4-酰基吡唑啉酮及其过渡金属配合物的合成、结构及性质

论文摘要

席夫碱配合物在分析化学、生物、发光材料和金属腐蚀等领域具有广泛的应用,成为当前配位化学研究热点之一。由于4-酰基吡唑啉酮类衍生物存在酮式和烯醇式的结构互变,使得该类配体形成的配合物构型丰富多彩,同时,该类化合物形成配合物后抑菌活性增强,这为探索高效、低毒的杀菌类药物提供了有益的信息。因此,4-酰基吡唑啉酮缩酰肼或醛腙类化合物的合成与研究对其多功能配合物的开发与应用有着重要的意义。本论文在课题组已有的工作基础上,围绕4-酰基吡唑啉酮衍生物过渡金属配合物的设计、合成及性质研究,合成了以4-酰基吡唑啉酮缩醛腙或酰肼类化合物为配体的过渡金属配合物,通过分析确定了配合物的组成和结构,并对配合物的荧光性质进行了初步探讨。利用量子化学计算研究了配体和配合物的优化几何、电荷布局规律以及前线分子轨道特征。并将理论计算结果与实验结果进行了对比,二者具有相当高的一致性,本论文的理论量化计算数据及实验数据为以后对4-酰基吡唑啉酮衍生物各种性能的深入研究提供了重要参考。全文分为五章,首先介绍了4-酰基吡唑啉酮的研究进展以及与发光和量化计算有关的一些的基本理论;其次为实验部分的介绍,包括配体（1-苯基-3-苄基-4-丙酰基-5-吡唑啉酮缩水杨醛腙（PPePP-SAH）、1-苯基-3-甲基-4-丙酰基-5-吡唑啉酮缩异烟酰肼（PMPP-INH）、1-苯基-3-甲基-4-乙酰基-5-吡唑啉酮缩异烟酰肼（PMEP-INH）、1-苯基-3-甲基-4-苯乙酰基-5-吡唑啉酮缩异烟酰肼（PMPaP-INH）、1-苯基-3-苄基-4-丙酰基-5-吡唑啉酮缩水杨酰肼PPePP-SHZ）)的合成,以及相应锌、铜、锰金属配合物的合成。通过元素分析、红外光谱、热重差热分析以及X-射线单晶衍射分析确定了配体和配合物的组成和结构。晶体结构解析表明其中[Cu（PPePP-SHZ）]n是一维链状结构, [Mn（PMPP-INH）（CH3OH）]n是二维菱形网格状结构,[Mn（PMEP-INH）（CH3CH2OH）]n（H2O）是二维矩形网格结构,[Mn（PMPaP-INH）（CH3OH）2]2（CH3OH）是氢键连接的一维超分子化合物。深入研究了配体和配合物的荧光性质并结合量子化学计算结果初步探讨了荧光发射机理。开展了量子化学计算方面工作,计算内容包括:计算方法选择以及优化几何、电荷布局规律、前线分子轨道特征等性质的研究,计算结果支持了实验结果,为实验提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1 酰基吡唑啉酮的研究进展
• 2 发光的基本原理
• 2.1 与发光有关的一些基本概念
• 2.2 有机物的发光
• 2.3 金属配合物的发光
• 3 量子化学计算简介
• 3.1 量子化学发展史
• 3.2 量子化学基本原理和方法
• 3.3 量子化学计算的应用
• 4 本论文的选题依据和研究内容
• 4.1 选题依据
• 4.2 研究内容
• 5 本论文的创新点
• 第二章 1-苯基-3-苄基-4-丙酰基-5-吡唑啉酮缩水杨醛腙及其锌配合物的合成﹑结构及性质
• 1 试剂与仪器
• 1.1 试剂
• 1.2 仪器
• 2 实验部分
• 2.1 1-苯基-3-苄基-5-吡唑啉酮（PPeP） 的合成
• 2.2 1-苯基-3-苄基-4-丙酰基-5-吡唑啉酮（PPePP） 的合成
• 2.3 水杨醛腙（SAH） 的合成
• 2.4 配体（PPePP-SAH） 的合成
• 2.5 配合物的合成
• 2.6 晶体结构的测定
• 2.7 PPePP-SAH 以及Zn（II）配合物的荧光性质表征
• 2.8 量子化学计算方法
• 3 结果与讨论
• 3.1 配体及配合物的组成
• 3.2 红外光谱
• 3.3 配体及其配合物的晶体结构
• 3.3.1 配体的晶体结构
• 3.3.2 配合物的晶体结构
• 3.4 配合物的热重差热分析
• 3.5 配体及配合物的荧光性质
