含有药物活性物质的过渡金属配合物的合成.doc

1、I 摘要摘要 近几十年来，过渡金属配合物药物研究不断取得突破性成就，其在抗菌、抗肿瘤和 抗病毒等方面都具有一定优势，具有很大的开发潜力和良好的应用前景。 本文基于分子设计的思想，以二价的 Cu、Co、Mn 等为中心离子，均苯四甲酸、 1，4-双(咪唑-1-基)丁烷（bbi） 、对羟基苯甲酸等为配体，合成了 4 种新型过渡金属配合物， 并通过 X-射线单晶衍射、元素分析、IR 等对晶体结构进行了表征。 配合物 1：经 X-射线单晶衍射，配合物 1 中存在两个独立的铜中心，两个二价铜中 心都是畸变的八面体构型。均苯四甲酸作为桥连配体分别通过羧基上的氧与相邻的两个 Cu(1)中心配位，形成一维无限链

2、状结构Cu(C10H2O8)(C3H4N2)2(H2O)2n。而 Cu(2)中心原 子分别与四个咪唑及两个水配位形成零维结构片段 Cu(C3N2H4)2(C2N3H3)2(H2O)2。 配合物 2：经红外、元素分析和热重分析，利用特征峰可以推断出该配合物既含有对 羟基苯甲酸，又含有 bbi，所以可以确定配合物 2 是钴的对羟基苯甲酸和 bbi 配合物。 配合物 3：经红外、元素分析，可以确定配合物 3 是钴的对羟基苯甲酸和 bbi 配合物。 配合物 4：经红外分析以及配合物的外观表征可以推断配合物 2 是钴的对羟基苯甲酸 和 bbi 配合物。 关键词：关键词：过渡金属配合物；药物活性；单晶；合

3、成 II Abstract In recent decades, transition metal complexes drug research breakthrough achievements unceasingly, its antibacterial, antitumor and antivirus, etc have certain advantages, has great development potential and good application prospect. In this paper, based on the idea of molecular desig

4、n, with bivalent Cu, Co, Mn ions for the center, such as benzene tetracarboxylic acid, 1, 4 - double (imidazole - 1 -) butane (bbi), p- hydroxy benzoic acid as ligand, four new transition metal complexes were synthesized, and by X-ray single crystal diffraction, elemental analysis, IR, etc. To chara

5、cterize the crystal structure. Complexes 1: by X-ray single crystal diffraction, complexes 1 in two separate copper center, two bivalent copper center are distorted octahedral configurations. Benzene tetracarboxylic acid as bridging ligand separation through the carboxyl oxygen and adjacent Cu (1) t

6、he center coordination, the formation of one-dimensional infinite chain structure Cu (C10H2O8) (C3H4N2) 2 (H2O) 2 n. And Cu (2) the central atom respectively with four imidazole and two water ligand form zero dimensional structure fragment Cu (C3N2H4) 2 (C2N3H3) 2 (H2O) 2. Complexes 2: by IR, elemen

7、t analysis and thermogravimetric analysis, characteristic peak can be used to deduce the complexes containing both p-hydroxy benzoic acid, and contains bbi, so you can determine cobalt complexes 2 is p-hydroxy benzoic acid and bbi complexes. Complexes 3: by IR, element analysis, can determine cobalt

8、 complexes 3 is p-hydroxy benzoic acid and bbi complexes. Complexes 4: by IR analysis and characterization the appearance of the complexes can be concluded that cobalt complexes 4 is p-hydroxy benzoic acid and bbi complexes. Key words: transition metal complexes; Pharmacological activity; Single cry

9、stal; synthetic 目目 录录 摘 要.I ABSTRACT.II 1 绪论.1 1.1 过渡金属配合物的概述.1 1.2 过渡金属配合物的药物活性.1 1.2.1 在抗癌方面.1 1.2.2 在抗炎抗菌方面.3 1.3 国内外研究现状.3 1.3.1 用作抗癌药物的过渡金属配合物.3 1.3.2 用作抗菌药物的过渡金属配合物.4 1.3.3 用作抗炎药物的过渡金属配合物.4 1.4 本课题的研究内容及意义.4 1.4.1 研究目的.4 1.4.2 研究意义.5 1.4.3 研究内容.5 2 实验方法.6 2.1 实验试剂和仪器.6 2.1.1 仪器与设备.6 2.1.2 药品与试

10、剂.6 2.2 合成方法.7 2.2.1 配体 bbi 的合成.7 2.2.2 配合物 1 的合成.7 2.2.3 配合物 2 的合成.7 2.2.4 配合物 3 的合成.8 2.2.5 配合物 4 的合成.9 3 结果与讨论.10 3.1 配合物 1 的分析讨论.10 3.1.1 单晶数据.10 3.1.2 配合物 1 晶体结构描述.13 3.2 配合物 2 的分析讨论.15 i 3.2.1 合成方法讨论.15 3.2.2 红外光谱.16 3.2.3 元素分析.16 3.2.4 结构推断. .17 3.2.5 热重分析. .17 3.3 配合物 3 的分析讨论.18 3.3.1 合成方法讨论

