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通过合理的设计合成有机配体,选择金属离子,研究构筑配位聚合物的规律,从而实现配位聚合物由自组装到可控组装的转化,并得到一些结构新颖、功能多样的配合物,已经成为配位化学研究的终极Ij标之一。目前,配位聚合物的合成还主要依赖于由分子识别诱发的自组装,其结果具有很大的不确定性,因此这方面的研究还具有很强的挑战性。本论文选择柔性双羧酸、三羧酸配体及一些含氮类杂环配体与过渡金属离子反应,合成了17个配位聚合物,解析了它们的结构,初步研究了柔性配位基团、溶剂、金属离子配位趋向等对配位聚合物结构的影响,总结出这些柔性羧酸类配体在构筑配位聚合物时的一些规律,并研究了部分配位聚合物的磁性、固态荧光性质及气体吸附性能。具体内容如下:
一、合成并表征了以苯环为间隔基的对位柔性羧酸类配体(E)-3-[4-(羧甲氧基)苯基]丙烯酸(H2L1)和4-(羧甲氧基)苯甲酸(H2L2),并以其为主配体,以一些含氮杂环类配体的为辅助配体,与过渡金属离子反应,合成了8个配位聚合物(1-8)。探讨了这些柔性羧酸配体的配位模式、金属离子等因素对配合物结构和性质的影响,并对这些柔性羧酸配体及其部分配位聚合物的固态荧光、磁性做了初步研究。研究结果表明:处于柔性基团一端的羧基多数是采用桥联的配位模式,极少数采取螯合的模式。这些配位模式对配位聚合物的结构和性能有很大影响。其中部分配位聚合物的磁性研究表明其具有铁磁性质。
二、合成并表征了以苯环为间隔基的间位柔性羧酸类配体(E)-3-[3-(羧甲氧基)苯基]丙烯酸(H2L3),同时引入一些含氮杂环类配体,研究了它们与部分过渡金属离子的配位化学。与对位的柔性双羧酸类配体相比,两类配体羧基间所成角度不同,因此与金属离子配位时,可形成结构不同的配位聚合物。研究结果表明,对位柔性双羧酸配体易形成链基配位聚合物,而间位的柔性双羧酸配体更容易形成簇基配位聚合物,同时一些过渡金属的簇基配位聚合物展现出亚铁磁性质。
三、用柔性的三羧酸配体三(2-羧乙基)异氰脲酸酯(H3L4)与锰离子、镉离子反应得到了两个配位聚合物,解析了它们的晶体结构。结构分析表明,配体H3L4的配位模式多样,因此得到的配位聚合物有丰富的结构特征,如既有金属链,又有孔,为合成和研究多功能复合材料提供了基础。