一例含阴离子水簇的钴配合物的合成、结构及理论研究

金属配合物中的水簇研究为研究宏观意义上的水以及与蛋白质分子有关的水分子提供了有效途径。本文合成了一个含有阴离子水簇的带状超分子配合物[Co(2,2-bipy)₂(N₃)₂](N₃)_0.5Cl_0.5·2H₂O(1,2, 2-bipy=2, 2-联吡啶)。单晶结构解析表明,配合物属于三斜晶系,P-1空间群,晶胞参数为:a=0.822 54(7) nm,b=1.175 58(9) nm,c=1.237 06(10) nm,α=91.379 0(10)°,β=92.151 0(10)°,γ=108.119 0(10)°,V=1.135 27(16) nm³,由一个单核[Co(2,2-bipy)₂(N₃)₂]⁺配合物阳离子、两个非配位水分子、0.5个游离的叠氮离子和0.5个氯离子组成,叠氮离子和氯离子位置无序,占有率各为50%。两个客体水分子通过强烈的分子间氢键作用形成了环状水四聚体,且与无序的N^-₃和Cl^-通过氢键作用形成了一个[(H₂O)₄(N₃)Cl]^2- 阴离子水簇。此外,本文基于密度泛函理论(DFT)对配合物[Co(2,2-bipy)₂(N₃)₂]⁺阳离子进行了量子化学计算,分析了其单点能和原子电荷,并计算了中心金属离子的氧化态,计算结果与实验相吻合。     

一例镉(Ⅱ)配合物的合成、结构与性质

本文以2-羟乙基苯并咪唑-5-羧酸(Hhebimc)、己二酸(H₂hex)和硝酸镉为原料,合成了新型镉配合物[Cd₂(hebimc)₂(hex)]·2H₂O。对该配合物进行单晶X射线单晶衍射、元素分析、红外光谱、热重、粉末X射线衍射及荧光光谱等测试。单晶X射线衍射结果表明:配合物为三斜晶系,空间群为P1,中心离子Cd(Ⅱ)离子为六配位扭曲的八面体几何构型,晶胞参数为a=0.860 33(15) nm,b=0.906 59(16) nm,c=1.012 03(18) nm,α=74.826(3)°,β=73.131(3)°,γ=85.128(3)°,V=0.729 0(2) nm³,是一例具有超分子网络结构的配位聚合物。荧光光谱分析表明,配合物与自由配体具有相似的发光特性。     

两例相同混合配体构筑的Pb(Ⅱ)/Ag(I)配位聚合物及其荧光性质

多齿配体2-咪唑乙酸(Hima)、4,4'-连吡啶分别与金属盐Pb(NO₃)₂和AgNO₃反应,得到[Pb₂(4,4'-bipy)(ima)(NO₃)₃]_n(1, 3D framework)和[Ag₄(4, 4'-bipy)₃(ima)₂(NO₃)₂(H₂O)₂]_n(2, 3D framework)两个配位聚合物。根据配位聚合物的结构特点,研究了这两个配位聚合物荧光性质等物理化学性能。配位聚合物1在最大激发波长(λ_ex=346 nm)激发下,荧光的最大发射波长为552 nm,配位聚合物2在最大激发波长(λ_ex=369 nm)激发下,荧光的最大发射波长为444 nm。这可能是由于金属和配体之间发生了电荷转移(LMCT)。     

铜(Ⅱ)配合物{[Cu(OMBA)2]2·(DMF)2}的合成、CT-DNA结合及细胞毒性

合成了配合物{[Cu(OMBA)₂]₂·(DMF)₂}(OMBA =邻甲基苯甲酸,DMF = N,N-二甲基甲酰胺),配合物结构经元素分析、IR和X射线单晶衍射表征,该配合物属于三斜晶系,P1空间群,晶胞参数为a=1.037 0(5) nm, b=1.053 6(4) nm, c=1.105 9(5) nm, α=62.737(6)°, β=73.355(7)°, γ=63.231(7)°, Z=1, D_c=1.416 g·cm^-3, F(000)=422,最终结构残差因子R₁=0.051 5, wR₂=0.140 4。采用紫外、荧光和黏度法研究了配合物和小牛胸腺DNA (CT-DNA)的相互作用方式。结果表明,配合物与DNA的结合常数K_b=939.61 L·mol^-1,K_sv=3.00×10³ L·mol^-1,猝灭速率常数K_q=3.00×10¹¹ L·mol^-1·s^-1。配合物静态猝灭CT-DNA的荧光,结合常数K_a=5.38×10³ L·mol^-1,结合位点n=1,配合物对胃癌细胞A549、宫颈癌细胞Hela和肝癌细胞HepG2有抗增殖作用。     

