2,5二(n咪唑基)吡嗪和1,4萘二甲酸的配位聚合物制备及表征【字数：8558】
摘 要金属-有机配位聚合物是由金属离子和有机配体通过自组装构成的具有拓扑结构的有机无机杂化材料，因其结构的可预测性和可调节性使得该类材料在催化、气体吸附与分离、生物医药、分子磁体、和电光子器件等领域有着良好的应用前景。本文用Cd(NO3)2·4H2O和配体2,5-二(N-咪唑基)-吡嗪（bimpz）及辅助配体1,4-萘二甲酸或1,3-间苯二甲酸在水热/溶剂热条件下反应合成了配合物[Cd(1,4-ndc)(bimpz)]n(1)和[Cd2(1,3-bdc)2(bimpz)(H2O)2]n(2)，并运用X-射线单晶衍射、红外、紫外对两者进行表征。单晶分析表明，配合物1是由Cd(II)与配体bimpz、1,4-H2ndc之间的配位键形成的三维结构，而配合物2是一个由Cd(II)与配体bimpz、1,3-H2bdc之间的配位键形成的二维结构，并进一步由分子间弱作用力如氢键等形成三维超分子结构。
目 录
1.前言 1
1.1金属有机配位聚合物 1
1.2金属有机配位聚合物研究进程 1
1.3金属有机配位聚合物的主要合成方法 2
1.3.1溶液法 2
1.3.2水热/溶剂热法 2
1.3.3微波合成法 2
1.3.4界面扩散法 2
1.3.5凝胶扩散法 3
1.3.6蒸汽扩散法 3
1.3.7回流法 3
1.4金属有机配位聚合物的结构 ..3
1.4.1.按照空间维数分类 3
1.4.2.按照节点数分类 3
1.5金属有机配位聚合物的应用 4
1.5.1.在催化领域的应用 4
1.5.2.在气体吸附与分离领域的应用 4
1.5.3.在色谱分离领域的应用 4
1.5.4.在生物医药领域的应用 4
1.5.5.在其他领域的应用 5
1.6论文的依据与创新 5
1.7课题的目的和意义 5
2.实验内容 6
2.1实验药品及仪器 6
2.1.1主要的实验药品 6
2.1.2主要的实验仪器 7
2.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
配位聚合物的合成 7
3.结果与讨论 8
3.1配位聚合物的合成方法讨论 8
3.2配位聚合物的红外光谱分析 8
3.3配位聚合物的晶体结构解析 9
3.3.1配合物的X射线单晶衍射实验 9
3.3.2配合物的晶体结构分析 12
3.4配位聚合物的荧光性质探究 15
4.结论 16
参考文献 17
致 谢 19
1.前言
1.1金属有机配位聚合物
金属有机配位聚合物（Coordination Polymers,简称Cps）是指由配位键以及分子间的ππ键、氢键作用将金属离子和有机配体连接起来的金属有机超分子化合物[1]，CPs成功将晶体工程的理念引入到了超分子领域[2]。将有机配体按照配位原子的不同可以分为两类：有机羧酸类和含氮杂环类[3]，这两类配体在配位的过程中都具有很强的配位能力，但具体的配位情况会受很多条件的影响，如溶剂比例、反应温度、反应时长、pH等[4]。目前，CPs的主要合成方法有：溶液法[5]、水热/溶剂热法[6]、微波合成法[7]、界面扩散法[8]、凝胶扩散法[9]、蒸汽扩散法[10]、回流法[11]、升华法等[12]，一般情况下我们主要采用水热/溶剂热法合成CPs。近年来，CPs及其衍生物在催化[13]、气体吸附[14]、色谱分离[15]和生物医药[16]等领域有了更加广泛的应用。CPs的发展不仅加快了有机化学和无机化学的发展，同样促进了物理化学、生物化学等多个学科的研究进程[17]。
1.2金属有机配位聚合物研究进程
1906年，普鲁士蓝被人们发现，但由于当时的研究水平较低，直到1972年它的结构才被解析出来，可以说它是人类历史上发现的第一个具有三维网状结构的配位聚合物。1989年，Robson制备出由金刚石单元组成的具有拓扑结构的聚合物。随后，Zaworotko首次发表了关于具有分子梯形的聚合物的报道。1994年，Fujita用Cd2+离子和4，4’联吡啶合成了具有催化活性的金属有机配位聚合物。1995年，Moore课题组对一种具有生物活性的聚合物进行了报道。
金属有机配位聚合物（CPs）的概念最早是由Yaghi课题组在《Nature》杂志上提出的。 1995年，Yaghi课题组用均苯三甲酸和Co2+离子合成了具有层状结构的2DCPs材料[18]。1999年，Yaghi课题组在上述实验的基础上，用间苯二甲酸和Zn2+离子合成了具有简单立方结构的3DCPs材料（MOF5）[19]。MOF5材料热稳定性强且具有良好的柔韧性。因其骨架结构与沸石相似，所以人们又称之为“软沸石”。MOF5材料的的合成翻开了CPs材料研究的新篇章。2002年，为了扩大孔道尺寸，Yaghi课题组拓宽了合成中使用配体的范围，合成了16个结构与MOF5相似的微孔晶体材料IRMOFs[20]。2004年，Yaghi课题组利用均苯三甲酸和Zn2+离子合成了一种具有超大孔径的新型CPs材料——MOFs117。同年，Ferey课题组利用均苯三甲酸和Cr3+合成出一种新型粉状CPs材料——MIF100。该材料表面积非常高且具有多分级孔体系。随后，该课题组于2005年合成了一种表面积和孔径更大的CPs材料。2007年，Yaghi课题组对MOF5进行了改造，解决了其在潮湿环境下易分解的问题，并将其应用在了N2和H2的吸附上。
