几种新型超分子配合物的合成和表征

制备3种新型超分子配合物并运用常规方法进行表征,讨论配体的特征骨架、空间配位方式和氢键作用对超分子形成的影响.以实验证实,从分子设计,通过分子自组装,是合成具有超分子结构配合物的有效途径.同时培养出化合物的高质量单晶,解析了晶体结构,分析和探讨了超分子配合物的组成-结构-性质之间的关系.     

3维超分子Zn(Ⅱ)配合物的合成、结构与性质研究

选用H_2bdc为主配体和bipy辅助配体,在水热条件下与Zn(NO_3)_2·6H_2O反应,得到了1个新的Zn(Ⅱ)配合物Zn(Hbdc)_2(bipy)_2(H_2bdc=2,4′-联苯二甲酸,bipy=4,4′-联吡啶).X-射线单晶结构分析表明,Zn(Ⅱ)与2个主配体的羧基氧和2个辅配体中的氮原子配位形成六配位的单帽三棱柱构型的单核化合物,其单核配合物分子之间通过氢键及π-π相互作用组装成3维超分子化合物.对此配合物的光谱和热稳定性进行了研究.     

3维超分子Zn(Ⅱ)配合物的合成、结构与性质研究

选用H_2bdc为主配体和bipy辅助配体,在水热条件下与Zn(NO_3)_2·6H_2O反应,得到了1个新的Zn(Ⅱ)配合物Zn(Hbdc)_2(bipy)_2(H_2bdc=2,4′-联苯二甲酸,bipy=4,4′-联吡啶).X-射线单晶结构分析表明,Zn(Ⅱ)与2个主配体的羧基氧和2个辅配体中的氮原子配位形成六配位的单帽三棱柱构型的单核化合物,其单核配合物分子之间通过氢键及π-π相互作用组装成3维超分子化合物.对此配合物的光谱和热稳定性进行了研究.     

“金属配合物激发态的基础与应用研究”年度报告

(1)应用量子理论,在Marcus理论基础之上,研究了蓝色磷光体系三芳基Pt配合物的发光性质,并提出了量子效率优化方案。扭曲结构D-A分子具有局域和电荷转移杂化态HLCT性质,在理论上形成单三线态激子时也有可能突破量子自旋统计,即单线态激子的形成比例会超过25%,同时材料本身也有较高的光致发光效率,因而在电致发光器件方面可能会有很好的性能。(2)设计合成了一系列含有配位碳原子的四齿配体,并进一步合成了基于这些刚性配体的铂(II)配合物,通过稳态光谱和超快光谱对铂(II)配合物的光物理性质进行了深入研究,利用密度泛函理论对配合物的基态和激发态性质进行了理论分析,总结了电荷跃迁位置和类型变化的控制因素,探索了这些强磷光材料在光电器件中的应用。(3)在强磷光发射和长激发态寿命的金(III)和钯(II)配合物及其在光催化太阳能转换、能量上转换、双光子吸收和磷光OLED中的应用等方面取得了阶段性进展。(4)在廉价金属(锌、铜和钨)配合物荧光/磷光材料的设计合成及光电应用、不含金属的有机小分子磷光发射方面取得突破性进展,观察到了有机分子的电致磷光。(5)以三核吡唑基d10金属(Cu I,Ag I,Au I)配位单元为主要研究对象,通过合成和配体设计对三核单元间的聚集态结构进行调节,实现了对其聚集体的光物理过程的调控。(6)利用晶态光功能配位超分子聚集体的协同作用、异相反应和动态孔性,进行了研磨致发光变色、异相催化和染料降解、选择性发光传感等应用研究。对于非晶相光功能配位超分子聚集体这类软物质材料,主要探索了其在纳米结构和生物体系中的抗癌活性等方面的应用研究。(7)将动态共价键引入到超分子聚集体的合成中,通过次级组分自组装的技术,成功制备了两类新型的咪唑配位超分子聚集体,首次实现了次级组分自组装合成,为合成新的光功能配位超分子聚集体提供了新思路。(8)设计和合成了16个光敏剂和催化剂。系统研究了这些化合物光的吸收、电子的激发和电荷传递过程。在电子给体存在时,对3组分光催化制氢体系的产氢活性进行了研究。此外,对光催化化学转换研究和转换机制研究也取得了新的研究结果。(9)发现了具有低三线态能级的蓝光磷光主体材料,为新型磷光主体材料的设计提供了新的思路;提出了"Hot exciton"机理及杂化局域-电荷转移(HLCT)态材料,有可能成为低成本高效率的新一代材料。     

基于含氮羧酸配体碱土金属配合物的研究进展

基于配位作用以及配体之间的多种弱相互作用(如氢键、π-π堆垛作用等),金属离子与有机配体之间经自组装形成结构新颖、性能独特的金属—有机超分子配合物,本文主要介绍了配位化学和金属—有机超分子框架结构的基本原理及其研究方法。     

新型Cd（Ⅱ）／Zn（Ⅱ）配合物的合成、晶体结构和荧光性质研究

采用溶剂热合成方法,得到了2种未见报道的配合物[Cd2(bpp)2(DNBA)4](1)和[Zn(bpp)(DNBA)2](2)[bpp=1,3-二(4-吡啶基)丙烷,DNBA=3,5-二硝基苯甲酸],通过元素分析、TG、IR、单晶X-射线衍射对化合物的结构进行了表征.结果表明化合物1为双核镉配合物,相邻的双核单元通过π-π堆积作用拓展为1D超分子.化合物2为1D螺旋链状配位聚合物.此外,固态标题化合物在室温下表现出蓝色的荧光性质.     

