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摘 要

晶体是分子到材料的必经过程，晶体的结构决定材料的性能，因此晶体工程被广泛运用于设计各种具有特定结构与物化性质的新型材料。共晶体是两相或多相的离散分子组成的材料。由于共晶体的可设计性，一般包括材料的设计和研究，其被广泛应用于材料科学，纳米技术和制药行业。本课题利用溶液法制备了一系列有机酸和含氨基化合物的共晶体，并利用X射线粉末衍射法（XRD）对试样进行物相分析。本论文解析了对苯二酚和对苯二胺共晶体的晶体结构。利用衍射峰位确定晶胞参数，根据Pawley拟合确定空间群，最后采用直接空间法解析了该晶体的晶体结构。该共晶体中酚羟基与氨基形成较强的氢键作用，是该晶体的主要堆砌力。

关键词：晶体工程 共晶体 有机酸 晶体结构解析，粉末X射线衍射

Preparation and structural characterization of organic acid co-crystals

Abstract

Crystal is the essential process of molecule to material, the structure of crystal determines the material properties, so crystal engineering is widely used to design new material with special structure and physical property.. The crystal is also called eutectic structure, and is a material lattice of the discrete molecules of the two phases or multiphase.. Because of the design of the eutectic, the design and research of the materials are generally included. It is widely used in the materials science, nanotechnology and pharmaceutical industry.. This article using the solution of a series of organic acids and amino compounds prepared by the eutectic, and uses the method of X-ray powder diffraction (XRD) was carried out on the sample phase analysis. This paper analyzes the hydroquinone and para-phenylene diamine eutectic crystal structure. The diffraction peak position is used to determine the crystal cell parameters, according to Pawley fitting to determine space group, finally uses the direct method of parsing the crystal crystal structure. The eutectic of phenolic hydroxyl and amine to form strong hydrogen bonding interaction, is the main force of pile of the crystal.

Keywords:crystal engineering;eutectic;Organic acids;Crystal structur analysis;XRD

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 超分子化学与晶体工程 3

1.2.1 超分子化学技术 3

1.2.2 晶体工程 4

1.3晶体工程策略 5

1.4共晶体的形成因素 6

1.4.1 氢键作用 6

1.4.2 分子间相互作用 6

1.4.3 有代表性的共晶体连接图 7

1 .5制备方法 8

1.5.1 概述 8

1.5.2 溶液结晶 8

1.5.3 固态研磨法 9

1.6共晶体的应用 9

1.6.1 光电材料的应用 9

1.6.2 在油田中的应用 10

1.6.3 在医学上的应用 10

1.6.4 在功能材料中的应用 11

1.6.5 在分子器件的应用 11

1.6.6 在分子识别中的应用 11

1.6.7 在分析化学中的应用 11

第二章 实验方法与步骤 13

2.1 实验内容与目的 13

2.2 实验原料与配方 13

2.2.1 实验原料 13

2.2.2 配方 14

2.3 实验仪器与装置 15

2.4 实验步骤 15

2.5 对产物进行XRD测试 17

第三章实验结果与讨论 18

3.1 实验现象和结果 18

3.2 结晶样品XRD图分析 18

3.3 晶体结构解析 23

第四章 结论与展望 24

4.1 结论 24

4.2 展望 26

参考文献 28

致谢 30

第一章 绪论

1.1 引言

共结晶物是由至少两种类型的中性化学物种构成的的分子固体，共晶广义的定义是一个混合晶体或一个晶体中包含两个不同的分子。超分子化学和晶体工程学的概念认为共晶是不同种类的分子发生特殊专一的选择性相互作用，形成具有特定结构的分子有序组合体^[1]。晶体工程（crystal engineering）是通过分子堆积了解分子间相互作用，设计具有特定物理性质和化学性质的新晶体^[2]。通过人为设计并预测产生新的物质，将新物质检测分析，测定其功能、结构，并将其运用到各行各业。本课题运用溶液法使含有机羧酸与含氨基的有机小分子反应形成共晶，通过X射线粉末衍射及LeBail等相关软件对得到的新物质进行晶体结构测定。并研究其反应原理及性能。

1.2 超分子化学与晶体工程

1.2.1 超分子化学技术

随着1987年诺贝尔化学奖授予给三位开创了超分子化学理论的化学家，超分子化学作为一门新兴的边缘科学快速发展起来。

图1-1，Lehn提出的超分子化学和分子化学的范畴。所谓超分子化学，是利用分子间的弱相互作用(或称次级键) 形成复杂而有序且具有特定功能分子聚集体的化学^[3] 。

分子之间的非共价键弱相互作用如范德华力、氢键、亲水/ 疏水相互作用、偶极/ 偶极相互作用以及它们之间的协同作用而生成的分子聚集体的结构与功能^[4-5]。

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