11、.18 3.3.2 红外图谱.18 3.3.3 元素分析.19 3.3.4 结构推断.19 3.4 配合物 4 的分析讨论.19 3.4.1 合成方法讨论.19 3.4.2 红外光谱.19 3.4.3 结构推断.20 3.4.4 外观表征. .20 4 结论.22 参考文献.23 致谢.24 吉林化工学院学士学位毕业论文 0 1 1 绪论绪论 1.1 过渡金属配合物过渡金属配合物概述概述 过渡金属配位聚合物通常是通过某种有机配体与过渡金属的配位几何选择以及无限 网络的拓扑结构控制而形成的具有无限结构的化合物。过渡金属配合物结构多样、性质 独特，被广泛用作抗肿瘤和抗菌药，推动了无机药物在医学、药

12、学领域的发展，在医药 领域有重要的作用1。 配合物的类型有很多分类方法也有很多，例如：按中心原子可分为两类单核配合物 （只有一个中心原子的如 K2 CoCl4）和多核配合物（中心原子数大于 1 如(H3N)4 Co(OH) (NH2) Co(H2NCH2CH2NH2)2Cl4） ；按成键类型可分五类：第一类是经典配合物金属与有机 基团形成配位键（如Al2 (CH3)6，第二类是簇状配合物至少含有两个金属作为中心原子 其中还有金属-金属键（如W6Cl12C16）,第三类含不饱和配位体的配合物金属与配位体之 间形成 -键或 - 反馈键（KPtCl2 (C2H4)）,第四类夹心配合物中心原子为金属，

13、配 * 位体为有机基团，金属原子被夹在两个平行的碳环体系中间（如二茂铁） ，第五类为穴状 配合物配位体属于巨环多齿的有机化合物，如具有双环结构 N(CH2CH2OCH2CH2OCH2CH2)3N；但是在金属配位聚合物的合成过程中，有机配体起着 关键作用，配体种类的不同不仅直接影响到聚合物的合成而且涉及到聚合物的空间结构 问题2。 1.2 过渡金属配合物的药物活性过渡金属配合物的药物活性 在医药上，随着金属离子与生物大分子的相互作用、新的金属蛋白及金属酶的分离 并了解其功能、以及从分子和细胞水平上探索金属离子抗病毒和抗癌的机理等更深层次 地被人们所认识，金属配合物也正在获得越来越广泛的应用3。

14、1.2.1 在抗癌方面在抗癌方面 癌症是危害人类健康的一大顽症。根据世界卫生组织曾披露的癌症发展趋势表明, 预计 2015 年发达国家癌症死亡人数将为 300 万人, 发展中国家为 600 万人, 全年预计 死亡人数达 900 万人。专家预计癌症将成为人类的第一杀手。化疗是治疗癌症的重要手 段, 但是其毒副作用较大, 于是寻求高效、低毒的抗癌药物一直是人们孜孜以求、不懈 努力的奋斗目标。 1.铂配合物 吉林化工学院学士学位毕业论文 1 自 1965 年美国 Rosenberg 偶然发现顺铂具有抗癌活性以来, 金属配合物的药用性引 起了人们的广泛关注, 开辟了金属配合物抗癌药物研究的新领域4。随

15、着人们对金属配 合物的药理作用认识的进一步深入, 新的高效、低毒、具有抗癌活性的金属配合物不断 被合成出来。其中包括某些新型铂配合物、有机锡配合物、有机锗配合物、茂钛衍生物、 稀土配合物、多酸化合物等。 铂族金属包括铂、钯、铑、铱、锇、钌六种元素。它们具有一些独特的和卓越的理 化性质, 一直在高新技术方面发挥着重要的作用, 被喻为现代工业的维生素。第一代铂 族抗癌药物顺铂(Cisp lat in) 于 1978 年上市。第二代铂族抗癌药物卡铂(Carboplatin) 于 1986 年上市。第三代铂族抗癌药物奥沙利铂(Oxaliplatin) 于 1996 年在法国上市。随着人 们对铂类药物的

16、抗癌作用机制的进一步研究和了解, 铂族金属药物成为当前最为活跃的 抗癌药物研究和开发领域之一。 (1)第一代铂类抗癌药顺铂(Cisplatin） 顺铂为顺式-二氯二氨合铂(II) 的俗称。缩写为 DDP,分子式是 cis-Pt(NH3)2Cl2 ,为 黄色粉末状晶体,无嗅,其抗癌作用是美国生理学家 Rosenberg B 于 1965 年偶然发现的。 顺铂为平面四边形结构的配合物。其抗癌作用机制和传统的有机药物有所不同。通过大 量的实验研究, 人们初步认为其机理大致为: 跨膜运转, 水合离解, 靶向迁移和作用于 DNA。 (2) 第二代铂类抗癌药卡铂(Caboplatin) 顺铂虽然已经应用于

17、临床, 有较好的疗效, 但由于它水溶性小, 使肿瘤细胞产生获 得性耐药性, 有很强的毒副作用, 包括肾毒性、耳毒性、神经毒性及肠道毒性, 易造成 病人的肾毒、恶心、厌食和神经障碍等问题。为了减少它的毒性, 人们尝试对它作结构 上的修饰。卡铂便是其中之一。卡铂化学名为 1, 1-环丁二羧酸二氨合铂(II) 。缩写为 CBDCA,结构式中引入了亲水性的 1, 1-环丁二羧酸作为配体, 因此肾毒性和引发的恶心 呕吐均低于顺铂, 其作用机理与顺铂相同, 虽然其化学稳定性好, 毒性小, 但是它与顺 铂有交叉耐药性。 (3)第三代铂类抗癌药 奥沙利铂 奥沙利铂的化学名为(1R , 2R ) -1, 2-二

