重稀有碱金属铷、铯配合物的合成与晶体结构研究

摘要

铷、铯作为分散的重稀有碱金属元素，国内外对其研究较少。目前，已知的铷、铯的化合物主要为简单的无机化合物和少数有机羧酸盐等。近年来，随着科学技术的不断发展，对铷、铯性质和应用的研究逐渐得到越来越广泛的关注。随着人们对铷、铯的应用、生理功能和健康效应的了解，人们开始认识到的铷、铯及其配合物的重要性。由于配合物的性质、用途与其结构有着密切的关系，合成新的铷、铯配合物并分析其晶体结构具有重要意义。论文的第一部分对铷和铯的分离分析方法、应用、生理功能及配位作用的研究进展进行了综述。 本论文第二部分选用酸性有机配体，主要通过酸碱反应合成了10种铷和铯的新配合物并培养了其单晶。这些配合物分别是二水对硝基苯甲酸铷、二水对硝基苯甲酸铯、3，5-二硝基苯甲酸氢铷、二水对苯二甲酸铷、一水2，4-二羟基苯甲酸铷、邻氨基苯甲酸氢铷、二水没食子酸铯、5-硝基吡啶-2-醇铯、二水5-硝基吡啶-2-醇铷和大环冠醚配合物[Cs(DB24C8)][CuBr<,2>]。通过有机元素分析、红外光谱和拉曼光谱对所合成的化合物进行了物理化学表征，并用单晶X-射线衍射分析法确定了晶体结构。晶体结构分析表明铷、铯离子没有固定的配位数，金属离子与配位原子之间的键长范围、金属离子的配位数、配位多面体的形状都随着配体的改变而改变。所合成配合物多具有夹心层状结构。层状结构的排列主要受空间位阻效应和静电引力的控制，芳香堆积和分子间氢键加强了分子结构的稳定性。 本论文第三部分选用具有酸性活泼氢的三唑、四唑作为配体合成了二水合苯并三氮唑氢铷、1-甲基-1H-1，2，3，4-四氮唑-5-硫醇氢铯、5-氨基四氮唑铷和5-苯基四氮唑铷并培养了其单晶。由于唑类的碱金属配合物研究较少，数量极为有限，相关数据缺乏。为了方便比较，我们合成了二水合苯并三氮唑氢钾、三水合1-甲基-1H-1，2，3，4-四氮唑-5-硫醇钠、1-甲基-1H-1，2，3，4-四氮唑-5-硫醇钾。通过有机元素分析、红外光谱、拉曼光谱对这7个单晶进行了物理化学表征，并通过单晶X-射线衍射分析法确定了晶体结构。通过对比发现，钠离子通常具有规则的配位数和配位几何，钾离子的配位方式趋于变化，而铷、铯离子的配位方式趋于多变，没有固定的配位几何和配位数。随着金属离子半径的增加，配位数基本是趋于增加的。 此外，我们对晶体结构进行了拓扑分析发现了由μ3-和μ4-桥连的供体原子和特定结构的配体构建的梯状结构、4<'4>拓扑层状结构和两种类型的6<'3>拓扑结构和少见的4<'3>4<'6>拓扑层状结构。 本论文选用弱酸性有机配体合成了铷、铯和少量钠、钾配合物总计17个，并培养了单晶，对单晶进行了红外和拉曼光谱和单晶 X-射线衍射分析，确定了晶体结构，并进行了拓扑结构分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1铷、铯的用途

1.2碱金属配位化学

1.2.1研究背景

1.2.2研究进展

1.3配体简介和实验设计

1.3.1配体简介

1.3.2选题依据

第二章铷和铯的含氧配体配合物的合成与晶体结构研究

2.1试剂与仪器

2.1.1试剂

2.1.2仪器

2.2实验部分

2.2.1冠醚二苯并24-冠-8(DB24C8)1的合成

2.2.2 CuBr的合成

2.2.3[Cs(DB24C8)][CuBr2]2的合成

2.2.4 RbOH溶液的制备

2.2.5 CsOH溶液的制备

2.2.6二水对硝基苯甲酸铷3的合成

2.2.7二水对硝基苯甲酸铯4的合成

2.2.8 3,5-二硝基苯甲酸氢铷5的合成

2.2.9二水对苯二甲酸铷6的合成

2.2.10一水2,4-二羟基苯甲酸铷7的合成

2.2.11邻氨基苯甲酸氢铷8的合成

2.2.12二水没食子酸铯9的合成

2.2.13 5-硝基吡啶-2-醇铯10的合成

2.2.14二水合5-硝基吡啶-2-醇铷11的合成

2.3结果与讨论

2.3.1晶体结构

2.3.2 FT-IR和Raman光谱

第三章钠、钾、铷、铯的唑类配合物的合成与晶体结构

3.1试剂与仪器

3.1.1试剂

3.1.2仪器

3.2实验部分

3.2.1 5-氨基四氮唑(ATZ)的合成

3.2.2 5-苯基四氮唑(PTZ)的合成

3.2.3 RbOH溶液的制备

3.2.4 CsOH溶液的制备

3.2.5[K(BTA)(BTAH)]·2H2O 12的合成

3.2.6[Rb(BTA)(BTAH)]·2H2O13的合成

3.2.7 NaMTT·3H2O14的合成

3.2.8 KMTT15的合成

3.2.9 Cs(MTT)(MTTH)16的合成

3.2.10 RbATZ 17的合成

3.2.11 RbPTZ 18的合成

3.3结果与讨论

3.3.1晶体结构的测定

3.3.2[K(BTA)(BTAH)]·2H2O 12的晶体结构

3.3.3[Rb(BTA)(BTAH)]·2H2O 13的晶体结构

3.3.4 NaMTT·3H2O14的晶体结构

3.3.5 KMTT 15的晶体结构

3.3.6 Cs(MTT)(MTTH)16的晶体结构

3.3.7 RbATZ 17的晶体结构

3.3.8 RbPTZ 18的晶体结构

3.4配合物的红外光谱

3.4.1配合物12和13的红外光谱

3.4.2配合物14、15和16的红外光谱

结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间所取得的科研成果