2.3,5-二吡啶基-1H-1,2,4-三唑配体的合成与表征

在水热/溶剂热超分子自组装体系中,有时可以发生原位配体反应(In-situ ligand reaction),常应用于合成反应活性较低的物质[1-7]。例如,有机腈通常是非常稳定的,活化有机腈需要很强的吸电子基团,有机腈在与金属离子配位后,其碳原子被活化,很容易接受亲核试剂的进攻[8-10];二价铜离子由于其d9电子结构和较强的配位能力,很容易在溶剂热条件中引发有机配体反应,因而广泛地应用于配位聚合物的组装中。

在文献[11,12]和本课题组已有工作[13]的基础上,选取2-氰基吡啶、3-氰基吡啶和4氰基-吡啶为有机腈源,硫酸铜和硝酸铜为金属盐,氨水作为氮源并提供了碱性条件,使用原位合成的方法制备3,5-二取代-1H-1,2,4-三唑一价铜的配合物。再利用CuS和Cu2 S很小的KSP[KSP(CuS)= 1.27 × 10-36, KSP(Cu2 S)=2.26×10-48],用(NH4)2S除去过量的二价铜离子以及前驱体配合物中的一价铜离子,从而获得目标配体,即3,5-二(2-吡啶基)-1H-1,2,4-三唑(2,2′-Hbpt), 3,5-二(3-吡啶基)-1H-1,2,4-三唑(3,3′-Hbpt)和3,5-二(4-吡啶基)-1H-1,2,4-三唑(4,4′-Hbpt)。相比于传统有机合成,原位配体反应的优势在于其简化了合成过程,不用分离中间产物。

而3-(2-吡啶基)-5-(3-吡啶基)-1H-1,2,4-三唑(2,3′-Hbpt)和3-(3-吡啶基)-5-(4-吡啶基)-1H-1,2,4-三唑(3,4′-Hbpt)若用原位合成,则需要在反应中同时加入2-氰基吡啶(4-氰基吡啶)和3-氰基吡啶,理论上会得到混合产物,即3,5-二(2-吡啶基)-1H-1,2,4-三唑、3,5-二(4-吡啶基)-1H-1,2,4-三唑、3,5-二(3-吡啶基)-1H-1,2,4-三唑和3-(2-吡啶基)-5-(3-吡啶基)-1H-1,2,4-三唑、3-(3-吡啶基)-5-(4-吡啶基)-1H-1,2,4-三唑。这几种产物的溶解性和熔沸点相差不大,很难分离,所以对这两种配体采用经典的有机合成的方法来制得。

对以上五种同分异构的3,5-二吡啶基-1H-1,2,4-三唑进行了元素分析,光谱分析的表征,并通过理论计算推测了这五个配体可能的构象和配位模式,为设计合成对应的配合物提供了理论依据。

2.1 试剂与仪器

实验所用试剂如表2-1所示。

表2-1 实验试剂

续表

实验所用仪器如表2-2所示。

表2-2 实验仪器