核酸碱基-过渡金属配合物的设计、结构及性能研究

核酸碱基及其衍生物与金属离子的相互作用近年来引起了人们的极大兴趣。金属离子和核酸的相互作用研究不仅与生物学重要性和基因信息传递等紧密相关。而且与分子识别性能和作为潜在的高等功能材料的应用等紧密相关，本项目以天然及修饰核酸碱基为主配体及以上述配体为主配体,氨基酸、有机羧酸为共配体设计、合成、表征若干系列过渡金属配合物。对其结构、（键合）过程的热力学参数、DNA分子构象变化进行深入研究。根据固态晶体结构总结过渡金属离子与核酸碱基的键合位点和键合模式，结合键合过程的热力学参数，揭示金属离子-核酸碱基键合过程的热力学驱动力。从本质认识键合过程和核酸碱基-过渡金属多核或高维金属配合物的形成机理,为合理设计合成多核/高维核酸碱基金属配合物或配位聚合物提供指导。开展相关金属配合物的磁性能、吸附性能研究，进一步拓展核酸碱基-过渡金属配合物或配位聚合物的功能。

核酸碱基、多氮唑及有机羧酸混合配体配合物或配位聚合物在磁性材料、光学材料方面有着广泛的应用前景，探讨其制备规律及开展相关性能研究具有重要的科学意义。.本课题设计合成了系列以嘌呤及其衍生物为主配体，有机羧酸为共配体，与过渡金属离子反应获得的金属配合物。同时开展了三氮唑、四氮唑及其衍生物为主配体，有机羧酸为共配体的金属配合物或配位聚合物的构筑及性能研究，并进行了稀土/过渡混合金属配合物/配位聚合物的设计、合成及结构与性能方面的研究工作。在相关配合物的合成、表征及结构研究的基础上，研究了这些体系在不同条件下的制备规律及性质。. 采用水热方法合成了一个罕见的由腺嘌呤聚集的圆盘状的七核铜簇为二级建筑单元的二维层状化合物。在这个圆盘状的子单元中，中心Cu(II)离子与外围6个铁磁耦合的自旋载体之间呈现反铁磁耦合，使的该化合物在低温下呈现S = 5/2自旋基态。这些有趣的结果为基于生物金属有机框架的新型多核金属簇拓展了一个新研究内容.在溶剂热条件下合成了三个由刚性混合羧酸，即1-萘甲酸和2-吡嗪甲酸配体调控的稀土Dy(III)-, Yb(III)- 和Gd(III)-配合物，并对其结构、磁学以及荧光性质进行了研究。在三角十二面体的配位场环境下，各向异性相对较强的镝和较弱的镱离子的配合物均具有场诱导的慢磁弛豫行为。此外，含有发光基团的萘基和吡嗪基可作为“天线配体”，通过分子间的能级跃迁选择性地敏化前两个配合物在紫外-可见区的荧光。同时具有场诱导的慢磁弛豫行为和荧光性能的三个配合物可以被用作光磁复合材料。这个有趣的结果进一步表明含有发光基团的刚性混羧酸体系在设计新型的双功能材料方面有着广阔的应用前景。.在水热或溶剂热条件下制备了四个基于四唑配体的磁性金属-有机骨架化合物。磁学性质研究表明，在结构子单元中的非零磁矩的有序排列导致了前两个化合物呈现少见的亚铁磁或倾斜的反铁磁行为。混合的四唑和叠氮桥传递的强的反铁磁耦合使得后两个化合物呈现S = 0 自旋基态。.采用1,2,3-三唑配体，通过改变共配体均四苯甲酸、对苯二甲酸等具有不同羧基基团的有机羧酸，在水热条件下合成了四个具有不同维数及铜簇结构的配位聚合物。由于铜簇和在1,2,3-三唑的不对称磁交换中的反铁磁相互作用，这些化合物在低温下显示出顺磁性的S = 1和1/2，铁磁性的S = 1/2以及自旋倾斜的反铁磁行为。这些研究结果可为