基于3，3'，4，4'-二苯酮四甲酸与过渡金属配位聚合物的构筑、结构及其性能研究

摘要

运用晶体工程原理构建新型高级有序结构分子聚集体如配位聚合物、超分子等逐渐成为当前化学、材料、生物、医学等领域的研究前沿和热点课题之一。这不仅因为对此类课题的研究能够探寻到新颖的拓扑构型、框架结构以及其组装过程中的机理和影响因素，更重要的是因为对此类课题的研究具有潜在的应用前景，如在光、电、磁、吸附、离子交换以及气体储存、生物活性等方面的应用前景。目前，该研究课题的核心任务是如何选择和设计合适的构筑基块并通过一定的晶体工程策略来获得具有预期结构与功能的晶体材料，来实现他们在应用方面的价值。本文在晶体工程组装原理的指导下，以3，3ˊ，4，4ˊ—二苯酮四甲酸(H4bptc)为基本的结构基块，通过选择特定的金属离子并辅以具有桥连作用的吡啶类配体构筑具有一定功能的配位聚合物并对其性质进行表征，以期获得具有新颖结构和特定功能的配位聚合物。系统地研究3，3ˊ，4，4ˊ—二苯酮四甲酸与过渡金属离子的配位化学行为，并探索在不同合成方法以及不同pH值条件下对合成产物的影响。通过上下层扩散、自然挥发以及水热等合成方法，得到了10个基于3，3ˊ，4，4ˊ—二苯酮四甲酸的配位聚合物：{Cu(H2bptc)(bpa)(μ2-H2O)}n(1){[Cu3(Hbptc)2(bpa)3(H2O)8]·4H2O}n(2)，{[Cu2(bptc)(bpa)2(H2O)]·6.5H2O}n(3)，{[Mn2(bptc)(bpa)(μ2-H2O)(H2O)5]·H2O}n(4)，{[Co2(bptc)(bpe)(μ2-H2O)(H2O)5]·H2O}n(5)，{[Mn2(bptc)(bpe)(μ2-H2O)(H2O)5]·H2O}n(6)，{[Cd2(bptc)(Hdpa)2(H2O)2]·2H2O}n(7)，{[Ni(H2bptc)(bpa)]·H2O}n(8)，{[Ag3(Hbptc)(bpa)2]·H2O}n(9)和[Ag2(H2bptc)(bpp)2]n(10)。用X—射线单晶衍射等技术对它们的结构进行了表征：1是基于一个金属水链构筑成的三维菱形框架结构；2中包含了两种不同的晶形结构：一维阳离子链[Cu(bpa)(H2O)4]2+和二维阴离子网格层[Cu2(Hbptc)2(bpa)2(H2O)4]2-；3展示了一个非常少见的自穿插结构；4-6具有相同的骨架构型，自由水分子占据着其中的亲水隧道并在氢键作用下以一个椅式构型存在；9和10是基于较强的银银作用力构筑而成的一维梯子链。运用元素分析、红外光谱、荧光光谱、变温磁化率等技术对配合物的光学和磁学等性质进行了表征。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1超分子化学

1.2晶体工程

1.3配位聚合物概述

1.3.1配位聚合物的研究进展

1.3.2配位聚合物的影响因素

1.4芳香羧酸类配体与过渡金属形成配位聚合物的研究概况

1.4.1基于联苯二甲酸配体构筑的配合物

1.4.2基于联苯四甲酸配体构筑的配合物

1.5本论文的研究目的和意义

参考文献

第二章铜(II)和3，3'，4，4'-二苯酮四甲酸形成的配合物及其性质研究

2.1引言

2.2试剂与仪器

2.2.1试剂

2.2.2仪器

2.3配合物的合成及其表征

2.3.1配合物{Cu(H2bptc)(bpa)(μ2-H2O)}n(1)的合成

2.3.2配合物{[Cu3(Hbptc)2(bpa)3(H2O)8]·4H2O)}n(2)的合成

2.3.3配合物{[Cu2(bptc)(bpa)2(H2O)]·6.5H2O)}n(3)的合成

2.3.4配合物晶体的测定

2.4配合物的晶体结构

2.4.1配合物{Cu(H2bptc)(bpa)(μ2-H2O)}n(1)的晶体结构

2.4.2配合物{[Cu3(Hbptc)2(bpa)3(H2O)8]·4H2O}n(2)的晶体结构

2.4.3配合物{[Cu2(bptc)(bpa)2(H2O)]·6.5H2O}n(3)的晶体结构

2.5配合物的热稳定性

2.6配合物{[Cu3(Hbptc)2(bpa)3(H2O)8]·4H2O}n(2)的磁性分析

2.7小结

参考文献

第三章3，3'，4，4'-二苯酮四甲酸和其它过渡金属构筑的配合物及其性质研究

3.1引言

3.2试剂与仪器

3.2.1试剂

3.2.2仪器

3.3配合物的合成

3.3.1配合物{[Mn2(bptc)(bpa)(μ2-H2O)(H2O)5]·H2O}n(4)的合成

3.3.2配合物{[CO2(bptc)(bpe)(μ2-H2O)(H2O)5]·H2O}n(5)的合成

3.3.3配合物{[Mn2(bptc)(bpe)(μ2-H2O)(H2O)5]·H2O}n(6)的合成

3.3.4配合物{[Cd2(bptc)(Hdpa)2(H2O)2]·2H2O}n(7)的合成

3.3.5配合物{]Ni(H2bptc)(bpa)]·H2O}n(8)的合成

3.3.6配合物晶体的测定

3.4配合物的晶体结构

3.4.1配合物{[Mn2(bptc)(bpa)(μ2-H2O)(H2O)5]·H2O}n(4)的晶体结构

3.4.2配合物{[Cd2(bptc)(Hdpa)2(H2O)2]·2H2O}n(7)的晶体结构

3.4.3配合物{[Ni(H2bptc)(bpa)]·H2O}n(8)的晶体结构

3.5配合物的热稳定性

3.6配合物{[Mn2(bptc)(bpa)(μ2-H2O)(H2O)5]·H2O}n(4)的磁性分析

3.7小结

参考文献

第四章利用水热合成法构筑的银配位聚合物、晶体结构表征和性质的研究

4.1引言

4.2试剂和仪器

4.2.1试剂

4.2.2仪器

4.3配合物的合成

4.3.1配合物{[Ag3(Hbptc)(bpa)2]·H2O}n(9)的合成

4.3.2配合物[Ag2(H2bptc)(bpp)2]n(10)的合成

4.3.3配合物晶体的测定

4.4配合物的晶体结构

4.4.1配合物{[Ag3(Hbptc)(bpa)2]·H2O}n(9)的晶体结构

4.4.2配合物[Ag2(H2bptc)(bpp)2]n(10)的晶体结构

4.5配合物的热稳定性

4.6配合物9和10的荧光分析

4.7小结

参考文献

结论

附录

致谢