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吡啶-2，6-二甲酰基衍生物的晶体结构与光学性能研究

作　者: 黄玉敏
导　师: 吴文士
学　校: 华侨大学
专　业: 物理化学
关键词: 吡啶-2,6-二甲酸 吡啶衍生物 配合物 晶体结构
分类号: O626.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


本文以吡啶-2,6-二甲酸为母体，通过对吡啶环氮原子两边对称羧酸基团的定性改造，设计合成出了在吡啶环氮原子两边具有不对称特殊结构的有机化合物，并将其与不同的过渡金属配位，培养出具有不同结构的过渡金属配位化合物晶体，通过对他们的单晶结构、IR、UV-VIS以及TG-DSC的分析，同时对他们进行了量子化学的计算，探索他们的晶体结构和光学性质。本文所要研究的5个晶体分别为：1. Tppahz·5H2O （1）;2.[Cu（ppahz）（H2O）]·3H2O （2）;3.[Ni3（paota）2（OH）2（H2O）2]·2H2O （3）;4.[Zn2（hpdaota）2（H2O）4]·（H2O）4（4）;5.[Cu（pdaota）2（furan）2]·H2O （5）;对上述五个晶体做了X-射线单晶衍射实验，并对其结构做了解析，结果表明，晶体1和2为三斜晶系，空间群为P-1，晶体3和4为单斜晶系，空间群为P21/n，晶体5为立方晶系，空间群是R3c。配合物2和5是单核的配合物，配合物3是个的配位聚合物，配合物4是个双核的金属配合物，其中在晶体1和2的晶体中通过分子间氢键形成层状结构，晶体3具有一维的链状结构。金属配合物2和配位聚合物3都是五配位的配合物，并且参与配位的都有水分子，配合物4和5都是六配位的金属配合物，其中在配合物5中没有水分子参与配位，但有两个溶剂分子呋喃参与了与金属的配位。在五个晶体的晶胞中都存在着面对面的π-π相互作用，晶体1、2、3和4中都还存在着氢键，从而使他们具有稳定的晶体结构。其中在配合物4的晶胞中，在氢键作用力下形成了一个孔洞，在配合物5的晶胞中，由于配体磺酸基的有序排列，也形成了一个孔洞。从而使得配合物4和5具有捕捉小分子化合物的能力，成就了其成为储能材料的潜能。通过对5个晶体的红外光谱数据分析得到，各个晶体的特殊官能团峰值位置以及配体与金属配位后峰值位置的变化。我们同时也对配合物的配体以及金属配合物做了荧光和紫外光谱分析，对他们的荧光性质作了定性的探讨和分析，结果表明，配合物3、4和5，当他们的配体与金属配位后，由于金属的配位，其激发和发射光谱都出现了红移现象。对五个晶体化合物以及金属配合物的配体的量子化学计算说明，金属配合物的前线分子轨道能级差和纯有机配体的前线分子轨道能的级差值发生了改变，这与配体与金属的配位有关，结合我们对晶体化合物及金属配合物的配体的紫外光谱分析，与理论分析的金属配合物的结构相吻合。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-10
第1章 绪论  10-29
  1 配合物及配体结构特点  10-14
    1.1 吡啶-2,6-二羧酸  10-12
    1.2 氮氧化-吡啶  12-14
    1.3 不对称分子结构  14
  2 光学性质  14-19
    2.1 在光学材料领域的应用  14-16
    2.2 紫外-可见吸收光谱  16-17
    2.3 荧光光谱  17-19
  3 应用研究进展  19-26
    3.1 在医学制药领域的应用  19-21
    3.2 生命科学领域的应用  21-23
    3.3 在合成农药上的应用  23-26
  4 电子结构  26-27
  5 选题依据  27-29
第2章 实验部分  29-46
  2.1 主要试剂和仪器  29-30
    2.1.1 主要试剂  29-30
    2.1.2 主要仪器  30
  2.2 有机配体的合成  30-37
    2.2.1 N,N′-二(吡啶-2′-甲缩)-2,6-吡啶二甲酰肼(tppahz)的合成  30-32
    2.2.2 6-甲酸基吡啶-N-(吡啶-2′-甲缩)-2-甲酰肼配体(ppahz)的合成  32-33
    2.2.3 2-N-(6′-甲酸基-2′-吡啶亚胺)乙磺酸(paota)钾盐配体的合成  33-34
    2.2.4 2-N-(4'-羟基-6'-甲醛基-2'-吡啶亚胺)乙磺酸(hpdaota)钾盐配体的合成  34-36
    2.2.5 2-N-(6'-甲醛基-2'-吡啶亚胺)乙磺酸(pdaota)钾盐配体的合成  36-37
