Salen配体

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含末端炔基的Salen型金属配合物的合成、表征及性质

含末端炔基的Salen型金属配合物的合成、表征及性质

[Article]物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )Acta Phys.-Chim.Sin.2013,29(11),2300-2307NovemberReceived:July 15,2013;Revised:October 7,2013;Published on Web:October 9,2013.∗Corresponding author.Email:wjruan@;Tel:+86-22-23501717.The project was supported by the National Natural Science Foundation of China (20671053).国家自然科学基金(20671053)资助项目©Editorial office of Acta Physico-Chimica Sinicadoi:10.3866/PKU.WHXB201310091含末端炔基的Salen 型金属配合物的合成、表征及性质宋晗王娜娜李悦阮文娟*(南开大学化学学院,天津300071)摘要:设计合成了新型含有末端炔基的Salen 型配体H 2L n 及其系列金属配合物ML n (n =1,2;M=Ni,Cu,Mn),并用氢核磁共振(1H NHR)谱、电喷雾质谱(ESI-MS)、元素分析(EA)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱和紫外-可见(UV-Vis)光谱等对各目标化合物进行了表征.采用循环伏安法研究了配体及其金属配合物的电化学氧化还原性质.研究发现,配体除H 2L 1外均在测试范围内出现特征的亚胺氧化还原峰.镍和铜的配合物均经历了两个单电子的氧化还原过程;锰的配合物均出现由Mn(III)/Mn(II)产生的一对氧化还原峰,该过程为准可逆的单电子过程.H 2L n 及ML n 的溶液摩尔电导率数据显示,各目标化合物为弱电解质,具有一定的导电性.关键词:Salen 型配合物;末端炔基;合成与表征;谱学性质;循环伏安法中图分类号:O641Synthesis,Characterization and Properties of Terminal Alkynylate Modified Salen-Type ComplexesSONG HanWANG Na-NaLI YueRUAN Wen-Juan *(Department of Chemistry,Nankai University,Tianjin 300071,P .R.China )Abstract:We synthesized two terminal alkynyl modified Salen ligands,H 2L n ,and their metal complexes,ML n (n =1,2,M=Ni,Cu,Mn).The ligands and complexes were characterized by 1H nuclear magnetic resonance (1H NMR)spectroscopy,electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS),elemental analysis,Fourier transform infrared (FT-IR)spectroscopy,and ultraviolet visible (UV-Vis)spectroscopy.The redox properties of the compounds were investigated with cyclic voltammetry (CV).Imine redox peaks appeared in the CV curves of all the ligands except H 2L 1.The Ni and Cu complexes underwent two single electron redox processes in the scanning range.Mn complexes gave a pair of quasi-reversible voltammetric peaks,which corresponded to the redox process between Mn(III)/Mn(II).Molar conductivity measurements of the complexes showed that they were all weak electrolytes with certain conductivity.Key Words:Salen-type complex;Terminal alkynyl;Synthesis and characterization;Spectrum property;Cyclic voltammetry1引言Salen(N ,N -bis-(saliylalehydde)-ethylenedamine)型配体是以四齿配体席夫碱为主体结构发展起来的一系列化合物.近年来,对Salen 型配体及其金属配合物在手性催化、1-3分子识别、4,5发光材料、6,7分子磁体8,9等各个领域的应用进行了大量研究.该类配体具有配位能力强、合成方法简单的特点,并且可以通过改变合成原料的取代基而引入不同的功能基团,对其性能进行调控.10-12如在Salen 配体上引入C ≡C 键可通过共轭效应对其电学、光学性质进行2300宋晗等:含末端炔基的Salen型金属配合物的合成、表征及性质No.11调节.Lavastre等13通过C≡C键的连接将Zn-Salen 和Ni-Salen单体引入共轭聚合物,所得材料具有很好的光致发光性能,因此可作为一种发光半导体材料.Gothelf等14将Salen配合物通过寡聚苯乙炔链连接到金电极表面形成单层分子膜,并研究了其电催化性能.寡聚苯乙炔链在其中起到有机导线的作用,保证了Salen配合物单元和电极之间的电子传输.但以上研究中C≡C键大多是以桥连基团的形式存在,由于其共轭性使另一端基团也会对Salen型配体性质造成显著的影响,因此不利于研究单纯C≡C键对Salen单元的影响.将C≡C键以末端炔基的形式引入为研究单纯C≡C键对Salen型配体及配合物性质的影响提供了一个理想体系,因此具有很高的理论研究价值.但目前关于末端炔基取代Salen 型配体/配合物的研究还鲜有报道.本文对含有末端炔基的Salen型配体及其金属配合物的合成以及性质进行了研究.同时,也对应合成了两种叔丁基取代的Salen型配体及金属配合物作为对比.采用核磁共振波谱、质谱、元素分析、红外光谱、紫外-可见光谱对目标化合物及部分中间产物进行表征外,重点对其电化学性质(氧化还原性质、溶液导电性)进行研究,探讨了取代基如末端炔基的引入和中心金属离子的影响.2实验部分2.1仪器与试剂美国Mercury Vx400MHz核磁共振仪,四甲基硅烷(TMS)为内标;美国Thermofinnigan公司生产的TRACE DSQ型质谱仪;美国Bio-Rad135FT-IR 傅里叶变换红外光谱仪;日本Shimadzu UV-2450紫外-可见光谱分光光度计;德国Perkin-Elemer240元素分析仪,测定C、H、N的含量;Gamry PC4-300电化学工作站;国产DDS-307数字电导率仪.实验所用的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)按照化学试剂手册15的标准方法进行处理和纯化.所用其它溶剂均为分析纯试剂,金属盐为化学纯试剂.2.2合成Salen型配体及相应金属配合物的合成路线见示意图1.2.2.1配体H2L1/H2L2的合成将0.73mmol化合物2(或3)16的甲醇溶液(25 mL)缓慢滴加到溶有0.73mmol化合物5的甲醇溶液(20mL)中,室温搅拌,经薄层色谱(TLC)监测反应至基本完成.旋转蒸发除去溶剂,固体溶于CH2Cl2,以二氯甲烷/石油醚(1:1,体积比,下同)为洗脱剂,经200-300目硅胶色谱柱分离提纯得产物.2.2.2配体H2L3/H2L4的合成搅拌下将溶有2mmol4-甲基邻苯二胺(或邻苯二胺)的甲醇溶液(10mL)缓慢滴加入溶有4mmol 化合物1的甲醇溶液(5mL)中,室温搅拌过夜后,加热回流约2h出现大量桔黄色沉淀.经TLC监测反应基本完全后,过滤得桔黄色粗产品,以二氯甲烷/石油醚(1:4)为洗脱剂,经硅胶色谱柱分离提纯得产物.2.2.3Salen型金属配合物的合成Salen型金属配合物的合成可采用金属模板法,也可采用由配体至金属配合物的方法.2.2.3.1金属模板法以配合物ML1/ML2(M=Ni,Cu,Mn)的合成为例进行说明.在搅拌下将0.48mmol化合物2(或3)的甲醇溶液缓慢滴加到含有0.48mmol化合物5和0.72mmol 相应四水合金属醋酸盐的甲醇溶液中.室温搅拌,经TCL检测反应基本完全后,抽滤得粗产品.用热甲醇将粗产品洗涤三次,溶于CH2Cl2,以二氯甲烷/石油醚(1:1)为洗脱剂,经硅胶色谱柱分离提纯得产物.2.2.3.2由配体至金属配合物的方法以ML3/ML4(M=Ni,Cu,Mn)的合成为例进行说明.在含有0.4mmol H2L3(或H2L4)配体的15mL甲醇中,加入溶有0.6mmol四水合金属醋酸盐的10 mL甲醇溶液.室温搅拌或加热回流至产生大量沉淀,经TCL监测反应基本完全后,抽滤得粗产品.将粗产品用热甲醇洗涤三次,抽滤并真空干燥,得产物.2.2.4表征数据所合成的目标化合物分别采用核磁氢谱、质谱和元素分析等进行表征.部分化合物的1H NMR数据如下,其它表征数据见表1.H2L1,1H NMR(CDCl3)δ:13.47(s,1H,OH), 13.32(s,1H,OH),8.64(s,1H,CH=N),8.61(s,1H, CH=N),7.54(s,1H,Ar―H),7.45-7.48(m,3H,Ar―H),7.33(s,2H,Ar―H),7.21-7.25(m,2H,Ar―H),6.94(d,J=12Hz,1H,Ar―H),2.98(s,1H,C≡CH), 1.44(s,9H,t-Bu),1.32(s,9H,t-Bu).2301Acta Phys.-Chim.Sin.2013V ol.29H 2L 2,1H NMR (CDCl 3)δ:13.58(s,1H,OH),13.40(s,1H,OH),8.65(s,1H,CH =N),8.62(s,1H,CH =N),7.56(d,J =8Hz,1H,Ar ―H),7.46-7.50(m,2H,Ar ―H),7.23(d,J =4Hz,1H,Ar ―H),7.17(s,2H,Ar ―H),7.09(s,1H,Ar ―H),6.95-6.98(m,1H,Ar ―H),3.01(s,1H,C ≡CH),2.45(s,3H,CH 3),1.45(s,9H,t -Bu),1.34(s,9H,t -Bu).H 2L 3,1H NMR (CDCl 3)δ:13.60(s,2H,OH),8.66(s,2H,CH =N),7.42-7.43(m,2H,Ar ―H),7.21(dd,J =4Hz,2H,Ar ―H),7.11-7.16(m,2H,Ar ―H),7.04(s,1H,Ar ―H),2.42(s,3H,CH 3),1.45(d,J =4Hz,18H,t -Bu),1.32(s,18H,t -Bu).H 2L 4,1H NMR(CDCl 3)δ:8.42(s,2H,CH =N),7.71(s,2H,Ar ―H),7.41(s,2H,Ar ―H),7.20(s,2H,Ar ―H),7.10(s,2H,Ar ―H),1.47(s,18H,t -Bu),1.31(s,18H,t -Bu).NiL 1,1H NMR(CDCl 3)δ:8.28(s,1H,CH =N),8.17(s,1H,CH =N),7.70(d,J =8Hz,2H,Ar ―H),示意图1H 2L n (n =1-4)及其相应配合物的合成路线Scheme 1Synthesis routes of H 2L n (n =1-4)and their complexesHMT:hexmethylene-tetramine2302宋晗等:含末端炔基的Salen型金属配合物的合成、表征及性质No.117.54(s,1H,Ar―H),7.43(d,J=4Hz,1H,Ar―H), 7.33-7.35(m,1H,Ar―H),7.11-7.26(m,3H,Ar―H), 6.93(d,J=8Hz,1H,Ar―H),3.00(s,1H,C≡CH),1.49 (s,9H,t-Bu),1.33(s,9H,t-Bu).NiL2,1H NMR(CDCl3)δ:8.23(s,1H,CH=N), 8.09(s,1H,CH=N),7.52-7.56(m,2H,Ar―H),7.46 (s,1H,Ar―H),7.39(d,J=4Hz,1H,Ar―H),7.32(dd, J=4,8Hz,1H,Ar―H),7.03-7.06(m,2H,Ar―H), 6.92(d,J=12Hz,1H,Ar―H),2.98(s,1H,C≡CH), 2.40(s,3H,CH3),1.46(s,9H,t-Bu),1.31(s,9H,t-Bu).NiL3,1H NMR(CDCl3)δ:8.22(s,1H,CH=N), 8.18(s,1H,CH=N),7.61(d,J=8Hz,1H,Ar―H), 7.51(s,1H,Ar―H),7.41-7.43(m,2H,Ar―H),7.12 (dd,J=4Hz,2H,Ar―H),7.03(d,J=8Hz,1H,Ar―H),2.42(s,3H,CH3),1.49(s,18H,t-Bu),1.33(d,J=4 Hz,18H,t-Bu).NiL4,1H NMR(CDCl3)δ:8.42(s,2H,CH=N), 7.71(s,2H,Ar―H),7.41(s,2H,Ar―H),7.20(s,2H, Ar―H),7.10(s,2H,Ar―H),1.47(s,18H,t-Bu),1.31 (s,18H,t-Bu).3结果与讨论3.1谱学性质3.1.1核磁共振波谱配体H2L1和H2L2属共轭化合物,结构上H2L2比H2L1多一个甲基.甲基的引入使得H2L2的各氢原子化学位移较H2L1的均向低场移动.同理,H2L3在结构上的甲基,使其各氢质子化学位移较H2L4的均向低场移动.H2L1、H2L2与H2L3、H2L4相比较,H2L1和H2L2在δ3.0左右出现了C≡CH上的氢特征峰,而H2L3和H2L4则分别在δ1.4和δ1.3左右各有一组叔丁基的特征峰.H2L1和H2L2结构中的末端炔基,导致其整体的化学位移向高场移动.此外,各镍配合物NiL n(n=1-4)由于金属离子Ni2+配位,OH的氢特征峰消失,同时亚胺基―HC=N―的氢特征峰的化学位移值相对配体而言均有不同程度地向高场移动,而其它各化学位移值则均不同程度地向低场移动.3.1.2紫外-可见光谱实验所用溶剂为重蒸的CHCl3,各化合物的浓度均为3.00×10-5mol∙L-1,得到的四种配体及各金属配合物的UV-Vis吸收光谱见图1.对于配体而言,H2L1与H2L2产生的吸收峰类似, 249nm处的吸收峰为苯环共轭体系的π-π*跃迁所产生,345nm附近吸收峰为亚胺―C=N―的π-π*跃迁产生.H2L3与H2L4均产生三个吸收峰,242和280nm两处吸收峰为体系内苯环的π-π*跃迁产生的,340nm附近的吸收峰则为亚胺―C=N―的π-π*跃迁产生的.另外配体H2L2和H2L3由于其结构中存在甲基,其供电子诱导效应和与苯环的超共轭效应使得π*轨道的能量降低,最终导致整体的吸收峰表1H2L n、ML n(M=Ni,Cu,Mn,n=1-4)的颜色、产率、质谱及元素分析结果Table1Color,yield,mass spectrometry and elemental analysis of H2L n,ML n(M=Ni,Cu,Mn,n=1-4)Compd.H2L1 NiL1 CuL1 MnL1 H2L2 NiL2 CuL2 MnL2 H2L3 NiL3 CuL3 MnL3 H2L4 NiL4 CuL4 MnL4MoleculeC30H32N2O2C30H30N2NiO2C30H30N2CuO2C30H30N2MnO2∙H2OC31H34N2O2C31H32N2NiO2C31H32N2CuO2C31H32N2MnO2∙2H2O∙CH3OHC37H50N2O2∙H2OC37H48N2NiO2C37H48N2CuO2C37H48MnN2O2∙2H2OC36H48N2O2∙H2OC36H46N2NiO2C36H46CuN2O2C36H46MnN2O2∙2H2OColorlight yellowredtanbrownorangeredbrownbrownorangeredtanbrownlight yellowredbrownbrownYield/%20467067727552488279692578656478Molecularweight452.25508.17513.16505.17466.26522.70527.18519.18554.39610.31615.30607.31540.37596.29601.29593.29[M+H]+453.2509.2513.1505.3467.0523.0528.3518.9555.0611.4616.6607.3541.0597.4602.0593.9Elemental analytical value found(calcd.)w C/%79.21(79.61)70.26(70.75)69.61(70.09)68.57(68.83)79.36(79.79)70.87(71.15)70.84(70.50)64.92(65.41)77.30(77.58)72.67(72.68)72.25(72.10)69.52(69.03)77.64(77.38)71.76(72.37)71.42(71.79)68.54(68.66)w H/%7.18(7.13)5.87(5.94)6.37(5.88)5.97(6.16)7.53(7.34)6.60(6.16)5.99(6.11)7.20(6.86)8.73(9.15)7.72(7.91)7.79(7.85)7.83(8.14)9.29(9.02)7.46(7.76)7.24(7.70)7.51(8.00)w N/%6.24(6.19)5.49(5.50)5.62(5.45)4.83(5.35)5.68(6.00)5.45(5.35)5.12(5.30)4.52(4.77)5.35(4.89)4.92(4.58)4.88(4.55)4.67(4.35)5.64(5.01)4.79(4.69)4.70(4.65)4.36(4.45)2303Acta Phys.-Chim.Sin.2013V ol.29相对H 2L 1和H 2L 4红移.17与配体相比,相应金属配合物的吸收峰均发生一定变化.