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含有蒽酰亚胺的铜(Ⅰ)配合物的合成、结构及光谱研究

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维普资讯 http://www.cqvip.com 第26卷第1期 影像科学与光化学 VoI.26 No.1 2008年1月 maging Science and Photochemistry Jan.。2008 含有蒽酰亚胺的铜(I)配合物的合成、 结构及光谱研究 赵希娟L 2,陈勇 ,迟绍明 ,傅文甫 (1.中国科学院理化技术研究所,北京100080;2.中国科学院研究生院,北京100039) 摘要:合成了两个含蒽酰亚胺基团的新配体N一(2一(6一氨基吡啶))一9一蒽酰亚 胺(L )和N,N 一(2,6一吡啶基)一二(9一蒽酰亚胺)(Lz),以及L 的铜(I)配合物 [CuL (PPh3)2](Bv4)(1),并研究了它们的结构和光谱性质.理论计算表明配 体L 配位前为反式构象,配合物1的晶体结构显示L 配位后发生结构扭曲呈 顺式构象,羰基氧原子与铜(I)离子配位、光谱研究表明配体L 和配合物1都表 现出蒽的特征吸收和发射峰. 关键词:铜(I)配合物;氧配位;晶体结构;光谱性质 文章编号:1674—0475(2008)01—0060—08 中图分类号:064 文献标识码:A 铜(I)配合物具有多样的结构和丰富的光物理性质,在材料及催化等领域有广泛的 用途[ ].根据软硬酸碱理论,作为软酸的铜(I)优先和软碱如硫或者膦原子配位 J,因此 文献报道的铜(I)配合物主要是含硫、膦或者鳌合氮配体(多吡啶配体如2,2 一联吡啶或 1,10 菲咯啉等)的化合物,相反与羰基官能团( O)中硬碱氧原子配位的铜(I)配合物 非常少见.近来,研究发现膦氧化物中的氧原子作为硬碱也能与铜(1)配位Ll J,我们组 也研究了6一(4一甲基磷酸二乙酯苯基)一2,2 一联吡啶配体中 O基团与铜(I)的配合物的 结构和性质【13].这些研究结果显示 O基团是否和铜(I)配位依赖于金属中心的配位 环境.本文合成了两个含羰基( O)官能团的新配体L 、L2(图1)和一个以L 中羰基 氧原子配位的铜(I)配合物,并研究了它们的结构和光谱性质. 1实验部分 1.1试剂和仪器 氯化亚砜(SOCI2),三乙胺和四氢呋喃(THF)使用前按标准方法处理【l4 ; [Cu(CH3CN)4](BF4)参照文献方法合成[ ;其它药品和溶剂为分析纯,使用前未经进一 收稿日期:2007—06.04;修回日期:2007—07—24.通讯联系人:傅文甫,E.mail:ruM@mail.ipc.ac.CFI 基金项目:国家自然科学基金资助项目(20671094);NSFC/RGC联合资助项目(50418010). 作者简介:赵希娟(1980.),女,博士研究生,主要从事金属有机光功能材料的研究 60 维普资讯 http://www.cqvip.com 第1期 赵希娟等:含有蒽酰亚胺的铜(I)配合物的合成、结构及光谱研究 6l 步纯化. Bruker 400 FT—NMR核磁仪;Carlo Erba 1106元素分析仪;电子吸收光谱与发射光 谱分别在Hitachi U一3010分光光度计和Hitachi F一4500荧光光谱仪上测量. 1.2配体及配合物的合成 1.2.1 N一(2一(6一氨基吡啶))一9一蒽酰亚胺(L )的合成 9一蒽甲酸(2.22 g,10 mmo1)溶于蒸馏处理的氯化亚砜(30 mL)中加热回流2 h,减压 除去过量的氯化亚砜.所得9 蒽甲酰氯不需分离直接用于后续反应. 氮气环境下2,6.二氨基吡啶(1.09 g,10 mmo1)和三乙胺(1.6 mL,12 mmo1)溶于无 水四氢呋喃,9一蒽甲酰氯溶于无水四氢呋喃滴加到上述体系中.该反应混合物室温下搅拌 24 h,减压除去溶剂.得到的固体溶于二氯甲烷并用蒸馏水萃取洗涤三次,有机相用无水 硫酸镁干燥,减压除去溶剂得到粗产品.通过硅胶柱分离,以二氯甲烷为洗脱剂得到浅黄 色产品1.10 g(产率:35%). H NMR(CDC13,400 MHz): :4.26(s,2H,NH2), 6.32(d,J=8.0 Hz,1H,Py-H),7.48—7.55(m,4H,An—H),7.60(t,J=8.0 Hz, 1H,Py-H),7.98(d,J=7.9 Hz,1H,Py—H),8.04(d,J 8.3 Hz,2H,An—H),8.14 (d,‘,=8.4 Hz,2H,An-H),8.20(s,1H,NH),8.53(s,IH,An—H);TOF MS: 314.4;C20H1 5N3O(313.36);C 76.60(calc.76.66);H 4.86(4.82);N 13.37(13.41)%. 1.2.2 N,N 一(2,6一吡啶基).