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[δ-Mo8O26] 4-支撑的两种连接异构体的合成、结构及其性质研究

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第33卷第l期 2010年3月 辽宁师范大学学报(自然科学版) Journal of Liaoning Normal University(Natural Science Edition) Vo1.33 NO.1 Mar. 2010 文章编号:1000—1735(2010)01—0056—05 [6.Mo8026]4一支撑的两种连接异构体的合成、结构及其性质研究 由万胜, 齐丽君, 赵 娥, 张 帆, 方 勇 (辽宁师范大学化学化工学院,辽宁大连 116029) 摘 要:利用水热合成技术,合成了{[Cu(tpoen)]zMoBOz6}・2HzO(简写为1・2HzO)和{[Cu(tpoen)]2MoBOz ̄} ・3H2O(简写为2・3H20)2种配位化合物,并通过x一射线单晶衍射等技术确定了结构.1和2均是由[8一MoBOz6] 阴离子双支撑的Cu(II)配合物,即2种连接异构体,其中1是[ ̄-Mo8Oz6] 阴离子提供环上的MoO6八面体的端氧 原子与[Cu(tpoen)]z+配位,而2是环上的MoO4四面体上的端氧原子与[Cu(tpoen)]”配位.1和2通过 [8一Mo8O2 ] 一端氧与水分子之间的氢键作用,分别形成二维网状结构和一维带状链.此外,还研究了2种异构体的热 稳定性和电化学性质. 关键词:多金属氧酸盐;钼氧阴离子;水热合成;晶体结构 中图分类号:O61.1 文献标识码:A 近些年来,八钼酸 ̄Ik([Mo。O。 ]卜)一直是人们热衷研究的课题之一 .一方面,八钼酸根阴离子 存在a一、(}I、7一、6一、e-、 一、Tl一和8-等多种异构体 川,另一方面,[Mos02s] 被用做配体与金属一有机配体组 分形成结构多样的无机一有机异质材料 .因此,深入新型[Mos Oz ] 配合物研发具有重要的理论意 义和潜在应用背景,作为课题工作的延续m ,本文报道了基于[ M。802。] 一与[Cu(tpoen)]。 为建筑单元的2 个连接异构配合物([{Cu(tpoen))2(&MOB02 )]・2HzO [{Cu(tpoen)}2(&Mo8 02 )]・3H2O)合成和结构 研究. 1 实验部分 1.1试剂与仪器 试剂:根据文献方法[11]合成2-(pyridin-2一ylmethoxy)一N,N—bis(pyridin一2一ylmethy1)ethanamine (简称为tpoen),实验所用试剂均为分析纯,使用时未经进一步提纯. 仪器及测试:C、H、N的元素分析采用Perkin—Elmer 2400 CHN元素分析仪;金属元素采用PLAS— MA-SPEC(I)元素分析仪;红外光谱(IR)利用Nicolet 470 FT-IR红外光谱仪,测定范围400 ̄4 000 cm~, KBr压片;热重分析使用Pyris Diamond TG/DTA分析仪测定,测定条件:空气氛围、加热速度 1O。C・min~;电化学采用CHI600b电化学工作站,工作电极为配合物1和2的碳糊电极,铂丝为对电 极,Ag/AgCI(3 mol・dm KC1)电极为参比电极,支持电解质为1 tool・dm_‘H2SO . 1.2配合物1・211:O和2・3H:O的合成 将[Bu4N]4[Mo8O26](O.10 g,0.08 mmo1),CuSO4・5H2O(0.12 g,0.5 mmo1),tpoen(O.15 g, 0.5 mmo1)和H2O(10 mL)混合,调pHi4.5,搅拌20 min,然后加入到2O mL带有聚四氟乙烯内衬的 不锈钢反应釜中,分别在120和160 oC下晶化4 d,缓慢降至室温.在釜底混合物中分别得到蓝色块状 晶体1・2H:O和2・3H。O.将晶体用无水乙醇清洗,在室温下放置干燥.元素分析(单位为质量分 数/ ,括号内为计算值)1:C,23.87(23.84);H,2.39(2.40);N,5.58(5,56);Mo,38.10(38.08);Cu, 6.32(6.30).2:C,23.65(23.63);H,2.45(2.48);N,5.50(5.51);Mo,37.72(37.74);Cu,6.26(6.25). 红外光谱:660,725,856,916 cm_。;655,721,850,910 cm 归属于同多八钼酸盐的Mo=O 和 Mo—O—Mo的特征吸收峰.1 114~1 627 cm-1对应的是配体tpoen的特征吸收峰. 收稿日期:2009—11—05 基金项目:国家自然科学基金项目(20773057) 作者简介:由万胜(1963一),男,黑龙江东宁人。辽宁师范大学教授,博士.E-mail:wsyou@lnnu.edu. 