基本信息
- 项目名称：
- 咪唑乙酸金属配合物的合成、结构及性质研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 咪唑乙酸是一种有机小分子配体，存在着良好的配位作用的官能团结构，如羧基及咪唑基，而且构筑成的配位聚合物的结构为中性，与过渡金属离子的自组装成的金属配合物
- 详细介绍：
- 咪唑乙酸基团与二价金属Mn, Ni, Co, Cd, Cu, Zn, Pb离子和一价Ag离子能够合成新的无机-有机配位聚合物，它们具有包含一维、二维、三维在内的不同的拓扑结构。在以水为媒介的环境下此类配位聚合物已经被制备出来，且还通过单晶X射线衍射分析对其进行结构表征。MnCl2.4H2O，Ni(NO3)2.6H2O, Co(NO3)2.6H2O,CdCl2与咪唑乙酸反能够应生成一个拥有二维拓扑结构的中性配位聚合物[M(ima)2]n。其中 M为金属离子Mn(II)， Ni(II)，Co(II)和Cd(II)。它可以通过C-H…O之间的弱相互作用堆叠成三维超分子结构。当用Cu(NO3)2.4H2O时，能够以菱形单元的方式生成一个二维的中性配位聚合物[Cu(ima)2]n，它通过C-H…O之间的弱相互作用形成了超分子三维网。当用Zn(NO3)2时，可以分离出一个具有三层且相互贯穿的菱形网状的无中心三维配位聚合物[Zn(ima)2]n。当用AgNO3与咪唑乙酸反应时形成一个一维中性 [Ag(ima)]n链。通过咪唑环和Ag…Ag分子间的相互作用产生的π-π共轭作用形成了一个假二维层构造。Pb(NO3)2与咪唑乙酸合成{[Pb(Hima)2(NO3)](NO3)}n ，其中Pb(II)原子以配位数为8的形式配合成一个十二面体的几何构型。在这个构型中能观察到一个独特的一维链结构。在这些聚合物中作为结构单元的咪唑乙酸基团的阴离子展示了不同的配位方式。这些结果表明，咪唑乙酸是一个万能的配体，在和金属离子配位制备配合物中起到关键的作用。与此同时，所制备配合物的光谱，热量等性质已经被表征
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 咪唑乙酸是一种有机小分子配体，存在着良好的配位作用的官能团结构，如羧基及咪唑基，而且构筑成的配位聚合物的结构为中性，与过渡金属离子的自组装成的金属配合物具有优良的发光特性。其光、电、磁性材料有着非常广泛的应用领域。因此，设计和合成这类新的咪唑乙酸金属配合物具有良好光、电、磁特性，能强化荧光强度及延长发光寿命。晶体工程策略方法是行之有效方法。本作品就以此目的进行这方面的研究和探索。
科学性、先进性及独特之处
- 在光、电、磁材料的研究和探索方面，我们已经有较扎实理论基础和实际经验。这是我们首次报道和研究含这类配体的光、电、磁材料的设计和合成及表征。本作品具有较高科学性和先进性。
应用价值和现实意义
- 经实验证明，我们已经发现了这类新的咪唑乙酸金属配合物具有荧光材料能够发出很强的蓝绿光，有望成为新一代的光、电、磁性材料，因而可以大力推广这类新的咪唑乙酸的金属配合物的光、电、磁性材料。
学术论文摘要
- 咪唑乙酸基团与二价Mn, Ni, Co, Cd, Cu, Zn, Pb离子和一价Ag离子能够合成配位聚合物，它们具有一、二、三维在内的不同的拓扑结构。通过MnCl2.4H2O，Ni(NO3)2.6H2O, Co(NO3)2.6H2O,CdCl2与咪唑乙酸反能够应生成一个拥有二维拓扑结构的中性配位聚合物[M(ima)2]n。当用Cu(NO3)2.4H2O时，能够以菱形单元的方式生成一个二维的中性配位聚合物[Cu(ima)2]n，通过C-H…O形成三维网。当用Zn(NO3)2时分离出三层且相互贯穿的菱形网状的无中心三维配合物[Zn(ima)2]n。当用AgNO3时形成一个一维中性 [Ag(ima)]n链。通过咪唑环和Ag…Ag产生的π-π共轭作用形成了一个假二维层构造。Pb(NO3)2与咪唑乙酸合成{[Pb(Hima)2(NO3)](NO3)}n 。在这个构型中能观察到一个独特的一维链结构。这些结果表明，咪唑乙酸是一个万能的配体。所制备配合物单晶X射线衍射分析对其进行结构表征，光谱，热量等性质已经被表征。
