大学毕业论文含no类有机配体的金属配合物的合成晶体结构及性质研究Word文档下载推荐.docx
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毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
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所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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学位论文原创性声明
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所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
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日期:
年月日
学位论文版权使用授权书
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涉密论文按学校规定处理。
日期:
导师签名:
日期:
指导教师评阅书
指导教师评价:
一、撰写(设计)过程
1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
4、研究方法的科学性;
技术线路的可行性;
设计方案的合理性
5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
建议成绩:
(在所选等级前的□内画“√”)
指导教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价:
一、论文(设计)质量
二、论文(设计)水平
评阅教师:
教研室(或答辩小组)及教学系意见
教研室(或答辩小组)评价:
一、答辩过程
1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
3、学生答辩过程中的精神状态
评定成绩:
教研室主任(或答辩小组组长):
(签名)
教学系意见:
系主任:
中文摘要
近年来,具有新颖结构和新功能的配合物的设计与合成,已成为研究的热点之一。
其中,含N类羧酸有机配体与过渡金属自组装所形成的配合物,以其多样的结构和独特的性能,受到众多的化学工作者的广泛关注,已成为配位化学和晶体工程等领域的重要研究课题。
此类配合物在分子自组装、分子识别、分子催化、磁性材料、光电材料、药物合成、气体吸收等领域有广泛的应用前景。
在本论文研究中,主要选用了两类有机羧酸配体—吡啶乙酸和三唑乙酸,同时还选用了1,10–邻菲罗啉、2,2–联吡啶、三氯乙酸、苯磺酸钠、二氰胺钠等作为共配体,运用分子设计和分子工程的观点进行分子间的自组装,合成了11个配合物。
主要工作如下:
1.以3–吡啶乙酸(pac)为主配体设计合成了4个金属配合物:
分子式错误
(1),分子式错误
(2),[Cu(pac)2()2]n.(H2O)n(3),分子式错误(4)(其中,pac=3-吡啶乙酸;
=1,10-邻菲罗啉)。
删掉该章,原因:
文中结构讨论错误,本身对该结构不了解,而且修改的数据不合适。
3.以1,10-邻菲罗啉为主配体,设计合成了4个金属配合物:
[Cr(NCS)4]·
(pen)2·
C6H6·
CH3CN(6),[Cu(CCl3COO)2(pen)(H2O)](7),[Co(pen)2(H2O)Cl].Cl.H2O.CH3CN(8),[Er(pen)2(NO3)3](9),其中,pen=1,10-邻菲罗啉。
4.以8-羟基喹啉为配体,设计合成了1个金属配合物:
[Co(lyh)3].H2O(10)其中,lyh=8-羟基喹啉。
5.设计合成了一个配体,
,并制备了其单晶。
在本研究中,采用红外光谱等,表征5个配合物。
并通过X-射线衍射,确定了这11个配合物和1个配体的结构。
而且测定了一个配合物的荧光性质。
关键词:
含N类羧酸;
金属配合物;
单晶;
1,10-邻菲罗啉;
荧光
Abstract
Inrecentyears,thedesignandsynthesisofthecomplexeswithnovelstructuresandnewfunctionshavebecomeoneofresearchhotspots.Among,duetothevariousstructuresandtheuniquebehaviors,thecomplexes,whichareformedbytheself-assemblyoforganiccompoundsofnitrogenouscarboxylicacidandtransitionmetals,havecausedtheattentionsofmanychemicalworkers,andhavebecometheimportantsubjectsofcombinedchemistryandcrystalengineering.Suchclasscomplexeshavetheprospectsofwideapplicationsinthefieldsofmolecularself-assembly,molecularrecognitions,molecularcatalysis,magneticmaterials,optoelectronicmaterials,drugsynthesis,gasabsorption,andsoon.
Inpresentwork,uponmakinguseoftwoclassesoforganiccarboxylicacids(pyridineaceticacidandtri-imidazoleaceticacid)asmainligands,and1,10-anthroline,2,2-bipyridine,tri-chlorideaceticacid,benzenesulfonate,Sodiumdicyanamideascommonligands,elevenmetalcomplexesaresynthesizedbymeansoftheconceptofmoleculardesignandmolecularengineering.Theresearchresultsareshownasfollowings,
1.Uponusing1-prydineaceticacidasthemainligand,fourmetalcomplexesaresynthesizedas[Fe(pac)4(H2O)2]n
(1),[Zn(pac)4(H2O)2]n
(2),[Cu(pac)2(pen)2]n.(H2O)n(3),[Zn(pac)3(H2O)2]n(4)(pac=3-pyridineaceticacid;
pen=1,10-anthroline).
2.Onemetalcomplex[Ni(tza)2(SO3)O](tza=tri-imidazole)(5)issynthesizedbyusingtri-imidazoleasthemainligand.