第1期 由万胜等: [8一Mo8O2 ]‘一支撑的两种连接异构体的合成、结构及其性质研究 57 1.3 X射线晶体学衍射 选取尺寸合适的单晶样品,粘在细玻璃丝上,置于带有石墨单色器的Bruker Smart APEX II衍射仪 上进行x射线单晶衍射测定,采用Mo Ka射线( 一0.710 73 A)和∞扫描方式收集衍射数据.晶胞参 数和定向矩阵由最tb--乘法修正得到,晶体结构通过直接法(SHELXL一97)解析获得非氢原子坐标,氢 原子由理论加氢获得.采用全矩阵最tJ ̄--乘法进行了修正,非氢原子采用各向异性热参数进行精修. 配合物1・2H O和2・3H。O的晶体学数据和部分键长键角数据分别列在表l和表2中. 表1 配合物l和2晶体学数据表 配合物 化学式 分子量 C¨H“Cu2N8MoB030 2 Ol1.43 oH{4Cu2N8Mo8031 2 027.45 晶系,空间群 n,b,c/A Monoclinic,P2(1)/n Trielinie,Pi 14.104 6(11),13.431 3(11),15.676 0(12) 10.798 8(儿),l1.684 5(12),12.962 6(14) 口, ,y/(。) 9O,99.6010(10),90 94.223 0(10),109.490 O(1O),105.496 0(10) 1 461.8(3),1 2.321,982 7 371,5 068 0.016 0 v/A3,z Dc/g・cm~,F(000)(e) 2龄前928.1(4),2 2.281,1 948 Ren.measured,Reft.unique 14 398,5 163 R(int)0.028 3 R1’,wR2 [f>2d(D]Gof(F2) 0.036 7,0.084 5 1.052 0.027 8,0.066 6 1.047 -Rl一∑fl F0I—I Il/El F0I;。oR2一[∑∞(F0一Fc) /∑∞F0。] ,2 表2配合物1和2部分键长(A)和键角(。) l 2 M0(1)一0(4) Mo(1)一O(1) Mo(1)一O(2) Mo(1)一0(3) Mo(1)一0(13) 1.691(4) 1.701(4) 1.891(3) 1.945(4) 2.302(4) Mo(3)一O(1O) Mo(3)一0(5) Mo(3)一0(7) Mo(4)一O(11) Mo(4)一O(12) 1.943(4) 2.306(4) 2.375(S) 1.679(6) 1.696(6) 0(1)一Mo(1) O(2)一Mo(1) 0(3)一Mo(1) O(3)一Mo(2) 0(4)一Mo(2) 1.715(3) 1.695(3) 1.826(3) O(10)一Mo(2) O(10)一Mo(3) O(11)一Mo(4) 2.329(3) 2.357(3) 1.773(3) 1.988(3)O(11)一Mo(3)#1 2.263(3) 1.709(3) 0(12)一Mo(4) 1.777(3) Mo(1)一0(S) Mo(2)一O(6) Mo(2)一O(7) Mo(2)一o(13) 2.344(4)Mo(4)一0(10)#1 1.833(5) 1.691(4) 1.752(5) 1.789(4) 0(5)一Mo(2) O(6)一Mo(2) O(6)一Mo(3) O(7)一Mo(3) 1.686(3)O(12)一Mo(2)#1 2.291(3) 1.899(3) 1.922(3) 1.691(3) Mo(4)一O(3) Cu(1)一N(3) Cu(1)一N(2) 1.846(4) 1.993(4) 2.001(4) O(13)一Mo(4) N(1)一Cu(1) N(2)一Cu(1) 1.694(3) 1.998(3) 2.003(3) Mo(2)一0(5)#1 1.814(4) Mo(3)一O(8) Mo(3)一0(9) Cu(1)一N(1) Cu(1)一N(4) Cu(1)一0(1) 2.008(4) 2.042(4) 2.335(4) 0(8)一Mo(3) O(9)一Mo(1)#1 0(9)一Mo(3) 1.693(3) 1.825(3) 1.987(3) N(3)一Cu(1) N(4)一Cu(1) O(1)一Cu(1) 2.033(3) 2.005(3) 2.381(3) 1.685(4) 1.697(4) Mo(3)一0(2) 1.933(3) Cu(1)一0(14) 2.356(4) O(10)一Mo(4) 1.844(3) O(14)--Cu(1) 2.321(3) N(3)一Cu(1)一N(2) N(3)一Cu(1)一N(1) N(2)一Cu(1)一N(1) N(3)一Cu(1)一N(4) N(2)一Cu(1)一N(4)N(1)一Cu(1)一N(4) 164.39(19) 97.07(18) 98.48(19) 83.33(18) 82.9O(19) 156.84(18) N(1)一Cu(1)一N(2) N(1)一Cu(1)一N(4) N(2)一Cu(1)一N(4) N(1)一Cu(1)一N(3) N(2)一Cu(1)一N(3) N(4)一Cu(1)一N(3) 