镉配位聚合物的合成及其染料吸附性能研究综合实验*

介绍了一个研究型综合实验,涉及镉配位聚合物的合成及其染料吸附性能研究。该实验使用常见有机配体丁二酸、1,4-二(1-咪唑)苯与硝酸镉四水合物,在溶剂热条件下进行反应得到一例镉配位聚合物。利用X射线单晶衍射、X射线粉末衍射、热重分析、红外光谱对配位聚合物进行结构表征,并对其染料吸附性能进行研究。该实验将科学研究热点融入基础实验教学,既巩固了学生的基础理论知识,提高了实验技能,又拓展了学生的科学视野,加强了他们独立分析问题、解决问题的能力,有利于培养学生的创新精神和实践能力。     

基于草酰胺配体的新型异双核配合物的合成及其晶体结构

以草酰胺铜配合物CuL(H_2L=2,3-二氧-5,6∶13,14-二联苯基-9,10-环己基-1,4,8,11-四氮杂十四环-7,12-二烯烃)为前驱配体,1,10-邻菲啰啉为端接配体,高氯酸锰为金属核心,经回流反应合成了一个新型的异双核配合物[CuLMn(phen)2](ClO_4)_2·2CH_3OH(1),其结构和性能经UV-Vis,IR,元素分析,X-射线粉末衍射和X-射线单晶衍射表征。结果表明:1(CCDC:1 445 582)属三斜晶系,空间群P-1,晶胞参数a=11.298(19),b=15.17(4),c=16.71(3),α=113.69(3),β=109.30(2),γ=93.08(4),V=2 417(9)3,Z=2。1在DMF中的最大吸收峰位于272 nm和361 nm。     

新型草酰胺大环Cu-Mn-Cu三核配合物的合成及其晶体结构

以草酰胺桥基配合物Cu L(H_2L=2,3-二氧-5,6∶13,14-二联苯基-9,10-环己基-1,4,8,11-四氮杂十四环-7,12-二烯烃)为前驱体,KSCN为辅助配体,Mn(ClO_4)_2为金属核心,经扩散反应合成了一种新型的大环三核金属配合物[Cu L(DMF)2]2Mn(SCN)2(1),其结构经UV-Vis,IR,元素分析,X-射线粉末衍射和X-射线单晶衍射表征。结果表明:1(CCDC:1535442)属三斜晶系,空间群P-1,晶胞参数a=9.951 0(19),b=11.188(2),c=13.907(3),α=69.960(3)°,β=83.727(4)°,γ=63.665(3)°,V=1 301.9(4)3,Z=1。     

基于双功能配体2，2'∶6'2″-三联吡啶-4'-羧酸的三种铜（Ⅱ）配合物的合成、结构及性质

在溶剂热条件下,合成了2个铜的双核配合物[Cu（tpyc）（H₂btc）]₂（1）、[Cu₂（tpyc）₂（suc）（H₂O）₂]（2）和配位聚合物{[Cu₃（tpyc）₃（OH）₂（H₂O）₂]ClO₄}_n（3）（H₃btc=1,3,5-benzenetricarboxylic acid,H₂suc=succinic acid,Htpyc=2,2''：6''2″-terpyridine-4''-carboxylic acid）,分别用元素分析、红外光谱、X射线单晶衍射、粉末X射线衍射、热重及磁性分析对其进行了表征。结构分析表明,配合物1~3通过多重氢键作用形成三维超分子结构。磁性分析表明：配合物1的相邻Cu（Ⅱ）离子间存在铁磁耦合作用,配合物2的相邻Cu（Ⅱ）离子间存在反铁磁相互作用。     

新型三核配合物[ CuL( DMF) 2] 2Zn( N3) 2的合成及其性质

以含草酰胺桥的单核配合物CuL(H₂L=2,3-二氧-5,6 ∶13,14-二联苯基-9,10-环己基-1,4,8,11-四氮杂十四环-7,12-二烯烃)为前驱体, Zn(ClO₄)₂·6H₂O为金属中心，NaN₃为辅助配体，DMF为溶剂，采用扩散法合成了一例新的三核金属配合物[CuL(DMF)₂]₂Zn(N₃)₂，并通过元素分析，X-射线粉末衍射、X-射线单晶衍射、红外光谱、紫外-可见光谱、磁性分析对其进行了表征。结构分析表明：该配合物(CCDC:1835721)属于三斜晶系，P₁空间群，晶胞参数分别为a=9.618 8(19) , b=9.878 5(18) , c=14.555(3) , α=100.898(3)°, β=101.384(3)°, γ=109.661(3)°, V=1 226. 9(4) ³, Z=1。磁性研究表明：配合物中顺磁金属离子Cu(II)之间存在弱的反铁磁性相互作用。     

