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一种锁链型配位聚合物[Cu(dpp)2bpdc]n的合成与晶体结构

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第31卷第5期 2010年9月 Vo1.31 No.5 Sep.2010 井冈山大学学报(自然科学版) Journal of Jinggangshan University(Natural Science) 文章编号:1674.8085(2010)05.0046.04 一种锁链型配位聚合物[Cu(dpp)2bpdc]n的 合成与晶体结构 隋岩,胡荣华,张新宏 343009) (井冈山大学化学化工学院,江西省配位化学重点实验室,江西,吉安摘要:以1,3・二(4-【l}E啶基)丙烷(1,3一Di(4-pyridy1)propane,dpp)c ̄4,r4 一联苯二甲酸(4,4 .Biphenyldicarboxylic acid, bpdc)混合配体与硝酸铜经水热反应合成了配位聚合物[Cu(dpp)bpdc] 。晶体结构分析表明,[Cu(dpp)bpdc] 为一锁 链型配位聚合物,锁链之间通过分子问的C_一H… 相互作用形成三维超分子结构。 关键词:l,3.z(4.吡啶基)丙烷;4,4 .联苯二甲酸;配合物;超分子 中图分类号:O641 文献标识码:A DOI:10.3969 ̄.issn.1674.8085,2010.05.01 1 SYNTHESIS AND CRYSTAL STRUCTURE oF A NEW IRoN CHAIN.LIKE CooRDINATIoN PoLYMER【Cu2(dpp)2bpdc】 SUI Yan,HU Rong—hua,ZHANG Xin—hong (School ofChemistry and Chemical Engineering,The Key Laboratory ofCoordination Chemistry ofJiangxi Province Jinggangshan University,Ji’an,Jiangxi 343009,China) Abstract:In this pape ̄the coordination polymer[Cu2(dpp)2bpdc]n was synthesized by the hydrothermal reaction using copper nitrate and the mixed ligands of 1,3-di(4-pyridy1)propane(dpp)and 4,4 一Biphenyldicarboxylic acid (bpdc).The crystal structralu analysis showed that[Cu2(dpp)2bpdc]n is a iron chain—like coordination polymer, and the diferent chain are hold together by the intermolecular C—H…兀interactions to form three—dimensional supramolecular structure. Key words:1,3--Di(4 -pyridy1)propane;4,4"-Biphenyldicarboxylic acid;complex;supramolecular O 引言 近年来,金属一有机骨架配合物 (Metal—Organic Frameworks,MOFs)由于其在选择 的Moore、Zubieta、德国的Mialler和意大利的Ciani 课题组等都对金属有机配位聚合物的发展作出了 巨大的贡献p …。 性吸附[11'气体储存 ,离子交换 ,多相催化 】 等许多领域的广泛应用前景而受到越来越多的关 注。澳大利亚的R.Robson教授,美国的O.M.Yaghi 和O’keeffe教授,日本的Fujita、Kitagawa、美国 合理的设计和构筑金属一有机骨架配合物依 赖于对有机配体和金属中心的正确选择,多羧酸和 多毗啶由于其丰富的配位模式和结构特征一直以 来受到了研究人员的特别重视。如邻苯二甲酸,问 收稿日期:2010-06~26;修改日期:2010 07~28 基金项目:江西省教育厅科技项H(GJJ10536);江西省自然科学基金项目f2007GZH1667) 作者简介: 隋 ̄(1974),男,吉林长岭人,副教授,博士,主要从事功能配合物研究(Email:ysui@163.corn) 胡荣华(1969一),男,江西吉安人,教授,硕士,主要从事有机催化研究(E吖dil:jahrh@126.corn); 张,N ̄(1987一),男,江西九江人,井冈th大学化学化工学院本科' ̄(Email:962398815@qq.corn). 