苯并噻唑与金属配合物的合成及性质研究

学号：0000000000本科毕业论文2-(2-吡啶基)苯并噻唑与金属Cu(Ⅱ)配合物的合成及性质研究The synthesis and properties of 2-(2-pyridyl) benzothiazole andmetal Cu (Ⅱ)姓名：某某某专业：环境科学指导教师姓名：某某某指导教师职称：教授2014年5月摘要苯并噻唑类金属配合物在光电磁性、化学传感器、晶体结构、生物活性及催化等方面的研究有着深远的意义和良好的发展前景。

由于苯并噻唑类化合物中含有N、S两种杂原子，有共扼大π键，能够产生π-π堆积且给电子能力较强，很容易与金属离子配位形成金属配合物。

所以此文章选用了金属元素Cu(Ⅱ)与配体2-（2-吡啶基）苯并噻唑合成金属配合物，并测定其晶体结构，研究其发光性质,具体要做到以下几点：1、用2-吡啶甲酸和邻苯硫酚两种原料合成配体2-（2-吡啶基）苯并噻唑；2、合成以Cu(Ⅱ)为中心金属离子，2-（2-吡啶基）苯并噻唑为配体的配合物，并培养出单晶，测定其晶体结果、发光性质；3、通过紫外可见光谱和荧光光谱对配体和配合物进行表征，我们可看出紫外可见光谱图中配体与配合物的吸收峰相似，其原因可能是配体内的π-π*跃迁引起的。

我们测出荧光光谱图，其中配体、配合物的最大发射峰分别为365nm、385nm，由此结论可推知配合物相对配体L发生了红移，从而得出结论这可能是由于金属到配体的电荷转移跃迁（MLCT）引起。

关键词：苯并噻唑类Cu(Ⅱ)的配合物有机电致发光晶体结构紫外光谱荧光光谱AbstractBenzothiazole metal complexes has far-researching significance and good development prospects in photoelectric magnetic, chemical sensors, crystal structure, biological activity and catalysis.Because benzothiazole compounds contain N and S two kinds of impurity atoms and a conjugate big π bond,so they can produce the π-π* and have stronger electron-donating ability, which make it easy for ligand to form metal complexes with metal ions.So this article selects metal element Cu (II) and ligand 2 - (2 - pyridyl) benzothiazole to compose metal complex, and measure its crystal structure, study its luminescent properties, specifically to do the following:1, using 2- pyridine carboxylic acid and adjacent thiophenol two kinds of raw material for the synthesis of the ligand 2- (2- pyridyl) benzothiazole;2, making Cu (II) as the central metal ion, 2- (2- pyridyl) benzothiazole as the ligand, to compose the complex and cultivate single crystal, determining its crystallographic results and luminescent properties;3, The ligand and complexes were characterized by UV visible spectra and fluorescence spectrathe, we can see that the ligand UV-Vis spectra and absorption peak are similar to complexes, it may be caused by the π-π*transition in ligand. we measure the fluorescence spectra, the maximum emission peak of the ligand and complexes are respectively 365nm、385nm, the conclusion shows that the complexes relatived to ligand L have a red shift, this may be due to the charge transfer transition from metal to ligand(MLCT).KeyWords: Benzothiazole class Cu(II) complexes organic electroluminescenceCrystal structure Ultraviolet spectrum Fluorescence spectrum目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 配合物 (1)1.2.1 配合物介绍 (1)1.2.2 配合物的基本性能 (1)1.2.3 金属配合物的合成方法 (1)1.2.4 电致发光材料 (2)1.2.5 有机金属配合物电致发光材料 (2)1.3 噻唑类配合物及其发展前景简介 (3)1.3.1 噻唑类配合物的应用 (3)1.3.2 噻唑类金属配合物的研究发展 (3)1.4 苯并噻唑类配合物的应用及其发展前景 (5)1.4.1 苯并噻唑类配合物的应用 (5)1.4.2 苯并噻唑类金属配合物的研究现状及发展前景 (5)1.5 本文研究的目的和内容 (7)第二章2-（2-吡啶基）苯并噻唑与金属Cu（Ⅱ）配合物的合成与表征 (8)2.1金属配合物的合成 (8)2.1.1实验试剂及使用仪器 (8)2.1.2 配体2-（2-吡啶基）苯并噻唑的合成 (8)2.1.3 配体2-（2-吡啶基）苯并噻唑与金属Cu（Ⅱ）配合物的合成 (9)2.2 金属配合物的表征 (9)2.2.1 晶体结构 (9)2.2.2 荧光光谱分析 (11)2.2.3 紫外可见光谱分析 (12)第三章结论 (13)致谢 (14)参考文献 (15)长春师范大学本科毕业论文（设计）原创性声明 (17)长春师范大学本科毕业论文（设计）版权使用授权书 (17)第一章绪论1.1 引言随着发光材料不断被运用到人们日常生活的各个领域，有机发光材料的研发也日趋完善。