一种多吡啶铜(Ⅰ)配合物的合成、结构及DNA光裂解研究

本文以1-甲基-4′-对苯甲基-2,2′,6′,2″-三联吡啶六氟磷酸盐(L)为配体合成了一例新的铜配合物[CuL₂](PF₆)₃·H₂O(配合物1)。通过X射线单晶衍射技术、热重分析和X射线光电子能谱(XPS)对所合成的配合物进行了结构的表征和化学价的分析。单晶衍射分析结果表明,该配合物属于单斜晶系,P2_1/c空间群,晶胞参数为a=1.273 15(10) nm、b=1.902 01(13) nm、c=2.109 55(17) nm、β=101.269(2)°、V=5.009 9(7) nm³。XPS分析结果表明,配合物中的铜离子是以＋1价的形式存在。热重分析表明,该配合物具有较高的热稳定性。琼脂糖凝胶电泳实验表明,该配合物在光照条件下能有效使DNA裂解,表明该配合物具有明显的潜在生物活性。     

吡嗪席夫碱银配位聚合物的晶体结构、发光性质和抗菌活性

利用2-乙酰基吡嗪和异烟肼在无水乙醇中反应得到席夫碱化合物N-[(1-吡嗪基)-1-亚甲基]异烟酰肼(L)。以L和硝酸银为原料,通过扩散法合成了配位聚合物{[Ag₃L₂(NO₃)₂]CH₃CN}_n,并通过X-射线单晶衍射、元素分析、红外光谱、荧光光谱对其进行结构解析和性质表征。单晶衍射分析结果表明,该配位聚合物属单斜晶系,P2₁/c空间群,晶胞参数为a=0.611 70(10) nm,b=1.347 08(3) nm,c=2.018 69(4) nm,V=1.661 06(6) nm³,Z=2,Mr=970.19,Dc=1.940 g/cm³,配体分子以银离子为连接点形成二维网状结构。荧光光谱分析表明配体和配位聚合物均有较好的发光性能,且配位聚合物荧光强度优于配体。抗菌活性表明,配位聚合物对白色葡萄球菌、藤黄八叠球菌及枯草芽孢杆菌有较好的特异性,具有良好的医药应用前景。     

2,2'-联吡啶-6,6'-二甲酸镍(Ⅱ)配合物的合成与表征

以2,2'-联吡啶-6,6'-二甲酸(6,6'-H₂bpdc)和乙酸镍为原料,用水热法合成配合物[Ni(6,6'-Hbpdc)₂]·4H₂O (1)。用元素分析、X射线粉末衍射和单晶衍射、红外光谱对配合物1的组成和结构进行了表征,并研究了其热稳定性。单晶结构显示,配合物1属于三斜晶系,P1空间群,晶胞参数为a=1.011 2(9) nm、b=1.084 9(9) nm、c=1.267 6(11) nm、α=112.672(2)°、β=101.025(3)°、γ=90.008(3)°。配合物1的中心Ni²⁺与配体中的N、O原子配位,形成六配位的扭曲八面体几何构型,并通过分子间氢键形成三维超分子结构。热稳定性研究表明,配合物1在氮气气氛中的热分解反应包括脱水和配体的氧化分解,最后残余物为NiO。     

吡啶-2,6-二甲酸铅配位聚合物的绿色合成与表征

以吡啶-2,6-二甲酸(H₂pda)和乙酸铅为原料,用室温固相法合成配位聚合物[Pb(μ-pda)]_n (1),用元素分析、X射线粉末衍射和单晶衍射、红外光谱对聚合物1的组成和结构进行了表征,并研究其热稳定性和荧光性能。单晶结构显示,1属于单斜晶系,P2₁/n空间群,晶胞参数为a=0.980 84(11) nm,b=0.554 73(7) nm,c=1.433 62(16)nm,β=105.093(3)°。1的分子结构由2个Pb²⁺和2个pda^2-构成,含2个[Pb(μ-pda)]单元,每个Pb²⁺与来自pda^2-的6个氧原子和1个氮原子配位,形成了七配位的单帽三角棱柱构型。热稳定性研究表明,1在氮气气氛中的热分解反应包括配位聚合物骨架的坍塌和配体的氧化分解,热解残余物为PbO。荧光性能测试结果表明,该配位聚合物具有荧光性,其荧光可能来自配体内部的π^*→π电荷跃迁。     

