基于钌联咪唑配合物的氢键超分子构筑及氢键辅助的氧化还原反应研究

摘要

探索(定向)组装超分子体系的思路和方法，是超分子化学面临的最基本问题。用刚性分子构筑块，以配位键或多重氢键为主驱动力(定向)组装超分子体系，已经得到了广泛的研究，得到了各种各样结构丰富多彩的超分子结构。而同时利用配位键和多重氢键组装超分子体系，也是研究者们努力的一个方向。 作为一个可同时提供配位键和氢键位点的典型双功能刚性配体，2，2’-联咪唑(H2biim)是一个研究同时用配位键和氢键组装超分子体系的合适对象。 本文以钌联咪唑配合物为构筑块，实现了钌联咪唑与SO42-和均苯三甲酸的异核氢键组装及钌联咪唑的同核氢键自组装；探索了用固相反应合成超分子有序体的方法；研究了实验中遇到的一个特殊的氧化还原反应，其机理涉及质子转移和电子转移的相互作用，是一个氢键辅助的氧化还原反应。 第一章简单介绍了超分子(定向)组装的研究背景以及基于2，2’-联咪唑配合物的氢键组装的现状。 第二章以溶液法和水热法，通过合理地选择前体，仔细地设计、探索合成条件，实现了钌联咪唑与SO42-和均苯三甲酸的异核氢键组装及钌联咪唑的同核氢键自组装：与SO42-组装，得到三种超分子异构体，[RuⅡ(H2biim)3](SO4)·H20(1a)[RuⅡ(H2biim)3](SO4)(1b)和[R-uⅡ(H2biim)3](SO4)(1c)，他们具有相近的组成，但结构不同，1a是规则的(6，3)网，1b是变形的(6，3)网，1c则是(10，3)-b网；与均苯三甲酸组装，也得到两种超分子异构体，[RuⅢ(H2biim)3](BTC)·5H20(2a)和[RuⅢ(H2biim)3](BTC)·6MeOH(2b)，前者为(6，3)网，后者为(10，3)-b网；钌联咪唑的同核自组装，得到超分子[RuⅢ(Hbiim)3](3)，为(6，3)网结构。 第三章探索了用固相反应合成[RuⅢ(H2biim)3(BTC)·5H2O(1a)，意外地发现了超分子氢键有序体对剪切力的敏感性，及其在溶剂诱发下的自恢复性；进而提出了在以往的固相反应合成超分子结构的研究中可能被忽略了的一个细节，即用固相反应合成的超分子物种，或许并没有完全形成如其单晶结构所示的高度有序的结构，可能只是其中一部分自组织为了超分子体系，而另一部分还处于分子间力没有完全起作用的状态，只是这一部分的PXRD信号作为背景被高度有序的超分子体系的信号湮没了。 第四章是关于实验观察到的一个特殊的超分子反应的机理研究，即钌联咪唑的中心2价钌何以能在温和的条件下被弱氧化剂所氧化。通过电化学测试和理论计算分析，作者认为是超分子组装过程中形成的强氢键作用引致的质子转移促进了电子转移的发生；而这一特殊的反应，或许也是影响钌联咪唑与均苯三甲酸分别组装得到(6,3)网和(10,3)网的一个因素。 第五章是对本论文工作的总结和展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

前言

1.1超分子化学的兴起及其自然哲学背景

1.2分子间作用力和晶体工程

1.3定向组装

1.4基于多重氢键组装超分子体系

1.5基于联咪唑金属配合物的多重氢键超分子体系

1.6本课题的选题意义及取得的进展

第二章基于钌-联咪唑的氢键超分子体系构筑

2.1引言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

第三章固相反应合成[Ru(H2biim)3](BTC)的探索

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4结论

第四章氢键辅助的氧化还原反应——质子转移和电子转移

4.1引言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.3结论

第五章结论与展望

参考文献

附录

致谢