四四唑及la(ⅲ)配合物的合成与表征【字数：12541】
随着科技的进步，作为一大化学分支的配位化学越来越受到人们重视，进而越来越多的配合物被挖掘合成出来。本文主要研究四四唑与La(Ⅲ)进行配位得到单晶并对其进行结构及性能的研究。首先利用丙二腈和丙烯腈在冰水浴中合成1,3,3,5-四氰基戊烷，再与叠氮化钠在DMF溶剂中进行[2+3]环加成反应合成1,3,3,5-四(5-四唑)戊烷(H4ttzp)，最后利用H4ttzp与LaCl3·6H2O在溶剂热条件下进行反应并得到一种新型的配合物[La(Httzp)(H2O)6] ?3H2O (Httzp=(1,3,3,5-tetrazole pentane)3-)。通过傅立叶红外光谱仪、X-射线单晶衍射仪对其结构进行表征。使用X-射线单晶衍探究出该配合物是通过氢键连接的三维网状拓扑结构。在室温的环境下研究出该配合物的含固态荧光性能。
目录
前言 4
1.1氮唑类杂环化合物的简介 4
1.1.1氮唑类杂环化合物的分类 5
1.1.2氮唑类杂环化合物与氮唑类杂环配合物的关系.....9
1.2氮唑类杂环配合物的性能研究与应用 12
1.2.1四唑类杂环配合物的荧光性 13
1.2.2氮唑类杂环配合物的含能性 14
1.2.3氮唑类杂环配合物的催化性 16
1.2.4氮唑类杂环配合物的吸附性 18
1.2.5氮唑类杂环配合物的磁性 19
1.3本课题的研究内容及意义 21
实验部分 22
2.1试剂和仪器 22
2.1.1 实验仪器 22
2.1.2 实验试剂 22
2.2 配合物[La(Httzp)(H2O)6] ?3H2O的合成 23
2.2.1 1,3,3,5四(5四唑)戊烷的合成 23
(1). 1,3,3,5四氰基戊烷的合成 23
2.2.2 配合物[La(Httzp)(H2O)6] ?3H2O的合成 24
2.3晶体结构的测定 25
实验结果与讨论 28
3.1制备 28
3.2红外光谱分析 29
3.2.11,3,3,5四 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
(5四唑)戊烷的红外光谱分析 29
3.2.2配合物[La(Httzp)(H2O)6] ?3H2O的红外光谱分析 29
3.3配合物的晶体结构分析 30
3.4荧光光谱分析 32
小结 33
参考文献 34
致 谢 36
前言
1.1氮唑类杂环化合物的简介
多孔配位化合物，也被称为金属有机框架(MOFS)，在过去二十年中已经出现。这些杂化化合物被认为是一种新一代的多功能材料，在天然气储存、保健、催化及发光器件等领域具有潜在的应用前景[1]。氮唑配体由于其含有杂环特性，能提供大量的配位点，特别是四唑及其衍生物，是非常通用的连接体。四个氮原子，在四唑环中，允许广泛的桥接模式，为新的多孔晶体建筑的设计开辟了道路，具有显著的结构多样性。
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图1 N原子的能级轨道图
氮唑类杂环化合物作为一种具有特殊结构的化合物，在材料、医药、农药及化工等领域都表现出巨大的应用潜力，而且作为高能量密度化合物(HEDC)，由其或其前体制备出的含氮杂环化合物具有高能量密度、高可靠性、低目标性、低危险性及长使用寿命等特点，常用来制造混合炸药、发射药、推进剂和火工品[2]。
1.1.1氮唑类杂环化合物的分类
氮唑类杂环化合物中，主要有单氮吡、双氮唑、三氮唑及四氮唑等结构，在各领域内都受到异常的关注研究。
(1)单氮唑类杂环化合物
单氮唑类杂环化合物种类非常多，不但有单环化合物，还有多环化合物，单环结构化合物有噻唑、噁唑、咔唑、吡咯、吡啶等；多环有噻唑并苯环、噻唑烷酮等。