  2.3 晶体的合成与制备  37-38
    2.3.1 tppahz·5H_2O 的合成  37
    2.3.2 [Cu(ppahz)(H_2O) ]·3H_2O 的合成  37
    2.3.3 [Ni_3(paota)_2(OH)_2(H_2O)_2]·2H_2O 的合成  37-38
    2.3.4 [Zn_2(hpdaota)_2(H_2O)_4]·4H_2O 的合成  38
    2.3.5 [Cu(pdaota)_2(furan)_2]·H_2O 的合成  38
  2.4 谱学实验  38-39
    2.4.1 红外光谱  38-39
    2.4.2 紫外-可见光谱  39
    2.4.3 荧光光谱  39
    2.4.4 热谱 TG-DSC  39
  2.5 X-射线衍射实验和单晶结构分析  39-46
    2.5.1 X-射线衍射实验  39-40
    2.5.2 单晶结构分析  40-46
第3章 晶体的结构解析与讨论  46-86
  3.1 有机化合物 1 C_19H_15N_7O_2·5H_2O 的晶体结构解析  46-52
  3.2 配位化合物 2 [Cu(ppahz)(H_2O) ]·3H_2O 的晶体结构解析  52-60
  3.3 配位化合物 3 [Ni_3(paota)_2(OH)_2(H_2O)_2]·2H_2O 的晶体结构解析  60-68
  3.4 配位化合物 4 [Zn_2(hpdaota)_2(H_2O)_4]·4H_2O 的晶体结构解析  68-78
  3.5 配位化合物 5 [Cu(pdaota)_2(furan)_2]·H_2O 的晶体结构解析  78-86
第4章 谱图表征与分析  86-110
  4.1 红外光谱  86-97
    4.1.1 有机化合物晶体 1 的 IR 图谱分析  86-87
    4.1.2 配位化合物[Cu(ppahz)(H_2O) ]·3H_2O 的 IR 图谱分析  87-89
    4.1.3 有机配体 paota 的 IR 图谱分析  89-90
    4.1.4 配位化合物[N_3(paota)_2(OH)_2(H_2O)_2]·2H_2O 的 IR 图谱分析  90-92
    4.1.5 有机配体hpdaota 的 IR 图谱分析  92-93
    4.1.6 配位化合物[Zn_2(hpdaota)_2(H_2O)_4]·4H_2O 的 IR 图谱分析  93-94
    4.1.7 有机配体pdaota 的 IR 谱图分析  94-96
    4.1.8 配位化合物[Cu(pdaota)_2(furan)_2]·H_2O 的 IR 图谱分析  96-97
  4.2 紫外-可见光谱分析  97-99
    4.2.1 紫外-可见光图谱及峰值数据  97-99
    4.2.2 紫外-可见光谱对比分析  99
  4.3 荧光光谱  99-104
    4.3.1 荧光光谱数据  99-103
    4.3.2 荧光图谱对比分析  103-104
  4.4 TGA-DSC 联用谱图分析  104-110
    4.4.1 晶体Tppahz·5H_2O（1） 的 TGA-DSC 谱图分析  104-105
    4.4.2 晶体[Cu(ppahz)(H_2O) ]·3H_2O（2） 的 TGA-DSC 谱图分析  105-106
    4.4.3 晶体[Ni_3(paota)_2(OH)_2(H_2O)_2]·2H_2O（3）的TGA-DSC 谱图分析  106-107
    4.4.4 晶体[Zn_2(hpdaota)_2(H_2O)_4]·4H_2O（4） 的 TGA-DSC 谱图分析  107-108
    4.4.5 晶体[Cu(pdaota)_2(furan)_2]·H_2O （5）的 TGA-DSC 谱图分析  108-110
第5章 晶体的电子结构及量子化学计算  110-118
第6章 总结与展望  118-120
  6.1 总结  118
  6.2 展望  118-120
参考文献  120-126
致谢  126-128
附录一 各晶体的原子坐标和主要键长、键角  128-140
附录二 个人简介及硕士期间发表的主要论文  140

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 有机化学 > 杂环化合物 > 含单异原子的六节杂环 > 氮杂苯（吡啶）族
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