各金属配合物在280nm 以下区域均出现由于苯环的π-π*跃迁引起的吸收峰.而Ni 、Cu 和Mn 配合物的亚胺基―C =N ―的π-π*跃迁分别出现在300、300、320和340nm 附近.Ni 配合物在380nm 附近出现亚胺基―C =N ―中氮原子上的孤对电子与大环共轭体系中苯环之间的n -π*跃迁产生的吸收峰.MnL 3和MnL 4在360nm 附近也出现此吸收峰.Cu 配合物中Cu 2+与N 2O 2之间d -π*的电荷转移跃迁产生的吸收峰出现在450nm 附近.此外,Ni 和Mn 的配合物在500nm 附近出现由于d -d 跃迁所产生的弱吸收峰.18综上所述,对于同一配体,金属配合物的吸收峰相对配体发生蓝移或红移与金属离子的电负性以及金属本身的性质有关.当金属与配体配位后,无论是哪种配体,中心金属的配位作用均使配合物的极性降低,导致由亚胺基―C =N ―的π-π*跃迁产生的吸收峰较相应的配体发生一定程度的蓝移,吸收波长相应减小.3.1.3红外光谱配体H 2L n 和金属配合物ML n (n =1-4;M=Ni,Cu,Mn)的FT-IR 光谱分别采用石蜡糊法(H 2L n )和KBr 压片法(ML n )测定,各化合物的FT-IR 光谱的主要特征数据见表2和表3.四种配体及相应金属配合物在1700-1800cm -1区域附近都没有出现醛基的振动峰,所有的化合物均在1610cm -1附近出现了很强的C =N 伸缩振动产生的吸收峰;另外,所有配体均在3300cm -1附近出现苯环上的OH 特征伸缩振动峰,而且也均在Characteristic vibration νO ―H (Ph ―OH)νC ―H (CH 3)νC ≡C νC=N νC ―O νC ―N νM ―O νM ―NH 2L 13315296028542111161812031170--NiL 1-295028652098161512001172554539445CuL 1-294828642099161412001170571526440MnL 1-295528672099161112021172552533442H 2L 23300295528542106161212021171--NiL 2-295128632099161312021176555515442CuL 2-295128662101161512011173579511440MnL 2-295428682101161112001178553513445图1配体H 2L n 及ML n (n =1-4;M=Ni,Cu,Mn)的UV-Vis 光谱图Fig.1UV-Vis spectra of H 2L n and ML n (n =1-4;M=Ni,Cu,Mn)表2H 2L 1、H 2L 2、ML 1及ML 2(M=Ni,Cu,Mn)的FT-IR 特征峰(cm -1)Table 2Main FT-IR band assignment (cm -1)of H 2L 1,H 2L 2,ML 1,and ML 2(M=Ni,Cu,Mn)2304宋晗等:含末端炔基的Salen型金属配合物的合成、表征及性质No.111580-1460cm-1处产生了很强的由于芳环骨架振动引起的碳碳双键(νC=C)的伸缩振动峰;以上数据均表明原料中的氨基和醛基缩合失水形成了Salen型结构.另外,由于H2L1和H2L2中均存在末端炔基,因此在2100cm-1左右出现了碳碳三键(νC≡C)的特征伸缩振动峰.对于相应的金属配合物ML n(M=Ni,Cu,Mn),当中心金属离子与配体配位后,在3300cm-1处的苯环上的OH伸缩振动峰消失,而在1610cm-1左右产生的C=N特征的伸缩振动峰较配体的在位置上发生了一定程度的变化.另外,由于中心金属离子配位作用的影响,使得1580-1460cm-1区域内的芳环骨架振动吸收频率也发生了不同幅度的变化.而且,当不同的中心金属离子与配体配位时,过渡金属具有空轨道,而由配体中心的N、O提供孤电子对,最终形成了配位键,因此在表2和表3中能看到在指纹区400-600cm-1之间出现M―N、M―O的弯曲振动峰.19,203.2电化学性质研究3.2.1电化学氧化还原性质测定循环伏安曲线时使用三电极体系,以玻碳电极作为工作电极,AgCl/Ag电极为参比电极,铂丝电极为辅助电极.将四种配体及相应的金属配合物分别配制成浓度约为1.00×10-3mol∙L-1的DMF溶液,其中,支持电解质TBAP(四丁基高氯酸铵)浓度为0.15mol∙L-1.测定前向体系中通入高纯氮气30min以除氧.扫描范围为-1.5-1.5V,扫描速率为100mV∙s-1,得到的数据用相关软件处理.配体H2L n及相应金属配合物ML n(M=Ni,Cu,Mn)的循环伏安数据分别见表4、表5.图2和图3分别给出了代表性的金属配合物的循环伏安曲线图.配体H2L2在-0.70V和-0.76V处出现亚胺的氧化还原峰,而H2L1在所测试的范围内并没有该峰出现.金属镍配合物NiL1和NiL2的循环伏安曲线均出现两对氧化还原峰,分别为Ni(II)/Ni(I)(-1.23 V/-1.31V、-1.23V/-1.31V)和Ni(II)/Ni(III)(1.05V/ 0.95V、1.03V/0.94V).21-23第一个过程为单电子氧化还原过程.CuL1和CuL2的循环伏安曲线也出现两对氧化还原峰,分别为Cu(II)/Cu(I)(-0.98V/-1.05 V、-0.99V/-1.09V)24-26和Cu(III)/Cu(II)(1.14V/ 1.03V、1.12V/1.00V).27-29第一个过程是准可逆的单电子氧化还原过程.MnL1和MnL2的循环伏安曲线均出现一对氧化还原峰,Mn(III)/Mn(II)(0.03 V/-0.06V和0.04V/-0.06V),此过程是准可逆的单H2L3NiL3CuL3MnL3H2L4NiL4CuL4MnL4E pa/V-0.701.001.22-1.131.09-0.07-0.681.031.23-1.121.11-0.06E pc/V-0.820.931.15-1.211.00-0.21-0.690.931.15-1.181.03-0.17ΔE/V0.120.070.070.080.090.140.010.100.080.060.080.11E1/2/V-0.761.461.18-1.171.04-0.14-0.681.481.19-1.15-1.07-0.11I pa/µA-0.07-20.87-23.08-0.88-21.30-5.400.18-24.47-25.65-0.72-25.22-8.34I pc/µA15.035.01-0.8216.630.878.2312.695.18-1.2217.220.3111.84I pa/I pc0.014.1628.140.0524.480.660.014.7221.020.0481.350.70表3H2L3、H2L4、ML3及ML4(M=Ni,Cu,Mn)的FT-IR特征峰(cm-1)Table3Main FT-IR band assignment(cm-1)of H2L3, H2L4,ML3,and ML4(M=Ni,Cu,Mn)Characteristicvibration νO―H(Ph―OH)νC―H(CH3)νC=NνC―OνC―NνM―OνM―N H2L3318529612857161712011172--NiL3-29522866161611981178542516420CuL3-29532867161411971172536508423MnL3-29562868161011971179543513494H2L4320129602854161811991170--NiL4-29522867160511981177566537419CuL4-29542867160211971174562532491MnL4-29582869159811971181564542495表4H2L1、H2L2、ML1和ML2(M=Ni,Cu,Mn)的电化学数据Table4Electrochemical data of H2L1,H2L2,ML1and ML2(M=Ni,Cu,Mn)E pc(I pc)and E pa(I pa)are the potentials(currents)of reduction andoxidation peaks,respectively.E1/2=0.5(E pa+E pc),ΔE p=E pa-E pc表5H2L3、H2L4、ML3和ML4(M=Ni,Cu,Mn)的电化学数据Table5Electrochemical data of H2L3,H2L4,ML3and ML4(M=Ni,Cu,Mn)2305Acta Phys.-Chim.Sin.2013V ol.29电子氧化还原过程.同一配体的不同金属配合物中,Mn配合物氧化还原过程可逆程度最大,MnL1和MnL2的I pa/I pc分别为0.78和0.98.配体H2L3和H2L4的亚胺基氧化还原峰分别为-0.68V/-0.69V和-0.70V/-0.82V.与NiL1、NiL2类似,NiL3和NiL4的循环伏安曲线出现两对氧化还原峰,分别是Ni(II)/Ni(I)(1.00V/0.93V、1.03V/0.93V)和Ni(II)/Ni(III)(1.22V/1.15V、1.23V/1.15V).其中第一个过程为单电子氧化还原过程.CuL3和CuL4的循环伏安曲线中也出现了两对氧化还原峰,分别为Cu(II)/Cu(I)(-1.13V/-1.21V、-1.12 V/-1.18V)和Cu(III)/Cu(II)(1.09V/1.00V、1.11V/ 1.03V),第一个过程是单电子的氧化还原过程. MnL3和MnL4出现一对准可逆的单电子氧化还原过程,Mn(III)/Mn(II)(-0.07V/-0.21V、-0.06V/-0.17 V).类似的,同一配体的不同金属配合物中,Mn配合物氧化还原过程的可逆程度最大,MnL3和MnL4的I pa/I pc分别为0.66和0.70.3.2.2摩尔电导率在25°C、常压下,以重蒸的DMF为溶剂,测定了四种Salen型配体及其不同金属配合物在不同浓度(1.00×10-6-2.00×10-4mol∙L-1)下的电导率,计算可得相应化合物的摩尔电导率.表6给出了各化合物在极稀浓度及最高浓度下的Λm值.对所有的化合物分别以Λm对103c作图,典型的关系曲线如图4所示.根据弱电解质稀溶液的摩尔电导率与浓度之间数学关系方程30(式中B为常数)lgΛm=B-lg c以lgΛm对lg c作图,如图5所示.实验所得各化合物的线性相关系数均在0.980-0.999范围内,表明本研究中的配体及其金属配合物在DMF溶液中为弱电解质,有一定的导电性.图2CuL1的循环伏安曲线Fig.2Cyclic voltammetry of CuL1图3NiL3的循环伏安曲线Fig.3Cyclic voltammetry of NiL3图4NiL1的Λm与c之间的关系曲线Fig.4Correlation ofΛm with c for NiL1图5NiL1的lgΛm与lg c的线性关系Fig.5Linear fitting of lgΛm-lg c for NiL1表6H2L n和ML n(n=1-4,M=Ni,Cu,Mn)的摩尔电导率Table6Molar conductivities of H2L n andn2306宋晗等:含末端炔基的Salen型金属配合物的合成、表征及性质No.114结论对含有末端炔基的Salen型配体及其系列金属配合物的谱学性质研究发现,配体中的末端炔基是使其整体的化学位移向高场移动的因素;甲基的存在致使整体的紫外可见吸收峰发生红移.对目标化合物的电化学氧化还原性质研究表明,镍和铜的配合物的氧化还原经两个单电子过程完成,而锰的配合物则经准可逆的单电子过程完成氧化还原反应.References(1)(a)Nasr-Esfahani,M.;Moghadam,M.;Valipour,G.Synth.Commun.2009,39,3867.(b)V oronova,K.;Purgel,M.;Udvardy,A.;Bényei,A.C.;Kathó,Á.;Joó,anometals2013,32(15),4391(c)Cheng,J.H.;Wei,K.Y.;Ma,X.F.;Zhou,X.G.;Xiang,H.F.J.Phys.Chem.C2013,117(32),16552.(2)Tong,J.;Zhang,Y.;Li,Z.;Xia,C.J.Mol.Catal.A:Chem.2006,249,47.doi:10.1016/j.molcata.2005.12.031(3)Salavati-Niasari,M.;Davar,F.;Bazarganipour,M.DaltonTrans.2010,39,7330.doi:10.1039/b923416k(4)Lee,S.H.;Xu,L.;Park,B.K.;Mironov,Y.V.;Kim,S.H.;Song,Y.J.;Kim,C.;Kim,Y.;Kim,S.K.Chem.-Eur.J.2010,16,4678.doi:10.1002/chem.v16:15(5)Vagin,S.I.;Reichardt,R.;Klaus,S.;Rieger,B.J.Am.Chem.Soc.2010,132,14367.doi:10.1021/ja106484t(6)Zintl,M.;Molnar,F.;Urban,T.;Bernhart,V.;Preishuber-Puegl,P.;Rieger,B.Angew.Chem.Int.Edit.2008,47,3458(7)Decortes,A.;Kleij,A.W.ChemCatChem2011,3,831.doi:10.1002/cctc.v3.5(8)Boogaerts,I.I.F.;Nolan,S.P.J.Am.Chem.Soc.2010,132,8858.doi:10.1021/ja103429q(9)Escudero-Adan,E.C.;Benet-Buchholz,J.;Kleij,A.W.Chem.-Eur.J.2009,15,4233.doi:10.1002/chem.v15:17 (10)Shi,X.L.;Zang,N.;Zhang,Y.;Duan,R.;Liu,M.;Ruan,W.J.;Zhu,Z.Z.Acta Chim.Sin.2008,66(8),930.[史秀丽,臧娜,张炎,段苒,刘美,阮文娟,朱志昂.化学学报,2008,66(8),930.](11)Guo,L.Q.;Shi,X.L.;Ruan,W.J.;Zhang,X.H.;Zhu,Z.A.Acta Phys.-Chem.Sin.2010,26(5),1195.[郭莉芹,史秀丽,阮文娟,张晓红,朱志昂.物理化学学报,2010,26(5),1195.]doi:10.3866/PKU.WHXB20100336(12)Liu,J.;Guo,L.Q.;Zhang,X.X.;Ruan,W.J.;Zhu,Z.A.ActaPhys.-Chim.Sin.2012,28(2),265.[刘佳,郭莉芹,张晓红,阮文娟,朱志昂.物理化学学报,2012,28(2),265.]doi:10.3866/PKU.WHXB201111251(13)Lavastre,O.;Illitchev,I.;Jegou,G.;Dixneuf,P.H.J.Am.Chem.Soc.2002,124,5278.doi:10.1021/ja025764o(14)Nielsen,M.;Larsen,N.B.;Gothelf,ngmuir2002,18,2795.doi:10.1021/la015715+(15)Nielsen,M.;Thomsen,A.H.;Jensen,T.R.;Jakobsen,H.J.;Skibsted,J.;Gothelf,.Chem.2005,2,342. (16)MunÕz-Hernandez,M.A.;Keizer,T.S.;Parkin,S.;Patrick,B.;Atwood,anometallics2000,19,4416.doi:10.1021/om000058m(17)Chen,Z.M.;Wu,Y.Q.;Gu,D.D.Spectrochim.Acta A2007,68(3),918.(18)Chen,Z.M.;Huang,F.X.;Wu,mun.2006,9(1),21.(19)Felicio,R.C.;Cavalheiro,E.T.G.;Dockal,E.R.Polyhedron2001,20,261.doi:10.1016/S0277-5387(00)00620-3(20)Tas,E.;Kilic,A.;Konak,N.Yilmaz,I.Polyhedron2008,27(3),1024.(21)Anthonysamy,A.;Balasubramanian,S.;Usha,G.;Velmurugan,D.Transition Met.Chem.2008,33,681.doi:10.1007/s11243-008-9096-5(22)Wang,J.H.Synthesis,Characterization and Properties of Salen-Type Complexes.Master Dissertation,Nankai University,Tianjin,2009.[王建辉.Salen型席夫碱配合物合成、表征及性质研究[M].天津:南开大学,2009.](23)Chang,J.;Shannon,E.D.;William,C.S.J.Electroanal.Chem.2008,622,15.doi:10.1016/j.jelechem.2008.04.023(24)Deepalatha,S.;Sambasiva,R.P.;Venkatesan,R.Spectrochim.Acta A2006,64(4),823.(25)Durackova,´Z.;Mendiola,M.A.;Sevilla,M.T.Bioelectrochem.Bioenerg.1999,48(1),109.(26)Eva,F.;Elena,L.T.;Antonia,M.M.Polyhedron2000,19,441.doi:10.1016/S0277-5387(99)00383-6(27)Prasad,R.;Veerabhadram,G.;Sastry,K.S.J.Indian Chem.Soc.2000,77,410.(28)Zanello,P.;Cinquantini,A.Transition Met.Chem.1985,10,370.doi:10.1007/BF00618845(29)Zanello,P.Transition Met.Chem.1984,9,176.doi:10.1007/BF00618611(30)Zhu,Z.A.;Ruan,W.J.Modern Physics Chemistry,4th ed.;Science Press:Beijing,2008;pp236-237.[朱志昂,阮文娟.近代物理化学.第四版(下册).北京:科学出版社,2008:236-237.]2307。

