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        新型8-氨基喹啉鋅配合物的合成及其熒光性能*

        2015-02-02 07:53:35朱昌海黃榮誼趙順平安慶師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院功能配合物安徽省重點實驗室安徽安慶246011
        合成化學(xué) 2015年7期
        關(guān)鍵詞:鍵角疊氮喹啉

        徐 衡,朱昌海,薛 晨,姜 灝,黃榮誼,趙順平(安慶師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院功能配合物安徽省重點實驗室,安徽安慶 246011)

        新型8-氨基喹啉鋅配合物的合成及其熒光性能*

        徐衡,朱昌海,薛晨,姜灝,黃榮誼,趙順平
        (安慶師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院功能配合物安徽省重點實驗室,安徽安慶246011)

        摘要:以8-氨基喹啉,高氯酸鋅和疊氮酸鈉為原料,通過溶劑熱反應(yīng)合成了一種新型的單核配合物[Zn(8-aminoql)2(N3)]·ClO4(1),其結(jié)構(gòu)經(jīng)FT-IR,元素分析和X-射線單晶衍射表征。1(CCDC: 1 028 430)屬單斜晶系,P2/c空間群,晶胞參數(shù)a =8.445 2(7)?,b = 6.878 1(6)?,c = 16.437 3(13)?,β= 93.72(3)°,V = 952.78(14)?3,Z =2,Dc =1.726 g·cm-3,μ=1.474 mm-1,F(xiàn)(000) =504,R1=0.052 4,wR2=0.140 4[I>2σ(I)]。中心Zn(II)為五配位構(gòu)型,分別與五個N原子配位,其中4個N原子來自兩個8-氨基喹啉配體,一個N原子來自N3-。1通過分子間弱的氫鍵(N-H┈O)和芳環(huán)間π…π堆積作用構(gòu)成三維超分子結(jié)構(gòu)。固體熒光性能測定結(jié)果表明:在355.0 nm波長激發(fā)下,1的最大發(fā)射波長位于516.4 nm。

        關(guān)鍵詞:8-氨基喹啉;鋅配合物;合成;晶體結(jié)構(gòu);熒光性能

        金屬-有機配合物以其配位形式的多樣性、配體的可變性和易修飾等特點在分子材料領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用,而配體的選擇對材料性能則會產(chǎn)生巨大影響[1-6]。取代喹啉類化合物以其良好的共軛性,具有電子效應(yīng)取代基團(tuán)的存在,增強了分子內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移能力,是功能分子優(yōu)良的配體來源[7-10]。例如,8-氨基喹啉及其衍生物具有多種鍵合模式和熒光特性,與某些過渡金屬離子或稀土離子可以合成出具有強發(fā)光能力的金屬有機配合物。

        近年來,本課題組開展了一系列8-氨基喹啉及其衍生物與金屬離子形成的熒光配合物的研究[10-12]。在此基礎(chǔ)上,本文選擇疊氮根與8-氨基喹啉構(gòu)成的混合配體,通過溶劑熱反應(yīng),合成了一個新型的鋅配合物[Zn(8-aminoql)2(N3)]·ClO4(1),其結(jié)構(gòu)經(jīng)FT-IR,元素分析和X-射線單晶衍射表征。固體熒光性能測定結(jié)果表明:在355.0 nm波長激發(fā)下,1的最大發(fā)射波長位于516.4 nm。經(jīng)多峰曲線擬合可以將其拆分為三個發(fā)射峰[10,12],其峰值分別為449.9 nm,511.7 nm 和550.4 nm,匹配率達(dá)99.79%。

        1 實驗部分

        1.1儀器與試劑

        Nicolet iS50 FT-IR型光譜儀(KBr壓片) ; Perkin-Elmer 240型元素分析儀; Hitachi 850型熒光分光光度計; Bruker Smart Apex II CCD單晶衍射儀。

