配合物合成结构和反应性能
双核铜双氰胺配合物合成及性质研究
双核Cu(II)配合物的合成、结构和性质研究摘要：在溶液法下，Cu(NO3)2·6H2O，双氰胺钠Na(dca)和N,N-二甲基乙二胺（dmen）在水溶剂中反应得到一个新型双核配合物[Cu(dca)2(dmen)]（1），该配合物为中心对称的二聚体结构，两个铜离子之间以两个双氰胺端基氮原子尾-尾相连的方式形成了二聚体结构，二聚体单元通过分子间作用力进一步形成了超分子结构。
配合物1的晶体数据为：C8H10CuN8，M = 279.75,空间群为C 2/c，a = 17.7457（16）Å , b = 7.2762(5) Å, c = 18.9623(15) Å, β = 95.316°, V =2437.90(3) Å3, Z = 8, D c = 1.535 Mg/m3, R1 =0.0496, w R2 =0.1475。
摘要：水热合成；铜配合物；双氰胺；N,N-二甲基乙二胺近年来，铜配合物因其多变的配位结构和活化小分子的催化活性[1]等特点而受到科学家们的青睐，并为此进行了大量卓有成效的工作。
在技术和方法不断更新的条件下，新型铜配合物不断涌现。
从最初的单核配合物[2]发展到现在的双核配合物[3]、多核配合物[3]，聚合配合物[4]；而大环配合物的配体则从单一配体发展到混合配体，研究方面则从单个配合物分子转变成由多个配合物分子构筑成的配合物聚集体[5]。
铜配合物具有一些优良的催化性能,成为国内外研究的热点之一,已经有大量的文献报道[6-9]。
双氰胺作为有机配体与金属离子配位可以有几种不同的配位模式,常见的如作为单配体、双配体以及三配体的配位模式, 多以端基单齿、螯合双齿、桥联双齿等方式与很多过渡金属离子进行配位[10]，由于其多样化的配位模式以及特殊的电子结构从而得到了很多不同结构和不同特征的二元或三元金属配合物[11-15],特别在已确定的配合物中,当双氰胺以-M-N-C N-M与金属离子进行配位时,双氰胺做为桥联配体为金属离子之间提供了很强作用力。
草酸镨配合物的合成、结构及其质子传导性能
草酸镨配合物的合成、结构及其质子传导性能邹志明;李鹏飞;刘峥;张淑华;张秀清;唐群【摘要】In order to explore the water molecules for proton conduction performance of coordination polymers,a new lanthanide coordination polymer Pr2 (ox)3 (H2 O)6 ·4H2 O was synthesized using Pr3 + and oxalate ligand. The complex of Pr2 (ox)3 (H2 O)6 ·4H2 O was characterized by elemental analyses,IR,TG,power X-ray dif-fraction (PXRD)and X-ray single crystal diffraction.The oxalate ligands bridging Pr3 + leads to the formation of a 2D layered structure of six-membered rings,and further into the overall 3D framework structure by hydrogen-bonding interaction with crystallization water molecules and coordination watermolecules.Temperature-depend-ent but humidity-independent proton conduction was observed with a maxi mum of 4.88 ×10 -4 S /cm at 80 ℃. The result confirms that the hydrogen-bonding pathway in the structure of coordination polymer is a prerequisite for realization of proton transfer in water system,and the coordination water molecules of lanthanide ions may be a good proton conductor.%为研究水分子在配合物的质子传导性能方面的作用，用稀土 Pr3＋与草酸反应得到一个新颖的配合物 Pr2（ox）3（H2 O）6·4H2 O，对其进行了元素分析、红外光谱、热重、粉末 X 射线衍射以及单晶 X 射线衍射等分析测试。
