开题报告

吉林化工学院

开 题 报 告

√毕业论文 性 质: □毕业设计 □

中文题目 含羧基偶氮类配位聚合物的设计合成

外文题目Synthesis of Azo Coordination Polymers with Carboxylic Group 学 院 化学与制药工程学院 系 别 化学系 专 业 化学 班级 1003班 学生姓名 王雨 学号 10230331 指导教师 罗亚楠 职称 副教授

2014年 3 月 12日

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研究课题名称： 含羧基偶氮类配位聚合物的设计合成 课题研究的目的： 配位聚合物因在发光、磁性、催化[1]和吸附等功能材料领域具有良好的应用价值而成为目前最活跃的前沿研究课题之一。偶氮苯甲酸类配体具有多个配位点，配位方式灵活，其与金属离子配位能够得到结构新颖多变的配合物，而偶氮化合物通常具有很好的荧光性质，可以制备具有潜在荧光性能的光学材料[2]。因此偶氮同羧酸联合构筑金属配合物，不仅使配合物的结构更加新颖多样化，而且使其具有更加独特的光学性质[3]。 本论文研究目的在于以偶氮苯甲酸与8-羟基喹啉联合为配体直接与过渡金属离子配位合成了一系列一维、二维的配合物。对得到的配合物进行了单晶结构测定以及红外光谱、元素分析、热重分析、XRD等表征，并对配合物进行了荧光性质研究 2

选题的依据和意义： 金属有机配位聚合物材料（MOFs）作为一种新型的多孔材料，不仅具有多孔材料领域的应用，例如气体储存、分离、催化，而且它们的性质可以通过定向的选择金属离子中心和有机官能团进行调控，因此这种材料在光学、电学、磁学、手性拆分等领域展示出更加诱人的应用前景[4]。国外和国内很多研究小组都在积极从事金属有机骨架材料的设计、合成与功能开发，并取得了令人瞩目的研究成果。这些研究者从不同角度出发，通过开发新配体，采用新方法，合成了很多结构新颖、性能良好的金属有机配位聚合物材料，为认识其合成规律奠定了一定的基础，然而，对于这类材料功能性的设计和开发还远远不够。 本课题依据晶体工程学原理，从配位聚合物的功能性出发，致力于研究金属有机配位聚合物的合成，拓扑结构[5]和多功能性质。注意考察不同构型的有机配体和不同配位方式的金属中心对结构的调控作用，开发新型次级结构单元，以逐步实现具有良好功能特性的配位聚合物材料的半定向和定向合成。 3

国内外研究现状： 设计和合成结构新颖、性能优良的配合物是配位化学研究的一个热点，同时也是一个非常重要而又有意义的研究方向。现在的配位化学无论是在深度还是在广度上与以前无机化学中介绍的配位化学相比较发生了很大的变化，它不仅与化学中的有机化学、分析化学、物理化学、高分子化学等学科互相关联、互相渗透，而且与材料化学、生命科学以及医药等其他学科的关系越来越密切。从国内外各个研究小组的情况我们可以看出，到目前为止，很多工作还是局限在羧酸类配体的配位聚合物上如对苯二甲酸，均苯三甲酸，连苯二酸，2,3-毗咤二酸，2,5-毗陡二酸和均苯四甲酸等等，对于含氮杂化有机配体的配位聚合物大家关注的还比较少，选择含氮杂环的有机化合物作为配体旨在丰富金属有机配位聚合物的结构，为实现定向设计合成积累经验。 虽然配位聚合物的结构也有可能展现出不同于组成成分的性质，但是设计最终目的仍是通过预先设计结构单元来控制最终产物的结构和功能，在非线性光学材料、磁性材料、超导材料及催化等多方面都有极好的应用前景[6]。 目前，随着各种合成技术和合成方法的发展与应用，配位聚合物的设计合成己经得到了长足的发展[7]。自从1989年第一个配位聚合物被报道以来，配位聚合物的研究受到越来越多科学研究者的重视。目前，国际上有许多著名的研究组分别从不同角度和不同体系开展了这方面的研究工作[8]。在国内，南京大学、中山大学、北京大学、南开大学、福建物构所、东北师大、香港大学和吉林大学等科研单位和研究群体也开展了该领域的研究并取得了引人注目的成果[9]。 4

参考文献： [1] 游效曾，孟庆金，韩万书.配位化学进展[M].北京:高等教育出版社,2000 [2] 邢永恒，曾小庆，葛茂发等.系列双磷维生素B1离子盐化合物的合成、结构及分子构象.高等化学学报[J]. 2009，30(10): 1919-1924 [3] 赵晓君.新型金属有机羧酸骨架晶体材料的设计合成、结构与性能研究[D].吉林.吉林大学.2009 [4] 李宝龙，张聿平. 偶氮联吡啶配合物的合成、结构和性质研究[D].江苏.苏州大学.2005 [5] 金钊.新型金属-有机骨架化合物的设计合成及性质表征[D].吉林.吉林大学.2010 [6] 杜淼，卜显和.向高功能发展的配位聚合物.化学进展[J].2009,21（11）：2458-2463 [7] 马建方，金钟声，倪嘉赣.稀土羧酸配合物的结构.化学学报[J].1993,51(3):265 [8] 薛铭，田歌，裘式纶等.以哌嗪为模板剂的二维层状硫酸铈的水热合成与晶体结构表征.高等学校化学报[J].2007,28（7）:1227-1231 [9] 徐海兵，陈忠宁.过渡金属-稀土异核配合物发光研究进展.无机化学学报[J].2011,27(10):1887-1903 5