95.97(13) 98.57(13) 165.45(13) 158.61(14) 83.44(14) 83.23(13) N(3)一Cu(1)一O(1) N(2)一Cu(1)一O(1) 90.47(16) 85.38(16) N(1)一Cu(1)一O(14) N(2)一Cu(1)一O(14) 77.11(12) 92.23(12) N(1)一Cu(1)一O(1) N(4)一Cu(1)一0(1) N(3)一Cu(1)一0(14) 100.54(16) 102.61(17) 96.93(1S) N(4)一Cu(1)一O(14) N(3)一Cu(1)一0(14)N(1)一Cu(1)一O(1) 91.55(12) 81.54(11) 103.25(13) N(2)一Cu(1)一O(14)N(1)一Cu(1)一O(14) N(4)一Cu(1)一O(14) 88.11(16) 76.13(15) 8O.83(15) N(2)一Cu(1)一O(1)N(4)一Cu(1)一O(1) N(3)一Cu(1)一0(1) 87.86(12) 88.Z7(12) 98.10(12) 0(1)一Cu(1)一O(14) 172.19(14) O(14)一Cu(1)一O(1) 179.61(11) 产生等价原子的对称操作:配合物1,#1一x+2,一y+1,一z 配合物2, #1一x+2,一y+1,一。+1 58 辽宁师范大学学报(自然科学版) 第33卷 2结果与讨论 2.1晶体结构 如图1和图2所示,[ ̄-Mo。0。 ]卜阴离子是由4个MoO。八面体和4个MoO 四面体通过共边/共 角相连构成的,其中4个MoO 八面体和2个MoO 四面体组成1个Mo 环,而另外2个MoO 四面体 则对称分布在这个环的前后,形成2个“帽”.在[8-Mo。0ze]卜阴离子中存在3种类型的端氧原子:(i)环 上的MoO6八面体上的端氧原子;(ii)环上的MoO4四面体上的端氧原子;(iii)帽上的MoO 四面体上的 端氧原子. 配合物1和2是[艿一MoB026]卜双支撑的Cu(Ⅱ)配合物{[Cu(tpoen)])2MoB02 .由于存在John— Teller效应,中心Cu(Ⅱ)离子采取扭曲的八面体几何配位模式.来自配体tpoen 4个氮原子位于赤道 平面位置,Cu—N键长范围为1I 993(4)~2.042(4)A;来自多酸阴离子端氧原子和配体tpoen上的氧原 子处于反式位置,且Cu—O键键长范围为2.321(3)~2.381(3)A.如图1所示,在配合物1中, [8-Mo 0。 ] 阴离子提供环上的MoO 八面体上的端氧原子与[Cu(tpoen)]。 配位,而在配合物2中, [8-Mo。0。 ] 阴离子提供环上的MoO 四面体上的端氧原子与['Cu(tpoen)']。 配位(见图2).配合物1 和2是2种异连接异构体. 图1配合物1的结构图 图2配合物2的结构图 如图3所示,在配合物1中,[Cu(tpoen)-]2Mo8O2 簇 通过[8-Mo。0。 ] 一阴离子上的端氧原子(04、O12)与水 分子(OlW)之间的氢键作用,形成1个二维网状结构. 氢键的键长范围为2.959(3)---3.006(3)A.如图4所示, 在配合物2中,([Cu(tpoen)] ̄MoB0 )簇通过[8-Mo80 ] 一 阴离子上的端氧原子(04、08)与水分子(OlW)之间的氢 键作用,形成一个一维带状链结构.氢键的键长范围为 2.912(4)~2.950(4)A. 图3 配合物l・2H20沿a轴方向的堆积图 图4配合物2・3H2O沿C轴方向堆积图 2.2热重分析 从图5和图6可知,配合物1和2从50℃分别到220℃(1)和165℃(2)之间的失重可以归属为结 第1期 由万胜等: [8一MosOz ]‘_支撑的两种连接异构体的合成、结构及其性质研究 59 晶水的失去,分别为1.72%(理论值1.79 )(1・2H:O)和2.59%(理论值2.66 )(2・3H:0).在 220℃(1)和165。C(2)至500。C失重归属为有机配体的失去,分别为33.32 (理论值33.18%) (1・2H20)和32.37 (理论值32.89 )(2・3H2O).另外,观察到配合物1・2H2O和2・3H2O热 重曲线在500。C左右发生波动,可能是由于Cu(Ⅱ)Tg子被配体tpoen还原至Cu(I)离子,而后又被空 气氧化成为Cu0所致. 温度/X2 图5 配合物1・2Hz0热重曲线 图6配合物2・3H2O热重曲线 2.3配合物1和2循环伏安测试 图7为配合物1・2H:O和2・3H:O碳糊电极在 1 mol・dm_。H:SO 溶液中的电化学行为.从图中可 以很清楚地看到在一200~600 mV范围内,扫速 100 mV・S 时,出现了3对连续的氧化还原峰,峰电 《 盏 \ 蜷 位[Et/2一(Epa+Epc)/ZJ分别为444(I),226(II)和 一25 mV(III)(1);448(I),238(II)和一40 mV(III) (2)分别对应于钼的氧化还原过程. 