2-丙基-1H-4,5-咪唑二酸构筑的镉(Ⅱ)配位聚合物的合成、晶体结构、形貌及荧光性质.pdf

第 2 9卷第 1期 2 01 3年 1月 无 机 化 学 学 报 C HI NE S E J O URNAL OF I NORGA NI C C HEMI S T R Y V o 1 2 9 No 1 1 7 0 1 7 4 2 丙基 1 日 4 5 咪唑二酸构筑的镉 配位聚合物的合成 晶体结构 形貌及荧光性质 顾金 忠 朱孔 阳 赵 四杰 f 甘肃省有色金属化学与资源利用重点实验室 二 2 1 州大学化学化工学院 兰州 7 3 0 0 0 0 摘要 通过水热方法 采用 H 3 p i md a 2 p r o p y 1 1 H i mi d a z o l e 一 4 5 一 d i ca r b o x y l i c a cid C d S O 4 8 3 H2 0和 N d 2 0 3 反应 合成了 1个具 有一维孑 L 道的配位聚合物 C d H 2 p i m d a 2 1 并对其结构和荧光性质进行了研究 结构分析结果表明该聚合物的晶体属于单斜 晶系 P 2 n空间群 4个 H 2 p i m d a 一 配体桥联 4 t i I Ni Nt I T 1 个方环 这些环通过镉 离子与H 2 p im d a 一 配体的配位作用形 成了 1 个具有一维孔道 的三维框架结构 值得关注的是配合 物 1的晶体呈现一种微米管的外型 研究表明 该聚合物中在 室温 下能发 出很强 的兰色荧 光 关键 词 镉 配位聚合物 2 丙基 1 H一 4 5咪 I iI 管状 晶体 一维孔道 荧光性质 中图分类号 0 6 1 4 2 4 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 4 8 6 1 2 0 1 3 0 1 0 1 7 0 0 5 DOI 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 1 4 8 6 1 2 0 1 3 0 0 0 4 4 S y n t h e s i s C r y s t a l S t r u ct u r e Mo r p h o l o g y a n d L u min e s ce n t P r o p e r t i e s o f a C d II Co o r d in a t io n P o l y me r Co n s t r u ct e d b y 2 P r o p y l 1 H imid a z o l e 4 5 d ica r b o x y l ic Acid GU J in Z h o n g Z HU Ko n g Ya n g Z HAO S i J ie K e y L a b o r a t o r y o f N o 1 7 0 1 1 Me t a l C h e m t r y a n d R e s o u r ce s U t i l i z a t i o n of G a n s u P r o v i n c C o l l e g e o f C h e m i s t r y a n d C h e m i cal E n g i n e e r in g L a n z h o u U n i v e r s i t y L a n z h o u 7 3 0 0 0 0 Ab s t r a ct U n d e r h y d r o t h e r ma l co n d it io n s C d S O4 8 3 H2 O r e a ct s wi t h 2 p r o p y 1 1 H imid a z o l e 4 5 一 d ica r b o x y l ic a cid H z p i md a in t h e p r e s e n ce o f N d 2 0 3 p r o d u cin g a n o v e l co o r d in a t io n p o l y me r C d H2 p i md a d 1 C o m p l e x 1 cr y s t a l l iz e s in mo n o cl in ic s p a ce g r o u p P 2 1 n w it h a O 8 2 3 5 0 3 b 1 0 7 0 5 4 5 c 1 1 1 8 5 0 5 n m 卢 9 0 0 8 2 2 V O 9 8 6 0 6 7 1 n m0 a n d Z l 2 S in g l e crys t a l X r a y d if f r a ct io n s t u d i e s s h o w t h a t co m p l e x 1 h a s a 3 D o p e n co o r d in a t io n f r a me w o r k w it h 1 D ch a n n e l s I t iS wo r t h n o t i n g t h a t micr o s co p i c s in g l e cr y s t a l t u b e s w e r e a s s e mb l e d w it h co mp o u n d 1 L u mi n e s ce n t p r o p e r t ie s o f co mp o u n d 1 h a s a l s o b e e n s t u d ie d C C DC 8 4 9 0 5 9 Ke y w o r d s ca d m i u m 1 I 1 co o r d in a t i o n p o l y me r 2 p r o p y l l H i mi d a z o l e 一 4 5 一 d ica r b o x y l ic a cid s i n g l e cr y s t a l t u b e 1 D ch a n n e l s l umine s ce nt pr o pe r t ie s 0 I n t r o d u ct io n T h e d e s ig n a n d s y n t h e s is o f t r a n s i t io n me t a l co o r d in a t io n p o l y me r s me t