基于W/S/Cu簇单元构筑的配位聚合物

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本论文的工作着重研究了W/S/Cu簇单元作为节点构筑配位聚合物时的表现,以及多孔W/S/Cu配位聚合物的客体吸附、交换以及溶剂致变色性质和在分子识别方面的应用。  配合物1,2,3具有相似的结构,包含六核簇单元(WS4Cu5)3+,Ⅴa(表3-1),其中的五个Cu+离子在WS42-周围呈现四角锥构型分布。Ⅴa簇单元是第一次被用于构筑W/S/Cu簇配位聚合物,其充当四面体节点通过四组dpmh配体对与相邻的四个Ⅴa单元相连形成了类金刚石网络(dia)结构。四重穿插的dia骨架间形成了截面大小为6.6×6.6(A)的圆形孔道。配合物1x由七核簇单元(WS4Cu6)4+,Ⅵa构成,其中的六个Cu+离子在WS42阴离子周围呈现八面体构型分布。Ⅵa簇单元通过两组dpmh配体对和两个dpmh单配体与四个相邻的Ⅵa单元相连形成了dia网络结构。  配合物4包含一个(WS4Cu3)+,Ⅲa簇单元,其中的三个Cu+离子在WS42-周围呈现平面三角形分布。在配合物4中,Ⅲa簇单元充当了“V”字形节点由dppz配体对和dppz单配体交替连接形成了“之”字形链状结构。  配合物5由很长的配体dpbp构筑形成,其包含四个阳离子骨架[WS4Cu4(dpbp)2]n2+和四个阴离子骨架[WS4Cu3I2(dpbp)2]-n,它们分别由四核的[WS4Cu3I2]-,Ⅲa簇单元和五核的[WS4Cu4]2+,Ⅳa簇单元构成,形成史无前例的八重不等价穿插结构,其穿插类型为[2+2+(2*2)]。尽管具有极高的穿插形式,配合物5中形成了截面大小为20×10(A)的菱形孔道,这主要是归因于该配合物独特的穿插类型以及阴阳离子骨架互穿的结构特征。  配合物6,7,8具有相似的结构,包含五核的(WS4Cu4)2+,Ⅳb簇单元(表3-1)。Ⅳb簇单元与配合物5中的Ⅳa簇单元为异构体,是第一次被用于构筑W/S/Cu簇配位聚合物,可以被形容为一个四角锥构型的Ⅴa簇单元失去了一个位于基面的Cu+离子。在配合物6,7,8中,Ⅳb簇单元充当了三角形节点,通过三组tpt配体对与相邻的三个Ⅳb单元相连形成了类似于SrSi2(srs)的三维网络结构。圆形笼子形成于二重srs骨架之间,笼子的内直径为11(A),空腔的体积为930(A)3。笼状结构呈面心分布,在ab平面内的笼状结构之间通过很小的孔道相连(直径为3.2×3.8(A))形成了二维孔道结构。笼状结构内可以容纳很多的溶剂客体分子,但是笼间的孔道很小,其尺寸只能容许较小的溶剂客体通过,而较大的溶剂客体则不能顺利的通过。  配合物9包含六核的(WS4Cu5)3+,Ⅴb簇单元,它是一个从未报道的新型的簇单元。Ⅴb簇单元与配合物1中的Ⅴa簇单元是异构体,其中的五个Cu+离子与W原子处于同一个平面内。在配合物9中,Ⅴb簇单元充当了“T”字形节点,通过三个dpta配体与相邻的三个Ⅴb簇单元相连形成了类砖墙结构。  配位聚合物10,11,12具有相似的结构,包含五核的(WS4Cu4)2+,Ⅳa簇单元。Ⅳa簇单元充当了四面体节点,通过两组dptz配体对和两个dptz单配体与四个相邻的Ⅳa单元相连形成了dia结构。配合物10由六重dia骨架穿插形成了截面尺寸为5.4×5.3(A)方形纳米管结构。C-H…N氢键形成于穿插骨架的dptz配体对之间。TG和变温XRD结果表明在失去溶剂客体后该物质的纳米管状结构依然可以稳定存在至170℃。除去溶剂客体的样品10,依然保持单晶状态,在失去溶剂客体后,该物质的孔道发生了微小的膨胀而变为5.7×5.3(A),单胞体积增大了1.5%,C-H…N氢键变弱为3.371(2)(A)。通过客体交换的方法,制备得到包含不同客体的配合物10(∪)solvent。我们发现10(∪)solvent在包含了不同溶剂客体后具有特定的颜色。随着溶剂客体极性的增加10的光吸收带发生蓝移显示出负溶剂致变色效应。10(∪)solvent的带隙与溶剂客体的极性ENT存在很好的线性关系,以及它对溶剂分子的选择性,耐用性和稳定性方面的表现优良,表明其可以作为有效的探测这些溶剂分子的识别材料。
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