18、氨环己烷草酸根合铂。分子式 C8H14N2O4Pt 作为第一个上市的二氨基环己烷，作为载铂配体的一类铂配合物, 它不仅 改善了顺铂及卡铂的毒副作用, 而且扩大了它们的活性谱, 对许多耐顺铂或卡铂的细胞 株或瘤株具有活性。该药是对结、直肠转移癌, 尤其是对结、直肠癌有较好的疗效的第 一个铂类药物。研究证明, 奥沙利铂的主要靶分子亦为 DNA , 也是与 DNA 形成加合物。 2.钌配合物 由于钌配合物的低毒性而且易于被肿瘤组织吸收，钌配合物将成为最有前途的抗癌 药物之一。目前合成的主要是单核配合物，包括氨（亚胺类） 、多吡啶类、乙二胺四乙酸 吉林化工学院学士学位毕业论文 2 类和二甲亚砜类等四类

19、，此外，具有抗癌活性的钌（IV）配合物也被合成，实验表明在 生物体内钌（IV）配合物易被还原为钌（III）配合物而产生抗癌作用5-10。 1.2.2 在抗炎抗菌方面在抗炎抗菌方面 临床应用和正在研究中的抗炎症过渡金属配合物主要是含铜、金等的配合物，研究 过的铜配合物主要有无机铜盐、铜氨基酸配合物、乙酸铜、铜的水杨酸类配合物， 如 3 ,5 一一二异基水杨酸铜对治疗关节炎是十分有效的。另外也证明,抗炎活性药物如糖皮质 激素和非街类抗炎药，它们的铜配合物的活性较之单独配体的更强些。理想的抗菌剂， 应具有即效、广谱、长效、稳定及安全的抗菌效果。研究表明过渡金属配合物还能显示 出明显的抗菌和抗病毒活性

20、，如 8 一轻基唆琳只有在合适的过渡金属离子如 Fe2+、Fe3+、Cu2+等参与下才具有抗菌作用。过渡金属席夫碱配合物具有杀菌活性，且配 合物的稳定性越大，其杀菌活性越大这可能是因为它容易与蛋白质的成分形成稳定的 配合物，使蛋白质或酶变性，致使细菌死亡这个规律与 P.Ltlmnle 等人提出的这些金属 配合物稳定性与其抗癌活性之间关系的结论相类似11-14。 综上所述， 过渡金属配合物药物在疾病的治疗方面正发挥着巨大作用，而且越来越 引起人们的重视，相信在今后一个时期内过渡金属配合物药物合成及其作用机理的研究 必将登上一个新台阶。 1.3 国内外研究现状国内外研究现状 近几十年来，过渡金属配

21、合物药物研究不断取得突破性成就，其在抗癌、抗菌和抗 炎等方面都具有一定优势，具有很大的开发潜力和良好的应用前景。 1.3.1 用做抗癌药物的过渡金属配合物用做抗癌药物的过渡金属配合物 1969 年美国科学家 Rosenberg 首次报道顺式一二氯二氨合铂（） 具有抗癌活性1。 卡铂1，1- 环丁二羧酸二氨合铂 9（）（或称碳铂），由美国 Squibb- BristolMyer、英 国癌症研究所和 JohnsonMatthey 公司合作开发出来的第二代铂族抗癌药物。卡铂主要应 用在治疗晚期头颈部癌、小细胞肺癌等方面。 随后，奥沙利铂（Oxaliplatin）反式- 1- 1,2- 二胺基环已烷草

22、酸合铂，作为第一个上 市的二氨基环己烷（dach）作为载铂配体的一类铂配合物，它不仅改善了顺铂及卡铂的毒 副作用，而且扩大了它们的活性谱，对许多耐顺铂或卡铂的细胞株或瘤株具有活性。该 药是对结、直肠转移癌，尤其是对耐 52FU 的结、直肠癌有较好疗效的第一个铂类药物。 1979 年，Kopf 发现二氯二茂钛（）具有抗肿瘤活性，现已进入期临床试验6。 1982 年 Keppler 首先发现二乙氧基双（1- 苯基- 1,3-丁二酮）合钛（） 吉林化工学院学士学位毕业论文 3 （Budotitane）具有抗癌活性，于 1986 年在德国进入期结肠癌的临床试验，现已完成 期临床研究7。 1984 年

23、Gill 合成了对 S- 180 具有抗癌活性的钯配合物6。 1987 年 Keppler 合成了 ICR 钌类抗癌配合物，在体内的抗肿瘤试验取得了令人惊喜 的结果。 1988 年以来，Yamase 等对（NH3Pri)6 Mo7O243H2O（PM28）的抗肿瘤作用进行的深 入研究发现，PM2 对多种肿瘤有良好的抑制作用，尤其是对 Meth2A、MM246，其抑制 率达到 80%以上9。 1998 年 Alessio 合成 NAMFA，它是第 1 个进入临床的钌配合物51999 年在阿姆斯特 丹的癌学会进入期临床试验，后又进入期临床实验8。 2005 年张金超15，龚玉秋，郑小明，崔景荣，杨

