研究課題背景

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1、課題44」研究課題背景功能配合物化合物的合成與性能研究在第3章專(zhuān)題10中，我們已簡(jiǎn)單介紹過(guò)功能材料，其中多數(shù)屬于無(wú)機(jī)功能材料。近兒十年來(lái)，乂發(fā)展了一類(lèi)所謂“分了功能材料=例如大家熟知的導(dǎo)電高分了聚乙烯咔哇與聚曝吩以及碳納米管等。而我們熟知的配位化合物，是由金屬離子（原子）與無(wú)機(jī)或冇機(jī)配體所組成的配位化合物（簡(jiǎn)稱(chēng)配合物），它們兼冇無(wú)機(jī)化合物和冇機(jī)化合物的特性，特別是其小金屈離子含有的d或f電子軌道所引入的新奇價(jià)鍵特性和有機(jī)配休所導(dǎo)致花樣繁多的空間結(jié)構(gòu)，使得它們?cè)诜肿硬牧项I(lǐng)域暫露頭角。以配合物作為分了基塊所組裝的分了材料，將具有更為豐富的光、電

2、、熱、磁特性。通常人們將這種具有光、電、熱、磁等定物理功能的配合物稱(chēng)作功能配合物。以功能浜銜鏤詢(xún)溝丄姆腫硬牧希哂腥繩?3個(gè)特點(diǎn)：⑴分子材料與金屬材料和無(wú)機(jī)非金屈材料依賴(lài)晶格能的空間堆積機(jī)理不同，它們是以分子為結(jié)構(gòu)單元，通過(guò)非共價(jià)鍵作用，譬如氫鍵、7T-7T鍵、靜電作用、范徳華力等弱相互作用和/或配位鍵構(gòu)筑的固體材料。而近兒十年來(lái)發(fā)展的超分了化學(xué)成為分了材料構(gòu)建的有力手段。⑵功能配合物不僅在催化合成、分析分離、濕法冶金和環(huán)境保護(hù)等傳統(tǒng)化學(xué)領(lǐng)域繼續(xù)發(fā)揮作用，而口在涉及金屬酶模擬、金屬配合物藥物、生物識(shí)別和生物芯片、仿生傳感等生命科學(xué)領(lǐng)域也日顯非

3、凡作用，更為令人驚嘆的是它們?cè)诜肿铀缴习l(fā)揮功能的分子器件，包描分子導(dǎo)線、分子開(kāi)關(guān)、分子存儲(chǔ)器以及分子馬達(dá)等組裝的系統(tǒng)中，有著獨(dú)特的前景。⑶人們可以實(shí)現(xiàn)分了的設(shè)計(jì)合成，可以通過(guò)分了的剪裁，方便實(shí)現(xiàn)通過(guò)分子組成和結(jié)構(gòu)改變，來(lái)調(diào)節(jié)其性能，以實(shí)現(xiàn)材料更多和更新的功能。因此，功能配合物是聯(lián)系分子材料的重要通道。表4.1給出了功能配位化合物類(lèi)型，設(shè)計(jì)原理以及典型示例。表4」功能配位化合物類(lèi)型，設(shè)計(jì)原理以及典型示例類(lèi)型磁性配合物分子導(dǎo)體分子開(kāi)關(guān)分子存儲(chǔ)器發(fā)光配合物類(lèi)型設(shè)計(jì)原理中心金屬具有順磁性，橋聯(lián)配體（鼠根、疊氮離子）構(gòu)成多維結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)鐵磁耦合屮心

4、金屬和有機(jī)自由基具有順磁性，構(gòu)成多維結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)鐵磁耦合金屬離子與負(fù)電子冇機(jī)配體形成電荷轉(zhuǎn)移型配合物，平面分子堆積形成載流子導(dǎo)帶具有雙穩(wěn)定態(tài)的配合物，受到外界光、電、磁、酸堿度觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)拈_(kāi)關(guān)功能具冇雙穩(wěn)定態(tài)的配合物，在電場(chǎng)作用下，實(shí)現(xiàn)信息寫(xiě)入功能光、電受激發(fā)活性光中心，返冋基態(tài)發(fā)出光典型示例CsNi[Cr（CN）6]2H2O[Mn（N3以pzdo）]（pzdo=二氧毗嗪）[CuC12（NO-py）2]2（py=毗噪）Z[M（dmit）2]2（Z=閉殼層陽(yáng)離子，M=Ni,Pd,dmit=（C3S5）2-）光誘導(dǎo)開(kāi)關(guān)聯(lián)毗噪■環(huán)糊精主客

