Cu（2，2'-bipy）（SeO4）（H2O）2新型化合物的合成與表征*1

謝金宇

（寧德師范學院化學系，福建 寧德 352100）

Cu（2，2'-bipy）（SeO4）（H2O）2新型化合物的合成與表征*1

謝金宇

（寧德師范學院化學系，福建 寧德 352100）

以異丙醇作為溶劑，以CuCl2·2H2O、SeO2、2，2'-聯吡啶、咪唑為原料，用溶劑熱方法合成了有機-無機雜化的硒酸鹽化合物Cu（2，2'-bipy）（SeO4）（H2O）2（1）。化合物1具有一維鏈狀結構，一維鏈Cu（2，2'-bipy）（SeO4）（H2O）2由［CuO4N2］八面體與硒酸根交替連接形成。

溶劑熱反應；硒酸鹽；晶體結構

有機-無機雜化材料有著許多新穎的結構，它們在催化、電導、磁性、光化學上有著廣泛的應用前景，對有機-無機雜化材料的研究引起了國內外同行的極大興趣［1-5］.在這一方面研究中，以硒酸鹽為體系的研究目前還極少。

由于SeIV上的一對活性孤電子對可認為是一種無形的結構導向劑。這使它的立體化學可能形成非中心對稱的結構，從而使化合物具有一些有意義的物理性質，如非線性光學性質。

本實驗采用的是以SeO2為原料，最初設想是用2，2'-聯吡啶和咪唑兩種配體為原料，以希望得到含有混合配體的亞硒酸鹽化合物。實驗結果是，咪唑未參與配位，而起堿性介質作用。在堿性的條件下，亞硒酸根被氧化成硒酸根，從而得到化合物Cu（2，2'-bipy）（SeO4）（H2O）2（1），并進行了紅外、熱重分析等表征。

1　實驗

1.1實驗藥品及合成方法

實驗所用的藥品均為商業購買，無進一步的純化處理。其中紅外光譜是在Perkin Paragon 1000 FT-IR光譜儀上進行的。將所得的晶體干燥的KBr一起研磨壓片，紅外波段為4000-400cm-1。熱重分析是在Universal V2.5熱重分析儀上進行的。將20-30mg的樣品裝入石英坩堝，并在氬氣氣氛中進行。其中氬氣流速是50m l/min，加熱速率是5℃/min。

1.2X-射線衍射

X-射線單晶衍射是在Siemens SMART-CCD面探衍射儀上進行的。收錄溫度為164（3）K。所有的計算均在裝有SHELXT程序的PC計算機上進行。晶體的初結構是用直接法確定，而其他非氫原子的位置是由剩余的差傅立葉峰產生。結構進行了基于F2的全矩陣最小二乘平面精修，其中的非氫原子都作了各向異性修正。碳上的氫原子根據理論加氫獲得。X-射線粉末衍射表明所得到的晶體為純相。其數據在Philips X'Pert-MPD衍射儀上收集，Cu-Kα1射線 （λ= 0.70108?）。

1.3化合物1的合成

將0.043g（0.25mmol）CuCl2·2H2O、0.028g（0.25mmol）SeO2、0.039g（0.25mmol）2，2'-bipy、0.034g（0.5mmol）咪唑，加入10ml異丙醇，在室溫下充分攪拌，然后放入聚四氟乙烯內襯套水熱反應釜 （23ml）中，旋緊蓋子后放入烘箱內，加熱至100℃，恒溫反應4天，然后緩慢降溫至室溫。過濾后，得到淺綠色棒狀晶體，產率約為70%。

2　結果與討論

水熱合成法在合成低密度的開放結構上應用廣泛。合成中的反應條件也深刻影響晶體的形成。化合物1對空氣和水均穩定。其晶體學數據 （表1）、相關的坐標和溫度因子 （表2）、相應的鍵長和鍵角 （表3）見下表：

表1　化合物1的晶體學數據Table 1 Crystallographic data and data collection parameters for compound 1

表2　鍵長和鍵角Table 2 Selected bond distances （ ?） and angles （ °） for compound 1

Symmetry transformations used to generate equivalent atoms：#1-x+1，y，-z+1/2#2-x+1，y，-z-1/2

圖1　化合物1的結構單元Figure 1 ORTEP representation of the selected unit in 1. Thermal ellipsoids are drawn at a 50%probability level.The symmetry codes for the generated atoms：（a）-x+1，y，-z-1/2（b）-x+1，y，-z+1/2

化合物1具有一維鏈狀結構，如圖1所示。化合物1的非對稱單元包含有11個獨立的非氫原子，其中有5個原子屬于無機框架 （一個銅，一個硒，三個氧原子），有6個是屬于2，2'-聯吡啶 （一個是氮原子，五個是碳原子）。銅原子位于二次軸上，為八面體構型，與一個二齒螯合配體2，2'-聯吡啶上的兩個氮原子，兩個SeO42-基團上的兩個氧原子及兩個配位水分子配位。其中，Cu-N鍵長是2.100（10）?，Cu-O（水分子中的氧）鍵長是2.097（9）?比Cu-O（硒酸根中氧）鍵長2.148（8）?短。因此，化合物1中的銅原子為扭曲的八面體構型。其中硒酸根采用二齒橋連的配位模式。

