金属轮——一类结构新颖的超分子化合物精选.pdf

化学通报 2006 年 第69 卷 w036 金属轮——一类结构新颖的超分子化合物 蔡亚华 韩 军 石尧成 颜朝国* (扬州大学化学化工学院 扬州 225002) 摘 要 介绍了一类新型超分子——过渡金属轮化合物，包括构筑金属轮化合物的主要合成方法及 其分子结构和电磁性质。 关键词 超分子化合物 过渡金属络合物 金属轮 铁磁性 Metal Wheel——A New Type of Supramolecular Structure * Cai Yahua, Han Jun, Shi Yaocheng, Yan Chaoguo (College of Chemistry and Chemical Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225002) Abstract This paper introduces a new type of suprarmolecular structure, metal wheel compounds, which were constructed by polynuclear transition metal complexes with highly symmetrical ring arrays. Their synthesis, crystal structure and some electromagnetic properties were briefly discussed. Key words Suprarmolecular, Molecular wheel, Transition metal complex, Ferromagnetism 构建新的超分子是当今化学研究工作的一个重要领域。现在已经有为数众多的超分子化合物类 型如主客体化合物、绳结化合物(knots)、连锁环化合物(catenanes)、转子化合物(rotaxane)、螺旋化合 物(helices)等连锁结构(interlocked structure) 以及金属大环化合物(metallocyclic ring) 。多核金属配合物 超分子合成子和分子自组装技术的结合为合成超分子提供新的方向。过渡金属的配位几何学和配体 相互作用位置的方向性特征，提供了合理地合成各类无机和金属有机超分子体系的蓝图[1] 。金属线 分子和金属分子轮化合物(molecular wheel)是含金属原子的两类超分子化合物，近年来获得了显著的 发展。金属分子轮化合物是由过渡金属原子通过多个桥连基团头尾相连形成的一类大环化合物，形 式上如同环糊精或冠醚，因此也被称为金属冠醚(metallacrown ether) 。金属分子轮化合物结构新颖独 特，表现出许多优异的性质，是研究多金属原子之间的相互作用和多金属中心体系的良好模型化合 [2] [3] 物。在单分子磁体和纳米磁性材料 以及分子开关 等方面获得了许多应用。本文试图概述近年来 各种金属轮化合物的合成、结构及其磁学性质方面的研究进展。 1 铁轮 1.1 Fe10 金属轮 高铁轮[Fe(OMe) (O CCH Cl)] 是最著名的金属分子轮化合物(分子结构如图 1)[4]，它是由三核 2 2 2 10 铁的碱式羧酸盐[Fe O(O CCH Cl) (H O) ](NO )和 Fe(NO ) ·9H O 在甲醇中反应制得的，收率为 3 2 2 6 2 3 3 3 3 2 17%。每一对Fe(Ⅲ) 由2 个甲氧基和1 个O,O-氯代醋酸基团桥连，整个分子具有D5d 对称性。10 个 铁离子和 10 个桥连甲氧基的氧原子组成一个二十元环。10 个铁离子基本在同一平面内(偏