配体空间位阻调控簇合物的结构及性质研究

研究开发具有高各向异性能垒的单分子磁体，对解决单分子磁体在高密度信息存储设备上的应用具有重要的科学和实用价值，成为当前配位化学、结构化学、材料化学热点研究领域之一。本项目拟设计合成具有不同位阻的2-羟基苯甲醛衍生物的有机配体，以配体取代基的结构微调，辅以单离子辅助配体的合理调节，选择合适的有机溶剂和抗衡阴离子，利用化学自组装技术，构筑结构新颖的簇合物乃至单分子磁体。研究簇合物的结构和磁性等理化性质，揭示该类簇合物结构和磁性的构效关系，探索建立芳香醛类磁性簇合物的合成和制备方法，深入了解该类簇合物的磁构关系。从实验和理论计算相结合的角度，对这类簇合物的构筑机理、结构化学、形成过程热动力学以及磁学等性能进行研究，重点揭示配体的空间位阻和外因变化对簇合物形成机理、结构和磁性的影响规律，力求从理论上对配体的空间位阻影响簇合物构效关系的内在原因作出合理的解释，为定向构筑新型单分子磁体奠定基础。

近年来，单分子磁体的研究上升到量子效益和磁构关系上来，力求实现从结构的调控来调控目标磁体的性能。研究表明配体和金属离子在构筑具有单分子磁体行为的多核簇合物的过程中，配位原子附近的取代基以及合成体系中辅助配体以及抗衡阴离子起关键作用。.本项目主要围绕含刚性或柔性取代基的醛类衍生物的多齿桥连配体为主配体，同时选择合适的辅助配体与目标过渡金属离子作用，通过调节反应温度、pH值等，组装出具有拓扑结构新颖、核数不同、性能独特的簇合物，并对其结构、磁性、荧光性能等方面进行详细的研究，并研究结构和磁性的构效关系，进而确定配体的空间位阻对簇合物的对称性和磁性的影响，并对这些结果进行详细深入的分析和比较，力求得到配体的位阻对簇合物的结构和磁性的影响规律，能够为构筑新型的高各向异性能垒的单分子磁体提供理论和实验支持。.研究发现：在较高的pH值条件下，有利于甲醇分子形成醇氧负离子而以μ3-OCH3参与配位，而在较低的pH值条件下，有利于配体阴离子如配位。此外，升高反应温度，有利于形成核数更高的簇合物，相关的研究成果发表在RSC Advances等期刊上。.根据上面的研究结果，我们在室温下合成了系列化合物物，如：[ZnNa(ehbd)2(N3)]n，并研究了化合物的磁性、溶液荧光和固体荧光，发现固态的聚合效应有利于降低荧光的波长。有关研究成果发表在Journal of state chemistry等期刊上。.我们也研究了配体的空间位阻对配合物结构和性质的影响，构筑{[Co3Na(dmaep)3 (ehbd)(N3)3]DMF}n等配（聚）合物，研究结果发表在Polyhedron等期刊上。此外，研究了氢键对磁性的影响，研究发现，在簇合物的磁交换中，氢键扮演着非常重要的作用。通过调控簇合物的氢键，我们报道了一个七核簇合物单分子磁体。研究结果发表在Journal of Coordination Chemistry期刊上。. 总之，我们围绕配体的空间位阻对簇合物结构和性质的影响，展开了系列研究，合成了系列簇合物，详细的研究了各种弱作用对配合物结构和性质的影响，发表论文35篇，申请发明专利31项，授权5项；获广西自然科学三等奖1项，培养硕士研究生13名，毕业8名。形成了一支知识结构、年龄结构和学历结构合理、具有良好团队。全面超额完成项目预定的各项指标。