配合物的合成与性质
热稳定性：配合物在加热 条件下保持稳定的能力
化学稳定性：配合物抵抗 化学反应的能力
结构稳定性：配合物在结 构上保持稳定的能力
配位稳定性：配合物在配 位环境中的稳定性
配合物与反应介质 的作用
配合物在反应中的 稳定性
配合物的反应速率 与机理
配合物在合成与其 他化学反应中的应 用
催化剂：配合物可用于制造各种工业催化剂，提高化学反应速率和选择性。 药物研发：配合物可用于药物设计和合成，治疗各种疾病。 环保领域：配合物可用于处理工业废水、废气，降低环境污染。 农业领域：配合物可用于农药和肥料的生产，提高农作物产量和品质。
配合物在生物体内 的存在形式和作用 机制
配合物在生物催化 剂中的应用
配合物在药物设计 和治疗中的应用
配合物在生物成像 和检测技术中的应 用
催化剂：配合物可用于合成化学反 应的催化剂，提高反应速率和选择 性。
生物成像：配合物可用于荧光、磁 共振等生物成像技术，有助于生物 医学研究。
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新能源开发：利用配合物提高太阳 能电池的效率
红外光谱：确定配合物中的配 体和金属中心
核磁共振谱：研究配合物中原 子核的磁性
紫外可见光谱：分析配合物的 电子跃迁
X射线衍射：确定配合物的晶 体结构和分子构型
配合物的组成：由中心原子或离子 和配体组成
配合物的键合方式：包括配位键和 共价键等
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配合物的几何构型：常见的有四面 体型、八面体型和直线型等
配合物的性质表征：如颜色、溶解 度、磁性等
溶解性：配合物的溶解度及其影响 因素
磁性：配合物的磁性及其影响因素
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配位化学
加入过量的新 配体或者直接使用 新配体作为溶剂
常见的有配位能力 强的配体取代配位能力 弱的配体和螯合配体取 代单齿配体，从而形成 更为稳定的配合物。这 类反应按反应的化学计 量比加入。
具体例子：
氰根离子配位能力强 螯合取代单齿 计量数不同
PS： 对于含有易水解金属离子体系，如Fe3+、Cr3+等，或者含有配体能力较弱 的配体，与金属离子配位时竞争不过水分子的体系，取代（交换）反应只能在 非水溶剂中完成。
OH
物理常数测定法 结构表征(测定) 方法 化学方法
O HO NCH3
现代物理方法
吗 啡 碱
现代物理方法是应用现代物理实验技术建立的一系列 现代仪器分析法，其优点是：省时、省力、省钱、快速、 准确，试剂耗量是微克级的，甚至更少。 它不仅可以研究分子的结构，而且还能探索到分子间 各种集聚态的结构构型和构象的状况，对人类所面临的 生命科学、材料科学的发展，是极其重要的。
K3[W(CN)8]的制备：
加热， ] [O K 3[W2Cl9 ] 32 KCN 2 H 2O K 4 [W (CN )8 ]
MnO4-
K3[W (CN )8 ]
KCl
Ag+
solution
Ag3[W(CN)8]
② 金属离子的还原
还原剂：Na，K，Na(Hg)，Zn(Hg)，N2H4，NH2OH，H3PO2等
平 面 四 边 形
Wilkinson催化剂 Reductive Elimination Reaction
八 面 体 构 型
消去反应： 加热或光照固体配合物，使之失去部分水分子或溶剂分子配体，从而形成新
的配合物。
加热失去易失水分子，失去部分的配位位置通常被原来处于配合物外界的阴离子占据
(2023)配合物的生成和性质实验报告(一)
(2023)配合物的生成和性质实验报告(一)实验目的通过学生实验，了解常见的配位化学反应，学习配合物的合成和性质分析。
实验原理采用化学还原法合成(2023)配合物，实验前准备浓硝酸，氯化铁，乙醇和丁二酸钠溶液，反应后通过红外光谱等手段对产物进行结构分析。
实验步骤1.称取一定量的氯化铁(FeCl3)放进干净无水乙醇中2.动态搅拌后加入丁二酸钠(Na2C4H4O4)水溶液3.继续搅拌并加入适量的浓硝酸(HNO3)4.在反应过程中检查溶液颜色变化以及演化气体等现象5.过滤沉淀，用纯乙醇洗涤，最后放至真空干燥室中干燥实验结果通过样品分析，红外光谱显示了有机锰化合物生成的强大特征信号，这表明已经成功地合成了(2023)配合物。
