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基于非对称六羧基配体的金属-有机框架的设计合成及性能研究(2)

时间:2021-07-20 20:45来源:毕业论文
化合物tBu6-4的合成: 将化合物5((0.42 g, 0.94 mmol)和5-叠氮间苯二甲叔丁酯(0.75 g, 2.35 mmol)溶解到四氢呋喃(50 mL)和水(10 mL)的混合溶液中,用氩气除

化合物tBu6-4的合成:

将化合物5((0.42 g, 0.94 mmol)和5-叠氮间苯二甲叔丁酯(0.75 g, 2.35 mmol)溶解到四氢呋喃(50 mL)和水(10 mL)的混合溶液中,用氩气除气1小时,然后加入硫酸铜(60 mg)和抗坏血酸钠(100 mg),用氩气保护,该反应体系在60℃的条件下搅拌72小时,冷却至室温,然后用二氯甲烷(2 x 50 mL)萃取。有机层用饱和食盐水(50 mL x 2)洗,然后用无水硫酸钠干燥,用旋转蒸发仪将其旋干,硅胶色谱柱纯化(二氯甲烷/乙酸乙酯,100: 8)得到淡黄色固体产物(0.56 g, 0.52 mmol, 产率55%)。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.70 (s, 1H), 8.68 (d, J = 1.2 Hz, 2H), 8.57 (d, J = 1.1 Hz, 4H), 8.55 (s, 2H), 8.53 (d, J = 1.3 Hz, 4H), 8.51 (s, 1H), 8.41 (s, 1H), 1.66 (s, 36H), 1.63 (s, 18H). 

化合物H6-4的合成:

将化合物tBu6-4(0.56 g, 0.52 mmol)用二氯甲烷(5 mL)溶解,然后加入三氟乙酸(10 mL),该反应体系在室温下搅拌5小时后得到沉淀。抽滤,再用二氯甲烷洗掉过量的三氟乙酸,然后真空干燥,得到白色固体即为产物(0.33 g, 0.45 mmol,产率87%)。1H NMR (400 MHz, DMSO) δ 10.84 (s, 1H), 9.80 (s, 2H), 8.80 (s, 1H), 8.74 (d, J = 1.3 Hz, 4H), 8.71 (d, J = 1.4 Hz, 2H), 8.59 (d, J = 1.3 Hz, 2H), 8.51 (s, 2H), 8.22 (t, J = 1.4 Hz, 1H). 

MOF A的合成:

将化合物H6-4(23 mg, 0.031 mmol)与三水合硝酸铜(23 mg, 0.095 mmol)溶解在DMF(10 mL)中,再加入10滴硝酸,倒入20 mL的小瓶中盖上盖子。该反应体系放入烘箱中在75℃下反应3天,得到蓝绿色的晶体。晶体冷却到室温后用DMF洗几遍,然后在空气中干燥(25 mg,产率55%)。MOF A的元素分析(%):C 40.38, H 6.00, N 12.32; found: C 40.16, H 6.58, N 13.15. Selected IR (KBr) (cm-1): 1658 (s), 1563 (m), 1423 (m), 1385 (s), 1102 (m), 1057 (m), 776 (m), 728 (m).来!自~优尔论-文|网www.youerw.com

三.结果与讨论

我们可以对MOF A主要合成方式做以下概括。首先我们设计合成了同时带有酰胺和三唑环的新的配体H6-4,再由5-氨基间苯二甲叔丁酯和3,5-二碘苯甲酸发生缩合反应,生成化合物3,则引入了酰胺。化合物3和三甲基硅乙炔可发生Sonogashira反应,然后在甲醇和二氯甲烷中与过量的四丁基氟化铵反应脱去三甲基硅,得到化合物5,化合物5与5-叠氮间苯二甲酸叔丁酯在硫酸铜和抗坏血酸钠催化下发生“点击反应”,得到叔丁酯tBu6-4,由此引入了三唑环。tBu6-4与过量三氟乙酸的作用,发生酸性水解,得到目标配体H6-4,其含有一个酰胺和两个三唑环。

将H6-4和硝酸铜溶解到DMF中,加入少量的硝酸溶液,在75℃的条件下反应三天得到MOF A(溶剂热反应)。大家知道之前报道过一个性能非常好的金属有机化合物MOF NTU-105,而MOF A就是将MOF NTU-105中的一个三唑环换成了一个酰胺,我们可以从X射线粉末衍射的对比图(上面对应的是MOF A,下面对应的是MOF NTU-105,图1)出来,和MOF NTU-105一样,MOF A也具有rht-型拓扑学结构,且其在空气中相当地稳定,并且不溶于水和一般的有机溶剂,如甲醇、乙醇、氯仿、DMF等。经热重分析,MOF A在260℃以上才会分解(图2),这说明其热稳定性好。

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