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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 具有不同拓?fù)錁?gòu)型的多維有機(jī)－金屬框架的構(gòu)筑
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類：
- 能源化工
- 簡(jiǎn)介：
- 利用常規(guī)溶液法或溶劑熱法，在配位和超分子作用的協(xié)同指導(dǎo)下，含苯并咪唑基、吡啶基與水楊醛基的有機(jī)配體與Zn2+、Cd2+、Ag+、Co2+等反應(yīng)得到一系列具有各種拓?fù)錁?gòu)型、不同維數(shù)的有機(jī)－金屬配合物，并進(jìn)行組成與結(jié)構(gòu)表征。對(duì)這些金屬配合物的光譜數(shù)據(jù)和單晶結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，目標(biāo)配合物所具有的拓?fù)錁?gòu)型不僅取決于中心金屬離子的配位幾何，而且在很大程度上受制于陰離子、溶劑分子及有機(jī)配體的構(gòu)象類型等。 與鋅、鎘離子配位所得的配合物是以配體為基礎(chǔ)的發(fā)光，但熒光強(qiáng)度、壽命與產(chǎn)率都顯著增強(qiáng)(大)，顯示這類配合物可以作為光學(xué)活性材料。而其銀配合物的抗菌活性測(cè)試結(jié)果表明該銀配合物有可能成為防治外科傷口感染、人工血管材料感染的新型抗菌劑，能夠滿足人工血管抗菌性涂層修飾，具有預(yù)期的醫(yī)學(xué)臨床治療及應(yīng)用價(jià)值。 構(gòu)效關(guān)系研究表明：隨著配合物維數(shù)的升高、協(xié)同作用力的增強(qiáng)，剛性愈來(lái)愈大，盡管發(fā)光的位置變化不大，但發(fā)光強(qiáng)度卻逐漸增強(qiáng)。另一方面，由于配合物中配位螯合效應(yīng)的存在、螯合環(huán)中原子軌道重疊程度的增加，大?鍵離域程度加大，中心金屬離子極性降低，從而增加了親油性，最終提高了金屬配合物的抗菌活性。
- 詳細(xì)介紹：
- 利用常規(guī)溶液法或溶劑熱法，在配位鍵和超分子作用的協(xié)同指導(dǎo)下，含苯并咪唑基、吡啶基與水楊醛基的有機(jī)配體(L)與Zn2+、Ag+ 、Co2+等反應(yīng)得到一系列具有不同拓?fù)錁?gòu)型的、不同維數(shù)的金屬配合物，并進(jìn)行了一系列的組成與結(jié)構(gòu)表征。在對(duì)這些光譜數(shù)據(jù)和單晶結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，目標(biāo)配合物所具有的螺旋特征不僅取決于中心金屬離子的配位幾何，而且在很大程度上受制于陰離子及半剛性有機(jī)配體的構(gòu)象類型。在這里陰離子的性質(zhì)主要包括對(duì)金屬離子配位能力的大小、形成氫鍵能力的強(qiáng)弱以及空間位阻的大小等。而半剛性有機(jī)配體L的構(gòu)像主要有三種形式：cis-, cis-; cis-, trans-; 以及trans-, trans-。正因?yàn)檫@些不同影響因素的協(xié)同作用，導(dǎo)致了具有不同螺旋結(jié)構(gòu)特征、不同維數(shù)的金屬配合物的構(gòu)筑。而含不對(duì)席夫堿、吡啶羧酸有機(jī)配體的金屬配合物在構(gòu)筑過(guò)程中，陰離子、溫度等因素也嚴(yán)重影響了不同拓?fù)錁?gòu)型、不同維數(shù)的金屬配合物的組裝。 與金屬鋅配位所得的鋅配合物是以配體為基礎(chǔ)的發(fā)光，但熒光強(qiáng)度、熒光壽命與熒光產(chǎn)率都顯著增強(qiáng)(大)，顯示這類配合物可以作為光學(xué)活性材料加以開(kāi)發(fā)利用。而其銀配合物的抗菌活性測(cè)試結(jié)果表明該銀配合物有可能成為防治外科傷口感染、人工（血管）材料感染的新型抗菌劑，能夠滿足人工血管抗菌性涂層修飾，具有預(yù)期的醫(yī)學(xué)臨床治療及應(yīng)用價(jià)值。 構(gòu)效關(guān)系研究表明：隨著配合物維數(shù)的升高、協(xié)同作用力的增強(qiáng)，剛性愈來(lái)愈大，盡管發(fā)光的位置變化不大，但發(fā)光強(qiáng)度卻逐漸增強(qiáng)。另一方面，由于配合物中配位螯合效應(yīng)的存在、螯合環(huán)中原子軌道重疊程度的增加，大?鍵的離域程度加大，中心金屬離子的極性降低，從而增加了親油性，最終提高了金屬配合物的抗菌活性。與金屬鋅配位所得的鋅配合物是以配體為基礎(chǔ)的發(fā)光，但熒光強(qiáng)度、熒光壽命與熒光產(chǎn)率都顯著增強(qiáng)(大)，顯示這類配合物可以作為光學(xué)活性材料加以開(kāi)發(fā)利用。而其銀配合物的抗菌活性測(cè)試結(jié)果表明該銀配合物有可能成為防治外科傷口感染、人工（血管）材料感染的新型抗菌劑，能夠滿足人工血管抗菌性涂層修飾，具有預(yù)期的醫(yī)學(xué)臨床治療及應(yīng)用價(jià)值。（研究思路見(jiàn)圖1）