吡啶鎓盐配体构筑的多钼酸基配合物的合成、结构及光催化性能

本文在水热条件下合成了一例同多钼酸阴离子[δ-Mo₈O₂₆]^4-基配合物[Co(bipbc)(δ-Mo₈O₂₆)_0.5(H₂O)₃] (bipbc=4,4-双[(4-羧基吡啶)甲基]联苯),其为一维链状结构,包含环型双核钴配合物[Co₂(bipbc)₂]⁴⁺和[δ-Mo₈O₂₆]^4-簇。该配合物结晶于单斜晶系,P2₁/n空间群,a=1.147 9(8) nm,b=1.440 9(11) nm,c=2.082 9(16) nm,β=93.469(2)°,V=3.438 8(4) nm³,Z=4,M_r=1 129.18,F(000)=2 204,μ=1.979 mm^-1,D_c=2.181 mg·m^-3,S=1.019,R₁=0.056 2,wR₂=0.137 7。光催化性质研究表明,在可见光、近红外光和全光谱的光照条件下,标题配合物对龙胆紫(GV)和亚甲基蓝(MB)的降解,表现出一定的光催化活性。     

1,3,5-三(羧基甲氧基)苯镍配位聚合物的合成、晶体结构及性质研究

采用溶剂热法,1,3,5-三(羧基甲氧基)苯为定向配体和乙酸镍反应构筑了一个新型的金属配位聚合物[Ni(TB)₂(H₂O)₂]_n·2H₂O,其中H₃TB=1,3,5-三(羧基甲氧基)苯,通过元素分析、IR及X射线单晶衍射对配合物结构进行表征,并研究其荧光性质、热稳定性及Hirshfeld表面作用力。单晶结构分析表明,该配合物属于三斜晶系,空间群$P \overline{1}$,配合物中心离子Ni(Ⅱ)分别与来自两个水分子上的氧原子及四个不同1,3,5-三(羧基甲氧基)苯配体的羧酸氧原子配位,形成六配位的NiO₆八面体构型,并通过与1,3,5-三(羧基甲氧基)苯配体的氧原子配位不断延伸形成具有孔洞结构的一维链状构型。配合物具有良好的荧光性能和热稳定性。Hirshfeld表面作用分析表明配合物分子中O…H/H…O作用占主导且占比为39.0%,而H…H的作用力占比为25.9%,O…O的作用力占比为13.6%。     

4-硝基氮氧化吡啶-2-甲酸构筑的镧、镨配合物的合成、晶体结构及荧光性质

选择刚性有机化合物4-硝基氮氧化吡啶-2-甲酸(POA)作为配体，与稀土金属La(III)、Pr(III)反应，合成了2个一维配位聚合物。X射线单晶衍射结果表明：配合物1的分子式为{[La(POA)₃H₂O]·CH₃OH}_n,属于单斜晶系，空间群是P2₁/c。该晶胞参数分别为a=1.756 8 nm,b=0.663 6 nm,c=2.048 6 nm,α=90°,β=96.96°,γ=90°,V=2.370 7 nm³,M_r=738.28。配合物2的分子式为{[Pr(POA)₃H₂O]·H₂O}_n,属于单斜晶系，空间群是P2₁/c。该晶胞参数分别为a=1.757 8 nm,b=0.656 9 nm,c=2.046 7 nm,α=90°,β=97.20°,γ=90°,V=2.344 8 nm³,M_...     

Keggin型多酸基超分子化合物H3[{H(4-AP)}6(PMoⅤ6MoⅥ6O40)]的结构和电催化性能

通过水热合成方法,以钼酸铵、氯化镍和4-氨基吡啶为原料成功合成了一个Keggin型多酸基超分子化合物H₃[{H(4-AP)}₆(PMo^V₆Mo^VI₆O₄₀)] (4-AP=4-氨基吡啶)。该化合物的结构单元包含一个[PMo^V₆Mo^VI₆O₄₀]^9-阴离子和6个质子化的配体。而[PMo^V₆Mo^VI₆O₄₀]^9-阴离子与配体之间通过N(1)—H(1)…O(3)、N(2)—H(2A)…O(5)和N(2)—H(2B)…O(1)三种氢键相互作用,进而形成二维超分子层。通过X射线单晶衍射、IR和粉末X射线衍射对其进行表征。晶体结构分析表明:该标题化合物属于三方晶系,R-3空间群,a=2.191 2 (10) nm, b=2.191 2 (10) nm, c=1.042 3(5) nm, α=β=90°, γ=120°, V=4.333 8(4) nm³, Z=3, R₁=0.036 2, wR₂=0.095 6, 电催化性质研究表明该标题化合物对H₂O₂和K₂Cr₂O₇具有良好的电催化还原效果,以及对抗坏血酸具有良好的电催化氧化效果。     

