草酰胺桥联单分子磁体配合物的设计及合成

草酰胺桥联单分子磁体配合物的设计及合成

论文摘要

目前,随着功能配合物合成的不断发展,磁性分子材料研究已取得了巨大的进步,其优越性及广阔的应用前景为世人瞩目。多核配合物独特的结构和磁性特点,为分子铁磁体的设计与合成提供了新的途径。为了减弱配合物中金属离子之间反铁磁自旋交换作用,从而使相转移温度有一定程度的提高,两个顺磁性金属离子间需要间隔一个或多个抗磁性原子。同时,金属离子周围环境结构的稳定性对金属离子之间存在的磁交换作用有显著影响。因此,选择空间结构合适的、性能优良的桥联配体是合成高性能磁性配合物的关键。我们在大量文献工作的基础上,提出草酰胺是一种非常有效的传递磁耦合作用的桥联基团。本文设计并合成了新型草酰胺桥联配体及配合物,并对其进行了结构表征和性质研究。论文的主要研究内容和结果如下:第一章对草酰胺顺式桥联单分子磁性配合物进行系统论述;提出了本课题的选题思路、实验方案和创新点。第二章设计并合成两种草酰胺桥联配体:N,N′—二(邻-羟基-3-甲氧基苯甲基)草酰胺配体(H4L)和N,N′—二(对-羟基-3-甲氧基苯甲基)草酰胺配体(H4LB)。其中,配体H4L具有独特的对称结构:内配位位置N2O2(两个氮原子来自于草酰胺基,两个氧原子来自于苯酚基);外配位位置O2O2(两个氧原子来自于苯酚基,两个氧原子来自于苯氧基);向外配位的桥联草酰胺基O原子。通过红外光谱、元素分析、核磁、熔点测定及晶体结构解析对两个配体进行了表征。晶体结构研究表明配体H4L为反式桥联分子,晶体中存在两种氢键,一种是草酰胺基团的O原子与苯环上的酚羟基形成O-H…O氢键[d(O-H…O)=2.832(2)(?)and∠O-H…O=121.7°];另一种是草酰胺基团的氨基与苯环上的酚羟基O原子形成N-H…O氢键[d(N-H…O)=3.006(2)(?),∠N-H…O=164.5°],通过上述两种氢键将配体H4L连接成二维网络结构。第三章用稀土氯化物和乙酰丙酮在稀氨水的调节下,合成了五种乙酰丙酮稀土配合物Ln(acac)3·3H2O(Ln=Pr,Nd,Gd,Er,Ho)。红外光谱、元素分析、热重分析等表征结果文献值相一致。第四章我们用配体H4L、醋酸盐和醇钠以1:2:4的摩尔比,合成了[Cu2L]2·3H2O、[Co2L]2·3H2O、[Ni2L]2·2H2O和[Zn2L]2·2H2O四种配合物。利用元素分析、红外光谱及紫外可见光谱等对配合物进行了表征,确定配合物的化学组成,并用TG-DTA,研究配合物的热分解机理。第五章用[Cu2L]2·3H2O、Ln(acac)3·3H2O和H4L,以摩尔比为1:2:1的条件下,在二甲亚砜(DMSO)溶液中反应,设计、合成目标产物[CuLLn(acac)]n。利用紫外可见光谱法,对该混合溶液的自组装反应过程进行跟踪监测,说明自组装过程在进行中。但意外结果是:析出蓝色晶体是Cu(aeac)2,粉色粉末是HLEr。该反应可能的反应式为:2Er(acac)3+Cu2L+H4L=2HLEr+2Cu(acac)2+2Hacac。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 概述
  • 1.1 单分子磁体的定义、由来、应用前景
  • 1.1.1 单分子磁体的定义
  • 1.1.2 单分子磁体的由来
  • 1.1.3 单分子磁体的应用前景
  • 1.2 草酰胺桥联配合物的研究进展
  • 1.3 桥联配合物的研究方法
  • 1.3.1 多齿配体合成多核配合物
  • 1.3.2 配合物配体合成多核配合物
