多酸冠醚超分子配合物合成及性质研究

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由于超分子多酸配合物在材料,生命科学,吸附分离,催化,电导,磁性以及光化学等方面的有重要的潜在应用价值,因此近年来受到广泛的关注。而且,当超分子配合物作为主体分子与受体分子作用时表现出了很强的分子识别性质。当多酸分子在化学环境改变时能够出现不同的聚合度和结构。因此把超分子与多酸分子的结合是一个正在开辟的新的研究领域。我们合成了一系列多酸分子与冠醚分子结合的超分子配合物,例如我们用DB18C6、DB24C8、B15C5与具有不同聚合度的多酸结构作用,得到了一系列超分子多酸结构。我们同时研究了不同孔径的冠醚分子对碱金属离子的选择性。本文的以DB18C6、DB24C8、B15C5作为配体进行了一下工作:1.[Na(DB18C6)(CH3CN)]2W6O19.2H2O晶体,并进行结构性质研究。合成方法如下,将Na2WO4(1.0克)放入盛有30ml无水甲醇的50ml圆底烧瓶中。用磁力搅拌器搅拌,温度保持在25度左右。用稀盐酸逐滴滴加,调节酸度。在此过程中,原料逐渐溶于溶剂中,颜色为无色。向溶液中加入DB18C6(0.05g)。保持酸度和温度不变,搅拌8至20小时,溶液颜色逐渐变为土黄色。将溶液过滤,滤液为无色,沉淀为土黄色。将沉淀自然风干。将沉淀放入反应釜中,加乙腈,放入烘箱,进行水热反应,温度为150度,时间为8至12小时。将溶液取出,反应釜底部有灰色粉末状不溶物。取上层清液,用乙醚扩散,密封。隔夜即有橙色晶体析出。我们对所得晶体进行了X-单晶衍射,IR,元素分析,1HNMR等测试。结果表明该晶体属于单斜,P21/n空间群,结构中包含Na+、CH3CN、DB18C6和W6O192-四个结构单元。Na+填在DB18C6的空腔内,除了与冠醚环上六个氧原子(Oc)以Na—Oc键长为0.2505(9)nm~0.2828(9)nm配位以外,还分别从冠醚环的两侧与乙腈分子的氮原子以Na—N键长为0.2410(15)nm,六聚多酸阴离子的端基氧原子(Ot)以Na—Ot键长为0.2391(9)nm进行配位。2.制备[Na(DB24C8)]3[AsMo12O40]·9H2O晶体,并进行结构性质研究。合成方法如下,将0.6gNa2MoO4·2H2O,0.2g Na3AsO4溶于25mL甲醇中溶解,置于磁力搅拌器上搅拌20min,逐滴加入30%HCI至pH为4.5,溶液为黄色透明。加入0.2g DB24C8,再搅拌5h左右,过滤溶液,常温下干燥滤渣。将所得固体置于盛有25mLCH3CN内衬聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中进行水热反应,温度150℃,反应16h。自然冷却至室温。乙醚洗涤数次溶液中所得固体,得到深褐色透明晶体。我们对所得晶体进行了X-单晶衍射,IR,元素分析。结果表明该晶体属于单斜,P21/n空间群。化合物含有一个[α-AsMo12O40]3-,3个Na+离子和3个冠醚分子。化合物中3个冠醚分子只与Na+配位,而没有与多酸结构直接相联,因为冠醚分子在与Na+配位时发生了扭曲,使Na+周围没有空间再与[AsMo12O40]3-接近而配位。3.制备[Na(B15C5)2][Mo6O19]晶体,并进行结构性质研究。合成方法如下,将0.6gNa2MoO4·2H2O溶于25mL甲醇中溶解,置于磁力搅拌器上搅拌20min,逐滴加入30%HCl至pH为3,溶液为黄色透明。加入0.2g B15C5,再搅拌5h左右,过滤溶液,常温下干燥滤渣。将所得固体置于盛有25mLCH3CN内衬聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中进行水热反应,温度150℃,反应12h。自然冷却至室温。乙醚洗涤数次溶液中所得固体,得到深褐色透明晶体。我们对所得晶体进行了X-单晶衍射,IR分析。结果表明该晶体属于单斜,C2/m空间群。结构中包含Na+、B15C5和Mo6O192-三个结构单元。化合物中2个冠醚分子只与Na+配位,而没有与多酸结构直接相联。4.制备[NaL(CH3CN)][NaL][α-PMo12O40][NaL2](L=B15C5)晶体,并进行结构性质研究。合成方法如下,将0.6gNa2MoO4·2H2O,0.2g Na3PO4溶于25mL甲醇中溶解,置于磁力搅拌器上搅拌20min,逐滴加入30%HCl至pH为4,溶液为黄色透明。加入0.2g B15C5,再搅拌5h左右,过滤溶液,常温下干燥滤渣。将所得固体置于盛有25mLCH3CN内衬聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中进行水热反应,温度150℃,反应16h。自然冷却至室温。乙醚洗涤数次溶液中所得固体,得到深褐色透明晶体。我们对所得晶体进行了X-单晶衍射,IR分析。结果表明该晶体属于三斜,P-1空间群。配合物中有四个结构单元组成:一个十二聚多阴离子[α-PMo12O40]3-和三个Na+配位的冠醚配合物。配合物中还有三个配位情况不同的Na+配合物:配合物Na+(1)中Na+与B15C5中的5个O原子配位。Na+(1)同时还与[α-PMo12O40]3-的一个桥氧相连。配合物Na(2)中Na+被两个B15C5所包围相成一个夹心结构,Na+于两个冠醚中的八个O原子配位。配合物Na+(2)中Na+已经满足了八配位的最大空间构性,因此此配合物与多酸离子没有直接相互作用。配合物Na(3)中的Na+是奇特的7配位构型,Na(3)除了与一个B15C5中的5个氧原子以外,还与[α-PMo12O40]3-的一个端基氧原子和一个CH3CN的氮原子配位。5.制备[Li(B15C5)(CH3OH)][Mo6O19]晶体,并进行结构性质研究。合成方法如下,将适量的胺基丙酮钼放入盛有30 ml无水甲醇的50 ml圆底烧瓶中,置于电磁搅拌器上搅拌,并慢慢滴入30%HCl至pH为2.5至3。再加入适量的B15C5继续搅拌8h至20 h。加入0.3gLiCl过滤,风干后所得固体放入盛有15 ml乙腈的25 ml压力容弹中。150℃下水热合成8 h至10 h,过滤,将清液置于长试管中,沿试管壁缓慢加入乙醚至滤液二倍高度处,密封静置,约两周后析出晶体。我们对所得晶体进行了X-单晶衍射,IR分析。结果表明该晶体属于三斜,P-1空间群。结构中包含Li+、B15C5和Mo6O192-三个结构单元。化合物中冠醚配合物只与Li+配位,而没有与多酸结构直接相联。
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