新型柔性、刚性咪唑类氮氧自由基分子基高维磁体的构筑和功能研究

咪唑类氮氧自由基是一种具有顺磁性质的特殊配体，它与过渡金属离子配位后通常显示出磁、光、电等不寻常的性质；所形成的杂自旋体系是实现实用化分子基磁性材料的有效途径之一。基于（1）对咪唑氮氧自由基配体及其配合物的结构及光、电、磁性质的兴趣；（2）为获得新型柔性、刚性基团取代的咪唑氮氧自由基配体；（3）研制出新的分子基高维磁体，所申请项目的重点是根据氮氧自由基分子基高维磁体的磁作用及构筑原则,设计、合成以草酰胺配体、(杂)芳环基团、链状基团为取代基骨架的柔性、刚性氮氧多自由基配体；合成含喹喔啉、三唑、羟基喹啉等取代基团的新型刚性咪唑类氮氧自由基配体。通过对自由基及配合物光电磁性质的研究，得到以改善配体的自组装能力、调整自由基间磁交换途径为意图的新型咪唑类氮氧自由基配合物；深化对分子基磁性材料的磁交换作用、光学性质等基本问题的认识；获得新型氮氧自由基分子基高维磁性材料。

分子磁体的研究是近年来最为活跃的研究领域之一。金属和氮氧自由基的杂自旋配合物的组成是设计合成分子磁性材料的有效途径。与传统的磁性材料相比, 分子基磁性材料的组成可以是纯有机分子或有机配体和金属离子形成的分子配合物，它的磁性质可通过金属离子和有机配体的选择及合成方法的改进而得到完善。基于对咪唑类氮氧自由基光电磁学性质以及对氮氧自由基配体结构多变和构建的兴趣，本项目研究侧重于设计合成具有良好配位能力和功能化基团取代的刚性、柔性基团取代的Ullman自由基，以得到的Ullman自由基为配体，得到了30余种未见报道的配合物，对配体及配合物的结构进行了表征，探讨了其结构与光电磁学性质间的关系。尝试以配合物为原料，合成不同形貌、不同结构的具有较好电化学性质的化合物。通过本项目研究，丰富Ullman自由基金属配合物，为进一步合成纯有机自由基磁体或自由基金属配合物形成的单分子磁体或单链分子磁体进行了有益的尝试。.电化学储能材料研究是开发优良电化学储能装置的重要组成部分，多孔过渡金属氧化物纳米材料，由于其拥有多孔结构和巨大的比表面积，是一类潜在的优良电化学储能材料。课题组以配合物为原料，合成不同形貌、中空多孔过渡金属氧化物材料，探讨了的多孔过渡金属氧化物材料微纳米结构与其电化学性能之间的关系, 为寻找具有良好电化学储能性质的绿色能源材料的开发利用提供有益的资源。. 本项目执行过程中，课题组根据Ullman氮氧自由基配体设计的基本原则通过论证、尝试合成了具有良好潜在应用前景的甲氧基羟基喹啉取代的咪唑氮氧自由基，优化了苯接三唑基取代、喹喔啉基取代的咪唑类氮氧自由的合成方法；改进了酚羟基、羧基苯基取代的咪唑类氮氧自由的合成条件，能得了30多种自由基金属配合物，测定了基光电磁学性质，探讨了性质与结构间的关系。