二茂铁羧酸的钴化合物的合成及性质研究【字数：8727】
二茂铁羧酸类化合物具有芳香性、氧化还原性、稳定性和低毒性等一系列优良性能，在不对称合成催化、磁性材料、非线性光学材料、液晶材料和生化医药等领域具有重要的应用价值。本文以二茂铁间苯二甲酸Fc-Isphthalic acid(H2Fbda)作为第一配体，4,4-二咪唑联苯(bimb)作为辅助配体，与金属离子Co(Ⅱ)在溶剂热条件下反应，制备得到一个结构新颖的配合物[Co(Fbda)2(bimb)]n（配合物1）。通过红外和X-射线粉末衍射初步表征了结构，经X-射线单晶衍射测试，表明该化合物是由bimb桥联[Co(Fbda)]n一维链形成的二维网状结构，层与层之间包裹着未配位的H2Fbda配体，同时还研究了化合物的紫外和热重性质。
目录
1. 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 羧酸类金属配合物的研究概述 2
1.2.1羧酸类金属配合物的培养 3
1.3二茂铁羧酸类配合物的研究概述 4
1.3.1二茂铁羧酸类金属配合物的合成 4
1.3.2二茂铁单羧酸类金属配合物的性质研究 5
1.3.3二茂铁双羧酸类金属配合物的性质研究 6
1.4二茂铁羧酸类配合物的应用前景 7
1.5本课题研究内容及意义 8
2.实验部分 9
2.1实验仪器 9
2.2实验药品 9
2.3配合物1的合成 9
3.结果与讨论 10
3.1配合物1的结构和性能测定 10
3.1.1配体H2Fbda和配合物1的红外光谱 10
3.1.2配合物1的晶体结构 11
3.1.3配合物1的XRD测试分析 14
3.1.4配合物1的紫外测试分析 14
3.1.5配合物1的热重分析 15
4.小结 16
参考文献 17
本科期间发表的论文 19
致谢 20
1. 绪论
1.1 引言
随着社会发展和越来越先进的科学技术，配位化学逐渐被人们发现，并出现在很多的新兴领域，且与物理学、材料科学[1]等其他学科过渡成一 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
种新的学科。其不仅显示出蓬勃的生命力，是引领着当代化学新兴热点的前沿，更显示出强大的交叉融合能力。目前，在配位化学的研究中，基于含有有机金属化学金属碳键的超分子材料，以及主客体化学中供体和受体之间的相互作用，同时还运用在生物系统方面。在化学上，还存在一种功能性配位化学，主要研究于新颖的光，电，热磁和其他性质 [1]。以功能性为目的的配位化学结合了无机化学和有机化学的优点，其结构可通过有机和无机的方法来改变。因此，功能性配位化学日渐成为人们关注的重点。目前已报道了许多的有关功能配合物的合成、晶体结构以及性能测定的相关论文。但设计和合成功能配合物仍然是配位化学的热门话题，这起源于人们对预测晶体结构以及开发新材料的热心关注。
早期的配位化学理论首次由瑞士的化学家维尔纳[2]提出，他发表了一篇题为“关于无机化合物的结构问题”的论文，促使人们开始以立体的角度来观察配合物的结构，为配位化学的兴起提供了理论基础。20世纪50年代，P.L.Pauson和S.A.Miller分别独立地合成了二茂铁（如图1.1所示），冲破了传统配位化学的概念，从此配位化学开始逐渐起步，并带动了金属有机化学的迅猛发展。
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图1.1 二茂铁的结构
自维尔纳创立配位化学以来，同时随着化学键理论的出现和确立，使人们对于配合物的形成有了更深的了解。例如Ziegler和Natta的烯烃聚合催化，Eigen提出的用于在溶液中形成的金属配合物的反应机理，Lehn对超分子化学的贡献，K.Fukui和R.Hoffman的前沿分子轨道理论，H.Taube和R.A.Marcus有助于金属络合物的电子转移反应的机制和电子转移在溶液中的理论研究等[2]。
