咔唑羧酸的co(ⅱ)配合物的合成及表征【字数：8267】
摘 要咔唑及其衍生物分子的电子转移能力强且共轭体系很大，所以它在含氮芳香杂环配体里算是很重要的一类，咔唑羧酸还具有很强的光稳定和热稳定性以及突出的空穴传输能力。本论文是以咔唑-9-甲基苯甲酸作为配体，Co(NO3)2·6H2O作为金属中心离子，采用溶液挥发法合成得到了咔唑羧酸的Co(Ⅱ)配合物Co2L4 (1)。X-射线单晶衍射测试结果显示该配合物的晶体属于单斜晶系，P-1空间群。Co2L4 (1)中，每个中心Co 离子与来自三个L配体的羧酸O原子及来自3个溶剂甲醇分子的O原子配位，形成了略微畸变的八面体配位构型。L配体的羧酸基团参与配体，有两种不同的配位方式，其中两个L配体的羧酸以双齿桥连的方式连接两个Co离子，形成二聚体，另外两个L配体则以单齿方式与Co离子配位。
目 录
1. 前 言 0
1.1 配位聚合物的概念 0
1.2 配位配合物的合成方法 1
1.3 羧酸类配体的金属配合物 2
1.4 含钴金属的配合物 5
1.5 咔唑羧酸配合物的研究和进展 6
1.5.1 咔唑乙酸 7
1.5.2 咔唑丙酸 10
1.5.3 其他咔唑羧酸 11
1.6 本课题的研究目的 12
2. 实验部分 13
2.1试剂与仪器 13
2.1.1 主要药品 13
2.1.2 主要仪器 14
2.2实验过程 14
2.2.1 配体HL的合成 14
2.2.2 配合物NaL的合成 15
2.2.3 配合物Co2L4 的合成 15
2.3晶体结构数据收集 16
3. 结果与讨论 18
3.1晶体结构的描述 18
4. 小结 18
参考文献 20
致 谢 22
1. 前 言
化学作为人类认识世界的重要学科，而1983年Werner教授提出的配位学说是近年来化学史上的重要里程碑之一[1]，不仅打破了以前认为共价键饱和观念的局限，还开辟了新的化学研究领域，形成了新的化学分支学科：配位化学。配位化合物是配位化 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
学的主要产物，因其具有种类繁多的配合方式而闻名于世。近年，有机金属配合物因其特有的成键方式，在有机化学和无机化学中都有着重大的研究意义[2]。而咔唑及其衍生物因其特殊的结构，它在光电材料、染料、医药、高分子材料等领域都有着远大的应用前景。也从简单配合物的合成，发展到新型金属配合物，功能性配合物材料以及超分子、生物大分子的配位研究。蔓延到无机化学、有机化学、材料化学等等各个学科领域，现在配位化学已经是化学研究中最活跃的前沿学科之一[3]。在这些基础，提出了本文的设计思想。
1.1 配位聚合物的概念
配位聚合物（英文：metal complex或者Coordination complex）是指中心原子（或者离子）和围绕它的配体通过配位结合而成的一类有特殊化学结构的聚合物[4]。能够给出电子对的分子或离子就是配体，配体中直接与中心原子结合的原子我们称之为配位原子，通常为 N、O、S、F 和 Cl 等电负性较大的、具有孤对电子的原子[5]。有时为了保持电荷守恒，配位聚合物还会包含某些抗衡阳离子或者阴离子。配体可以按照其齿数分类，分为简单配合物和螯合物。其中简单配合物是由单齿配体与中心离子形成配合物；螯合物则是两个或两个以上的配位原子同时和一个中心离子配位形成具有环状结构的配合物。按成键特点还可以分为经典配合物Werner配合物和新型配合物。其中经典配合物—Werner配合物中心金属离子的氧化态确定，并且有正常的氧化数；配体是饱和的化合物，形成配位键的电子对基本上分布在各个配体上；配位原子具有明确的孤电子对，可以给予中心原子以形成配位键。新型配合物中心离子和配体之间有强的π键性；中心原子具有反常低的氧化数，甚至为1和0；化合物有较大的共价性[6]。
1.2 配位配合物的合成方法