金属配合物作为有机发光材料，因其具有独特的发光机理、物化性质及结构特性而被人们广泛追捧。

苯并噻唑类金属配合物因其独特的生理、生物活性，在医药、分析化学、农药等领域也被广泛使用，所以对金属配合物的研究意义深远。

1.2配合物1.2.1 配合物介绍配合物又可被称作络合物,是由可提供孤对电子的配体与可接受电子或有空轨道的中心原子按一定的比例及空间构型形成的高度整合的化合物。

现代配位化学认为，配合物是通过各种非共价键作用力(包括静电作用力,氢键, π-π堆积,色散力和诱导力即范德华力等)将很多小分子整合在一起形成的有固定构型的超大分子。

由于金属离子的多样性，配体合成的不定性以及配位整合的可变性，金属配合物会呈现出各式各样网状或孔状结构。

当然人们可以通过设计多样的配体、选择不同的金属及反应条件来培养应用更广的金属配合物。

作为超分子化学中的一员，金属配合物的发展必将促进超分子化学、生物工程、医药领域等的发展[1-3]。

1.2.2 配合物的基本性能配位化学最初只是研究一些简单配合物的合成及它们的结构，现如今研究人员越来越关注配合物的功能性，并在这方面做出了一系列的努力。

配合物分子因具有独特的结构特性，在磁性行为方面的理论研究意义很大，且有望设计出结构与磁性具有耦合作用的磁性分子。

金属配合物特殊的刚性结构提高了其辐射跃迁的可能性，使其具有很高的荧光量子产率，又因其结合了无机金属盐而有了无机物的稳定性，所以金属配合物是一种很好的功能材料，有其独特的荧光性能。

配合物分子因其不是中心对称型的物质，且有很大的π电子共轭体系，分子内还存在电子供体与受体之间的电子转移，所以具有非线性光学性能，可以合成具有特定功能的有机金属光电材料。

1.2.3 金属配合物的合成方法目前金属配合物的合成方法主要有三种:（1）挥发法，即靠挥发溶剂来培养晶体。

此方法简单且方便,适用于配体、配合物溶解度都比较高的情况。

（2）扩散法，它有三种方式：A、两相扩散；B、蒸汽扩散:将金属和配体在溶解性好的溶液中反应,并将溶液置于易挥发的溶剂(如乙醚等)气氛中,当易挥发溶剂扩散进入溶液后形成混合溶剂,降低配合物溶解度,迫使晶体析出；C、凝胶扩散。

三种扩散法的特点是金属、配体都有较合适的溶剂溶解,但配合物在这些溶剂中的溶解度都不好。

（3）溶剂热法:它要求高温高压设备,操作较为复杂。

但仍有其不可替代的优点。

当配体、金属其中一种没有合适的溶剂时,溶剂热法便是首选。

除了上述几种常用的方法，还有冷却法、熔融法、升华法、模板法等晶体合成方法。

本论文采用的是蒸汽扩散法[4-5]。

1.2.4 电致发光材料发光材料有无机材料和有机材料两种。

无机半导体材料和器件在过去的半个世纪里已经得到了大量的研究和发展,目前已趋于完善和成熟,并且形成了一套完整的科学体系和一个巨大的产业结构。

而有机发光材料作为新兴产业才刚刚起步。

与无机发光材料相比,有机发光材料具有更好的发光性，发光颜色的可选范围也很广，所以有望替代无机发光材料。

有机发光材料从分子结构方面看又可分为有机小分子、有机高分子聚合物及金属配合物三大类。

纯有机小分子应用在有机电致发光器件中优点很多，如选择范围广、化学修饰性强、易提纯且荧光量子产率高，但由于大部分的有机小分子存在浓度淬灭的问题,且在蒸镀过程中容易发生结晶而降低器件寿命，所以前景不太乐观。

相比之下,有机高分子发光材料则因易加工成型、不易结晶、稳定性高等优点而被广泛应用。

另外,由于可溶性聚合物成膜性和机械性能都很好,可以简化有机发光材料制备过程并降低其制作成木。