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摘 要

分子磁学是一门新兴的前沿交叉学科。本论文对分子磁性材料的某些基本概念和磁学现象作出简单介绍，并主要介绍了单分子磁体的种类和性质。本课题中拟合成的多齿氧基乙酰基丙酮衍生物是一类能很好地螯合稀土金属生成具有高能垒、高阻塞温度及较好磁性的单分子磁体的优良配体。本课题的目标产物1-（2,3-二羟基苯基）-3-（2-羟基苯基）-1,3-丙二酮就属于这样的一类衍生物。

关键词:分子磁学；单分子磁体；配体；乙酰丙酮衍生物；1-（2,3-二羟基苯基）-3-（2-羟基苯基）-1,3-丙二酮

The synthesis of acetyl acetone products category contains more oxygen radicals

Abstract

Molecular magnetism is an emerging frontier interdiscipline. We have make a simple introduces that concepts of some basic molecular magnetic materials and magnetic phenomena in this paper ,thus mainly introduces the kinds and properties of single molecular magnetism. This topic proposed synthetic acetyl acetone derivatives toothy oxygen radicals can chelate rare-earth metals, and then generated single molecule magnets that have which have high energy barrier, high blocking temperature and better magnetic. 1-(2,3-Dihydroxy-phenyl)-3-(2-hydroxy-phenyl)-propane-1,3-dione is the goal product of this subject which belong to such kind of derivatives.

Key Words: Molecular magnetism; Single molecule magnets; ligand; Acetyl acetone derivatives; 1-(2,3-Dihydroxy-phenyl)-3-(2-hydroxy-phenyl)-propane-1,3-dione

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 单分子磁体 1

1.1.1 3d单分子磁体 2

1.1.2 3d—4f单分子磁体 6

1.1.3 4f单分子磁体 8

1.2本论文拟展开的工作 9

1.2.1乙酰丙酮衍生物的优点 9

1.2.2乙酰丙酮衍生物的合成 10

1.2.3乙酰丙酮衍生物研究对单分子磁体合成的意义 11

第二章 实验部分 12

2.1前期工作 12

2.2实验原理 12

2.3实验试剂 13

2.4实验步骤 13

2.4.1 制备2,3-二羟基苯甲酸甲酯 13

2.4.2 制备1-(2,3-二羟基苯基)-3-(2-羟基苯基)-1,3-丙二酮 13

2.4.3 讨论 14

2.4.4 制备2—羟基—3—甲氧基苯甲酸甲酯 14

2.4.5 制备1-(2,3-二甲氧基苯基)-3-(2-羟基苯基)-1,3-丙二酮 14

2.4.6 讨论 14

2.4.7 制备2,3-二甲氧基苯甲酸2-乙酰苯酯 14

2.4.8 制备1-(2,3-二甲氧基苯基)-3-(2-羟基苯基)-1,3-丙二酮 15

2.4.9 制备1-(2,3-二羟基苯基)-3-(2-羟基苯基)-1,3-丙二酮 15

第三章 结果与讨论 16

3.1结构表征 16

3.2讨论 19

参考文献 20

致谢 24

第一章 绪论

1.1 单分子磁体

单分子磁体为一种纳米尺寸的分子磁体，亦是第一种由分立的、从磁学意义上讲没有相互作用的纳米级尺寸的分子单元，而并不是由一个三维扩展晶格构成的磁体^[1]。单分子磁体早在20年前就已经得到了广泛地研究。研究者对这些分子的研究兴趣在于它们的磁性双稳性，双稳性在量子信息方面具有潜在的应用价值。第一个单分子磁体是具有大零场分裂和大自旋基态的多核过渡金属簇。最近一段时间，研究工作主要集中于以能够更好地控制和调整这类系统的各向异性为目的的单核单分子磁体的构建上^[2]。在单核镧系金属离子单分子磁体中有很多的例子，这些化合物受益于f区元素大的自旋轨道耦合固有的单核离子。然而，这些轨道是在价电子层内的深处，并且在大多数情况下，依靠配体来控制分子的对称性是很困难的。可是过渡金属离子配合物的对称性并不难控制。很少有单核配合物包含一个单核过渡金属离子和表现出弱的磁弛豫。最著名的例子是一种线性的Fe(Ⅰ)配合物，一种四面体型的Co(Ⅱ)配合物以及一种三角双锥型的Co(Ⅱ)配合物^[3]。

早在1990年单分子磁体首次被提出，那时一种分子金属配合物Mn₁₂Ac被发现能够在液态氦温度下并且不存在外加磁场的情况下能够长时间保持磁性。近年来，单分子磁体吸引了越来越多的关注，因为它们的能够发展新的应用技术，包括以高密度与高速存储和加工数字信息的潜力，在分子尺寸上的电子自旋器件和分子水平的量子计算^[4]。调查显示，单分子磁体的能垒反转主要是与投射在地面交换的磁各向异性和对称轴上多重自旋投影的总数相关。此外，分子间偶极—偶极相互作用，即那些可能导致磁量子隧穿效应，也会影响单分子磁体的磁特性比如降低阻塞温度^[5]。

单分子磁体可满足自旋、尺寸、形状的差异要求。其磁体性质来自于单个分子本身，而非像常规磁体那样是来自于大量的自旋载体在晶体中长程有序与分子之间的相互作用的结果^[6]。自从发现单分子中磁弛豫的类磁性性质后，单分子磁体（SMMs）在分子磁性方面有了显著的影响。这首先得归因于这些分子拥有实现量子计算和作为记忆存储装置的极大潜能这一事实^[7]。多年来，数以百计的研究小组将他们的注意力放在用各种各样各向异性的3d金属离子合成具有高能垒的新型单分子磁体。但是，由于后期4f元素也具有相当大的磁各向异性，最近对于镧系元素作为合成具有高能垒单分子磁体理想物质的研究进展改变了合成努力的方向^[8]。单分子磁体的合成是基于一种自组装过程的配位化学。这种方法对于配合物的生成以及后续的晶体X—射线衍射和为建立磁结构相关性的磁力测定都是极有利的。自组装过程反应中间体通常难分离出来或者一次合成中有几种组分参与了这些反应，这些通常都不是关键因素。但是，如果自组装过程可以被监控和研究，就可以获得有关配合物生成的重要信息。这随后可应用于目标分子的合成。考虑到这一点，人们已经重视基于镧系元素单分子磁体Py₂TTA的合成，不仅仅是因为它们有磁性行为也是为了能够研究它们的自组装过程。在这方面有研究团队报道了关于[Dy₂(1-oxo-Py₂TTA)₂(NO₃)₄(H₂O)₂]CH₃CN (3a)的合成、分离和研究，确立了单分子磁体的属性。此外，它的钇类似物因通过核磁共振研究阐明了单分子磁体的自组装过程而被报道^[9]。

1.1.1 3d单分子磁体

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