配合物的合成是配位化学中最关键的组成部分。配位化学随其发现到发展，配位聚会的数量和种类不断增多，为了满足实验要求，其合成方法也随着研究的深入，要求越来越高，从初期的溶剂扩散法，不断尝试，不断创新。现在配位聚合物的合成方法主要有以下几种[78]：
（1）液相法
也称之为溶液法，是将金属盐和配体于适当的溶剂中溶解，混合反应，此方法在经过反应析出产物，然后加热、再静置可直接合成配合物，所以他也称之为“自组装”。液相法适用于反应物易溶解的体系。这也是配位配合物最常用的合成方法。
使用液相法需要注意这几个问题：反应物能充分溶解、不与产物反应、副反应要尽量少、产物容易分离出来。
（2）扩散法
扩散法包括蒸汽扩散、界面扩散、凝胶扩散。蒸气扩散是将金属盐与配体溶解于一定溶剂中，用易挥发的溶剂扩散进该溶液而析出晶体的过程；界面扩散法是将金属盐和有机配体分别溶解于密度不同的两种溶液中，再将密度较小的溶液缓慢滴加到密度较大的溶液液面上，通过界面扩散，化学反应在溶液界面处产生；凝胶扩散法与界面扩散法类似，它通常使用的反应容器是U形管。
（3）水热法与溶剂热法
溶剂热法与水热法很相似，只是它们所用的溶剂不同。在液相法中合成配合物的溶液反应条件一般是常温或普通加热、常压，而且反应物需要在水或有机溶剂中有一定的溶解度。但同时液相法也存在很大的局限性，当一些反应物在所选溶剂中难溶甚至不溶时，液相法就不能再采用了。于是人们就寻求了新的合成方法—水热合成法。水热法是现在无机化学中的一种重要合成方法，已经被广泛应用于配合物的合成中。水热合成法就是将反应物与水溶液混合，装入容器中(一般为聚四氟乙烯瓶)；然后把容器放入特制的密闭反应器(高压釜)里，利用烘箱等对反应器加热，从而创造出了一个相对高温(100~1000℃)和高压(1100MPa)的反应环境。在这种高温高压下一些特殊的化合物和高质量的晶体就会“自组装”而生成。相比于液相法，一些不溶或难溶的物质，在高温高压下，其溶解度变大，反应活性升高，反应速率加快。
(4) 微波法
水、醇类和酸类等极性溶剂容易吸收微波能快速升温，而非极性分子几乎不吸收微波能。微波加热大体可以认为是介电加热效应，在微波催化下许多反应速率往往是常规反应的数十倍，甚至上千倍。用微波给物质加热，微波可以改变极性分子排列等焓或熵效应从而降低了活化自由能，也就是将微波能量储存于分子中。
目 录
1. 前 言 0
1.1 配位聚合物的概念 0
1.2 配位配合物的合成方法 1
1.3 羧酸类配体的金属配合物 2
1.4 含钴金属的配合物 5
1.5 咔唑羧酸配合物的研究和进展 6
1.5.1 咔唑乙酸 7
1.5.2 咔唑丙酸 10
1.5.3 其他咔唑羧酸 11
1.6 本课题的研究目的 12
2. 实验部分 13
2.1试剂与仪器 13
2.1.1 主要药品 13
2.1.2 主要仪器 14
2.2实验过程 14
2.2.1 配体HL的合成 14
2.2.2 配合物NaL的合成 15
2.2.3 配合物Co2L4 的合成 15
2.3晶体结构数据收集 16
3. 结果与讨论 18
3.1晶体结构的描述 18
4. 小结 18
参考文献 20
致 谢 22
1. 前 言
化学作为人类认识世界的重要学科，而1983年Werner教授提出的配位学说是近年来化学史上的重要里程碑之一[1]，不仅打破了以前认为共价键饱和观念的局限，还开辟了新的化学研究领域，形成了新的化学分支学科：配位化学。配位化合物是配位化 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
学的主要产物，因其具有种类繁多的配合方式而闻名于世。近年，有机金属配合物因其特有的成键方式，在有机化学和无机化学中都有着重大的研究意义[2]。而咔唑及其衍生物因其特殊的结构，它在光电材料、染料、医药、高分子材料等领域都有着远大的应用前景。也从简单配合物的合成，发展到新型金属配合物，功能性配合物材料以及超分子、生物大分子的配位研究。蔓延到无机化学、有机化学、材料化学等等各个学科领域，现在配位化学已经是化学研究中最活跃的前沿学科之一[3]。在这些基础，提出了本文的设计思想。
