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【6h】

基于氢键构筑的二吡啶基类的超分子晶体结构及性质

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目录

摘要

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 晶体工程

1.2.1 晶体工程概述

1.2.2 晶体工程的设计

1.3 含有氢键的晶体工程

1.3.2 氢键的特征

1.3.3 氢键的研究方法

1.4 超分子盐与共晶

1.5 本论文的选题意义和研究内容

第二章 bpe与磷酸、高氯酸、硫酸组装的超分子化合物

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.2 超分子化合物的合成

2.2.3 单晶结构测定

2.3 结果与讨论

2.3.1 合成讨论

2.3.2 超分子化合物[(C12H12N222+)(H2PO4-)2]n(1)的晶体结构

2.3.3 超分子化合物[(C12H12N22+)(CIO4-)2]n(2)的晶体结构

2.3.4 超分子化合物[(C12H12N22+)(SO42-)-2H2O]n(3)的晶体结构

2.4 超分子化合物的性质研究

2.4.1 超分子化合物的纯度分析

2.4.2 超分子化合物的红外和拉曼光谱分析

2.4.3 超分子化合物1,2,3的热稳定性

2.5 理论计算研究

2.5.1 量子化学研究

2.5.2 pKa的预测

2.6 本章小结

第三章 1,4-bpeb与间苯三酚、四溴邻苯二酚组装的超分子化合物

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 实验药品与试剂

3.2.2 超分子化合物的合成

3.2.3 单晶结构测定

3.3 结果与讨论

3.3.1 合成讨论

3.3.2 超分子化合物[(C20H16N2)1.5(C6H6O3)·CH3OH]n(4)的晶体结构

3.3.4 超分子化合物[(C20H16N2)2(C6H2Br4O2)2]n(5)的晶体结构

3.4 超分子化合物的性质研究

3.4.1 超分子化合物的纯度分析

3.4.2 超分子化合物的红外和拉曼光谱分析

3.4.3 超分子化合物4,5的热稳定性

3.5 本章小结

第四章 1,3-bpeb与5-(3’-羧基苯氧基)间苯二甲酸、四溴邻苯二酚组装的超分子化合物

4.1 前言

4.2 实验部分

4.2.1 实验药品与试剂

4.2.2 超分子化合物的合成

4.2.3 单晶结构测定

4.3 结果与讨论

4.3.1 合成讨论

4.3.2 超分子化合物[(C20H17N2+)(C15H9O7-)]n(6)的晶体结构

4.3.3 超分子化合物[(C20H16N2)(C6H2Br4O2)]n(7)的晶体结构

4.4 超分子化合物的性质研究

4.4.1 超分子化合物的纯度分析

4.4.2 超分子化合物的红外和拉曼光谱分析

4.4.3超分子化合物6、7的热稳定性

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

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声明

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摘要

超分子化学主要是研究两种或两种以上的化合物通过分子间的作用力连接而成的有序的、具有特殊功能的超分子体系的科学。近年来,由于超分子化学在荧光、吸附、催化和医药等多个领域具有广阔的应用前景而引起了人们的关注。在这些分子间作用力中,氢键因为独特的方向性以及可预测性而被称为超分子化学中的“万能钥匙”。此外,含氮杂环化合物中的N原子含有孤对电子,可以轻易的接受质子而显碱性,成为氢键良好的受体,因此是晶体学家比较感兴趣的研究对象之一。而二吡啶基烯烃类及其衍生物是一类比较特殊的含氮杂环化合物,在参与自组装时常形成具有独特性质的稳定的新型超分子化合物。
  本文选用三种结构相似的吡啶衍生物1,2-二(4-吡啶基)乙烯(bpe)、1,4-双[(4'-吡啶基)乙烯基]苯(1,4-bpeb)和1,3-双[(4'-吡啶基)乙烯基]苯(1,3-bpeb),与不同的无机酸、有机酸、苯酚和苯醌类物质通过挥发法或溶剂热法进行自组装得到了7种超分子化合物晶体,初步研究了它们的结构、氢键对结构和热稳定性的影响,为探讨超分子化合物的自组装规律以及应用提供了重要的参考。本论文的具体研究内容如下:
  1.选用1,2-二(4-吡啶基)乙烯(bpe)与多种无机酸(HCl、HBr、HI、H3PO4、HClO4、H2SO4)通过挥发法进行反应,最终得到了bpe与H3PO4、HClO4和H2SO4自组装而成的三种晶体[(C12H14N222+)(H2PO4-)2]n(1)、[(C12H12N22+)(ClO4-)2]n(2)、[(C12H12N22+)(SO42-)·2H2O]n(3),通过X-单晶衍射仪测定了这三种超分子化合物的结构,并通过粉末XRD、红外光谱、拉曼光谱和差热-热重等手段对它们进行了纯度和热稳定性的分析,结果表明这三种超分子化合物具有很高的纯度和较好的热稳定性。
  2.选用1,4-双[(4'-吡啶基)乙烯基]苯(1,4-bpeb)与不同的苯酚(间苯三酚、四溴邻苯二酚)和苯醌(邻四氯苯醌、2,5-二羟基-3,6-二氯苯醌)进行研究,最终得到了1,4-bpe与间苯三酚、四溴邻苯二酚自组装而成的晶体[(C20H16N2)1.5(C6H6O3)·CH3OH]n(4)、[(C20H16N2)2(C6H2Br4O2)2]n(5),通过X-单晶衍射仪测定了这两种超分子化合物的结构,并通过粉末XRD、红外光谱、拉曼光谱和差热-热重等手段对它们进行了纯度和热稳定性的分析,结果表明它们具有很高的纯度和较好的热稳定性。
  3.选用1,3-双[(4'-吡啶基)乙烯基]苯(1,3-bpeb)与几种常见的羧酸(对苯二甲酸、4,4'-联苯二甲酸、4,4'-二苯乙烯二羧酸、5-(3'-羧基苯氧基)间苯二甲酸)、苯酚(间苯三酚、四溴邻苯二酚)和苯醌(邻四氯苯醌、2,5-二羟基-3,6-二氯苯醌)进行研究,最后成功得到了1,3-bpeb与5-(3'-羧基苯氧基)间苯二甲酸、四溴邻苯二酚自组装而成的晶体[(C20H17N2+)(C15H9O7-)]n(6)、[(C20H16N2)(C6H2Br4O2)]n(7),通过X-单晶衍射仪测定了这两种超分子化合物的结构,并通过粉末XRD、红外光谱、拉曼光谱和差热-热重等手段对它们的纯度和热稳定性进行了分析,结果表明它们具有很高的纯度和较好的热稳定性。

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