含磷酸根配子配位聚合物之合成、結構分析及物性探討

Synthesis, Structures, and Physical Properties of Phosphonate-Containing Coordination Polymers

葉詠傑(Yung-Jie Yeh)

指導教授 ： 曾添文 ； 呂光烈

國立臺北科技大學/工程學院/化學工程研究所/碩士(2010年)

https://doi.org/10.6841/NTUT.2010.00250

摘要

本文研究為將含有三與四磷酸基的有機配子benzene-1,3,5- trismethylenephosphonic acid (H6btmp)及benzene-1,2,4,5-tetrakismethylene- tetraphosphonic acid (H8btmp)與過渡金屬銅離子及三價鑭系金屬離子(Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy)，利用水熱方式，在調控的酸鹼環境下，進行自組裝合成，製備有機-無機金屬之配位聚合物。
第一部分，以CuCl2˙2H2O與H6btmp利用水熱法反應，得到一個三維配位聚合物{[Cu3(btmp)(H2O)4]˙1H2O}n (1)。以Ln(NO3)3˙6H2O (Ln = Ce、Pr、Nd、Sm)與H6btmp利用水浴法，分別得到四個等結構的二維配位聚合物[Ln(H3btmp)(H2O)3]n [Ln = Ce (2)，Pr (3)，Nd (4)，Sm (5) ]。由實驗發現，當有機配子與過渡金屬反應需在加入KOH調配成弱酸(pH = 4-5)環境下，才能得到產物；而當有機配子與鑭系金屬離子的反應，則必須加入HNO3才能得到產物。
第二部分，利用Ce(NO3)3˙6H2O與H8tmpb並加入少量HNO3在50 ℃的水浴下反應，得到一個二維配位聚合物{[Ce4(H4tmpb)3(H2O)6]˙19H2O}n (6)。Ln(NO3)3˙6H2O (Ln = Sm，Eu，Gd，Tb，Dy)與H8tmpb並加入少量HNO3在50 ℃的水浴下反應，得到五個等結構的二維配位聚合物{[Ln2(H2tmpb)(H2O)8]˙2H2O}n [Ln = Sm (7)，Eu (8)，Gd (9)，Tb (10)，Dy (11) ]。利用Er(NO3)3˙6H2O與H8tmpb並加入少量HNO3在50 ℃的水浴下反應，得到二維配位聚合物{[Er2(H5tmpb)2]˙6H2O}n (12)。化合物 6-12 之結構，由不同的反應物比例而得。因此，鑭系金屬與有機配子藉由調控比例的方式得到三種不同結構的化合物，分別為化合物6、化合物 7-11 及化合物 12。
本論文討論化合物 1-12 之結構經紅外線吸收光譜、元素分析及單晶、粉末X-ray繞射解析鑑定，並利用熱重分析儀測定其熱穩定性質及磁性測量。

關鍵字

配位聚合物 ； 銅 ； 鑭系元素 ； 磷酸基配位分子 ； 自組裝

並列摘要

In this thesis, two types of ligands, benzene-1,3,5-trismethylenephosphonic acid (H6btmp) and benzene-1,2,4,5- tetrakismethylenetetraphosphonic acid (H8tmpb), were used to synthesize coordination polymers with transition-metal and lanthanide ions under hydrothermal conditions.
The reaction of CuCl2˙2H2O with H6btmp under hydrothermal conditions produced a 3D framework {[Cu3(btmp)(H2O)4]˙H2O}n (1). The reaction of Ln(NO3)3˙6H2O (Ln = Ce, Pr, Nd, Sm) with H6btmp in water produced four 2D frameworks of [Ln(H3btmp)(H2O)3]n [Ln = Ce (2), Pr (3), Nd (4), Sm (5)]. Compound 1 was prepared under weak acid (pH = 4-5) condition, while compounds 2-4 synthesized under strong acid environment.
The self-assembly of Ce(NO3)3˙6H2O with H8tmpb in water produced a 2D framework {[Ce4(H4tmpb)3(H2O)6]˙19H2O}n (6). Reaction of Ln(NO3)3˙6H2O (Ln = Sm, Eu, Gd, Tb, Dy) with H8tmpb in water produced five 2D frameworks with a general formula {[Ln2(H2tmpb)(H2O)8]˙2H2O}n [Ln = Sm (7), Eu (8), Gd (9), Tb (10), Dy (11)]. The reaction of Er(NO3)3˙6H2O with H8tmpb in water afforded a 2D framework {[Er2(H5tmpb)2]˙6H2O}n (12).
The structures of these coordination polymers (1-12) were characterized by IR spectroscopy, elemental analysis and single-crystal or powder X-ray diffraction methods. The thermal stability properties of the products were studied by TGA and the magnetic susceptibility were also examined.

並列關鍵字

coordination polymer ； copper ； lanthanide ； phosphonate ligand ； self-assembly

參考文獻

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