Si掺杂调控15-冠-5配位Li+机理的理论研究
2021-11-18梁苏卓成姬国勋孙新利李国东张仕通
梁苏卓成 姬国勋*, 孙新利 李国东 张仕通
(1火箭军工程大学,西安 710025)
(2苏州大学放射医学与辐射防护国家重点实验室,放射医学及交叉学科研究院,江苏省高校放射医学协同创新中心,苏州 215123)
冠醚是一种拥有环状结构和纳米级孔穴的大环聚醚化合物,其化学通式为(CH2CH2O)n。根据环内C和O的个数,常见的冠醚有12⁃冠⁃4、15⁃冠⁃5和18⁃冠⁃6等。由于冠醚的外部骨架表现为疏水性质,而环内的氧原子往往具有很强的负电性,因此该类化合物对金属离子的选择性配位能力较强,在离子识别、同位素分离和催化反应等领域得到了广泛的应用[1⁃3]。此外,对冠醚进行原子掺杂、引入官能团、连接功能性侧链等结构修饰能够改变其物理化学性质,可以进一步拓宽其应用领域。例如,田欢等[4]研究了4,13⁃二硫杂苯并⁃18⁃冠⁃6对软酸Ag+的选择性配位能力。结果表明在多种离子(Cu2+、Pb2+、Zn2+、Ni2+)共存的复杂体系中,4,13⁃二硫杂苯并⁃18⁃冠⁃6对Ag+的萃取效率高达95%。缪谦等[5]以单体1,4⁃二溴⁃2,3⁃萘⁃18⁃冠⁃6和1,4⁃二乙烯基⁃2,5⁃二丁氧基苯通过Pd催化的Heck偶联反应合成了一种能够发射蓝绿色荧光的共轭高分子。通过荧光和紫外-可见光谱测试,他们发现这种共轭高分子能够有效识别Hg2+。
Si与C为同主族的元素,其原子半径大于C,电负性小于C,因此通过Si掺杂的方式能够有效地调控冠醚的骨架及其电子结构性质。在相当长的一段时期内,Si杂冠醚配位金属离子的能力被认为弱于未掺杂的冠醚[6]。这一结论的局限性在于其仅考虑了利用—SiMe2—单元取代—CH2—CH2—的掺杂方式,这种Si掺杂的方法会减少环上的原子数,形成缩环冠醚;……
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