一种分子磁性材料N‑乙基‑3‑吲哚三氟甲基β‑二酮铽配合物的制备方法与流程

本发明涉及分子磁性材料制备技术领域，具体涉及一种分子磁性材料N-乙基-3-吲哚三氟甲基β-二酮铽配合物的制备方法

背景技术：

随着时代的进步和信息技术的飞速发展，虽然传统的材料在经济发展、社会进步和国防建设以及重大科学工程等发挥着重要的作用，但是他们不具备体积小、密度小、溶解性好以及结构多样性等诸多优点，而分子基材料恰好具备以上优势。因此在分子级别上对材料进行修饰和改进，会使其在材料学领域有更广泛的应用。我国是稀土资源大国，稀土含量位居世界首位。为了将我国稀土资源优势转化为经济优势，对稀土功能材料研究具有重要的意义。稀土元素4f电子层的独特结构使稀土配合物表现出优异的光、电、磁功能，当选择合适的有机配体与稀土形成的配合物后会表现出分子基材料特性，例如可作为分子磁性材料等。

β-二酮存在酮式与烯醇式的互变结构，烯醇式结构中羟基上的氢原子与羰基上的氧原子形成氢键，在碱性条件下可以脱去羟基上的质子氢而形成一个含有两个配位点的一价阴离子，与稀土离子以双齿螯合方式配位，形成稳定的六元螯合环，使β-二酮配体对稀土离子具有很强的配位能力，可有效传递中心稀土离子间的磁相互作用，降低稀土离子间的量子隧穿效应，成为磁学性能优异的分子磁性材料。

为了确定合成配合物的结构，需得到配合物的单晶。目前β-二酮稀土配合物单晶培养的方法有溶剂扩散法、溶液扩散法、挥发法、冷冻法，各种方法具有不同的特点，根据产物的结构特点采用不同的培养单晶生长的方法，可以制得具有单分子磁体性质的分子磁性材料。综上所述，采用温和的反应条件，无需复杂的反应装置和反应步骤即可得到一种分子磁性材料，是一项具有十分重要科学意义的工作。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种分子磁性材料N-乙基-3-吲哚三氟甲基β-二酮铽配合物的制备方法，利用该方法制备的β-二酮铽配合物具有明显的直流测试信号，可成为具有潜在应用价值的单分子磁体材料。

本发明一种分子磁性材料N-乙基-3-吲哚三氟甲基β-二酮铽配合物的化学式为Tb(EIFD)₃bpy，其结构为：

本发明的制备方法包括以下步骤：

一、N-乙基-3-吲哚三氟甲基β-二酮铽配合物的制备：

将EIFD溶于甲醇中，室温下加入NaOH，搅拌10～30min，依次加入TbCl₃·6H₂O和辅助配体2,2′-联吡啶，室温反应20～24小时后，抽滤，得到配合物粉末；

二、N-乙基-3-吲哚三氟甲基β-二酮铽配合物单晶的培养：

将配合物的黄色粉末溶于二氯甲烷溶液中，再用正己烷缓慢扩散2～4天，得到适于X-射线单晶衍射仪分析的黄色晶体，即为本发明产品。

所述的制备方法，其中EIFD＝N-乙基-3-吲哚三氟甲基β-二酮，bpy＝2,2′-联吡啶，EIFD的甲醇溶液浓度为0.021～0.028g/mL。

所述反应物EIFD:TbCl₃·6H₂O:2,2′-联吡啶物质的量比为3:1:1，二氯甲烷和正己烷的体积比为1:2～1:4。

本发明的优点：一、采用上述制备方法，实现了分子磁性材料β-二酮铽配合物的合成；二、合成工艺简单、工艺条件温和、操作方便、成本低；三、本发明具有普适性，为设计分子磁性材料提供新的思路；四、本发明制备的分子磁性材料N-乙基-3-吲哚三氟甲基1,3-二酮铽配合物，稳定性好，直流磁性信号强。本发明制备的分子磁性材料N-乙基-3-吲哚三氟甲基β-二酮铽配合物，适用于作为单分子磁性材料，在计算机存储、量子计算等方面都具有潜在的应用价值。