a l o r g a n ic co mp l e x e s h a v e a ch ie v e d g r e a t p r o g r e s s o v e r t h e p a s t d e ca d e T h e s e co o r d in a t io n p o l y me r s h a v e s h o w n v e r s a t il e a r ch i t e ct u r e a cco mp a n ie d wit h d e s ir a b l e p r o p e r t ie s l i k e l u min e s ce n t ma g n e t ic ca t a l y t ic a n d g a s a b s o r p t i o n a n d s e p a r a t i o n p r o p e r t ie s z 9 Ma n y mu l t i ca r b o x y l a t e o r h e t e r o cy l ic ca r b o x y l ic a cid s h a v e b e e n u s e d f o r t h is p u r p o s e I n t h e d e s ig n e d s y n t h e s is o f t h e t r a n s it io n me t a l co o r d in a t i o n p o l y me r s imi d a z o l e 4 5 一 收稿 日期 2 0 1 2 0 4 1 3 收修改稿 日期 2 0 1 2 1 0 0 2 国家 自然科学基金f N o 资助项 目 通讯联系人 E ma i l g u j z h l z u e d u cn 会员登记号 S 0 6 N 5 8 9 2 M1 0 0 4 第 1期 顾 金忠等 2 一 丙基 1 H 4 5 一 咪唑二酸构筑的镉 配位 聚合物 的合成 晶体结构 形貌及 荧光性质 1 7 1 d ie a r b o x y l ic a cid H 3 I DC is a n e x ce l l e n t a r o ma t ic d ica r b o x y l a t e l ig a n d wh ich ca n a f f o r d a t mo s t t wo N a n d f o u r O co o r d in a t i o n s i t e s a n d h a s s t r o n g p o t e n t ia l t o a ct a s a b r id g in g l ig a n d W e a n d o t h e r s r e p o r t e d ma n y co o r d i n a t io n p o l y me r s wit h in t r ig u in g a r ch i t e c t u r e s a n d in t e r e s t in g p r o p e rt ie s b a s e d o n H3 I DC 1 3 2 1 I n o r d e r t o e x t e n d o u r in v e s t ig a t io n s in t h is fi e l d w e ch o s e o n e a n a l o g u e l ig a n d 2 p r o p y l 一 1 H imid a z o l e 一 4 5 d ica r b o x y l ic a cid H 3 p imd a w i t h a p r o p y l s u b s t i t u e n t in t h e t wo p o s it io n o f t h e imid a z o l e g r o u p b e ca u s e it ma y in t r o d u ce a d d it io n a l s t r u ct u r a l co n s t r a in i n co n t r o l l i n g t h e a s s e mb l y o f me t a l o r g a n ic n e t w o r k s 2 2 I n t h is p a p e r we r e p o r t t h e s y n t h e s is a n d ch a r a ct e r iz a t i o n o f t h e co o r d in a t io n p o l y me r C d H 2 p imd a 2 1 1 Ex p e r ime n t a l I I Re a g e n t s a n d p h y s ica l me a s u r e me n ts A l l ch e mi ca l s w e r e o f a n a l y t ica l r e a g e n t g r a d e a n d u s e d wit h o u t f u rt h e r p u r ifi ca t io n Carb o n h y d r o g e n a n d n it r o g e n we r e d e t e r min e d u s in g a n E l e me n t ar Va r io EL e l e me n t a l a n a l y z e r I R s p e ct r a w e r e r e co r d e d u s in g KBr p e l l e t s a n d a B r u k e r E Q U I N O X 5 5 s p e ct r o me t e r T h e r mo g r a v ime t r ic a n a l y s is T G d a t a w e r e co l l e ct e d o n a Ne t z s ch T G一 2 0 9 in s t r u me n t wit h a h e a t in g r a t e o f 1 0 mi n 1 E x cit a t io n a n d e mis s i o n s p e ct r a w e r e