配位化学是以配位化合物（Coordination Componds，简称配合物）[3]为主要研究对象。配位化合物还含有两种类别，分别为经典配合物与特殊配合物[4]。经典配合物指一定数目离子或分子通过配位键与中心原子或离子（通常为过渡元素）相结合，其合成重要条件为中心原子需具有空的价轨道，配体至少具有一对的孤对电子。特殊化合物则包含金属羰基配合物、分子氮配合物、烯和炔类配合物、金属簇状配合物和王冠类化合物。
1.2 羧酸类金属配合物的研究概述
在配合物有机配体中，羧酸类配体是非常重要的一类。其具有一个负电荷单元，其中两个氧原子与金属离子配位，从而能与金属离子形成稳定的金属有机骨架[5]。常见的羧酸类配体有以下几种（如图1.2所示）：
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图1.2 比较常用的芳香类羧酸配体
羧酸类金属配合物它本身的特点和优势使其在配位化学研究中成为人们关注的话题。在生物化学中起着重要作用，并伴随着金属离子间的相互作用，更是发挥着重要价值。如今，已有许多羧酸类配体被引入到金属离子中，制备成丰富的配合物，结构也从简单的多核变为复杂的三维空间体系。
目前研究出来的羧酸类配合物能与不同金属在不同条件下发生多种形式的聚合，如通过改变多羧酸的取代位置，可形成次级单元结构，根据不同类型可分为单齿、鳌合、顺顺、顺反（如图1.3所示）等多种类型。
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图1.3 一些代表性多羧酸类配体配位模式（M为异金属，R为不同基团）
1.2.1羧酸类金属配合物的培养
配合物结构的表征是配位化学研究的基本内容，只有了解结构，才能对材料的应用进行深入研究，进而合成新型配合物，最有效的方法就是对配合物结构进行解析。配合物晶体的获得可以通过两条途径：反应方式和非反应方式。羧酸类金属的培养也不例外，方法也是大同小异。溶剂的扩散可以用试管，也可以用锥形瓶、干燥器、U形管等，培养晶体的要求不是很高，只要有一定的扩散空间的器具都可以用来培养晶体。但是在用溶剂扩散培养晶体时，应仔细选择溶剂，需要考虑溶剂的挥发速率、溶剂的溶解性、与其他溶剂的互溶性以及溶剂可能在晶体中无序的存在形式等。我们一般使用乙腈铺在溶液上层作为扩散溶剂。晶体培养过程中，主要有以下因素的影响：
目录
1. 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 羧酸类金属配合物的研究概述 2
1.2.1羧酸类金属配合物的培养 3
1.3二茂铁羧酸类配合物的研究概述 4
1.3.1二茂铁羧酸类金属配合物的合成 4
1.3.2二茂铁单羧酸类金属配合物的性质研究 5
1.3.3二茂铁双羧酸类金属配合物的性质研究 6
1.4二茂铁羧酸类配合物的应用前景 7
1.5本课题研究内容及意义 8
2.实验部分 9
2.1实验仪器 9
2.2实验药品 9
2.3配合物1的合成 9
3.结果与讨论 10
3.1配合物1的结构和性能测定 10
3.1.1配体H2Fbda和配合物1的红外光谱 10
3.1.2配合物1的晶体结构 11
3.1.3配合物1的XRD测试分析 14
3.1.4配合物1的紫外测试分析 14
3.1.5配合物1的热重分析 15
4.小结 16
参考文献 17
本科期间发表的论文 19
致谢 20
1. 绪论
1.1 引言
随着社会发展和越来越先进的科学技术，配位化学逐渐被人们发现，并出现在很多的新兴领域，且与物理学、材料科学[1]等其他学科过渡成一 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