新型异核金属有机骨架化合物的溶剂热合成和晶体结构

设计合成具有新颖拓扑结构和化学组成的开放骨架金属有机配位聚合物。选择同时含有氮,氧配位原子的四氮唑取代的苯甲酸配体4-(1H-tetrazol-5-yl)-benzoic acid(C_8H_6N_4O_2,H_2L),在N-甲基苯酰胺(NMF)和H_2O的混合溶剂热体系中与2种过渡金属Cu和Cd配位组装合成异核双金属骨架的金属有机配位化合物,C_(19)H_8N_8O_6CuCd(配合物1)。通过单晶X-射线单晶衍射分析确定了配合物1的三维开放骨架结构。结果表明,配合物1结晶在立方晶系,Pmma(No.19)空间群。金属铜与四氮唑结构中的氮原子和氧原子螯合配位,金属镉原子分别与羧基氧原子和桥氧原子配位,在x轴方向分别形成1D链,再通过配体H2L的配位链接作用形成配合物1的3D开放骨架结构。变温磁化率实验测试结果显示配合物1显示反铁磁性,较低温度条件下转化为铁磁性。配合物1的成功合成和空旷的孔道结构为客体分子交换和气体吸附性质的研究提供参考。     

2-甲基-1H-咪唑-4,5-二羧酸及其钴(Ⅱ)配合物的合成、结构和性能研究

以邻苯二胺和丙二酸为原料,通过缩合、氧化反应合成新型咪唑羧酸配体2-甲基-1H-咪唑-4,5-二羧酸(L).用NaOH调节体系的pH值为8.0左右,配体L和CoSO4.6H2O在水热条件下反应生成配合物[C(o L)(2 H2O)2](1).配合物1属于正交晶系Pbca空间群.在该化合物中,C(o Ⅱ)离子采取稍微扭曲的八面体配位构型,两个配体L以脱质子的羧基O原子和咪唑环上紧邻的N原子从赤道平面与Co(II)离子螯合配位,而两个水分子则占据轴向位置配位.有趣的是:合成的配合物1具有多重氢键连接点,是优异的氢键合成子,通过复杂的N—H···O和O—H...O氢键组装成三维的超分子化合物.进一步的热化学研究表明,该化合物相当稳定,在空气氛围下升温到200℃以上才开始分解.     

N,N,N-三(2-甲基苯并咪唑)胺及其稀土配合物的合成与荧火性质研究

为了考察三脚架配体及其稀土配合物的配位形式和性质,从而为进一步研究其荧光性质、生物活性提供依据,以氨三乙酸为母体合成了N,N,N-三(2-甲基苯并咪唑)胺及其稀土配合物(La3 ,Sm3 ,Y3 ,Tb3 ,Ce3 ,Eu3-).通过红外、核磁共振、差热-热重、紫外及荧光等分析手段研究了配体及其配合物的结构关系和荧光性质.研究表明,该类配体是较好的主体分子,能够与稀土离子发生配位,形成配合物,配合物内界的NO3-以双齿形式与中心离子配位;配合物热稳定性好,具有较好的荧光性质,特别是Tb3 配合物是高效的稀土有机发光配合物,可用于荧光材料的研究.     

5-硝基水杨醛缩乙二胺双希夫碱钴(Ⅲ)配合物的合成、晶体结构及热稳定性研究

利用水热法合成了一例新的超分子配合物——5-硝基水杨醛缩乙二胺双希夫碱钴(Ⅲ)配合物.通过元素分析、红外光谱和X-射线单晶衍射等手段对其组成、结构进行了研究,并对合成条件进行了探讨.结果表明,配体采用四齿螯合的方式与金属钴离子配位,配合物结构单元之间通过分子间氢键构筑得到了配合物的超分子网络结构.热重分析表明,配合物具有良好的热稳定性.     

