Ni2＋与双甘氨肽相互作用的理论研究

使用密度泛函的B3PW91方法研究了Ni^2＋离子与二肽的相互作用, 优化了各种可能复合物的三重态、五重态和单重态. 研究结果表明所得配合物的基态为三重态, 基态复合物基本上是以二肽分子中碳链上的两个O原子和末端N原子形成的二齿或三齿配合物. 在气相中基态的最稳定复合物构型为三配位的³I, 而在溶液中为两性离子配合物³VIII. 在配合过程中, 静电相互作用占主导地位. 三重态的配位过程中配体的电子主要转移到空3d轨道和4s4p上而五重态中配体的电子主要转移到单占据d轨道上, 导致自旋密度转移到配体上去. 溶剂化过程中, 溶剂与溶质间的静电相互作用起主导作用.     

咔咯锰(Ⅲ)与锰(V)-氧配合物与含氮配体的轴向配位性质

采用密度泛函理论(DFT)的BP86方法对含氮配体咪唑、甲基咪唑、异丙基咪唑和吡啶与5,10,15-三(五氟苯基)咔咯锰[(TPFC)Mn^Ⅲ]和5,10,15-三(五氟苯基)咔咯锰氧[(TPFC)Mn^VO]的轴向配位性质进行理论研究.计算结果表明配体能与五重态下的(TPFC)Mn^Ⅲ形成有效的轴向配位作用,结合能绝对值次序为：咪唑>4-甲基咪唑>吡啶,与实验结果一致. 另外,结合能和轴向配位键长数据显示,这些配体不能与基态(单重态)或三重态(TPFC)Mn^VO中的Mn^V原子形成有效的轴向配位作用,自然键轨道(NBO)分析表明其Mn^V没有空的3d 轨道来接受配体的孤对电子,但配体可与三重态下的(TPFC)Mn^VO形成弱的配位作用.     

酚氧桥联铜钴异双核配合物的密度泛函研究

用密度泛函方法,在ROB3LYP/SDD//ROB3LYP/LanL2MB水平上,对酚氧桥联CuⅡ-CoⅡ异双核配合物CuCo(TS)(H2O),进行了理论计算.优化得到了它的单、三重态的平衡几何构型,计算了它们的谐振动频率.结果表明,该配合物分子的三重态比单重态稳定;电子自旋布居高度集中在Co(6)及其周围的配体原子上,而Cu（1）则没有发现电子自旋布居; 体系中存在较强的自旋离域效应.体系的前线分子轨道主要由Co(6)的d轨道和配体原子的p轨道组成,这有利于配体原子与Co(6)之间的电子转移.计算结果与实验符合得很好.     

电场对金属串配合物M3(dpa)4Cl2 (M=Co,Rh, Ir; dpa=dipyridylamide)结构的影响

应用密度泛函理论PBE0 方法研究具有分子导线潜在应用的金属串配合物M₃(dpa)₄Cl₂ (1: M=Co, 2: M=Rh, 3: M=Ir; dpa=dipyridylamide)在电场作用下的几何和电子结构. 结果表明: 配合物基态均是二重态. 1和2的M₃⁶⁺金属链形成三中心三电子σ键, 3 中M₃⁶⁺形成三中心四电子σ键且存在弱的δ键. 随金属原子周期数增大其M―M键增强、LUMO与HOMO能隙减小、金属原子的反铁磁耦合减弱以至消失且自旋密度向配体的离域增强. 在Cl4→Cl5 电场作用下, 低电势端的M3－Cl5 键缩短, 高电势端的M2―Cl4 键增长, M―M平均键长略为缩短, M―M键增强, 有利于分子线的电子传递; 分子能量降低, 偶极矩线性增大. 低电势端Cl5的负电荷向高电势端Cl4 转移, 且3 中金属原子的正电荷由高电势端向低电势端的转移较明显, 自旋电子由低电势端向高电势端金属原子移动, 但桥联配体dpa^-与M和Cl 所在的分子轴间没有电荷转移. 电场使LUMO与HOMO能隙减小, 有利于分子的电子输运. 随金属原子周期数增大, 电场作用下M―M平均键长变化减小, LUMO、HOMO的能级交错现象减少.     