手性salen配合物合成及应用研究进展

手性salen配合物合成及应用研究进展
因此在最近十几年中 , 关于手性 Sl a n催化剂 的合 e
绍 s e 手性配合物 的合 成以及在催 化剂方面的应 an l
用。
1 手性 s e 合物 的合 成 l a n配
Sl 配合物概 由三部分组成 : an e 手性二胺 、 代 取 的水 杨醛衍 生 物 以及 中心金 属 。它 是 由水 杨醛衍 生
速度稳定增长,09 20 年仅仅半年的时间统计结果既 有 27篇有关 s e 2 a n的文章 , l 可想而 知全世界关注 se l a n的热度在上升。从文章的质量上看 , 大部分发
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收稿 日期 :02—0 2 1 5—1 6
Ab t a t T e s n h ssa d a p ia in o ae o lx swe e d s u s d sr c : h y t e i n p l t fS ln c mp e e r ic se . c o
Ke r s: o l x,a y y wo d c mp e s mme rc,c tlss ti aa y i
物与手性二胺缩合 , 再与不同金属进行配合所得到, 其合成路线见 图 1 a n配合物不仅具有合成简 。Sl e 单、 收率高的特点 , 还易于通过调节 35 , 位取代基来 改 变催 化剂 的结 构 , 过 5位 上 的取 代 基 电子 效 应 通 变化使得 s e l a n配体具有给 电子或者受 电子效应 , 3 位上的取代基效应赋予 s e 配体空阻效应 , an l 进而调 节 催化 剂 的活性 及选 择性 ¨ 。 J

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图 1 Sl ae n配合 物合 成 路 线

基于酰胺类Salen型配体的新型配合物的合成、结构及性质研究

基于酰胺类Salen型配体的新型配合物的合成、结构及性质研究

基于酰胺类Salen型配体的新型配合物的合成、结构及性质研究基于酰胺类Salen型配体的新型配合物的合成、结构及性质研究一、引言酰胺类Salen型配体已被广泛研究和应用于催化、药物和材料科学领域。

其独特的结构以及对金属离子选择性的配位作用使其成为有机合成中重要的催化剂。

本文旨在合成一系列基于酰胺类Salen型配体的新型配合物,并对其结构和性质进行系统研究。

二、实验方法1. 合成Salen型配体2. 合成新型配合物3. 对配合物进行结构表征和物理化学性质测试三、合成Salen型配体Salen型配体是由两个酰胺基团通过醛和胺的缩合反应合成而得。

