毕业论文 有机化学 开题报告.doc

2015 届本科毕业设计（论文）开题报告题 目 咪唑二四唑与Mg(II)、Ca（II）配合物的合 成与表征 学 院 化学与材料工程学院 年 级 20xx级 专 业 化学（师范） 班 级 xxxxxxx 学 号 xxxxxxxxxxx 姓 名 xxx 校内导师 xxx 职 称 xxx 校外导师 职 称 毕业设计(论文)题目咪唑二四唑与Mg(II)、Ca（II）配合物的合成与表征一、课题的目的和意义： 配位化学是在无机化学基础上发展起来的一门边沿学科，主要研究对象为配位化合物(Coordination Compounds，简称配合物) 。50年代以来以其与有机合成化学和结构化学相结合为特点，开始了无机化学的复兴时期，从而在实际上打破了传统的无机、有机和物理化学的界限，进而成为各化学分支的结合点。在众多配合物中金属离子和有机配体形成的配合物以其花样繁多的价键形式和空间结构，在化学键理论发展、配合物性能等多样性方面引起了人们广泛的研究兴趣。随着价键理论、晶体场理论以及分子轨道理论的相互交叉，不断发展，配位化学也得到了空前的发展，不再作为无机化学的边沿科学，突破传统配位化学概念，成为一门独立的化学分支而活跃于化学科学领域。含氮杂环化合物的研究所涉及范围比较广范，实际应用也是比较多，包括在农药、医药以及材料方面等。含氮杂环类化合物含有一个或多个N原子，N原子能与金属进行配位，形成配位络合物，另外，对于绝大部分的含氮杂环是具有芳香性的，对于研究络合物(如茂金属等)，是具有很广的研究空间和很深的研究价值的。四唑及其衍生物具有高氮含量、高生成焓、易于实现氧平衡、安全以及环境友好等特点, 目前对于多氮含能化合物的研究成为了国际含能材料研究领域的热点，如作为高能钝感炸药、火箭推进剂、气体发生剂以及焰火剂等。同时由于其分解产物为清洁的氮气，因此多氮化合物被称为“绿色含能材料”。此外, 四唑类及其衍生物在各种功能材料中有着广泛的应用, 如可作为碳化氮纳米材料的前驱体；部分四唑类化合物还可用作生物医药材料、农药材料等；结构中的氮原子具有较强的配位能力，还用于合成结构新颖的功能配合物材料。 理论上多氮化合物中直接相连的氮原子数目越多, 生成焓越大, 分解产物中清洁N2所占比重也越大。本次课题所选用的咪唑二四唑配体是典型的氮杂环化合物，基于文献的检索，发现含氮杂环的配合物因其独特的性质在材料、医学、药学等科学领域显示出应用前景，本课题研究咪唑二四唑与Mg(II)、Ca（II）配合物的合成与表征，重点对配体的配位方式，咪唑二四唑与Mg(II)、Ca（II）配位化合物的合成条件，晶体生成方式进行探究，并对其晶体所具有的结构进行分析，并探究其存在的潜在应用价值前景，对促进配位化学的理论与实践都具有重要的意义。二、课题研究的主要内容（论文提纲）： 本课题用咪唑二四唑与 Mg（II）、Ca(II)配位形成新型金属配合物。开展含氮杂环配体的功能金属配合物的研究，不仅能丰富配位化学的理论与实践，而且还能为这类化合物在各种不同领域的应用打基础。1、咪唑二四唑与Mg(II)、Ca（II）配合物的合成方法的研究：溶剂扩散法、挥发法、水热法等。2、反应条件的研究：Mg(II)盐、 Ca（II）盐的种类和用量配体的用量及溶剂的种类和用量不同的反应时间。 不同的pH； 不同的反应温度以及反应时间等。3、 通过红外光谱、X-射线单晶衍射等仪器分析手段对所得配合物进行表征。4、 分析配合物的晶体结构，通过结构分析研究，对分子自组装的本质和规律做探讨和分析，开拓创造新的分子物种。5、 研究配合物的潜在物理及化学性质，如荧光，热稳定性，催化性质等。3、 文献检索及参考文献目录(列明文献检索的数据库名称及检索策略，参考文献至少15篇以上）：文献检索的数据库名称：万方数据库、中国知网、中国科学院、ACS（美国化学会） 、RSC（英国皇家化学会）、德国Wiley数据库等。文献检索策略：在数据库中查找配合物、氮杂环配合物、咪唑二四唑等文献。1徐志固. 现代配位化M, 北京: 科学工业出版社,1987.2游效曾,孟庆金,韩万书.配位化学进展M.北京:高等教育出版社.2000.3孙为银,配位化学(第一版)M,化学工业出版社,2004.4郭宝章. 配位化学的奠基人维尔纳A.WernerJ. 