二(9一蒽酰亚胺)(L2)的合成 L2的合成步骤同Ll,其中2,6一氨基吡啶和9一蒽甲酰氯的摩尔比为1:2.5.粗产品溶 于二氯甲烷/甲醇,通过溶剂的室温挥发法得到亮黄色晶体.产率:48%. H NMR(DM— SO-d6,400 MHz): =7.53—7.61(in,8H,An.H),7.99(d,J:8.4 Hz,4H,An-H), 8.10(d,J=8.1 Hz,1H,Py—H),8.15(d,J=8.4 Hz,4H,An—H),8.30(d,J=8.1 Hz,2H,Py—H),8.70(s,2H,An—H),11.24(s,2H,NH);TOF MS:518.3;C ̄5H23 N O2(517.59);C 81.18(calc.81.22);H 4.54(4.48);N 7.98(8.12)%. 1.2.3[CuL (PPh3)2](BF4)(1)的合成 氮气环境下[Cu(CH3CN)4]BF4(31.3 mg,0.1 mmo1)和L (31.5 mg,0.1 mmo1)溶 于二氯甲烷(30 mL)室温搅拌3 h,PPh3(52.4 mg,0.2 mmo1)溶于5 mL二氯甲烷搅拌下 滴加到上述反应体系中,得到亮黄色溶液,继续搅拌3 h.减压蒸馏至约5 mL后加入乙醚 得到沉淀,粗产品溶于适量二氯甲烷通过乙醚扩散法得到黄色晶体.产率:60%. H NMR (DMSO-d6,400 MHz): =5.88(s,2H,NH2),6.32(d,J=8.3 Hz,1H,P H),7.30 (broad s,12H,Ph—H),7.39(t,J=7.6 Hz,12H,Ph—H),7.50(t,J=7.3 Hz,6H,Ph— H),7.53(d,J:7.9 Hz,1H,Py-H),7.55—7.57(ITI,5H,An—H,P H),7.94(d,J= 5.1 Hz,2H,An H),8.16(d,‘,=6.4 Hz,2H,An-H),8.70(s,IH,An—H),10.88(s, 1H,NH);C56H45BCuF4N3OP2(988.29);C 68.02(calc.68.06);H 4.65(4.59);N 4.21(4.25)%. 1.3 X射线单晶结构测试 配体L2通过溶剂挥发法、配合物1通过乙醚扩散法得到晶体,然后选择适当尺寸的 晶体直接上机收集衍射数据,详细的晶体参数见表1.衍射数据是在室温条件下,以Mo 维普资讯 http://www.cqvip.com

影像科学与光化学 第26卷 Ka(a:0.071073 m)为单色器在Bruke SMART CCD X—ray单晶衍射仪上收集.吸收校 正通过AKSCK)R程序_1 ,或通过半经验法校正.结构解析直接法通过SHELXS 97程 序[¨】,结构精修通过SHELXL 97程序[墙],非氢原子通过各向异性精修,氢原子由理论计 算加入.论文所涉及的晶体数据已经存储于剑桥晶体数据中心(CCE ̄643407(L2); CCDG643408(1)),这些数据可以从作者或相关网页上(http://www.ccdc.cain.ac.uk/ eonts/retrieving.htm1)得到. 2结果与讨论 2.1合成和结构 配体L 和L2的合成在无水条件下进行,其合成路线见图1,配合物1由配体Ll、[Cu (CHsCN)4](BF4)和三苯基膦(物质量比1:1:2)在无水无氧的二氯甲烷中合成.所有化合 物都经过核磁和元素分析证实,并通过x射线单晶衍射分析确定了配体L2和配合物1 的晶体结构. N/J L、NH, H ‘ COOH COC1 SOCI ̄ L H二 L2 图1配体LJ和 的合成路线 Synthetic route for ligands L and L2 配体L 有两种异构体形式(见图2),其中Lh有利于作为螯合配体与铜(I)配位形成 稳定的六元环.但是密度泛函理论计算结果表明异构体Llb的能量比Lla低0.297 eV[19], 因此,配体L 应该以稳定的L 形式存在,羰基官能团( 0)与吡啶环上的氮原子处于 反式构象.配体L2的晶体结构进一步确定它们以反式构象存在(见图3).在L2中,氧原 子(01和02)与氮原子(N2)都处于相反的方向. 图2配体L’的两种异构体 Possible geometircal isomers for L 配合物1的阳离子结构如图4所示,有关的晶体数据和结构参数,部分键长和键角 分别见表1和表2.配合物1的单晶为三斜晶系,空间群为 .配体L 中N2和01原子 维普资讯 http://www.cqvip.com 第l期 赵希娟等:含有蒽酰亚胺的铜(I)配合物的合成、结构及光谱研究 63 与铜(I)中心配位形成六元环,组成六元环的原子Cul、O1、C1、N1、C16和N2基本在同 一平面上.