基于2,5-噻吩二甲酸的钙(Ⅱ)和钡(Ⅱ)配位聚合物的合成、晶体结构及性质

在溶剂热条件下,合成了2个碱土金属配位聚合物[Ca（tdc）（DMF）₂]_n（1）和[Ba（tdc）]_n（2）（H₂tdc=2,5-噻吩二甲酸）,分别用元素分析、红外光谱、X射线单晶衍射、粉末衍射、热重分析和荧光光谱对它们进行了表征。结构分析表明,配合物1具有4,4连接的二维层状结构,拓扑符号为（4⁴·6²）,而配合物2呈现三维网络结构。固体荧光测试表明配合物1比配合物2具有更显著的荧光性能。     

新型大环草酰胺Ni三核配合物的合成及其晶体结构

以二乙酰草酰二苯胺,水合醋酸镍和乙二胺为原料,在甲醇中回流反应制得大环草酰胺镍单核配合物(L);以L为配体,采用溶剂热法通过草酰胺桥上的两个氧原子进行桥联配位合成了一个新型的Ni(Ⅱ)-Co(Ⅱ)-Ni(Ⅱ)三核配合物{[(NiL)2Co(CH3OH)2](ClO4)2·2CH3OH(1)},其结构经IR,元素分析和X-射线单晶衍射表征。1属单斜晶系,空间群P2/n,晶胞参数a=1.203 0(2)nm,b=1.447 5(2)nm,c=1.455 0(2)nm,β=93.954(3)°,V=2.527 4(7)nm3,Z=4,Dc=1.572 g·cm-3,F(000)=1 234,R1=0.042 2,wR2=0.097 7。     

基于2,5-噻吩二甲酸的钙(Ⅱ)和钡(Ⅱ)配位聚合物的合成、晶体结构及性质

在溶剂热条件下,合成了2个碱土金属配位聚合物[Ca (tdc)(DMF)₂]_n(1)和[Ba (tdc)]_n(2)(H₂tdc=2,5-噻吩二甲酸),分别用元素分析、红外光谱、X射线单晶衍射、粉末衍射、热重分析和荧光光谱对它们进行了表征。结构分析表明,配合物1具有4,4连接的二维层状结构,拓扑符号为(4⁴·6²),而配合物2呈现三维网络结构。固体荧光测试表明配合物1比配合物2具有更显著的荧光性能。     

基于1,4-双(咪唑-1-基)苯的Mn(Ⅱ)/Co(Ⅱ)配位聚合物的合成、晶体结构及性质

在溶剂热条件下,合成了3个新的配位聚合物{[Mn₃（oba）₃（bib）（DMF）（H₂O）]·DMF}_n（1）、[Co（Hoba）₂（bib）]_n（2）和{[Co（aip）（bib）]·DMF}_n（3）（bib=1,4-双（咪唑-1-基）苯,H₂oba=4,4''-二苯醚二甲酸,H₂aip=5-氨基间苯二甲酸,DMF=N,N-二甲基甲酰胺）,分别用元素分析、红外光谱、紫外可见光谱、热重分析、X射线单晶衍射、粉末X射线衍射对其进行了表征。结构分析表明：配合物1呈现三维网络结构,拓扑符号为{3¹⁸;4³⁷;5²⁴;6¹²}{3⁹;4¹²;5²;6³;7²}{3⁹;4¹²;5³;6⁴};配合物2的一维链通过O—H…O氢键连结成三维超分子,拓扑结构为{10}{8;10⁴;14}{8³}₂;配合物3的二维层状结构通过N—H…O氢键连成三维超分子,拓扑结构为{3³;4¹⁰;5;6}。配合物1能快速从染料混合物中选择性吸附刚果红。配合物2和3分子内Co（Ⅱ）离子之间存在弱的反铁磁相互作用。