化学教育, 1981, (6): 37.5A.Q.Wu,S.H.Wang, F.K.Zheng, etc. Tunable photoluminescence of a dual-emissive zinc(II) coordination polymer with an in-situ generated tetrazole derivative and benzenetetracarboxyliJ.Inorganic Chemistry Communications.2009. 1(6):20-22.6Q.Gang, W.G.Zhang, Y.Dai, An efficient synthesis of 5-substituted 1H-tetrazoles catalyzed by grapheneJ. Polymer Engineering & Science. 2009.02(158):1149-1155.7Bozkurt Ayhan ,Sinirlioglu Deniz , Muftuoglu Ali Ekrem , Novel composite polymer electrolyte membranes based on poly(vinyl phosphonic acid) and poly (5(methacrylamido)tetrazole)J.Polymer Engineering & Science. 2010.05(18):260-269.8Kanagathara N , Disli A , Saglam S ,etc. Synthesis, characterization and theoretical studies of 5-(benzylthio)-1-cylopentyl-1H-tetrazoleJ.SPECTROCHIMICA ACTA PART A-MOLECULAR AND BIOMOLECULAR SPECTROSCOPY. 2014.07(071):1011-1018.9Organic Chemistry; Reports Outline Organic Chemistry Study Findings from Technical University (Concise Synthesis of Tetrazole-Ketopiperazines .J.Chemicals & Chemistry , 004.01(02):144210H.Zhao, J.Xiao Acta.Crystallegr.Sect.E 2009，65，m54210Mihina, Joseph S.; Herbst, Robert M. The Reaction of Nitriles : Synthesis of Monosubstituted Tetrazoles. J. Org. Chem. 1950, 15 (5): 10821092.11Satchell, Jacqueline F.; Smith, Brian J. Calculation of aqueous dissociation constants of 1,2,4-triazole and tetrazole: A comparison of solvation models. Phys. Chem. Chem. Phys. 2002, 4 (18): 43144318.12Brockhaus ABC Chemie, VEB F. A. Brockhaus Verlag Leipzig 1965, Seite 1391.13R.A. Henry, W.G. Finnegan: An Improved Procedure for the Deamination of 5-Aminotetrazole in J. Am. Chem. Soc. 76 (1954) 290291.14F. Kurzer, L.E.A. Godfrey: Synthesen heterocyclischer Verbindungen aus Aminoguanidin in Angew. Chem. 75 (1963) 11571175.15Y.X.Li, Z.Y.Sun, T.T.Sun, Cross-linked polymers based on 2,5-disubstituted tetrazoles for unsaturated hydrocarbon detection,RSC