甲基咪唑配位聚合物的合成结构及性质研究.doc

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（2-甲基咪唑）配位聚合物的合成、结构及性质研究

中文摘要

咪唑及其衍生物常用于构筑金属有机框架配位化合物，两个2-甲基咪唑通过桥连作用可形成独特的拓扑结构和新颖的配位聚合物。

本论文用2-甲基咪唑柔性配体1,4-二（2-甲基咪唑-1-基）丁烷（bib）和过渡金属Co（II），Cd（II），Cu（II），Zn（II），Ni（II）以及1,3-金刚烷二甲酸（H2ada），5-氨基间苯二甲酸（H2aip），5-羟基间苯二甲酸（H2hip），1,4-萘二甲酸（H2ndc），邻苯二甲酸（H2bdc），对苯二乙酸（H2bda），戊二酸（H2glu）配体，合成了9个配合物：

{[Co2（bib）（ada）2]·0.5H2O}n

（1），{[Co（bib）（aip）]·H2O}n

（2），{[Co（bib）（ndc）]·0.5H2O}n（3），[Cd2（bib）（bdc）2]n（4），[Cd2（bib）（bda）2]n（5），[Cu2（bib）（glu）2]n（6），{[Zn（bib）（ndc）]·0.25H2O}n（7），[Ni（bib）（hip）]n（8）和{[Ni2（bib）（adc）2]·0.5H2O}n（9）。

测定了配合物的晶体结构，配合物1，8和9中配体bib以anti-anti-gauche的形式参与配位，配合物2，3和4中配体bib以anti-anti-anti的形式参与配位，配合物5，6和7中配体bib以gauche-anti-gauche的形式参与配位。

其中配合物1和9是一维三股链（两重羧酸链和一重bib配体链），配合物8有着特别的二维（6，3）网格结构。

配合物2有着不寻常的（3，4）连接的二维网格结构。

而配合物4是特殊的基于Cd2（COO）2二聚体的六连接自交叉三维网络结构，而配合物5是基于Cd2（COO）2二聚体的三重穿插pcu网格。

化合物3和7结构相似，有一个少见的四重穿插的四连接三维dia网格结构。

这些配合物的独特结构对新颖互穿插体系的研究有很大意义。

在本文中，对配合物的XRD、紫外、红外性质进行了表征，并对他们的荧光、热重、催化等性能进行了测试分析。

其中配合物5，6和9对甲基橙有较好的催化效果。

关键词：

2-甲基咪唑，配合物，性质

Syntheses,StructuresandPropertiesofCoordinationPolymerswithBis（2-methylimidazole）

Abstract

Imidazoleanditsderivertiesareusedtobuldingmetal-organiccoordinationpolymers,2-methylimidazolebyabridgingrolemayformauniquetopolygyandnovelcoordinationpolymers.

Inthework,usingflexibleligand1,4-bis（2-methylimidazol-1-ylmethyl）butane（bib）andtransitionmetalcationsCo（II）,Cd（II）,Cu（II）,Zn（II）,Ni（II）andmuticarboxylates1,3-adamantanedicarboxylic acid（H2ada）,5-aminoisophthalicacid（H2aip）,5-hydroxyisophthalicacid（H2hip）,1,4-naphthalenedicarboxylateacid（H2ndc）,1,2-benzenedicarboxylicacid（H2bdc）,1,4-benzenediacetateacid（H2bda）,glutaricacid（H2glu）,ninecoordinationpolymershavebeensynthesized:

{[Co2（bib）（ada）2]·0.5H2O}n

（1）,{[Co（bib）（NH2bdc）]·H2O}n

（2）,{[Co（bib）（ndc）]·0.5H2O}n（3）,[Cd2（bib）（bdc）2]n（4）,Cd2（bib）（bda）2]n（5）,[Cu2（bib）（glu）2]n（6）,{[Zn（bib）（ndc）]·0.25H2O}n（7）,[Ni（bib）（OHbdc）]n（8）and{[Ni2（bib）（ada）2]·0.5H2O}n（9）.

Thestructuresofthesecoordinationpolymershavebeenstudied.Ligandbibasabridgetoconnecttwocenterspresentstheanti-anti-gaucheconformationincomplexes1,8and9,whileanti-anti-anticonformationincomplexes2,3and4,andgauche-anti-gaucheconformationincomplexes5,6and7.Inthesecomplexes,1and9areisostructuralshowingthe1Dtriple-strandedchainwithdoubleadaandonebibbridges.8showsaspecial2D（6,3）network.2exhibitsanunusual（3,4）-connected2Dnetwork,while4displaythe6-connectedself-catenated3DnetworkbasedonCd2（COO）2dimerand5showsthe3-foldinterpenetrating3DpcunetworkbasedonCd2（COO）2dimer.3and7aresimilar,whichshowthe4-foldinterpenetrating4-connected3Ddianetwork.Thediversestructuresplayasignificantroleinpromotingtheobservedentangledmotifs.

