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近十多年来,配位化学中的晶体工程受到化学家的广泛关注,其最基本的目的是用来设计,预测超分子网络的结构和特性。人们主要通过两种方式来合成系列具有特殊结构的化合物,其一,通过金属-有机配体间的强的配位作用而得到多种具有特义的拓扑结构;其二,通过分子间的弱相互作用而形成的网络结构。在这里我们主要讨论了,如何将这两种不同的方式组合起来以便合成一些新的化合物。简要内容介绍如下:
1.五个新颖的三维网状三吡嗪的Ag化合物:[Ag(dmt)]·ClO4·H2O(1),[Ag(dmt)(O2CCF3)](2),[Ag(dmt)(O2CCH3)](3),[Ag2(dmt)2(OSO3)]·H2O(4),和[Ag(dmt)(H2O)]·NO3(5)](dmt=2,4-二胺基-6-甲基三吡嗪)。X-ray晶体结构衍射表明五个化合物具有不同的结构,化合物1是一单核配合配合物,在其晶体结构中,通过配体2,4-二胺基-6-甲基三吡氰间的氢键N-H…N作用形成了一个具有孔道的三维网络结构,所有的阴离子和水分子都填充在孔道之中。化合物2和3是一维链状结构,并通过2,4-二胺基-6-甲基三吡氰间的氢键N-H…N作用形成了一个三维层状结构。化合物5为一个具有ThSi2拓扑结构的三维配位网络结构。
2.胺基三吡嗪的新型低聚物。在水溶液中,2,4-二胺基-6-甲基三吡嗪结晶,X-ray晶体结构衍射表明其结构为一二维平面结构,并包含了具有C2对称性的变形六角孔。往1的水溶液中,加入CdSO4盐自组装得化合物[(dmt)6·[SO4]·Cd(H2O)6](2),其晶体结构为一三维蜂窝状网络结构,主要由两部分组成:一,具有S6对称性的风扇形六聚体[(dmt)6·[SO4]2-,其中包含了一无序的SO42-根阴离子;二,具有D3对称性的反三角棱柱体。另外,将三氯乙酸dmt连接而形成的锯状一维长链L1;其二,由三氯乙酸与水分子间通过氢键HO-H…O-C-O…H-O-H组成的无限长的螺旋链L2。而整个加合物的结构就是通过螺旋链L2将长链L1穿连起来的三维网络结构。
3.三维墙砖型双核一价铜的异氰尿酸盐。在水热反应条件下,氰尿酰氯与硝酸铜反应意外地得到了双核一价铜的异氰尿酸盐trans-[CuI2(cyan-kN)4]·2H2O。X射线晶体结构衍射表明,双核一价铜化合物中每个铜离子与两个异氰尿酸上的一个脱去氢的氮原子成线型配位,两个铜离子之间的距离(2.883A)略大于它们在金属铜中的距离(2.56A),其几何构型接近于理想的“T”型(N-Cu-N=176.91°,N-Cu-Cu=91.54°)。异氰尿酸配体通过分子间氢键(N-H…O)作用形成一维链。由于两个成线型配位的异氰尿酸铜互相不平行(扭转角为102.64°),因此通过氢键形成的两条带状链在平行于ab平面的不同方向上延伸,链之间沿c轴方向通过铜-铜金属键连接成三维墙砖型超分子结构。同时,我们提出了可能的反应机理:(1)氰尿酰氯在水相中发生亲核取代反应形成氰尿酸;(2)氰尿酸与硝酸铜生成单核配和物;(3)在其中一个氰尿酸异构化为酮式构型的异氰尿酸的过程中,形成了双核铜的异氰尿酸盐中间体,当另一半氰尿酸发生异构化时,一个电子转移到二价铜离子上,使其还原为一价铜离子。电子能谱测试也表明了铜离子为一价。另外,我们还测试了它的固体荧光光谱,发现它在室温下发射很强的蓝光(400nm),而其相应的配体氰尿酸则没有荧光。
4.混合价铜化合物。在水热条件下,通过铜盐,邻啡罗啉和均苯三酸的钠盐间的氧化还原反应,而获得一混合价铜化合物[(Cu(Ⅱ)/Cu(Ⅰ))2(ophen)4(Htpt)]2H2O(1)(Hophen=邻羟基-邻啡罗啉和Htpt=均苯三酸),然而,用无水乙醇作为溶剂得化合物[Cu3(CN)3(pohen)3](2)(phen=邻啡罗啉)。用K3[Fe(CN)6]代替均苯三酸钠,则得到了化合物[Cu6(CN)6(phen)2](3)和[Cu(CN)(phen)](4)。它们的结构被X-ray晶体结构射线,电子能谱和红外光谱所确定。化合物1为单斜晶系,包合了两个混价铜[Cu(Ⅱ)/Cu(Ⅰ)(ophen)2]单元,而其中的两个铜离子具有不同的配位环境。化合物2是与1完全不同的化合物,X-ray晶体结构衍射表明化合物2为一含氰根的配合物,其结构为一无限螺旋长链,通过氰根将[Cu(Ⅰ)(phen)]单元联结而成。化合物3和4属于共结晶化合物,化合物3的晶体结构为一维Cu(Ⅰ)-CN作用链间的Cu(Ⅰ)-Cu(Ⅰ)作用而形成的二维网络结构。而化合物4与化合物2是同一化合物,只是它们的晶系,空间群和晶胞参数不一样。
5.五个新颖化合物的单晶结构:[Mg(H2O)6]·(C4H2N8),[Ni(en)3]·C8H4N8·H2O,[Ag(PPh3)Br]4,[Cd(pic)2(H2O)]·dmf,[Zn(tmt)(H2O)]。