以2噻唑及以其为原料合成的化合物为例对单氮唑类杂环化合物进行了解。2噻唑是由硫脲与氯乙醛在热水浴下反应得到的一种具有急性毒性的白色固体，其性质非常活泼，遇空气会变为暗褐色且易升华。该化合物作为基础的单氮唑杂环化合物，其还常作为合成药物、农药等复杂类多环有机化合物的中间体。例如合成磺胺噻唑及抗甲状腺药物等。
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图2 (1)吡咯；(2)(5Z)3乙基5(哌啶1基亚甲基)2硫代1,3噻唑烷4酮；(3)2噻唑胺
经过大量实验研究，癌症高表达蛋白(Hecl)与细胞周期调控蛋白激酶Ⅰ之一的Nek2与癌症的发生过程密切相关。Hecl作为有丝分裂过程中的控制者，在原发性乳腺癌和多发性癌症患者预后有良好的表现。Lee等人通过一系列的探究合成，制作出一系的4芳基N芳基羰基2氨基噻唑化合物，该系列化合物可作为Hecl/ Nek2的抑制剂[3]。通过大量生物实验可证明此化合物不但能有效的抑制实验鼠体内肿瘤的生长，而且不含毒性。
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图3 4芳基N芳基羰基2氨基噻唑化合物
(2)双氮唑类杂环化合物
双氮唑类杂环化合物是环中有两个C的位置由两个N取代，单环化合物有咪唑、吡唑、吡嗪等。多环化合物有吡嗪四唑、苯并咪唑、联苯吡嗪等。
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图4 (1)咪唑；(2)吡唑
以吡唑及其化合物为例对双氮唑类杂环化合物进行讨论。吡唑是甘油与水合肼以碘化钠为催化剂在硫酸中合成的有毒白色针状晶体，其不但具有活泼的性质，而且还拥有多种生理作用，可作为医药、农药的中间体。由于吡唑类化合物具有杀虫、杀菌、除草等作用，因此吡唑类化合物在农药界有广阔的发展前景。
早在二十世纪九十年代，日本在以DMF溶剂、1,3二甲基5氯吡啶为原料合成出杀螨剂唑螨酯—5氯1,3二甲基4甲酰基吡唑，而最近日本的相模中央化学研究所研制出吡噻菌胺，也具有杀螨作用，合成流程如图5[4]。
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前言 4
1.1氮唑类杂环化合物的简介 4
1.1.1氮唑类杂环化合物的分类 5
1.1.2氮唑类杂环化合物与氮唑类杂环配合物的关系.....9
1.2氮唑类杂环配合物的性能研究与应用 12
1.2.1四唑类杂环配合物的荧光性 13
1.2.2氮唑类杂环配合物的含能性 14
1.2.3氮唑类杂环配合物的催化性 16
1.2.4氮唑类杂环配合物的吸附性 18
1.2.5氮唑类杂环配合物的磁性 19
1.3本课题的研究内容及意义 21
实验部分 22
2.1试剂和仪器 22
2.1.1 实验仪器 22
2.1.2 实验试剂 22
2.2 配合物[La(Httzp)(H2O)6] ?3H2O的合成 23
2.2.1 1,3,3,5四(5四唑)戊烷的合成 23
(1). 1,3,3,5四氰基戊烷的合成 23
2.2.2 配合物[La(Httzp)(H2O)6] ?3H2O的合成 24
2.3晶体结构的测定 25
实验结果与讨论 28
3.1制备 28
3.2红外光谱分析 29
3.2.11,3,3,5四 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
(5四唑)戊烷的红外光谱分析 29
3.2.2配合物[La(Httzp)(H2O)6] ?3H2O的红外光谱分析 29
3.3配合物的晶体结构分析 30
