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有机溶剂对配合物稳定性的影响研究
摘要
：
溶剂
的性质和溶液的离子强度对配合物的稳定性有很大的影响
[1]
。
本论文以铜
离子为中心离子，
用
5
-
（
3-
吡啶基）
-
间苯二甲酸为配体以溶液热的方
法配成配合物，
并在其中加入各种有机溶剂来研究其稳定性。
关键词：
PIA
有机溶剂
配合物稳定性
1.
前言
随着高新技术的日益发展，
具有特殊
物理、
化学和生物化学功能的所谓功能配合
物在国际上得到蓬勃
的发展，
特别是与材料科学和生命科学的结合。
虽然在科学发展
上有重要主导地位，
但离子强度、
支持
电解质对一些配阳离子、
配阴离子和中性对配
合物稳定性的影响
很大，为此要得到稳定的配合物，我们做出一些必要的实验研究。
1.1
配位化学的进展历程
配位化学是在无机化学基础上发展起来的一门边沿学科。
它所研究的主要
对象为
配位化合物。
从历史的观点来看，
配位化学是在无机化学的基础上发展起来的，
早期
的配位化学
集中在研究以金属阳离子受体为中心（作为酸）和以含
N
、
O
、
S
、
P
等给
体原子的配体（作为碱）而形成的所谓“
Werner
配合物”。
20
世纪
50
年代以来，工
业化与高科技的发展对无
机化合物和新材料提出了新的要求，
由于配合物的本性及其
稳定
性差别很大，
随着其内容的不断发展和丰富，
配合物又被扩展为
是由
2
种或多种
可以独立存在的简单物
种相结合而可以独立存在的一种新的化合物。
这时不在强调它
的
规则几何构型，
而是注重其组建方式，
并使无机化合物和有机化
合物的界限变得不
明确。由于这种多中心键配合物的时间理论的出现，
< br>Ny-holm
将它称之为无机化学的
复兴时期。当代的
配位化学沿着广度、深度和应用
3
个方向发展
< br>.
在深度上表现在有
众多与配位化学有关的学者获得了诺
贝尔奖，如
Werner
创建了配位化学，
Ziegler
和
Natta
的金
属烯烃催化剂，
Eigen
的快速反应。
Lipscomb
的硼烷理论，
Wnkinson
和
Fischer
发展的有机金属化学，
Hoffmann
的等瓣理论，
Taube
研究配合物和固氮反
应机理，
Cram
，
Lehn
和
Pe
dersen
在超分子化学方面的贡献，
Marcus
的电子传递过程。
在广度上表现在自
Werne
r
创立配位化学以来，配位化学处于无机化学研究的主流，
配位
化合物还以其花样繁多的价键形式和空间结构，
在化学理论发展中及其与其它学
科的相互渗透中而成为众多学科的交叉点。
在应用方面，
结合生产实践，
配合物的传
1
统应用继续得到发展。
例如金属簇合物作为均相催化剂，
螯合物稳定性差异在湿法冶
金和元素分析、分离中的应用等
[2]
。
1.2
配位化学国内外研究现状
根据国内外的新近进展，其主要可概括如下：
1.2.1
新型配合物的合成和结构：随着近代技术的发展，开辟了一系列合成
配合
物的新途径。
除了传统的水相和固相反应方法外，
还有目前广泛使用的高温高压水热
合成、厌氧无水操作、离子束法和金属
原子蒸气合成法等
[3]
。
例如，由金
属原子蒸
气可以制备出一些常规条件下难以制备的化合物。
尽管
对各种新型配合物的合成积累
了不少事实依据，但还没有系统的方法可循。
1.2.2
生物无机化学的崛起：在人体的新陈代
谢过程中，某些金属元素的缺乏或
过剩都将导致生理反常而产生所谓的“分子病”
。在药疗中，如何使药物选择性地准
确配位到病变抗原或客体上去（所
谓
分子导弹
）
是一个引人注目的方向。蛋白质的
电子传递跟细胞内部的能量转移等基础研究也是一个十
分活跃领域，
由于金属例子间
相隔甚远，
电子交换中信建的相互作用是相当弱的。