5、體配合物嚇林瞅菁■鉗“三明治”夾心結(jié)構(gòu)OLEDAlq3,Eu（TTA）34.2課題示范實(shí)驗(yàn)過(guò)渡金屈配合物的合成和表征實(shí)驗(yàn)口的與主要內(nèi)容配合物已成為化學(xué)研究屮課題最為廣泛、應(yīng)用前景極為廣闊，且與材料、生命等學(xué)科聯(lián)系極為緊密的領(lǐng)域Z-o木示范實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是以未知配位化合物的合成為例，通過(guò)配合物的合成，并自主選擇表征手段，學(xué)會(huì)較系統(tǒng)地表征配位化合物的組成、成鍵乃至結(jié)構(gòu)和性能的過(guò)程和方法。421實(shí)驗(yàn)原理配合物已成為化學(xué)研究中課題最為廣泛、應(yīng)用前景極為廣闊，且與材料、生命等學(xué)科聯(lián)系極為緊密的領(lǐng)域Z-o配位化合物的種類(lèi)非常之多，從中心金屬岀發(fā)，可以有主族金

6、屬配合物、過(guò)渡金屬配合物以及稀土金屬配合物；從配位體出發(fā)，可以劃分為無(wú)機(jī)配體配合物、有機(jī)配體配合物以及無(wú)機(jī)和有機(jī)混配配合物；依配合物的性能，則有光功能配合物、電功能配合物、磁功能配合物以及生物功能配合物等。配合物的合成手段，取決于目標(biāo)化合物的特性。常用的方法有：溶劑體系合成，將配體和屮心金屬離子溶解在相同的或不同的水或有機(jī)溶劑屮，形成溶液，混合進(jìn)行反應(yīng)。有些反應(yīng)，還需要特定的溫度、氣氛等條件控制；固相反應(yīng)，某些配合物可以采用混合和關(guān)物質(zhì)的固態(tài)和,研磨，反應(yīng)來(lái)制備。顯然，在研究中，更多得到的是未知的配合物，其表征成為配合物研究的重要內(nèi)容。未知

7、配合物的表征，主要包括：①組成確定，通過(guò)化學(xué)分析或者元素分析手段，確定化合物的化學(xué)式；可以通過(guò)離子交換或者電導(dǎo)率測(cè)定來(lái)確定配合物在溶液屮的離解方式以及配位單元；②結(jié)構(gòu)與成鍵，如果能夠獲得單晶，可通過(guò)單晶衍射手段直觀得到配合物的結(jié)構(gòu)和成鍵信息。一般可以通過(guò)X-射線粉末衍射、各種譜學(xué)手段來(lái)推斷配合物的成鍵情況；③性能表征，根據(jù)研究目標(biāo)，針對(duì)性測(cè)定配合物的物理性能、化學(xué)反應(yīng)性以及生物功能等。總之，配合物的系統(tǒng)表征，一要借助各種表征手段，二要有一定的化學(xué)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)以及掌握必要的研究文獻(xiàn)信息。譬如，配合物的合成屮要應(yīng)用有關(guān)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)或查閱有關(guān)文獻(xiàn)

8、資料來(lái)判斷有哪些基團(tuán)參加反應(yīng)而形成配體和外界離了，然后應(yīng)用有關(guān)的研究方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)來(lái)確定配合物的配體及其含量，并選擇相對(duì)應(yīng)的的實(shí)驗(yàn)技術(shù)來(lái)測(cè)定和研究。本實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘痉段粗浠衔锏?/p>