碘離子、溫度對(duì)均苯三甲酸的金屬-有機(jī)超分子合成的影響

張小平

（陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院道橋工程系，陜西渭南 714000）

碘離子、溫度對(duì)均苯三甲酸的金屬-有機(jī)超分子合成的影響

張小平

（陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院道橋工程系，陜西渭南 714000）

由于功能超分子多樣的性能，得到了越來越多化學(xué)家的廣泛關(guān)注。在溶劑熱的條件下，探討了在對(duì)均苯三甲酸的金屬-有機(jī)超分子合成過程中，碘離子、溫度晶體生長的影響。

晶體生長；碘離子；溫度；功能超分子

最近幾年，功能超分子的設(shè)計(jì)和合成受到了越來越多化學(xué)家的廣泛關(guān)注，主要是由于其新穎的結(jié)構(gòu)和多樣的性能。目前，大多數(shù)已合成的功能超分子應(yīng)用在催化、磁性、生物活性、功能材料、氣體吸附、主客體、醫(yī)藥等領(lǐng)域。

多維的均苯三甲酸的金屬-有機(jī)超分子可以作為多孔滲水材料，其顯著特點(diǎn)是孔徑比較大、高金屬容量和高微孔量。由Schlichte等合成的Cu3（BTC）2（H2O）3·xH2O配合物和Gao Chao Ying等人合成的一種對(duì)氮?dú)馕降奈⒖捉饘儆袡C(jī)框架化合物就是很好的多孔滲水材料，他們都是先通過苯三羧酸配體與金屬離子合成二維的柱層狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，緊接著與含氮配體構(gòu)成三維的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這種合成策略叫做“Pillaring”，能夠很好地預(yù)防金屬有機(jī)框架的坍塌。本論文中功能超分子的合成就是采取此策略，其熱穩(wěn)定性較好。通過查閱大量文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)溫度、濃度、有機(jī)配體、金屬離子、溶劑、物質(zhì)的量、pH值等影響功能超分子的合成。然而，迄今為止，碘離子對(duì)功能超分子合成影響的報(bào)道很少，所以本論文重點(diǎn)研究基于均苯三甲酸的金屬-有機(jī)超分子的合成過程中碘離子對(duì)晶體大小的影響。

1 均苯三甲酸的金屬-有機(jī)超分子的合成條件研究

在溶劑熱的條件下，使用均苯三甲酸、剛性聯(lián)吡啶1，4-bis[2-（4-pyridyl）ethenyl]benzene（簡寫為BPEB）和金屬鈷離子合成功能超分子，通過改變溫度和是否加入碘離子的方法，探討晶體生長過程中溫度、碘離子的影響，最后希望能夠找到一種最適合均苯三甲酸的金屬-有機(jī)超分子的合成方法與條件，以便后期對(duì)均苯三甲酸的金屬-有機(jī)超分子的功能性深入研究。

1.1 溫度對(duì)晶體的影響

在電子天平上稱量均苯三甲酸（H3BTC）0.1mmol，BPEB（0.1mmol），CoSO4·7H2O 0.1mmol，裝入50mL的玻璃小瓶中，然后各加入5mL的N，N-二甲基甲酰胺和水及20 μL硝酸溶液在磁力攪拌器上攪拌0.5 h。最后將玻璃瓶里的溶劑轉(zhuǎn)入23mL內(nèi)襯為聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜中，在60～100℃的烘箱中反應(yīng)3d。詳見表1。

從表1可以看出：晶體的生長和溶液的飽和度有關(guān)系，一般情況下溶液揮發(fā)由不飽和變?yōu)轱柡?，再揮發(fā)失掉溶劑的話就會(huì)析出晶體。而飽和度又和溫度密切相關(guān)，溫度升高在一定程度上可以加速晶體的生長，但是溫度過高晶體不易生長。綜上所述，在溶劑熱的條件下，配體H3BTC、BPEB及金屬鹽硫酸鈷反應(yīng)的最佳溫度是80℃。

表1 溫度對(duì)均苯三甲酸的金屬-有機(jī)超分子的合成影響

1.2 碘離子對(duì)晶體的影響

在電子天平上，準(zhǔn)確稱量H3BTC 0.1mmol（0.021 0 g），BPEB 0.1mmol（0.028 3 g），CoSO4.7H2O 0.1mmol（0.028 1 g），KI 0.1mmol（0.024 9 g），裝入50mL的玻璃小瓶中，然后各加入5mL的NN，N-二甲基甲酰胺和水及20μL硝酸溶液在磁力攪拌器上攪拌0.5h。最后將玻璃瓶里的溶劑轉(zhuǎn)入23mL內(nèi)襯為聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜中，在80℃的烘箱中反應(yīng)3d。詳見表2。

表2 碘離子對(duì)均苯三甲酸的金屬-有機(jī)超分子的合成影響

從表2可以看出：在溶劑熱的條件下，配體H3BTC、bpeb及金屬鹽硫酸鈷反應(yīng)生成均苯三甲酸的金屬-有機(jī)超分子的過程中，當(dāng)加入KI會(huì)使得晶體變得比之前大而多，提高了晶體的質(zhì)量。

2 結(jié)束語

本論文探討了碘離子、溫度在均苯三甲酸的金屬-有機(jī)超分子的溶劑熱合成過程中的影響，溶劑熱法最佳的反應(yīng)溫度應(yīng)為80℃，隨著溫度的升高，容易生成晶體，但隨著溫度進(jìn)一步的升高，晶體反而不易生長。在上一步反應(yīng)的條件基礎(chǔ)上，當(dāng)加入KI，晶體成核速度變慢，則形成的晶核數(shù)目少，最終易形成較大塊晶體，提高了晶體的質(zhì)量。

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[3] 王磊.金屬鎳-有機(jī)配位聚合物的合成、結(jié)構(gòu)表征及性質(zhì)研究[D].北京：北京化工大學(xué)，2010.

Effects of Iodide and Temperature on the Synthesis of Metallic-Organic Suprames of Trimesic

Zhang Xiao-Pin

Due to the variety of functional supramolecular performance，more and more chemists have been widely concerned. Under the condition of solvent heat，the effects of iodide ion and temperature on the crystal growth of metal-organic supramolecular synthesis of pyromellitic acid were discussed.

crystal growth；iodide ion；temperature；functional supermolecule

O611.2

A

1003-6490（2017）01-0052-01

2017-01-06

陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院科學(xué)研究基金項(xiàng)目（KY2015-30）。

張小平（1989—），女，甘肅莊浪人，助教，主要從事化學(xué)教育工作。