有机膦酸构筑的多钼氧簇及其衍生物的合成、结构及性质

来源 :河南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuxiaohe19861111
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近几十年来,有机膦酸构筑的多金属氧簇化合物的研究发展较为迅速,已经成为多金属氧簇化学的一个重要分支。该系列化合物能同时具有有机-无机物的双重特性,从而在催化、质子导电、离子交换、光化学、生物、医药等领域有着广泛的应用。目前,虽然国内外关于有机膦酸构筑的多金属氧簇化合物的研究较为广泛,但是基于有机三膦酸构筑的多钼氧簇化合物的报道相对较少,且基于芳香类有机膦酸构筑的多钼氧簇稀土化合物还未见报道。本文选用三种不同的有机膦酸为有机配体,采用常规水溶液法,成功合成了三个系列的有机膦酸构筑的多钼氧簇及其衍生物。对所得到的化合物进行X-射线单晶衍射、红外光谱、拉曼光谱、X-射线粉末衍射、热重、固体紫外、核磁、电镜等一系列表征,并研究了部分化合物的催化性质、光致变色性质、磁学性质及荧光性质。1、以有机三膦酸氨基三亚甲基膦酸(ATMP)为配体,合成了三例ATMP构筑的多钼氧簇过渡金属化合物1-3。化合物1是目前最高核的含有过渡金属锌的有机膦酸构筑的多金属氧簇化合物。该化合物的阴离子为六聚环状结构,是由六个[Zn(H2O)Te Mo6O21{N(CH2PO3)3}]6-单元通过ATMP配体连接而成。常温下,化合物1表现出明显可逆的光致变色行为,变色动力学研究表明其变色半衰期为1.78 min。硫醚的氧化催化实验表明,化合物1作为催化剂,对硫醚的氧化表现出良好的催化活性,且重复使用五次后催化效果无明显下降。化合物2和3是由过渡金属离子(Co2+/Cu2+)连接{Mo6O18{N(CH2PO3)3}(CH3COO)}单元扩展为一维链状结构,固体紫外表明,化合物2和3可能具有半导体性质。(NH4)18Na7H11[Zn(H2O)Te Mo6O21{N(CH2PO3)3}]6·23H2O(1)(NH4)H4[Co(H2O)4Mo6O18{N(CH2PO3)3}(CH3COO)]·9H2O(2)(NH4)2H3[Cu(H2O)4 Mo6O18{N(CH2PO3)3}(CH3COO)]·15H2O(3)2、以阿伦膦酸(Ale)为配体,得到了两例新颖的Ale构筑的多钼氧簇过渡金属化合物4和5。化合物4结构中包含一个经典的二缺位Silverton结构[Te Mo10O37]10-单元,这在有机膦酸构筑的多金属氧簇化合物中是首次出现。化合物4的阴离子是由四个{Mo2O6Ale}片段通过四个Co O6八面体连接一个[Te Mo10O37]10-单元组成。磁学性质研究表明,化合物4中存在反铁磁相互作用。化合物4作为非均相催化剂,对Knoevenagel缩合反应表现出较好的催化活性。化合物5是由过渡金属Co连接{Mo6O17Ale2}单元扩展为二维层状结构,固体紫外表明,化合物5可能具有半导体性质。(NH4)6Na3H13[Te Mo10O37{Co Mo2O6Ale4]·11H2O(4)(NH4)2Na2[{Co(H2O)4}2Mo6O17Ale2]·24H2O(5)3、以芳香类有机膦酸对二甲苯二膦酸为配体,合成了一例对二甲苯二膦酸构筑的同多钼氧簇化合物6。化合物6的阴离子为四聚环状结构,是由四个{Mo5O15}单元和四个{1,4-O3PCH2C6H4CH2PO3}片段交替首尾相连组成,这种连接方式在芳香类有机膦酸构筑的多钼氧簇化合物是首次出现。在此基础上,向反应体系中引入稀土离子,首次得到了一系列对二甲苯二膦酸构筑的同多钼氧簇稀土化合物7-24。化合物7-24的阴离子主要呈现5种结构类型,都是在化合物6的阴离子的多酸骨架上连接稀土离子,其区别在于稀土离子的种类和数量,以及连接位置不同,并探究了部分化合物的荧光性质。
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