含杯[4]芳烴衍生物的稀土配合物的合成及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、杯芳烴是一類具有獨特空穴結(jié)構(gòu)的環(huán)狀化合物，它具有空腔可調(diào)節(jié)、構(gòu)象可變以及易修飾的特點，被認為是繼冠醚和環(huán)糊精之后的第三代超分子主體化合物，已成為國內(nèi)外眾多學者競相研究的對象。杯芳烴可以通過適當?shù)男揎椩谄渖暇壔蛳戮壱胩囟ǖ墓δ芑鶊F，使其成為對金屬離子具有識別作用的受體分子，這些功能基團中往往含有帶有孤對電子的氧、氮等元素，它們能與金屬離子產(chǎn)生配位作用；本文選取杯[4]芳烴1作為母體分子，參照文獻方法，利用杯[4]芳烴1與酰鹵或鹵代(芳)

2、烴的發(fā)生的特征反應(yīng)，在杯[4]芳烴1的下緣分別引入了苯甲酰基團和喹啉基團以及乙酸乙酯基團，得到杯[4]芳烴的下緣二取代產(chǎn)物杯[4]芳烴2和杯[4]芳烴3以及杯[4]芳烴的下緣四取代產(chǎn)物杯[4]芳烴4；經(jīng)過IR，1HNMR和元素分析等方法表征，確認為目標產(chǎn)物。通過對杯[4]芳烴1的修飾，將具有能與金屬離子進行識別的功能基團引入到杯芳烴的結(jié)構(gòu)中，為研究它們對金屬離子的識別和配位作用提供了原料。
　　 稀土元素在工業(yè)催化、電光源材料、

3、濕法冶金、陶瓷工業(yè)以及輕化和材料等領(lǐng)域具有廣泛的用途和應(yīng)用前景；本文采用溶劑萃取法研究了杯[4]芳烴2、3和4對四種輕稀土離子鑭、鐠、釹和銪的萃取作用，實驗在CH2Cl2-HNO3體系中進行，對所選的三種萃取劑分別進行了兩種條件下的萃取實驗：①保持有機相中萃取劑濃度和水相中金屬離子濃度不變，改變水相中HNO3的濃度，觀察不同HNO3濃度下萃取劑對金屬離子的萃取作用；②保持水相中金屬離子和HNO3濃度不變，觀察不同萃取劑濃度對萃取分配比的

4、影響，在此基礎(chǔ)上計算了萃取的平衡常數(shù)；實驗從萃取劑種類、水相中金屬離子存在的環(huán)境以及離子尺寸與萃取劑尺寸的匹配性三個方面分析了它們對萃取結(jié)果的影響；從而得到以下結(jié)論：
　　 (1)不同萃取功能基團的杯[4]芳烴對同種稀土離子的萃取能力不同。在相同的萃取條件下，含有N元素的喹啉取代杯[4]芳烴3對稀土的萃取能力大于含有羰基的苯甲酰取代杯[4]芳烴2；
　　 (2)增加萃取劑中萃取功能基團的數(shù)量有利于提高萃取的效率。杯[4]

5、芳烴4是在杯[4]芳烴3上再引入兩個乙酸乙酯基而得到，其萃取容量(單位重量的萃取劑所能萃取的金屬離子的總量)相比杯[4]芳烴3有較大的提高；
　　 (3)對所選擇的三種杯[4]芳烴化合物而言，高HNO3濃度有利于杯芳烴化合物對輕稀土離子的萃??；
　　 (4)離子尺寸與杯芳烴結(jié)構(gòu)的匹配性對萃取有重要影響。實驗中發(fā)現(xiàn)三種萃取劑對四種稀土離子表現(xiàn)出一致的萃取次序，且萃取率隨著離子半徑的減小有增大的趨勢。
　　 在以杯芳

6、烴化合物作為萃取劑對稀土離子萃取研究的基礎(chǔ)上，本文進一步探討了含有特定功能單元的杯芳烴化合物對稀土離子的配合作用。實驗采用了對稀土離子具有較好萃取能力的杯[4]芳烴4作為配體，在低濃度條件下的混合溶劑中合成了它的兩種稀土配合物：杯[4]芳烴鑭配合物1和杯[4]芳烴銪配合物2；通過IR、紫外吸收以及元素分析等方法對配合物的結(jié)構(gòu)和組成進行了表征，通過熱重法分析了兩種配合物的熱分解行為；結(jié)果表明，配體與稀土離子能夠產(chǎn)生配位作用，并且形成了化學