r e co r d e d o n a n Ed in b u r g h F L S 9 2 0 fl u o r e s ce n ce s p e ct r o me t e r a t r o o m t e mp e r a t u r e f o r t h e s o l id s a mp l e s 1 2 S y n t h e s is o f Cd Hz p imd a 2 1 A mi x t u r e o f C d S 0 4 8 3 H z O 0 1 2 8 g 0 5 m mo 1 H 3 p i md a 0 4 0 0 g 2 0 mmo 1 a n d N d 2 0 3 0 1 6 8 g 0 5 0 mmo l 1 we r e d is s o l v e d in 1 0 mL d is t il l e d w a t e r T h e r e s u l t in g s o l u t io n p H 3 0 w a s s t i r r e d for a b o u t l h a t r o o m t e mp e r a t u r e s e a l e d in a 2 5 mL T e fl o n 1 in e d s t a in l e s s s t e e l a u t o cl a v e a n d h e a t e d a t 1 6 0 for 5 d u n d e r a u t o g e n o u s p r e s s u r e f o l l o w e d b y co o l in g t o r o o m t e mp e r a t u r e a t a r a t e o f 1 0 h 1 Co l o u r l e s s t u b e s h a p e d cr y s t als o f 1 we r e is o l a t e d ma n u a l l y a n d w a s h e d wi t h d is t il l e d w a t e r Yie l d 0 0 7 5 g 3 0 b a s e d o n C d F o u n d for C 1 6 H1 8 C d N 4 0 8 C 3 7 5 7 H 3 8 8 N l 1 4 3 A n a 1 C a l cd c 3 7 9 2 H 3 5 8 N 1 1 O 6 I R K B r cm a s C O 2 1 6 2 5 a n d l 5 4 2 s C O 2 l 4 6 2 a n d l 3 8 6 1 3 S t r u ct u r e d e t e r min a t iO il s S i n g l e cr y s t a 1 d a t a o f 1 w e r e co l l e ct e d a t 2 9 6 2 1 K o n a B ruk e r S ma rt Ap e x 1 0 0 0 CC D d iff r a ct o me t e r w it h M o Ka r a d i a t io n 0 0 7 1 0 7 3 n m A s u mma r y o f t h e crys t a l l o g r a p h y d a t a a n d s t ruct u r e r e fi n e me n t i s g iv e n in T a b l e 1 a n d s e l e ct e d b o n d l e n g t h s an d a n g l e s o f t h e co mp l e x 1 a r e l i s t e d in T a b l e 2 T h e s t ruct u r e wa s s o l v e d u s in g d ir e ct me t h o d s w h i ch y ie l d e d t h e p o s it io n s o f all n o n h y d r o g e n a t o ms T h e s e w e r e r e fi n e d fi r s t is o t r o p ica l l y a n d t h e n a n is o t r o p ica l l y A1 1 t h e h y d r o g e n a t o ms w e r e p l a ce d in ca l cu l a t e d p o s it io n s wit h fi x e d is o t r o p ic t h e r mal p a r a me t e r s a n d in cl u d e d in s t ruct u r e f a ct o r ca l cu l a t i o n s in t h e fi n a l s t a g e o f f u l l ma t r i x l e a s t s q u a r e s r e fi n e me n t Al l ca l cu l a t i o n s w e r e p e r f o r me d u s in g t h e S HEL XT L 一 9 7 s y s t e m 2 3 1 CC DC 8 4 9 0 5 9 Ta b l e 1 Cr y s t a l d a t a f o r co mp l e x 1 Co mp l e x 1 C r y s t a l s iz e mm O 2 8x 0 2 6 x 0 2 4 C h e mi ca l f o r mu l a C 1 6 H1 8 N 4 C d O 8 0 r a n g e f o r d a t a co l l e ct i o n 2 6 3 2 6 0 0 Mo l e cu l a r we ig h t 5 0 6 7 4 Limit in g ind ice s 1 0 h 1 0 一 1 3 k 1 0 一1 3 l 1 3 C r y s t a l s y s t e m Mo n o cl in ic Re fl e ct i o n s co l l e ct e d u n i q u e 5 4 7 8 1 9 3 8 0 0 2 0 7 S