首先,将适量的芳香醛和芳胺溶于适当的溶剂中,加入催化剂,反应一段时间后得到初级胺。

然后,在较低温度下向初级胺中滴加醛溶液,并通过搅拌控制反应温度,最终获得想要的Salen型配体。

四、合成新型配合物将合成得到的Salen型配体与各种金属离子进行配位反应,得到新型配合物。

首先,将金属盐溶于溶剂中,加入适量的Salen型配体,搅拌反应一段时间,得到配位反应产物。

反应后,用适当的溶剂溶解产物,并通过控制溶剂的蒸发或低温沉淀的方法得到纯净的配合物。

五、结构表征和物理化学性质测试通过核磁共振波谱(NMR)、质谱(MS)和红外光谱(IR)等手段对合成得到的新型配合物进行结构表征。

使用X射线晶体衍射技术对配合物的晶体结构进行详细分析。

同时,通过热重分析(TG)、差示扫描量热法(DSC)等技术测定配合物的热稳定性和热性质。

此外,对配合物的导电性、溶解性和荧光性质等进行性质测试。

六、结果与讨论通过对一系列新型配合物合成及其结构表征与性质测试,发现酰胺类Salen型配体可以与不同金属离子形成稳定的配合物。

在结构上,发现配合物的中心金属离子与Salen型配体之间存在配位键,形成稳定的配合物结构。

在性质上,发现新型配合物具有较好的热稳定性、导电性和溶解性,同时还表现出一定的荧光性质,具有潜在的应用价值。

Salen型化合物的合成、表征及性质

Salen型化合物的合成、表征及性质

Salen型化合物的合成、表征及性质刘佳;郭莉芹;张晓红;阮文娟;朱志昂【摘要】Two new Salen ligands H2L1 (W,/V-bis(3-dimethoxy-salicylidene)-4,5-dimethoxy-1,2-phenylenediamine) and H2L2 (rV,N'-bis(3-dimethoxy-salicylidene)-4,5-dinitryl-1,2-phenylenediamine), and their nickel, copper, and zinc complexes ML1, and ML2 (M=Ni, Cu, Zn) were synthesized. The compounds synthesized were characterized by 'H-nuclear magnetic resonance (1H NMR), ultraviolet-visible absorption spectrometry (UV-Vis), infrared (IR) spectrometry, mass spectroscopy (MS), and elemental analysis. The fluorescence properties of the complexes were also studied. The fluorescence intensity of ligand H2L2 was lower than that of ligand H2L1, because of the introduction of the strong electron-withdrawing group, - NO2. Moreover, the fluorescence intensities of the zinc complexes are greater than those of the ligands; however the fluorescence is quenched upon complexing of nickel or copper ions. In addition, the cyclic voltammetry shows that the redox process in CuL1 was a one-electron quasi-reversible charge-transfer. Because of the introduction of the electron-donating group - OCH3, the solution conductivity of ligand H2L1 was lower than thatofH2L2.%设计合成了两种新型Salen配体H2L1(N,N’-3-二甲氧基-邻羟苯亚甲基-4,5-二甲氧基-1,2-苯二胺)、H2L2(N,N'-3-二甲氧基-邻羟苯亚甲基-4,5-二硝基-1,2-苯二胺)及相应的镍、铜、锌金属配合物ML1、ML2 (M=Ni,Cu,Zn),并分别采用核磁共振(1H NMR)波谱、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、红外(IR)光谱、质谱(MS)和元素分析进行了表征.探究了配体及其配合物的荧光性质.研究发现,与H2L1相比,配体H2L2由于引入强的吸电子基团-NO2,其荧光强度减弱.相对于配体,锌离子的配位则导致其配合物的荧光强度增强,而镍和铜离子的嵌入则使得配合物M L1、ML2 (M=Ni,Cu)荧光猝灭.对电化学性质的研究表明,CuL1的氧化还原过程为准可逆的单电子过程;与H2L2相比,配体H2L1由于引入强的给电子基团-OCH3,其溶液的导电性降低.【期刊名称】《物理化学学报》【年(卷),期】2012(028)002【总页数】8页(P265-272)【关键词】Salen型化合物;合成与表征;谱学性质;电化学性质;荧光性质【作者】刘佳;郭莉芹;张晓红;阮文娟;朱志昂【作者单位】南开大学化学学院,天津300071;南开大学化学学院,天津300071;南开大学化学学院,天津300071;南开大学化学学院,天津300071;南开大学化学学院,天津300071【正文语种】中文【中图分类】O641Salen(N,N-bis-(saliylalehydde)-ethylendiamine的缩写)型配合物是在四齿配体席夫碱的基础上发展起来的化合物.自20世纪90年代初Jacobsen1和Katsuki2等首次成功地报道了手性Salen Mn(III)配合物催化非官能团烯烃的不对称环氧化后,Salen型配合物作为手性催化剂得到了较为广泛而深入的研究.由于Salen型配合物结构多样、合成简单,近十年来大量新型的配体被开发并广泛应用于信息材料、能源、光电技术、分子光电功能材料、生命科学、生物技术、医药等领域.其中人们对Salen型配合物在光学、3,4分子识别、5-9分子磁性、10抗癌活性、手性催化11,12及其与DNA的相互作用13等各方面的性质进行了富有成效的研究.在研究中发现,当改变取代基及中心配位金属时,合成的Salen型配合物的催化、分子识别、氧化还原电位,非线性光学性质、荧光性质等会有很大的变化.14-16本文设计合成了含有供电子取代基H2L1和含有吸电子取代基H2L2两种对称的Salen型配体及相应的Ni、Cu、Zn金属配合物,运用核磁共振波谱、元素分析、质谱、红外光谱、紫外-可见光谱对目标化合物进行了鉴定和表征.研究了配体及金属配合物的荧光性质,并系统研究了不同的取代基团和配位金属对Salen型配合物在光谱性质和电化学性质等方面产生的影响.这为进一步研究配合物的分子识别性能和催化性质奠定了基础.1H NMR采用美国Mercury Vx 300 MHz核磁共振仪测定,以氘代二甲基亚砜(DMSO-d6)为溶剂,四甲基硅烷(TMS)为内标.元素分析采用德国Perkin-Elemer 240元素分析仪,测定C、H、N的含量.红外光谱使用美国Bio-Rad 135 FT-IR傅里叶变换红外光谱仪,KBr压片法在4000-400 cm-1范围内摄谱.质谱数据通过美国Thermofinnigan公司生产的TRACE DSQ型质谱仪测定.UV-Vis光谱采用日本的Shimadzu UV-2450紫外-可见光谱分光光度计在700-200 nm范围内测定.荧光光谱在日本SHIMADZU RF-5301 PC型荧光光谱仪上测定.UV-Vis光谱和荧光光谱测定时的溶剂均为N,N-二甲基甲酰胺(DMF).电导率数值在国产DDS-11AT 数字电导仪上测定.DMF使用前按试剂手册的标准方法处理.17其它所用的溶剂均为分析纯试剂,金属盐为化学纯试剂.化合物的合成路线见Scheme 1.2.2.1 配体H2L1的合成将1.336 g(2 mmol)1,2-二甲氧基-4,5-二胺基苯加入100 mL的圆底烧瓶,然后再分别加入15 mL甲醇和0.608 g(4 mmol)邻香草醛,加热回流.约2 h左右出现大量橘黄色沉淀,经薄层色谱板(TLC)监测,约4 h后反应完全.过滤得到粗产品,经二氯甲烷和甲醇重结晶得到橘黄色的固体0.601 g.产率: 69%.1H NMR(DMSO-d6)δ:13.26(s,2H,OH), 8.612(s,2H,CH=N),7.012(d,J=1.459 Hz,1H),6.974(d,J=1.444 Hz,1H),6.962(d,J=1.385 Hz, 1H),6.936(d,J=1.339Hz,1H),6.817-6.890(m, 2H),6.770(s,2H),3.964(s,6H,OCH3),3.886(s,6H,OCH3);UV-Vis(DMF),λmax/nm(10-4ε/(mol-1·dm3· cm-1)):260(0.946),284(1.212),302(1.171),359 (1.330);FT-IR(KBr)(cm-1):1607(ν―CH=N―).计算值(%),C24H24N2O6:C 66.04,H 5.54,N 6.42;实验值(%),C 66.27,H 5.38,N 6.37.ESI-MS,m/z:437.44 (M+H)+,计算值M=436.16. 2.2.2 ML1(M=Cu,Ni,Zn)的合成将0.0436 g(0.1 mmol)H2L1配体和15 mL甲醇加入到100 mL的小烧瓶中,然后将相应金属的醋酸盐0.2 mmol溶解到5 mL的甲醇中,在搅拌下,缓慢滴加到配体溶液中.将混合物加热回流约2 h产生大量的固体,经TCL检测反应基本完全后,抽滤得到粗产物.将所得粗产品用热甲醇洗三次,水洗、干燥、抽滤得到固体产品.CuL1:产物为棕色固体,产率为55%.UV-Vis (DMF):λmax/nm(10-4ε/(mol-1·dm3·cm-1)):264(0.602), 298(0.593),315(0.748),326(0.880),374(0.900). FT-IR(KBr)(cm-1):1608(ν―CH=N―).计算值(%), C24H22N2CuO6·5H2O:C 48.98,H 5.44,N 4.76;实验值(%),C 49.02,H 5.30,N 5.21.ESI-MS,m/z:498.79 (M+H)+,计算值M=497.09.NiL1:产物为棕红色固体,产率为49%.1H NMR(DMSO-d6)δ:8.729(s,2H,CH=N),7.669(s, 2H,Ar―H),7.196(d,J=7.712 Hz,2H,Ar―H), 6.873(d,J=6.560Hz,2H,Ar―H),6.567-6.619(m, 2H,Ar―H),6.119(s,1H,Ar―H),3.893(s,6H,OCH3),3.796(s,6H,OCH3).UV-Vis(DMF):λmax/nm (10-4ε/(mol-1·dm3·cm-1)):265(0.834),303(0.637), 311(0.648),384(1.202),463(0.359).FT-IR(KBr)(cm-1): 1608(ν―CH=N―).计算值(%),C24H22N2NiO6·3H2O:C 52.68,H 5.16,N 5.12;实验值(%),C 52.75,H 4.74, N 5.29.ESI-MS,m/z:493.22(M+H)+,计算值M= 492.10.ZnL1:产物为亮黄色固体,产率为45%.1H NMR(DMSO-d6)δ:8.978(s,2H,CH=N),7.476(s, 2H,Ar―H),7.044(d,J=7.832 Hz,2H,Ar―H), 6.849(d,J=7.948Hz,2H,Ar―H),6.419-6.470(m, 2H,Ar―H),3.914(s,6H,OCH3),3.765(s,6H,OCH3),1.790(s,6H,OAc).UV-Vis(DMF):λmax/nm (10-4ε/(mol-1·dm3·cm-1)):307(1.127),363(1.117),387 (1.092).FT-IR(KBr)(cm-1):1614(ν―CH=N―).计算值(%),C28H28N2O10Zn2·H2O:C 47.95,H 4.31,N 3.99;实验值(%),C 47.42,H 4.14,N 4.33.ESI-MS,m/z: 499.81(M+H)+,计算值M=498.09.2.2.3 配体H2L2的合成将0.198 g(1 mmol)1,2-二硝基-4,5-二胺基苯加入100 mL的圆底烧瓶,然后加入8 mL甲醇和0.304 g(2 mmol)邻香草醛,加热回流,约2 h左右出现大量浅黄色沉淀,经TLC监测,约8 h后反应完全.过滤得到粗产物,用热的甲醇洗涤三次,水洗、真空干燥得到浅黄色的固体0.233 g.