主要研究内容： 一、配体合成 1．对所查找的文献进行分析，然后进行配体的合成； 2．在原有合成条件的基础上，进行合成条件的改进，以提高产率； 3．对配体进行进行检验。 二、过渡金属配合物的合成 1．用所合成的配体与过渡金属进行化合，用水热合成与溶剂热合成两种方法进行过渡金属配合物的合成； 2．对所制得的配合物进行分析：晶体结构，XRD，元素分析，红外光谱分析，热重分析和荧光性质测定等分析检测。 主要研究方法（实验设计）及主要技术路线： 1.配体的合成 对氨基苯甲酸（0.935，7.06mmol）溶于20ml的水中，并加入一定量(37%，1.47ml)的盐酸，控制温度在0-5℃，然后逐滴加入配制好的5％亚硝酸钠溶液，并不断搅拌60min，在碱性条件下，在60min内加入8-羟基喹啉溶液，室温下搅拌一夜，次日调节pH在适当的范围，过滤沉淀，进行两次重结晶，然后在真空箱内干燥。 2. 利用溶剂热法合成过渡金属配合物 将配体、过渡金属与适当的溶剂（DMF、DMA等）,在适当的pH条件下,在反应釜中进行反应。 6

研究进度及具体时间安排： 2013.07.02—2014.03.10 文献检索,撰写开题报告和任务书，外文文献翻译。 2014.03.11—2014.05.20 对所做实验进行实验条件探索，找出最佳实验条件。 2014.05.21—2014.06.18 整理实验数据，做实验数据补充实验，交给论文指导教师和 阅人评阅，装订材料，进行论文答辩。 预期结果： 制得具有一定结构的金属配位聚合物，并提供性质检测及结构检测数据。 7

目前工作进展情况（文献及预实验情况）： 1、外文翻译基本完成，实验有了基本了解 2、在实验中有了基本成果，做出了单晶。 3、正在准备毕业论文部分，对实验进行进一步的改进和分析。 协助导师指导的人员配备（姓名、单位、职称、专业等）： 无 完 成 课 题 的 具 体 条 件 主要仪器设备情况（产地、型号等）： 电子天平 福州衡之展电子有限公司 单道可调移液器 百得实验室仪器（苏州）有限公司 显微镜 ZSA301 HJ-6A数显恒温磁力搅拌器 金坛市医疗仪器厂 DF-2集热式磁力加热搅拌器 金坛市医疗仪器厂 程控烘箱 上海和呈仪器有限公司 8

实验药品、化学试剂等来源情况（名称、产地、批号等）： 对硝基苯甲酸 天津市光复精细化工研究所 分析纯 氢氧化钠 天津市大茂化学试剂厂 分析纯 无水甲醇 天津市光复科技发展有限公司 ≥99.5% 吡啶 天津市光复科技发展有限公司 ≥99.5% 乙二胺 沈阳市联邦试剂厂 分析纯 DMA 天津天泰精细化学品有限公司 分析纯 DMF 天津市东丽区徐庄子 分析纯 协作单位及协作内容落实情况： 无 其他（经费来源等）： 自筹 9

课题设计评审结果（开题报告小组成员填写） 题目：含羧基偶氮类配位聚合物的设计合成 学生姓名 指导教师 王雨 罗亚楠 专业 职 称 评分依据 化学 副教授 班级 出生年月 评分标准 重大8.1-10 化学1003 1979.01 得分 实 用 性 对教学或科研有何指导意义或应用价值 较好6.1-8.0 一定4.1-6.0 一些2.1-4.0 无2.0以下 设计（论文）构思严密，方法可靠 8.1-10 6.1-8.0 4.1-6.0 2.1-4.0 2.0以下 8.1-10 6.1-8.0 4.1-6.0 2.1-4.0 科 学 性 设计（论文）构思较严密，方法可靠 设计（论文）构思有不严密之处，方法基本可信 设计（论文）构思不够严密，方法无明显错误 设计（论文）构思不严密，方法有错误 国外未见报导 国内未见报导 先 进 性 仿造或重复他人工作，有一定改进 仿造或重复他人工作，基本上无改进，但对解决某一方面技术问题，有需要 仿造或重复他人工作，无改进，也无需要 研究工作已有相当基础，人员、设备、实验基地条件具备 研究工作已有相当基础，人员、设备、实验基地条件基本可 行 性 具备 研究工作已有相当基础，人员、设备、实验基地条件有些不足，可以解决 研究工作基础差，人员、设备、实验基地目前难以解决 尚属设想，未做过预试验，基本无条件做 2.0以下 8.1-10 6.1-8.0 4.1-6.0 2.1-4.0 2.0以下 总 计 得 分 开题委员会总体评审意见： 主任委员签名： 年 月 日

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指导教师审查意见： 指导教师签名： 年 月 日 系（教研室）审查意见： 系主任签名： 年 月 日 教学院（部）批准意见： 院（系、所）盖章： 年 月 日 说明：1．本开题报告书由学生本人与指导教师共同协商填写，要求字迹清楚，简明扼要，条理清晰。

2．本开题报告单独打印装订成册，装入学生毕业设计（论文）档案。

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3．本课题研究计划批准后，非经开题论证不得随意更改。

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