陈翠杰 白伟东

(1.北京华阳利民仪器有限公司，北京，102627；2.钢研纳克检测技术有限公司，北京，100081；3.北京中实国金国际实验室能力验证研究有限公司，北京,100081)

科研与开发

2,2′-联吡啶钴配合物的合成及其结构表征

陈翠杰1白伟东2，3

(1.北京华阳利民仪器有限公司，北京，102627；2.钢研纳克检测技术有限公司，北京，100081；3.北京中实国金国际实验室能力验证研究有限公司，北京,100081)

以2,2′-联吡啶为配体，用水热法与Co2+合成了一个新颖金属配合物[Co(2,2′-bpy)2CO3](2,2′-bpy=2,2′-联吡啶)。并对配合物进行了元素分析，红外光谱的表征，通过X-射线单晶衍射技术测定了它的晶体结构。配合物[Co(2,2′-bpy)2CO3]是单核小分子，不存在分子间氢键作用和π-π堆积作用。

配合物 元素分析 晶体结构 红外光谱 2,2′-联吡啶

1 前言

金属配合物主要是指金属离子和有机配体通过配位键连接而形成一维到三维的无限结构，该方面的研究是晶体工程学和超分子化学的一个重要分支，也属于配位化学蓬勃发展的前沿研究领域[1-4]。配合物具有丰富的拓扑结构，独特的光、电、磁等性质，在催化、传感、储氢、气体吸附和分离、手型催化和分子识别等方面有潜在的应用前景[5,6]。北京大学、中山大学、东北师范大学和南京大学等著名大学也投入到金属配位聚合物功能材料的研究，并取得了卓越的研究成果。

近年来，通过挑选合适的有机配体和金属离子，已经合成了多种配合物。选择合适的有机配体，有利于设计和合成具有理想结构和性能的配合物。2,2′-联吡啶是一种很好的螯合双齿配体，拥有12电子的芳香体系，具有共轭芳香性，易于形成π-π堆积作用。形成配合物后，具有新颖的结构和特殊的性能[7,8]。当与过渡金属配位后，形成的配合物通常拥有非常好的光谱和激发态性能。因此，存在金属到配体电荷转移，配体内电荷转移和配体到配体的电荷转移等性质，且拥有较好的光化学和物理性质，在光电功能性材料中有广泛的应用[7,8]。

设计与合成结构新颖的配合物，并研究它们的独特性质和功能，近年来已成为科研工作者研究的热门课题之一。2,2′-联吡啶配体由于其特殊的性能而越来越受到人们的关注，但是有关2,2′-联吡啶与过渡金属/稀土金属的配合物研究报道相对较少[9-11]，因此，本文的研究体系是2,2′-联吡啶和碳酸钴，采用水热法成功地合成了新颖的配合物[Co(2,2′-bpy)2CO3]，并用红外光谱和元素分析等方法确定了配合物的组成，用X单晶衍射仪准确测定了配合物的晶体结构。本论文的研究希望能对摸索苯并咪唑二羧酸金属-有机配位聚合物合成的实验条件及其合成规律有一定程度的认识，并对设计合成金属-有机配位聚合物功能性材料提供可参考的实验数据。

2 实验部分

2.1 实验试剂

2,2′-联吡啶(分析纯，百灵威有限公司)；CoCO3(分析纯，天津基准化学试剂有限公司)。

2.2 实验仪器

T-214电子天平(上海卉珍贸易有限公司)；电热鼓风干燥箱(南京平岗机械设备有限公司)；PHS-3C型PH计(北京科瑞科学器材有限责任公司)；Vario EL元素分析仪(德国Elementar公司)；FTIR-650红外光谱仪(南京金石分析仪器厂)；Bruker Smart 1000 CCD X单晶衍射仪(德国Bruker AXS公司)。

2.3 配合物的合成

将0.2mmol CoCO3，0.2mmol 2,2′-bpy以及9.0 mL水的混合物装入25 mL内衬聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，密闭放于150℃烘箱中反应4天，然后缓慢冷却到室温，过滤，将滤液静置于小烧杯中，用保鲜膜密封，扎孔使其缓慢挥发，20天左右长出粉色透明块状晶体。

