基于氮氧化物类有机配体的配位聚合物的合成及分离和催化性质研究

摘要

以可控组装为方法的超分子组装体化学的研究已成为当今化学界最活跃、最前沿的研究领域之一。作为超分子化学的重要分支，以配位作用为驱动力的有机-无机配位聚合物已成为新型的功能化超分子材料，有关其物化性质及功能化应用的研究是近年来自组装化学领域的研究热点。本文中我们设计合成了一系列含氧化吡啶及氧化吡嗪基团的有机配体，并对其与金属离子的自组装化学进行了系统研究，合成了38个具有新颖拓扑结构的配位化合物，并用红外、元素分析、单晶衍射、粉末衍射等手段对其进行了结构表征。从中筛选出了在有机小分子吸附与分离、异相催化等方面有应用前景的几例配位聚合物，并对上述化合物在苯、环己烷、环己烯、二甲苯的吸附与分离，Knoevenagel缩合反应的催化性质方面进行了系统的研究。
　　Ⅰ.以双Schiff-base桥联氧化苯并吡嗪为端基的配体（3,6-二[2-(4-氧化苯并吡嗪基)]-4,5-N,N?-3,5-辛二烯）与Ag(?)离子自组装，得到了一例具有新颖拓扑结构、稳定性好的三维超分子化合物。该化合物含有纳米尺寸的六边形隧道，经高温活化，可以完全丢失隧道中的溶剂分子，且该过程在单晶到单晶的状态下完成。活化后的聚合物含有纳米尺寸的空的六边形隧道，对苯、环己烯、环己烷及二甲基取代苯实现了可逆吸附-解吸附和有效分离。同时，我们对吸附有机小分子后所得到的主-客体超分子组装体展现出的客体调控的发光性质做了深入研究。
　　Ⅱ.通过Suzuki–Miyaura偶联反应合成了两例新颖的氧化吡啶桥联的有机配体，并以之与过渡金属进行自组装。该类配体含有吡啶及氧化吡啶等具有不同配位取向的有机官能团，倾向于与 Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)等“软”金属离子配位，同时氧化吡啶作为开放的活性位点不参与配位，利用其路易斯碱的性质，可以催化某些特定的有机反应。该类配体与过渡金属自组装，得到四个一维链状的配位聚合物，其中氧化吡啶作为开放的有机官能团未参与配位。同时还研究了上述配位聚合物对 Knoevenagel缩合反应的催化效率。这是第一次将氧化吡啶基团引入配位聚合物骨架，并实现了对Knoevenagel缩合反应的有效催化。
　　Ⅲ.合成了五个氧化吡啶桥联、吡啶或羧基为配位端基的有机配体，并以之与过渡金属离子在溶剂和水热条件下自组装，得到了14个未见文献报道的配位聚合物，并对其结构进行了表征。
　　Ⅳ.合成了八个氧化吡啶为配位端基的有机配体，以之与过渡金属离子、镧系金属离子自组装，得到了14个未见文献报道的、结构新颖的配位化合物。
　　综上所述，本文中我们研究了有机-无机配位聚合物材料在C6-C8环状有机小分子吸附分离及Knoevenagel缩合反应催化方面的应用，为配位聚合物在有机小分子吸附分离及异相催化方面的应用性研究提供了新的思路。

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前言

一、 金属-有机配位聚合物的研究现状简介

二、 我们研究组在配位作用驱动的有机-无机超分子组装体领域的研究进展

参考文献:

第一章 双Schiff-base桥联的氧化苯并吡嗪类配体与Ag(Ⅰ )的配位化学及对C6-C8有机小分子吸附分离性质的研究

1.1 Schiff-base 为母体、氧化苯并吡嗪为端基的双齿有机配体（L2）的设计、合成与表征

1.2 超分子化合物1及1’的合成、表征及结构分析

1.3 超分子1’对C6-C8环状有机小分子的可逆吸附-解吸附及选择性识别和分离

1.4化合物1的客体调控的发光性质研究：

1.5配体L2与其他银盐自组装化学的研究

结果与讨论

实验部分

附图

参考文献：

第二章 含氧化吡啶未配位基团的有机配体与过渡金属的配位化学及对Knoevenagel缩合反应催化性质的研究

2.1 以氧化吡啶为母体、吡啶为配位端基的刚性有机配体的设计、合成与表征

2.2 以氧化吡啶为母体、吡啶为配位端基的有机配体与过渡金属的自组装化学的研究

结果与讨论

2.3 化合物6-10对Knoevenagel缩合反应催化性质的研究。

实验部分

参考文献：

第三章 基于氧化吡啶桥联有机配体的配位聚合物的合成及结构分析

3.1 以氧化吡啶桥联有机配位的设计、合成与表征

3.2 以氧化吡啶桥联有机配体与过渡金属的自组装化学的研究。

结果与讨论

实验部分

参考文献

第四章 基于氧化吡啶为配位端基有机配体的配位聚合物的合成及结构分析

4.1 以氧化吡啶为配位端基的有机配体的设计、合成与表征

4.2 以氧化吡啶为配位端基的有机配体与过渡金属及镧系金属的自组装化学的研究。

结果与讨论

实验部分

参考文献

第五章结论

论文发表情况

致谢