新型铁(III)配合物：FeCl4(C5N2H6)(C5N2H5)的结构研究、振动、光学、热性能和赫什菲尔德表面分析
对铁配合物与席夫碱配体的配位化学的研究已经产生了由于子网络之间的相互作用而表现出新特性共存的材料。
铁基化合物由于其在催化、生物学、医学甚至农业中的广泛应用而受到人们的广泛关注。另一方面，吡啶衍生物在农用化学品和制药领域引起了越来越多的关注。
事实上，氢键对于多功能杂化化合物的设计和开发是必要的。为了扩展在这一领域的研究，本次实验员重点关注3-氨基-2-氯吡啶鎓配体与铁金属离子的结合，以构成合适的构建块，通过氢键相互作用生成各种超分子组装体。
此外，赫什菲尔德表面分析在晶体学中的应用不断增加，提供了晶体环境中分子间相互作用和分子形状的可视化图像。
在本研究中报告了一种新型铁(III)络合物的合成、单晶X射线衍射和X射线粉末衍射的结构表征、红外光谱的振动研究、光学性质和热分析。通过赫什菲尔德表面分析研究了晶体中的分子间接触。
将3-氨基-2-氯吡啶鎓溶解于5mL甲醇中(溶液A)。将无水氯化铁(III)溶解于5mL甲醇中(溶液B)。将A溶液滴加到B溶液中，得到黄色溶液。在常温下，将混合物搅拌30分钟，缓慢蒸发3周后，获得适合X射线衍射的红色棱柱晶体。
精心挑选尺寸为(0.42×0.28×0.21)的红色棱柱晶体进行结构分析。原始衍射数据是在298K下使用配备石墨单色仪的Enraf-NoniusCAD4自动四环收集器，使用MoKα辐射（λ=0.71073Å）。
使用SIR2014程序，在F2上通过全矩阵最小二乘法技术进行细化。非氢原子各向异性插入，而氢原子使用AFIX43指令固定，CH=93Å和NH=86Å。应用经验psi扫描吸收校正。
复合物FeCl4(C5N2H6)(C5N2H5)的晶体结构可以描述为有机阳离子和无机阴离子之间的层交替成沿[010]方向延伸的线。阴离子[FeCl4]-沿[001]方向位于阳离子层之间。
[FeCl4]-和(C5N2H6)+通过NH∙∙∙Cl氢键连接，NH∙∙∙Cl氢键将氨基NH基团与Cl原子连接，通过连接正负离子形成阳离子-阴离子相互作用类型，负层并增强离子结构的内聚力。
单晶结构用作起始模型。使用GSAS-EXPGUI软件进行细化。该结果与单晶衍射数据得到的结果完全一致。所有衍射峰均在P21/c空间群中进行索引，并且没有观察到额外的峰。这清楚地表明了FeCl4(C5N2H6)(C5N2H5)的纯度。
在稀释浓度(5×10-4)下记录在甲醇中获得的化合物FeCl4(C5N2H6)(C5N2H5)水合物的紫外-可见光谱。紫外-可见光谱显示358nm(<400nm)处有一个吸收带，表明配体发生π-π跃迁。
因此，根据吸收边波长估计的实验带隙能量(Eg)的值约为2.9eV。该带隙值证实了晶体表现出半导体行为。
Hirshfeld表面分析和相关的2D指纹图是研究不同类型的分子间相互作用以及借助CrystalExplorer程序将晶体结构分解为非共价接触的便捷方法。
使用不同颜色在d范数上映射的赫什菲尔德曲面。红色区域突出显示更紧密的接触，包括NH∙∙∙Cl氢键。蓝色区域代表较长的接触（无交互）。在形状索引图中，相邻的红色和蓝色三角形显示凹入区域，证实了π-π相互作用的存在。
2D指纹图显示了确保结构内聚力的不同类型的相互作用。Cl∙∙∙H/H∙∙∙Cl发挥主导作用，贡献率为68.4%，而Cl∙∙∙∙Cl接触贡献了68.4%，同等次要百分比为9.5%。
接触N...H/H...N显示为对称尖端形状，占总表面积Hirshfeld面积的6.5%。此外，C∙∙∙C接触对2D指纹的贡献比例为1.6%，证实了3-氨基-2-氯吡啶鎓阳离子环之间存在π-π相互作用。
采用室温缓慢蒸发的方法成功合成了新型铁配合物FeCl4(C5N2H6)(C5N2H5)的红色晶体。该化合物在具有P21/c空间群的单斜晶系中结晶，并通过单晶X射线衍射进行解析。PXRD证实了合成样品的高纯度。
红外光谱技术用于识别晶体结构的振动吸收键。因此，通过测量漫反射率和带隙能量（Eg）发现该化合物的电压为2.9eV。热分析TGA-DTA结果证明了配合物的热稳定性。
参考文献：
《简化插入铁化合物的制备》
《使用的影响不同的铁前体化合物》
《化学通讯：从晶体工程到虚拟筛选》
《金属氧酸盐基铁(III)配位络合物杂化物的新组装》
