柔性含氮配体构筑的功能配合物的设计、合成及性能研究

【作者】 王利平；

【导师】 孟祥茹； 侯红卫；

【作者基本信息】 郑州大学 ， 无机化学， 2007， 硕士

【摘要】 本论文选择一个含有柔性苯并咪唑基配体的一维铜配合物作为前驱体配合物，通过取代、加成以及重组反应获得了两个新的子代配合物，并进一步研究了它们的配位特点、配位方式和催化方面的性能以及构-效关系。还利用柔性苯并咪唑和苯并三氮唑类衍生物配体直接作为构筑模块，合成了两个新的配合物，并研究了它们的配位特点和配位方式。本论文工作主要有以下两个部分：1．为了研究配位化合物的反应性能，选择一个含有易离去基团和配位不饱和金属离子的一维铜配合物{[Cu（bbbm）（CH₃COO）₂]·（CH₃OH）₂}_n[bbbm=1，1’-（1，4-丁基）-二-（1-H-苯并咪唑）]作为前驱体配合物（Q），通过取代、加成以及重组反应获得了两个新的子代配合物：配合物[Cu（bbbm）（N₃）₂（Py）]_n（1）和配合物[Cu₂（bbbm）₂（SCN）₄（CH₃OH）₂]（2）。前驱体配合物拥有特定的、相对稳定的结构骨架，存温和的反应条件下能够与有机配体之间进行定向自组装，还可能把自己的结构特征“遗传”给子代配合物，形成预想结构的配合物。但在制备过程中，我们也发现激烈的反应条件，例如反应温度，会对构型产生很大的影响，甚至可以得到与前驱体配合物构型完全不同的子代配合物。单晶结果显示：子代配合物1“遗传”了前驱体配合物的基本结构骨架，都为一维链状结构。而在制备子代配合物2的过程中，升高了反应温度，因而导致前驱体配合物发生重组反应，得到了子代配合物2的双核结构。由此可见，可以设计一些合适的前驱体配合物，然后通过取代、加成或重组反应来制备新的子代配合物。另外，我们还研究了它们的催化活性。在配合物催化2，6-二甲基苯酚氧化偶联反应的实验中，催化结果显示前驱体配合物和子代配合物的催化活性与我们预测的结果相一致，即前驱体配合物的催化活性比子代配合物的催化活性好的多，这可能与配合物中起催化作用的金属中心的配位环境有关。在配合物模拟多酚氧化酶催化的实验中，催化结果表明这三个配合物的多酚氧化活性效果不太理想。2．柔性配体可以根据配位环境的变化采取多种构型。有时即使构型相同，但由于配位齿间距离、夹角等都能进行调整，金属—金属间的间距也不相等，配合物具体构型就不完全相同。为了研究柔性配体对配合物结构的影响，选用柔性1，1’-（1，4-丁基）-二-（1-H-苯并咪唑）（bbbm）和1，1’-（1，3-丙基）-二-（2-H-苯并三氮唑）（2-pbbt）配体直接作为构筑模块，合成了两个新的配合物：配合物[Hg（bbbm）（H₂edta）（H₂O）]·2CH₃OH（3）[Na₂H₂edta=乙二胺四乙酸二钠]和配合物[Cu（Ⅰ）₂（2-pbbt）₂Cl₂]（4），并对它们的晶体结构进行了表征。单晶衍射结果表明：配合物3和4都为双核配合物。在合成配合物4的过程中，铜离子的化合价发生了变化，从金属盐中的Cu（Ⅱ）变为配合物4中的Cu（Ⅰ）。更多还原

【Abstract】 In this paper, we select one 1-D complex containing Cu（II） as a precursor complex, two offspring complexes are obtained via the substitution, addition or recombination reactions. Furthermore, their syntheses, structural analysis, and catalytic behaviors are also studied. In addition, using bis-benzimidazole and bis-benzotriazole derivatives as building block, we obtain two new complexes and also investigate their syntheses andstructural analysis.In the first part of this paper, we select one 1-D complex containing the facile leaving groups and coordinatively unsaturated metal ions{[Cu（bbbm）（CH₃COO）₂]·（CH₃OH）₂}_n [bbbm=1,1’-（1,4-butanediyl）bis-1H-benzimidazole)] as a precursor complex （Q）, two offspring complexes [Cu（bbbm）（N₃）₂（Py）]_n （1） and [Cu₂（bbbm）₂（SCN）₄（CH₃OH）₂] （2） were obtained via the substitution, addition or recombination reactions. The precursor complexes with specific, relatively steady the structural integrity can react with organic ligands thought directional self-assembly at moderate condition, and the "genes" of precursor complexes can be maintained from precursors to their offspring complexes. But during the synthesis, the severe condition, such as reaction temperature, can have an strong influence on, even can change the structure of their offspring complexes. As anticipated, the offspring complex 1 maintain the "genes" of precursor complexes, both are infinitely extended 1D chains structure. Whereas during the synthesis of the offspring complex 2, the high reaction temperature brings on recombination reaction of the precursor, result in the formation of the discrete binuclear structure of the offspring complex 2. It states that we can design appropriate the precursor complexes, and then the offspring complexes by controlling the number of leaving groups in precursor complexes via the substitution, addition or recombination reactions. In addition, their catalytic abilities are investigated in detail on the oxidative couplings of 2,6-dimethylphenol （DMP） by using H₂O₂ （30 mass%） as an oxidant and the polyphenol oxidation reactivity. The result of catalysis for the oxidative couplings of 2,6-dimethylphenol （DMP） displays the precursor are obvious higher efficient catalysts than their offspring complexes. It is found that coordination environment of metal copper in complexes may be responsible for their catalytic behaviors. The catalysts of the precursor complex （Q） and the offspring complexes 1 and 2 also validate our prediction. The result of catalysis for the polyphenol oxidation reactivity shows catalytic activity of three complexes is poor.In the second part, to explore how flexible ligands influence on structure of the complexes, we chose two structurally related mufti-haptoes ligands 1,1’-（1,4-butanediyl）bis-1H-benzimida2ole) （bbbm）, and 1,1’-（1,3-propylene）-bis-2H-benzotriazole （2-pbbt） as building block. By the assembling of the above ligands with metal salts, two metal-organic complexes [Hg（bbbm）（H₂edta）（H₂O）]·2CH₃OH （3） and [Cu（I）₂（2-pbbt）₂Cl₂] （4） have been obtained at room temperature. The single crystal X-ray diffraction shows complexes 3 and 4 are discrete binuclear structure. During the synthesis of the complex 4, The valence of copper ions change from Cu（II） in CuCl₂ to Cu（I） in the complex 4.更多还原