与自由配体相反,配合物中L1的羰基官能团(C--O)与吡啶环上的氮原子处 Cl8 图3 B 体 的晶体结构图(为清楚略去氢原子) Crystal structure of L2 with 30%probability ellipsoids 于顺式构象.铜(I)中心的配位构型为扭曲的四面体,其中N2~Cul~O1键角为89.33(1)。, 明显小于其它键角.Cul—O1键长为2.1OO(3) ̄,与文献报道的键长相近[ ,” ;Cul—N1键 长(2.096(3)A)和Cu—P键长(2.2745(1),2.2464(1)A)也与相似结构中的键长一致【 . O1一C1一N1组成的平面与蒽所在平面之间的二面角为85.1。. C35 6 Cl 图4配合物1的阳离子结构图(为清楚略去氢原子) The cation structure of complex 1 with 30%probability ellipsoids 2.2光谱性质 配体L1和配合物1在二氯甲烷溶液中的紫外一可见吸收光谱如图5所示,它们在 2m ̄x=260 nn2的强吸收峰以及330--400 nn2之间的弱吸收峰为蒽的特征吸收.和我们合 维普资讯 http://www.cqvip.com

影像科学与光化学 第26卷 成的其它含氮原子以及羰基官能团(C==O)的铜(I)配合物一样,配合物1的吸收光谱中 没有观察到明显的金属到配体的电荷转移(MLCT)跃迁吸收带① 表1配合物1晶体结构参数 Summary of crystallographic data for 1 Rl=∑l lF0l_lF l l∑l 1. wR2={∑[W(F0 一Fc2) ]/∑[w(F02) ]} 表2配合物1部分键长(A)和键角(。) Selected b0nd lengths从and angles厂for 1 ①jiaLF.Synthesis,spectroscopic properties ofluminescent 1,8-naphthyridine derivatives and their copper(j) complexes[D].Technical Institute of Physics and Chemistyr,Chinese Academy of Sciences,2005. 维普资讯 http://www.cqvip.com

第1期 赵希娟等:含有蒽酰亚胺的铜(I)配合物的合成、结构及光谱研究 65 配体 在二氯甲烷溶液中最强发射在410 nm(图6),而配合物1在二氯甲烷溶液 中的发射峰在376 nm,与配体相比蓝移了34 nn1.与在二氯甲烷溶液中的发射能比较,配 体L 和配合物1的固态发射发生红移,它们的最大发射波长分别为502 Flrn(L )和 2.0 5 8鲁wqJ0∞0《 O L 5 O O 250 300 350 400 Wavelength/nm 图5配体L 和配合物1在二氯甲烷溶液中的紫外一可见吸收光谱 UV Vis spectra ofligandL (1.0×10一 mol・L一‘)and1(1.0×10一 mol・L一‘)in dichloromethane solution 451 rim(1).配合物的发射寿命短,其发射光谱图的形状与蒽的发射相似,这些发射起源 于配体的激发态.形成配合物后,蒽环上的电子云密度发生改变,致使发射光谱蓝移. 1・0 0.8 言 g 童0・6 g 0‘4 芝 0.2 0 O.O 350 400 450 500 550 600 Wavelength/nm 图6配体Ll(实线)和配合物l(虚线)在二氯甲烷溶液中的发射光谱 插图为配体 和配合物1的固态发射光谱 The emission spectra of (solid line)and 1(dash line)in dichloromethane solution upon excitation at 365 urn and 330 r1m.respectively Insert:the emission spectra of L and 1 in the solid state upon excitation at 350㈨ 3结论 实验合成了两个新的含有蒽酰亚胺的新配体L 、 以及以 为配体的铜(I)配合物 维普资讯 http://www.cqvip.com