种新的学科。其不仅显示出蓬勃的生命力，是引领着当代化学新兴热点的前沿，更显示出强大的交叉融合能力。目前，在配位化学的研究中，基于含有有机金属化学金属碳键的超分子材料，以及主客体化学中供体和受体之间的相互作用，同时还运用在生物系统方面。在化学上，还存在一种功能性配位化学，主要研究于新颖的光，电，热磁和其他性质 [1]。以功能性为目的的配位化学结合了无机化学和有机化学的优点，其结构可通过有机和无机的方法来改变。因此，功能性配位化学日渐成为人们关注的重点。目前已报道了许多的有关功能配合物的合成、晶体结构以及性能测定的相关论文。但设计和合成功能配合物仍然是配位化学的热门话题，这起源于人们对预测晶体结构以及开发新材料的热心关注。
早期的配位化学理论首次由瑞士的化学家维尔纳[2]提出，他发表了一篇题为“关于无机化合物的结构问题”的论文，促使人们开始以立体的角度来观察配合物的结构，为配位化学的兴起提供了理论基础。20世纪50年代，P.L.Pauson和S.A.Miller分别独立地合成了二茂铁（如图1.1所示），冲破了传统配位化学的概念，从此配位化学开始逐渐起步，并带动了金属有机化学的迅猛发展。
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图1.1 二茂铁的结构
自维尔纳创立配位化学以来，同时随着化学键理论的出现和确立，使人们对于配合物的形成有了更深的了解。例如Ziegler和Natta的烯烃聚合催化，Eigen提出的用于在溶液中形成的金属配合物的反应机理，Lehn对超分子化学的贡献，K.Fukui和R.Hoffman的前沿分子轨道理论，H.Taube和R.A.Marcus有助于金属络合物的电子转移反应的机制和电子转移在溶液中的理论研究等[2]。
配位化学是以配位化合物（Coordination Componds，简称配合物）[3]为主要研究对象。配位化合物还含有两种类别，分别为经典配合物与特殊配合物[4]。经典配合物指一定数目离子或分子通过配位键与中心原子或离子（通常为过渡元素）相结合，其合成重要条件为中心原子需具有空的价轨道，配体至少具有一对的孤对电子。特殊化合物则包含金属羰基配合物、分子氮配合物、烯和炔类配合物、金属簇状配合物和王冠类化合物。
1.2 羧酸类金属配合物的研究概述
在配合物有机配体中，羧酸类配体是非常重要的一类。其具有一个负电荷单元，其中两个氧原子与金属离子配位，从而能与金属离子形成稳定的金属有机骨架[5]。常见的羧酸类配体有以下几种（如图1.2所示）：
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图1.2 比较常用的芳香类羧酸配体
羧酸类金属配合物它本身的特点和优势使其在配位化学研究中成为人们关注的话题。在生物化学中起着重要作用，并伴随着金属离子间的相互作用，更是发挥着重要价值。如今，已有许多羧酸类配体被引入到金属离子中，制备成丰富的配合物，结构也从简单的多核变为复杂的三维空间体系。
目前研究出来的羧酸类配合物能与不同金属在不同条件下发生多种形式的聚合，如通过改变多羧酸的取代位置，可形成次级单元结构，根据不同类型可分为单齿、鳌合、顺顺、顺反（如图1.3所示）等多种类型。
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图1.3 一些代表性多羧酸类配体配位模式（M为异金属，R为不同基团）
1.2.1羧酸类金属配合物的培养
配合物结构的表征是配位化学研究的基本内容，只有了解结构，才能对材料的应用进行深入研究，进而合成新型配合物，最有效的方法就是对配合物结构进行解析。配合物晶体的获得可以通过两条途径：反应方式和非反应方式。羧酸类金属的培养也不例外，方法也是大同小异。溶剂的扩散可以用试管，也可以用锥形瓶、干燥器、U形管等，培养晶体的要求不是很高，只要有一定的扩散空间的器具都可以用来培养晶体。但是在用溶剂扩散培养晶体时，应仔细选择溶剂，需要考虑溶剂的挥发速率、溶剂的溶解性、与其他溶剂的互溶性以及溶剂可能在晶体中无序的存在形式等。我们一般使用乙腈铺在溶液上层作为扩散溶剂。晶体培养过程中，主要有以下因素的影响：
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