新型二維鎘配位聚合物{[Cd (mbix)2Cl2]n}的合成及其晶體結構*

陳 宏， 李 紅， 陳友存

(1. 巢湖學院 a. 化學與材料工程學院； b. 配位化學研究所，安徽 巢湖 238000; 2. 安慶師范學院 化學化工學院 功能配合物安徽省重點實驗室，安徽 安慶 246011)

近年來，由金屬離子與有機配體構筑的配合物受到了化學家的青睞[1～3]。這不僅因為它們具有結構的多樣性，而且作為功能材料在磁性材料、非線性光學材料、選擇性催化、氣體吸附和光電材料等領域具有巨大的應用價值[4～6]。二(N-咪唑基甲基)苯(mbix)是一個優良的柔性配體,1,3-咪唑環與苯環之間具有亞甲基，可以自由轉動，具有獨特的橋聯配位特性和空間結構的多樣性[7，8]。平衡陰離子不僅能夠維持電荷平衡，還是金屬離子構筑配合物的重要組成部分[9]。

本文以mbix為配體，采用揮發法合成了一個新型的配位聚合物——[Cd(mbix)2Cl2]n(1), 其結構經IR， XRD和元素分析表征。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Nicolet AVATAR-360型紅外光譜儀(KBr壓片);Bruker SMART APEXⅡCCD型X-射線單晶衍射儀;Vario EL Ⅲ型元素分析儀。

mbix按文獻[10]方法合成；其余所用試劑均為分析純。

1.2 1的合成

在試管中加入CdCl2·2.5H2O 46.0 g(0.2 mmol)的水溶液，攪拌下緩慢滴加mbix 47.6 mg(0.2 mmol)的甲醇(10 mL)溶液，滴畢，于室溫靜置2 w。過濾，濾餅干燥得無色塊狀晶體1，收率56%； IRν： 3 449, 3 107, 2 934, 2 376, 1 638, 1 511, 1 498, 1 449, 1 341, 1 234, 1 107, 928, 843, 728, 657, 437 cm-1； Anal.calcd for C28H28N8Cl2Cd： C 50.97, H 4.25, N 16.98； found C 51.02, H 4.33, N 16.95.

1.3 晶體結構測定

將單晶1(0.31 mm×0.22 mm×0.16 mm)置衍射儀上，采用石墨單色化的Mo Kα 射線(λ=0.710 73 ?), 以ω/2θ掃描方式收集衍射數據。全部數據經LP因子校正,晶體結構由直接法解出。1中非氫原子坐標和各向異性溫度因子經全矩陣最小二乘法修正，晶體結構的解析和結構修正在PC586計算機上用Shelxl-97軟件包[11]完成。1的晶體學數據見表1。

表 1 1的晶體學數據Table 1 Crystal data and refinement details of 1

2 結果與討論

2.1 1的IR分析

在1的IR譜圖中， 3 330 cm-1～3 140 cm-1無吸收峰出現，說明無咪唑的N-H吸收峰；1 600 cm-1～1 400 cm-1觀察到2～4個苯環的骨架振動吸收峰(1 511 cm-1, 1 498 cm-1和1 449 cm-1)，進一步說明配體mbix的存在；在1 560 cm-1無吸收峰出現，表明無C=N的吸收峰，配體mbix已成功引入1中。

2.2 1的晶體結構

1的分子結構見圖1，部分鍵長和鍵角見表2。由圖1可見, 1的不對稱單元中包含一個Cd，兩個mbix分子和兩個Cl-。 Cd處于倒反中心上，形成中心對稱的畸變八面體配位構型。Cd與四個mbix配體的四個N和兩個Cl配位，Cd-N鍵長為2.348 6(18) ?和2.371 7(19) ?， Cd-Cl鍵長為2.649 8(8) ?(表2)，其中N1， N1A， N4A和N4B處于八面體的赤道面上,兩個Cl處于八面體的頂點位置。 1中Cd與一對mbix配體沿c軸連接形成一維鏈狀結構(圖2)，兩個Cd與兩個mbix配體形成M2L2金屬環，Cd┈Cd距離為11.088(3) ?。相鄰鏈之間通過兩個苯環間的π-π相互作用連接形成二維網狀結構(圖3)，兩個苯環間的面心距為4.031 8(8) ?。由大量二維網狀結構通過堆積作用形成空間三維結構(圖4)。由圖4可以看到配體mbix以及配位的氯原子之間存在著分子內和分子間的氫鍵。

表 2 1的主要鍵長和鍵角Table 2 Selected bond lengths and angles of 1

#1-x, -y+1, -z+2;#2x, y, z+1;#3-x, -y+1, -z+1

圖 1 1的分子結構圖Figure 1 Molecular structure of 1

圖 2 1的一維鏈Figure 2 1D chain of 1

圖 3 1的二維結構圖Figure 3 2D structure of 1

圖 4 1的三維結構圖Figure 4 3D structure of 1

3 結論

以柔性雙咪唑基mbix為配體,以甲醇與水的混合溶液為溶劑,與CdCl2通過揮發法合成了一種新型的一維鏈結構的鎘配位聚合物——[Cd(mbix)2Cl2]n(1)。 1的中心鎘原子采用畸變多面體配位方式與兩個氯原子和四個氮原子配位。一維鏈間通過兩個苯環間的π-π相互作用連接形成二維網狀結構, 二維網狀結構間通過分子內和分子間氫鍵堆積形成三維超分子結構。

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