量子化學的主要研究方向

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量子化學的主要研究方向范文第1篇

關鍵詞 Schiff堿；金屬配位聚合物；現代結構分析方法

中圖分類號TQ13 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2014）113-0180-02

1 Schiff堿的簡介

Schiff堿為包含甲亞胺基或者亞胺的有機化合物的統稱。根據Schiff堿不同的配體可將其分成縮胺類、腙類、縮酮類、縮胺基脲類、縮喹啉類、氨基酸類及氨基酸酯類、其他縮酯氮雜環類等幾類。合成Schiff堿的過程牽涉到重排、加成、消去等縮合反應過程，在該反應中有重要地位的是反應物的電子效應和立體結構。

Schiff堿與其配合物憑著其比較容易合成、反應時可以靈活選擇肼類或者胺類及其含有羰基的不同酮或醛等內在要素，在很長一段時間內都收到重視。有關Schiff堿及其配合物應用的報道較多，主要有基于生物活性在藥物方面的應用與藥物分子的設計和基于化學反應在催化劑、穩定劑等方面的應用等。

R=2-Me及R=2-OH基的Schiff堿的活性非常強，可以使腫瘤的生長變緩，這一點在很多活體實驗研究中已經得到證實。另外，實驗證實醛取代基治療腫瘤的效果要比胺取代基好，病區Schiff堿中水楊酸類抗腫瘤的效果最好。Schiff堿中芳香類和芳香類的配合物能催化氧化、分解、聚合等化合反應。此外，稀土與β-丙氨酸Schiff堿配合物也存在一些催化的能力，抗壞血酸及半胱氨酸氧化可被某些Schiff堿配合物催化。

2 Schiff堿的金屬配位聚合物

金屬配位聚合物的形成依靠過渡金屬和有機配體的自組裝，復合高分子與配位化合物的優點它兼而有之，它內含很多重金屬離子、結構復雜多樣、理化性質比較特殊，故其應用前景非常好，尤其在超導材料及催化、磁性材料及非線性光學材料等方面的應用有很大潛力。近年來，配位聚合物晶體工程學受到了廣泛的關注，特別是配位超分子晶體越來越得到重視，在多相催化、分子篩、磁學性質以及非線性光學性質等領域具有潛在的應用價值，其Schiff堿型聚合物則因為表現出的光電子性質、非線性光學性質、液晶性質而被材料科學界所矚目。合成Schiff 堿配合物的方法一般有溶劑熱法、水熱法、溶膠-凝膠法及溶液自組裝法等。

3 Schiff堿的重要配位離子―Cu(Ⅱ)

有關Schiff 堿與其配合物應用的文獻很多，主要起源的因素有其含有基因的功能性、將要發生的反應、中心離子的功能、成鍵和電子效應等。Cu（Ⅱ）在人體的微量元素含量中居第三位，在鐵和鋅之后，銅離子的結構復雜多樣，并且有很好的配位功能，所以在合成配合物時經常選用它。最近幾年，手性分子、以氫鍵連接形成的螺旋長鏈分子、磁交換等為銅配合物的主要研究方向。配體與銅形成的許多配合物結構復雜多樣，有很好的磁性，一些銅配合物中的橋基結構的研究，對于人們掌握Cu-Cu原子間的磁交換作用的機理起著重要作用，并且對研究磁學和結構的關系發揮著重要作用。

人們常用的各種油漆、涂料等的添加劑中就有Schiff堿銅離子配合物，當人們使用含有Schiff堿銅離子配合物的油漆、涂料后，在外部環境的理化作用下，會析出螯合物里面的金屬離子，從而在物體表面覆蓋一層金屬離子組成的保護膜，增加了物業的耐腐蝕能力，使物體的使用壽命增加，相應的也就加減少了設備損耗所增加的成本。

4 Shiff堿化合物現代結構分析方法

在對Shiff堿化合物的合成、反應和應用的研究中，各種現代結構分析方法對其發展起著重要的作用。主要有：

1）紅外光譜法

該方法是一種光譜分析的方法，它建立的依據是物體對紅外線輻射的特征吸收。合成配體首先的判斷根據是Schiff 堿的C=N基團對紅外線輻射的特征吸收。配體存在于聚合物與配合物里，因為配位的關系，它的紅外線吸收峰會表現的不用。用紅外光譜測試測試可以反應的發生做初步的判斷。物品中的特征官能團就可以用紅外光譜圖吸收峰的位置、數量和吸收的力度來判定，再分析產物的組分。

2）質譜分析法

質譜是用離子質荷比來排序，所形成的圖表。質譜法是用質譜來定性定量分析以及研究分子結構的方法。Schiff 堿配體的結構比較簡單，能得出正確的分子量與分子式，把配合物、聚合物與配體的圖譜作一下對照，就能判斷出聚合物或配合物是否產生了，把圖譜作一下解析同樣也能得出其有關結構。

3）X-射線光電子能譜（XPS）

對內層電子的結合能和氧化態的變化的研究，X-射線光電子能譜（XPS）能鑒定元素價態、類別，元素的相對含量也可由XPS測出，X-射線光電子能譜能了解中心離子和配位原子的相互作用，還能對量子化學的理論作一下證實。X-射線光電子能譜已經變成進行配合物中配位位點、電荷分配與配合物的結構研究的強力工具。許多的研究已經證實，X-射線光電子能譜在表面研究、鑒定結構及化學分析等方面有著廣闊的研究前景，尤其是計算機技術的發展為其研究提供了巨大的推動力。用X-射線光電子能譜對配合物進行研究，可以對中心離子內層電子狀態和與其相結合配體的電子狀態和配位情況做到清楚直接的了解，得到相關的電荷轉移方面的信息，這在配合物的電子結構的研究、配位鍵的形成和配位鍵的性質方面有很強的指導作用，對配合物的研究發揮著巨大的作用。

4）核磁共振光譜

此方面的研究能得到分子的幾何構型、原子間的成鍵狀態和相互作用等的非常重要的結構情報。所以，它在物理學、化學和生命科學等方面的研究中應用廣泛。完全解析核磁共振光譜時所工的兩個重要的參數是核自旋偶合常數和核磁屏蔽常數，這兩個參數在理論研究上有著非常重要的意思，能在于金屬配合物的分子結構解析方面發揮作用。

5 結論

一個多世紀以來，Schiff 堿化合物在生物化學、醫藥、分析化學、材料、催化等各方面都表現出一定研究和應用價值。合成Schiff 堿化合物的方法在不斷創新，尤其是應用的范圍在不斷擴大，已經進入藥物和生物活性、催化及材料等許多領域，可以預見，其繼續發展的前景是非常廣闊的。

參考文獻