然而发现氧化还原反应却进行的
相当快，
这种现象引起了实验和理论化学家的关注。
目前较为盛行的微观动态电子传
递激励是所谓的
PKS
理论，实际过程远非如此简单，还有进一步研究。由于具有明
确结构的金
属酶类生物大分子配合物为数不多，索然原则上它们遵循化学的一般规
律，但很多重要的
研究还待于进一步深入。
1.2.3
功能性配合物材料的开发：根据配合物在溶液中的稳定性的差别，在湿法
冶金、生物体系
。海水化学、环境保护、电镀、萃取、均相催化、分离分析和试剂改
性等领域中广泛应用
配合物
[4]
。随着空间技术、激光、能源、计算机和电子技术
的
发展，
配合物固体材料的应用也日益引人注目、
很多有机金属化合物的应用也已从座
位均相催化剂而转向功能材料。
由于在近代技术中薄膜材料的重大意义和生物体系中
膜的结构的模拟，以
及组装分子器件的要求，胶体化学中的
Langmuir-Blodgett
拉膜
方式得到广泛应用
[5]
。
1.2.4
结构方法和成建理
论的开拓：
配位化学的发展与近代物理方法的广泛使用
密切相关
。
各种光谱、
波谱、
能谱和质谱方法在
提示复杂配合物的结构和性质方面起
着重要作用
[6]
。研究配合物结构的动向由宏观深入到微观，静态深入到动态，从溶
液结
构到表面，
从基态结构到激发态结构。
从而了解配合物所表现出
的花样繁多的价
2
键本性及空间结构，促使了化学键理论的发展
[7]
，
众所周知，
Pauling
于
20
世纪
30
年代提
出了价键理论，解释了配合物的几何构型和磁性。
Bethe
等
所建立的配体场理
论解释了配合物的光谱和顺磁共振谱。
目前盛
行的分子轨道对称性理论在解释反应性
性能等方面也取得了很大成功。
< br>但是，
随着现代复杂构型的有机金属化合物及簇状化
合物
的出现，
发展新的成键理论和规则已普遍受到重视。
实际上更易
于被广大实验化
学家所接受的半定量和半经验规律会进一步得到发展。
< br>例如，
继各种形式的
“多面体
[
8]
骨架电子对理论”
（
PSEPT<
/p>
）
后，
Hoffmann
所提出的
“等瓣相似理论”
（
isolobel analogy
theory
）在沟通无
机化学和有机化学这两大领域方面取得重大突破。
1.3
本课题提出的目的及意义
5
-
（
3-
吡啶基）<
/p>
-
间苯二甲酸是一种新型的有机配体，它能与过渡金属或稀土金<
/p>
属离子形成配合物，但配合物稳定性不是很好，很容易分解。为此，此次实验就是来
探究在何种有机溶剂下，
配合物的稳定性更好，
如解决了此类问题，那么这些配合物
在诸如立体化学、配位化学、生物无机化学、磁性
、光谱学研究以及反应机理、酚基
吡啶配体的反应研究等科学领域均有重要意义
[9]
。
由于金属有
机配合物在催化、电学、磁学和光学潜在的应用价值，使得无机、
有机杂化材料的设计和
合成已受到越来越多的关注。
设计和合成具有特定功能的金属
有
机配合物是材料学、
现代生物学等领域研究的热点。
恰当而合理
的设计有机配体是
实现过渡配合物超分子功能的必要前提，
也是
研究功能性配合物的难点之一，
为此此
次实验是一种摸索阶段，
希望能找出一种新的方法让所合成的配合物更加稳定。
本次实验通过选择
cu
离子为中心离子、<
/p>
PIA
为有机配体，在合成过程中加入各
种有机试剂，
希望构筑结构稳定有潜在应用前景的晶体材料。
通
过实验结果来判断出
何种有机溶剂对配合物的稳定性有较大影响，
通过对化合物合成条件及规律的总结出
实践经验，从而为合成新配体定向设计和合成配
位化合物的研究积累一定的经验。
2.
实验部分
2.1
药品和仪器
2.1.1
药品
3
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