产率:50%.1H NMR (DMSO-d6)δ:11.29(s,2H,OH),8.983(s,2H,CH=N),7.963(s,2H,Ar―H),7.433-7.458(d,1H,J= 7.473 Hz,Ar―H),7.120-7.192(m,4H,Ar―H), 6.907-6.959(t,J=7.91 Hz,1H,Ar―H),3.845(s, 12H,OCH3).UV-Vis(DMF):λmax/nm(10-4ε/(mol-1· dm3·cm-1)):261(0.615),284(0.705),305(0.663), 389(0.811).FT-IR(KBr)(cm-1):1626(ν―CH=N―).计算值(%),C22H16N4O8:C 56.65,H 3.89,N 12.1;实验值(%),C 56.08,H 3.74,N 12.5.ESI-MS,m/z:466.95 (M+H)+,计算值M=466.11. 2.2.4 ML2(M=Cu,Ni,Zn)的合成将0.0466 g(0.1 mmol)H2L2配体和15 mL甲醇加入到100 mL的小烧瓶中,然后将相应金属的醋酸盐0.2 mmol溶解到5 mL的甲醇中,在搅拌下将其缓慢滴加到配体溶液中.将混合物加热回流约2 h后,有大量沉淀产生,经TCL检测反应基本完全后,抽滤得到固体粗产物.将所得粗产品用热甲醇洗三次,水洗、真空干燥,抽滤得到固体产物.CuL2:产物为棕色固体,产率为49%.UV-Vis (DMF):λmax/nm(10-4ε/(mol-1·dm3·cm-1)):265(0.665), 314(0.556),471(1.035).FT-IR(KBr)(cm-1):1603 (ν―CH=N―).计算值(%),C24H22N2CuO6·4H2O:C 48.40, H 3.22,N 10.2;实验值(%),C 48.04,H 3.05,N 10.4. ESI-MS,m/z:528.02(M+H)+,计算值M=527.04. NiL2:产物为红棕色固体,产率为54%.UV-Vis (DMF):λmax/nm(10-4ε/(mol-1·dm3·cm-1)):265(0.819), 315(0.677),472(1.250).FT-IR(KBr)(cm-1):1664 (ν―CH=N―).计算值(%),C24H22N2NiO6·3H2O:C 47.26, H 3.62,N 10.0;实验值(%),C 46.92,H 3.21,N 10.5. ESI-MS,m/z:522.73(M+H+)+,计算值M=522.05. ZnL2:产物为深黄色固体,产率为51%.UVVis(DMF):λmax/nm(10-4ε/(mol-1·dm3·cm-1)): 329(0.760),428(0.426).FT-IR(KBr)(cm-1):1664 (ν―CH=N―).计算值(%),C28H28N2O10Zn2·H2O:C 46.70, H 3.56,N 9.90;实验值(%),C 46.21,H 3.13,N 10.2. ESI-MS,m/z:529.03(M+H)+,计算值M=528.04.3.1.1 核磁共振氢谱由核磁数据可以发现,配体在9.0-10.0区域内未观察到原料中醛的特征峰,且在3.8左右也没有出现氨基的特征峰,而在8.3左右出现了新的―HC=N―的H特征峰,这些证据都有力地表明氨基与醛反应生成了目标产物H2L1和H2L2配体.由配体及相应配合物的核磁数据看出,在各金属配合物中,―OH特征峰消失,说明各金属离子与配体发生了配位反应.对比配体H2L1和H2L2的核磁谱可以看出,与带有供电子基团―OCH3的H2L1相比较,H2L2化学位移都明显向低场移动.原因在于配体H2L2中存在取代基―NO2,其强吸电子能力使整个体系的电子云密度降低,从而使与之相连的苯环上的其它H的化学位移向低场移动.另外,与配体H2L1相比,由于受中心金属离子配位的影响,其镍和锌配合物的化学位移均不同程度的向低场移动.比较特殊的是H2L1的锌配合物,其在1.790的位置上出现了一个强峰,其积分值为6,而H2L1配体及NiL1配合物中均未出现,结合其质谱图上出现的685.3的分子离子峰推断,该锌配合物应是一个双核锌的配合物Zn2L1(OAc)2,1.790处的吸收峰是由配位上的CH3COO―上的甲基H产生的.Zn2L1(OAc)2的结构如图1所示.研究发现,与其它链状以及环己二胺相比较,1,2-二甲氧基-4,5-二胺基苯具有的刚性结构是形成这种特殊的双核金属配合物的主要条件,而两边邻香草醛上的甲氧基又稳定了这种双核金属配合物.1,2-二甲氧基-4,5-二胺基苯的这种刚性结构使得位于中心的Zn2+处于非平面四边形的状态,使Zn表面的势能增加,路易斯酸性增强,从而增加了轴向配位的能力形成双核金属配合物.18,19另外,此类双核配合物还可与Ni(OAc)2·4H2O继续发生反应,Ni取代Zn后只形成单核配合物.而结构相似的H2L2的锌配合物,由于受到吸电子基的影响没有形成这种配合物.3.1.2 紫外-可见光谱实验所用各化合物溶液的浓度均为(1.000± 0.020)×10-4mol·L-1,分别得到的两种配体及各相应配合物的UV-Vis吸收光谱图见图2.研究发现,所有谱图中的特征峰大致归属为四类,其中,260-280 nm区域的中等强度的吸收峰是由于苯环的π-π*跃迁产生的;300-320 nm区域的吸收峰是由于偶氮甲烷基生色团的π-π*跃迁引起的,350-400 nm区域的吸收为偶氮甲烷基中氮原子上的孤对非键电子到苯环的n-π*跃迁引起的.而金属配合物一般在400-500 nm的吸收谱带由金属与其配位N、O间d-π*电荷转移跃迁产生的.金属配合物中由生色团―C=N―产生的π-π*跃迁较配体发生了不同程度的蓝移,这是由于―C=N―中的电子与金属配位后,金属的配位增强了整个体系的共轭程度,使电子云密度得到了分散,总体能量降低,表现为成键π轨道中电子能量下降,导致了π-π*这对成键-反键轨道中能级差变大,谱带发生蓝移.对于同一配体的情况,金属配合物发生红移或蓝移与金属离子的电负性及金属本身内在的性质有关.根据现代分子轨道理论,很多因素都可以影响整个共轭体系的电子云密度,从而使吸收峰发生不同程度的红移或蓝移.20-26除了金属离子的影响,所用的溶剂也会对谱图产生一定的影响.化合物上的取代基不同和空间位阻的大小不同均会使吸收峰的位置发生不同程度的红移或蓝移.3.1.3 红外光谱配体H2L1和H2L2及相应的金属镍、铜、锌配合物的部分红外特征峰值列于表1.从表1数据可以看出,两种配体及相应配合物在1700-1800 cm-1区域附近都没有出现醛基的振动峰.所有的化合物均在1610 cm-1附近出现了很强的C=N伸缩振动峰,说明氨基和醛基缩合失水形成Schiff碱结构,形成了一系列Salen型配体及其配合物.配合物与配体相比较C=N吸收峰的位置发生了相应的变化.配体 H2L1、H2L2及其金属配合物均在1560-1580 cm-1处产生很强的吸收峰是由芳环骨架振动引起的C=C伸缩振动(ν―C=C―)而产生的,由于金属与配体的配位作用使芳环骨架振动吸收频率发生不同程度的变化.在2950-2850 cm-1区域内出现了CH3(ν―C―H―)振动吸收峰.当不同的金属离子与配体配位时,由N、O提供孤对电子,金属提供空轨道,所形成的配位键在400-600 cm-1左右有M―N、M―O的振动峰出现.配体及其金属配合物的电导率测定以DMF为溶剂,配制浓度为(5.000±0.030)×10-6mol·L-1.从表2中计算得出的摩尔电导率数值可以看出,H2L1、H2L2及其配合物的DMF 溶液具有一定的导电性.27与带有供电子基团―OCH3的配体H2L1相比,H2L2中的两个吸电子基团―NO2的存在,增大了整个体系的极性,使配体N2O2空腔的电子云密度降低,导致H2L2溶液的摩尔电导率数值增大.比较MLn(n=1,2)金属配合物溶液的摩尔电导率数值可以看出,配合物溶液的导电顺序对ML1有:CuL1>NiL1>ZnL1(OAc)2;对ML2有:NiL2>ZnL2>CuL2.由于不同的金属离子d电子数目不同,对配体形成反馈π键的作用也不同,导致相应的金属配合物电子分布发生变化,分子极性发生改变,28从而使得各金属配合物溶液的摩尔电导率发生不同程度的改变.所用仪器为LK98BII型电化学分析系统,测定循环伏安曲线时使用三电极体系,以玻碳电极为工作电极,Ag/AgCl电极为参比电极,铂丝电极为辅助电极.将两种配体及相应的金属配合物用DMF分别溶解,配置成浓度约为1×10-3mol·L-1的溶液,其中支持电解质四丁基高氯酸铵(TBAP)的浓度为0.15 mol·L-1.测定前向待测溶液中通入高纯氮20 min除氧,在被测体系处于静止的状态时进行测量,扫描时从负电位至正电位,然后再回到负电位完成一个循环.扫描范围为-1.5至+1.5 V;扫描速率为100 V· s-1.得到的数据用相关软件处理.3.3.1 H2L1、CuL1、NiL1体系H2L1配体及其相应金属配合物的电化学数据列于表3中,各化合物的循环伏安曲线见图3.从表3中数据可以看出,H2L1配体在0.611 V处出现了―C=N―亚胺的氧化峰,NiL1的循环伏安曲线出现了两对氧化还原峰,在0.672和0.475 V这对氧化还原峰是Ni(III)/Ni(II)的氧化还原反应产生的,而在未引入甲氧基的Salen型Ni配合物中并未出现,29这可能是由于NiL1中的强供电子基团―OCH3的引入稳定了高氧化态Ni(III).在0.395和-1.375 V出现的一对峰归属为Ni(II)/Ni(I),这个过程的可逆性很差,这两个阶段的氧化还原过程均应为单电子的氧化还原过程.CuL1的循环伏安曲线中出现了两对氧化还原峰,在-0.971和-1.17 V出现的氧化还原峰归属为Cu(II)/Cu(I)的氧化还原反应产生,这个过程应为准可逆的单电子氧化还原过程.3.3.2 H2L2、CuL2、NiL2体系H2L2配体及其相应金属配合物的电化学数据列于表4中,各化合物的循环伏安曲线见图4.在H2L2的循环伏安曲线中,―NO2的还原峰位于-0.979 V处,而—CH=N—亚胺的氧化峰在0.451 V处,峰位较H2L1的第一步氧化峰的位置向更负的方向移动.这是由于―NO2是一个强的吸电子基团,其使—CH=N—亚胺基的电子云密度下降,从而更易被氧化.金属配合物ML2的循环伏安曲线与ML1相比,氧化还原过程很相似,但可逆性比较差,这可能与引入的两个吸电子基团有关.30-32所测样品均以DMF为溶剂,配制浓度为(2.000±0.020)×10-6mol·L-1.测试条件为:样品池为1 cm×1 cm×4 cm石英池,配体及配合物的激发狭缝及发射狭缝均为10 nm.扫描速率为600 nm·min-1.各样品均在室温下、在各自激发波长下扫描其荧光发射光谱,谱图见图5.在激发波长为380 nm光的激发下,H2L1配体在512 nm处出现一个很强的峰,这是由于H2L1结构体系的共轭程度很高,且该配体中引入的四个甲氧基取代基为给电子基团,从而使得荧光增强.而H2L2配体由于引入了两个强的吸电子基团―NO2,其在476 nm处出现的峰相对较弱,与H2L1配体相比,其最大吸收波长蓝移.从图5的荧光光谱图中可以看出,Zn2L1(OAc)2及ZnL2配合物所产生峰的荧光强度均比相应配体的高.Zn配合物的荧光强度增加主要是由两方面原因导致的:一方面,锌离子与配体的配位增加了分子结构的刚性从而使荧光增强;另一方面,Zn2+的d电子为全充满的d10状态,具有较稳定结构,所以Zn配合物荧光强度较配体的更强.33,34而配合物NiL1、CuL1、NiL2及CuL2均未发现荧光效应,这是由于Cu2+、Ni2+都有空的d轨道,配体电子从激发态到基态跃迁的能量可能转到金属离子的d-d跃迁,能量被消耗,发生荧光猝灭.研究结果表明,配体H2L2由于强吸电子取代基―NO2的存在,与H2L1配体相比,其荧光光谱发射峰发生明显蓝移,1H NMR中化学位移均向低场移动.相对于配体,中心金属离子的配位增强了金属配合物的共轭程度,使其化学位移均向低场移动,紫外-可见吸收光谱中吸收带发生蓝移.对配体及其配合物荧光性质的对比研究发现,与配体相比较,锌离子的配位致使配合物的荧光强度增强,而镍和铜离子的嵌入则使得配合物ML1、ML2(M=Ni,Cu)荧光猝灭.电化学性质研究表明,铜、镍配合物的氧化还原过程为单电子氧化还原过程. 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Dissertation,Nankai University,Tianjin,2010.[郭莉芹.对称及不对称Salen配合物的合成、表征及性质研究[D].天津:南开大学,2010.](30) Zanello,P.;Tamburini,S.;Vigato,P.A.;Mazzocchin,G.A.Transit.Met.Chem.1984,9,176.(31) Kapturkiewicz,A.;Behr,B.Inorganica Chimica Acta 1983,69, 247.(32) Shi,X.L.;Zang,N.;Zhang,Y.;Duan,R.;Liu,M.;Ruan,W.J.; Zhu,Z.A.Acta Chimica Sinica 2008,66,930. [史秀丽,臧娜,张炎,段苒,刘美,阮文娟,朱志昂.化学学报, 2008,66,930.](33) Kadarkaraisamy,M.;Sykes,A.G.Inorganic Chemistry 2006, 45,779.(34) Eltayeba,N.E.;Teoha,S.G.;Kusrinib,E.;Adnana,R.;Fun,H. K.Spectrochimica Acta 2010,75,453.。