一种钡金属有机框架材料的合成及其晶体结构和发光性能的研究

金属有机框架(MOFs)因其独特的结构和在晶体工程与材料科学领域中的潜在应用而成为研究热点。目前,大多数MOFs都以过渡金属为中心,而具有特殊构型的第Ⅱ主族金属(碱土金属)受到的关注则相对较少。本文采用溶剂热法,以异烟酸氮氧化物(HINO)为有机配体,与二水合氯化钡(BaCl₂·2H₂O)金属盐合成了一种新型的三维Ba(Ⅱ)-MOF材料[Ba(INO)₂]_n。通过单晶X射线衍射、X射线粉末衍射、红外光谱、元素分析、热重分析、荧光光谱等测试对该Ba-MOF进行了结构和性能表征。单晶X射线衍射结果表明:[Ba(INO)₂]_n为单斜晶系,Cc空间群,晶胞参数为a=1.636 14(7) nm,b=1.126 35(4) nm,c=0.742 40(3) nm,中心离子Ba(Ⅱ)为高配位数的九配位变形三帽三角棱柱体几何构型。[Ba(INO)₂]_n结构中的Ba—O一维链由B型INO配体连接形成二维平面层结构,再由A型INO配体沿着4个方向延伸连接形成三维框架。然而有趣的是,当Ba—O一维链直接由A型INO配体连接时即可形成三维微孔框架,而B型INO配体则进一步撑起该三维框架形成坚实稳定的柱撑结构。[Ba(INO)₂]_n表现出良好的热稳定性。此外,固态荧光测试显示,在330 nm紫外光激发下,[Ba(INO)₂]_n发出395 nm的蓝光,相比于HINO配体的437 nm最大发射峰,出现了明显的蓝移,这是由INO配体与Ba(Ⅱ)金属离子之间的电荷转移导致的。     

草酸配体修饰的锆取代型硅钨-氧簇合物的合成、结构和电化学性质研究

通过水热反应,成功合成了一个草酸配体修饰的四核锆取代的夹心型硅钨-氧簇合物H₁₂Na₂[Zr₄(μ₃-O)₂(μ₂-OH)₂(Ox)₂(α-SiW₁₀O₃₇)₂]·22H₂O (Ox=oxalic acid)。该夹心型硅钨-氧簇是由两个{α-SiW₁₀O₃₇}簇块通过一个{Zr₄(μ₃-O)₂(μ₂-OH)₂(Ox)₂}簇连接构成的。通过X-射线单晶衍射、IR、TG以及元素分析对该簇合物进行表征。晶体结构分析表明: 该簇合物结晶于单斜晶系,P2₁/c空间群,a=2.132 2 (6) nm, b=1.271 6 (4) nm, c=2.223 1 (7) nm, β=110.933(4)°,V=5.629 9(3) nm³,Z=2,R₁=0.061 5,wR₂=0.164 4。电化学和电催化性质研究表明标题簇合物对NO^-₂的还原有很好的电催化效果。     

5-溴-2-(4-甲基哌啶-1-基)嘧啶的晶体结构及密度泛函理论研究

嘧啶类衍生物在医药、化工和功能材料等领域有着重要应用。在药物研发,特别是抗癌药物研发领域中,5-溴-2-(4-甲基哌啶-1-基)嘧啶是一种含嘧啶环的重要中间体。本文通过一步芳香亲核取代反应合成了5-溴-2-(4-甲基哌啶-1-基)嘧啶,经溶液结晶法获得其单晶体,并进行了晶体学分析(晶系:正交晶系,空间群:P2₁2₁2₁,晶胞:a=10.181 42(6) nm, b=17.620 0(8) nm, c=10.179 02(5) nm,Z=4,ρ_c＝1.478 g·cm^-3,R=0.056 6,wR=0.168 8)。标题化合物的最优结构和前线轨道能量在B3LYP/6-311G(d, p)模式下使用密度泛函理论(DFT)计算得到,经DFT优化的结果与实验确定的数据相近。此外,为进一步揭示标题化合物的物理化学性质,通过DFT进一步研究了分子的静电式和前线分子轨道。