基于双三唑类衍生物配合物的合成、晶体结构及其荧光传感和催化性能的研究

来源 :广西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shiluze
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目前,多孔型金属-有机配合物因其具有可调的孔径、大的比表面积、多样化的结构已被广泛应用于离子通道、催化、化学传感和药物传递等不同领域。因此,研究合成出高性能和多功能性的多孔金属-有机配合物具有重要意义。本论文以有机配体二(3-(2-吡啶基)-(5-1H-1,2,4-三氮唑基))甲烷、联(5-乙酰氨基-4H-1,2,4-三氮唑)和二(4-乙酰氨基)-(5-1H-1,2,4-三氮唑基))甲烷为原料与系列Zn/Cd/Ln-金属盐反应,合成了17例配合物,其中包括1例本课题组前期合成,但未得到深入研究的具有五元环金属-有机管道(Tubes)结构的Zn15配合物,13例金属簇合物和3例金属配位聚合物。我们对合成的配合物进行了结构表征并对部分配合物进行荧光传感和催化性能的详细研究。全文主要工作如下:1.基于本课题组先前获得的一例具有五元环金属-有机管道的Zn15配合物(1),其15个Zn(Ⅱ)骨架通过配体桥连形成一个孔道内径约8.0?的五元管道结构。我们对其进行条件优化并提高了配合物的产率,此后我们基于其结构的新颖性对其进行功能化研究。首先我们通过热重和X-射线粉末衍射对配合物(1)进行测试,结果表明配合物(1)具有较高的热稳定性。其次通过荧光传感和催化性质的研究,我们发现配合物(1)在溶液中对Fe3+、Cr O42-、Cr2O72-、Mn O4-和2,4,6-三硝基苯酚具有较好的选择性和灵敏度检测。我们通过分析阴阳离子和硝基芳烃的UV-vis吸收光谱数据发现Fe3+、Cr O42-、Cr2O72-、Mn O4-和2,4,6-三硝基苯酚的吸收光谱与配合物(1)的发射光谱具有相对较大的重叠,我们推测可能是配合物(1)与这5种分析物之间能够进行有效的能量共振转移,使配合物(1)对其具有较好的选择性和灵敏度检测。同时通过研究配合物(1)对硝基苯甲醛的Knoevenagel缩合反应,我们发现同等条件下,4-硝基苯甲醛的转化率明显大于2-硝基苯甲醛和3-硝基苯甲醛的转化率,我们猜测可能是由于4-硝基苯甲醛的分子尺寸与具有不规则五边形纳米孔道的配合物(1)能够高度匹配,使4-硝基苯甲醛能够容易的进出孔道,而3-硝基苯甲醛和2-硝基苯甲醛的分子尺寸可能与不规则五边形纳米孔道不够匹配以及五元纳米孔道对3-硝基苯甲醛和2-硝基苯甲醛具有较大的空间位阻,从而导致了3种硝基苯甲醛的转化率存在一定的差别,也进一步说明了反应是在配合物(1)的五元纳米孔道的空穴内进行的。通过对催化底物的拓展,我们发现配合物(1)对水杨醛类分子的Knoevenagel缩合反应也具有较好的催化活性。2.选用二(3-(2-吡啶基)-(5-1H-1,2,4-三氮唑基))甲烷(H2L1)、联(5-乙酰氨基-4H-1,2,4-三氮唑)(H4L2)和二(4-乙酰氨基)-(5-1H-1,2,4-三氮唑基))甲烷(H4L3)配体与Zn/Cd金属盐反应,得到6例新颖的配合物(2)-(7)。其中配合物(2)是以十六核镉[Cd16(L1)48]为次级结构单元构筑而成的一个孔道直径约为18.34?的3D聚合物,配合物(3)-(6)为系列Zn的簇合物,配合物(7)为Cd的一维聚合物。首先我们通过热重和X-射线粉末衍射对配合物(2)进行测试,结果表明配合物(2)具有较高的热稳定性。其次通过荧光传感的性质研究,我们发现配合物(2)在溶液中对Fe3+、Cr O42-、Cr2O72-、Mn O4-和4-硝基苯酚、2,4,6-三硝基苯酚具有较好的选择性和灵敏度检测。我们通过分析阴阳离子和硝基芳烃的UV-vis吸收光谱数据发现Fe3+、Cr O42-、Cr2O72-、Mn O4-和4-硝基苯酚、2,4,6-三硝基苯酚的吸收光谱与配合物(2)的发射光谱具有相对较大的重叠,我们推测可能是配合物(2)与这6种分析物之间能够进行有效的能量共振转移,使配合物(2)对其具有较好的选择性和灵敏度检测。与此同时,我们还测试了配合物(3)-(7)的固态荧光,发现配合物(3)-(7)都具有配体的最大发射峰。3.以二(3-(2-吡啶基)-(5-1H-1,2,4-三氮唑基))甲烷(H2L1)为配体和Ln(Sm/Eu/Tb)金属盐进行反应,得到系列异质同晶和不同核数的配合物(8)-(17)。其中配合物(9)-(11)、(12)-(14)和(15)-(17)分别为异质同晶的双核、四核和六核结构的簇合物,同时(9)-(14)中的配体在溶剂分子作用下均发生了原位反应,形成新的配体。对于配合物(8)来说,它是以十二核铽[Tb12(L5)24(μ2-OH)12]为次级结构单元构筑而成的一个孔道直径约8.40?的笼状三维配合物。通过配合物(8)对硝基芳烃的荧光检测数据来看,我们发现配合物(8)在溶液中对2,4,6-三硝基苯酚具有较好的选择性和灵敏度检测。我们通过分析硝基芳烃的UV-vis吸收光谱数据发现2,4,6-三硝基苯酚的吸收光谱与配合物(8)的发射光谱具有相对较大的重叠,我们推测可能是配合物(8)与2,4,6-三硝基苯酚之间能够进行有效的能量共振转移,使配合物(8)对其具有较好的选择性和灵敏度检测。与此同时,我们还测试了配合物(9)-(17)的固态荧光,发现配合物(9)-(17)都能发射出镧系离子较强的特征发射峰和配体的最大发射峰。
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