        高氯酸鋅,自制;其余所用試劑均為分析純。

        1.2 1的合成

        在25 mL LTG高壓消解罐中依次加入高氯酸鋅264.3 mg(1.0 mmol),疊氮酸鈉195.1 mg(3.0 mmol),8-氨基喹啉288.6 mg(2.0 mmol,甲醇7 mL及水14 mL,攪拌下于100℃恒溫反應(yīng)3 d。緩慢冷卻至室溫,過濾,濾餅干燥得淡灰色針狀晶體1,產(chǎn)率42.8%; IR δ: 3 445,2 123,1 600,1 545,1 467,1 095,823,752 cm-1; Anal.calcd for C18H16N7O4ClZn(495.2) : C 43.66,H 3.26,N 19.80; found C 43.52,H 3.43,N 19.67。

        1.3晶體結(jié)構(gòu)測定

        將單晶1置衍射儀上,在293 (2) K下用MoKα射線(λ=0.710 73?)以ω-φ掃描方式在2.42°≤θ≤25.04°共收集5 963個衍射數(shù)據(jù),基中獨立衍射點1 677個。所有數(shù)據(jù)經(jīng)半經(jīng)驗方法進(jìn)行吸收校正,晶體結(jié)構(gòu)采用SHELXS-97程序由直接法解出[13]。對氫原子和非氫原子分別采用各向同性和各向異性熱參數(shù),用全矩陣最小二乘法進(jìn)行結(jié)構(gòu)修正,精修采用SHELXL-97程序完成[14]。

        2 結(jié)果與討論

        2.1表征

        (1) IR

        IR分析表明: 3 445 cm-1處中等強度的寬峰歸屬N-H伸縮振動吸收峰,2 123 cm-1處尖銳的強吸收峰為N3-根的特征振動吸收峰[15-16],1 600 cm-1,1 545 cm-1和1 467 cm-1處的吸收峰為喹啉環(huán)的骨架振動峰,823 cm-1和752 cm-1處吸收峰為喹啉環(huán)C-H彎曲振動峰。另外,1 095 cm-1附近強吸收寬峰,為高氯酸根離子的特征吸收峰。

        (2)晶體結(jié)構(gòu)

        1的分子結(jié)構(gòu)見圖1,主要鍵長和鍵角數(shù)據(jù)見表1。晶體結(jié)構(gòu)解析表明: 1(CCDC: 1 028 430)屬單斜晶系,P2/c空間群,晶胞參數(shù)a = 8.445 2 (7)?,b =6.878 1(6)?,c =16.437 3(13)?,β=93.72(3)°,V =952.78(14)?3,Z =2,Dc = 1.726 g·cm-3,μ=1.474 mm-1,F(xiàn)(000) =504,R1=0.052 4,wR2=0.140 4[I>2σ(I)]。

        圖1  1的分子結(jié)構(gòu)圖Figure 1  Molecular structure of 1

        從圖1可見,不對稱結(jié)構(gòu)單元中含有一個Zn2+,兩個8-aminoql配體、一個N3-和一個平衡ClO4-。中心Zn(Ⅱ)采取五配位四方錐的配位幾何構(gòu)型,底面由兩個螯合的8-aminoql配體的四個N原子占據(jù)與Zn(Ⅱ)配位,頂點處被一個端基配位N3-的N原子占據(jù)。N3-呈端式配位未成橋鏈,可以認(rèn)為中性含氮雜環(huán)配體的位阻作用可能是影響疊氮酸根橋連作用的主要因素。Zn-N鍵長在2.047(8)?~2.133(3)?,其中錐頂?shù)腘原子與Zn(Ⅱ)的鍵長最短(2.047?,表1)。