24、梦苏等人首次合成两种二水羧酸根 合铂类配合物。两种配合物在 10M 浓度下对人膀胱癌细胞 EJ 的增殖抑制率分别为 25.77%和 28.27%。 1.3.2 用作抗菌药物的过渡金属配合物用作抗菌药物的过渡金属配合物 2004 年黄在银16，吴健，屈松生等用微量热法测定了大肠杆菌其在 Co3+-SG 配合物 作用下的热谱曲线，发现可用 t、tr、tg 和 Q0 定量表征在不同温度下大肠杆菌的生长代谢 和药物的抗菌活性。 2009 年傅文红等新合成了 1 种钴一氟康唑配合物Co(HFIu)2Cl2C2H5OHn，结果， 对丝状真菌的抗菌效果明显优于配体氟康唑，对酵母菌的体外抗真菌活性与配体相当1

25、7。 2012 年杨树平，韩立军，潘燕合等成了 N，N-双( 4-氯苄基)-1，2-丙二胺铜(II)配合 物CuCl( C17 H20 Cl2 N2 ) 2 ( NH4 )Cl2，抗菌实验结果显示，配合物对大肠杆菌、枯草 杆菌和金色葡萄球菌均表现出良好的抑菌作用18。 1.3.3 用作抗炎药物的过渡金属配合物用作抗炎药物的过渡金属配合物 1890 年 Koch 观察到金氰化物能抑制结村杆菌生长, 这标志着系统的金药理学和企 图设计金药物开端。医学上使用最多的金配合物是硫醇配合物。 铜配合物主要有无机铜盐、铜氨基酸配合物、乙酸铜、铜的水杨酸类配合物, 如 3 ,5 一二异基水杨酸铜( 皿)对治疗

26、关节炎是十分有效的19。 近期, 又报道了杂多酸盐如NaSb9W21O3618和KAs4W40O14027等具有抗爱滋病毒的活 性，目前正在研究中20。 吉林化工学院学士学位毕业论文 4 1.4 本课题的研究内容本课题的研究内容及意义及意义 1.4.1 研究目的研究目的 过渡金属配位聚合物通常是通过某种有机配体与过渡金属的配位几何选择以及无限 网络的拓扑结构控制而形成的具有无限结构的化合物。过渡金属配合物结构多样、性质 独特，被广泛用作抗肿瘤和抗菌药，推动了无机药物在医学、药学领域的发展，在医药 领域有重要的作用。 1.4.2 研究意义研究意义 近几十年来，过渡金属配合物药物研究不断取得突破性

27、成就，其在抗菌、抗肿瘤和 抗病毒等方面都具有一定优势，具有很大的开发潜力和良好的应用前景。某些过渡金属 配合物具有很高的抗癌活性，如铂和铂系配合物。不但铂的配合物具有抗癌活性, 而且铂 系金属如钉、锗、把的配合物也具有抑制细胞生长的活性如双核锗的羧酸盐如丙酸铑和 丁酸锗铑，钉的配合物。 临床应用和正在研究中的抗炎症过渡金属配合物主要是含铜、 金等的配合物，另外也证明,抗炎活性药物如糖皮质激素和非街类抗炎药，它们的铜配合 物的活性较之单独配体的更强些。过渡金属配合物还能显示出明显的抗菌和抗病毒活性。 过渡金属配合物药物在疾病的治疗方面正发挥着巨大作用，而且越来越引起人们的 重视，相信在今后一个时

28、期内过渡金属配合物药物合成及其作用机理的研究必将登上一 个新台阶。 1.4.3 研究内容研究内容 1.依据分子设计思想，将目前临床应用的药物分子或者药物中间体，如吗啉、三氮唑、 咪唑、苯并咪唑类衍生物与过渡金属离子进行组装，可望获得具有药理活性的新型金属 配合物单晶。 2.合成 1-2 种新化合物，进行 X-射线单晶结构测试，获得单晶结构衍射数据，用 SHELEX 程序解析单晶结构；对晶体结构进行充分研究，利用软件绘制晶体结构图，对 晶体结构进行详细描述。 3.对化合物的性质进行研究，如谱学性质、荧光性质、热性质等。 吉林化工学院学士学位毕业论文 5 2 实验方法实验方法 2.1 实验试剂和仪

29、器实验试剂和仪器 2.1.1 仪器与设备仪器与设备 表 1 实验仪器与设备一览表 种类型号生产厂家 电子分析天平FA2004N上海精密科学有限公司 显微镜N7B-3A宁波永新光学股份有限公司 酸度计PHS-25CW上海般特仪器有限公司 精密鼓风干燥箱BPG-9070A上海-恒科科技有限公司 红外光谱仪AlpHa Centaurt FT/IR 元素分析仪Perkin-Elmer 2400CHN 2.1.2 药品与试剂药品与试剂 表 2 实验原料一览表 名称纯度生产厂家 乙酸钴分析纯中国沈阳市新西试剂厂 丙二酸分析纯天津市光复精细化工研究所 咪唑分析纯天津市瑞金特化学品有限公司 氯化钴分析纯天津市

30、永大化学试剂有限公司 乙酸锰分析纯天津市永大化学试剂有限公司 反丁烯二酸化学纯国药集团化学试剂有限公司 氯化钾分析纯天津市化学试剂公司分公司 乙醇分析纯天津市永大化学试剂有限公司 1.4-二氯丁烷分析纯萨恩化学技术（上海）有限公 司 Cu(CH3COO)2H2O 分析纯国药集团化学试剂有限公司 吉林化工学院学士学位毕业论文 6 乙酸铜分析纯天津市化学试剂三厂 对羟基苯甲酸化学纯国药集团化学试剂有限公司 2.2 合成方法合成方法 2.2.1 配体配体 bbi 的合成的合成 称取咪唑（3.4 g，50 m mol） 、Na OH(2.0 g，50 m mol) 加入 10 ml DMSO,在 60