井冈山大学学报(自然科学版) 47 苯二甲酸,对苯二甲酸,均苯三酸,4,4 -联吡啶, 2,4,6.--'(4.吡啶基).1,3,5.三嗪等都常被用来构筑各 种结构的金属一有机骨架配合物…。引。1,3一二(4.吡 啶基)丙烷(1,3-Di(4一pyridy1)propane,dpp) ̄n 4,4 一联 Fourier图最高残余电子密度峰(△ ) =0.36 eA~, 最低电子密度峰(△ )min一0.34 eA一。最终偏差因子 R=0.034,wR2=0.099,W=l/ (Fo )+(0.0535P) ], 其中P= +2 )/3。 苯二甲酸(4,4 一biphenyldicarboxylic acid,bpdc)都是 具有多配位官能团的有机配体,dpp的两个N原子 都可以参与配位,并且两个吡啶环中间的三个碳原 子具有一定的柔韧性,可以提供多种配位构型。同 2结果与讨论 2.1 配位聚合物[Cu(dpp)bpdc] 的晶体结构测定 结果 样bpdc也是一类非常有用的多功能配体,可以在 金属原子之间进行桥联,也可以提供多种配位模 式,但到目前为止还少有研究报道【l 。 。我们首次 采用dpp和bpdc混合配体与cu原子合成了一种锁 链型的配位聚合物,本文对其合成方法和晶体结构 特点进行报道。 1实验部分 1.1试剂和仪器 l,3一二(4・吡啶基)丙烷(dpp)和4,4 -联苯二甲酸 (bpdc)g ̄Sigma-aldrich公司购买,其它试剂均为市 售分析纯。 Bruker APPEX II CCD X一射线单晶衍射仪; AVATAR370 FT 红外光谱仪(美国Nicolet公司); KBr压片。 1.2配位聚合物[Cu(dpp)bpdc]n的合成 4,4 一联苯二甲酸(0.0242&0.1 mmo1),无水 Na2CO3(0.0106 g,0.1 mmo1),1,3一--(4-吡啶基)丙 烷(0.0 1 98 g,0.1 mmo1),CH(NO3)2。3H20(0.024 1 g, 0.1 mmo1)的12 mL甲醇/水f体积比1/2)混合溶液, 搅拌均匀后置于23 mL不锈钢反应釜(带四氟内胆) 内升温至120℃反应3d,降至室温后得蓝色块状晶 体。 1.3 X一射线晶体结构测定 选取尺寸大小为0.30x0.21x0.16 mm 的单品, 安装在玻璃纤维上,采用Bruker APEXII CCD X. 射线单晶衍射仪,.用石墨单色化的MoKa射线 ( 0.71073 A),∞和 在0—18O。范围内,温度 293(2)K,在0.97<0<28.28。,从衍射区.14 h 14,.13 k 13,.20 , 12,收集到1 1749个衍 射数据,其中独立衍射点4343个(如 =0.039),I> 2s(I)的可观测点3295个,全部数据经SADABS校 正,晶体结构由直接法解出,对全部非氢原子坐标 及其各向异性热参数进行了全矩阵最小二乘法修 正,最佳吻合因子 =1.06,(A/s) =O.003,差值 配合物的晶体结构参数见表1,部分键长、键 角和扭角见表2。 表1晶体结构参数 Table 1 Crystal parameters C27H22CuN2O4 Z=4 Mr=502 01 Dt=1.508Mgm’= Monoclinic,Jp2l,c Mo Ka radiation a=11.9394(13)A Cell parameters from 4736 reflections b=11.2197(12)A 2.2_28.0。 C=166757(18)A =1.03mm。‘ 98.117(2)。 T=293(2)K =2211.4(4)A Block,blue 表2 部分键长(A)、键角(。)和扭角(。) Table 2 Selected bond lengths(A),bond angles(。)and torsional angles o) Cl—o2 1.222(3) Cl4-—O3 1.275(3) CI—01 1.289(3) Cul—N2 1 8898(16) Cl4一—D4 1.229(3) Cul—Nl‘ 1.8916(16) N2.—Cu1一N1。 