  • 1.3.3 多原子桥联配体直接合成多核配合物
  • 1.4 本课题的研究方法
  • 1.4.1 选题思路
  • 1.4.2 实验方案
  • 1.4.3 本课题的创新点
  • 4L)和N,N′—二(对-羟基-3-甲氧基苯甲基)草酰胺配体(H4LB)的合成与表征'>第二章 N,N′—二(邻-羟基-3-甲氧基苯甲基)草酰胺配体(H4L)和N,N′—二(对-羟基-3-甲氧基苯甲基)草酰胺配体(H4LB)的合成与表征
  • 2.1 试剂与仪器
  • 4L)和N,N′—二(对-羟基-3-甲氧基苯甲基)草酰胺配体(H4LB)的合成'>2.2 N,N′—二(邻-羟基-3-甲氧基苯甲基)草酰胺配体(H4L)和N,N′—二(对-羟基-3-甲氧基苯甲基)草酰胺配体(H4LB)的合成
  • 2.2.1 邻香兰素肟和香兰素肟的合成
  • 2.2.2 邻香兰素胺盐酸化物和香兰素胺盐酸化物的合成
  • 2.2.3 邻香兰素胺和香兰素胺的合成
  • 4L和H4LB的合成'>2.2.4 配体H4L和H4LB的合成
  • 4L)和N,N′—二(对-羟基-3-甲氧基苯甲基)草酰胺配体(H4LB)的表征'>2.3 N,N′—二(邻-羟基-3-甲氧基苯甲基)草酰胺配体(H4L)和N,N′—二(对-羟基-3-甲氧基苯甲基)草酰胺配体(H4LB)的表征
  • 2.3.1 红外光谱(IR)
  • 2.3.2 核磁谱(H-NMR)
  • 2.3.3 元素分析
  • 4L晶体结构解析'>2.3.4 H4L晶体结构解析
  • 2.4 结论
  • 第三章 稀土乙酰丙酮配合物的合成与表征
  • 3.1 试剂与仪器
  • 3.2 稀土乙酰丙酮配合物的制备(参考文献[86])
  • 3.3 稀土乙酰丙酮配合物的表征
  • 3.3.1 元素分析
  • 3.3.3 红外光谱
  • 3.3.4 热重分析
  • 3.4 结论
  • 4L与d过渡金属配合物的合成与表征'>第四章 H4L与d过渡金属配合物的合成与表征
  • 4.1 试剂与仪器
  • 4.2 同核过渡金属配合物的合成
  • 2L]2·3H2O的合成'>4.2.1 [Cu2L]2·3H2O的合成
  • 2L]2·3H2O的合成'>4.2.2 [Co2L]2·3H2O的合成
  • 2L]2·2H2O的合成'>4.2.3 [Ni2L]2·2H2O的合成
  • 2L]2·2H2O的合成'>4.2.4 [Zn2L]2·2H2O的合成
  • 4.3 同核过渡金属配合物的表征
  • 4.3.1 金属含量分析与元素分析
  • 4.3.2 红外光谱
  • 4.3.3 配体及其配合物的紫外-可见光谱
  • 4.3.4 配合物的热分析研究
  • 4.4 结论
  • 第五章 [CuLLn(acac)]n配合物的合成
  • 5.1 试剂与仪器
  • 5.2 [CuLLn(acac)]n的合成
  • 5.3 用紫外-可见分光光度法检测[CuLEr(acac)]n的自组装过程
  • 5.3.1 溶液的配制
  • 5.3.2 吸收曲线的测定
  • 5.4 讨论
  • 5.4.1 紫外吸收曲线的讨论
  • 5.4.2 蓝色晶体和粉色粉术的表征
  • 5.5 结论
  • 总结
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间的研究成果
  • 相关论文文献

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