31、下 反应 1 h，然后加入 1,4-二氯丁烷(2.54 g，20 m mol) 在 60 o C 下反应 2 h。冷却至室温， 倒入 200 ml 冷水中，静置 24 h 后得到白色晶体，过滤干燥称量21。 2.2.2 配合物配合物 1 的合成的合成 将 Cu(CH3COO)2H2O (1 mmol), 均苯四甲酸(1 mmol)，咪唑(0.5 mmol) 和 H2O (10.0 g, 556 mmol)混合在一起，搅拌，然后加入 20mL 带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中， 在 120oC 下加热反应 100 个小时之后，缓慢降至室温，在釜壁和釜底得到红色晶体。经 过洗涤、挑选、干燥。 2

32、.2.3 配合物配合物 2 的合成的合成 称取乙酸钴（0.18 g，0.72m mol） 、bbi (0.18 g，1.03 m mol) 、对羟基苯甲酸 （0.12g，0.87m mol)、氯化钾（0.21g，2.82m mol）置于水热合成反应玻璃瓶内，加入 12ml 水溶解；也可先将非变量药品同时称取并溶解，再用注射器分别取 3ml 置于水热合 成反应玻璃瓶内，变量药品直接称取并置于水热合成反应玻璃瓶内，再加入 3ml 蒸馏水， 使水热合成反应玻璃瓶内的容量为 12ml。之后将水热合成反应玻璃瓶放于烘箱中并设置 烘箱程序。使烘箱升温时间/速率为 1h 内从 25升至 100，并在该温度下

33、恒温反应 46h，之后烘箱降温时间/速率为 3h 内从 100降至 25。至此，烘箱反应程序结束。将 水热合成反应玻璃瓶置于烘箱中，冷却静置 24h 后取出，会有大量深紫色晶体产生。 表 3 配合物 2 的合成（以 pH 为变量） 编号乙酸钴(g)对羟基苯甲酸 （g） bbi（g ） 氯化钾(g)PH实验结果 10.180.120.180.216.02深紫色晶体 20.180.120.180.215.55深紫色晶体 30.180.120.180.215.05深紫色晶体 40.180.120.180.214.66无晶体 吉林化工学院学士学位毕业论文 7 50.180.120.180.214.06

34、无晶体 60.180.120.180.213.57无晶体 表 4 配合物 2 的合成（以配料比为变量） 编号乙酸钴(g)对羟基苯甲酸 （g） bbi（g）氯化钾(g)实验结果 10.180.120.180.18深紫色晶体 20.180.120.180.21深紫色晶体 30.180.120.180.24深紫色晶体 40.180.120.180.27深紫色球状物质 50.180.120.180.30 深紫色球状物质 了， 2.2.4 配合物配合物 3 的合成的合成 a 称取对羟基苯甲酸（0.09g，0.65m mol） 、bbi (0.07 g，0.40m mol) 加入 10 ml95%乙 醇，

35、10 ml 水； b 称取乙酸锰(0.10g，0.041mmol)，加入 30 ml 水溶解配成溶液； 用注射器取 10 ml 的 a 溶液加入 20 ml 水 再用注射器滴加 10 ml b 溶液充分搅拌，滴 加完之后称取（0.10 g、1.34 m mol）氯化钾固体加入到反应液中用磁力搅拌器充分搅拌， 温度设为 45，实际温度为 51，加热搅拌回流反应半小时，反应后溶液呈无色透明状， 放于桌面静置，数天后有淡黄色晶体生成。 表 5 配合物 3 的合成 编号对羟基苯甲酸(g)bbi(g)乙酸锰(g)氯化钾(g)实验结果 10.110.070.100.10淡黄色晶体 20.100.070.1

36、00.10淡黄色晶体 30.090.070.100.10淡黄色晶体 4 Ja123 0.080.070.100.10淡黄色晶体 5 j 积 dfdg 0.070.070.100.10无晶体 吉林化工学院学士学位毕业论文 8 2.2.5 配合物配合物 4 的合成的合成 称取乙酸钴（0.06g，0.24m mol）于 A 烧杯中用 10ml 蒸馏水溶解，反丁烯二酸 （0.04g，0.35m mol） 、bbi（0.06g，0.34m mol）于 B 烧杯中用 20ml 蒸馏水溶解，氯化钾 （0.09g，1.21m mol）于 C 烧杯中用 10ml 蒸馏水溶解。将 A 烧杯放于恒温磁力搅拌器上，

37、设温度为 50，实际温度为 86，加热一分钟。用注射器取 B 烧杯中溶液 10ml 滴加入 A 烧杯中，待滴加结束后将 C 烧杯中溶液一并加入到 A 烧杯中。在 86下加热回流反应 30min。溶液呈粉色透明状；也可呈现浑浊状态，若呈浑浊状应将溶液过滤后至于烧杯中。 将烧杯作好记录并放于桌面，数天后可见有粉色晶体生成。 表 6 配合物 4 的合成 编号反丁烯二酸(g)bbi(g)乙酸钴(g)氯化钾(g)实验结果 10.040.060.040.09淡黄色晶体 20.040.060.050.09淡黄色晶体 30.040.060.060.09淡黄色晶体 4 Ja123 0.040.060.070.0

