膦酸导向联吡啶-钴（II）配合物的水热合成与结构表征

论文总字数：11862字

摘 要

以双甘膦N－(膦羧甲基)亚氨基二乙酸 (PMIDA)为结构导向剂，在水热条件下，2,2"-联吡啶（2,2"-bipy）与CoC₂O₄·4H₂O在140 °C条件下反应5 d，得到粉色棒状透明晶体[Co(C₂O₄)(2,2"-bipy)] 1。对1的结构实施粉末X-射线衍射(PXRD)、红外光谱(IR)、元素分析、单晶X-射线衍射等技术表征。结构分析得出的结果化合物1的空间群为Pna2₁，最后的一致性因子：R₁ = 0.0404, ωR₂ = 0.1013 [Igt;2σ(I)]。化合物1具有由[Co(1)N₂O₄]八面体作为基本构筑基元通过草酸配体[O₂–C-C–O₂]²⁻为桥进行连接而成的一维zigzag链结构。对化合物1做了荧光性能的研究，发现化合物1在232 nm激发波长下有3个荧光发射峰，位于301.5, 382.5, 418.5 nm，应该是杂环配体2,2"-bipy分子内的π*–π电荷跃迁所致（λ_em = 381, 420 nm）。

关键词：氮杂环钴配合物，水热合成，荧光，晶体结构

Abstract：A new compound, [Co(C₂O₄)(2,2"-bipy)] 1 (2,2"-bipy = 2,2"-bipyridine), was synthesized under the hydrothermal condition by using the structure-directing agent PMIDA (N-(phosphonomethyl)iminodiacetic acid). Its structure was determined by single-crystal X-ray diffraction analysis and further characterized by XRD, IR and elemental analysis. The compound 1 crystallizes in Orthorhombic space group Pna2₁, with R₁ = 0.0404, ωR₂ = 0.1013 [Igt;2σ(I)]. The single-crystal X-ray diffractions show that compound 1 possess a three-dimensional supramolecular structure, built from 1-D zigzag chain with [Co(1)N₂O₄]_n octahedron units via H-bonded linker bridge. Fluorescent measurements reveal that the emission peaks of 1 centered at 301.5, 382.5, 418.5 nm, mainly caused by intraligand π*–π emission state of 2,2"-bipy (λ_ex = 232 nm, λ_em = 381, 420 nm).

Keywords：N-heterocyclic Co(II) coordination, Hydrothermal synthesis, Fluorescent, Crystal structure

目 录

1 前言 4

1.1 金属有机膦酸配位聚合物的发展和研究现状 4

1.2 有机膦酸分子的结构特点 5

1.3 金属有机膦酸配位聚合物的合成方法 6

1.4 金属有机膦酸配位聚合物的应用 7

1.5 立题思想 8

2 实验部分 8

2.1 仪器和试剂 8

2.2 一维链草酸钴[Co(C₂O₄)(2,2"-bipy)] 1的合成与表征 9

2.2.1 合成 9

2.2.2 表征 9

2.2.2.1 粉末XRD表征 9

2.2.2.2 组成分析 9

2.2.2.3 红外光谱IR表征 10

2.3 化合物1的晶体结构测定和晶体学数据 10

3 结果与讨论 10

3.1 化合物1的结构描述 10

3.2 化合物1的荧光性能研究 12

结论 14

参考文献 15

致谢 16

附录A 17

1 前言

无机合成化学作为配位化学的重要一支，随着新兴科学技术的蓬勃发展已经成为化学家获得新型功能材料的最有力的工具。以获取不同用途的新型高附加值的材料作为无机合成化学的目标，研究者将有目的的选择一些特定结构的有机分子来与无机化合物结合，试图得到所谓的具有新颖光电磁学性能的“无机-有机杂化功能材料”。通过特定的合成方式得到的这类化合物其结构与性能均与单独的无机化合物和有机化合物有所不同。显然这种温和柔性的合成技术有利于人们创造出具有高附加值的无机-有机复合材料[1]。合成化学为我们打开一扇能够通往各种化学修饰的配位聚合物杂化材料的大门。在目标产物的合成过程中，参与反应的有机成分能够控制并影响无机成分的成核与生长，从而达到调变目标化合物的微观结构的目的。

Figure 1-1 A schematic representation of structural roles adopted by organic components of inorganic-organic composite solids.

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