第29卷第1期 2013年1月 无 机 化 学 学 报 Vo1.29 No.1 15—23 CHINESE J0URNAL 0F IN0RGANIC CHEMISTRY 铝镓咔咯配合物的发光性质、堆积效应与轴向配位作用 何 霜 陈 欢1 张松金2李伟英1邵文莉2 章 浩1 王 惠2计亮年Z3 刘海洋 ,1 ( 华南理工大学化学与化工学院,广州 510640) ( 中山大学光电材料与技术国家重点实验室,广州 510275) ( 中山大学生物无机与合成化学教育部重点实验室,广州 510275) 摘要:本文合成了2种第三主族金属铝和镓咔咯配合物Al(tpfc)、Ga(tpfc)、Al(tpfc)(Py) 、Ga(tpfc)(Py)。测定了在甲苯溶液中,铝和 镓咔咯的电子光谱、荧光光谱、荧光量子产率及荧光寿命。在不同溶剂作用下,铝和镓咔咯的电子吸收光谱和荧光光谱的峰位 置和强度存在差异。在二氯甲烷溶液中,轴向配体吡啶能促进铝和镓咔咯的仃一丌堆积。不同轴向配体与金属咔咯的结合能力 为:咪唑>4一甲基咪唑>吡啶,铝比镓的咔咯配合物有更强的结合轴向配体的能力。 关键词:铝;镓;咔咯;发光性质;7r一仃堆积;轴向配位 中图分类号:0614.3 1;0614.37 1 文献标识码:A 文章编号:1001—4861(2013)01—0015.09 DOI:10.3969/j.issn.1001—4861.2013.00.016 Luminescence,Stacking Effects and Axial Coordination of Almiunum and Gallim corroles uHE Shuang CHEN Huan ZHANG Song—Jin LI Wei—Ying SHA0 Wen—Li ZHANG Hao WANG Hui JI Liang—Nian LIU Hai-Yang ’ ( School of Chemistry and Chemical Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510641,China)  ̄State Key Laboratory fOptooelectronics Materials and Technologies,Sun Yat—Sen University,Guangzhou 510275,China) (3MOE Labortoray ofBioinorganic and Synthetci Chemisty,Sun Yart—Sen University,Guangzhou 510275,China) Abstract:Two metallocorroles of the third main group metal[(Al(tpfc),Ga(tpfc),Al(tpfe)(Py)2 and Ga(tpfc)(Py)] were prepared.The electron absorption spectra,emission spectra,fluorescence quantum yield and lifetime of these aluminum and gallium corroles had been investigated in toluene solution.The electron absorption spectra and fluorescence spectra of aluminum and gallium corroles showed difference in peak position and intensity in different solvents.In dichloromethane.axial ligand pyridine could promote the 7r一7r stacking of aluminum and gallium corroles.The intereactions of 1一A1 and 2-Ga with different axial ligand followed the order:imidazole>4一 methylimidazole>pyridine.Aluminum corrole has stronger binding ability with axial ligand than gallium corrole. Key words:aluminum;gallium;corrole;luminescence;仃一仃stacking;axil coordinatiaon 咔咯大环金属配合物是当今卟啉化学的重要研 铟咔咯配合物[71。发现硼咔咯配合物中的B原子可 以单体或双体形式键人咔咯中心,并存在顺式和反 式两种构型:铟咔咯则存在核心扩展效应core. 究课题【 。第三主族元素的咔咯配合物有独特的结 构与光物理特性[句.其研究近几年受到人们的关注。 Gh0sh和Brothers采用密度泛函理论研究硼咔咯和 收稿日期:2012—06.15。收修改稿日期:2012—08—07。 expansion effects).与镓咔咯相比,相邻2个N原子 国家自然科学基金(N0.20971046,21171057,61178037,11004256),广东省自然科学基金(N0.103510641Ol000o0O)资助项目。 通讯联系人。E-mail:chhyliu@scut.edu.cn;会员登记号:S06N7589M1006。 16 无机化学学报 第29卷 之间的距离明显变大 铝和镓咔咯具有特殊的光物 理性能.在分子探针、肿瘤诊断与治疗方面显示出良 好的应用前景 如镓咔咯具有很好的靶向性.与特定 蛋白结合后能够杀死癌细胞而不损伤正常组织is- 01。 水溶性的铝和镓咔咯【u]能够增强鲁米诺(Lumino1)体 系的化学发光.为新型生物探针的研究提供了新的 途径 碘化后的铝咔咯有着比其他的铝咔咯更长的 三重态寿命.可应用于光动力治疗领域 。 尽管第三主族元素的咔咯配合物研究已取得 了相当的进展.但配合物在溶液中的基础性质仍然 有待深入。本文合成了5,l0,15.三(五氟苯基1咔咯 的2种第三主族金属铝、镓配合物f见式11,测定了 甲苯溶液中4种配合物的电子光谱、荧光光谱、荧 光寿命以及荧光量子产率等发光性质:探讨了配合 物在二氯甲烷溶液中的聚集行为及轴向配位作用。 