烯类配位聚合物的荧光和固相结构转化

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光致固相反应因不仅提供了一种绿色的合成立体选择性有机化合物和一种固态功能修饰的方法,而且例证了晶核传递反应机理和偶尔的单晶到单晶的转化而受到了近代固体化学、有机化学以及材料化学研究的广泛关注。  旨在探讨配位聚合物中,烯类配体固相反应的空间许可性、动力学特征以及晶相转化的成核和生长机制,本文利用一系列取代烯烃配体,如E-4-(5-四氮唑基)苯丙烯酸(TA)、E-2-(4-吡啶)乙烯基苯甲酸(PA)、E-1-(4-吡啶基)-2-[4-(5-四氮唑基)苯基]乙烯(PT)和E-4-羧基苯丙烯酸(AA)与Zn(II)、Cd(II)盐反应,得到了9个配位聚合物。其中,部分化合物中含有满足Schmidt“拓扑判据”排列的双键。通过对这些化合物的结构、发光特性和光致结构转化的动力学研究,得到了一些对烯烃的固相[2+2]光二聚反应研究具有指导意义的结论。主要工作可总结如下:  本文对光物理、分子光化学及烯烃固相[2+2]环加成反应的一些基本概念和原理进行简单介绍。尤其是对配合物中的烯类配体的[2+2]光环反应的研究背景、进展状况和设计原理做了重点阐述。在此基础上,提出了本论文的研究思路、内容和意义。  从配合物[Cd(TA)(H2O)](1),[Cd(PA)2](2)、[Zn2(PT)(OH)2(Br)](3)和[Zn2(PT)2(OH)(Br)](4)的单晶结构中得知:所有四个配合物中配体的排列都满足Schmidt假设。我们利用核磁共振和X-射线单晶衍射研究了它们光反应的可能性,研究了不同波长紫外光对反应的影响。并用荧光光谱仪监测配体[2+2]光二聚反应对温度的反应。从而得到了反应的动力学方程和JMAK(Johnson,Mehl,Avrami,Kolmogorov)方程中描述晶核生成与生长的参数。实验的结果表明:尽管配合物1满足光化学的假设条件,但是由于受空间结构的限制而表现出非光化学活性。配合物[Cd(PA)2](2)、[Zn2(PT)(OH)2(Br)](3)和[Zn2(PT)2(OH)(Br)](4)都能够发生[2+2]光二聚反应,从动力学数据分析来看,这些相转化都是自抑制的,晶核生长维数为负,反应速率常数随温度升高而增大。  配位聚合物[Zn(AA)(H2O)](5)、[Zn(TA)(H2O)](6)、[Zn(TA)(H2O)2](7)、[Cd(PA)2](8)、[Zn(PA)2](9)的晶体结构显示:这五个化合物中,配体的排列不满足Schmidt准则因而在光照条件下不发生环加成反应。从而验证了烯烃配体的光致二聚反应的拓扑判据。同时,研究了配合物7、8、9以及1、2的光致发光性质。所有配合物的荧光发射光谱都在430nm处给出一个可归属于配体内部的电荷跃迁(ILCT)的最大发射峰。而配合物2除给出这个发射峰外,还在490nm处给出一个较强的发射峰。根据结构事实推测:这一发射可能与配合物2中配体间存在着由超分子作用联系的配体缔合物有关。在此假设下,我们将高能量的发射归属于配体内部的电荷转移,而将低能量的发射归属于缔合激基态的辐射。  最后,我们对本文的工作进行了概括和总结,并对后续工作进行了展望。
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