配位聚合物的设计合成与性质研究

综述了近年来国际上较为活跃的研究领域,配位聚合物以高新技术为背景的光、电、磁性质等方面取得的重要进展。根据配位聚合物的研究状况并结合本研究组的近期工作,分析讨论了配位聚合物的分子设计和组装,及其组成-结构-性能关系。     

配位化学今昔

回顾了配位化学300年的发展历史,介绍了近十几年来先后开辟的许多新领域,如大环配位化合物,超分子化学,分子识别,功能性配合物,卟啉类配合物,瞬变现象和C60配合物等,配位化学在这些领域中的最新成就表明配位化学已成为当代化学的前沿领域之一,它和物理化学,有机化学,生物化学,固体化学和环境化学相互渗透,使其成为贯通众多学科的交叉点。     

An enantiomerically pure hydrogen-bonded assembly

Chiral molecules have asymmetric arrangements of atoms, forming structures that are non-superposable mirror images of each other. Specific mirror images ('enantiomers') may be obtained either from enantiomerically pure precursor compounds, through enantioselective synthesis, or by resolution of so-called racemic mixtures of opposite enantiomers, provided that racemization (the spontaneous interconversion of enantiomers) is sufficiently slow. Non-covalent assemblies can similarly adopt chiral supramolecular structures, and if they are held together by relatively strong interactions, such as metal coordination, methods analogous to those used to obtain chiral molecules yield enantiomerically pure non-covalent products. But the resolution of assemblies formed through weak interactions, such as hydrogen-bonding, remains challenging, reflecting their lower stability and significantly higher susceptibility to racemization. Here we report the design of supramolecular structures from achiral calix[4]arene dimelamines and cyanurates, which form multiple cooperative hydrogen bonds that together provide sufficient stability to allow the isolation of enantiomerically pure assemblies. Our design strategy is based on a non-covalent 'chiral memory' concept, whereby we first use chiral barbiturates to induce the supramolecular chirality in a hydrogen-bonded assembly, and then substitute them by achiral cyanurates. The stability of the resultant chiral assemblies in benzene, a non-polar solvent not competing for hydrogen bonds, is manifested by a half-life to racemization of more than four days at room temperature.     

四齿席夫碱类光学探针用于检测铀和含磷酸基团生物分子的研究进展

席夫碱具有易制备、检测金属离子灵敏度高和选择性好等特点,长期以来受到人们的广泛关注。近年来四齿席夫碱类光学探针在医学、催化、分析化学、超分子化学、功能材料及配位化学等领域得到广泛应用。本文结合实时热点,阐述了四齿席夫碱类光学探针利用其特有的NN或NO型空腔与铀酰离子配位,实现对实际样品中铀酰离子的定性分析和定量检测,并成功应用于含磷酸基团生物分子的识别与检测。最后展望并探讨了四齿席夫碱类光学探针的研究发展方向。     

Coexistence of ferromagnetism and metallic conductivity in a molecule-based layered compound

Crystal engineering--the planning and construction of crystalline supramolecular architectures from modular building blocks--permits the rational design of functional molecular materials that exhibit technologically useful behaviour such as conductivity and superconductivity, ferromagnetism and nonlinear optical properties. Because the presence of two cooperative properties in the same crystal lattice might result in new physical phenomena and novel applications, a particularly attractive goal is the design of molecular materials with two properties that are difficult or impossible to combine in a conventional inorganic solid with a continuous lattice. A promising strategy for creating this type of 'bi-functionality' targets hybrid organic/inorganic crystals comprising two functional sub-lattices exhibiting distinct properties. In this way, the organic pi-electron donor bis(ethylenedithio)tetrathiafulvalene (BEDT-TTF) and its derivatives, which form the basis of most known molecular conductors and superconductors, have been combined with molecular magnetic anions, yielding predominantly materials with conventional semiconducting or conducting properties, but also systems that are both superconducting and paramagnetic. But interesting bulk magnetic properties fail to develop, owing to the discrete nature of the inorganic anions. Another strategy for achieving cooperative magnetism involves insertion of functional bulky cations into a polymeric magnetic anion, such as the bimetallic oxalato complex [MnIICrIII(C2O4)3]-, but only insoluble powders have been obtained in most cases. Here we report the synthesis of single crystals formed by infinite sheets of this magnetic coordination polymer interleaved with layers of conducting BEDT-TTF cations, and show that this molecule-based compound displays ferromagnetism and metallic conductivity.     

Editor’s note

The past several decades have witnessed great progress in the research on coordination polymers since the conception of supramolecular chemistry was advanced by Prof. Lehn, especially after the report of Prof. Robson on coordination polymers. Thanks to the development in several related fields, such as crystal engineering, supramolecular chemistry, material chemistry and solid state chemistry, the rational design and construction of coordination polymers with multiple functions has become one of the most active arenas in inorganic and material chemistry.     

配体间的弱相互作用--从配位化学到超分子化学

简短地讨论了超分子化学的发展历史与配位化学发展历史的某些相似性。讨论了配位化合物中的配体间的各种可能的弱相互作用。强调指出,正是这些配体间的弱相互作用架设了由配位化学通向超分子化学的桥梁。     

膦配体构筑的超分子化合物分类研究

超分子配位化合物在新物质的合成、气体吸附、催化、化学发光、磁性等诸多方面具有广泛的应用。有机膦配体作为一种优秀的电子给体,已经被广泛地用作构筑超分子配位化合物的重要基元。基于有机膦配体构筑的超分子配位化合物就其形成形态上来说,主要包括单晶化合物、金属-有机凝胶以及无定形配位聚合物三种类型。