获奖情况
- [1] Yong-TaoWang,Gui-Mei Tang,and Da-Wei Qin Aust. J. Chem. 2006, 59, 647–652 [2] Wang, Yong-Tao , Tang, Gui-Mei , Zhang, Yong-Chun , Wan, Wen-Zhu , Yu, Jian-Chao , Li, Tian-Duoand Cui, Yue-Zhi Journal of Coordination Chemistry, 63: 9, 1504 — 1513(2010 ) [3] Yong-Tao Wang , Ting-Xiao Qin, Chao Zhao, Gui-Mei Tang, Tian-Duo Li, Yue-Zhi Cui, Jun-Ying Li Journal of Molecular Structure 938 (2009) 291–298 [4] Yong-Tao Wang , Gui-Mei Tang, Yue Wu, Xu-Yan Qin, Da-Wei Qin Journal of Molecular Structure 831 (2007) 61–68
鉴定结果
- 本作品已通过学校的审核评选，获得较好的评价。
参考文献
- [1] G.R. Desiraju, T. Steiner, The Weak Hydrogen Bond in Structural Chemistry and Biology, Oxford University Press, 1999. [2] A.F. Wells, Three-dimensional Nets and Polyhedra, Wiley-Inter- science, New York, 1977. [3] K. Nakamoto, Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds, John Wiley and Sons, New York, 1986 [4] G.S. Papaefstathiou, A. Escuer, C.P. Raptopoulou, A. Terzis, S.P. Perlepes, R.Vicente, Eur. J. Inorg. Chem. (2001) 1567; [5] Y.-J. Zhu, Z.-G. Ren,W.-H. Zhang, Y. Chen, H.-X. Li, Y. Zhang, J.-P. Lang, Inorg.Chem. Commun. 10 (2007)
同类课题研究水平概述
- 在超分子化学和晶体工程领域，金属离子的组装和有机配体的巧妙设计现已被关注，同时金属有机框架(MOF)也已经被成功的构建。这是由于特殊的电，光，磁，催化和二阶NLO活性[1-5]。在过去的十年中，已经得到许多种不连续的一到三维的MOF框架[1-4]。但是因为许多因素影响合成过程，所以对MOF的拓扑设计和特殊性质在晶体工程中仍是很有挑战性，像金属离子氧化状态和配体构型[6]和金属与配体的比[7]，配体[8]，溶剂[9]或者酸根离子[10]，反应温度和pH值[11]等都是影响因素。一般来说，作为结构基础的配体的合理设计和作为节点的金属离子的配位倾向是构建配位聚合物拓扑结构和修饰材料性质中最重要的。在构建MOF的环境下，咪唑和羧基的多作用耦合很少被运用。由于他们的结构柔性和自由组成的影响而不能得到预期结果。但是一些MOF已经通过柔性配体的结合而构建。通过与普通配体的比较，我们选择具有柔性的咪唑乙酸作为一个多功能的结构基础(i)因为在咪唑和羧基之间有一个亚甲基的间隔区，所以它有可塑性(如图示1)它能引导金属配合物在适当的环境下形成拓扑结构，(ii)当与金属离子配位时它有三个潜在的连接点。咪唑乙酸阴离子是一个能使形成的新配位聚合物具有吸引性的桥联配体。因为可以作为金属中心之间的非对称桥梁，所以它有可能表现为一个螯合阴离子，从而来增强配位聚合物的稳定性。其中最令人感兴趣的是合成的材料有吸收气体和催化的属性。