在实验中，我们初步了解了配合物的合成和结构分析方法。
我们也了解了化学还原法及其在配合物化学中的应用。
这是本实验的关键技术，而化学催化反应和有机合成也多有关联。
这些知识点有助于学生更深入地了解化学领域中的配合物化学，以及前沿科技中的研究进展。
实验中存在的问题在实验中，我们可能会遇到以下问题：1.实验过程中的化学反应可能会引发危险，需要注意安全。
2.某些试剂可能会对人体产生有害影响，需要加强防护。
3.实验中需要使用多种实验器材，需要掌握正确的使用方法和维护方法。
实验中的启示通过这次实验，我们可以从以下几个方面得到启示：1.在实验中，寻求合作并相互协作是非常重要的。
2.了解反应机理和实验条件可以帮助我们更好地掌握实验技能。
3.在实验前，我们需要了解实验设计和过程，以充分考虑风险、技术和合理的材料使用。
该实验是化学学科中一项基本实验，是学生了解金属离子合成与表征技术的必要环节。
由于该实验涉及有机化学和无机化学，可以应用于以下方面：1.金属催化化学反应2.无机材料合成和性能分析3.有机合成路线的研究和改良通过学习该实验，可以帮助学生更好地掌握相关科学知识，提高科学研究及工作的能力和水平。
配合物的合成与性质调控
配合物的合成与性质调控配合物是由中心金属离子与周围的配体通过配位键连接而形成的化合物。
配合物的合成与性质调控是配位化学中的重要研究内容。
通过合成不同结构的配合物，可以探索其性质与结构之间的关系，并进一步调控其性质，拓展其应用领域。
一、配合物的合成方法配合物的合成方法多种多样，常见的有直接配位法、络合反应法、配体置换法等。
直接配位法是指将金属离子与配体直接反应生成配合物。
例如，将铜离子与氨配体反应，可以得到深蓝色的四氨合铜(II)离子。
络合反应法是指在反应溶液中加入配体，通过络合反应生成配合物。
配体置换法是指将金属离子与已有的配体发生置换反应，生成新的配合物。
这些合成方法可以根据需要选择，以合成目标配合物。
二、配合物的性质调控配合物的性质受到中心金属离子和配体的性质以及它们之间的配位键的影响。
通过调控这些因素，可以实现对配合物性质的调控。
1. 中心金属离子的选择中心金属离子的选择对配合物的性质具有重要影响。
不同的金属离子具有不同的电子结构和化学性质，因此会导致配合物的性质差异。
例如，将铁离子替换为锰离子，可以得到具有不同磁性性质的配合物。
通过选择不同的金属离子，可以调控配合物的稳定性、光学性质、磁性性质等。
2. 配体的选择配体是配合物中与金属离子形成配位键的物质。
不同的配体具有不同的配位能力和空间结构，因此会影响配合物的性质。
例如，选择不同的氮、氧、硫等原子作为配体，可以得到具有不同颜色的配合物。
通过选择不同的配体，可以调控配合物的稳定性、光学性质、催化性能等。
3. 配位键的调控配位键是中心金属离子与配体之间形成的化学键。
配位键的强弱和性质也会影响配合物的性质。
例如，选择不同的配体，可以形成不同类型的配位键，如配位键的共价性和离子性。
通过调控配位键的性质，可以调控配合物的稳定性、光学性质、催化性能等。
三、配合物的应用配合物在许多领域都有广泛的应用。
例如，在催化领域，一些过渡金属配合物可以作为催化剂，用于有机合成反应中。
功能配合物的制备与性能研究
功能配合物的制备与性能研究功能配合物是由金属离子与有机配体相互作用而形成的化合物。
这些化合物在许多领域中都具有重要的应用，如催化剂、药物和材料科学等。
本文将探讨功能配合物的制备方法以及其性能研究。
一、功能配合物的制备方法功能配合物的制备方法多种多样，其中最常见的方法是配体置换法。
该方法通过将金属离子与配体反应，使金属离子与原有配体发生配体置换反应，从而形成新的功能配合物。
这种方法的优点是反应条件温和，反应时间短，适用于大部分金属离子。
除了配体置换法外，还有一些其他的制备方法，如配体加成法和配体还原法。
配体加成法是将金属离子与多个配体同时反应，形成多核配合物。
这种方法可以控制金属离子的配位数，从而调控功能配合物的性能。
配体还原法是将金属离子与还原剂反应，使金属离子还原为金属原子，然后与配体形成功能配合物。
这种方法可以制备具有特殊电子结构的功能配合物。
二、功能配合物的性能研究功能配合物的性能研究是功能配合物研究的重要一环。
通过对功能配合物的性能进行研究，可以了解其在不同领域中的应用潜力。
1. 催化性能研究功能配合物在催化领域中具有重要的应用。