含噻吩环的吡啶Ru(II)配合物的电子结构和非线性光学性质

采用密度泛函理论(DFT) B3LYP方法对含有噻吩环的吡啶Ru(II)配合物的电子结构和非线性光学(NLO)性质进行理论研究. 结果表明: 配合物[Ru^II(NH₃)₅L]²⁺(L为含噻吩环的有机基团)中, 配位原子与中心金属离子间没有形成稳定的化学键, 但存在较强的供体-受体(D-A)相互作用; NH₃被羰基(CO)取代后, Ru-C间形成了稳定的σ-π配键, 降低了受体的空轨道能级. 噻吩环的增加增大了体系的共轭程度, 有利于分子内电荷转移, 使配合物的极化率α和一阶超极化率β明显增加. 结合配合物的前线分子轨道分析发现, 电荷转移过程中, 对体系二阶NLO系数贡献较大的是配体内电荷转移(ILCT)和配体间电荷转移(LLCT)跃迁, 羰基引入后配体到金属的电荷转移(LMCT)使配合物[Ru^II(CO)₅L]²⁺比对应的配合物[Ru^II(NH₃)₅L]²⁺的β值增大约7倍.     

NFeN结构和性质及反应势能曲线

用B3LYP/6-311+G(d)方法对化合物NFeN弯曲型和直线型的不同自旋多重度多个电子态的几何结构、电子结构、能量和振动光谱进行了计算研究. 结果表明, 单重态中Fe―N键长普遍比三重态和五重态中的短, 在155 pm左右; NFeN三重态电子结构最丰富, 自然键轨道和Mulliken布居显示Fe―N键具有部分离子键特征; 两种结构的所有稳定态中能量最低的是1⁵A₂态, 能量相近的有1³B₁、1³A₂、1³B₂和1¹A₁态, 直线型中能量最低是³Δ_g态; 相对于分子基态反应物Fe(a⁵D)+N₂(X¹Σ_g⁺)所有电子态的能量都偏高, 该反应在热力学上是不利的, 但是对于原子态反应物Fe(a⁵D)+2N(⁴S)则是放热反应; 计算振动频率和强度与实验较吻合的是1³B₁态; 复合物FeN₂与化合物NFeN结构差异明显; Fe原子直接插入N₂分子的势能曲线表明该反应能垒很高, 在动力学上也是不利的.     

新型希土4-羟基-7-三氟甲基-3-喹啉基甲酸乙酯配合物的光物理性质

首次合成了五种新型希土(Eu³⁺, Tb³⁺, Gd³⁺, Sm³⁺, Dy³⁺)配合物。配体为带有喹啉环的4-羟基-7-三氟甲基-3-喹啉基甲酸乙酯。并用元素分析、红外光谱和热分析方法确定了配合物的组成。通过测定钆配合物的低温磷光光谱表明4-羟基-7-三氟甲基-3-喹啉基甲酸乙酯的三重态能级为22000 cm^-1。配合物的光物理性质表明配体的三重态能级适于希土Eu³⁺, Sm³⁺, Dy³⁺和Tb³⁺，特别是Tb³⁺的发光。     

三元配合物RE(Et2dtc)3(phen)热化学性质的规律性

在无水乙醇中, 用铜试剂(NaEt₂dtc•3H₂O)和邻菲咯啉(o-phen•H₂O)分别与13种低水合氯化稀土合成了三元固态配合物(其中5种尚未见文献报道), 确定它们的组成可用通式RE(Et₂dtc)₃(phen)表示. IR光谱表明配合物中RE³⁺与3个NaEt₂dtc中的6个硫原子双齿配位, 同时与o-phen中的2个氮原子双齿配位. 用RD496-Ⅲ微量热计测定了298.15 K下13种水合氯化稀土盐及两个配体在无水乙醇中的溶解焓, 两个配体醇溶液的混合焓及13种化合物液相生成反应的焓变, 并通过合理的热化学循环, 求得了标题配合物的固相生成反应焓变; 测定了标题配合物298.15 K的比热容. 用RBC-II精密转动弹热量计测定了标题配合物的恒容燃烧热, 计算了它们的标准摩尔燃烧焓和标准摩尔生成焓. 发现系列配合物RE(Et₂dtc)₃(phen) (RE＝La, Pr, Nd, Sm～Lu)的多项热化学性质, 如低水合氯化稀土盐在无水乙醇中的溶解焓以及配合物的液相生成反应焓变和固相生成反应焓变、常温比热容、标准摩尔燃烧焓和标准摩尔生成焓都与稀土原子序数作图呈现“三分组现象”. 较集中地反映出配合物中RE³⁺与配体间的化学键有一定程度的共价性, 这是由于稀土离子5s²5p⁶轨道对4f电子的不完全屏蔽引起的.     

