CN106543142A - 一种(3‑(吡啶‑3‑yl)‑1H‑1,2,4‑三唑‑5‑yl)苯甲酸镉的配合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种(3‑(吡啶‑3‑yl)‑1H‑1,2,4‑三唑‑5‑yl)苯甲酸镉的配合物及其制备方法,以(3‑(吡啶‑3‑yl)‑1H‑1,2,4‑三唑‑5‑yl)苯甲酸和金属镉盐为原料,通过水热法合成得到的配合物,具有稳定性好,合成简单,操作方便,产率高和可重现性好等优点;配合物的热重分析表征显示其骨架在102℃左右仍能稳定存在,具有一定的热稳定性,为其作为材料的进一步开发应用提供了保证;晶体样品的各种性质测试结果表明,所得配合物可以作为多功能金属‑有机框架材料在材料科学领域得到开发应用。
Description
技术领域
本发明涉及过渡金属配合物材料领域,具体的说是一种(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸镉的配合物及其制备方法。
背景技术
目前,由有机配体和金属离子配位自组装或可控自组装而形成的各种金属-有机配位化合物材料的研究十分活跃,这是由于配位化合物不仅具有有趣而多样的分子结构和拓扑结构,更重要的是它在医药、荧光、吸附、催化、磁性等新材料领域表现出诱人的应用前景。一直以来镉金属配合物由于具有多样的结构和潜在的性能受到了人们的极大关注而被大量的合成和研究,同时也成为配位化学的研究热点之一。
发明内容
本发明的目的是公开一种(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸镉的配合物及其制备方法,其合成方法简单,操作方便,且具有稳定性好,产率高和可重现性好等优点。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
一种(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸镉的配合物,所述配合物的化学式为:[Cd·(Hbtc)]∞,属于单斜晶系,空间群为I2/a,晶胞参数为a = 29.1140(9)Å,b =8.6192(2)Å,c = 45.9212(13) Å,α= 90°,β= 99.660(3)°,γ= 90°,V = 11360.1(5)Å3;
其中Hbtc为(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸,结构如下:
。
一种如上所述的(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸镉的配合物的制备方法,在水热的条件下,将(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸和金属镉盐溶于水中,封入反应釜中,以每小时20℃的升温速率加热至90~130℃,维持此温度6天,然后自然条件下降至室温,得到无色块状晶体,然后,将收集到的无色块状晶体在室温下自然晾干,即可得到目标产物。
所述的镉盐为硝酸镉。
每1 L水加入0.005~0.015mol (3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸以及0.05~0.25mol镉盐。
一种如上所述的(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸镉的配合物的应用,所述配合物作为开发具有实际应用的多功能金属-有机框架的应用。
本发明的有益效果:
本发明提供的(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸镉的配合物的制备方法,以(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸和金属镉盐为原料,通过水热法合成得到的配合物,具有稳定性好,合成简单,操作方便,产率高和可重现性好等优点;配合物的热重分析表征显示其骨架在102℃左右仍能稳定存在,具有一定的热稳定性,为其作为材料的进一步开发应用提供了保证;晶体样品的各种性质测试结果表明,所得配合物可以作为多功能金属-有机框架材料在材料科学领域得到开发应用。
附图说明
图1是配合物中Cd的配位环境图;
图2是配合物的一维层;
图3是配合物的二维层;
图4是配合物的三维网络图;
图5是配合物的热重曲线图;
图6是配合物的粉末衍射图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的阐述。
一种(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸镉的配合物,所述配合物的化学式为:[Cd·(Hbtc)]∞,属于单斜晶系,空间群为I2/a,晶胞参数为a = 29.1140(9)Å,b =8.6192(2)Å,c = 45.9212(13) Å,α= 90°,β= 99.660(3)°,γ= 90°,V = 11360.1(5)Å3;
其中Hbtc为(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸,结构如下:
。
一种如上所述的(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸镉的配合物的制备方法,在水热的条件下,将(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸和硝酸镉溶于水中,封入反应釜中,以每小时20℃的升温速率加热至90~130℃,维持此温度6天,然后自然条件下降至室温,得到无色块状晶体,然后,将收集到的无色块状晶体在室温下自然晾干,即可得到目标产物;每1 L水加入0.005~0.015mol (3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸以及0.05~0.25mol硝酸镉。
一种如上所述的(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸镉的配合物,所述配合物作为开发具有实际应用的多功能金属-有机框架的应用。