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 具有不同拓?fù)錁?gòu)型的金屬配合物，特別是具有螺旋結(jié)構(gòu)特征的配合物及其配位化學(xué)的研究不僅具有較大的理論意義且還具有較好的應(yīng)用前景。在這一學(xué)術(shù)思想指導(dǎo)下，選取含苯并咪唑基、吡啶基與水楊醛基類有機(jī)配體和過(guò)渡金屬離子進(jìn)行組裝，得到一系列金屬配合物?；诮M成與結(jié)構(gòu)被表征的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了熒光性能和抗菌活性的研究，為進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)這類金屬配合物先進(jìn)的物理化學(xué)性能和生物活性提供很好的研究模型和有用的參考信息。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 作品的研究范疇屬于功能配合物化學(xué)，設(shè)計(jì)合成上充分體現(xiàn)金屬配合物化學(xué)的功能性與實(shí)用性，從而具有一定的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。而表征與研究方法緊跟本領(lǐng)域時(shí)代潮流，體現(xiàn)了先進(jìn)性。對(duì)于螺旋配合物的構(gòu)筑，有機(jī)配體的選取充分考慮到其本身的剛?cè)嵝?，使科學(xué)性與合理性得到較好的結(jié)合。一些罕見(jiàn)螺旋結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑為利用生物工程手段的研究和應(yīng)用，特別是為DNA重組技術(shù)開(kāi)辟了廣闊的前景，也較好地體現(xiàn)了本作品的獨(dú)特之處。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 配體具有很好的熒光性能，與金屬配位以后一般以配體為基礎(chǔ)發(fā)光，熒光強(qiáng)度、壽命、產(chǎn)率都增大，因此配合物可作為光學(xué)材料。 銀配合物抗菌活性測(cè)試表明最低抑菌濃度為500 mg/L對(duì)表皮葡萄球菌抑菌效果顯著，提示該配合物有可能成為新型抗菌劑，具有預(yù)期醫(yī)學(xué)臨床治療及應(yīng)用價(jià)值。 螺旋結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑及化學(xué)的研究為人類最終全面揭開(kāi)生命奧秘提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 利用常規(guī)溶液法或溶劑熱法，在配位和超分子作用的協(xié)同指導(dǎo)下，含苯并咪唑基、吡啶基與水楊醛基的有機(jī)配體與Zn2+、Cd2+、Ag+、Co2+等反應(yīng)得到一系列具有各種拓?fù)錁?gòu)型、不同維數(shù)的有機(jī)－金屬配合物，并進(jìn)行組成與結(jié)構(gòu)表征。對(duì)這些金屬配合物的光譜數(shù)據(jù)和單晶結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，目標(biāo)配合物所具有的拓?fù)錁?gòu)型不僅取決于中心金屬離子的配位幾何，而且在很大程度上受制于陰離子、溶劑分子及有機(jī)配體的構(gòu)象類型等。 與鋅、鎘離子配位所得的配合物是以配體為基礎(chǔ)的發(fā)光，但熒光強(qiáng)度、壽命與產(chǎn)率都顯著增強(qiáng)(大)，顯示這類配合物可以作為光學(xué)活性材料。而其銀配合物的抗菌活性測(cè)試結(jié)果表明該銀配合物有可能成為防治外科傷口感染、人工血管材料感染的新型抗菌劑，能夠滿足人工血管抗菌性涂層修飾，具有預(yù)期的醫(yī)學(xué)臨床治療及應(yīng)用價(jià)值。 構(gòu)效關(guān)系研究表明：隨著配合物維數(shù)的升高、協(xié)同作用力的增強(qiáng)，剛性愈來(lái)愈大，盡管發(fā)光的位置變化不大，但發(fā)光強(qiáng)度卻逐漸增強(qiáng)。另一方面，由于配合物中配位螯合效應(yīng)的存在、螯合環(huán)中原子軌道重疊程度的增加，大?鍵離域程度加大，中心金屬離子極性降低，從而增加了親油性，最終提高了金屬配合物的抗菌活性。
獲獎(jiǎng)情況