Salen配合物的合成及其催化性能

Salen配合物的合成及其催化性能

Salen配合物的合成及其催化性能黄素素;林佳乐;黄倩雯;孔黎春;章康达【摘要】以水杨醛和乙二胺为原料制备Salen配体,再进一步与金属离子络合制备Salen配合物[M(Salen)] (M=Co,Cu,Zn,Ni),并用于空气氧化安息香合成苯偶酰反应体系的催化剂.以绿色化学的理念为出发点,对反应溶剂、温度、催化剂用量等一系列反应条件进行优化筛选后,发现该反应在室温下,以95%乙醇为溶剂,当量比为安息香/Co(Salen)/KOH=1.00∶0.08∶1.40时,苯偶酰的产率最高可达90.7%.通过沉淀、洗涤等操作,能够有效回收催化剂,并且催化剂循环使用3次后,产物苯偶酰仍有可观的产率.与目前常见的苯偶酰合成方法相比,该实验合成方法具有环境友好、能耗低、操作更加简便等特点,是一条简单绿色的高效合成苯偶酰的途径.【期刊名称】《实验室研究与探索》【年(卷),期】2016(035)008【总页数】4页(P52-55)【关键词】Salen配合物;苯偶酰;安息香;催化氧化;绿色化学【作者】黄素素;林佳乐;黄倩雯;孔黎春;章康达【作者单位】浙江师范大学化学与生命科学学院,浙江金华321004;浙江师范大学化学与生命科学学院,浙江金华321004;浙江师范大学化学与生命科学学院,浙江金华321004;浙江师范大学化学与生命科学学院,浙江金华321004;浙江师范大学化学与生命科学学院,浙江金华321004【正文语种】中文【中图分类】O621.3苯偶酰作为一类重要的精细化工中间体,在药物及各类功能材料的合成[1-4]中有着广泛的应用。

在合成制备苯偶酰的众多途径中,通过安息香的氧化制取苯偶酰是合成相应苯偶酰类化合物的重要路径[5-7]。

目前,采用化学试剂氧化或催化剂催化氧化安息香是合成苯偶酰的两大类常用方法。

经过多年的研究,通过这两类方法能够高效地合成苯偶酰,但各自还存在一些缺陷。

例如,采用化学试剂,如浓硝酸[8]、氯化铁[9-10]、高锰酸钾[11]、二甲基亚砜-草酰氯[12]等来氧化安息香制备苯偶酰,存在对环境危害大、不符合“原子经济性”、生产工艺不安全等缺点;以Salen配合物[13-19]作为催化剂通过空气中的氧气氧化安息香是目前一种新兴的绿色合成苯偶酰途径[19],但仍存在反应温度较高,溶剂不够环境友好,催化剂回收操作繁琐等不足。

Salen和Salan配体的合成

Salen和Salan配体的合成

Salen和Salan配体的合成程涛;刘雪红;申东升;刘丰收【摘要】目的与方法以水杨醛、叔丁基水杨醛、邻苯二胺、乙二胺为原料,经缩合反应合成了4个Salen配体和4个Salan配体,其中2个Salan配体为未见文献报道的新化合物.结果与结论目标化合物均经1 H-NMR、13C-NMR进行表征并归属确证结构;该合成方法的原料便宜,操作简单,适合大批量生产.%Objective and Methods To establish a new route for the synthesis of Salen and Salan ligands. Salen and Salan ligands were synthesized at different temperature,using salicylaldehyde,tert-butyl salicylaldehyde.o-phenylenediamine and ethylenediamine as starting materials. Results and Conclusion 4 Salan and 4 Salen ligands were obtained. The structure was confirmed by 1H-NMR and 13C-NMR analysis. 2 new Salen ligands were syntheiszed. The improved procedure has the advantages of low costing of starting material, and the route is convenient and simple,which is suitable for large scale of production.【期刊名称】《广东药学院学报》【年(卷),期】2011(027)006【总页数】4页(P575-578)【关键词】Salan配体;Salen配体;席夫碱;缩合反应;还原反应【作者】程涛;刘雪红;申东升;刘丰收【作者单位】广东药学院医药化工学院,广东广州 510006;广东药学院医药化工学院,广东广州 510006;广东药学院医药化工学院,广东广州 510006;广东药学院医药化工学院,广东广州 510006【正文语种】中文【中图分类】R914醛和氨缩合反应生成的碱性化合物一般称之为席夫碱,由2个相同的醛分子和1个二胺分子缩合生成的螯合席夫碱(Sali-cylaldehydoethylenediamine)则简称为Salen。

新型类Salen型配体及其配合物的合成、结构、荧光和磁学性能研究

新型类Salen型配体及其配合物的合成、结构、荧光和磁学性能研究

新型类Salen型配体及其配合物的合成、结构、荧光和磁学性能研究新型类Salen型配体及其配合物的合成、结构、荧光和磁学性能研究随着有机合成化学的发展,配合物化学在化学界引起了广泛的关注。

配合物可以通过配体与金属离子的配位反应得到,并且具有独特的结构和性质。

Salen型配体是一种广泛研究的配体,由两个富有刚性结构的亚胺酮部分通过双芳香的亚胺基桥连接而成。

近年来,研究人员开始关注新型类Salen型配体的合成、结构、荧光和磁学性能。

新型类Salen型配体可以通过多种方法合成,例如传统的Mannich反应、Knoevenagel反应以及金属催化的多组分反应等。

这些方法可以制备出不同结构和功能的类Salen型配体,拓宽了研究领域。

其中,具有手性结构的新型类Salen型配体备受关注,因为手性配体可以形成手性配合物,对于催化和光电材料等领域具有巨大的应用潜力。

研究人员通过核磁共振、红外光谱、X射线单晶衍射等方法对新型类Salen型配体进行了结构表征。

实验结果显示,新型类Salen型配体的分子结构非常稳定,具有较高的热稳定性。

同时,传统Salen结构中的N-O键与金属离子形成稳定的配位键,进一步增强了配合物的稳定性。

通过合适的方法可以合成出多种形状和性质不同的配合物。

新型类Salen型配合物的荧光性能也是研究人员关注的热点。

荧光性能是衡量配合物应用潜力的重要参数之一。

研究人员发现,一些新型类Salen型配合物具有良好的荧光性能,可以作为荧光探针应用于生物成像和传感器等领域。

通过调控配体结构和金属离子的选择,可以进一步增强荧光性能,为实际应用提供更多可能性。

此外,新型类Salen型配合物的磁学性能也备受关注。

磁学性能是衡量配合物物理性质的重要参数,对于研究配合物的磁性行为和应用具有重要意义。

一些含有过渡金属离子的新型配合物表现出良好的磁学性能,具有可调控的磁性行为。

这些材料可以应用于磁性的数据存储和传感器等领域,对实现高效储存和传输信息具有潜在价值。

非对称结构的Salen型镍、铜、锰配合物的合成及性质

非对称结构的Salen型镍、铜、锰配合物的合成及性质
王 娜 娜 郭 莉 芹 张 晓 红 阮 文娟 朱 志 昂
( 南开大 学化 学学 院 文 设 计 合 成 了两 种 新 型 S l 本 a n配体 HL 、苯 基 一 一 一 基 .. e , L N( 羟 2 5甲基 苯 基) '2 5二 羟 基 苯 基) ,- 甲氧 基 邻 苯 二 胺 ) 一 - ,- N f . 5二 4 和 H I Ⅳ. 基 一- . 基 一一 ,2( 苯 J N( 羟 2 5甲基 苯 基 ) 一 一 基. , . (羟 N 2 3 5二 叔 丁 基 苯 基) ,一 甲氧 基 邻 苯 二 胺1及 相 应 的 过 渡 金 属 配 合 物 M - 5二 4 f N 、 u Mn n 12。分 别 采 用核 磁 、 谱 、 素 分 析 、 外 光 谱 和紫 外 . 见 光 谱 对 目标 化 合 物进 行 了 表征 。研 究 了两 种 配 体 M= iC 、 ;= 、) 质 元 红 可 及 其金 属 配合 物 的荧 光 性 质 , 讨 了配 体 结 构 及 中心 金 属 离 子 对其 荧 光 性 质 的影 响 。研 究 发 现 , 于氢 键 的作 用 使 得 配 体 HL 探 由 : 的 荧光 强度 远 低 于 H L; 2中心 金 属 离 子 的嵌 入 对 H L 的荧 光 强 度 有 明 显 的 猝 灭 作 用 。用 循 环 伏 安 法 研 究 了配 体 及 其 金属 配合 2 物 的 电 化 学 氧化 还 原 性 质 , 测 定 了 配 体 及 其 金 属 配 合 物 溶 液 的 电 导 率 、 尔 电 导 率 。 结 果 表 明 , 、 、 配 合 物 的 氧 化 还 原 并 摩 镍 铜 锰
过 程 均 为 准 可逆 的单 电子 过 程 : 在 所 研 究 的配 体 和 配 合 物 中 , 属 锰 配 合 物 溶 液 的 导 电 能 力 较 强 。 且 金

手性聚合Salen - Co (Ⅲ) 配合物的合成及其催化性能

手性聚合Salen - Co (Ⅲ) 配合物的合成及其催化性能

结论
可以用二醛和三醛合成相互交联的salen– Co(III)配合物。 合成的催化剂具有很高的活性和对映选择性。
2,6二甲基吡啶 Toluene甲苯 Benzaldehyde苯甲醛 Acetone丙酮 DMAP: 4-二甲氨基吡啶 DIC:N, N-二异丙基碳二亚胺 THF:四氢呋喃 Diaminocyclohexane己二胺 1,2-diaminocyclohexane 1,2环己二胺 2,6-lutidinium p-toluenesulfonate(LTPS)
手性聚合Salen - Co (Ⅲ) 配合物的合成及 其催化性能
近年来,手性聚合Salen - Co ( Ⅲ) 配合物 在催化烯烃不对称环氧化领域中的应用越来 越受关注。研究发现,以二聚或多聚的手性 Salen 配体合成的多核金属配合物在不对称 催化反应中可能有良好的催化活性。此外, Salen金属配合物在DNA的选择性绑定和环氧 化物共聚方面具有非常广泛的应用。 因此,我们设计合成了以供电子的苄氧基 为连接链的二聚水杨醛衍生物,将其与(1 R , 2 R) -环己二胺缩合制备出手性低聚Salen 配体, 再将该配体与Co3 + 配位,以期得到不易失活, 又能得到电子效应相关信息的手性聚合Salen - Co ( Ⅲ) 配合物。

水杨醛类衍生物是合成Salen 化合物的中间体, 不同取代基的水杨醛衍生物不论是空间效应还是电 子效应均对以此生成Salen 金属配合物的催化活性 有较为明显的影响。因此,水杨醛衍生物的合成对 Salen类金属配合物的分子修饰具有十分重要的意义。
典型的salen–Co(III) 催化剂
这种新型的催化剂的催化效率是传统催化剂的100 倍,而Hale Waihona Puke 它的应用范围更广。催化剂的制备

新型酰胺类Salen型配体及其配合物的合成、结构及性能研究

新型酰胺类Salen型配体及其配合物的合成、结构及性能研究

新型酰胺类Salen型配体及其配合物的合成、结构及性能研究新型酰胺类Salen型配体及其配合物的合成、结构及性能研究摘要:随着无机化学与有机化学领域的快速发展,配位化学在无机有机复合材料的合成中起着至关重要的作用。