3 结果和讨论

3.1 配合物的元素分析

取适量配合物测定元素分析，确定配合物的组成为[Co(2,2′-bpy)2CO3]，将配合物元素分析的理论值和实验值列于表1。

表1 配合物元素分析结果

3.2 配合物的晶体结构

配合物的单晶X-衍射数据用X单晶衍射仪测定，用经石墨单色器单色化的MoKα射线(λ=7.1073×10-7nm)，以ω扫描方式收集数据，并进行Lp因子校正和半经验法吸收校正，通过计算软件完成[12]。主要晶体学数据列于表2，主要的键长和键角列于表3。将解析出的晶体结构文件发送至剑桥晶体数据中心，得到[Co(2,2′-bpy)2CO3]的CCDC号为1007038。

该分子结构包含1个Co(Ⅱ)离子，2个2,2′-联吡啶，1个CO32-离子(图1)。在配合物中Co2+离子分别与来自两个2,2′-联吡啶上的四个氮原子(N5，N19，N10，N1)配位，一个CO32-分子的两个氧原子(O17，O36，O32)配位，形成了扭曲的八面体环境。Co-N键长介于1.913(4)-1.933(4)Å，Co-O的键长介于1.887(3)-1.888(3)Å，X-Co-Y键角范围为82.89(15)°-178.98(15)°，(X,Y=N,O原子)。该配合物以单核小分子的形式存在，不存在π-π堆积作用和分子间氢键作用。

表2 配合物的晶体学参数

表3 配合物的键长(Å)和键角(°)

3.3 配合物的红外光谱

用FTIR-650红外光谱仪测定了配合物的红外光谱。如图2所示，在配位前，2,2′-联吡啶的νC-C和νC=N骨架振动，C-H面外弯曲振动(δC-H)特征吸收峰分别出现在1456 cm-1，1419 cm-1，758 cm-1和619 cm-1，形成配合物后，上述的特征吸收峰分别出现在1469 cm-1，1398 cm-1，771cm-1和605 cm-1，说明2,2′-联吡啶参与配位，上述分析与晶体结构数据相吻合。

图1 配合物[Co(2,2′-bpy)2CO3]的晶体结构图

图2 配合物的红外光谱图

4 结论

本文以CoCO3和2,2′-联吡啶为原料，通过水热法合成了新颖的配合物[Co(2,2′-bpy)2CO3]，用X-射线单晶衍射技术测定了它的晶体结构，并进行了元素分析以及红外光谱的研究。晶体结构显示该配合物是以单核小分子的形式存在，不存在分子间氢键作用和π-π堆积作用，该配合物也无法扩展到高维的结构。将该新颖配合物的cif文件发送到剑桥晶体数据中心，得到了[Co(2,2′-bpy)2CO3]的CCDC号为1007038。红外光谱分析表明在形成该配合物后，2,2′-联吡啶的νC-C和νC=N骨架振动，C-H面外弯曲振动的特征吸收峰分别出现在1469 cm-1，1398 cm-1，771cm-1和605 cm-1，说明2,2′-联吡啶参与配位，上述分析与晶体结构数据相吻合。

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Synthesis and Characterization of CobaltComplex with 2,2′ -bipyridyl

ChenCuijie1,BaiWeidong2,3

(1.BeijingHuayang-LiminInstrumentCorp.Ltd,Beijing102627,China;2.NCSTestingTechnologyCo.Ltd,Beijing100081,China;3.ChinaNILResearchCenterforProficiencyTesting,Beijing100081,China)

A coordination polymer [Co (2,2′ -bpy)2CO3] has been obtained by by 2,2′ -bpy ligand and CoCO3，and characterized by X-ray elemental analysis, infrared spectra and single-crystal diffraction．The coordination compound [Co (2,2′ -bpy)CO3] belongs to the mononuclear complex. It do not exist hydrogen bonds and π-π stacking interactions.

complex; elemental analysis; crystal structure; infrared spectrum; 2,2′ -dipyridyl