附图说明

图1为N-乙基-3-吲哚三氟甲基β-二酮铽配合物的晶体结构图；

图2为N-乙基-3-吲哚三氟甲基β-二酮铽配合物的直流磁化率图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面通过具体的实施例来说明本发明的技术方案。

实施例1：N-乙基-3-吲哚三氟甲基β-二酮铽配合物的制备。

配合物的化学式为Tb(EIFD)₃bpy，结构式如下：

步骤1：将EIFD(0.4249g,1.5mmol)和NaOH(0.0600g,1.5mmol)加入到16mL甲醇搅拌约10min后，再加入TbCl₃·6H₂O(0.1867g,0.5mmol)，2,2′-联吡啶(0.0781g,0.5mmol)室温反应20小时后，抽滤，得到黄色粉末；

步骤2：将配合物溶于5mL二氯甲烷溶液中，用13mL正己烷扩散2天后，得到适于X-射线分析的黄色晶体配合物，即为本发明产品。产率：87％。元素分析(C₅₂H₄₁TbF₉N₅O₆,1161.83,wt％)：计算值：C,53.75；H,3.53；N,6.03。实测值：C,53.70；H,3.55；N,6.05。红外光谱(KBr,cm^-1)：2988(w),1602(s),1537(s),1381(s),1281(s),1210(s),1125(s),799(m),751(m),675(m)。

实施例2：

步骤1：将EIFD(0.4249g,1.5mmol)和NaOH(0.0600g,1.5mmol)加入到17mL甲醇搅拌约20min后，再加入TbCl₃·6H₂O(0.1867g,0.5mmol)，2,2′-联吡啶(0.0781g,0.5mmol)室温反应22小时后，抽滤，得到黄色粉末；

步骤2：将配合物溶于6mL二氯甲烷溶液中，用18mL正己烷扩散3天后，得到适于X-射线分析的黄色晶体配合物，即为本发明产品。产率：87％。元素分析(C₅₂H₄₁TbF₉N₅O₆,1161.83,wt％)：计算值：C,53.75；H,3.53；N,6.03。实测值：C,53.70；H,3.55；N,6.05。红外光谱(KBr,cm^-1)：2988(w),1602(s),1537(s),1381(s),1281(s),1210(s),1125(s),799(m),751(m),675(m)。

实施例3：

步骤1：将EIFD(0.4249g,1.5mmol)和NaOH(0.0600g,1.5mmol)加入到19mL甲醇搅拌约30min后，再加入TbCl₃·6H₂O(0.1867g,0.5mmol)，2,2′-联吡啶(0.0781g,0.5mmol)室温反应24小时后，抽滤，得到黄色粉末；

步骤2：将配合物溶于7mL二氯甲烷溶液中，用22mL正己烷扩散4天后，得到适于X-射线分析的黄色晶体配合物，即为本发明产品。产率：87％。元素分析(C₅₂H₄₁TbF₉N₅O₆,1161.83,wt％)：计算值：C,53.75；H,3.53；N,6.03。实测值：C,53.70；H,3.55；N,6.05。红外光谱(KBr,cm^-1)：2988(w),1602(s),1537(s),1381(s),1281(s),1210(s),1125(s),799(m),751(m),675(m)。

表1配合物的晶体学精修数据表

N-乙基-3-吲哚三氟甲基β-二酮铽配合物的磁性测试。

本实验用MPMS SQUID磁性测定仪测试所得配合物分子磁性数据，M-T以2-300K为温度量程，外加交流场在1000Oe下测试；M-H在场强-70-70KOe范围内分别测试配合物在2，3和5K下的磁化率见图2。