本文研究了一种新型酰胺类Salen型配体及其配合物的合成、结构及性能。

通过一系列的实验方法,对该配体及其配合物的结构和性能进行了详细的研究,并对其应用前景进行了初步探讨。

1. 引言酰胺类Salen型配体是一种具有特殊结构的有机化合物,广泛应用于催化反应、有机合成等领域。

近年来,随着合成方法的不断改进,新型酰胺类Salen型配体的合成也成为有机化学研究的热点之一。

本研究综合了相关文献,通过改进合成方法,成功合成了一种具有良好性能的新型酰胺类Salen型配体,并将其进一步应用于配位化学领域。

2. 实验方法2.1 配体的合成首先根据文献报道的方法合成了酰胺类Salen型配体的前体化合物A。

然后,将前体化合物A与适当的活性剂反应,生成酰胺类Salen型配体。

2.2 配合物的合成将合成的酰胺类Salen型配体与适当的金属盐进行反应,生成酰胺类Salen型配合物。

3. 结果与讨论通过红外光谱、氢核磁共振谱、质谱等手段对合成的配体和配合物进行了表征。

结果表明,合成的酰胺类Salen型配体和配合物的纯度较高,结构符合预期。

同时,对其热稳定性进行了研究,发现酰胺类Salen型配体和配合物具有较好的热稳定性。

进一步,通过溶液吸光度法和循环伏安法对配合物的光电性能进行了测定。

结果显示,合成的配合物在可见光区域有较好的吸收性能,并具有较好的电化学性能,表明该配合物有望应用于光电器件等领域。

4. 应用前景本研究合成的新型酰胺类Salen型配体及其配合物具有较好的结构稳定性和光电性能,有望应用于催化反应、光电器件等领域。

在未来的研究中,可以进一步优化合成方法,提高新型配体的合成效率和产率。

同时,也可以探索新的金属盐及其配合物的合成方法,以拓宽其应用领域。

金属Salen配合物的合成

金属Salen配合物的合成

金属Salen配合物的合成
金属Salen配合物是一类广泛应用于有机合成和催化反应中的重要化合物。

Salen配合物是由双酚和双胺通过缩合反应形成的亚胺化合物,而金属Salen配合物则是在Salen配体中加入金属离子而形成的。

金属Salen配合物具有结构多样性和催化活性高的特点,因此在催化反应中得到了广泛的应用。

合成金属Salen配合物的方法也较为多样,下面将介绍一种常用的合成方法。

首先,合成金属Salen配合物的最常用方法是通过金属离子与Salen配体的缩合反应得到。

通常选择的金属离子包括锰、铁、钴、镍、铜等过渡金属离子。

实验中,将Salen配体与金属离子加入反应瓶中,加入适量的溶剂,如甲醇或氯仿。

然后,在搅拌的条件下,加入一定量的碱,如氢氧化钠或碳酸钠,调节溶液的pH值。

反应通常在室温下进行,反应时间为数小时至数天不等。

反应结束后,通过过滤或萃取等方式,将合成得到的金属Salen 配合物分离出来。

除了缩合反应合成金属Salen配合物外,还有一种常用的方法是通过原位合成得到。

该方法是在反应体系中同时加入Salen 配体和金属离子的前体,然后通过加热或其他条件促使它们发生反应,生成金属Salen配合物。

这种方法的优点是反应时间短,操作简单,适用于一些对温度敏感的金属离子。

金属Salen配合物的合成方法多样,可以根据具体的需要选择合适的方法。

不同的金属离子和Salen配体的组合可以得到不同性质的金属Salen配合物,这些配合物在有机合成和催化反应中发挥着重要的作用。

随着科学技术的不断发展,对金属Salen 配合物的研究将会更加深入,为各种催化反应的开发提供新的思路和方法。

金属salen配合物的合成

金属salen配合物的合成

金属salen配合物的合成金属salen配合物是一种重要的有机金属化合物,它们具有广泛的应用前景,如催化剂、光催化剂、电催化剂、荧光探针等。

本文将介绍金属salen配合物的合成方法及其应用。

一、金属salen配合物的合成方法1. 溶剂热法将金属盐和salen配体在适当的溶剂中加热反应,通常需要加入一些助剂,如碱、酸、表面活性剂等。

该方法具有反应时间短、产率高、易于操作等优点。

2. 氧化还原法将金属盐和salen配体在还原剂的作用下进行还原反应,生成金属salen配合物。

该方法具有反应条件温和、产率高、易于操作等优点。

3. 气相沉积法将金属盐和salen配体在高温下进行气相反应,生成金属salen配合物。

该方法具有反应速度快、产率高、纯度高等优点。

二、金属salen配合物的应用1. 催化剂金属salen配合物具有良好的催化活性和选择性,可用于有机合成反应、氧化反应、还原反应等。

例如,Co-salen配合物可用于不对称氢化反应,Cr-salen配合物可用于环氧化反应。

2. 光催化剂金属salen配合物具有良好的光催化活性,可用于光催化降解有机污染物、光催化合成有机化合物等。

例如,Zn-salen配合物可用于光催化降解亚甲基蓝。

3. 电催化剂金属salen配合物具有良好的电催化活性,可用于电催化合成有机化合物、电催化还原反应等。

例如,Ni-salen配合物可用于电催化还原芳香酮。

4. 荧光探针金属salen配合物具有良好的荧光性能,可用于荧光探针、生物传感器等。

例如,Cu-salen配合物可用于荧光探针检测DNA。

总之,金属salen配合物具有广泛的应用前景,其合成方法和应用研究也在不断发展和完善。

未来,金属salen配合物将在更多领域得到应用。

金属-salen配合物在不对称催化中的应用全解

金属-salen配合物在不对称催化中的应用全解
金属-salen配合物在不对称催化中的应用
主要内容

金属-Salen配合物及其特点 金属-Salen配合物的合成 金属-Salen配合物的应用
Salen的定义


Salen:
醛和氨缩聚可以生成一种碱类, 因为是Hugo Schiff发现的,因此一 般称之为席夫碱。如果有两个相同的醛分子和一个二胺分子缩聚, 生成的螯合席夫碱(Sali-cylaldehydoethylenediamine),一般简称 Salen:
R2
OH R' R2 CHO R2 R2 R2 N OH
H2N R'
NH2
R2
N
OH R2
R2
Salen的分子式示意图

一开始只是把从乙二胺得到的席夫碱称为Salen,后来把衍生出来的 含有[O,N,N,O]这种结构的配体都称为Salen。
N
OH
N
OH
N o
Ph Ph
N
OH
N
OH
N HO
金属-Salen配合物
A. 有些金属-salen的分子结构与金属茂催化剂的结构很相 似,因此同样可以作为一些聚合反应的催化剂:
R1 R2
R1 R2
N
OY
Y=H; MRn R=alkyl
N M
OY
X2
R2'
N
OY
R1
R2'
NHale Waihona Puke OYR1Y=H; M(OAc)n
R'
Y=Na, K; MXn X=Cl,Br
R'
Metal-salen合成途径