38、9淡黄色晶体 50.040.060.080.09 无晶体 吉林化工学院学士学位毕业论文 9 3 结果与讨论结果与讨论 3.1 配合物配合物1的的分析讨论分析讨论 3.1.1 单晶单晶数据数据 将大小为 0.3200.2400.209 mm3的单晶利用凡士林装在内径合适的玻璃管内。数 据用理学 R-AXIS RAPID IP 衍射仪进行收集，采用 Mo-K ( = 0.71073 )，室温 293 K， 范围 3.06 2(I)0.0401,0.1008 final R1,wR2ball data0.0546,0.1096 Goodness-of-fit on F2 1.055 a R1 = |

39、Fo| |Fc|/|Fo| . b wR2 = w(Fo2 Fc2)2/ w(Fo2)20.5. 吉林化工学院学士学位毕业论文 10 表 8 化合物 1 的键长()和键角()（部分） 键长 键角 Cu1N52.072(3) N5Cu1O2W91.82(11) Cu1O12.133(2) N5Cu1N5180.0 Cu1O2W2.087(2) O2WCu1O2W180.0(1) Cu2N12.084(3) N5Cu1O188.93(10) Cu2N32.087(3) O2WCu1O192.94(9) Cu2O1W2.110(2) O1Cu1O1180.0 C1N11.311(5) N1Cu2N1

40、180.0 C1N21.337(5) N1Cu2N390.29(11) C2N21.349(5) N3Cu2N3180.0(7) C3N11.371(4) N1Cu2O1W88.76(11) C4N41.336(4) N3Cu2O1W91.14(10) C5N41.350(5) O1WCu2O1W180.0(1) C6N31.364(5) N1C1N2111.5(3) C7N61.337(4) C3C2N2106.6(3) C8C91.347(5) C2C3N1109.4(3) C8N61.357(5) N3C4N4112.5(3) C9N51.373(4) C6C5N4106.4(4) C1

41、0C121.385(4) C5C6N3110.7(4) C10C111.386(4) C12C10C11122.2(3) C11C121.402(4) O2C13O1125.4 (3) C12C101.385 (4) O1C13C11117.8(2) C13O11.274(3) N1C1Cu2125.3(2) C14O41.253(4) C7N5Cu1128.2(2) 对称代码 (i) -x, -y, -z; (ii) 0.5-x, 0.5+y, 0.5-z; (iii) 0.5-x, -0.5+y, 0.5-z; (iv) -1-x, -y, -z; (v) -x, - y, 1-z. 吉林

42、化工学院学士学位毕业论文 11 表9 化合物1的部分原子坐标和同向位移参数 xyzU(eq) Cu10.00000.50000.5000 Cu20.50000.50000.0000 C10.8214(4)0.7276(4)0.1196(4) H10.84590.67670.0377 0.050 C20.8436(4)0.8900(4)0.3290(4) H2A0.88260.9701 0.41790.055 C30.7002(4)0.7922(4)0.2726(4) C40.6235(4)0.4199(4)0.1980(4) C50.5099(5)0.1765(5)0.1262(4) C60.

43、4609(5)0.2143(5)0.0389(4) H6A 0.38860.1450-0.04100.066 C7-0.0467(4)0.4058(4)0.1944(3) C8-0.1153(5)0.1600(5)0.0870(4) H8-0.14890.0588 0.01880.057 C9-0.0745(5)0.2130(4)0.2223(4) H9-0.0757 0.1527 0.2633 0.053 C100.4745(3) 0.9398(3)0.5886(3) C110.3615(3)0.8847(3)0.4795(3) C120.3881(3)0.9450(3)0.3880(3)

44、N10.6868(3)0.6894(3)0.1400(3) N20.9192(3)0.8488(4)0.2312(4) N30.5318(3)0.3684(3) 0.0834(3) N40.6140(3)0.3083(3)0.2277(3) N5-0.0308(3)0.3689(3) 0.2909(2) O10.2007(2)0.6714(2)0.5053(2) O20.1027(2)0.7819(3)0.4200(2) O30.2308(2)0.7482(2) 0.1724(2) O1W 0.3644(3)0.5560(3)0.1379(2) O2W-0.1279(3)0.5998(3)0.

45、4594(3) O3W0.3245(3)0.2874(3)0.4169(3) O4W0.4006(3) 0.5503(3)0.3855(3) 吉林化工学院学士学位毕业论文 12 3.1.2 配合物配合物 1 晶体结构描述晶体结构描述 利用水热技术成功合成了配位聚合物：Cu(C10H2O8)(C3H4N2)2(H2O)2Cu (C3H4N2) 4(H2O)22H2O n。晶体结构通过 X-射线单晶衍射分析测定。如图 1 所示，化合物 1 中 存在两个独立的铜中心，两个二价铜中心都是畸变的八面体构型。Cu(1)分别与来自不同 1, 2, 4, 5-均苯四甲酸的两个 O, 来自不同咪唑的两个 N 以

46、及两个水配位。CuN 键长为 2.072(3) ，CuO 键长为 2.089(2)2.133(2) 。Cu(2)与来自不同咪唑的四个 N 以及两个 水配位，CuN 键长为 2.084(3) 2.088(3) ，CuO 键长为 2.110(2) 。 图 1 中心原子的配位环境（球棍图） 如图 2 所示：配合物 1 中，均苯四甲酸作为桥连配体分别通过羧基上的氧与相邻 的两个 Cu(1)中心配位，形成一维无限链状结构Cu(C10H2O8)(C3H4N2)2(H2O)2n。而 Cu(2) 中心原子分别与四个咪唑及两个水配位形成零维结构片 Cu(C3N2H4)2(C2N3H3)2(H2O)2。 吉林化工

