4h硫醚双三唑锌配合物单晶及其制备方法与应用
【专利说明】
[0001] 本发明得到国家自然科学基金面上项目（21471113)、天津市教委面上项目 (20140506)和天津师范大学中青年教师学术创新推进计划项目（52XC1401)的资助。
技术领域
[0002] 本发明属于有机和无机合成技术领域，涉及4H硫醚双三唑锌配合物单晶 [Zn(L)(tpa)]*3.25H20的制备方法及作为潜在的荧光材料的应用，其中，L=二 (4-(4Η-1，2, 4-三唑-4-基）苯基）硫；tpa=对苯二甲酸。
【背景技术】
[0003] 1，2, 4-三唑及其衍生物兼有吡唑和咪唑的配位特点，是配位能力较强的桥连配 体，目前已合成并表征了大量的单核、多核和多维化合物。这些配体能够以1，2位上的氮原 子与金属离子配位形成Nl，N2-桥连模式，对于4位未取代的1，2, 4-三唑衍生物能通过2, 4 位上的氮原子形成N2,N4-桥连模式，这种N2,N4-桥连模式同金属酶中咪唑的Nl,N3-桥连 模式类似。对于三唑类化合物的特殊用途还表现在分子器件化的设计上，合成具有不同维 数的金属配合物乃是完成器件化至关重要的一步。
[0004] 本发明即是采用常温挥发法，即L、tpa、Ζη(Ν03)2 · 6H20在水中搅拌半小时后 过滤，滤液常温挥发两周后得到适合X-射线单晶衍射的紫色块状晶体结构为[Zn(L) (tpa)] ·3·25Η20,其中，L=二（4-(4Η-1，2,4-三唑-4-基）苯基）硫；tpa=对苯二甲酸。 该配合物还可作为潜在的荧光材料方面得以应用。
【发明内容】
[0005] 为此本发明人提供了如下的技术方案： 一种4H硫醚双三唑锌配合物的单晶，其特征在于该单晶结构采用APEXIICCD单晶衍 射仪，使用经过石墨单色化的Moka射线（λ= 0.71073A)为入射辐射，以《-2 0扫描方 式收集衍射点，经过最小二乘法修正得到晶胞参数，从差值傅立叶电子密度图利用软件解 出单晶数据：
其结构如下：
[Zn(L) (tpa)] · 3· 25H20,其中L=二（4-(4H-1，2, 4-三唑-4-基）苯基）硫； tpa=对苯二甲酸。
[0006] 本发明进一步公开了 4H硫醚双三唑锌配合物单晶的制备方法，其特征在于它是 采用常温挥发法，将L、tpa、Ζη(Ν03) 2 · 6H20在水中搅拌半小时后过滤，滤液常温挥发两周后 得到适合乂-射线单晶衍射的紫色块状晶体 ；其中11?&:211(繼3)2*6!1 20的摩尔比为1:1:1; 4H硫醚双三唑锌配合物单晶的结构为[Zn(L) (tpa) ] · 3. 25H20 ;其中L=二 (4-(4H-1，2, 4-三唑-4-基）苯基）硫；tpa=对苯二甲酸；
本发明更进一步公开了 4H硫醚双三唑锌配合物单晶作为潜在荧光材料在检测染料或 发光剂的吸附量方面的应用，实验结果显示： (1)实施例2中的配合物单晶对染料具有很好的选择性和灵敏性，检测限达到0. 1 ppm〇
[0007] ⑵能够检出痕量的发光剂，检出限达到5.0 Pg/L (3)实施例2制备的配合物单晶对于染料的吸附量为1. 4X10 3mol/cm2。
[0008] 本发明一个优选的例子： 二（4-(4H-1，2, 4-三唑-4-基）苯基）硫（L)的制备 4-(4-氨基苯硫基）苯胺：双甲酰肼的摩尔比为1:4 在装有磁子、回流冷凝器和温度计的50mL三口圆底烧瓶内分别加入4- (4-氨基苯硫 基）苯胺（1mmol)和双甲酰肼（4mmol)，开动搅拌在150 °C，反应24小时。反应结束后， 将反应液降至室温，将得到的沉淀加入100mL热甲醇，搅拌溶解后，过滤，滤液缓慢挥发得 到紫色固体，收率85%
[0009] 本发明优选4-(4-氨基苯硫基）苯胺和双甲酰肼的摩尔比为1:4;反应温度 150°C，反应时间24小时。采用"一锅法"，将4-(4-氨基苯硫基）苯胺和双甲酰肼在加热条 件下制备该有机化合物。
