基于Lewis酸-碱作用合成“看得见”的B←N键配位化合物在实验教学中的设计与探索

doi:10.3866/PKU.DXHX202210016

Abstract

Abstract:

In this experiment, the electron-deficient boron and the electron-donating nitrogen were used as the starting points of the rational design. Furthermore, organic carriers of B and N were selected based on the principle of aggregation-induced emission (AIE). An environmentally friendly, economic and convenient "one-pot" synthesis method was employed to obtain crystal compounds, and the structures of these compounds were characterized. The optical properties of compounds, including "presence or absence", "color", and "strength", were regulated by changing ligands. Students will understand the idea that the structure determines properties and will experience the visible and tangible chemical theories.

Key words: Lewis acid-base theory, Aggregation-induced emission, Tenon and mortise structure, Boron, Nitrogen

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Yaru Liu, Yurao Jia, Lan Xu, Sheng Zhang, Linbin Yao. Designing and Exploring "Visible" B←N Bond Coordination Compounds Based on Lewis Acid-Base Interaction in Laboratory Teaching[J].University Chemistry, 2023, 38(4): 300-310.

Figures/Tables 16

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问卷题目	选项
问卷题目	A	B	C	D
1. 你了解酸碱理论吗？	非常	比较	一般	不了解
2. 你了解路易斯酸碱理论吗？	非常	比较	一般	不了解
3. 你能区分酸碱电离理论、酸碱溶剂理论、酸碱质子理论以及酸碱电子理论？	非常	比较	一般	不能
4. 你对路易斯酸碱理论的应用领域了解吗？	非常	比较	一般	不了解
5. 你觉得路易斯酸碱理论重要吗？	非常	比较	一般	不重要
6. 你对空轨道、电子对概念了解吗？	非常	比较	一般	不了解
7. 你对设计实验并验证基础理论感不感兴趣？	非常	比较	一般	不感兴趣
8. 你对亲电、亲核概念了解吗？	非常	比较	一般	不了解
9. 你对“榫卯结构”了解吗？	非常	比较	一般	不了解
10. 你觉得基础知识重要吗？	非常	比较	一般	不重要
11. 你对“文化自信”了解吗？	非常	比较	一般	不了解
12. 你在化学知识学习中了解或者体会到民族自豪感吗？	非常	比较	一般	没有
13. 你对“绿水青山就是金山银山”“绿色发展和绿色生活”这些保护生态的理念了解吗？	非常	比较	一般	不了解
14. 你对理论联系实际的方法了解吗？	非常	比较	一般	没有

题号	选A人数	选A比例	选B人数	选B比例	选C人数	选C比例	选D人数	选D比例
1	256	60.95%	95	22.62%	43	10.24%	26	6.19%
2	167	39.76%	166	39.52%	61	14.52%	26	6.19%
3	233	55.48%	128	30.48%	64	15.24%	12	2.86%
4	302	71.90%	50	11.90%	10	2.38%	58	13.81%
5	200	47.62%	156	37.14%	44	10.48%	20	4.76%
6	218	51.90%	136	32.38%	34	8.10%	32	7.62%
7	240	57.14%	100	23.81%	80	19.05%	0	0.00%
8	288	68.57%	64	15.24%	52	12.38%	16	3.81%
9	142	33.81%	204	48.57%	68	16.19%	39	9.29%
10	257	61.19%	84	20.00%	25	5.95%	54	12.86%
11	203	48.33%	144	34.26%	24	5.71%	49	11.67%
12	40	9.52%	20	4.76%	360	85.71%	0	0.00%
13	136	32.38%	210	50.00%	44	10.48%	30	7.14%
14	160	38.10%	180	42.86%	60	14.28%	20	4.76%

试剂名称	纯度/%	制造商	CAS	规格/g	价格/元	保存方法
4, 4’-联吡啶(L_N1)	98.9	上海萨恩化学技术有限公司	553-26-4	25	60	普通
1, 2-双(4-吡啶)乙烷(L_N2)	98.9	吉林省研伸科技有限公司	4916-57-8	5	382.5	普通
1, 4-二(对吡啶基)苯(L_N3)	97.9	吉林省研伸科技有限公司	113682-56-7	5	325	普通
1, 4-二吡啶-2, 5-二甲氧基苯(L_N4)	98.9	吉林省研伸科技有限公司	1415393-43-9	5	360	普通
4, 4’-二(4-吡啶基)联苯(L_N5)	98.9	吉林省研伸科技有限公司	319430-87-0	5	300	普通
9, 10-二(4-吡啶基)蒽(L_N6)	98.9	吉林省研伸科技有限公司	194861-72-8	5	300	普通
9, 10-二-β-(4-吡啶基)乙烯基蒽(L_N7)	98.9	吉林省研伸科技有限公司	113308-38-6	5	300	普通
1, 3, 5-三(4-吡啶基)苯(L_N8)	99.9	吉林省研伸科技有限公司	170165-84-1	5	384	普通
4-(2, 4, 5-三吡啶-4-基苯基)吡啶(L_N9)	97.9	吉林省研伸科技有限公司	170165-81-8	5	300	普通
四苯基硼酸钠(L_B)	99.9	上海萨恩化学技术有限公司	143-66-8	25	70	普通
三氟甲烷磺酸镝(M)	99.9	上海萨恩化学技术有限公司	139177-62-1	25	488	普通

仪器名称	型号	制造商
珀金埃尔默荧光分光光度计	FL8500	珀金埃尔默企业管理(上海)有限公司
X射线衍射仪	DMAXU1TIMAIV	日本理学
单晶X衍射仪	Bruker Smart Apex Ⅱ CCD型	德国布鲁克公司
电热鼓风干燥箱	DHG-9070A	上海一恒科学仪器有限公司
电子天平	ME104E/02	METTLER TOLEDO(中国梅特勒-托利多仪器有限公司)
显微镜	XTS20	华威科创科技有限公司
手提紫外检测灯	ZF-7A	上海宝山顾村电光仪器厂

化合物	L_N	晶型及颜色	产率	化合物	L_N	晶型及颜色	产率
1	L_N1	淡黄色长方形块状晶体	49%	6	L_N6	黄色块状晶体	91%
2	L_N2	无色长条块状晶体	56%	7	L_N7	橙色长条块状晶体	93%
3	L_N3	淡黄色块状晶体	83%	8	L_N8	无色块状晶体	47%
4	L_N4	黄色块状晶体	85%	9	L_N9	无色块状晶体	39%
5	L_N5	淡黄色长条块状晶体	87%

Designing and Exploring "Visible" B←N Bond Coordination Compounds Based on Lewis Acid-Base Interaction in Laboratory Teaching

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组数	合成	表征
1	√	粉末衍射测试中，因将化合物6研磨过细，导致峰出现宽化现象
2	√	√
3	√	荧光光谱测试中，配体7在稀释时被引入杂质
4	√	√
5	√	单晶衍射显示化合物6所得个别数据与教师提供的数据偏差较大
6	√	√
7	化合物7不是纯相，主要是由于加入过量的三氟甲烷磺酸镝	√
8	√	√
9	√	√
10	化合物5不是纯相，三氟甲烷磺酸镝用量不足	√

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