在拓扑学中,一般情况下,复杂结构中的金属离子或金属簇可被简化为节点,有机桥连配体可被简化为连接子。但是特殊情况下,中心金属的连接数为2,桥连的有机配体连接数大于或等于3,那么也可以反过来把中心金属当做连接子,有机配体当作节点。高连接配位聚合物是指结构中存在连接数大于或等于8的节点的配位聚合物。近年来,高连接配位聚合物以其独特的结构和性质而吸引了众多化学家的兴趣。但是,由于单金属中心配位数有限,并且有机配体通常具有较大的位阻,导致高连接配位聚合物的合成仍然是一项具有挑战性的课题。目前有两种常用方法可以克服以上的困难来合成高连接配位聚合物。第一种方法是用配位数较高的镧系金属作为中心金属离子,结合位阻较小的有机配体来合成高连接的配位聚合物。第二种方法是采用金属簇作为二级建筑单元来合成高连接配位聚合物。
由于高连接配位聚合物通常具有较高的稳定性和较大的比表面积,因此在吸附和催化方面有非常重要的应用。另外,很多基于多核金属簇的高连接配位聚合物在磁性方面也有非常重要的应用,而一些基于镧系金属的高连接配位聚合物有很好的发光性能。文献综述
1。3 配位聚合物的应用
1。3。1 荧光传感
在配位聚合物的众多应用中,基于发光配位聚合物的荧光传感性质吸引了众多化学家的兴趣。配位聚合物由于具有良好的发光性能和结构可调性,已被用于检测硝基芳香爆炸物。其中一些配位聚合物表现出对硝基芳香化合物高度敏感的响应。通常,当配位聚合物中引入氨基、羟基、羧基等活性官能团时,它们的传感性能就会大大提高。
例如,2015年,马建方教授课题组报道了一个能够检测硝基芳香化合物的配位聚合物[(CH3)2NH2][Zn3(HL)(H2O)2]·4H2O (1)。其中H8L = 2,8,14,20-四甲基- 4,6,10,12,16,18,22,24 -八羧基甲氧基-杯[4]芳烃,DMF = N, N'-二甲基甲酰胺。将2 mg该化合物分别浸泡在3 mL乙醇,N'-二甲基甲酰胺,异丙醇,甲醇,二氯甲烷,丙酮和硝基苯中形成悬浮液,化合物1在硝基苯中的光致发光强度与纯的化合物1相比大大降低,发生了淬灭效应,因此化合物1可作为检测硝基苯的荧光传感器。另外,将2 mg化合物1浸泡到3 mL DMF中形成悬浮液,逐渐增加硝基苯的浓度,荧光淬灭效应逐渐增强。当浓度达到3000 ppm时,淬灭效率达到99。3%。说明化合物1对硝基苯表现出高度灵敏的传感性能[2]。
图1。1 化合物[(CH3)2NH2][Zn3(HL)(H2O)2]·4H2O对硝基苯的传感性能
1。3。2 气体吸附
多孔配位聚合物也称为金属-有机框架(MOF),是配位聚合物中非常重要的一类。该类配位聚合物具有较大的比表面积,能够进行气体的吸附和分离。
例如,2015年,苏忠民教授课题组报道了一个多孔配位聚合物NENU-520[3]。这个化合物表现出很高的二氧化碳吸附量,在298 K和100 kPa的条件下,吸附量达到79。9 cm3 /cm3,并且相对于甲烷和氮气,该化合物对二氧化碳表现出高选择性吸附。尤其是当温度为298 K时,该化合物对二氧化碳相对氮气的选择性吸附已进入对二氧化碳分离能力最强的MOF行列。
图1。2 298 K时NENU-520对二氧化碳、甲烷和氮气的吸附等温线来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-
1。3。3 离子交换
离子交换过程包括阳离子交换和阴离子交换。用离子交换的方法可以制备出一些用直接方法无法得到的配位聚合物晶体,这个过程通过单晶-单晶的转换过程来实现。另外,近年来人们还用金属离子部分交换的方法来改善配位聚合物的物理化学性质。