手性吡嗪-吡啶蒎唏铕配合物的合成及表征-毕业论文网

论文总字数：17874字

目录

第一章综述

1.引言……………………………………………………………………………5

1.1稀土配合物光致发光的原理………………………………………………5

1.2稀土有机配合物发光的研究进展…………………………………………7

1.3光致发光稀土配合物的应用………………………………………………9

1.4课题的提出、设想和意义…………………………………………………10

第二章铕配合物的合成及性能研究

2．引言…………………………………………………………………………11

2.1 手性铕配合物的合成……………………………………………………11

2.1.1手性联吡嗪配体的合成……………………………………………11

2.2.2铕的盐类的合成……………………………………………………12

2.2.3手性铕配合物的合成………………………………………………12

2.2手性铕配合物的性质表征………………………………………………13

总结及展望……………………………………………………………………16

参考文献………………………………………………………………………17

致谢………………………………………………………………………………21

手性蒎烯吡啶基-2-吡嗪铕配合物的合成及表征

臧学锋

南京信息学应用化学工程大，南京 210044

摘要：中国拥有大量的稀土资源，是一个稀土大国，并且稀土元素与有机配体形成的发光材料,在发光领域当中，被认为有着十分巨大的商业价值和研究价值。故而，我们研究了手性配体与稀土离子形成的稀土配合物。本文合成了手性蒎烯吡啶基-2-吡嗪配体，并用其与铕的-二酮盐络合，从而得到了稀土配合物。通过对配合物进行表征和光学性能研究，证明了将手性基团引入到含稀土的配体当中，所合成配合物并不会破坏其手性特征，同时可以具有稀土离子的发光特征，从而为新型手性配体和铕配合物的设计开发提供实验数据。

关键字：稀土铕吡嗪手性表征

Chiral pinene pyridyl - 2 - pyrazine, the synthesis and characterization of europium complexes

Zangxuefeng

NUIST，Nanjing 210044，China

ABSTRACT：China has a large number of rare earth resources, is a rare earth power, and the formation of rare earth elements and organic ligand luminescent material, in the field of light, is thought to have a very huge commercial value and research value. So, we study the chiral ligands and the rare earth complexes of rare earth ions to form. In this paper, synthesis of chiral pinene pyridyl - 2 - pyrazine ligand, and its - diketone with europium salt complexation, and rare earth complexes have been obtained. Through the complexes were characterized and optical properties, proves that the chiral group into the ligand containing rare earth, does not damage the chiral synthesis complexes characteristics, at the same time can have the luminescence characteristics of rare earth ions, thus for the new chiral ligands and europium complexes of design and development to provide the experimental data.

Keywords: rare earth europium pyrazine chiral characterization

第一章综述

1.引言

中国拥有大量的稀土资源,经探测研究发现储量约有成百上亿吨,居世界前列,是一个拥有着很多稀土资源的大国,而且我国大部分的稀土资源一般分布为东、南、西、北四个大的方向,这些有利条件促进了我国稀土行业及相关的其他工业的发展。稀土元素因它具有的奇特的外层电子排布,故而，稀土资源在光、电等方面显示了优异的特性,被称为工业上面的“金子”。而且稀土元素与有机配体络合，从而形成的发光材料,在发光材料这一大领域中，稀土发光材料被认为具有着重大而珍贵的商业价值和研究价值，并且稀土有机配合物的发光研究及探讨是无机发光、有机发光与生物大分子发光以及物理化学发光研究的交叉学科,有着重要的宏观或微观的理论研究意义和实际应用价值。稀土有机荧光络合物因为镧系元素独特的电子云排布而成为了一类具有特殊性能的发光材料。在激光、光致发光与电致发光等光领域中稀土有机荧光络合物具有巨大的潜在应用价值。稀土络合物发光材料具有光纯度高、受环境影响小，吸收范围广等优点，在光波导、OLED灯（有机电致发光器件）、荧光探针、传感器与化学分析等领域具有广泛的应用前景。