本发明的配合物晶体属于单斜晶系,空间群为I2/a,晶胞参数为a = 29.1140(9)Å,b = 8.6192(2)Å,c = 45.9212(13) Å,α= 90°,β= 99.660(3)°,γ= 90 °,V = 11360.1(5)Å3。所述配合物基本结构是一个三维超分子网络结构,不对称单元包含两个 Cd(II) 离子, 四个(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸根桥连成一个新的配位聚合物.这个Cd1镉原子属于六配位的;这个Cd2镉原子属于七配位的。在金属镉Cd1的周围,来自(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸根配体的四个氧原子,它们的Cd-O键长分别为2.301(5)°到2.424(4)°,二个氮原子它们的Cd-N键长分别为2.286(5)°、2.289(5)°。在金属镉Cd2的周围,来自(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸根配体的五个氧原子它们的Cd-O键长分别为2.280(8)°到2.535(12)°。来自配位水的一个氧原子O1它们的Cd-O键长分别为2.610(5)°。氧镉之间的键角 O-Cd-O 的范围为 48.6(4)°到147.76(18)°。最后,所有这些共价键共同链接成镉的配合物的三维网状结构。
实施例一
将(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸(266 mg, 0.10 mmol)与硝酸镉(30.8 mg, 0.2 mmol)溶于水(12 mL)中,封入25 mL的反应釜中,以每小时20℃的速率加热至130℃,维持此温度6天,然后自然降温至室温,即可得到无色块状晶体,将该晶体分离出来,室温下自然晾干,得到目标产物,产率约66%。
取制得的(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸镉的配合物进一步表征如下:
(1)配合物的晶体结构测定
选取合适大小的单晶在室温下进行X-射线衍射实验。在Bruker Apex II X-射线单晶衍射仪收集衍射数据,用石墨单色器单色化的MoKα射线(λ = 0.71073 Å),以φ – ω方式收集衍射数据。全部数据经Lp 因子和经验吸收校正,晶体结构采用SHELXS - 97程序由直接法解出,氢原子由差值傅立叶合成及固定在所计算的最佳位置确定。运用SHELX - 97程序,对全部非氢原子及其各向异性热参数进行了基于F 2的全矩阵最小二乘法修正。详细的晶体测定数据见表1;重要的键长和键角数据见表2。晶体结构见图1到图3。
(2)配合物的粉末X-射线衍射相纯度表征
配合物的粉末X-射线衍射图谱与试验模拟的衍射图谱吻合,说明其具有可靠的相纯度,为其作为磁性材料的应用提供了保证,见图6。(仪器型号:Bruker/D8 Advance)。
表1 配合物的主要晶体学数据
表2 重要的键长(Å)和键角(°)
Symmetry codes:A: -x+1,-y,-z+1; B: -x+3/2,y+1,-z+2 .
(3)配合物的热稳定性表征
配合物的热重分析表征显示其骨架在103℃左右仍能稳定存在,具有一定的热稳定性,为其作为材料的进一步开发应用提供了热稳定性保证。随着温度的升高,最终有机配体全部失去,最终的产物应为金属氧化物。见图5。(仪器型号:SII EXStar6000 TG/DTA6300)。
由上述表征结果可以看到,本发明的配合物晶体属于单斜晶系,空间群为I2/a,晶胞参数为a = 29.1140(9)Å,b = 8.6192(2)Å,c = 45.9212(13) Å,α= 90°,β= 99.660(3)°,γ= 90 °,V = 11360.1(5)Å3。所述配合物基本结构是一个三维超分子网络结构,不对称单元包含两个 Cd(II) 离子, 四个(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸根桥连成一个新的配位聚合物. 这个Cd1镉原子属于六配位的;这个Cd2镉原子属于七配位的. 在金属镉Cd1的周围,来自(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸根配体的四个氧原子它们的Cd-O键长分别为2.301(5)°到2.424(4)°,二个氮原子它们的Cd-N键长分别为2.286(5)°,2.289(5)°。在金属镉Cd2的周围,来自(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸根配体的五个氧原子它们的Cd-O键长分别为2.280(8)°到2.535(12)°。来自配位水的一个氧原子O1它们的Cd-O键长分别为2.610(5)°。氧镉之间的键角 O-Cd-O 的范围为48.6(4)°到147.76(18)°。最后,所有这些共价键共同链接成镉的配合物的三维网状结构。
Claims (5)
1.一种(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸镉的配合物,其特征在于:所述配合物的化学式为:[Cd·(Hbtc)]∞,属于单斜晶系,空间群为I2/a,晶胞参数为a =29.1140(9)Å,b = 8.6192(2)Å,c = 45.9212(13) Å,α= 90°,β= 99.660(3)°,γ= 90°,V =11360.1(5)Å3;
其中Hbtc为(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸,结构如下:
。
2.一种如权利要求1所述的(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸镉的配合物的制备方法,其特征在于:在水热的条件下,将(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸和金属镉盐溶于水中,封入反应釜中,以每小时20℃的升温速率加热至90~130℃,维持此温度6天,然后自然条件下降至室温,得到无色块状晶体,然后,将收集到的无色块状晶体在室温下自然晾干,即可得到目标产物。
3.如权利要求2所述的(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸镉的配合物的制备方法,其特征在于:所述的镉盐为硝酸镉。
4.如权利要求2所述的(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸镉的配合物的制备方法,其特征在于:每1 L水加入0.005~0.015mol (3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸以及0.05~0.25mol镉盐。
5.一种如权利要求1所述的(3-(吡啶-3-yl)-1H-1,2,4-三唑-5-yl)苯甲酸镉的配合物的应用,其特征在于:所述配合物作为开发具有实际应用的多功能金属-有机框架的应用。
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