[发明专利]N-羟基-1,8-萘二甲酰亚胺钆分子线及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机分子线及其制备方法，具体涉及一种N-羟基-1,8-萘二甲酰亚胺钆分子线及其制备方法。

背景技术

分子线是一类线性多核配合物，分子长度可达到纳米级，具有较好的电磁性质和光学性质，具有分子电子器件—分子导线、分子开关和分子整流器等的潜在应用。与过渡金属相比，稀土由于4f电子处于内层能级，被s和p轨道有效屏蔽，f-f跃迁呈现出尖锐的线状谱带，且其激发态具有相对长的寿命以及Stokes位移较大的特点，因而构成其发光的独特优势；另一方面，稀土元素配位数丰富多变，通过稀土离子与各种配位体的相互作用，又可以在很大程度上改变、修饰和增强发光特征，产生十分丰富的荧光光谱信息。稀土离子单电子数多、具有强旋轨耦合作用，使得稀土离子成为制备高能垒单分子磁体的可能，有很强的单离子磁各向异性的4f稀土离子的单分子磁体的研究开始进入人们的视线。

要合成分子线，现有技术中一般是利用共轭程度较高的长的线性配体桥连多个金属离子得以实现，而以简单的非线性配体合成独立的线性多核配合物却有较大的难度。因稀土离子的配位数的可变性，因此要利用简单的非线性配体构筑稀土离子分子线的难度就更大，目前还尚未见有相关报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种N-羟基-1,8-萘二甲酰亚胺钆分子线及其制备方法。本发明所述方法利用简单的非线性配体与钆离子成功构筑得到纳米级钆分子线。

本发明所述的N-羟基-1,8-萘二甲酰亚胺钆分子线，其化学式为：

[Gd₆(L)₁₀(CH₃OH)₂(NO₃)₈]·2CH₃OH

其中，L为N-羟基-1,8-萘二甲酰亚胺。

本发明所述的N-羟基-1,8-萘二甲酰亚胺钆分子线晶体属于单斜晶系，空间群P2₁/c，晶胞参数为：α＝90.00°，β＝101.706°，γ＝90.00°，

本所述的N-羟基-1,8-萘二甲酰亚胺钆分子线的不对称单元是由三个Gd(III)离子和五个L-配体(即N-羟基-1,8-萘二甲酰亚胺)、一个配位甲醇分子以及四个配位硝酸根阴离子与游离甲醇分子组成，其中Gd(III)离子有两种配位几何构型，分别为九配位三帽三角棱柱体和十配位的双帽十二面体。该钆分子线中，六个Gd(III)离子线性排列，被十个μ₂:η⁴-桥联L-配体连接形成一个直线型六核骨架，Gd1Gd2Gd3之间的夹角为168.72°，Gd2Gd1Gd1A之间的夹角为173.78°，夹角均接近于180°，表明Gd1、Gd2、Gd3、Gd1A、Gd2A、Gd3A几乎在同一条直线上。该分子线两端的两个钆离子Gd3与Gd3A被硝酸根离子螯合配位，阻断了L-配体与钆离子的进一步结合，致使形成了一个六核独立的线性配合物(即本发明所述的N-羟基-1,8-萘二甲酰亚胺钆分子线)，所形成的钆分子线的长度为3.2nm，宽度为1.2～1.9nm。所述的钆分子线之间通过π…π堆积作用以肩并肩的形式形成一维链，两条相邻的一维链之间又通过弱的π…π堆积作用形成二维超分子结构。二维超分子通过分子间作用力堆积而成。

申请人经过对所述钆分子线的分析得知，该钆分子线中金属离子间以反铁磁交换作用为主导。所述的钆分子线在382nm的激发波长下，在519nm处有最大发射，与配体的472nm处的最大发射峰相近，但是呈现出一定的红移趋势，而且没有观察到对应稀土离子的特征光谱，因此可归属为配体内部π→π^*电荷跃迁。

本发明还包括上述N-羟基-1,8-萘二甲酰亚胺钆分子线的制备方法，包括以下步骤：

1)按比例称取Gd(NO₃)₂·5H₂O和N-羟基-1,8-萘二甲酰亚胺，溶于有机溶剂中，混匀，得到混合液；所述的有机溶剂为无水甲醇与二氯甲烷的组合；

2)所得混合液置于容器中，经液氮冷冻后抽至真空，熔封，然后于60～100℃条件下反应至完全，取出后缓慢降温，有晶体析出，分离晶体，洗涤，干燥，即得N-羟基-1,8-萘二甲酰亚胺钆分子线晶体。