稀土离子自身吸收光辐射能量的能力弱，当稀土离子与有机配体配位后，通过天线效应，稀土离子的发光强度会相应的提高，并且还会保持稀土离子的特征发射光谱。但是，配合物材料中却有着有机配体与稀土中心离子间能量传递效率低、有机配体与稀土中心离子竞争发光等一系列问题，这些问题都会导致稀土材料发光性能降低，影响稀土材料的有效使用。根据文献综述研究，我们发现对于手性配体与稀土元素形成的稀土配合物的研究较少，故而，我们深入研究了手性配体与稀土离子形成的稀土配合物，本文合成手性蒎烯吡啶-2-吡嗪配体，并用其与铕的-二酮盐络合，从而得到了稀土配合物，并对其进行了表征和性能研究。

1.1稀土配合物光致发光的原理

稀土元素是指周期表中核电荷数从57至71的镧系里的一些元素，总共只有17种元素。镧系元素的电子结构特点是都含有4f电子壳,各个元素之间的主要差别只是4f轨道上的电子数目不同。稀土配合物具有独特的发光性能,这与稀土离子4f轨道上的电子在不同能级间跃迁有关,4f轨道上的电子因为受到外壳电子云上5s5p轨道上的电子的有效屏蔽作用,会造成晶体场对4f轨道上的电子的作用变小,但是，由于4f轨道上电子的自旋耦合常数较大,能够引起J能级分裂,因此其具有丰富的电子能级。

本文重点研究的稀土 Eu的发光。Eu为高效的f—f稀土离子发光。但是，由于稀土元素的4f轨道上的电子在内层能级伤,被外壳电子层包围，会被有效屏蔽,故而，f-f跃迁会呈现尖锐的线状光谱现象，并且稀土元素也是具有很长寿命的激发态的,这就是稀土离子发光的特征优势。但是，稀土离子吸收可见光和紫外光的能力很小,f-f跃迁辐射显示的发光强度也非常的弱,稀土离子的发光特征还是有些很多的不足，不过，可以通过与有机配体配位,能够有效的弥补稀土元素在发光性能上的缺点。

1.1.1Antenna 效应

稀土离子在200到400 nm的紫外光区发光很弱,这是因为稀土离子对紫外吸收系数较小,稀土离子对紫外光线的吸收能力非常弱,可是有机配体却对紫外光线的吸收能力很强，因此，有机配体可以与稀土离子先进行络合吸收光能量，然后再将能量高效的传递给稀土离子,从而实现敏化稀土离子发光。这是一个配体吸收能量一能量传递一稀土离子发光的协同过程，这个协同过程就是Antenna效应(天线效应) )。稀土发光离子在配合物中的特征发射主要依赖于这种效应。

图1.1 Antenna效应示意图。

稀土配合物荧光产生的过程可分为三步:

(1)有机配体在紫外光区吸收到能量,基态电子从而实现从较低的基态能级S跃迁到激发单重态S,这种激发的能量就可以通过辐射方式释放出来，再回到基态S,从而释放出来，产生配体的荧光发射,有机配体也可以通过系间窜越到达激发三重态T;(2)激发三重态T通过内部转换到达激发态T,而此时配体也可以通过辐射方式回到基态S,产生磷光,同时也可以通过非辐射方式将能量转移给稀土离子的发射能级; (3)稀土元素的基态上的电子也可以接受光能量，从而受到激发，从基态跃迁到激发态,激发态电子再通过辐射的方式释放能量，从高能态跃迁到较低能态,这就产生稀土元素的特征荧光。在这个释放荧光的过程中,当有机配体的最低三重态能级T的位置高于稀土中心离子的激发能级位置时,就可能会产生有机配体把能量传递到稀土离子基态电子上,从而稀土中心离子获得能量，从基态跃迁到激发态,然后再通过辐射方式跃迁到达各个较低能态，从而产生稀土离子的特征发射。