过渡金属配合物的性能研究

过渡金属配合物的性能研究

吴林哲

（辽东学院，辽宁省沈阳市118000）

摘要：在配位化学不断深入发展的今天，过渡金属配合物在我国取得了长足的发展，其在众多领域方面的应用更是研究的热点话题。本文从过渡金属配合物的催化活性、独特的结构特点、材料领域的应用现状以及合成方法等多方面对此类配合物做了较为细致的阐述。

关键词：过渡金属；配合物；性能

在近些年里，由于药物学、生命科学及工业催化等学科的迅猛发展，配位化学成为化学学科研究的前沿而得到了很大的推动。其密切地关联着有机化学、分析化学、物化、高分子和生命科学等，成为了多种形式的交叉学科，包含了配位高分子化学、金属有机化学、配位光化学、界面配位化学等，不仅促进了化学的发展，还能够推进材料化学、环境科学、生命科学等多种学科发展，其学术意义及经济意义不容忽视。

配位化学领域在中国的研究历来悠久，上世纪80年代以来，更是得到了长足的发展。我国不仅成功研究了多种金属簇合物、金属有机化合物和无机生物配合物等新型物质，还研究发展了具有光热电磁性质的功能配合物。同时，随着配位化学的发展，研究者尤其重视其在光电、信息工程、生物技术等方面的重要作用。科学家们对配位化合物的合成及表征、热力学和动力学机理、分子识别和主客体化学等方面都进行了深入研究。因此，过渡金属配合物的重要作用在生命、材料科学、分析化学研究等方面有着不容忽视的潜在价值。

所谓过渡金属配合物化学，是与晶体学、金属有机化学、生物无机化学、催化化学密切相关的交叉学科，该研究对于相关交叉学科的发展起到了重要的作用。二十世纪八十年代末，随着第一篇关于配合物晶体的论文发表之后，该领域的研究得到了迅速发展，很多新颖网络结构的配合物被合成出来。由于过渡金属配合物可以与小分子(如一氧化碳和氧气)形成轴向配合物，从而有利于催化反应的进行。金属希夫碱对氧气分子的电化学还原具有催化作用。近年来，不对称催化环丙烷化反应成为研究的一大热点，在其催化剂体系中，铜的希夫碱配合物是被研究出来的最早、最深入的体系之一。然而，在希夫碱配合物的催化研究中，也有许多需要破解的难题。例如：在环丙烷化反应中，虽然该配合物的催化活性以及光学活性十分出众，可以弥补农业上合成杀虫活性结构体催化剂的空白，然而成本价格却非常昂贵，难以应用于实际生产中，科学家们还在迫切的寻求既有高效性能、又价格低廉的催化剂。

在分析化学中，它可以作为金属离子的分离和鉴定，可通过色谱、荧光或光度分析等手段对其进行定量分析；也可以用于鉴定空气中甲醛、丙醛等含量；还可以通过萃取进行离子分离。其独特结构使得它们能够在分析化学领域扮演重要的角色，由于所含的共轭双键有一定的荧光性能，因此可以通过荧光测试进行微量分析。根据无荧光金属离子与荧光试剂发生配合，生成会发荧光的配合物，或使原荧光试剂的荧光改变进行荧光检测，所以说有机荧光试剂的研究决定了无机荧光分析的发展。

由于过渡金属配合物独特的结构特点以及对外场刺激的强烈反应性，这类材料具有突出的光电学、磁学性能，在彩色显示和磁性器件等领域都有广阔的前景。该配合物在电致发光领域中也有探索和研究，具有高量子效率的荧光性能有良好的传输功能。优良的化学稳定性和热稳定性使得材料易形成非晶态膜而不随时间变化；有的材料可以降低涂料的辐射发射率。因此，可以作为特殊涂料的填料。可以应用于红外隐身技术等军事领域。还有许多配合物中的亚氨基可视为一种发色团，可以表现出如光电导、光致变色等很好的光学性质；研究者发现嵌入高分子骨架的配合物，还可以增加高分子的热稳定性，使高分子物质可以液晶化，并具有线型分子结构的可溶性稀土元素可以用作导电材料和发光材料上；某些配合物还可做液晶显示材料和导电材料。将金属离子引入到有机液晶分子化合物中，经常能使其液晶性能发生突破性，如：液晶态温度升高、液晶织构、温度范围变宽等。因此，配合物在液晶材料方面的研究应用也受到人们重视。

基于过渡金属有机配合物在生命科学、有机合成化学、制药工业等众多领域的应用。因此，具有重要的应用价值金属配合物的制备成为国际化学合成领域的研究热点。过渡金属配合物的合成方法，主要有直接合成法和分步合成法。分步合成法得到的产品，无论是在产品产率上、产品纯度上都较直接合成。当反应活性低或选择性不好时，用前两种方法合成的产物若不稳定或者产率较低时，可选用模板合成法。所谓模板合成法，就是将金属离子作为模板试剂加入到羰基化合物中，与胺类化合物反应的一类合成方法。当其在反应溶剂中的溶解度很小时，上述三种合成方法则均不适用，此时则需采用逐滴反应法，即向胺类化合物与金属离子的混合溶液中，逐滴滴入活泼碳基化合物溶液的一种方法。这些合成方法适用于不同类型的金属配合物，也各有不同的优缺点。

过渡金属配合物在分析化学、催化、电化学和功能材料等领域的研究非常活跃，所有的这些发展，将进一步推动了各个领域研究的深入。近年来，实验研究者在新型过渡金属有机配合物的合成方面取得了许多重要的进展，然而其理论研究，尤其是在有关该类新型配合物的合成机理的研究却相对滞后。基于过渡金属有机配合物具有多姿多彩的结构和在光学、磁学、催化等应用方面表现出来的重要的价值，此类化合物的设计、合成、性质研究一直是配位化学领域的研究热点之一。这使得进行过渡金属有机配合物的设计、合成和性质研究成为一个具有挑战性的工作。目前，纳米材料的研究主要侧重于纳米金属氧化物，而对金属有机配合物的纳米结构研究较少，故制备纳米级过渡金属配合物并在纳米尺度上深入了解配位体的组装、性能及应用是今后研究过渡金属配合物的一个方向。

作者姓名：吴林哲（1997.05-），男，辽宁省沈阳市人，专业：化学工程与工艺，学校：辽东学院。