F F F NoL&L’.M=A1 1-A1 NoL&L’. M=Ga 2-Ga L=L。_Py, M A】1-AI(Py)2 No L,L。_Py,M=Ga 2-Ga(Py) 式1金属铝(1一A1和1-Al(Py)2) ̄l镓(2一Ga和2-Ga(Py) 咔咯的分子结构 Scheme 1 Molecular structure of Al and Ga corroles 1 实验部分 1.1试剂和仪器 2 mol・L 的三甲基铝的甲苯溶液f西亚试剂1: 氯化镓(>99%,Sigma);咪唑(>99%,Sigma公司);4一甲 基咪唑f>99%,西亚试剂)。H (tpfc)l ̄合成参照Gross 组的参考文献㈣;甲苯、吡啶、四氢呋喃、乙腈、丙酮、 乙醚、N,N--"甲基甲酰胺(分析纯,广州试剂厂);二 氯甲烷、正己烷、甲醇、乙酸乙酯、乙醇f分析纯.国药 集团化学试剂有限公司);以上试剂除甲苯作为反应 试剂进行纯化干燥处理外,其余试剂均直接使用 电子吸收光谱和光度值用U一3900H紫外可见 分光光度计(Et本一Hitachi)测定,荧光发射光谱采用 F一4500荧光分光光度计(日本.Hitachi1,质谱采用德 国布鲁克Esquire HCT PLUS型液相色谱一质谱联 用仪.核磁NMR采用德国布鲁克AVANCE Digital 400 MHz超导核磁共振谱仪.荧光寿命测定采用英 国EDINBURGH INSTRUMENTS LTD公司的 FLSP920组合式荧光寿命和稳态光谱仪.PG4O1SH, DFG2.10 ps激光器 H (tpfc1的合成参照Gross组的文献【・3_,金属铝 和镓金属配合物合成分别参照Mahammed和 Gross㈣和Bendix等【l5 】文献.经过改良合成步骤.适 当处理。2一Ga的合成:称取0.02 g的带轴向配体的 咔咯镓配合物f2.Ga(Py)1,溶解于20 mL二氯甲烷 中:然后把2-Ga(Py) ̄氯甲烷溶液转入分液漏斗中, 并向其中加入质量分数为1%的盐酸溶液40 mL: 振荡、摇匀分液漏斗中的溶液,静置、分层,分出有 机相:继续以上方法把2-Ga(Py) ̄氯甲烷溶液酸洗 2次.把得到的有机相再转入分液漏斗中.并加入 40 mL NaHCO 溶液f5%),振荡、静置、分液,得到的 有机相用无水碳酸钠干燥2 h.过滤、旋干溶剂. 得到无轴向配体的镓咔咯f2一Ga1的粗产品。把上述 无轴向配体的镓咔咯f2一Ga1的粗产品用柱层析分离 (V H'Cl^. =100:1),收集暗红色一段主要产物,蒸 去溶剂.真空干燥后得纯净的2.Ga。产率为90%。 化合物表征1.A1:・H NMR(CDC1,,400 MHz), : 9.27(d,2H, —H),8.88(d,2H, 一H),8.80(d,2H, 一H), 8.68(d,2H, 一H)。 9F NMR(CDC13,400 MHz) :一137.75 (S,6F,ortho-F),一153.90(d,3F,para-F),一162.51(d,6F, meta—F1。APCI.MS:m/z 820.06(M ,100%1。UV.Vis (toluene),A. ̄(ex10-4):401(4.18),423(21.57),575(1.70), 594(2.02)。1一A1(Py)2:。H NMR(CDC13,400 MHz), : 9.26(d,2H, 一H),8.87(d,2H,卢一H),8.82(d,2H,卢一H), 8.67(d,2H,卢-H),6.70(t,2H,para-H of pyridine),5.92 (unresolved t,4H,meta—H of pyridine),5.29(unresolved d,4H,ortho—H of pyridine)。 9F NMR(CDC13,400 MHz), 6:一138.04(m,6F,ortho—F),一154.0(m,3F,para.F), 一162.56 fm,6F,meta—F)。APCI—MS:m/z 820.09 fM . 2pyridine,100%)。UV—Vis(toluene),A xlO ̄):400 (5.12),423(27.96),575(2.14),594(2.48)。2一Ga表征: H NMR(CDC13,400 MHz),6:9.14(d,2H, H),8.82(d, 2H, H),8.76(d,2H,卢-H),8.61(d,2H,卢.H)。 9F NMR (CDC13,400 MHz),6:一137.73(S,6F,ortho.F),一153.86 (dt,3F,para—F),-162.43(s,6F,meta.F)。APCI.MS:m/ 863.1(M ,100%)。UV—Vis(toluene),A,, ̄(exlO-4):402 (5.32),424(25.13),571(1.82),596(2.34)。2-Ga(Py)表 第1期 何霜等:铝镓咔咯配合物的发光性质、堆积效应与轴向配位作用 (c)Brothers P J.Chem.Commun.,2008,44(18):2090—2102 (d)Albrett A M,Peter D W B,George R C,et a1.Ddton Trans.,2010,39:4032—4034 (e)Ghosh A,Jynge K.Chim.Eur. ,1991,3(5):823—833 【8】Agadjanian H,Ma J,Rentsendorj A,et a1.PNA S,2009, 106(15):6105—61 10 【9】Hwang J Y,Lubow J,Chu D,et a1.Mo1.Pharmaceutics, 2011,8:2233-2243 【10]Lim P,Mahammed A,Okun Z,et a1.Chem.Res.Toxicol, 2012,25:400—409 【1 1]Mahammed A,Gross Z.Dalton Trans.,2010,39:2998—3000 【12]Vestfrid J,Botoshansky M,Palmer J H,et a1.上A m.Chem. 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