47、学院学士学位毕业论文 13 图 2 配合物 1 中铜原子的空间结构 如图 3 所示：配合物 1 中，与 Cu(2)相连的游离水分子中的氧与配位水之间形成了 广泛的氢键：O(1W)O(4W)之间的距离为 2.795，两个游离水中的氧之间的距离 O(3W) O(4W)为 2.795，游离水中的氧与均苯四甲酸羰基上的氧形成氢键 O(2W)O2 他们之 间的距离为 2.596，O(1W)O3 之间的距离为 2.735 吉林化工学院学士学位毕业论文 14 图 3 配合物中的氢键(虚线） 图 4 配合物 1 的多面体球棍图（b 面图） 3.23.2 配合物配合物 2 2 的的分析讨论分析讨论 3.2.1

48、合成方法讨论合成方法讨论 配合物 2 在合成过程中所用的原料为乙酸钴、bbi、对羟基苯甲酸、氯化钾，分别加 入 0.18g、0.18g、0.12g、0.21g 于水热合成反应玻璃瓶内。设置烘箱程序。若反应温度过 吉林化工学院学士学位毕业论文 15 低则不长晶体，若反应液的浓度过高则晶型不好，长为晶簇。加入氯化钾则析晶速度加 快，但当加入的氯化钾过量时，则不长晶体，长为晶球。若反应温度持续在 100没有降 温过程，则无晶体生成。调节反应液的 pH，当 pH 大于 6.5 或小于 4.7 时均无晶体产生。 pH 为 5.5 左右时长出的晶体质量较好。 3.2.2 红外红外光谱光谱 40003000

49、200010000 20 40 60 80 100 120 %Transmittance Wavenumbers(cm-1) B 图 5 配合物 2 的红外图谱 由图 5 可见，在 1143.1cm-11610.6cm-1处出现 C=N、CN、CC 吸收谱带，这是 有机配体 bbi 的特征峰。在 3460.0cm-1处有 O-H 吸收峰，在 1535.01610.6cm-1处有明显 吸收峰，而苯环骨架的吸收波长是在 16501430cm-1内，在 654.7cm-1和 783.2cm-1处有两 个吸收峰，该峰在芳烃外弯曲振动（=C-H）910665cm-1范围内。 3.2.3 元素分析元素分析

50、 检测项目 C%H%N% QWYT（Co） 54.884.58511.09 吉林化工学院学士学位毕业论文 16 0100200300400500600700800900 0 20 40 60 80 100 weight (%) Temperature ( ) B 3.2.4 结构推断结构推断 合成时使用的是对羟基苯甲酸和 bbi 两种配体，综合以上红外分析，该配合物在 3460.0cm-1处有 O-H 吸收峰，1535.01610 .6cm-1有苯环骨架的吸收峰，654.7cm-1和 783.2cm-1有芳烃外弯曲振动吸收峰，在 1143.1cm-11610.6cm-1处出现 C=N、CN、C

51、 C 吸收谱带。该配合物有有机物峰，也有无机物峰。通过特征峰的分析可以推断该配合物 即含有对羟基苯甲酸，又含有 bbi。又由于该配合物为深紫色晶体，所以可以确定配合物 2 是钴的对羟基苯甲酸和 bbi 配合物。 3.2.5 热重分析热重分析 图 6 配合物 2 的热重分析图谱 如图6所示，配合物2的热重曲线共有2步失重：第一步失重从243.6266.2，失 重量为27.46%，为结合水的失重，但由于第一步的失重率很大，推测可能也含有某种配 体的失重；第二步为配体的失重，失重温度从350.2489.1，为配体的失重骤降，第 二步失重率为37.18%，总失重量为64.4%,当温度达到566.7时，

52、配合物骨架开始坍塌。 吉林化工学院学士学位毕业论文 17 3.33.3 配合物配合物 3 3 的的分析讨论分析讨论 3.3.1 合成方法讨论合成方法讨论 配合物 3 在合成过程中所用的原料为乙酸锰、bbi、对羟基苯甲酸、氯化钾、乙醇， 加入量分别为 0.10g、0.07g、0.09g、0.10g、10m。在加入时应注意加入的顺序，且加入 的速度一定要适中，否则溶液容易变为沉淀。乙醇也可不加，但药品的溶解时间会变长。 反应过程中要注意控制反应的温度，不宜过高也不宜过低以 55左右为宜。该反应的 pH 在原溶液 pH 的基础上1 为宜。 3.3.2 红外光谱红外光谱 400030002000100

53、00 0 20 40 60 80 100 %Transmittance Wavenumbers(cm-1) B 图 7 配合物 3 红外分析图谱 由图 7 可见，在 1599.9cm-1处有明显羰基吸收峰，苯环骨架的吸收波长是在 16501430cm-1内，在 634.0cm-1和 852.3cm-1处有两个明显的吸收峰，该峰在芳氢外弯曲 振动（=C-H）910665cm-1范围内，在 3424.9cm-1处有明显的 O-H 吸收峰。在 1273.2cm- 11635.2cm-1处出现 C=N、CN、CC 吸收谱带，这是有机配体 bbi 的特征峰。 吉林化工学院学士学位毕业论文 18 3.3.