研究功能配合物的催化性能可以了解其在催化反应中的活性和选择性。
常用的研究方法包括催化反应的动力学研究、催化剂的表征以及反应机理的研究等。
通过这些研究可以优化功能配合物的结构，提高其催化活性和选择性。
2. 药物活性研究功能配合物在药物领域中也有广泛的应用。
研究功能配合物的药物活性可以了解其在治疗疾病中的效果。
常用的研究方法包括细胞毒性实验、药物代谢研究以及药物靶点的研究等。
通过这些研究可以优化功能配合物的结构，提高其药物活性和选择性。
3. 材料性能研究功能配合物在材料科学领域中也有广泛的应用。
研究功能配合物的材料性能可以了解其在材料制备中的应用潜力。
常用的研究方法包括材料的表征、材料的物理性能研究以及材料的应用性能研究等。
通过这些研究可以优化功能配合物的结构，提高其材料性能和应用潜力。
介绍有机分子和配合物的结构和反应
介绍有机分子和配合物的结构和反应有机分子和配合物的结构和反应是化学学科研究的重要内容之一。
它们是化学物质的基础，能够影响人们的日常生活、工业生产和环境保护等方面。
本文将从它们的结构和反应两个方面介绍。
一、有机分子的结构有机分子是一类含有碳元素的化合物，通常由碳、氢和其他元素（如氮、氧、硫等）组成。
它们的结构可以根据碳原子之间的键来分类。
在碳原子之间，可以形成单键、双键和三键。
单键的结构类似于一条链，而双键和三键则呈现出分支、环状和断裂的形式。
有机分子的结构不仅受到碳原子间键的影响，还受到它们所包含的官能基（功能基团）的影响。
官能基是一些能够反应的基团，提供有机分子的特殊性质。
一些常见的官能基包括羟基、羰基、氨基和卤素等。
它们可以加入一个有机分子或是从一个有机分子中去除，从而形成新的化合物或产生化学反应。
因此，它们对于有机分子的结构和性质十分重要。
二、有机分子的反应有机分子通过不同的反应方式，可以形成许多新的化合物。
其中一些反应包括加成反应、消除反应和取代反应等。
加成反应是指一个或多个分子中的原子或原子团结合在一起形成新的化学键。
这种反应通常需要较强的化学试剂或催化剂。
消除反应是指一个或多个原子或原子团在分子中断裂形成新的双键或三键，通常需要热量或光线等外部条件的作用。
而取代反应是指分子中的一个原子或原子团被另一个原子或原子团取代掉，通常需要一个反应剂和适当的温度和压力。
除了上述常见的反应类型，有机分子还有一些特殊的反应，如氧化还原反应、酯化反应和缩合反应等。
这些反应都有着特殊的用途，可以用于合成新的化合物、改变分子结构和提高有机分子的性能等。
三、配合物的结构和反应配合物是指由一个或多个中心金属离子和一些配体组成的化合物。
它们的结构可以根据中心金属离子的配位数和配体的种类来分类。
通常情况下，配位数越大，配合物的稳定性和复杂性就越高。
配体可以是一个或多个配体分子，也可以是一些簇合物或多桥分子。
配合物的反应大部分与它们的配体有关，包括取代反应、加成反应、消除反应等。
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(1)水溶液中的直接加成 水是最常用，最主要的溶剂之一。水中的直接
对配体而言，含氧酸根，乙酰丙酮，氨，氰和胺 类的许多配合物都能从水中合成。
例如：
CuSO4·5H2O + 4NH3 [Cu(NH3)4]SO4·H2O + 4H2O
对Werner型配合物来说，最常用的方法是结晶，其 中包括：
(a)浓缩、蒸发除去溶剂，用冰盐浴等冷却，使产物析出。
(b)缓慢地加入与溶剂有互相混溶，但又不能溶解目标配合物 的溶剂使产物析出。
属，L是螯合配体，反应结果是生成了更加稳定的螯合物M’Lk 。
要注意对不同的配体，有不同的金属置换顺序，这与该配 体与不同金属形成配合物的稳定性有关。
例如： 2Ln3++3Ba(tfacam)2→2Ln(tfacam)3+3Ba2+ (tfacam为三氟代乙酰胺)
（2）配体取代反应：
在一定条件下，新配体可以可以取代原配合物中的一个、几 个或全部配体，得到新的配合物。例如：
[NiCl4]2－ + 4CN－ = [Ni(CN)4]2- + 4Cl－ [Ni(H2O)6] 2＋ ＋3bipy ＝ [Ni(bipy)3] 2＋ ＋ 6H2O [Co(NH3)5Cl]Cl2 ＋3en ＝ [Co(en)3]Cl3 + 5NH3 K2[PtCl4] ＋ en ＝ [Pt(en)Cl2]+ 2KCl K2[PtCl4] ＋2en ＝ [Pt(en)2]Cl2 + 2KCl
