论文总字数：6240字

摘 要

:本文以1,10-邻菲罗啉为原料，合成2-(2"-噻吩）咪唑[4,5-f][1,10]邻菲罗啉（L），通过核磁共振氢谱、紫外光谱对配体L进行了结构表征。然后以L为配体合成NiL₂Cl₂配合物，利用质谱，红外光谱，紫外光谱，XRD对配合物进行表征。结果表明，NiL₂Cl₂在DMF溶液中吸收峰位于303、344nm处。

关键词：1,10-邻菲罗啉，2-(2"-2-噻吩)咪唑[4,5-f][1,10]邻菲罗啉，配合物。

Abstract: 2-(thiophen-2-yl)-1H-imidazo[4,5-f][1,10]phenanthroline was synthesized using 1, 10 - phenanthroline as raw material. Its nickel (Ⅱ) complex NiL₂Cl was prepared. They have been characterized by ^HNMR, IR, MS, UV-Vis analysis. The results showed that Ni L₂Cl in DMF solution exhibits the strong absorption peaks at at 303, 344 nm.

Keyword: 2-(thiophen-2-yl)-1H-imidazo[4,5-f][1,10]phenanthroline complex, Synthesize, Characterize

目 录

1 前言 4

2 实验部分 4

2.1 主要仪器与试剂 4

2.2 1,10邻菲罗啉5,6二酮的合成 4

2.3 2-(2′-噻吩)咪唑[4,5-f][1,10]邻菲罗啉（L）合成 5

2.4 铜配合物和镍配合物的合成 5

3. 结果与讨论 6

3.1 配体L的核磁共振氢谱特性 6

3.2 配合物的质谱特征 7

3.2.1 铜配合物的质谱特征 7

3.2.2镍配合物的质谱特征 8

3.3 NiL₂Cl的红外光谱特征 9

3.4 NiL₂Cl的XRD衍射特征 10

3.5 配体L和铜配合物、NiL₂Cl的紫外光谱特征 10

结论 13

参考文献 14

致谢 15

1 前言

近年来，随着科技的不断发展，传统的化石能源越来越少，加之传统能源对环境的破坏巨大，人类亟待开发新的能源解决能源危机^[1]。作为自然界用之不竭的能源，太阳能的利用成为了人类资源开发利用的重要选择。通过科学家的不断努力，染料敏化太阳电池（DSSCs）^[2-3]的研究在电极^[4]、电解质^[5]等各个层面都获得了很大的成功。

咪唑[4,5-f][1,10]邻菲罗啉^[6-8]具有较大的共轭体系，其配体的络合物有良好的光学性质，可以实现对光的较宽范围吸收，易与金属离子形成配合物，实现金属和配体的协同作用^[9-10]。本文合成2－（2’－噻吩）咪唑[4,5-f][1,10]邻菲罗啉然后使其与金属配位形成配合物，对配合物结构及性质进行表征。

2 实验部分

2.1 主要仪器与试剂

一水1,10-邻菲罗啉，浓硫酸，KBr，浓硝酸，噻吩甲醛，冰醋酸，乙醇，石油醚，N,N-二甲基甲酰胺，乙睛，丙酮，氯化镍，氯化铜，以上均为分析纯。

日本岛津FTIR-8700红外光谱仪（4000-400cm^-1），Bruker-AV400核磁共振仪，LCQTM电喷雾质谱仪，紫外分光光度计 (UV3600) 日本 岛津,SMART APEX单晶X射线衍射仪，Bruker生产。

2.2 1,10邻菲罗啉5,6二酮的合成

图1 1,10邻菲罗啉5,6二酮合成路线图

冰浴条件下，在250ml三口烧瓶中加入30ml浓硫酸，缓慢加入2.5g一水合1,10邻菲罗啉，保持体系温度在5℃以下，分别加入7.5g氯化钾和15ml浓硫酸，室温下搅拌20min，然后逐渐升温至120℃，恒温反应2.5h。冷却后得到红棕色透明溶液，倒入约300g碎冰中，用氢氧化钠中和ph至6-7.抽滤后，固体用热水溶解，趁热过滤，所得滤液用二氯甲烷萃取，浓缩后用甲醇重结晶，得黄色产物1,10-邻菲罗啉-5,6-二酮。

2.3 2-(2′-噻吩)咪唑[4,5-f][1,10]邻菲罗啉（L）合成

在100ml三口烧瓶中依次加入0.525g（2.5mmol）1,10-邻菲罗啉-5,6二酮，0.525g(3.5mmol)噻吩甲醛，3.8g(50mmol)醋酸铵和15ml冰醋酸，在120℃恒温加热回流2h左右，得到黄色沉淀。冷却后用30ml蒸馏水稀释，然后用浓氨水调节溶液的ph至6左右。抽滤，洗涤后用乙醇重结晶。

图2 2-(2′-噻吩)咪唑[4,5-f][1,10]邻菲罗啉合成路线图

2.4 铜配合物和镍配合物的合成

将0.3mmol（0.0851g）CuCl₂，和0.6mmol配体分别加入适量甲醇放在超声波清洗器里溶解，搅拌，混合到50ML三口烧瓶中，于70℃油浴锅中回流3小时，蒸发适量甲醇，生成的固体分别用甲醇，乙睛，水洗涤至没有Cu² (滴加氨水无蓝色出现)，放入减压干燥箱中，干燥一天。得到黄绿色产物。

将0.3mmol（0.0713g）NiCl₂和0.6mmol配体分别加入适量甲醇放在超声波清洗器里溶解，搅拌，混合到50ML三口烧瓶中，于70℃油浴锅中回流3小时，蒸发适量甲醇，生成的固体分别用甲醇，乙睛，水洗涤至无Ni² 离子(滴加丁二酮肟无红色出现)，放入减压干燥箱中，干燥一天。得到黄色产物。

3. 结果与讨论

3.1 配体L的核磁共振氢谱特性

图3 L的核磁共振氢谱

图3是配体L在DMSO溶剂中的核磁共振氢谱。图中可见，在低场δ=13.88ppm有一氢吸收，归属于N-H吸收，即7号氢（氢原子编号见图2），位于δ=9.045、9.038ppm有一个强双重峰，归属于2及4号位氢吸收。受分子中邻位氢的影响，3号及5号位氢原子吸收在核磁中都分裂为二重峰，由于化学环境相似，吸收峰位相近，在核磁谱中出现在8.890~8.854之间，显示为三个峰。噻吩环上10号位氢与8号位相比，受硫原子影响大，故δ=7.935、7.926ppm的二重峰为10号氢吸收，δ=7.770、7.782ppm归属于8号位吸收。7.301处为9号位氢吸收。δ=7.87，δ=7.82分别属于吡啶环1，6号氢的吸收峰。

3.2 配合物的质谱特征

3.2.1 铜配合物的质谱特征

图5 铜配合物的质谱图

图5是以甲醇为溶剂时铜配合物的质谱图，图中可见，分别在667.1m/z和725.7m/z处有强吸收峰，前者数值上等于一个铜原子量与二个配体分子量加和，因此，可判断形成了配合物[CuL₂]Cl。后者在数值上等于一个铜原子量、二个配体分子量和一个氯原子量加钠原子量之和。在质谱分析中，钠离子常与被没物质结合在一起形成分子离子峰。据此，可判断形成了配合物该数值等于目标的分子量加一可以分别认为此两种化合物分别为[CuL₂]Cl和[CuL₂Cl]。因此，配体与Cu² 形成了二种形式的配合物。

3.2.2镍配合物的质谱特征

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