- 一、五篇國(guó)外發(fā)表的論文： 1.《普通與無(wú)機(jī)化學(xué)》, 2009, 635, 567（影響因子：1.260，附件一） 2.《過(guò)渡金屬化學(xué)》2009, 34, 115. （影響因子：0.838，附件二） 3.《配為化學(xué)雜志》2009, 正在出版，目前網(wǎng)上可見(jiàn)到全文 （影響因子：0.867，附件三） 4.《晶體生長(zhǎng)與設(shè)計(jì)》 2009, Vol. 9, No. 3, 1605. （影響因子：4.046，附件四） 5.《晶體生長(zhǎng)與設(shè)計(jì)》2009, 已經(jīng)被錄用，正在出版。（影響因子：4.046，附件五）。 另外，以本研究組成員為作者又已投稿三篇，目前在審稿之中。 二、同時(shí)本項(xiàng)目組獲得了第十屆“挑戰(zhàn)杯”廣東大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽特等獎(jiǎng)
鑒定結(jié)果
- 所有新合成配合物的組成、產(chǎn)率、元素分析、紅外光譜、質(zhì)譜結(jié)果數(shù)據(jù)以及晶體結(jié)構(gòu)譜圖請(qǐng)見(jiàn)文章中，以及五張圖片中。
參考文獻(xiàn)
- 1. 熊衛(wèi)民，王克迪，《合成一個(gè)蛋白質(zhì)--結(jié)晶牛胰島素的人工全合成》, 山東教育出版社, 2005年 2. S. C. Ha, K. Lowenhaupt, A. Rich, Y. G. Kim, K. K. Kim, Nature, 2005, 437, 1183 3. P. X. Gao, Y. Ding, W. Mai, W. L. Hughes, C. S. Lao, Z. L. Wang, Science, 2005, 309, 1700 4. T. Nakano, Y. Okamoto, Chem. Rev., 2001, 101, 4013
同類課題研究水平概述
- 由于螺旋結(jié)構(gòu)的重要意義和廣泛的應(yīng)用價(jià)值，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)它的研究可謂如火如荼，取得的成果如雨后春筍般出現(xiàn),一個(gè)又一個(gè)生命的奧秘從分子角度得到了更清晰的闡明，從而使DNA重組技術(shù)更是為利用生物工程手段的研究和應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊的前景，在人類最終全面揭開(kāi)生命奧秘的進(jìn)程中, 螺旋結(jié)構(gòu)化學(xué)已經(jīng)并將更進(jìn)一步地為之提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。 盡管已設(shè)計(jì)和報(bào)道的有機(jī)－金屬配合物的螺旋結(jié)構(gòu)或具有螺旋特征的結(jié)構(gòu)各種各樣，如分立的、連續(xù)的螺旋結(jié)構(gòu)，一維、二維和三維的(Scheme 1)，單股、雙股或多股螺旋的，單螺旋、雙螺旋或多螺旋的(Scheme 2)；刺激響應(yīng)型的螺旋結(jié)構(gòu)，光學(xué)活性型的，仿生螺旋手性衍生物；通過(guò)配位鍵、共價(jià)健、氫鍵或他們的協(xié)同作用組裝而成的螺旋結(jié)構(gòu)等等，但通過(guò)仔細(xì)分析、比較我們發(fā)現(xiàn)，單股單螺旋結(jié)構(gòu)、由配位鍵和/或氫鍵協(xié)同作用構(gòu)筑的、具有不同螺旋特征的高維框架結(jié)構(gòu)、不同手性的螺旋在通過(guò)手性誘導(dǎo)自分辨、螺旋結(jié)構(gòu)或具有螺旋特征的結(jié)構(gòu)的可控合成以及獨(dú)特性能的研究卻涉及得不多。 另一方面，基于含N, O, S等雜原子的不對(duì)稱席夫堿配體的配位化學(xué)的報(bào)道還不多，有關(guān)他們的功能特性（如發(fā)光、抗菌活性等）的研究到目前為止還不夠深入和系統(tǒng)。而在已經(jīng)的報(bào)道的研究中，很多席夫堿及其金屬配合物都具有較好的熒光性能和一定的抗菌活性。 正因?yàn)槿绱?，本課題擬選用系列含不同的氮、氧原子且具有不同剛?cè)嵝缘挠袡C(jī)配體在水熱或溶劑熱條件下，通過(guò)改變外界條件如溫度、酸堿度、陰陽(yáng)離子等來(lái)調(diào)控組裝得到具有不同螺旋特征的、有著不同維數(shù)的有機(jī)－金屬配位聚合物，同時(shí)探求在不同的外界刺激條件下，不同螺旋結(jié)構(gòu)間的相互轉(zhuǎn)化可能性與機(jī)制，并研究其熒光性能與抗菌活性，特別是作為金屬離子的熒光探針，總結(jié)構(gòu)效關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)可控、性能可調(diào)，有一定理論實(shí)際意義和應(yīng)用前景。
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