[0010] 本发明另一个优选的实施例 二（4- (4H-1，2, 4-三唑-4-基）苯基）硫（L) (0· 1mmol)、对苯二甲酸（tpa) (0· 1 mmol)和Ζη(Ν03)2·6Η20 (0.1mmol)在水（10mL)中搅拌半小时后过滤，滤液常温挥发两 周后得到适合X-射线单晶衍射的紫色块状晶体。广率：40%。兀素分析（C48H45N12014.5S2Zn2) 理论值（%) :C，47. 38 ;Η，3· 73 ;Ν，13· 81。实测值：C，47. 40 ;Η，3· 77 ;Ν，13· 87。
[0011] 本发明公开的一种4Η硫醚双三唑锌配合物单晶所具有的优点和特点在于： (1)反应操作简便易行。
[0012] (2)反应收率高，所得产品的纯度高。
[0013] (3)本发明所制备的4H硫醚双三唑锌配合物单晶，生产成本低，方法简便，适合 大规模生产。在染料或发光剂应用方面可以解决拓宽染料的光电响应范围问题。
【附图说明】
[0014] 图1:配合物单晶的晶体结构图； 图2 :配合物单晶的二维层状结构图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合实施例对本发明做进一步的说明，实施例仅为解释性的，决不意味着它 以任何方式限制本发明的范围。所用原料均有市售。所有原料都是从国内外的化学试剂公 司进行购买，例如4-(4-氨基苯硫基）苯胺等原料，没有经过继续提纯而是直接使用的。
[0016] 实施例1 4-(4-氨基苯硫基）苯胺：双甲酰肼的摩尔比为1:4 在装有磁子、回流冷凝器和温度计的50mL三口圆底烧瓶内分别加入4- (4-氨基苯硫 基）苯胺（1mmol)和双甲酰肼（4mmol)，开动搅拌在150 °C，反应24小时。反应结束后， 将反应液降至室温，将得到的沉淀加入100mL热甲醇，搅拌溶解后，过滤，滤液缓慢挥发得 到紫色固体，收率85%。
[0017]
本发明优选4-(4-氨基苯硫基）苯胺和双甲酰肼的摩尔比为1:4 ;反应温度150°C，反 应时间24小时。采用"一锅法"，将4-(4-氨基苯硫基）苯胺和双甲酰肼在加热条件下制备 该有机化合物，二（4-(4H-1，2, 4-三唑-4-基）苯基）硫（L)。
[0018] 实施例2 二（4- (4H-1，2, 4-三唑-4-基）苯基）硫（L) (0· 1mmol)、对苯二甲酸（tpa) (0· 1 mmol)和Ζη(Ν03)2 · 6H20 (0· 1mmol)在水（10mL)中搅拌半小时后过滤，滤液常温挥发两 周后得到适合X-射线单晶衍射的紫色块状晶体。广率：40%。兀素分析（C48H45N12014.5S2Zn2) 理论值（%) :C，47. 38 ;Η，3· 73 ;Ν，13· 81。实测值：C，47. 40 ;Η，3· 77 ;Ν，13· 87。
[0019] 实施例3 晶体结构测定采用APEXIIC⑶单晶衍射仪，使用经过石墨单色化的Moka射线（λ= 0.71073Α)为入射辐射，以《-2 〃扫描方式收集衍射点，经过最小二乘法修正得到晶胞参 数，从差值傅立叶电子密度图利用软件解出晶体结构，并经洛仑兹和极化效应修正。所有的 Η原子由差值傅立叶合成并经理想位置计算确定。详细的晶体测定数据：
实施例4 染料或发光剂使用的实际例子 方法：染料溶液的微分脉冲伏安（DPV)曲线通过美国普林斯顿应用研究所研制的PARSTAT2273电化学工作站测量。溶液的DPV测试采用三电极体系，玻碳电极为工作电极， 辅助电极为铂片电极，自制的Ag/AgN03电极为参比电极；电解液为0.lmol·L-1TBAP的乙 腈溶液。以二茂铁氧化还原可逆点对为内标，得到测试体系与标准氢电极体系之间的校正 值。
[0020] 单色入射光光电转换效率（IPCE)描述DSCs在单色光作用下的光电转换效率，是 转移到外电路的电子数与入射光子数之比。测量时，使用500W氙灯作为光源，入射光经过 WDS-5型组合式多功能光栅光谱仪得到不同波长λ下的单色光；单色光照射于电池的光阳 极，由Keithley2400数字源表读取电流值I。单色光的福照度由USB4000plug-and-play 微型光线光谱仪测量。