171 76(8) C27-一N2—CU1 l20.68(14) Cl9—_N1—Cul“ 122.69(14) C25—.N2—Cul I22.87(16) C15—.N1—Cul“ 119.81(14) C“5—C8—C9 24.6(3) Nl —Cu1一N2—C25 77.7(6) N1LCu1—.N2—C27—104.2(5) 对称码:(i)1 l/2-y,l/2+z;(ii)・l )【,l/2-y,-1/2+z. 2.2配位聚合物[Cu(dpp)bpdc] 的晶体结构描述 图1 化合物的不对称单元结构图(30%热椭球率) Fig.1 The asymmetric unit structure of the title Compound with 30%thermal ellipsoids. 该配合物结品于空间群JP2 /c,其中心金属Cu 原子表面上只与两个吡啶环上的N原子配位,但由 于分子间存在的O…Cu相互作用,02和04可以 认为与Cu原子都发生了配位, Cu原子实际配位 数应该为4,为四面体构型IJ引。尽管4,4 .联苯二甲 酸双阴离子含有4个氧原子,但其中只有2个氧原 子与Cu原子之间存在相互作用,其中Cu1.04之间 48 井冈山大学学报(自然科学版) 的距离(2.727 A)略小于Cul一02(2.757 A)之间的距 离。其不对称单元结构椭球图如图1所示。 C4一C5一C8一C9的扭角为24.6(3)O r说明联苯二甲酸 的两个苯环不处于同一平面。 面之间的垂直距离是3.515 A,质心距离3.7951(131 A,A和B两平面之间的二面角为15.06。,这说明 该7c_兀面一面相互作用相对较弱。 分析该配合物的结构可以看到该配合物由1,3. 二(4.吡啶基)丙烷与Cu原子配位形成了阳离子的螺 旋链,其螺距为27.126 A(图2)。该阳离子螺旋链与 4,4 .联苯二甲酸的羧基氧之问通过O…Cu相互作 用形成类似锁链型配合物(图3)。 y ^ 图2 Cu原子与dpp配体形成的螺旋链 Fig.2 The helix chain formed by Cu atoms and dpp ligands y 图3 Cu原子与dpp,bpdc混合配体形成的锁链型结构 Fig.3 The iron chain-like s仃uctL e formed by Cu atoms with dpp and bpdc mixed ligands 进一步分析表明,每条锁链之间并不是孤立 的,锁链问存在有较强的C_H…7c相互作用,其 中H9与环平面A(N1.C15.C16一C16一C18一Cl9)之 间的垂直距离是2.70 A,与H9相连的C9到环 平面A之间的距离是3.549(2)A,其对称操作码是 1-x,l/2+y, 3/2一Z;H26 与环平面 B(C8一C9一CIO.C1 1.C12.C13)之间的距离是2.80 A, 与H26相连的C26到环平面B之间的距离是 3.695(2)A,其对称操作码是2-x,一1/2+y,3/2一Z。这 说明分子问存在有较强的C-H…兀相互作用,且 C9一H9…兀相互作用还强于C26.H26…冗。每条锁链 之间依靠这些分子间的C.H…兀相互作用,形成三 维超分子结构。图4是沿b轴方向的分子堆积图。 此外,分子内还存在有相对较弱的错位兀一7c面一 面相互作用,六元环C(N2一C23.C24一C25一C16一C27) 与六元环B之间为错位的兀-兀面.面相互作用,两平 图4沿b轴方向的分子堆积图 Fig.4 Packing diagram along b axis 分子之间无经典氢键作用,但存在有非经典的 C—_H…0相互作用,结果见表3。 表3 晶体结构中的氢建列表(A,。) Table 3 The hydrogen built of crystal structclre 对称码:(i)1一x,一Y,l-z;(ii)1+x,1/2-Y,1/2+z. 3 结论 本文以l,3一二(4.吡啶基)丙烷(dpp)和4,4 一联苯 二甲酸(bpdc) ̄合配体与硝酸铜通过水热反应合成 了配位聚合物[cu(app)bpdc] 。配位聚合物 [Cu(dpp)bpdc] 中Cu原子与app配体配位形成了阳 离子螺旋链,进一步通过O…Cu相互作用形成锁链 型结构,每条锁链之间再通过分子间的C.H…兀相 互作用,形成三维超分子结构。 参考文献: [1] Yaghi 0 M,Davis C E,Li G M,et a1.Selective Guest Binding by Tailored Chan-nels in a 3-D Porous Zinc(II)~Benzenetricarboxylate Network[J].J.Am. 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