同样N2H4或NH2OH是较理想的还原剂，因为它们被氧 化后产生N2，不会给反应引入其他副产物。其他常用的还原 剂还有H3PO2、Na2S2O3以及溶于液氨中的Na、K或者是溶 于四氢呋喃(THF)中的Li、Mg等。
常用的溶剂有醇，乙醚，甲苯，丙酮，氯仿，四氢呋 喃，吡啶等。
[Cr(en)3]Cl3的合成 在水中反应时
在乙醚中反应时乙醚Fra bibliotek4.1.2 取代和交换反应
(1) 金属交换反应:
金属配合物与其它金属的盐(或化合物)之间发生金属离子 交换，可以用下式表示：
MLl + M’n+ M’Lk + Mm+ + (l-k) L 式中M可以是过渡金属也可以是非过渡金属，M’是过渡金
2[Co (NH3)6]Cl3 ＋ 14H2O
氧化剂或还原剂的选择很重要，既要考虑其氧化还原
能力，也要考虑反应后的分离和纯化，要尽可能地避免在反 应中引入由氧化剂或还原剂本身反应后产生的副产物。氧气 (空气)、H2O2等都是很好的氧化剂，被还原后的产物是水， 不会污染产物。KMnO4、K2Cr2O7等就不是好的氧化剂， 会给反应带人难于分离的副产物。
对于含有易水解金属离子的体系，如Fe3+、Cr3+等，或者配 体的配位能力较弱，在与金属离子配位时竞争不过水分子， 取代反应只能在非水溶剂中进行才能够顺利完成。例如：
[Cr(H2O)6]Cl3
＋
H2O
3en [Cr(OH)3]
＋
3H2O
＋
3enHCl
CrCl3
＋
Et2O
3en [Cr(en)3]Cl3
§4.1
4.1.1 直接加成法
这种合成法就是将金属离子和配体直接相互作 用，是合成配合物的最简单方法。按Lewis酸碱理 论，配合物的直接加成反应为：
M＋:L=M:L
当溶剂也是Lewis碱时（如H2O、C5H5N）， 与所加成的L会发生竞争配位，因此在直接加成时 一定要考虑到这一点。
1. 溶液中的直接加成
第四章 配合物合成、结构和反 应性能
本章内容
§4.1 配合物合成 §4.2 配合物结构 §4.3 配合物反应及催化性能
§4.1 配合物的合成
本节重点： 1 掌握配合物合成的基本方法 2 掌握配位反应的基本反应条件分析和选择
本节内容
§4.1.1 直接加成法 §4.1.2 取代反应合成法 §4.1.3 加成和消去反应 §4.1.4 氧化还原反应合成法 §4.1.5 特殊配合物的合成法 §4.1.6 大环模板合成反应 §4.1.7 水热、溶剂热法合成 §4.1. 8 固相反应合成法
加成实际上是用适当的配体去取代水合配离子中 的水分子。合成时溶液的酸度对反应产率和产物 分离有很大影响，控制PH是某些配合物合成的关 键。
对金属中心离子来说，只有价态较低的离子，如 Cu2+，Ni2+，CO2+，Zn2+等的绝大多数配合物能 从水溶液中直接合成，而高价态的离子如A13+， Ti4+，Zr4+等在水溶液中与OH－形成羟合配离子的 倾向很大。因此，只有它们的强lewis碱配体如F—等 的配合物才能从水中直接合成。
DMF
[Cr(DMF)3Cl3] + 2en cis-[Cr(en)2Cl2] ＋ 3DMF
常用的非水溶剂:乙腈、无水乙醇、无水甲醇、丙酮、氯仿、 二氯甲烷、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、乙醚等.
4.1.3 加成和消除反应
代 表 性 的 具 有 平 面 四 边 形 配 位 构 型 的 金 属 离 子 有 Ni(II) 、 Cu(II)、Rh(I)、Ir(I)、Pd(II)、Pt(II)等，
Ph3P
Cl
RhI
+ H2
Ph3P
PPh3
Ph3P
Cl
RhI
+ Cl2
Ph3P
PPh3
Ph3P H
H RhIII PPh3
Cl PPh3
Ph3P Ph3P
Cl RhIII Cl
Cl PPh3
4.1.4 氧化还原反应
Au＋4HCl＋HNO3 H[AuCl4] ＋ 2H2O ＋ NO Pt＋6HCl＋2HNO3 H2[PtCl6] ＋ 4H2O ＋ 2NO 2[Co(H2O)6]Cl2 ＋ 10NH3 + 2NH4Cl ＋ H2O2
(c)若目标配合物是配阳离子，可加入能与它生成难溶盐的合 适阴离子将它分离出来，而要制备配阳离子时，可以加入一 种合适的阳离子使其分离出来。当一次结晶不能制得纯目标 化合物时，还需多次结晶，使其纯化。
(2)非水溶液的直接加成
使用非水溶剂的原因：
1）防止水解(如Fe3+、Al3+、Ti4+)； 2）使不溶于水的配体可溶解； 3）配体的配位能力不及水。（金属离子对水有很大亲和 力）