刚性联苯二甲酸与过渡金属超分子配合物的构筑、结构与性质研究

论文摘要

利用分子组装原理精心设计和调控高级有序结构分子功能聚集体,尤其是配位聚合物或超分子聚合物是当今化学、材料、医学和生物学等领域的前沿研究主流和热点课题,这不仅在于其美学价值,更重要的是其所具有的特殊物理和化学性质,以及在光、电、磁、催化、分子识别、吸附、离子交换、气体储存、生物活性等领域展现出潜在的应用前景。目前研究表明,合理选取与调控有机构建基元,并运用特定的组装策略构筑目标聚合物,是合成的关键,也是该领域极具挑战性的难课题之一。刚性4,4′-联苯二甲酸（H2bpdc）是良好的桥联配体,具有多种灵活的配位方式可用于构筑结构新颖的功能配位聚合物。但是,迄今关于刚性4,4′-联苯二甲酸配体的研究主要集中在其与过渡金属形成的二元配合物方面,而对其构筑三元配合物的研究尚少,因而,本论文通过水热法、界面扩散法、空气扩散法以及溶液法等多种合成实验方法合成了一系列4,4′-联苯二甲酸与过渡金属以及第二配体形成的配合物:[Cd（bpdc）（tpy）]·H2O （1）、[Cu（bpdc）（Hdpa）]（2）、[Cu（bpdc）（phen）2]·6H2O （3）、[Cu2（bpdc）（bipy）4]（bpdc）·DMF·13H2O （4）。并对其进行了元素分析、红外光谱、紫外光谱、荧光光谱以及循环伏安等方面的研究,通过X-射线单晶衍射技术测定了配合物的晶体结构。结果表明,4,4′-联苯二甲酸呈现出多种配位方式:配合物1中其作为桥联配体通过两种不同的配位方式构建了非常有趣的空间扭转型一维聚合链,更有意义的是一维链通过氢键识别组装成第一例基于刚性羧酸配体构建的新型三穿插发辫式结构,这也是一类新的结构模型;配合物2中其采取新型三齿桥连配位方式构建了极为罕见的刚性羧酸配体基26员双核分子环;配合物3、4中也呈现出单齿与螯合等多种方式,并通过羧基O原子提供的潜在超分子识别点与晶格水分子沿二维方向形成的氢键网构筑了二维超分子网或三维超分子体系。同时,对4,4′-联苯二甲酸构筑的超分子配合物的结构特点、组装规律、谱学特征、电化学等进行了比较分析,得出了一些规律性结论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 配位化学与超分子化学
• 1.1.1 分子识别
• 1.1.2 分子组装
• 1.2 配位化学中超分子聚集体的构筑策略
• 1.2.1 "定向成键"策略
• 1.2.2 "超分子合成子"策略
• 1.3 基于芳香族多元羧酸构筑的广义配位聚合物
• 1.4 联苯二酸过渡金属配合物
• 1.5 本论文工作的选题依据与意义
• 第二章 镉与4，4'-联苯二甲酸及联三吡啶配合物的组装、结构及性质研究
• 2.1 试剂和仪器
• 2.1.1 试剂
• 2.1.2 仪器
• 2.2 配合物的合成
• 2bpdc的制备'>2.2.1 Na₂bpdc的制备
• 2.2.2 Cdbpdc的制备
• 2O（1）的制备'>2.2.3 [Cd（bpdc）（tpy）]·H₂O（1）的制备
• 2O（1）的晶体结构'>2.3 配合物[Cd（bpdc）（tpy）]·H₂O（1）的晶体结构
• 2O（1）的红外光谱和紫外光谱'>2.4 配合物[Cd（bpdc）（tpy）]·2H₂O（1）的红外光谱和紫外光谱
• 2O（1）的荧光分析'>2.5 配合物[Cd（bpdc）（tpy）]·2H₂O（1）的荧光分析
• 2O（1）的电化学性质'>2.6 配合物[Cd（bpdc）（tpy）]·2H₂O（1）的电化学性质
• 2.7 小结
• 第三章 铜与4,4'-联苯二甲酸及二（2-吡啶）胺的配合物的组装、结构及性质研究
• 3.1 试剂和仪器
• 3.1.1 试剂
• 3.1.2 仪器
• 3.2 配合物的合成
• 3.2.1 配体二（2-吡啶）胺的合成
• 2bpdc的制备'>3.2.2 Na₂bpdc的制备
• 4）₂溶液的制备'>3.2.3 Cu（Hdpa）（ClO₄）₂溶液的制备
• 3.2.4 [Cu（bpdc）（Hdpa）]（2）的制备
• 3.3 配合物[Cu（bpdc）（Hdpa）]（2）的晶体结构
• 3.4 配合物[Cu（bpdc）（Hdpa）]（2）的红外光谱和紫外光谱
• 3.5 配合物[Cu（bpdc）（Hdpa）]（2）的荧光分析
• 3.6 配合物[Cu（bpdc）（Hdpa）]（2）的电化学性质
• 3.7 小结
• 第四章 基于4，4'-联苯二甲酸和N,N-二齿螯合配体构筑的新型铜超分子配合物的组装、结构及性质研究
• 4.1 试剂和仪器
• 4.1.1 试剂
• 4.1.2 仪器
• 4.2 配合物的合成
• 2bpdc的制备'>4.2.1 Na₂bpdc的制备
• 4.2.2 Cubpdc的制备
• 2]·6H₂O（3）的制备'>4.2.3 [Cu（bpdc）（phen）₂]·6H₂O（3）的制备
• 2（bpdc）（bipy）₄]（bpdc）·DMF·13H₂O（4）的制备'>4.2.4 [Cu₂（bpdc）（bipy）₄]（bpdc）·DMF·13H₂O（4）的制备
• 4.3 配合物的晶体结构
• 4.4 配合物的红外光谱和紫外光谱
• 4.5 配合物的荧光分析
• 4.6 配合物（3）的电化学性质
• 4.7 小结
• 结论
• 参考文献
• 在读硕研期间已发表与待发表的论文
• 致谢