苯并咪唑二羧酸金属—有机配位聚合物的合成，结构与性质研究

论文摘要

本文主要选择刚性的苯并咪唑二羧酸（H3bidc）多齿配体和适当的金属离子作为研究体系,以水热和溶剂热为主要合成方法,开展新型功能金属-有机材料的研究（一维双链,二维层状和三维超分子结构的金属-有机配位聚合物）。在水热和溶剂热条件下,制备了四个基于苯并咪唑二羧酸配体的金属-有机配位聚合物[Pb（Hbidc）]n （1）, [Cd（Hbidc）]n （2）, [Mg（Hbidc）（H2O）5]·4H2O （3）, [Mg（Hbidc）（H2O）4]n （4）。除此之外,还零星开展了其它配位聚合物的研究,包括一个基于柠檬酸和Co、Cd双金属离子的3d-4d异金属配位聚合物[CoCd2（C6H5O7）2（H2O）2]n （5）和一个基于V型结构的4, 4’-二苯醚二甲酸和金属U的配位聚合物[UO2（oba）（H2O）]n （6）。化合物1具有二维层状结构,是第一个基于主族金属Pb和苯并咪唑二羧酸构筑的配位聚合物。化合物2是通过左右手螺旋链构筑的具有二维层状结构的配位聚合物。化合物1和2的荧光性质表明,它们与配体荧光发射相比分别发生了红移和蓝移,在荧光材料方面有潜在应用价值,同时热重结果显示它们都具有高的热稳定性。化合物3和4是首次报道的基于轻碱土金属Mg离子和苯并咪唑二羧酸构筑的零维结构的化合物,通过氢键作用进一步构筑成三维超分子结构。化合物5具有二维层状结构和反磁性相互作用特征,化合物中柠檬酸配体采取η1:η1:η1:η2:η1:η1:η1:μ4新型配位模式。化合物6具有一维双链结构,oba2-配体中的两个羧基分别采取双齿螯合,双齿桥联配位模式。我们对合成的目标化合物进行结构分析,并选择性地分别进行荧光及磁性的研究,初步探索它们的性质。本论文工作扩展了基于苯并咪唑二羧酸配体的配位聚合物研究内容,为配位聚合物材料的设计合成积累了有用的实验数据。

论文目录

• 内容提要
• 第1章 前言
• 1.1 金属-有机配位聚合物的研究进展
• 1.2 构筑配位聚合物的配体类型
• 1.2.1 含N 杂环羧酸配体
• 1.2.2 有机羧酸类配体
• 1.2.3 含氮杂环类配体
• 1.2.4 含CN 基有机类配体
• 1.2.5 混合类配体
• 1.3 配位聚合物的立体拓扑结构
• 1.3.1 零维寡聚物结构
• 1.3.2 一维配位聚合物结构
• 1.3.3 二维配位聚合物结构
• 1.3.4 三维配位聚合物的结构
• 1.4 配位聚合物功能材料
• 1.4.1 气体吸附和分离材料
• 1.4.2 光学材料
• 1.4.3 分子磁体材料
• 1.4.4 手性拆分和催化材料
• 1.4.5 传感材料
• 1.4.6 多功能复合材料
• 1.5 合成配位聚合物的影响因素
• 1.6 配位聚合物的合成方法
• 1.6.1 水热和溶剂热合成法
• 1.6.2 常规溶液合成方法
• 1.6.3 扩散法
• 1.6.4 离子热法
• 1.7 苯并咪唑羧酸金属-有机配位聚合物
• 1.8 本课题的选题目的、意义及主要成果
• 1.8.1 本课题选题目的和意义
• 1.8.2 本课题主要成果
• 1.9 本论文所用的主要化学试剂和表征测试手段
• 1.9.1 主要表征方法和测试手段
• 第2章 苯并咪唑二羧酸配位聚合物的合成、结构与荧光性质
• 2.1 导言
• 2.2 化合物1-4 的合成
• 2.3 化合物1-4 的晶体结构与性质表征
• 2.3.1 化合物1 的晶体结构与性质表征
• 2.3.2 化合物2 的晶体结构与性质表征
• 2.3.3 化合物3 的晶体结构描述与表征
• 2.3.4 化合物4 的晶体结构描述与表征
• 第3章 异金属柠檬酸配体金属－有机配位聚合物的合成
• 3.1 导言
• 3.2 化合物5 的合成
• 3.3 化合物5 的晶体结构描述与表征
• 3.3.1 化合物5 的晶体结构描述
• 3.3.2 化合物5 红外光谱分析
• 3.3.3 化合物5 的X-射线粉末衍射谱图分析
• 3.3.4 化合物5 的热重分析研究
• 3.3.5 化合物5 的磁性研究
• 第4章 金属U 和4, 4’-oxybis（benzoic acid）配位聚合物的构筑
• 4.1 导言
• 4.2 配位聚合物6 的合成
• 4.3 化合物6 的晶体结构描述及性质研究
• 4.3.1 化合物6 的晶体结构描述
• 4.3.2 化合物6 的红外谱图分析
• 4.3.3 化合物6 的热重分析
• 参考资料
• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 攻读硕士期间已发表和待发表的文章
• 附录