• 3.5.1 配体和配合物固相和液相下的荧光性质
• 3.5.2 浓度对荧光性质的影响
• 3.5.3 pH 值对荧光性质的影响
• 3.6 配体及配合物的量子化学理论计算
• 3.6.1 计算方法的选择
• 3.6.2 配体的优化几何
• 3.6.3 配体的电荷布局规律
• 3.6.4 前线分子轨道特征
• 3.6.4.1 配体的前线分子轨道特征
• 3.6.4.2 配合物的前线分子轨道特征
• 4 小结
• 第三章4-酰基吡唑啉酮缩水杨醛腙及其锌配合物的荧光性质表征
• 1 试剂与仪器
• 1.1 试剂
• 1.2 仪器
• 2 实验
• 3 结果与讨论
• 3.1 配体1-4 及其锌配合物5-8 固相下的荧光光谱研究
• 3.1.1 4-酰基吡唑啉酮缩水杨醛腙配体固相下荧光光谱
• 3.1.2 4-酰基吡唑啉酮缩水杨醛腙配体前线分子轨道特征研究及固相下荧光发射机理讨论
• 3.1.3 配合物固相下的荧光光谱
• 3.2 配体1-4 及其配合物5-8 液相下的荧光光谱研究
• 3.2.1 配体1-4 液相下荧光光谱
• 3.2.2 配合物5-8 液相下的荧光光谱
• 4 小结
• 第四章 4-酰基吡唑啉酮缩异烟酰肼及其锰配合物的合成、结构及性质
• 1 试剂与仪器
• 1.1 试剂
• 1.2 仪器
• 2 实验部分
• 2.1 1-苯基-3-甲基-4-丙酰基-5-吡唑啉酮（PMPP）、1-苯基-3-甲基-4-乙酰基-5-吡唑啉酮（PMEP） 和1-苯基-3-甲基-4-苯乙酰基-5-吡唑啉酮（PMPaP） 的合成
• 2.2 异烟酰肼（INH） 的合成
• 2.3 1-苯基-3-甲基-4-丙酰基-5-吡唑啉酮缩异烟酰肼（PMPP-INH）、1-苯基-3-甲基-4-乙酰基-5-吡唑啉酮缩异烟酰肼（PMEP-INH） 和1-苯基-3-甲基-4-苯乙酰基吡唑啉酮缩异烟酰肼（PMPaP-INH） 的合成
• 2.4 配合物的合成
• 2.5 晶体结构的测定
• 2.6 配体PMPP-INH﹑PMEP-INH﹑PMPaP-INH 的荧光性质表征
• 2.7 量子化学计算方法
• 3 结果与讨论
• 3.1 配体及配合物的组成
• 3.2 红外光谱
• 3.3 配合物的晶体结构
• 3OH）]_n （1） 的晶体结构'>3.3.1 [Mn（PMPP-INH）（CH₃OH）]_n （1） 的晶体结构
• 3CH₂OH）]_n（H₂O） （2）的晶体结构'>3.3.2 [Mn（PMEP-INH）（CH₃CH₂OH）]_n（H₂O） （2）的晶体结构
• 3OH）₂]₂（CH₃OH） （3） 的晶体结构'>3.3.3 [Mn（PMPaP-INH）（CH₃OH）₂]₂（CH₃OH） （3） 的晶体结构
• 3.4 配体的荧光性质
• 3.5 配体的量子化学理论计算
• 3.5.1 配体的优化几何
• 3.5.2 配体的电荷布局规律
• 3.5.3 配体的前线分子轨道特征
• 4 小结
• 第五章 1-苯基-3-苄基-4-丙酰基-5-吡唑啉酮缩水杨酰肼及其铜配合物的合成﹑结构及性质
• 1 试剂与仪器
• 1.1 试剂
• 1.2 仪器
• 2 实验部分
• 2.1 1-苯基-3-苄基-5-吡唑啉酮（PPeP） 的合成
• 2.2 1-苯基-3-苄基-4-丙酰基-5-吡唑啉酮（PPePP）的合成
• 2.3 水杨酰肼（SHZ）的合成
• 2.4 1-苯基-3-苄基-4-丙酰基-5-吡唑啉酮缩水杨酰肼（PPePP-SHZ）的合成
• 2.5 配合物的合成
• 2.6 晶体结构的测定
• 2.7 PPePP-SHZ 以及配合物的荧光性质
• 2.8 量子化学计算方法
• 3 结果与讨论
• 3.1 配体及配合物的组成
• 3.2 红外光谱
• 3.3 配合物的晶体结构
• 3.4 配合物的热重差热分析
• 3.5 配体的荧光性质
• 3.6 配体的量子化学理论计算
• 3.6.1 配体的优化几何
• 3.6.2 配体的电荷布局规律
• 4 小结
• 参考文献
• 论文发表情况
• 致谢