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该论文内容包括N-取代四氮杂冠醚配体及其配合物的合成、表征、晶体结构及性质研究,主要工作包括:1.设计合成出含有四个氰乙基侧臂的四氮杂冠醚配体L1,在盐酸中将L1的氰基水解,得到含四个丙酸侧臂的L2;将溴乙酸乙酯与4N-18-冠-6反应,并在盐酸中进一步将产物水解,设计合成出含四个乙酸侧臂的L4.由于L2、L4只能溶于水,难溶于有机溶剂,故在冠醚大环上引入苄基,以提高其脂溶性,设计合成出含四个苄基侧臂的L3.以上配体L1、L2、L3和L4均未见文献报导.另外,合成了L1、L2、L3和L4与过渡金属、稀土金属离子的配合物.这些配合物也均未见文献报导.通过红外光谱、紫外可见光谱、核磁共振氢谱、元素分析以及X射线单晶结构测定等手段对配体和配合物进行了表征.我们测得了配体L2、L4和配合物L2-Cu(NO<,3>)<,2>、L3-Cu(NO<,3>)<,2>的单晶结构.此外,还研究了L5(由郭雪雁设计合成)的配合物的性质.2.L1和L3对碱金属苦味酸盐(LiPic、NaPic、KPic)和NH<,4>Pic的液膜传输实验证明,L1和L3对这四种离子的传输速率都较慢,这可能是因为L1和L3中含有四个较软的氮原子.根据软硬酸碱理论,与硬的氧原子相比,较软的氮原子不能与硬的碱金属离子有效地络合.L1和二苯并-18-冠-6的传输顺序相似,均为K<+>>Na<+>(≈NH<,4><+>)>Li<+>,而L3的传输顺序则是Na<+>≈NH<,4><+>>K<+>>Li<+>.这可能是由于L1大环空腔与K<+>比较匹配,而L3中由于四个苯环侧臂的空间位阻使得它的有效腔径与Na<+>更加适合,故对Na<+>的传输能力更强.与二苯并-18-冠-6相比,L1配体对K<+>的传递速率要慢的多,但它提高了Na<+>/Li<+>的选择率,对Na<+><+>/Li<+>的分离更有效.3.晶体结构测定表明,配体L2、L4都具有晶体学对称中心,大环的六个杂原子都采取低能量的椅式构象,四个羧基侧臂都近似地呈现为1,2-交错构象.L2通过相邻分子的羧基氧原子间的氢键作用连接形成了二维超分子结构,而L4则由分子间羧基氧原子的氢键形成了一维链状超分子结构.从1.3.5可以看出,母体4N-18-冠-6和其它己见文献报导的21、22、23、27、28、29的杂原子采取的都是近似共平面的椅式构象.由此可见,4N-18-C-6自由配体大环一般都采取椅式构象这一能量较低的优势构象.4.通过计算结构因子τ,中心对称的双核铜配合物Cu-L2的配位多面体为四方锥,而中心对称的双核铜配合物Cu-L3的配位多面体为扭曲的三角双锥;前者的铜离子位于大环外面,而后者的铜离子位于大环内;形成配合物后,前者的冠醚大环从椅式构象变成共平面,而后者从椅式构象扭曲成船式构象;后者的两个铜亚单元由羟基氧原子桥连;前者通过氢键作用形成一个三维的空间网状结构,而后者通过氢键作用则组装成一个一维链状超分子结构.