3,5-吡唑二甲酸金属配合物的合成.doc

3,5-吡唑二甲酸金属配合物的合成目的：1. 掌握3,5-吡唑二甲酸配体的合成方法2. 理解不同种类金属离子的配位特点简介：自从瑞士化学家A.Werner 1893年提出配位学说以来，配位化学成为化学发展史上的一个重要里程碑，它不仅打破了以前的共价理论和价饱和观念的局限，而且开辟了化学研究的新领域，其后逐渐成为无机化学的重要分支学科之一。一个世纪以来，配位化学始终处于化学科学的研究前沿，是近代化学中最活跃的边缘学科之一，它突飞猛进的发展日益与其它学科相互渗透。作为化学学科的理论基础学科，配位化学呈现出一些明显的趋势和特点:在广度方面，不断向其它学科(如物理学、材料科学和生命科学)延伸并与之结合，并与材料、能源、环境、生命、信息等领域交叉融合又产生了一些新的生长点;在深度方面，呈现出宏观与微观研究相结合，并更多地向微观层次深入。目前，配位化学的研究热点主要集中在以开发具有光学、电学、磁性、超导和信息存储等特殊功能材料为主要目的功能配位化学和以揭示金属离子和生命体系相互作用为主要研究内容的生物配位化学。围绕上述研究热点，世界各国许多优秀学者开展了深入的研究工作，并取得了比较丰硕的研究成果，这不仅丰富了功能配位化学和生物配位化学的研究内容，而且极大地促进了材料科学和生命科学等相关学科的发展。然而，从整体上来看，由于上述研究领域具有前沿性和挑战性，使得这些研究工作在广度上还需进一步拓宽，在研究深度上尚有待推进。配位聚合物是由金属离子和配体通过配位键组装而成的配位化合物。配位聚合物由于含有种类繁多的金属离子和有机配体，因此具有多种多样的结构形式和独特的光、电、磁等性质。配位聚合物晶体工程在许多领域有着巨大的应用前景，例如在主客体化学、分子磁学、多相催化和非线性光学等领域。目前在有些领域的应用已经实现，产生了许多有实际应用的新型材料。配位聚合物晶体工程在十多年的历史里经历了指数增长的过程，己有大量的文献对这些方面的研究成果做了报道。配位聚合物晶体材料的设计、合成、结构和性能研究是近年来非常活跃的领域，是一个跨越无机化学特别是配位化学、材料工程学、晶体工程学和拓扑学等学科的领域。在晶体工程中，利用超分子相互作用和预先设计的化学与物理性质，特意将挑选的结构单元(building block)通过设计、合成得到晶体材料。在构造这些分子材料时涉及到两类相互作用: l)连接金属中心和适当配体的配位共价键; 2)有机配体中的氢键。在配位聚合物这个特定领域里，是通过桥连配体与金属中心配位来加以伸展。这类配位聚合物的设计主要是通过探讨有机配体的对称性和与金属中心配位行为来形成特定的网络拓扑结构。无机晶体工程可以利用强的、多的相互作用(即配位键和共价键)来构造晶体材料。然而，包含共价网络或金属配位网络的晶体材料通常要比仅由有机构造单元之间的氢键作用形成的网络稳定。在合成配位聚合物时，需要用桥联配体通过共价键把多个金属离子连接起来，形成不同维数的、排列成一定规则形状的超分子结构。配位聚合物在吸附、催化、分离、气体储存等领域有着潜在的巨大用途。各国的研究工作者投入了大量的精力，也为此做出了很大的贡献。很有名的科学家包括Yaghi, Fujita等。人们常选用的桥联配体有4,4-联吡啶(bpy)、对苯二甲酸以及含有不同配位基团的配体如2,6-吡啶二甲酸，4,5-咪唑二甲酸和3,5-吡唑二甲酸等。 其中，人们对3,5-吡唑二甲酸的配位模式做了大量的研究，主要的配位模式如下：3,5-吡唑二甲酸的分子结构（C5H4N2O4，156.10） 采取的配位模式，主要取决于金属离子、反应条件、溶剂和其他配体的参与。根据软硬酸碱理论，前过渡元素特别是稀土是硬酸，所以是亲氧元素；而后过渡金属元素是软酸，因此是亲硫元素。当我们选择不同的金属元素的相应离子与该配体作用时，配位的模式将是不同的。我们准备选用铜离子和镧离子与该配体反应，以便得到不同配位模式的3,5-吡唑二甲酸的配位聚合物，通过IR分析，力求确定配位模式问题。实验仪器及试剂：量筒(5mL、10mL、100mL)、圆底烧瓶(50mL或100mL)、恒压漏斗、磁力搅拌器、抽滤装置(三步皆有)、显微熔点测定仪、烧杯(50mL、100mL)、电热套、胶头滴管乙酰丙酮、水合联氨（水合肼）、KMnO4，浓盐酸，0.1 M AgNO3溶液，25% NaOH溶液、NiSO46H2O、甲醇、吡啶、乙酸乙酯等实验步骤：1、 3,5-二甲基吡唑的制备（，C5H8N2，96.13）取3.5mL水合联氨（80%）、10 mL水于50或 100 mL的圆底烧瓶中搅拌，冰浴，量取5mL乙酰丙酮用恒压漏斗缓慢的滴入烧瓶中，有白色固体产生，溶液变浑浊，约30 min加完后，移除冰浴继续搅拌反应1 h。抽滤，得白色固体。在烘箱中烘干，测熔点（96 98 C），称重。2、一水3,5-二甲酸吡唑（H2Dcp）的制备将得到的固体放入小烧杯中，加入约25 mL水搅拌，得到固体悬浮液。加热到70。称取4倍（384.52g）于所得固体摩尔量的高锰酸钾，研细，分批少量加入烧杯中，温度控制在90-95，得到有黑色固体的紫色溶液。加完后继续搅拌反应1 h，趁热抽滤，得到澄清或略带紫色滤液，用10 mL沸水洗涤固体。冷却后，搅拌逐滴加入浓盐酸，调pH至1-2，产生白色沉淀，抽滤得到白色固体，少量水洗。烘干称重。测熔点 （大于300 ）。3、 配合物 Ni4(HDcp)4(py)122(py)5CH3OH3H2O的合成将3mmol HDcp和3 mmol NiSO46H2O 以等摩尔比混合溶于 15 mL水中，再称取摩尔数略少于HDcp的固体NaOH溶于 10 mL水中，将NaOH溶液缓慢的滴加到上述的混合溶液中搅拌0.51h，抽滤，得淡蓝绿色粉末状固体。将该固体在90