以上五条路线常用于金属-Salen配合物的合成:
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Zeolite-encapsulated Ru(III)tetrahydro-Schiffbase complex:An efficient heterogeneous catalyst for the hydrogenation ofbenzene under mild conditionsPing Chen,Binbin Fan,Minggang Song,Chun Jin,Jinghong Ma,Ruifeng Li*Key Laboratory of Coal Science and Technology,MOE,Institute of Special Chemicals,Taiyuan University of Technology,79West Yinze Street,Taiyuan 030024,PR ChinaReceived 7January 2006;received in revised form 7April 2006;accepted 7April 2006Available online 18April 2006AbstractA series of Ru(III)tetrahydro-Schiffbase complexes (denoted as Ru[H 4]-Schiffbase with Schiffbase =salen,salpn and salcn,see Scheme 1)were encapsulated in the supercages of zeolite Y by flexible ligand method.The prepared catalysts were characterized by X-ray diffraction,diffuse reflectance UV–Vis spectroscopy,Infrared spectroscopy,elemental analysis,as well as N 2adsorption tech-niques.It was shown that upon encapsulation in zeolite Y,Ru(III)tetrahydro-Schiffbase complexes exhibited higher activity for the hydrogenation of benzene than the corresponding Ru(III)-Schiffbase complexes.This indicates that hydrogenation of the C @N bond of the Schiffbase ligands led to a modification of the coordination environment of the central Ru(III)cations.The stability of the prepared catalysts has also been confirmed against leaching of the complex molecule from the zeolite cavities,as revealed by the result that no loss of catalytic activity was observed within three successive runs with regeneration.Ó2006Elsevier B.V.All rights reserved.Keywords:Benzene hydrogenation;Ru(III)tetrahydro-Schiffbase complex;Encapsulation;Zeolite Y1.IntroductionTransition metal complexes have been extensively used for homogeneous hydrogenation of organic substrates such as benzene due to their high selectivity under mild reaction conditions [1,2].However,the difficult recovery and recy-cling of the catalysts limit their reuse.Therefore,increasing demands have been generated for the preparation of effec-tive heterogeneous catalysts.In this context,immobiliza-tion of metal complex is an attractive strategy.Up to date,several methods,such as covalent bonding of ligands with host materials,entrapment or occlusion of complex molecule in polymer matrices or porous inorganic materi-als by steric hindrance,and adsorption of the complexes on the support via ionic interaction,have been examinedfor the immobilization of transition metal complexes [3].Among them,the physical encapsulation of transition metal complex molecules into the supercages of zeolites gains incomparable advantages for homogeneous and con-ventional heterogeneous catalysts [4–7].Upon encapsula-tion in the cavities of the zeolites with FAU and EMT topological structures,palladium and rhodium salen com-plexes are highly active for the selective hydrogenation of 1,5-cyclooctadiene to cyclooctene [8],particularly chiral palladium salen complex makes it possible of enantioselec-tive hydrogenation of unsaturated organic compounds such as 3-methyl-2-cyclohexenone [9].In addition,palla-dium and nickel salen complexes grafted on mesostruc-tured silicates and delaminated ITQ zeolites also show good catalytic performance in the hydrogenation of imines [10],while Ru(III)-Schiffbase complex anchored on poly-mer exhibits considerably improved catalytic efficiency for the hydrogenation of styrene [11].The catalytic activity1566-7367/$-see front matter Ó2006Elsevier B.V.All rights reserved.doi:10.1016/j.catcom.2006.04.003*Corresponding author.Tel./fax:+863516010112.E-mail address:rfli@ (R.Li)./locate/catcomCatalysis Communications 7(2006)969–973of transition metal Schiffbase complexes in a given process is highly dependent on the environment of metal center and their conformationalflexibility[12].Compared to Schiffbase ligands,the corresponding tetrahydro-Schiffbase ligands possess stronger N-basicity and higherflexibility owing to the hydrogenation of C@N bond[13].It was found that zeolite-encapsulated Cu(II)tetrahydro-salen complex is more active than the encapsulated Cu(II)salen for the oxidation of cycloalkane in the presence of H2O2 [14].To the best of our knowledge,the hydrogenation per-formance of transition metal tetrahydro-salen complex has not been reported yet.Here,we report the preparation of zeolite Y encapsulated Ru(III)tetrahydro-Schiffbase com-plexes by usingflexible ligand method and their catalytic property in an industrially important reaction of benzene hydrogenation(see Scheme1).2.Experimental2.1.Preparation of ligandsSchiffbase L(L=salen,salph and salcn)was prepared by following the procedures reported in Ref.[13,15]. Ligand[H4]L was prepared with the following method [16]:0.01mol Schiffbase L was dissolved in60ml metha-nol,followed by the addition of0.011mol NaBH4at ambi-ent temperature.After2h of stirring,the solvent was removed by distilling under vacuum conditions.The solid product was washed with distilled water and re-crystallized from ethanol.The purity of the ligands was confirmed by IR and1H NMR before coordination to Ru(III)cations.2.2.Preparation of zeolite Y encapsulated Ru(III) complexesZeolite Y was ion-exchanged with RuCl3aqueous solution(0.005mol/l,Liquid/Solid=20ml/g)at room temperature for24h,and then washed with deionized water and dried at100°C overnight.The obtained Ru-Y was mixed with an excessive amount of tetrahydro-Schiffbase ligands(n ligand/n Ru=3:1mol/mol),followed by heat-ing in a sealed glass ampoule for24h under vacuum conditions at temperatures of150,130and130°C for Ru[H4]-salen,Ru[H4]-salpn and Ru[H4]-salcn,respectively. The resultant materials were soxhlet-extracted with acetone to remove the complex molecules on the external surface and the free ligands.The extracted samples were dried at 373K for24h under vacuum conditions.2.3.Characterization of zeolite Y encapsulated Ru(III) complexesRu content was determined by an inductively coupled plasma-atomic emission spectrometer(TJA Atom Scan 16).X-ray power diffraction(XRD)patterns were recorded on a Rigaku Dmax X-ray diffractometer(Ni-filtered, CuK a radiation).Infrared spectra(IR)were measured on a FTIR spectrometer by using the conventional KBr pellet method.Diffuse reflectance(DR)UV–Vis spectra in the range of200–800nm were measured against a halon white reference standard by a Perkin–Elmer Lambda Bio40spec-trophotometer equipped with an integration sphere.The Brunauer–Emmett–Teller(BET)surface area was mea-sured on a NOVA1200instrument.Before the measure-ment,the sample was evacuated at200°C for12h.2.4.Catalytic testHydrogenation of benzene was carried out in a Parr4842 stainless steel batch reactor,which is equipped with a gauge,a thermocouple,an internal mechanic stirring sys-tem,gas inlet valves,liquid sampling valves and a temper-ature-programmed electric heater.In a typical batch,0.36g catalyst and30.0ml(26.4g)benzene were employed.To remove the air,the closed reactor was purged with hydro-gen for three times.When the temperature reached60°C, hydrogen was charged into the reactor.The stirring speed was maintained at a value as high as600rpm in order to eliminate the diffusion problem.The product was analyzed by a GC-9A gas chromatography equipped with aflame ionization detector.3.Results and discussion3.1.Characterization of catalystsNo remarkable difference was observed from the XRD patterns of the zeolitic host before and after complexation as well as the further soxhlet-extraction,indicating that the zeolite framework was not significantly affected by the for-mation of complexes.The BET surface areas of different Ru[H4]L-Y are given in Table1.Clearly,inclusion of Ru(III)Schiffbase com-plex considerably reduced the adsorption capacity and the surface area of the zeolite host.This is indicative of the presence of Ru(III)complexes in the zeolite cavities rather than on the external surface.The surface area,as]970P.Chen et al./Catalysis Communications7(2006)969–973expected,decreased with increasing molecular dimensions of ligands.The surface areas of Ru[H 4]salen-Y,Ru[H 4]-salpn-Y and Ru[H 4]salcn-Y were 500,465and 484m 2/g,respectively,in contrast to 570m 2/g of Ru-Y.Table 1also shows the Ru content in different samples.Although all samples were prepared from the same Ru(III)-exchanged zeolite Y matrix,their Ru content were obviously different,and decreased with the increase in the complex molecule size.Irrespective of its coincidence with our previous results on the encapsulation of Ru(III)-Schiffbase com-plexes in zeolite Y [17],it is different from the inclusion of Mn(III)salen complex in zeolite X and zeolite Y by zeo-lite synthesis method and template synthesis method,respectively [18,19].It was argued that the increase in the complex size could enhance its physical entrapment in zeo-lite supercages,resulting in an increase in the encapsulation efficiency.The contrary results might arise from the differ-ent preparation methods.Concerning the flexible ligand method,an increase in the ligand size would cause its diffu-sion into the zeolite channels difficult,and consequently hindering its access to Ru(III)cations and the formation of complex molecules in the supercages of zeolite Y.IR spectra of Ru-Y and Ru[H 4]L-Y are shown in Fig.1.Although in the low-wavenumber region the bands for the encapsulated complexes were overlapped by the framework vibration of the zeolite matrix,in the range from 1200to 1600cm À1,the bands due to C–N,C @C and atomic ring vibrations could be clearly distinguished for the zeolite-encapsulated Ru(III)tetrohydro-Schiffbase complex sam-ples,while these bands were not observed for the Ru-Y.The encapsulation of Ru(III)tetrohydro-Schiffbase com-plexes in zeolite Y was further confirmed by DR UV–Vis spectroscopy.It is evident in Fig.2that after complexation and further soxhlet-extraction,a relatively intense absorp-tion band could still be seen around 325nm in the DR UV–Vis spectra of all zeolite Y encapsulated Ru(III)tetrohydro-Schiffbase samples.As we know,this band is attributed to ligand-to-metal charge transfer (CT),giving a strong evidence for the formation of Ru(III)tetrahydro-Schiffbase complex molecules inside the cavity of zeolite Y.3.2.Hydrogenation of benzeneTable 2compares the catalytic results for the hydroge-nation of benzene over Ru-Y,RuL-Y and Ru[H 4]L-Y sam-ples.RuL-Y was prepared by the same method as that used for Ru[H 4]L-Y [17].Under the same reaction conditions,RuL-Y and Ru[H 4]L-Y catalysts gave much higher ben-zene conversion than Ru-Y despite that the product was only cyclohexane for all the catalysts.This indicates that the electronic environment of central Ru(III)ions drasti-cally influences the catalytic performance.This also gives another piece of evidence for the successful complexation of Ru(III)ions with the tetrahydro-Schiffbase ligands inside the zeolitic host.Nevertheless,it is worth noting that all Ru[H 4]L-Y catalysts showed higher activity than the corresponding RuL-Y materials,as revealed by the fact that the Ru[H 4]L-Y catalysts gave a TOF being 2–4times as high as that obtained for the RuL-Y samples.At a reac-tion time of 2h,the benzene conversion reached 75.3%with a TOF of 4361over the Ru[H 4]salen-Y catalyst.In contrast,the Rusalen-Y sample only gave a benzene con-version of 19.7%,and thus a TOF of 1155,although it con-tained a comparable number of complex molecules.A further increase in the reaction time to 3h could result in a benzene conversion of 98.3%over the Ru[H 4]salen-YTable 1Ru content and surface area of Ru-Y and Ru[H 4]L-Y samples Catalyst Ru content (wt%)Surface area (m 2/g)Ru-Y1.00571Ru[H 4]salen-Y 0.82500Ru[H 4]salpn-Y 0.57465Ru[H 4]salcn-Y0.44484P.Chen et al./Catalysis Communications 7(2006)969–973971catalyst.Homogeneous catalysis and Ru(III)cations play a minor role since at the same reaction conditions neat Rusalen and Ru-Y with a comparable Ru content to Rusalen-Y both showed a conversion of about 2.5%.It was suggested that hydride complexes as intermediate species or starting materials play a key role in most hydro-genation reactions [20].The required dihydrogen molecule cleavage is proposed to occur as a result of the interaction of a filled metal d orbit with the empty sigma antibonding molecular orbit of H 2,which could weaken the H–H bond.In addition,an electron-rich atmosphere around the metal atom may also facilitate the breaking of the H–H bond [20].Compared to the Schiffbase ligands,the hydrogenated tetrahydro-Schiffbase ligands have stronger N-basicity and more flexibility because of the hydrogenation of C @N bond [13].This makes the metal center electron-rich,pro-moting the appropriate overlap of the filled metal d orbit with the empty sigma antibonding molecular orbit of H 2,and hence favoring the cleavage of H–H bond,which is a crucial step in the hydrogenation reaction.It is noteworthy that although three types of Ru[H 4]L-Y catalysts all showed higher activity than the corresponding RuL-Y ana-logues,the degree substantially decreased with increasing ligand size.The conversion obtained over the Ru[H 4]sa-len-Y at the reaction time of 2h was about 3.8times as high as that obtained on the Rusalen-Y.In contrast,for the Ru[H 4]salcn-Y catalyst,it was only about 1.7times ashigh as that of its corresponding Schiffbase analogue.This indicates that the effect of the C @N bond hydrogenation on the metal center weakens with the ligand size.Effect of the reaction temperature on the hydrogenation of benzene over the Ru[H 4]salen-Y catalyst is illustrated in Fig.3.As expected,the benzene conversion was highly dependent on the reaction temperature.It sharply increased with increasing reaction temperature when the temperature was lower than 60°C.When the reaction was carried out at 60°C for 2h,the benzene conversion was 75.3%in contrast to 19.4%at 50°C.Regardless of this,a further increase in the reaction temperature to 70°C had no such an apparent effect.The influence of hydrogen pressure was investigated at 60°C between 2.0and 4.0MPa.The relationship between the hydrogen pressure and the benzene conversion is shown in Fig.4.Obviously,the benzene conversion obtained at 3.0MPa was higher than those obtained at 2.0andTable 2Catalytic results of different catalysts in benzene hydrogenation a Catalyst Ru content (wt%)Reaction time (h)Conversion (%)TOF b(mol/(mol Æh À1))Ru-Y0.872 2.614748.7611.5Rusalen c 22.5141Rusalen-Y0.81219.71115448.5675.2Ru[H 4]salen-Y 0.82275.34361398.3Rusalpn-Y0.5528.3717420.9644.9Ru[H 4]salpn-Y 0.57223.61967452.0672.9Rusalcn-Y 0.432 6.0663416.3632.3Ru[H 4]salcn-Y 0.44210.21101423.5648.1aReaction conditions:0.36g catalyst,26.4g benzene,60°C,3.0MPaH 2.bThe amount of the converted benzene per mole of Ru(III)complexes per hour.c0.0135g Rusalen,26.4g benzene,60°C,3.0MPa H 2.972P.Chen et al./Catalysis Communications 7(2006)969–9734.0MPa,showing that the optimum hydrogen pressure was 3.0MPa.This is in accordance with the results reported by Wang and co-workers for the partial hydrogenation of benzene to cyclohexene on a Ru–Zn/m-ZrO2catalyst[21]. This was accounted for by assuming a competitive adsorp-tion between hydrogen and benzene on the same active sites on the basis of the slow adsorption theory and the existence of a stagnant waterfilm around the catalysts. However,the effect of hydrogen pressure depends on the reaction system and the catalytic mechanism.Therefore, the reason is not unambiguous yet for the moment,and further studies are in progress.The stability and recycling possibility of the prepared Ru[H4]salen-Y catalyst in benzene hydrogenation were fur-ther investigated.After one reaction run,the catalyst was recovered by the centrifugation of hot reaction mixture so as to avoid the readsorption of possibly leached complex molecules,and further washed with ethanol and dried at 90°C under vacuum conditions.The dried sample was then used for the next run under the same reaction conditions. Fig.5shows the catalytic results of three successive recy-cles.It is clear that the obtained benzene conversion was almost the same within three reaction runs,verifying that Ru[H4]salen-Y is highly stable and can be reused.This is further confirmed by the following experiment.When the reaction was performed for2h,the catalyst was separated from the reaction mixture,and left the reaction for another 2h.It was found that the benzene conversion remained at 75%without a further increase.In contrast,if the catalyst was not separated,the benzene in the reaction mixture was completely converted.This proves that the reaction is cat-alyzed heterogeneously since homogeneous catalysis,as above discussed,plays a negligible role.This is also sup-ported by the ICP analysis that a trace amount of Ru was observed in the reaction liquid.Thus,the possibility of leaching of the complex molecules from the zeolite cav-ities could be excluded.Otherwise,the benzene conversion would decrease because of a reduction in active sites of the encapsulated complex molecules.4.ConclusionsA series of Ru(III)tetrahydro-Schiffbase complexes have been encapsulated in zeolite Y,and show much higher activity than the corresponding Ru(III)Schiffbase ana-logues for the hydrogenation of benzene under mild condi-tions.This results from a modification of the coordination environment of central Ru(III)cations by the hydrogena-tion of C@N bond,and consequently a more H2coordina-tion activation.The prepared catalysts are also highly stable and reusable,as verified by the unchanged activity within three successive reaction runs and no further increase in the benzene conversion with increasing reaction time after removing the catalyst.AcknowledgementThis work is supported by the National Science Founda-tion of China(Nos.20443004and50472083). 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