基本信息
- 項目名稱：
- 咪唑乙酸金屬配合物的合成、結構及性質研究
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 咪唑乙酸是一種有機小分子配體，存在著良好的配位作用的官能團結構，如羧基及咪唑基，而且構筑成的配位聚合物的結構為中性，與過渡金屬離子的自組裝成的金屬配合物
- 詳細介紹：
- 咪唑乙酸基團與二價金屬Mn, Ni, Co, Cd, Cu, Zn, Pb離子和一價Ag離子能夠合成新的無機-有機配位聚合物，它們具有包含一維、二維、三維在內的不同的拓撲結構。在以水為媒介的環(huán)境下此類配位聚合物已經被制備出來，且還通過單晶X射線衍射分析對其進行結構表征。MnCl2.4H2O，Ni(NO3)2.6H2O, Co(NO3)2.6H2O,CdCl2與咪唑乙酸反能夠應生成一個擁有二維拓撲結構的中性配位聚合物[M(ima)2]n。其中 M為金屬離子Mn(II)， Ni(II)，Co(II)和Cd(II)。它可以通過C-H…O之間的弱相互作用堆疊成三維超分子結構。當用Cu(NO3)2.4H2O時，能夠以菱形單元的方式生成一個二維的中性配位聚合物[Cu(ima)2]n，它通過C-H…O之間的弱相互作用形成了超分子三維網。當用Zn(NO3)2時，可以分離出一個具有三層且相互貫穿的菱形網狀的無中心三維配位聚合物[Zn(ima)2]n。當用AgNO3與咪唑乙酸反應時形成一個一維中性 [Ag(ima)]n鏈。通過咪唑環(huán)和Ag…Ag分子間的相互作用產生的π-π共軛作用形成了一個假二維層構造。Pb(NO3)2與咪唑乙酸合成{[Pb(Hima)2(NO3)](NO3)}n ，其中Pb(II)原子以配位數為8的形式配合成一個十二面體的幾何構型。在這個構型中能觀察到一個獨特的一維鏈結構。在這些聚合物中作為結構單元的咪唑乙酸基團的陰離子展示了不同的配位方式。這些結果表明，咪唑乙酸是一個萬能的配體，在和金屬離子配位制備配合物中起到關鍵的作用。與此同時，所制備配合物的光譜，熱量等性質已經被表征
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 咪唑乙酸是一種有機小分子配體，存在著良好的配位作用的官能團結構，如羧基及咪唑基，而且構筑成的配位聚合物的結構為中性，與過渡金屬離子的自組裝成的金屬配合物具有優(yōu)良的發(fā)光特性。其光、電、磁性材料有著非常廣泛的應用領域。因此，設計和合成這類新的咪唑乙酸金屬配合物具有良好光、電、磁特性，能強化熒光強度及延長發(fā)光壽命。晶體工程策略方法是行之有效方法。本作品就以此目的進行這方面的研究和探索。
科學性、先進性及獨特之處
- 在光、電、磁材料的研究和探索方面，我們已經有較扎實理論基礎和實際經驗。這是我們首次報道和研究含這類配體的光、電、磁材料的設計和合成及表征。本作品具有較高科學性和先進性。
應用價值和現實意義
- 經實驗證明，我們已經發(fā)現了這類新的咪唑乙酸金屬配合物具有熒光材料能夠發(fā)出很強的藍綠光，有望成為新一代的光、電、磁性材料，因而可以大力推廣這類新的咪唑乙酸的金屬配合物的光、電、磁性材料。
學術論文摘要
- 咪唑乙酸基團與二價Mn, Ni, Co, Cd, Cu, Zn, Pb離子和一價Ag離子能夠合成配位聚合物，它們具有一、二、三維在內的不同的拓撲結構。通過MnCl2.4H2O，Ni(NO3)2.6H2O, Co(NO3)2.6H2O,CdCl2與咪唑乙酸反能夠應生成一個擁有二維拓撲結構的中性配位聚合物[M(ima)2]n。當用Cu(NO3)2.4H2O時，能夠以菱形單元的方式生成一個二維的中性配位聚合物[Cu(ima)2]n，通過C-H…O形成三維網。當用Zn(NO3)2時分離出三層且相互貫穿的菱形網狀的無中心三維配合物[Zn(ima)2]n。當用AgNO3時形成一個一維中性 [Ag(ima)]n鏈。通過咪唑環(huán)和Ag…Ag產生的π-π共軛作用形成了一個假二維層構造。Pb(NO3)2與咪唑乙酸合成{[Pb(Hima)2(NO3)](NO3)}n 。在這個構型中能觀察到一個獨特的一維鏈結構。這些結果表明，咪唑乙酸是一個萬能的配體。所制備配合物單晶X射線衍射分析對其進行結構表征，光譜，熱量等性質已經被表征。