54、3 元素分析元素分析 检测项目 C%H%N%O% QWYT（Mn） 53.176.19110.7331.665 3.3.4 结构推断结构推断 合成时使用的是对羟基苯甲酸和 bbi 两种配体，综合以上红外分析，该配合物在 3424.9cm-1处有 O-H 吸收峰，1599.9 cm-1有 C=O 吸收峰，在 634.0cm-1和 852.3cm-1处有 芳烃外弯曲振动吸收峰，在 1273.2cm-11635.2cm-1处出现 C=N、CN、CC 吸收谱带。 通过特征峰的分析可以推断该配合物即含有对羟基苯甲酸又含有 bbi。所以可以确定配合 物 2 是锰的对羟基苯甲酸和 bbi 配合物。 3.43

55、.4 配合物配合物 4 4 的的分析讨论分析讨论 3.4.1 合成方法讨论合成方法讨论 配合物 4 在合成过程中所用的原料为乙酸钴、bbi、反丁烯二酸、氯化钾，加入量分 别为 0.06g、0.06g、0.04g、0.09g。在加入时加入的速度一定要适中，否则溶液容易变为 沉淀。若变为沉淀，则过滤后放于桌面静置析晶。若过滤后的溶液呈无色，则说明溶液 中的金属钴已反应完全，该溶液静置则不会析晶。反应过程中要注意控制反应的温度， 以 85左右为宜。 3.4.2 红外光谱红外光谱 吉林化工学院学士学位毕业论文 19 40003500300025002000150010005000 0 20 40 60

56、 80 100 %Transmittance Wavenumber(cm-1) B 图 8 配合物 4 红外分析图谱 由图8可见，在3459.3cm-1处有明显的 O-H 吸收峰。在1634.7cm-1处有明显的 C=O 吸 收峰。在1384.3cm-1有明显的 C-H吸收峰，而在1273.2cm-11635.2cm-1区间内出现 C=N、CN、CC 吸收谱带，这是有机配体 bbi 的特征峰。 3.4.3 结构推断结构推断 配合物 4 合成时使用的是反丁烯二酸和 bbi 两种配体，综合以上红外分析，该配合物 在 3459.3cm-1处有 O-H 吸收峰，在 1634.7cm-1 处有明显的 C

57、=O 吸收峰。在 1384.3cm-1有 明显的 C-H吸收峰，在 1273.2cm-11635.2cm-1处出现 C=N、CN、CC 吸收谱带。通 过特征峰的分析可以推断该配合物即含有反丁烯二酸，又含有 bbi。所以可以确定配合物 4 是钴的反丁烯二酸和 bbi 配合物。 3.4.4 外观表征外观表征 吉林化工学院学士学位毕业论文 20 图 9 配合物 4 外观图 由外观图可看到配合物4呈深粉红色，晶体多为长方形，但不够通透。由于晶型不好， 对配合物4仅仅进行了红外检测。通过对红外谱图的分析可知配合物4是钴、反丁烯二酸 和bbi的配合物。由外观图晶体的颜色也可进一步说明该配合物为钴的配合物。

58、 吉林化工学院学士学位毕业论文 21 4 结论结论 本论文利用均苯四甲酸、咪唑、1，4-双(咪唑-1-基)丁烷（bbi） 、对羟基苯甲酸、反丁 烯二酸等为配体，与过渡金属铜、钴、锰在常温和水热条件下共合成了 4 种晶体，并对 它们进行了单晶衍射和结构表征分析。 配合物 1：Cu(C10H2O8)(C3H4N2)2(H2O)2Cu(C3H4N2)4(H2O)2 2H2O n晶体结构通 过 X-射线单晶衍射分析测定。配合物 1 中存在两个独立的铜中心，两个二价铜中心都是 畸变的八面体构型。均苯四甲酸作为桥连配体分别通过羧基上的氧与相邻的两个 Cu(1)中 心配位，形成一维无限链状结构Cu(C10H

59、2O8)(C3H4N2)2(H2O)2n。而 Cu(2)中心原子分别与 四个咪唑及两个水配位形成零维结构片段 Cu(C3N2H4)2(C2N3H3)2(H2O)2。 配合物 2：利用水热法合成，经过红外谱图分析、元素分析、热重分析可以推断出该 配合物为钴的对羟基苯甲酸和 bbi 配合物。在合成过程中，要注意反应物的加入量，若浓 度太低则不出晶体，浓度太高则晶型不好。另外还要严格控制反应的温度，尤其是降温 析晶过程。在反应中可加入一定量的氯化钾，这样可加快析晶速度。 配合物 3：利用常规方法合成，经过红外谱图测试和元素分析可知在 3424.9cm- 1、1599.9cm-1、852.3cm-1、634.0cm-1处有明显的吸收峰该峰值都是对羟基苯甲酸的特征 吸收峰，并且在 1273.2cm-11635.2cm-1处出现 C=N、CN、CC 吸收谱带，这是有机 配体 bbi 的特征峰。所以配合物 3 是对羟基苯甲酸、bbi 和锰的配合物。 配合物 4：通过常规方法合成，在合成过程中要注意各药品的加入顺序和加入速度， 加入速度过快则过渡金属离子容易沉淀。又通过红外谱图分析和配合物的外观表征可以 推配合物 4 是钴的反丁烯二酸和 bbi 配合物。 吉林化工学院学士学位毕业论文 22 参考文献参考文献 1 陈淑英.具有生物活性的金属配合物的研究J.化学学报.1989,64(21): 198