基于柔性有机羧酸分子组成的无机—有机杂化化合物的合成，结构及性质研究

论文摘要

本论文采用三类柔性的有机配体：饱和脂肪酸，2，2-联苯二甲酸，和苹果酸以及不同过渡金属离子和主族元素金属离子，稀土金属离子通过分子自组装原理，合成了29种新型的配位化合物，它们具有一维、二维、三维的结构。通过元素分析，IR，XRPD，TG和单晶X-射线衍射对晶体结构进行了表征，我们对化合物的热稳定性、磁学特性和荧光性质进行了初步研究。同时研究这类化合物的合成条件及规律。1．我们利用柔性饱和脂肪酸和含氮有机配体，过渡金属离子在水热条件下反应，合成了12个新的不同结构和维数的无机一有机杂化化合物，这其中，有两个三维的化合物，五个二维的化合物，以及五个一维化合物。我们对比这些化合物的维数，讨论了不同的柔性有机分子和含氮有机分子对结构的影响。化合物1-7都是由金属离子，柔性饱和脂肪酸，以及螯合含氮有机分子组成的，其中化合物1，2都是二维的，化合物3，4是一维的，化合物5是二维的，化合物6，7是一维的。对比这七个化合物的维数，我们可以发现，随着有机羧酸配体骨架含碳数的变化我们得到的化合物的维数也发生着很大的变化，这说明柔性有机分子对化合物的结构产生很大影响。如果用线型配体代替螯合配体，我们可以得到另外一系列化合物。化合物8是一个一维链状的化合物，在合成8的过程中，我们得到了化合物9，化合物9是一个三维柱撑的化合物，在该化合物中，存在一个二维的Mn-O层，这个Mn-O层被丁二酸支撑，形成了这种三维柱撑的网络。化合物10，11是同构的，它们都是二维层状结构。如果用多一个碳原子的己二酸来代替戊二酸，我们可以得到三维且二重互穿的化合物12。2．用2，2-联苯二甲酸和金属离子在水热情况下反应，反应我们得到了8个新的无机-有机杂化化合物，同时我们研究了它们相应的性质。化合物13-17是由不同金属离子和2，2-联苯二甲酸在水热条件下反应得到的，化合物13是一个一维的化合物，在该化合物中存在一个六核Pb的建筑单元，这种Pb6O18的建筑单元是未见报道的。化合物14是一个二维的化合物，在该化合物中存在着Ag-Ag相互作用，该化合物是第一个金属离子和2，2-联苯二甲酸组成的二维的化合物。化合物15是一个一维的化合物，在该化合物中存在一个双核Zn的建筑单元。化合物16，17是由一维链组成的二维超分子层状的配位聚合物，它们都是由一维稀土金属离子链组成的。如果在上述体系中引入含氮的第二配体，就可以得到化合物18-20，化合物18是一个孤立结构的化合物，这种孤立的结构进一步通过分子间的弱作用连接，形成了三维超分子的体系。化合物19是一个二维共价的化合物。化合物20是一个三维的网络，在该化合物中存在伪螺旋的结构，化合物20也可以看成伪螺旋柱撑的三维化合物。3．用苹果酸，含氮有机配体，过渡金属离子在水热条件下反应，我们可以得到六个新型的无机-有机杂化化合物。化合物21是一个二维的化合物，对该二维的化合物进行结构化简，可以抽象成一个4．82拓扑的网络。化合物22也是一个二维的化合物。在合成化合物22过程中，苹果酸脱羟基变成反烯二酸，我们得到化合物23，它是一个二重互穿的三维化合物。化合物24是一个一维的配位聚合物。化合物25是一个二维的化合物，化合物26与化合物24相同，也是一个一维的配位聚合物。在化合物24-26中，反应时苹果酸脱羧，都变成了反烯二酸。4．最后，我们合成了三个由多核过渡金属簇组成的无机-有机杂化化合物。化合物27中存在着四核的Co簇，该化合物是一个三维的网络，对该化合物进行化简，我们发现，该化合物中的四核的Co簇可以抽象成一个八连接点，BTC有机分子可以抽象成一个四连接点，整个体系可以看成是4．8连接的CaF2拓扑。化合物28中存在两种不同的建筑单元，一种是Cu（I）4Br4单元，另一种是Cu（Ⅱ）3（NA）6单元，这种Cu（Ⅰ）4Br4组成的混价铜的化合物是很少见的。化合物29中存在罕见的Cu（Ⅰ）6Cl6单元，同时还存在Cu（Ⅱ）（1，10’-phen）片段，这种Cu（Ⅰ）6Cl6单元组成的化合物是非常少见的，而且象该化合物这种混价铜组成的化合物就更少了。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 目录
• 第一章 前言
• 1.1 无机-有机杂化化合物的研究历史和进展
• 1.2 无机-有机杂化化合物的分类
• 1.2.1 0维无机-有机杂化化合物
• 1.2.2 一维无机-有机杂化化合物
• 1.2.3 二维无机-有机杂化化合物
• 1.2.4 三维无机-有机杂化化合物
• 1.3 当前无机-有机杂化化合物研究的几个热点
• 1.3.1 由多核金属氧簇连接形成的无机-有机杂化化合物
• 1.3.2 特殊拓扑结构的无机-有机杂化化合物
• 1.3.3 手性无机-有机杂化化合物的构筑
• 1.4 选题依据和目的
• 1.5 实验用试剂和测试手段
• 第二章 饱和脂肪酸组成的无机-有机杂化化合物的合成，结构和性质研究
• 2.1 前言
• 2.2 饱和脂肪酸，鳌合配体，金属离子组成的无机-有机杂化化合物
• 2.2.1 合成
• 2.2.2 结构
• 2.2.3 表征
• 2.2.4 荧光性质
• 2.2.5 磁学性质
• 2.2.6 讨论
• 2.3 饱和脂肪酸，线型配体，金属离子组成的无机-有机杂化化合物
• 2.3.1 合成
• 2.3.2 结构
• 2.3.3 表征
• 2.3.4 荧光性质
• 2.3.5 讨论
• 2.4 小结
• 第三章 联苯二甲酸组成的无机-有机杂化化合物的合成，结构及性质研究
• 3.1 引言
• 3.2 由联苯二甲酸和不同金属离子组成的无机-有机杂化化合物
• 3.2.1 合成
• 3.2.2 结构
• 3.2.3 表征
• 3.3 联苯二甲酸，含氮配体，组成的无机-有机杂化化合物
• 3.3.1 合成
• 3.3.2 结构
• 3.3.3 表征
• 3.3.4 讨论
• 3.4 小结
• 第四章 苹果酸组成的无机-有机杂化化合物的合成，结构以及性质研究
• 4.1 引言
• 4.2 苹果酸，金属离子组成的无机-有机杂化化合物
• 4.2.1 合成
• 4.2.2 结构
• 4.2.3 表征
• 4.3 小结
• 第五章 高核无机-有机杂化化合物的合成，结构以及性质研究
• 5.1 引言
• 5.2 由多齿配位金属离子组成的高核无机-有机杂化化合物
• 5.2.1 合成
• 5.2.2 结构
• 5.2.3 表征
• 5.2.4 荧光性质
• 5.2.5 磁学性质
• 5.3 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间公开发表论文及著作情况