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(dú)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(diǎn)，被認(rèn)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(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者競(jìng)相研究的對(duì)象。杯芳烴可以通過(guò)適當(dāng)?shù)男揎椩谄渖暇壔蛳戮壱胩囟ǖ墓δ芑鶊F(tuán)，使其成為對(duì)金屬離子具有識(shí)別作用的受體分子，這些功能基團(tuán)中往往含有帶有孤對(duì)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(xiàn)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?；鶊F(tuán)和喹啉基團(tuán)以及乙酸乙酯基團(tuán)，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(guò)IR，1HNMR和元素分析等方法表征，確認(rèn)為目標(biāo)產(chǎn)物。通過(guò)對(duì)杯[4]芳烴1的修飾，將具有能與金屬離子進(jìn)行識(shí)別的功能基團(tuán)引入到杯芳烴的結(jié)構(gòu)中，為研究它們對(duì)金屬離子的識(shí)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(duì)四種輕稀土離子鑭、鐠、釹和銪的萃取作用，實(shí)驗(yàn)在CH2Cl2-HNO3體系中進(jìn)行，對(duì)所選的三種萃取劑分別進(jìn)行了兩種條件下的萃取實(shí)驗(yàn)：①保持有機(jī)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(duì)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(duì)萃取分配比的

4、影響，在此基礎(chǔ)上計(jì)算了萃取的平衡常數(shù)；實(shí)驗(yàn)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(gè)方面分析了它們對(duì)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(tuán)的杯[4]芳烴對(duì)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(duì)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(tuán)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(gè)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(duì)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(duì)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(duì)萃取有重要影響。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)三種萃取劑對(duì)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(shì)。
　　 在以杯芳

6、烴化合物作為萃取劑對(duì)稀土離子萃取研究的基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步探討了含有特定功能單元的杯芳烴化合物對(duì)稀土離子的配合作用。實(shí)驗(yàn)采用了對(duì)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(guò)IR、紫外吸收以及元素分析等方法對(duì)配合物的結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行了表征，通過(guò)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(xué)