综上所述,本文成功合成并结构解析了基于 电压厂、, 图7 配合物1・2H20和2・3H20循环伏安曲线 [8一Mo8O: ]卜支撑的2个Cu(11)配合物,他们是2个 连接异构体.同时研究了他们的热稳定性和电化学 性质. 参考文献: ABBAS H,CRONIN L,et a1.Probing the self-assembly of inorganic cluster architectures in solution with cryospray E1] WILS0N E F,mass spectrometry:growth of polyoxomolybdate clusters and polymers mediated by silver(D ions[J].J Am Chem Soc,2008,130l 13876—13884. 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Syntheses,structures and properties of two[&-Mo8 026]4--supported linkage isomers YOU Wan。sheng,QJ Lf-jlln,ZHAO Yi,ZHANG Fan,FANG Yong (School of Chemistry and Chemical Engineering,Liaoning Normal University,Dalian 116029,China) Abstract:Two[6一Mo8 026] 一一supported isomers,[(Cu(tpoen)}2 Mo8 O26]・2H2 O(1・2H2 0)and {Cu(tpoen))2Mo8O26]・3H2 O(2・3H2 O),have been synthesized under the hydrothermal condition and their structures are determined by single-crystal X-ray diffraction.Complexes 1 and 2 are corn~ posed of Cu(11)complexes supported by[8一Mo8 026] 一anions and they are linked—isomers,[ 一Mo8 O26] anions are coordinated to Cu(II)ions by utilizing terminal oxygen atoms of MoO6 octahedra on Mo6一ring in 1,but for 2,by terminal oxygen atoms of MoO4 tetrahedra.Through hydrogen-bonding interactions between the terminal oxygen atoms of[6一Mo8 O26]卜anions and the water molecules,a 2D network and a 1 D chain are formed in l and 2,respectively.In addition,their thermal stability and the electrochemical properties have been studied. Key words:polyoxometalate;polyoxomolybdate;hydrothermal synthesis;crystal structure 文后参考文献著录规则(一) l专著著录格式 主要责任者.题名:其他题名信息[文献类型标志].其他责任者.版本项.出版地:出版者,出版年:引文页码[引用日 期].获取和访问路径. 示例: [1]余敏.出版集团研究[M].北京:中国书籍出版社,2001:179—193. [23昂温G,昂温P s.外国出版吏[M].陈生铮,译.北京:中国书籍出版社,1988. 2专著中的析出文献 析出文献主要责任者.析出文献题名[文献类型标志].析出文献其他责任者//专著主要责任者.专著题名:其他题名 信息.版本项.出版地:出版者,出版年:析出文献的页码[引用日期].获取和访问路径. 示例: [13程根伟.1998年长江洪水的成因与减灾对策[M]//许厚泽,赵其国.长江流域洪涝灾害与科技对策.北京:科学 出版社,1999:32-36. [2]陈晋镳,张惠民,朱士兴,等.蓟县震旦亚界研究[M]//中国地质科学院天津地质矿产研究所.中国震旦亚界.天 津:天津科学技术出版社,1980:56一ll4. 1-3]白书农.植物开花研究[M]//李承森.植物科学进晨.北京:高等教育出版社,1998:146—163. 

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