影像科学与光化学 第26卷 1,配合物1的晶体结构显示铜(I)金属中心与配体L1中的硬碱氧原子配位;与自由配体 不同,在配合物中L 的羰基官能团(C=O)与吡啶环上的氮原子处于顺式构象.配体L 和配合物1的二氯甲烷溶液都显示蒽的特征吸收和发射,并且固态时的发射能较溶液中 低. 参考文献: [1]VitaleM,FordPC Luminescentmixedligand c0pper(I)clusters(CuI) (L) (L=pyridine,piperidine):thermo dynamic control of molecular and supramolcelura species[J].Coord.C.kern.Rev.,2001,219.221:3-16. [2]Armaroli N.Photoactive mono-and polynuclear Cu(I)一phenanthrolines.A viable laternative to Ru(II)一polypyridm ̄? [J].C.kern.Soc.Rev.,2001,30:113.124. [3]YamVWW,LoKKW.Luminescent polynuclear d metal complexes[J].C-kern.鼢.Rev.,1999,28:323. 334. [4]Fu W F,Can X,Che C M,Cao Q Y,Zhou z Y,Zhu N Y.Cuprophilic interactions in luminescent c0pper(I)clus— ters with bridging bis(dicyclohexylphosphino)methane and iodide ligands:spectroscopic and stmct ̄al investigations [J].Chern.Eur.J.,2004,10:2228.2236. [5]McMillin D R,McNett K M Photoprocesses of∞pper complexes that bind to DNA[J].Chern.Rev.,1998,98: 1201.1220. [6]Barquin M,Garmendi M J G,Larrinaga L,Pinill E,Torres M R.Complexes of Cu2( ̄-OAc)4(H2O)2 with 1,10. phenanthroline and comparison with those of 2,2'-bipyridine.Crystal structure of the dimer[Cu(OAc)2(phen)]( — H2O)[J].Z.Anorg.A/tg.C.kren.,2005,631:2151 2155. [7] Pan z,Garner M T,Roesky P W.Cop ̄r(I)and gold(I)complexes with N,N’一bis(diphenylphosphino)一2,6-di— aminopyridine asligand:synthesis andmolceular structures[J].Z.Anorg.AItg.C.kren.,2006,632:744-748. [8] Debghanpour S,Kempe R,Balireddi S,Fotouhi L,Tahasi F,Mojahed F,Salek S.Synthesis,characterization and X-ray crystal structures of[cu(n ̄en)2]C104 and[cu(nca2en)(PPh3)2]BPh4 complexes[J].Z.Anorg.AItg. Chem.,2006,632:2321.2325. [9] Pearson R G.Chemical Hardness[M].Weinheim:Wiley-VCH Verlag GmbH,1997 [10] Piu0ni G,Corain B,Degano M,Longato B,Zanotti G.Synthesis nad structure of the first phmpNne oxide complex of c0pper(I):evidence for a marked borderline character of the metla centre[J].J.Chern.Soc.,Dalton Trans., 1993,1777—1778. [11] Saravanabharathi D,Nethaji M,Samuelson A G.The first bis(phosphine)monoxide(BPMO)complexes of c0pper (I)[J].Pot@ M,2002,21:2793-2800. [12] Yeh w Y,Liu Y C,Peng S M,Lee G H.Syntheses,characteriaztion and crystal sturctures of copper(I) (diphenylphosphino)benzaldehyde complexes[J].1norg.Chim.Acta,2005。