如今，越来越多的研究者投身到CPs材料的研究中去，如美国的Yaghi课题组、日本的Kitagawa课题组、法国的Ferey课题组、复旦大学的赵东元课题组以及中科院的洪茂椿课题组。他们的研究都为CPs材料的发展奠定了基石[21]。近年来，CPs材料极其衍生物的研究发展迅速，人们研究其结构并将其应用到催化、荧光[22]、电磁[23]、甚至医药[24]及生物工程[25]等多种领域。
目 录
1.前言 1
1.1金属有机配位聚合物 1
1.2金属有机配位聚合物研究进程 1
1.3金属有机配位聚合物的主要合成方法 2
1.3.1溶液法 2
1.3.2水热/溶剂热法 2
1.3.3微波合成法 2
1.3.4界面扩散法 2
1.3.5凝胶扩散法 3
1.3.6蒸汽扩散法 3
1.3.7回流法 3
1.4金属有机配位聚合物的结构 ..3
1.4.1.按照空间维数分类 3
1.4.2.按照节点数分类 3
1.5金属有机配位聚合物的应用 4
1.5.1.在催化领域的应用 4
1.5.2.在气体吸附与分离领域的应用 4
1.5.3.在色谱分离领域的应用 4
1.5.4.在生物医药领域的应用 4
1.5.5.在其他领域的应用 5
1.6论文的依据与创新 5
1.7课题的目的和意义 5
2.实验内容 6
2.1实验药品及仪器 6
2.1.1主要的实验药品 6
2.1.2主要的实验仪器 7
2.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
配位聚合物的合成 7
3.结果与讨论 8
3.1配位聚合物的合成方法讨论 8
3.2配位聚合物的红外光谱分析 8
3.3配位聚合物的晶体结构解析 9
3.3.1配合物的X射线单晶衍射实验 9
3.3.2配合物的晶体结构分析 12
3.4配位聚合物的荧光性质探究 15
4.结论 16
参考文献 17
致 谢 19
1.前言
1.1金属有机配位聚合物
金属有机配位聚合物（Coordination Polymers,简称Cps）是指由配位键以及分子间的ππ键、氢键作用将金属离子和有机配体连接起来的金属有机超分子化合物[1]，CPs成功将晶体工程的理念引入到了超分子领域[2]。将有机配体按照配位原子的不同可以分为两类：有机羧酸类和含氮杂环类[3]，这两类配体在配位的过程中都具有很强的配位能力，但具体的配位情况会受很多条件的影响，如溶剂比例、反应温度、反应时长、pH等[4]。目前，CPs的主要合成方法有：溶液法[5]、水热/溶剂热法[6]、微波合成法[7]、界面扩散法[8]、凝胶扩散法[9]、蒸汽扩散法[10]、回流法[11]、升华法等[12]，一般情况下我们主要采用水热/溶剂热法合成CPs。近年来，CPs及其衍生物在催化[13]、气体吸附[14]、色谱分离[15]和生物医药[16]等领域有了更加广泛的应用。CPs的发展不仅加快了有机化学和无机化学的发展，同样促进了物理化学、生物化学等多个学科的研究进程[17]。
1.2金属有机配位聚合物研究进程
1906年，普鲁士蓝被人们发现，但由于当时的研究水平较低，直到1972年它的结构才被解析出来，可以说它是人类历史上发现的第一个具有三维网状结构的配位聚合物。1989年，Robson制备出由金刚石单元组成的具有拓扑结构的聚合物。随后，Zaworotko首次发表了关于具有分子梯形的聚合物的报道。1994年，Fujita用Cd2+离子和4，4’联吡啶合成了具有催化活性的金属有机配位聚合物。1995年，Moore课题组对一种具有生物活性的聚合物进行了报道。
金属有机配位聚合物（CPs）的概念最早是由Yaghi课题组在《Nature》杂志上提出的。 1995年，Yaghi课题组用均苯三甲酸和Co2+离子合成了具有层状结构的2DCPs材料[18]。1999年，Yaghi课题组在上述实验的基础上，用间苯二甲酸和Zn2+离子合成了具有简单立方结构的3DCPs材料（MOF5）[19]。MOF5材料热稳定性强且具有良好的柔韧性。因其骨架结构与沸石相似，所以人们又称之为“软沸石”。MOF5材料的的合成翻开了CPs材料研究的新篇章。2002年，为了扩大孔道尺寸，Yaghi课题组拓宽了合成中使用配体的范围，合成了16个结构与MOF5相似的微孔晶体材料IRMOFs[20]。2004年，Yaghi课题组利用均苯三甲酸和Zn2+离子合成了一种具有超大孔径的新型CPs材料——MOFs117。同年，Ferey课题组利用均苯三甲酸和Cr3+合成出一种新型粉状CPs材料——MIF100。该材料表面积非常高且具有多分级孔体系。随后，该课题组于2005年合成了一种表面积和孔径更大的CPs材料。2007年，Yaghi课题组对MOF5进行了改造，解决了其在潮湿环境下易分解的问题，并将其应用在了N2和H2的吸附上。
如今，越来越多的研究者投身到CPs材料的研究中去，如美国的Yaghi课题组、日本的Kitagawa课题组、法国的Ferey课题组、复旦大学的赵东元课题组以及中科院的洪茂椿课题组。他们的研究都为CPs材料的发展奠定了基石[21]。近年来，CPs材料极其衍生物的研究发展迅速，人们研究其结构并将其应用到催化、荧光[22]、电磁[23]、甚至医药[24]及生物工程[25]等多种领域。
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