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手性是生命的基础和本质，在人类社会中手性的身影无处不在。热电性、压电性、铁电性、非线性光学活性、摩擦发光等许多固体状态物理性质都要求物质必须结晶在手性或非中心对称的空间群中。尤其是二次倍频效应(SHG)和铁电性(ferroelectricity)在通讯、光学存储和信息传输等领域具有更重要的应用价值，因此越来越受到人们的广泛重视。我们的研究重点是合成具有SHG活性和潜在铁电性质的手性(或非心)金属有机配位聚合物。
在本论文中，我们共合成了17个化合物，并对它们的晶体结构、SHG活性和潜在的铁电性进行了研究。
Ⅰ.具有潜在铁电性的多手性中心有机化合物及通过配合物的形成而实现自发的自我拆分
我们利用熔融反应和迈克尔反应合成了五个具有两个手性中心的有机化合物1(trans-2，3-dihydro-2,3-dipyridyl-benzo[e]imdole)，2(trans-2,3-dihydro-2-(4-pyridyl)-3-(3"-pyridyl)benzo[e]imdole)，3(trans-2，3-dihydro-2-(4-pyridyl)-3-(4"-cyanophenyl)-benzo[e]imdole)，4(trans-2，3-dihydro-2-(4-pyridyl)-3-(3"-cyanophenyl)benzo[e]imdole)和5(1-pyridyl-2-ethoxycarbonyl-3-amino-1H-naphtha-[2，1-b]pyran-2-methylaceticacid)。这五个化合物都结晶在非心的空间群中，实验结果表明它们均具有SHG活性。而1，2，4和5的空间群都属于极性点群，满足铁电性存在的基本要求，实验结果证实这四个化合物都具有潜在的铁电性。尤其是5的电滞回线图表明其具有明显的铁电性。我们以外消旋的化合物1为原料在水热合成条件下与Cd(ClO4)2·6H2O进行反应形成配位聚合物6(P-Cd(R，R，-1)2(ClO4)2)和7(M-Cd(S，S，-1)2(ClO4)2)的过程中，实现了1的自我拆分。在用EDTA对7进行取代反应后，我们分离得到了单一手性的化合物S，S-1。
Ⅱ.具有铁电性的铜-奎宁配位聚合物
在水热反应条件下，我们以奎宁(Quinine)为筑构块与一价铜卤化物反应得到了单一手性的一维配位聚合物8(Cu5Cl9(H2Quinine)2)和9(Cu3Br7(H2Quinine)2(H2O))。在它们的晶体结构中二质子化奎宁所带的正电荷平衡了铜卤簇聚链所具有的负电荷，同时分子中也存在较强的氢键作用。值得注意的是Cu5Cl9阴离子具有类金刚烷结构，而Cu3Br7阴离子是共用一个顶点的双二聚Cu3Br4。这两个化合物都结晶在极性点群(C2)中，实验结果证实化合物8具有明显的铁电性，而9的铁电性则较弱。据我们所知8是第一个具有类KDP结构，同时展现铁电性的单一手性金属有机配位聚合物。
Ⅲ.以手性相转移催化剂为构筑块的铁电性配位聚合物
首先，我们以辛可宁定(cinchonidine)和辛可宁(cinchonine)为原料分别与芳基苄溴反应得到了两个新颖的手性相转移催化剂类有机化合物10(N-4-cynobenzylcinchonidiniumbromide)和12(bis(N，N-cinchoninium)-p-xylenedibromide)。化合物10和12的结构经红外、质谱和单晶衍射等分析测量方法得到确证。在水热反应条件下，化合物10与Zn(NO3)2·6H2O和NaN3发生原位反应，生成了含有四唑基团的手性配合物11(bis[N-4-(5-tetrazolato)benzylcinchonidinium][bis(bromozinc(Ⅱ)azide)]aqua)，而12与ZnCl2反应得到配合物13([bis(N,N-cinchoninium)-p-xylene][bis(trichlorozinc(Ⅱ))])。这两个配合物都结晶在极性点群中。正如我们所料想的一样，经过实验测定，11和13的电滞回线图证实这两个化合物是典型的铁电体。
Ⅳ.以氨基酸为构筑块的铁电性配位聚合物：(1)一个新颖的类TGS的有机无机杂化体(2)一个含氨基酸的稀土配合物
我们以氨基酸为构筑块在溶液中合成了两个手性配合物。首先，在我们用SnCl2和HCl还原(S)-2-amino-(4-nitro-4-phenyl)butyricacid得到(S)-4-(4-aminophenyl)-2-aminobutanoicacid的过程中，我们意外地分离出了化合物14(NH3C6H4(CH2)2(CH)(NH3)COOH)2(SnCl3)2(H2O)3)。14满足铁电体的基本要求即结晶在极性点群中。为了进一步拓宽氨基酸在合成铁电体中的应用，我们对Tyrosine进行了结构修饰，得到了3,5-dinitrotyrosine。我们在溶液中分离出3,5-dinitrotyrosine与Nd(NO3)3的配位的产物15([(3,5-dinitrotyrosinato)2(nitrate)(aqua)5neodymium(Ⅲ)]triaqua)。同14一样，15也结晶在极性点群C2中。实验结果证实14和15均具有SHG效应和潜在的铁电性。
Ⅴ.具有SHG效应和铁电性的二维手性铀配位聚合物
我们利用原位水热合成方法，以1-oxo-4-cyanopridine和ethyl(S)-lactate为原料分别与UO2(NO3)2反应得到了化合物16(uranyl-bis(1-oxo-4-pyridylcarboxylato))和17(uranyl-bis((S)-lactate))。单晶衍射证实16和17都是二维手性配位聚合物，层与层之间以ABAB型堆积。实验测定证明16和17的SHG效应分别约为尿素的0.4和0.1倍。17具有明显的铁电性，化合物16虽然结晶在手性空间群中，但是并没有落在10个极性点群中，原则上来讲16不具备铁电性。这两个化合物分别在250，300摄氏度以下保持热稳定性，同时在室温下16和17都发射强绿色荧光。因此，这两个化合物在荧光和光电信息存储等材料方面具有潜在的应用价值。