新型稀土有机功能配合物的设计、合成及构效关系研究

Rare earth organic functional materials have got important application in the various fields of the national economy and high technology, however, the systematic theoretical study on the relationships between the ligands’ structure and their rare earth complexes properties is still relatively lacking. In order to provide the experimental data and theoretical basis for the design and development of the novel rare earth organic functional materials, various types of organic compounds with particular structure will be designed and synthesized, and the influencing law of the kinds and structures of the compounds on their properties of luminescence, antibacterial and catalysis will be investigated, and the relationships between the structure of the organic ligands and the performance of the organic functional complexes of rare earth will also be explored. The main research contents are described as follows: (1) design and synthesis of the functional organic ligands as well as the investigation of the relationships between the structure and the luminescent properties of their rare earth complexes; (2) synthesis and antibacterial properties of novel triazole compounds and their rare earth complexes; the investigation of the relationships between the structure and the antibacterial effect of the rare earth complexes; (3) synthesis of novel carbazol-containing amide alcohol compounds and catalysis properties of their rare earth complexes; the investigation of the relationships between the structure and the catalysis properties of their rare earth complexes.

稀土有机功能材料已在国民经济和高科技的各个领域得到了重要应用，但有关配体结构与其稀土配合物性能之间相互关系的系统理论研究还比较欠缺。本项目拟通过设计合成特定结构的有机化合物；探究其种类、结构对稀土功能有机配合物的发光、抗菌、催化等性能的影响规律；探索有机配体的结构与稀土有机功能配合物性能之间关系；以期为新型稀土功能材料的设计与开发提供实验数据和理论依据。主要研究内容：(1)功能有机配体的设计、合成及其稀土发光配合物的构效关系研究；(2)新型三唑类化合物及其稀土配合物的合成、抗菌性能与构效关系研究；(3)新型含咔唑基酰胺醇及其稀土配合物的合成、催化性能与构效关系研究。

稀土有机功能材料已在国民经济和高科技的各个领域得到了重要应用，但有关配体结构与其稀土配合物性能之间相互关系的理论研究还比较欠缺。本项目针对上述问题的主要研究成果包括：（1）设计合成了一系列以1,3,4噁二唑为骨架的酰胺型开链冠醚、乙二胺为骨架的酰胺型开链冠醚、均三唑并噻二唑化合物和水杨醛缩水杨酰腙衍生物及其稀土配合物，研究结果显示：目标稀土配合物均发射出不同强度的中心离子的特征光，且中心离子处于不对称中心，含吸电子基的目标化合物的稀土配合物的荧光强度减小，含供电子基的目标化合物的稀土配合物的荧光强度增大。与无取代基的稀土配合物相比，给电子基团取代的目标稀土配合物荧光量子产率增加，吸电子基团取代的目标稀土配合物荧光量子产率减小。给电子基团使目标稀土配合物的氧化电位减小，HOMO能级升高；吸电子基团使氧化电位增大，HOMO能级降低。本研究成果可为设计合成具有良好发光性能的稀土有机配合物提供理论参考，在材料科学以及生命科学等领域具有广阔的应用前景。（2）设计合成了一系列新型的均三唑希夫碱和均三唑并噻二唑化合物，实验结果表明：所合成的大部分化合物对所测菌种有优良的杀菌作用，其中，对革兰氏阴性细菌的抑制活性较强。同时，探讨了化合物结构与其生物活性的关系，发现骨架结构相同的目标化合物，含有取代基的化合物的生物活性优于不含取代基的化合物，对位取代化合物的生物活性优于邻、间位取代的化合物，给电子基取代化合物的生物活性优于吸电子取代的化合物，芳香环取代的目标化合物的抑菌活性优于脂肪基取代的化合物，苯环取代的目标化合物的抑制活性优于杂环取代的化合物，对位取代的目标化合物的抑制活性优于邻、间位取代的化合物。运用量子化学密度泛函数法，对合成的均三唑希夫碱和均三唑并噻二唑化合物的分子结构进行了构型全优化及频率计算，得到了目标化合物的三维稳定构型。本研究成果可为设计合成具有良好生物活性的新型化合物提供理论参考，因三唑希夫碱具有良好的应用开发前景，值得进一步深入研究。