H2S键合金属(II)咪唑卟啉配合物的结构、光谱和反应活性

选取8个典型的二价金属咪唑卟啉MP(M=Ca, Mg, Zn, Cu, Ni, Fe, Co, Mn; P代表咪唑卟啉)与H₂S(L)形成轴向金属配合物(L-MP; L-MP^*-L, P^*代表卟啉), 应用轨道和自旋概念密度泛函工具, 在优化构型的基础上, 通过自然键轨道(NBO)方法和前线轨道能级研究了它们的分子结构、光谱性质和反应活性. 模拟结果揭示L-MP和L-MP^*-L结构、光谱及其反应活性不同于其前体MP. MP排斥钙而选择镁; L对MP的结构影响较少, 与咪唑铁卟啉(FeP)能形成最稳定的单轴配合物(L-FeP), 其电子吸收光谱较前体FeP有显著的变化; 铁的亲核Fukui轨道指数值(f_Fe⁺)大于其他原子的Fukui指数, 且发生符号改变. 铁体系的自旋极化Fukui密度图也支持以上结论. 在这些典型的赤道键合配合物中, 金属M与N(S)原子之间的二级微扰相互作用能、自然电荷以及概念密度泛函指数等存在一系列线性关系. 以上结果可为理解内源性H₂S与血管性物质的相互作用机理提供启示.     

三元配合物RE(Et2dtc)3(phen)热化学性质的规律性

在无水乙醇中, 用铜试剂(NaEt₂dtc•3H₂O)和邻菲咯啉(o-phen•H₂O)分别与13种低水合氯化稀土合成了三元固态配合物(其中5种尚未见文献报道), 确定它们的组成可用通式RE(Et₂dtc)₃(phen)表示. IR光谱表明配合物中RE³⁺与3个NaEt₂dtc中的6个硫原子双齿配位, 同时与o-phen中的2个氮原子双齿配位. 用RD496-Ⅲ微量热计测定了298.15 K下13种水合氯化稀土盐及两个配体在无水乙醇中的溶解焓, 两个配体醇溶液的混合焓及13种化合物液相生成反应的焓变, 并通过合理的热化学循环, 求得了标题配合物的固相生成反应焓变; 测定了标题配合物298.15 K的比热容. 用RBC-II精密转动弹热量计测定了标题配合物的恒容燃烧热, 计算了它们的标准摩尔燃烧焓和标准摩尔生成焓. 发现系列配合物RE(Et₂dtc)₃(phen) (RE＝La, Pr, Nd, Sm～Lu)的多项热化学性质, 如低水合氯化稀土盐在无水乙醇中的溶解焓以及配合物的液相生成反应焓变和固相生成反应焓变、常温比热容、标准摩尔燃烧焓和标准摩尔生成焓都与稀土原子序数作图呈现“三分组现象”. 较集中地反映出配合物中RE³⁺与配体间的化学键有一定程度的共价性, 这是由于稀土离子5s²5p⁶轨道对4f电子的不完全屏蔽引起的.     