3.Uponusing1,10-anthrolineasthemainligand,fourmetalcomplexesaresynthesizedas[Cr(NCS)4].(pen)2.C6H6.CH3CN(6),[Cu(CCl3COO)2(pen)(H2O)](7),[Co(pen)2(H2O)Cl].Cl.H2O.CH3CN(8),and[Er(pen)2(NO3)3](9),wherepenis1,10-anthroline.
4.With8-hydroxylquinolineastheligand,onemetalcomplexissynthesizedas[Co(lyh)3].H2O(lyh=8-hydroxylquinoline)(10).
5.Oneorganiccompound
(11)issynthesized,anditscrystalisobtained.
Inpresentwork,fivecomplexesarecharacterizedbyusingtheinfraredspectroscopy,thecrystalstructuresofelevencomplexesandoneligandaredeterminedwiththeX-raydiffraction.Inaddition,thefluorescentemissionsofonecomplexaredetermined.
Keywords:
nitrogenouscarboxylicacid;
metalcomplex;
singlecrystal;
1,10-anthroline;
florescence
目录
中文摘要IV
AbstractV
第一章绪论1
1.1配位化学和超分子化学概述1
1.2论文研究目的、意义及进展4
1.3本论文研究的主要内容及结果8
第二章3-吡啶乙酸其配合物的合成与表征10
2.1实验部分11
2.1.1实验试剂与仪器11
2.1.1.1实验试剂11
2.1.1.2使用仪器11
2.1.2合成11
2.1.2.1[Fe(pac)4(H2O)2]n
(1)的合成11
2.1.2.2[Zn(pac)4(H2O)2]n
(2)的合成11
2.1.2.3[Co(pac)2(H2O)2].xH2O(4)的合成12
2.1.3配合物1-4的结构测定12
2.1.3.1配合物[Fe(pac)4(H2O)2]n
(1)的晶体结构分析12
2.1.3.2配合物[Zn(pac)4(H2O)2]n
(2)的晶体结构分析16
2.1.3.3配合物[Cu(pac)2(pen)]n.(CH3OH)n(3)的晶体结构分析20
2.1.3.4配合物[Zn(pac)3(H2O)2]n(4)的晶体结构分析24
第三章四氮唑乙酸的配合物的合成与表征29
3.1实验部分30
3.1.1实验试剂与仪器30
3.1.1.1实验试剂30
3.1.1.2使用仪器30
3.1.2[Ni(tza)2(SO3)O].CH3OH(5)的合成30
3.1.3配合物[Ni(tza)2(SO3)O].CH3OH(5)的晶体结构分析31
第四章1-10-啉啡咯啉和其他共配体的金属有机配合物的合成、表征和结构35
4.1实验部分35
4.1.1实验试剂与仪器35
4.1.1.1实验试剂35
4.1.1.2使用仪器36
4.2配合物[Cr(NCS)4].(pen)2.C6H6.CH3CN(6)[Cu(CCl3COO)2(pen)(H2O)](7)[Co(pen)2(H2O)Cl].Cl.H2O.CH3CN(8)[Er(pen)2(NO3)3](9)的合成36
4.3配合物[Cr(NCS)4].pen2.C6H6.CH3CN(6)[Cu(CCl3COO)2(pen)(H2O)](7)[Co(pen)2(H2O)Cl].Cl.H2O.CH3CN(8)[Er(pen)2(NO3)3](9)的晶体结构测定、描述及分析37
4.3.1配合物[Cr(NCS)4].(pen)2.C6H6.CH3CN(6)的晶体结构分析37
4.2.2配合物[Cu(CCl3COO)2(pen)(H2O)](7)的晶体结构分析41
4.2.3配合物[Co(pen)2(H2O)Cl].Cl.H2O.CH3CN(8)的晶体结构分析46
4.2.4配合物[Er(pen)2(NO3)3](9)的晶体结构分析50
第五章8-羟基醌啉的金属有机配合物的合成、表征和结构56
5.1实验部分56
5.1.1实验试剂与仪器56
5.1.1.1实验试剂56
5.1.1.2使用仪器57
5.1.2配合物[Co(lyh)3].H2O的合成57
5.1.3配合物[Co(lyh)3].H2O的晶体结构分析57
第六章1-甲基环己二稀4-乙酸配体的合成、表征和晶体结构63
6.1实验部分63
6.1.1实验试剂与仪器63
6.1.1.1实验试剂63
6.1.1.2使用仪器64
6.1.21-甲基环己二稀4-乙酸配体的合成64