p a ce g r o u p P 2 t g cm 3 1 7 0 7 a n m 0 8 2 3 5 0 3 1 m l n 一 1 1 5 9 b n m 1 0 7 0 5 4 5 D a t a r e s t r a i n t s p ar a m e t e r s 1 9 3 8 1 0 3 1 6 3 c n m 1 1 1 8 5 0 5 1 G o o d n e s s o f fit o n F 1 0 2 2 p 9 0 0 8 2 2 F i n a l R i n d i ce s U 2 R l w R 2 0 0 3 0 4 0 0 7 5 7 V a m O 9 8 6 0 6 7 1 R i n d ice s a l l d a t a Rl w R 2 0 0 3 8 5 0 0 8 1 9 Z 2 L a r g e s t d i ff p e a k a n d h o l e e n m s 6 9 4 a n d一 5 3 5 F o o 0 1 5 0 8 1 7 4 无机化学学报 第 2 9卷 2 3 9 n m f o r f r e e H 3 p im d a l ig a n d F o r c o mp l e x 1 t h e p e a k is s h i ft e d t o 3 5 2 n m 2 9 0 n m S in c e t h e p r o f il e a n d l o c a t io n o f t h e e mis s io n b a n d i n t h e s p e c t r u m o f t h e c o mp l e x 1 a r e s imil a r t o t h o s e o b s e r v e d in t h e f r e e l ig a n d t h e y c a n b e a s s ig n e d ma in l y t o in t r a l i g a n d t r a n s it io n s F u r t h e r s t u d ie s a r e o n g o in g t o e x p l o r e t h e p o t e n t ia l a p p l ic a t io n s o f t h e s in g l e c r y s t a l t u b e s 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 Wa v e l e n g t h n l n F ig 7 S o l id s t a t e e mis s io n s p e c t r a o f H3 p imd a l ig a n d a n d c o mp o u n d 1 a t r o o m t e mp e r a t u r e Re f e r e nc e s 1 Z h a n g F W L i Z F G e T Z e t a 1 I n o r g C h e m 2 0 1 0 4 9 3 7 7 6 3 7 8 8 2 L i L N L u o J H Wa n g S Y e t a 1 C r y s t G r o w t h D e s 2 0 1 1 1 1 3 7 4 4 3 7 4 7 3 C h a n g Y J L iu D R e n Z G e t a 1 I n o r g C h e m C o m mu n 2 0 1 1 1 4 4 0 3 4 0 6 4 Wa n g H L Z h a n g D P S u n D F e t a 1 C r y s t E n g C o m m 2 0 1 0 1 2 1 0 9 6 1 1 0 2 5 C h e n S C Z h a n g Z H Z h o u Y S e t a 1 C r y s t G r o w t h D e s 2 0 1 1 1 1 4 1 9 0 41 9 7 6 S o n g Y S Y a n B C h e n Z X I n o r g C h e m C o mm u n 2 0 0 5 8 1 1 6 5 一 l 1 6 8 7 Wa n g H L Z h a n g D P S u n D F e t a 1 C r y s t G r o w t h D e s 2 0 0 9 9 5 2 7 3 5 2 8 2 8 C o r ma A I g l e s ia s M L l a b r e s i X a m e n a F X e t a 1 C h e m Eu r 2 0 1 0 1 6 9 7 8 9 9 7 9 5 9 J ia n g G Y Wu T Z h e n g S T e t a 1 C r y s t G r o w t h D e s 2 0 1 1 1 1 3 71 3 3 7 1 6 1 0 S c h n o b fic h J K L e b e l 0 C y c h o s z K A e t a 1 A C h e m S o c 2 0 1 0 1 3 2 1 3 9 41 1 3 9 4 8 1 1 X u C Y L i L K Wa n g Y P e t a 1 C r y s t G r o w t h D e s 2 0 1 1 1 1 4 6 6 7 4 6 7 5 1 2 G u J Z L n D Y G a o Z Q e t a 1 S o l i d S t a t e C h e m 2 0 1 1 1 8 4 6 7 5 6 8 3 1 3 C a u d l e M T K a m p f J W K i r k M L e t a 1 Am C h e m S o c 1 9 9 7 1 1 9 9 2 9 7 9 2 9 8 1 4 R a j e n d ir a n T M K i r k M L S e t y a w a t i I A e t a 1 C h e m C o mmu n 2 0 O 3 8 2 4 8 2 5 1 5 L i u Y L K r a v t s o v V Wa l s h R D e t a 1 C h e m C o m mu n 2 0 0 4 2 8 0