358:1987.1992. [13] Cao Q Y,Can X,Fu W F Synthesis nad structural characteriaztion of two novel c0pper(I)complexes with oxygen donor[J].Z.Anorg.AIig.Chern.,2007,633:176—179. [14] PerrinD D,Armarego W L,Perrin D R.Puriifcation ofLaboratory Chemicals[M].2nd edition.New York: Pergamon,1990 [15] Kuhas G J.Tetralds(acetonitrile)cop ̄r(I)hexafluorophosphate[J].1norg.Synth.,1979,19:90.92. [16] Higashi T.ABSCOR,EmpiHcal Absorption Correction based on Fourier Seires Approximation[M].Tokyo: Rigaku oCrporation,1995. [17] Shddrick G M.SHELXS 97,Program for the Solution ofCrystal Structure[M].University of G6ttignen,1997. [18] Sheldrick G M.SHELXL 97,Program for the Refinem ̄t of Crystal Structure[M].University of Gottignen, 1997. 维普资讯 http://www.cqvip.com

第1期 赵希娟等:含有蒽酰亚胺的铜(I)配合物的合成、结构及光谱研究 67 [19]FrischM J,TrucksGW,SchlegelHB,el a1.Gaussian 03:RevisionA.I[M].Pittsburg,PA:GaussianInc., 2003. [20]Kirchhoff J R,McMillin D R,Robinson W R,Powell D R,McKenzie A T,Chen S.Steric effcets and the beha or of Cu(NN)(PPh3)2 systems in lfuid oslution.Crystal and molecular structures of[Cu(dmp)(PPh3)2]NO3 and[Cu (phen)(PPh3)2]NO3・ll/2EtOH[J].Inorg.Chem.,1985,24:3928—3933. Synthesis,Structure and Spectroscopic Properties of a Novel Copper(I)Complex with N-(6-Aminopyridine-2-y1)-9-Anthracenecarbonamide ZHAO Xi—juan1一,CHEN Yong 一,CHI Shao-ming ,FU Wen-fu (1.TechnicalInstitute ofPhysics andChemistry,theChineseAcademy ofSciences,Betjing100080,P.R.China; 2.Graduate University ofChineseAcademy ofScien ̄s,Beijing 100039,P.R.China) Abstract:Two new ligands,N一(6一arninopyridine ̄2一y1)一9一an (L )and N,N’一 (pyridine ̄2,6一y1)一bis(9一anthracenecarbonamide)(L2),and the novel copper(I)complex of L , [CalL (PPh3)2](BF4)(1),have been synthesized nad characterized.The crystal structures of L2 nad 1 were determined by single crystal X-ray analysis,which show that the carbonyl(C一0) group in 1 is coordinated to the copper(I)ion through the oxygen atom.In addition,the sepctro— scopic propertise of L and 1 were studied at room temperature. Key words:copper(I)complex;oxygen-bonding;crystal sturcture;spectroscopic propertise Corresponding author:FU Wen-fu,E.mail:fuM@mail.ipc.ac.cn 

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