[0021] 步骤：为了确切了解染料在TiOj莫上的吸附量，将实施例2制备的配合物单晶染 料敏化1102纳米晶膜（几何面积约为1cm2)浸泡在10mL0.01mol吨1的氢氧化钠的甲 醇溶液中过夜，待染料完全解附后测定溶液的吸光度。根据吸光度和摩尔吸光洗漱可以计 算出单位面积纳米晶膜上染料的吸附量。该配合物单晶的吸附量为1.4X10 3mol/cm2。
[0022] 结果：与染料的甲醇溶液相比，配合物单晶染料在TiOj莫上的吸收光谱均明显变 宽和红移。这表明染料分子在1102形成了首并尾的J-聚集体。从DSCs的工作原理讲，染 料聚集引起的光谱宽化和红移对于染料的光电响应范围的拓宽是十分有利的。但与此同 时，染料聚集体会大大降低其电子注入效率，从而导致DSCs的性能低下。所以，通常在染料 溶液中加入共吸附剂来抑制染料的聚集。该配合物单晶在甲醇溶液中及其在TiOj莫电极 上的紫溶液的荧光测试采用2. 5X10 5mol/L的甲醇溶液，最大荧光发射波长位于500nm〇
[0023] 实施例5 4H硫醚双三唑锌配合物单晶作为制备发光材料的应用。
[0024] 方法：通过荧光分光光度计，分别进行该化合物单晶（实施例2)的激发波长和发 射波长的扫描，选择并确定最佳波长。
[0025] 结论：该化合物的激发波长和发射波长分别为340nm和500nm。
[0026] 步骤：将4H硫醚双三唑锌配合物单晶研磨压片成外径为27mm、厚度约3mm的片 状样品，放入MPF-4荧光光谱仪的样品池进行测量。
[0027] 结果：该化合物的激发波长^ex = 340nm，发射波长iex = 500nm〇
[0028] 在详细说明的较佳实施例之后，熟悉该项技术人士可清楚地了解，在不脱离上述 申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所 作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围。且本发明亦不受说明 书中所举实例实施方式的限制。
【主权项】
1. 一种4H硫醚双三唑锌配合物的单晶，其特征在于该单晶结构采用APEX II CCD单晶 衍射仪，使用经过石墨单色化的Moka射线，λ = 0.71073 A为入射辐射，以《-2 〃扫描 方式收集衍射点，经过最小二乘法修正得到晶胞参数，从差值傅立叶电子密度图利用软件 解出单晶数据：其结构如下： [Zn(L) (tpa)] · 3· 25H2O,其中 L =二（4-(4Η-1，2, 4-三唑-4-基）苯基）硫； tpa =对苯二甲酸。2. 权利要求1所述4H硫醚双三唑锌配合物单晶的制备方法，其特征在于它是采用常温 挥发法，将L、tpa、Zn (NO3) 2 · 6H20在水中搅拌半小时后过滤，滤液常温挥发两周后得到适合 X-射线单晶衍射的紫色块状晶体；其中L:tpa:Zn(N03)2 · 6H20的摩尔比为1:1:1 ; 4H硫醚双三唑锌配合物单晶的结构为[Zn (L) (tpa) ] · 3. 25H20 ;其中L =二 (4-(4H-1，2, 4-三唑-4-基）苯基）硫；tpa =对苯二甲酸；3. 权利要求1所述4H硫醚双三唑锌配合物单晶作为潜在荧光材料在检测染料或发光 剂的吸附量方面的应用。
【专利摘要】本发明公开了4H硫醚双三唑锌配合物单晶及其制备方法与应用，其结构：[Zn(L)(tpa)]·3.25H2O，其中，L=二(4-(4H-1,2,4-三唑-4-基)苯基)硫；tpa=对苯二甲酸。同时还公开了单晶的制备方法。它是采用常温挥发法，即L、tpa、Zn(NO3)2·6H2O在水中搅拌半小时后过滤，滤液常温挥发两周后得到适合X-射线单晶衍射的紫色块状晶体。其中L：tpa：Zn(NO3)2·6H2O的摩尔比为1:1:1。本发明进一步公开了4H硫醚双三唑锌配合物单晶作为潜在荧光材料在检测染料或发光剂的吸附量方面的应用。
【IPC分类】C09K11/06, G01N21/64, C07F3/06, G01N21/31
【公开号】CN105348306
【申请号】CN201510872108
【发明人】王英
【申请人】天津师范大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月3日