6.1.21-甲基环己二稀4-乙酸配体的表征64
6.2.4-甲基环己二稀乙酸配体的晶体结构分析65
第七章总结与展望68
7.1研究工作总结68
7.2影响金属有机配合物合成的因素讨论69
7.2.1体系pH值对配合物构筑的影响70
7.2.2竞争性配体的作用70
7.2.3投料比例对配合物制备的影响70
7.2.4反应温度、时间及溶剂体系对配合物制备和其单晶制备的影响71
7.3展望71
参考文献73
附录77
附录Ⅰ主要配体结构及缩写77
附录Ⅱ测试仪器和化学试剂78
二、化学试剂79
附录Ⅳ攻读硕士学位期间发表论文情况80
致谢81
第一章绪论
这些年来,含N和O的配体的金属有机配合物的合成、结构表征及性质研究在配位化学研究的领域中是一个非常活跃的热点。
一般常用的含O配体主要是指有机羧酸,在有机羧酸中特别以芳香类羧酸具有代表性,如苯甲酸类,(邻苯二甲酸,间苯二甲酸,对苯二甲酸)等等,而含N配体则主要是一些含吡啶类衍生物和一些含N杂环类的多齿或单齿配体,常用的一些含N配体如:
2,2'-联吡啶、4,4’-联吡啶、1,10–邻菲罗啉,叠氮化钠、二氰胺钠等,此外还有一类含氮的有机配体还有席夫碱(SchiffBase)类,由于这些配体都具有较强的配位能力,所以这些配体所形成的化合物扑拓结构非常丰富,由此产生许多具有独特性能的配合物,如今这一领域受到了众多化学工作者的广泛关注,已成为超分子化学和晶体工程的重要研究课题。
1.1配位化学和超分子化学概述
在1891年,著名的化学家Werner在总结了前人大量工作的基础上,提出现代配位键、配位数及-配合物的结构等基本概念,这为配位化学这一化学分支学科的建立奠定了结实的基础[1]。
配位化学与有机化学、分析化学、物理化学、生物化学、固体化学等领域以及生物化学、药物化学、环境科学等其它学科相互渗透,成为贯通众多学科融汇的研究热点,在未来的化学研究领域中,这将是最具有创新意义和实践应用价值的前沿研究领域之一[2]。
随着这一研究领域的不断发展,研究对象及研究内容己经由原来简单的配合物发展到了许多复杂的配合物(如:
金属离子多核配合物、多齿鳌合物、有机金属配合物、大环配合物、金属簇合物以及各类生物模拟配合物等等[3])。
其中,金属有机配合物,即金属离子和有机分子相结合而形成的“功能配合物”在信息储存、分子识别、分子磁性、气体吸收、分子催化、分离、分子筛以及生物传导等诸多方面都有非常广泛的应用前景[4-7]。
超分子化学这一概念[8]是由法国学者莱恩(LehnJ.M.)在1987年提出的,超分子化学(SupramolecularChemistry)就是研究分子间通过相互作用缔合而形成复杂有序的具有特定功能的分子聚合物的科学,这种分子聚合物简称超分子。
在超分子中分子间的相互作用是指分子间或分子内的弱相互作用,如配位键(coordinationbond)、氢键(hydrogenbond)、范德华力(vanderWaalsforce)、π-π堆积(π-πstackinginteraction)、静电力(electrostaticforce)等,超分子化学在广义来说也是配位化学。
在配位化学中分子间通过相互作用力形成超分子的过程称为分子自组装(molecularself-assembly),自组装模式在化学科学领域里已被公认为是一种合成新物质的全新方法和途径,在自组装模式里我们可以通过控制相应的合成条件,在已知组分分子结构和性质的前提下,通过适当的组装方法,使溶液中各个组分自组装,形成具有特殊结构和功能的超分子化合物。
超分子具有比单分子本身复杂得多的化学、物理和生物学特征,超分子化学是一门处于近代化学、材料化学和生命科学交汇点的前沿学科,超分子通过分子间键合作用聚集、组织在一起的。
这与通过共价键结合的有机化合物不同,超分子配位聚合物是通过配位键及分子间弱的相互作用力构筑而成,由于结构的特殊性,所以它具有其它类型的一些化合物所无法比拟的一些特性,如结构的稳定性和灵活性,原子簇聚合物的新颖性等,由于配合物中金属离子的存在,导致超分子化合物还具有发光、磁性、催化、吸附等特殊性质,因此这类化合物的研究在新型发光材料,储氢,分离,主客体识别及分子基磁性材料等研究领域都具有广阔的应用和研究前景。
氢键和π-π堆积在超分子间相互作用力中,是两种比较重要且常见的类型。
所谓氢键就是一种分子间相互作用,它引导共价氢原子与一个或多个其他原子团及分子形成聚集体结构,这种聚集体足够稳定,可以形成独立物种[9-13],如O–H·
·
O,N-H·
O,S-H·
S,N-H·
N,C-H·
O等等。
氢键是一种静电相互作用,其强度和方向能影响超分子的堆积结构,从而产生可以预测的多种超分子结构,如链状、锯齿
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- 大学毕业 论文 no 有机 金属 配合 合成 晶体结构 性质 研究