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八面体金属络合物因其丰富多彩的立体化学性质以及在手性识别分离、不对称催化、手性传感、手性光学开关、发光材料,金属药物等领域的广泛应用,一直以来都是配位化学的热点研究领域之一。本论文主要以惟手性金属中心单核双联吡啶合钌络合物为基本单元,选取不同的配体对其进行修饰,成功合成了一系列结构新颖、性能独特的惟手性金属中心络合物。利用单晶X-射线衍射等多种表征手段确定了这些化合物的结构,并对其不对称催性能、手性光学开关与抗肿瘤等性能进行了研究。全文共分为五章: 第一章为绪论,首先简单介绍了对称性和手性以及手性光谱学的基本常识;其次,介绍了手性八面体络合物的配位立体化学、确定手性化合物绝对构型的研究方法以及获得对映纯化合物的方法;接下来介绍了八面体络合物在手性光学开关、不对称催化,抗癌药物以及构建超分子结构等方面的应用;最后,讨论了当前惟手性金属中心研究领域所面临的问题与挑战,并对本论文的选题意义和工作进展进行了概述。 第二章为惟手性金属中心钌-锇苯双核络合物的合成及在芳香酮不对称氢化氢转移(ATH)反应中的应用。通过单核惟手性金属中心钌络合物与锇苯反应设计合成一对手性目标产物及其外消旋体并对后者进行了单晶结构分析以及多重谱学(NMR、UV-vis和ECD等)表征。首先将所合成的钌-锇苯双核络合物应用于催化苯乙酮的不对称氢转移氢化反应,仔细考察了温度、时间以及碱添加量等对不催化效率的影响并确定出最优催化条件;然后将所合成的钌-锇苯双核络合物运用于其它不同的芳香酮底物的ATH反应,也都获得了一定的转化率和e.e.值。结果表明:钌-锇苯双核络合物在催化苯乙酮的ATH反应中可达87.3%的转化率和43.4%的e.e.值,在催化其它芳香酮反应中,最好的结果是底物为1-四氢萘酮时(转化率:45%,e.e.值:47%)。 第三章主要涉及利用含自由基的配体姜黄素与自行拆分的惟手性金属中心钌络合物配位,制备出一对手性目标产物并对其进行了详实表征(NMR、MS、UV-vis和ECD等),并利用激子手性方法确定了它们的绝对构型。然后重点研究了它们的电致变色和电致变圆二色性质,结果发现其电致变色开关性能较好:可重复多次且具有一定的耐疲劳度,具有用作电致变色开关的潜力;此外,它们的圆二色Cotton效应会随电化学氧化还原发生一定的变化,但暂时还无法实现通过电化学调控来实现ECD信号的可逆变化;最后,通过琼脂糖凝胶电泳法来检测所合成的含姜黄素的惟手性金属中心钌络合物与质粒DNA pBR322的作用效果,结果表明两种不同绝对构型的金属络合物都显示了良好的解螺旋效果,具有用作抗癌药物的前景。 第四章主要是设计合成了一种含有两个β-二酮基团和一个羧酸基团的功能新配体BOBA,将其分别与简单金属铁和镉盐反应可得到同手性聚集的双核三螺旋铁络合物和单核七配位镉络合物。通过X-射线单晶和粉末衍射、元素分析(EA)、红外光谱(IR)等对配体和络合物的结构进行了详细表征。对配体和两个金属络合物分别进行UV-vis和荧光光谱表征,结果表明:双核三螺旋铁(Ⅲ)络合物在溶液中的荧光强度分别比配体和具有d10构型的七配位金属镉络合物增强了近30倍和20倍,这是在含三价铁离子且具有Fe2L3型双核三螺旋结构的络合物中迄今为止所观察到的最强发光现象。最后,通过TD-DFT理论计算研究来解释双核三螺旋[Fe2(BOBA)3]络合物荧光增强的原因,即,荧光增强主要来源于配体在配位前后激发态结构的变化所引起发光机理的变化。 第五章对论文工作进行了总结和展望。