ADVANCES,2013,3(44):21302-2130516Y.Li, L.X.Gao, F.S.Han, Efficient synthesis of 2,5-disubstituted tetrazoles via the Cu2O-catalyzed aerobic oxidative direct cross-coupling of N-H free tetrazoles CHEMICAL COMMUNICATIONS,2012,48(21):2719-2721四、课题研究的基础、现状与趋势(基于对参考文献资料的分析、综合与归纳，不少于1000字)：配位化学作为近代化学分支学科中发展最迅猛学科之一,不仅在配合物分子成键构型上有着深度的研究(包括价键理论、晶体场理论、分子轨道理论以及配位场理论等)，而且在配合物实际应用上的研究成果也是比比皆是(比如催化、储氢、吸附、磁学、光电功能性材料等方面)。配位化学近年来发展迅速，应用前景广泛，已经成为一门主流化学学科而独立于众多化学分支中，自成一派，因其理论内容发展丰富(例如花样繁多的价键形式和空间构型)，实际应用涵盖广泛(比如在分析、生化、环境化学等方面)，使之成为有机化学、分析化学、物理化学、生物化学等较多学科的交叉点，相互渗透促进发展。随着现代配位化学的深入发展,唑类配体很快成为含氮杂环一类具有吸引力的功能性配体而受到关注。这是因为唑类多为多齿配体,具有多个配位点,且配位能力较强,往往能和多种金属离子配位；在与金属离子配位时因其身结构的多样性(鳌合或桥连)容易形成分子聚集体或多维结构的配位聚合物；另外,此类配体是含氮的芳香体系,在形成配合物的过程中易形成堆积以及C一H相互作用,同时氮原子也有易于形成氢键,从而组装出许多具有新颖结构和特殊功能的超分子配合物。含氮杂环类配体配合物不但结构多姿多彩,还具有不寻常的光、电、磁、催化、吸附分离、生物活性等性质,具有良好的应用前景,故受到人们的极大关注和研究。在唑类化合物中,四唑是含四个氮原子的五元杂环,它的骨架为平面结构,具有芳香性。早些年,传统合成四唑条件比较苛刻,同时产率低、后处理困难等,四唑一直被作为药物和其它前体而被研究,它的应用与发展受到了一定的限制。直到近年来,Sharpless报道了一种简单环保、温和的合成四唑的方法之后,四唑及其衍生物越来越受到人们的关注,随之其配位化学也得到了长足的发展,它们的配合物在光、电、磁、催化及生物活性等方面展现出了诱人的前景。随着研究的深入，四唑基被引入到新型多功能配体的设计和合成中。2008年，熊仁根等对水热、溶剂热法原位合成5-取代四唑类配合物；卜显和等设计合成了系列四唑衍生物配体，将配体通过水热或溶剂热与金属离子反应，或直接利用原位反应得到了一些具有良好的荧光、吸附和磁性的功能配位化合物。四唑及其衍生物具有高氮含量、高生成焓、易于实现氧平衡、安全以及环境友好等特点,目前对于多氮含能化合物的研究成为了国际含能材料研究领域的热点，如作为高能钝感炸药、火箭推进剂、气体发生剂以及焰火剂等。同时由于其分解产物为清洁的氮气，因此多氮化合物被称为“绿色含能材料”。此外,四唑类及其衍生物在各种功能材料中有着广泛的应用,如可作为碳化氮纳米材料的前驱体；部分四唑类化合物还可用作生物医药材料、农药材料等；结构中的氮原子具有较强的配位能力，还用于合成结构新颖的功能配合物材料。理论上多氮化合物中直接相连的氮原子数目越多,生成焓越大,分解产物中清洁N2 所占比重也越大。本课题组同样注意到了四唑类配体及其衍生物拥有的独特的配位性能，继续对四唑类配体及其衍生物进行设计合成，并成功设计合成了多种四唑衍生物配体。本课题研究的咪唑二四唑配体便是其中的一种，灵活的配位方式使配体与金属离子会产生多样的结构，相信做出的配合物具有更加多元化的应用。本次选择了咪唑二四唑，对此配体的配位方式，Mg(II)、Ca（II）配位化合物的合成条件，晶体生成方式进行探究，并对其晶体所具有的结构进行分析，并探究其存在的潜在应用价值前景，对促进配位化学的理论与实践都具有重要的意义。五、本课题解决思路或实验方法1.查阅相关的文献资料，学习文献中报道的制备方法，设计可行的实验方案。2.设计合成配体的方案，咪唑二四唑配体的设计与合成；3.咪唑二四唑配体的Mg（II）、Ca(II) 配位化合物的合成技术的研究：( 1 ) 溶剂的选择：蒸馏水、乙醇、甲醇、蒸馏水和甲醇、蒸馏水和乙醇等；( 2 ) 金属离子的选择；Mg（II）、Ca(