体(2，2'-bipy，4，4'bipy，1，10-phen，H2biim)合成了具有不同结构的化合物1-10。X-射线单晶衍射结果表明，化合物1-4分别为同构的手性化合物，呈现出二维层状结构，通过π-π堆积作用进一步形成三维超分子结构。在化合物5-7中，以金属为中心形成簇状结构，通过有机膦酸配体链接成一维链状结构，其中化合物6和7的一维链间存在着π-π堆积作用，进一步形成三维超分子结构。化合物8中金属离子与第二配体形成簇状结构，通过有机膦酸配体的进一步连接成二维层状结构，层与层之间存在π-π堆积作用，进而形成三维超分子结构。化合物9为一维链状通过氢键构筑的三维超分子结构。化合物10呈现出三维骨架结构。通过对化合物1-10的热重曲线进行分析，结果表明化合物6和8具有相对较好的热稳定性。通过对化合物5表面光电压谱(SPS)和场诱导表面光电压谱(FISPS)的进行研究，发现其具备p型半导体材料的特征。通过荧光测试可以发现，化合物1，3，6，7，8和10均具备较好的荧光发光性能。另外，利用荧光分析手段对手性化合物1和3选择性识别生物小分子氨基酸的性质进行初步研究，结果表明化合物1和3均对色氨酸分子有较明显的识别作用。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 金属膦酸盐配位聚合物简介

1．2 金属膦酸盐配位聚合物的合成

1．3 金属膦酸盐配位聚合物的结构

1．4 金属膦酸盐配位聚合物的研究现状

1．4．1 手性

1．4．2 分子识别

1．4．3 离子识别

1．5 课题的提出

第二章 实验总述

2．1 试剂与原料

2．2 仪器与测试

2．2．1 元素含量的测定

2．2．2 红外光谱表征(IR)

2．2．3 热重分析(TG)

2．2．4 X-射线单晶衍射结构分析

2．2．5 X-射线粉末衍射结构分析

2．2．6 表面光电压分析(SPS)及场诱导表面光电压分析(FISPS)

2．2．7 荧光分析(LR)

2．2．8 圆二色光谱分析(CD)

2．2．9 分子识别性能研究

2．3 化合物的合成方法

2．4 分子识别性质研究中溶液的制备方法

第三章 手性过渡金属膦酸盐配位聚合物设计合成、结构和性质研究

引言

3．1 手性M[(OOCC6H4CH2PO2(OC2H5))(2，2'-bipy)(H2O)](M=Cd，Mn)的合成、结构表征及性质研究

3．1．1 实验部分

3．1．2 结果与讨论

3．2 手性M[(OOCC6H4CH2PO2(OC2H5))(2，2'-bipy)]·H2O(M=Zn，Cu)的合成、结构表征及性质研究

3．2．1 实验部分

3．2．2 结果与讨论

第四章 非手性过渡金属膦酸盐配位聚合物的合成、结构和性质研究

引言

4．1 一维链状[Cu(OH)3(H2O)]Cu2[(OOCC6H4CH2PO3)(1，10-phen)2]·H2O的合成、结构和性质研究

4．1．1 实验部分

4．1．2 结果与讨论

4．2 三维超分子Zn[(OOCC6H4CH2PO2(OC2H5))(H2biim)]的合成、结构和性质研究

4．2．1 实验部分

4．2．2 结果与讨论

4．3 三维超分子Cd[(OOCC6H4CH2PO2(OC2H5))(H2biim)(H2O)]·H2O的合成、结构和性质研究

4．3．1 实验部分

4．3．2 结果与讨论

4．4 三维超分子Cd[(OOCC6H4CH2PO2(OC2H5))(H2biim)]的合成、结构和性质研究

4．4．1 实验部分

4．4．2 结果与讨论

4．5 三维超分子Cu[(HOOCC6H4CH2PO3H)2(4，4'-bipy)]·2H2O的合成、结构和性质研究

4．5．1 实验部分

4．5．2 结果与讨论

4．6 三维骨架Cd3[(OOCC6H4CH2PO3)2(1，10-phen)1．5]的合成、结构和性质研究

4．6．1 实验部分

4．5．2 结果与讨论

结论

参考文献

研究生期间发表论文

致谢