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l,2-二硫烯由于具有离域化的π电子体系而使硫原子的电子密度较大,它们是有很强配位能力的双齿配体,其过渡金属配合物被证明是一种非常有用的分子材料构筑单元,由于它们具有新颖的性质和在电导、超导、磁学性能等方面的应用,已成为配位化学前沿领域中颇受关注的研究对象。
本论文合成了7种新的含Ni(mnt)2阴离子,3种含Pd(mnt)2阴离子和3种含Ni(tdas)2阴离子与取代苄基取代吡啶鎓离子的离子对配合物:并用元素分析、红外光谱、紫外-可见光谱及X-射线单晶衍射对这些配合物进行了表征。测定了5个三价镍配合物的磁学性质,初步构建了晶体结构和磁学性能的关系。
1.对于含取代苄基吡啶类鎓离子的配合物,其中配合物l属于单斜晶系,C2/c空间群,配合物阴、阳离子间存在π…π堆积作用和6种较弱的C-H…N氢键。阴离子形成一维链状结构,链内阴离子表现出两种重叠模式。当阳离子苯环上的CN基被F原子取代后,配合物2为三斜晶系,P-1空间群,阴离子形成了台阶式堆积方式。配合物l和配合物2都是顺磁性物质,表现为反铁磁偶合行为,呈现自旋间隙(spin-gap)特性,相转变温度分别为30 K和110 K。配合物3和4中都含有苯环上双取代的阳离子,只是阴离子中金属的氧化态不同。配合物3中阴离子通过Ni…S,Ni…Ni和π…π作用形成了一维均匀磁链,相邻阴离子间为Ni-ring重叠模式,相邻阳离子中的π…π堆积作用,促进了阳离子柱的形成,阴离子镶嵌在沿α方向堆积的四个柱状阳离子排列成的大的立方体空腔中,配合物3呈自旋间隙特性,相转变温度为155K。而4中阴离子(A)与阳离子?间通过S…Br,N…F,C…N等短程作用及C-H…Br氢键作用形成了…CCACCACC…的一维交替柱。当配合物4中阴离子的中心原子由Ni变为Pd时得到配合物5,其相邻阳离子苯环之间存在的π…π作用,两个C-H…Br氢键作用使阳离子堆积成一维柱。配合物6中N(4)与吡啶环之间的P…π作用及相邻苯环之间的π…π作用使阳离子沿bc方向堆积成一维柱,阴、阳离子间的Cl…S作用和阳离子间的p…π作用使得阳离子与阴离子在ab方向形成了…CCACCACC…的交替柱。当吡啶环上的H被乙基取代后得到配合物7,与配合物3相似的是,配合物7阴、阳离子分别堆积成柱,阴离子镶嵌在沿a方向堆积的四个柱状阳离子排列成的大的立方体空腔中。不同的是配合物7链内阴离子表现出两种Ni-ring重叠模式。配合物7为自旋间隙特性,相转变温度为90K。
2.对于含2-溴-4-硝基苄基吡啶类鎓离子的配合物,固定阳离子,改变阴离子中的中心原子时,配合物中阴、阳离子的堆积方式将发生改变。配合物8中阴离子呈阶梯式堆积方式。配合物9相邻阴离子之间存在C…N短程作用,阴、阳离子间存在5种氢键。当配合物8的阳离子吡啶环上的2-位被甲基取代,金属镍被氧化为三价时得到配合物10,该配合物阴离子呈一维交替链状结构,链内阴离子表现出Ni-S重叠模式,阳离子间通过Br…O短程作用,p…π堆积作用和C-H…O氢键堆积成柱,并且配合物呈现自旋间隙特性,相转变温度为180 K。
3.对于l,2,5-噻唑-3-二硫醇类镍配合物,配合物11中阴离子[Ni(tdas)2]2-(A)与阳离子[BzPy]+(C)沿a轴堆积成如…CCACCACC…的柱。配合物12阳离子单独堆积成柱。用三苯基膦取代配合物11中吡啶环的位置得到配合物13,其阴、阳离子之间存在3个弱的C--H…N氢键作用,相邻阳离子之间存在C-H…π和π…π堆积作用。
4.研究结果表明,阴阳离子结构的局部变化能明显改变配合物阴、阳离子中的弱相互作用,改变其排列方式,特别是阴离子的堆积方式和重叠模式,从而影响配合物的稳定性和磁学性质。