ThesecompoundshavebeencharacterizedbyX-RayPowderDiffractionanalyses,IRandUV.Luminescence,thermogravi-metricanalysisandphotocatalyticactivitywerealsoinvestigated.5，6and9exhibitgoodphotocatalyticactivityforthedegradationofmethylorange.

Keywords:

2-methylimidazol,coordinationpolymers,Properties

WrittenbyZhengLingyun

SupervisedbyProf.Baolong-Li

目录

第一章绪论 1

1.1配位化学研究概况 1

1.2唑类配体的配位化学 9

1.3配位聚合物的合成及表征方法 9

1.3.1配合物的合成方法 10

1.3.2配合物的表征 10

1.4论文的选题意义 10

参考文献 10

第二章三个钴配位聚合物的合成和性质讨论 12

2.1实验部分 12

2.1.1配体的合成 12

2.1.2配合物1合成方法 12

2.1.3配合物2合成方法 13

2.1.4配合物3合成方法 13

2.2配合物晶1-3体结构的测定及讨论 13

2.2.1配合物1-3晶体的测定 13

2.2.2配合物1-3的结构及讨论 15

2.3配合物的性质 20

2.3.1配合物1-3的紫外分析 20

2.3.2配合物1-3的热重分析 21

2.3.3配合物1-3的催化性质 22

参考文献 23

第三章两个镉配位聚合物的合成和性质讨论 25

3.1实验部分 25

3.1.1配合物4合成方法 25

3.1.2配合物5合成方法 25

3.2配合物4和5晶体结构的测定及讨论 25

3.2.1配合物4和5晶体的测定 25

3.2.2配合物4和5的结构及讨论 27

3.3配合物5-7的性质 31

3.3.1配合物4和5的荧光分析 31

2.3.2配合物4和5的热重分析 32

2.3.3配合物4和5的催化性质 33

参考文献 34

第四章铜、锌、镍配位聚合物的合成和性质讨论 36

4.1实验部分 36

4.1.1配合物6合成方法 36

4.1.2配合物7合成方法 36

4.1.3配合物8合成方法 37

4.1.4配合物9合成方法 37

4.2配合物晶6-9体结构的测定及讨论 37

4.2.1配合物6-9晶体的测定 37

4.2.2配合物6-9的结构及讨论 37

4.3配合物的性质 47

4.3.1配合物8的荧光分析 47

4.3.2配合物6-9的紫外性质 47

4.3.3配合物6-9的热重分析 48

4.3.4配合物6-9的催化性质 49

参考文献 51

第五章总结与展望 53

攻读学位期间发表文章 54

致谢 55

双（2-甲基咪唑）配位聚合物的合成、结构及性质研究第一章

第一章绪论

1.1配位化学研究概况

配位化学是在无机化学的基础上发展起来的一门学科，自1893年瑞士化学家Werner在Anorg.Chem.上发表题为“对于无机化合物结构的贡献”论文后，才在真正意义上建立起配位化学[1]，从此这方面的研究一直处于无机化学的主流位置[2-3]。

配位化学所研究的对象是配位化合物，配位化合物是由可以给出孤对电子或多个不定域电子的配体与具有接受孤对电子或多个不定域电子的金属离子按一定的比例形成的具有一定空间构型的化合物[4]。

经过100多年的发展，配位化学因配合物的价键和结构理论的发展及其向物理化学、有机化学、固体化学、材料化学、生物化学和环境化学渗透，逐步发展成为众多学科的交叉点，并因此成为富有生命力的、崭新的边缘学科，同时由于配合物其结构和组成等特点在催化、吸附以及光、电、磁等领域具有重要或者潜在的应用前景[5-10]。

1.2唑类配体的配位化学

基于唑类柔性配体合成的配合物，由于结构新颖，在催化、吸附以及光、电、磁等领域具有潜在的应用前景而在近几年被大量关注。

2012年，福建师范大学的一课题组在化学通讯上发表的文章中介绍了柔性配体1,4-二（2-甲基咪唑-1-基）丁烷[11]，与水形成的六角棱柱十二水团簇：

一个五重穿插六链接超分子结构框架，[（bmib）3（H2O）12]n，其结构如下图1-1。

图1-1化合物[（bmib）3（H2O）12]n中通过bib桥连的六角棱柱水簇图

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