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以晶体工程为基础,以自组装为策略的配位聚合物和配位超分子化学是当前化学界研究的热点问题之一。本论文通过设计合成不对称席夫碱配体,同时选用芳香羧酸配体,研究它们的配位反应化学,共合成了80个未见文献报道的配合物。通过红外、元素分析、单晶衍射等方法表征了它们的结构,并对部分结构的荧光和生物活性进行了研究,探讨了其结构与性能之间的关系。
论文的第一章介绍了工作的研究背景,重点介绍了晶体工程、配位聚合物、金属原子簇配合物和网络拓扑学,在此基础上介绍了本论文所取得的成果。
第二章介绍了一系列基于2-((2-(二甲氨基)-乙基亚氨基)次甲基)苯酚和3-(2-吡啶基)甲撑肼基二硫代甲酸甲酯配体的低维镉配位化合物的合成和全面表征,研究了它们的阴离子效应。结果表明阴离子调控结构的合成策略可以用于构筑含这类不对称席夫碱配体的配合物。在这里我们也研究了一例溶液中温度驱动的结构的完全转化。同时研究了它们的荧光性能,初步分析了这些结构与荧光性能之间的关系。
第三章在前面研究的基础上进一步对含NNO配位原子的三齿席夫碱配体2-((2-(二甲氨基)-乙基亚氨基)次甲基)苯酚和与其相似的N2O2四齿席夫碱配体2-((2-(二甲氨基)-乙基亚氨基)次甲基)-6-甲氧基苯酚与不同离子半径的过渡金属的配位情况进行了研究。结果表明,随着金属离子半径的增大,这类席夫碱配合物的配位几何表现出从四配位的四面体到六配位八面体的变化规律。例如ZnCl2、CuCl2、NiCl2、MnCl2和CdCl2分别与HL1反应得到四面体、四方锥、八面体、拉长的八面体和共边多核八面体配位几何构型。这充分说明了金属阳离子的半径对构筑这一类型的配合物起着重要的作用,这可以作为构筑基于这类配体的不同配合物的有效策略。同时,对于相同的阳离子,在形成最终结构时,阴离子效应也起着显著的作用。如ZnCl2、Zn(NO3)2和Zn(ClO4)2与该配体反应时得到的配合物可形成四配位的四面体和五配位的四方锥几何构型。
通过对这些结果的分析,我们发现镉与氯的成键键长变化范围较大,有可能会形成一些不稳定的配位键类型,这激发了我们研究其固态下结构变化的兴趣。对于配合物20,由于一个Cd1-Cl1键键长在2.930(4)A,是一个非常弱的Cd-Cl键,我们多次尝试温度驱动的单晶到单晶的结构转化,没能获得成功,但是随后合成的基于N2O和N2O2不对称席夫碱配体的配合物21和22成功实现了温度驱动的结构转化。通过温度驱动实现固体结构在晶态下转化这一过程为我们理解晶体结构的动态特征提供了直接的证据。对这一过程的有效控制为我们合成普通策略下难以得到的晶体结构提供了方法学上的参考。
第四章介绍了六个pH值控制的镉中心配位化合物的合成和全面表征。通过精确地调节pH值改变了N2O2配体上所具有的质子数,使其从不配位的二聚结构转变到O单齿配位,再到OO双齿配位,进一步到NOO三齿和N2O2四齿配位,此外,我们也试验了不同pH值条件下在溶液中的结构转化行为。在此基础上进行了荧光性能测试和抗氧化活性测试,即DPPH自由基清除活性测试。
第五章介绍了通过温度控制和比例控制的合成策略。采用不对称席夫碱配体制备了六个低维席夫碱金属配合物,试验了在不同比例条件下,溶液中的结构转化行为。在结构表征的基础上进一步研究了它们的荧光性能。
第六章介绍了采用芳香羧酸与过渡金属、稀土金属以及过渡-稀土异金属反应得到的一系列配位聚合物,在结构表征的基础上测试了部分配合物的光致发光性能。这些配合物表现出了迷人的结构和潜在的应用价值。