1.1 配位聚合物的概念
配位聚合物（英文：metal complex或者Coordination complex）是指中心原子（或者离子）和围绕它的配体通过配位结合而成的一类有特殊化学结构的聚合物[4]。能够给出电子对的分子或离子就是配体，配体中直接与中心原子结合的原子我们称之为配位原子，通常为 N、O、S、F 和 Cl 等电负性较大的、具有孤对电子的原子[5]。有时为了保持电荷守恒，配位聚合物还会包含某些抗衡阳离子或者阴离子。配体可以按照其齿数分类，分为简单配合物和螯合物。其中简单配合物是由单齿配体与中心离子形成配合物；螯合物则是两个或两个以上的配位原子同时和一个中心离子配位形成具有环状结构的配合物。按成键特点还可以分为经典配合物Werner配合物和新型配合物。其中经典配合物—Werner配合物中心金属离子的氧化态确定，并且有正常的氧化数；配体是饱和的化合物，形成配位键的电子对基本上分布在各个配体上；配位原子具有明确的孤电子对，可以给予中心原子以形成配位键。新型配合物中心离子和配体之间有强的π键性；中心原子具有反常低的氧化数，甚至为1和0；化合物有较大的共价性[6]。
1.2 配位配合物的合成方法
配合物的合成是配位化学中最关键的组成部分。配位化学随其发现到发展，配位聚会的数量和种类不断增多，为了满足实验要求，其合成方法也随着研究的深入，要求越来越高，从初期的溶剂扩散法，不断尝试，不断创新。现在配位聚合物的合成方法主要有以下几种[78]：
（1）液相法
也称之为溶液法，是将金属盐和配体于适当的溶剂中溶解，混合反应，此方法在经过反应析出产物，然后加热、再静置可直接合成配合物，所以他也称之为“自组装”。液相法适用于反应物易溶解的体系。这也是配位配合物最常用的合成方法。
使用液相法需要注意这几个问题：反应物能充分溶解、不与产物反应、副反应要尽量少、产物容易分离出来。
（2）扩散法
扩散法包括蒸汽扩散、界面扩散、凝胶扩散。蒸气扩散是将金属盐与配体溶解于一定溶剂中，用易挥发的溶剂扩散进该溶液而析出晶体的过程；界面扩散法是将金属盐和有机配体分别溶解于密度不同的两种溶液中，再将密度较小的溶液缓慢滴加到密度较大的溶液液面上，通过界面扩散，化学反应在溶液界面处产生；凝胶扩散法与界面扩散法类似，它通常使用的反应容器是U形管。
（3）水热法与溶剂热法
溶剂热法与水热法很相似，只是它们所用的溶剂不同。在液相法中合成配合物的溶液反应条件一般是常温或普通加热、常压，而且反应物需要在水或有机溶剂中有一定的溶解度。但同时液相法也存在很大的局限性，当一些反应物在所选溶剂中难溶甚至不溶时，液相法就不能再采用了。于是人们就寻求了新的合成方法—水热合成法。水热法是现在无机化学中的一种重要合成方法，已经被广泛应用于配合物的合成中。水热合成法就是将反应物与水溶液混合，装入容器中(一般为聚四氟乙烯瓶)；然后把容器放入特制的密闭反应器(高压釜)里，利用烘箱等对反应器加热，从而创造出了一个相对高温(100~1000℃)和高压(1100MPa)的反应环境。在这种高温高压下一些特殊的化合物和高质量的晶体就会“自组装”而生成。相比于液相法，一些不溶或难溶的物质，在高温高压下，其溶解度变大，反应活性升高，反应速率加快。
(4) 微波法
水、醇类和酸类等极性溶剂容易吸收微波能快速升温，而非极性分子几乎不吸收微波能。微波加热大体可以认为是介电加热效应，在微波催化下许多反应速率往往是常规反应的数十倍，甚至上千倍。用微波给物质加热，微波可以改变极性分子排列等焓或熵效应从而降低了活化自由能，也就是将微波能量储存于分子中。
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