獲獎情況
- [1] Yong-TaoWang,Gui-Mei Tang,and Da-Wei Qin Aust. J. Chem. 2006, 59, 647–652 [2] Wang, Yong-Tao , Tang, Gui-Mei , Zhang, Yong-Chun , Wan, Wen-Zhu , Yu, Jian-Chao , Li, Tian-Duoand Cui, Yue-Zhi Journal of Coordination Chemistry, 63: 9, 1504 — 1513(2010 ) [3] Yong-Tao Wang , Ting-Xiao Qin, Chao Zhao, Gui-Mei Tang, Tian-Duo Li, Yue-Zhi Cui, Jun-Ying Li Journal of Molecular Structure 938 (2009) 291–298 [4] Yong-Tao Wang , Gui-Mei Tang, Yue Wu, Xu-Yan Qin, Da-Wei Qin Journal of Molecular Structure 831 (2007) 61–68
鑒定結果
- 本作品已通過學校的審核評選，獲得較好的評價。
參考文獻
- [1] G.R. Desiraju, T. Steiner, The Weak Hydrogen Bond in Structural Chemistry and Biology, Oxford University Press, 1999. [2] A.F. Wells, Three-dimensional Nets and Polyhedra, Wiley-Inter- science, New York, 1977. [3] K. Nakamoto, Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds, John Wiley and Sons, New York, 1986 [4] G.S. Papaefstathiou, A. Escuer, C.P. Raptopoulou, A. Terzis, S.P. Perlepes, R.Vicente, Eur. J. Inorg. Chem. (2001) 1567; [5] Y.-J. Zhu, Z.-G. Ren,W.-H. Zhang, Y. Chen, H.-X. Li, Y. Zhang, J.-P. Lang, Inorg.Chem. Commun. 10 (2007)
同類課題研究水平概述
- 在超分子化學和晶體工程領域，金屬離子的組裝和有機配體的巧妙設計現已被關注，同時金屬有機框架(MOF)也已經被成功的構建。這是由于特殊的電，光，磁，催化和二階NLO活性[1-5]。在過去的十年中，已經得到許多種不連續(xù)的一到三維的MOF框架[1-4]。但是因為許多因素影響合成過程，所以對MOF的拓撲設計和特殊性質在晶體工程中仍是很有挑戰(zhàn)性，像金屬離子氧化狀態(tài)和配體構型[6]和金屬與配體的比[7]，配體[8]，溶劑[9]或者酸根離子[10]，反應溫度和pH值[11]等都是影響因素。一般來說，作為結構基礎的配體的合理設計和作為節(jié)點的金屬離子的配位傾向是構建配位聚合物拓撲結構和修飾材料性質中最重要的。在構建MOF的環(huán)境下，咪唑和羧基的多作用耦合很少被運用。由于他們的結構柔性和自由組成的影響而不能得到預期結果。但是一些MOF已經通過柔性配體的結合而構建。通過與普通配體的比較，我們選擇具有柔性的咪唑乙酸作為一個多功能的結構基礎(i)因為在咪唑和羧基之間有一個亞甲基的間隔區(qū)，所以它有可塑性(如圖示1)它能引導金屬配合物在適當的環(huán)境下形成拓撲結構，(ii)當與金屬離子配位時它有三個潛在的連接點。咪唑乙酸陰離子是一個能使形成的新配位聚合物具有吸引性的橋聯配體。因為可以作為金屬中心之間的非對稱橋梁，所以它有可能表現為一個螯合陰離子，從而來增強配位聚合物的穩(wěn)定性。其中最令人感興趣的是合成的材料有吸收氣體和催化的屬性。