CuO4N2八面體通過硒酸根橋連起來在c方向上形成一維鏈。相鄰的兩條鏈通過氫鍵形成雙鏈結構。這種氫鍵是由硒酸根上未配位的氧原子和配位水分子之間形成的 （圖2，附表2）。［Cu （H2O）2SeO4］雙鏈通過2，2'-聯吡啶配體π-π相互作用進一步形成層 （圖2）。相鄰的鏈間的兩個平行苯環間距是3.453?。層與層之間通過微弱的范德華力來相互作用堆積而成。

圖2　化合物1的鏈結構Figure 2 A view of the one-dimensional ribbon in compoud 1

圖3　化合物1的IR譜圖Figure 3 IR spectra of compound 1

由圖3可知，在1401cm-1處的峰是由2，2'-bipy的伸縮振動引起的。在3440 cm-1和1617cm-1處的峰是結晶的水分子峰。在830-880cm-1和429cm-1處的峰是由SeO4基團的伸縮振動和彎曲振動引起。

化合物1的X-射線粉末衍射譜圖如下，顯示其主要衍射峰的位置與單晶數據擬合的結果基本一致，說明該反應產物為純相。

圖4　化合物1的實驗和模擬的XPD圖Figure 4 Experimental and Simulated power-diffraction of compound 1

化合物1的TG曲線主要分兩個階段。第一階段是從115℃開始，到178℃結束。這一階段，是對應于該化合物失去配位水的過程。實驗值為8.54%與理論計算值的9.03%基本吻合。第二階段是從321℃開始，到997℃結束。對應于失去配體2，2-聯吡啶，以及SeO2的過程。從圖中可以看出殘留物尚未完全分解完，實驗的總失重值為75.7%，殘留物可能是CuO，其理論分解值為80%。

圖5　化合物1的TG曲線Figure 5 TG curve of compound 1

元素分析如下：Cu 15.84%，C 30.23%，H 2.53%，N 7.16%，Se 19.73%，理論值為：Cu 15.93%，C 30.10%，H 2.51%，N 7.02%，Se 19.81%。

化合物1雖與［6］是同構的，但其合成的方法完全與之不同。且亞硒酸鹽在咪唑作用下被氧氣氧化成硒酸鹽的文獻未見報道。這也將為硒酸鹽的合成提供出一條新思路。

［1］Stupp S.I.，Braun P.V..Molecular Manipulation of Microstructures：Biomaterials，Ceramics，and Semiconductors［J］.Science，1997（277）：1242—1248.

［2］Kresge C.T.，Leonowicz M.E.，Roth W.J.，et al.Ordered mesoporousmolecular sieves synthesized by a liquid-crystal templatemechanism［J］.Nature，1992（359）：710—712.

［3］Hill C.L..Introduction：Polyoxometalates-Multicomponent Molecular Vehicles To Probe Fundamental Issues and Practical Problems［J］.Chem.Rev.，1998（98）：1—2.

［4］Davis M.E.，Lobo R.F..Zeolite and molecular sieve synthesis［J］.Chem.Mater.，1992 （121）：756—768.

［5］Mialane P.，Dollbecq A.，Lisnard L.，et al.Sécheresse.［ε-PMo12O36（OH）4｛La （H2O）4｝4］5+：The Firstε-PMo12O40 Keggin Ion and Its Association with the Two-Electron-Reducedα-PMo12O40 Isomer［J］Angew.Chem.，Int.Ed.，2002（41）：2398—2401.

［6］Feng M.L.，Mao J.G.，Song J.L..Syntheses，characterizations and crystal structures of three new organically templated or organically bonded zinc selenates［J］.Journal of Solid State Chemistry，2004（177）：3529—3535.

（責任編輯徐成東）

Synthese，characterization and crystal structures of Cu（2，2'-bipy）（SeO4）（H2O）2

XIE Jinyu
（Dept.，of Chemistry，Ningde Normal University，Ningde，352100，Fujian Province）

Solvothermal reaction of CuCl2·2H2O，with SeO2，2，2'-bipy and imidazole in 10m l i-PrOH afforded Cu（2，2'-bipy）（SeO4）（H2O）2（1）.The interconnection of the CuO4N2 octahedra via bridging selenate groups results in the formation of a 1D chain of Cu（2，2'-bipy）（SeO4）（H2O）2.

Solvothermal reaction；selenate；Crystal structure

O614.121

A

1671-7406（2016）03-0022-06

寧德師范學院服務海西項目，項目編號：2012H305，福建省教育廳B類科技項目，項目編號：JB14125，寧德市科技局科技計劃項目，項目編號：20140246。

2016-01-12

謝金宇 （1979—），男，副教授，研究方向：金屬無機-有機雜化材料。