        表1  1的部分鍵長和鍵角Table 1  Selected bond length and angle of 1

        圖2  1的晶胞堆積圖Figure 2  Crystal packing diagram of 1

        N3-的三個N原子成線性關(guān)系。N(5)-N (4)-N(3)的鍵角為180.0(4)°。N-Zn-N鍵角分別為94.96(8)°,170.08(16)°,102.14(10)°,97.83 (12)°,80.05(12)°和155.71(19)°(表1)。在1的分子結(jié)構(gòu)中,相鄰的兩個結(jié)構(gòu)單元[Zn(8-aminoql)2(N3)]+上下顛倒,并通過喹啉環(huán)間π…π相互作用形成一個二維層狀結(jié)構(gòu)的超分子層(圖2)。苯環(huán)間的中心距離為3.716(2)?,苯環(huán)與吡啶環(huán)間的中心距離為3.731(2)?。另外,整個喹啉環(huán)面間距離為3.311?。抗衡ClO4-填充在相鄰的二維層間,并通過氫鍵[N(2)-H(2A)┈O(2)i(i: 2-x,y,1/2-z)和N(2) -H(2B)┈O(1)ii(ii: x,-1 + y,z)]橋聯(lián)兩鄰近的二維層,形成了三維超分子結(jié)構(gòu)(圖2)。其中氫鍵鍵長: N(2)┈O(2) = 3.24 6 (11)?和N(2)┈O(1) =3.19 6(9)?。鍵角: N (2)-H(2A)-O(2) = 154°和N(2)-H(2A)-O(1) =172°。

        2.2熒光性能

        1的固體熒光發(fā)射光譜見圖3。由圖3可見,在355.0 nm激發(fā)波長激發(fā)下,1呈現(xiàn)出好的綠色發(fā)光性質(zhì),其峰值位于516.4 nm處。由文獻(xiàn)[12]可知,該發(fā)射帶可以歸屬為配體間的電荷轉(zhuǎn)移躍遷,即π→π的躍遷。另外,該發(fā)射譜帶為一種寬展的不對稱形狀,可以歸屬為幾種躍遷的組合。經(jīng)多峰曲線擬合可以將其拆分為三個發(fā)射峰[10,12](圖4),其峰值分別為449.9 nm,511.7 nm和550.4 nm,匹配率達(dá)99.79%。

        圖3  1的固體熒光發(fā)射光譜圖(λex=355.0 nm)Figure 3  Solid emission spectrum of 1

        圖4  1固態(tài)發(fā)射光譜拆分為三個發(fā)射峰*Figure 4  Multiple peaks fitting for the corresponding emission spectrum of 1 solid

        參考文獻(xiàn)

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        Synthesis and Fluorescence Property of Novel Zinc Complex Based on 8-Aminoquinoline Ligand

        XU Heng,ZHU Chang-hai,XUE Chen,JIANG Hao,HUANG Rong-yi,ZHAO Shun-ping
        (Anhui Key Laboratory of Functional Coordination Compounds,School of Chemistry and Chemical Engineering,Anqing Normal University,Anqing 246011,China)

        Abstract:A new complex,[Zn(8-aminoql)2(N3)]·ClO4(1),was synthesized by solvothermal reaction,using 8-aminoquinoline,Zn(ClO4)2and NaN3as raw material.The struxture was characterized by FT-IR,elemental analysis and single crystal X-ray diffraction.1(CCDC: 1 028 430) belongs to monoclinic,space group P2/c with a =8.445 2(7)?,b = 6.878 1(6)?,c = 16.437 3 (13)?,β=93.72(3)°,V = 952.78(14)?3,Z = 2,Dc = 1.726 g·cm-3,μ= 1.474 mm-1,F(xiàn)(000) =504,R1=0.052 4,wR2=0.140 4[I>2σ(I)].In 1,the Zn(II) has a distorted square pyramidal coordination geometry,and was coordinated by four nitrogen atoms from two 8-aminoql ligands,one nitrogen atom from one N3-.1 presents a three-dimensional supramolecular structure via the N-H┈O hydrogen bonds and π…π stacking interactions.The fluorescence property of 1 was investigated by FL.The results showed that λemof 1 was 516.4 nm under 355.0 nm excitation.

        Keywords:8-aminoquinoline; zinc(II) complex; synthesis; crystal structure; fluorescence property

        作者簡介:徐衡(1968-),女,漢族,安徽安慶人,教授,主要從事有機合成的研究。E-mail: xuheng312@163.com

        基金項目:國家自然科學(xué)基金資助項目(20971004) ;安徽高校省級自然科學(xué)研究重點項目(KJ2010A229)

        *收稿日期:2014-01-16;

        修訂日期:2015-06-12

        中圖分類號:O614.24; O641.4

        文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

        DOI:10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2015.07.0619

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