3.4荧光光谱分析 32
小结 33
参考文献 34
致 谢 36
前言
1.1氮唑类杂环化合物的简介
多孔配位化合物，也被称为金属有机框架(MOFS)，在过去二十年中已经出现。这些杂化化合物被认为是一种新一代的多功能材料，在天然气储存、保健、催化及发光器件等领域具有潜在的应用前景[1]。氮唑配体由于其含有杂环特性，能提供大量的配位点，特别是四唑及其衍生物，是非常通用的连接体。四个氮原子，在四唑环中，允许广泛的桥接模式，为新的多孔晶体建筑的设计开辟了道路，具有显著的结构多样性。
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图1 N原子的能级轨道图
氮唑类杂环化合物作为一种具有特殊结构的化合物，在材料、医药、农药及化工等领域都表现出巨大的应用潜力，而且作为高能量密度化合物(HEDC)，由其或其前体制备出的含氮杂环化合物具有高能量密度、高可靠性、低目标性、低危险性及长使用寿命等特点，常用来制造混合炸药、发射药、推进剂和火工品[2]。
1.1.1氮唑类杂环化合物的分类
氮唑类杂环化合物中，主要有单氮吡、双氮唑、三氮唑及四氮唑等结构，在各领域内都受到异常的关注研究。
(1)单氮唑类杂环化合物
单氮唑类杂环化合物种类非常多，不但有单环化合物，还有多环化合物，单环结构化合物有噻唑、噁唑、咔唑、吡咯、吡啶等；多环有噻唑并苯环、噻唑烷酮等。
以2噻唑及以其为原料合成的化合物为例对单氮唑类杂环化合物进行了解。2噻唑是由硫脲与氯乙醛在热水浴下反应得到的一种具有急性毒性的白色固体，其性质非常活泼，遇空气会变为暗褐色且易升华。该化合物作为基础的单氮唑杂环化合物，其还常作为合成药物、农药等复杂类多环有机化合物的中间体。例如合成磺胺噻唑及抗甲状腺药物等。
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图2 (1)吡咯；(2)(5Z)3乙基5(哌啶1基亚甲基)2硫代1,3噻唑烷4酮；(3)2噻唑胺
经过大量实验研究，癌症高表达蛋白(Hecl)与细胞周期调控蛋白激酶Ⅰ之一的Nek2与癌症的发生过程密切相关。Hecl作为有丝分裂过程中的控制者，在原发性乳腺癌和多发性癌症患者预后有良好的表现。Lee等人通过一系列的探究合成，制作出一系的4芳基N芳基羰基2氨基噻唑化合物，该系列化合物可作为Hecl/ Nek2的抑制剂[3]。通过大量生物实验可证明此化合物不但能有效的抑制实验鼠体内肿瘤的生长，而且不含毒性。
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图3 4芳基N芳基羰基2氨基噻唑化合物
(2)双氮唑类杂环化合物
双氮唑类杂环化合物是环中有两个C的位置由两个N取代，单环化合物有咪唑、吡唑、吡嗪等。多环化合物有吡嗪四唑、苯并咪唑、联苯吡嗪等。
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图4 (1)咪唑；(2)吡唑
以吡唑及其化合物为例对双氮唑类杂环化合物进行讨论。吡唑是甘油与水合肼以碘化钠为催化剂在硫酸中合成的有毒白色针状晶体，其不但具有活泼的性质，而且还拥有多种生理作用，可作为医药、农药的中间体。由于吡唑类化合物具有杀虫、杀菌、除草等作用，因此吡唑类化合物在农药界有广阔的发展前景。
早在二十世纪九十年代，日本在以DMF溶剂、1,3二甲基5氯吡啶为原料合成出杀螨剂唑螨酯—5氯1,3二甲基4甲酰基吡唑，而最近日本的相模中央化学研究所研制出吡噻菌胺，也具有杀螨作用，合成流程如图5[4]。
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