喹啉-2-甲醛缩4-氟苯基氨基硫脲Cd（Ⅱ）/Fe（Ⅲ）配合物的合成、晶体结构和DNA结合性质

合成并通过单晶衍射、元素分析、红外光谱表征了配合物[Cd₂（L）₂（NO₃）₂]（1）、[Fe （L）₂]NO₃·3CH₃OH （2）和配体硝酸盐（H₂L） NO₃（HL=喹啉-2-甲醛缩4-氟苯基氨基硫脲）。单晶衍射结果表明,双核配合物1中,每个Cd（Ⅱ）离子与一个N₂S供体L^-、一个双齿配位的硝酸根和相邻缩氨基硫脲配体的μ₂-桥联S原子配位,采取扭曲的八面体配位构型。配合物2中,Fe（Ⅲ）离子与来自2个三齿配体L^-的4个N原子和2个S原子配位,同样采取扭曲的八面体配位构型。荧光光谱、紫外光谱以及粘度实验结果表明,配合物2与ct-DNA的结合模式为插入的结合方式,而配体HL和配合物1与ct-DNA以沟面结合的方式相互作用,且配合物2与ct-DNA的结合能力优于配体和配合物1。另外,细胞毒理实验结果表明3种化合物中配合物2具有最强的抑制HeLa肿瘤细胞增殖能力。     

8-羟基喹啉银(铂)金属配合物电子光谱与非线性光学性质

运用密度泛函理论B3LYP方法对8-羟基喹啉(银、铂)(AgQ、PtQ₂)金属配合物及其衍生物的非线性光学性质进行理论计算研究. 结果表明: 引入取代基使铂配合物的最强吸收波长产生较大红移. 最低能量跃迁吸收来自最高占据分子轨道(HOMO)到最低空分子轨道(LUMO)的d→π^*和π→π^*跃迁, 属于金属配体电荷转移(MLCT)与配体配体电荷转移(LLCT). 金属银和铂掺杂8-羟基喹啉使其三阶非线性光学系数γ值明显增大, 并且在配合物上引入―Ph, ―PhOCH₃, ―PhF₂, ―PhF₅基团将进一步增大γ值. 引入基团的供电子性越强, γ值增大的幅度越大, 引入基团的吸电子性越强, γ值增大的幅度越小.     

8-羟基喹啉铍及其衍生物电子光谱性质的含时密度泛函理论研究

运用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法和abinitioHF单激发组态相互作用(CIS)法分别优化了有机金属配合物8-羟基喹啉铍(BeQ₂)及其3种衍生物分子的基态及最低激发单重态几何结构.系统分析了分子结构、前线分子轨道特征和能级分布规律以探索电子跃迁机理.应用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算分子的电子光谱,揭示了BeQ₂及其衍生物的发光源于配体中π→π^*电子跃迁,指出通过配体修饰可以有效地影响配合物前线分子轨道分布,调整发光波段,并有效提高电荷转移量.     

8-羟基喹啉锰配合物电子结构和光谱性质的含时密度泛函研究

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法, 对8-羟基喹啉锰配合物进行结构优化, 探讨了配合物的结构、分子轨道能级和组成、电荷分布和转移等; 采用含时密度泛函理论(TDDFT)B3LYP/6-31G(d,p)方法对配合物的电子结构进行计算, 获得其吸收光谱. 结果表明, Mn(Ⅲ)与8-羟基喹啉中的N原子和O原子形成不对称六配位的稳定配合物, 金属锰对前线轨道的贡献很大, 在HOMO轨道中占28.53%, 在LUMO轨道中占68.30%; 中心金属锰(Ⅲ)强烈地参与发光, 电子在基态与激发态之间的跃迁, 主要是中心金属锰及8-羟基喹啉配体间的电荷转移, 在可见光区存在2个强度较大的吸收峰, 分别位于756.8 nm和532.7 nm处. 通过对双分子体系的研究发现, 相邻2个分子之间能够进行微量电荷的转移, 分子间的相互作用对前线轨道组成有明显的影响.     

钒邻苯二酚双齿配合物从头算研究

运用Gaussian 94W量子化学程序包,采用LanL2DZ基组,对钒邻苯二酚双齿配合物结构单元V(cat)₃^n-(n=1,2)进行从头算研究。探讨这些配合物的稳定性、分子轨道能量、原子净电荷布居规律以及处于前沿的一些分子轨道的组成特征,为过渡金属双齿配合物的合成、分子组装及其在酶和蛋白质中的活性部位研究提供理论参考。     

杂双核(H)Rh-Cr配合物中乙烯插入RhI—H键反应的密度泛函研究

采用密度泛函理论B3LYP方法研究了配体和配位数对乙烯插入杂双核(CO)₄Cr(m-PH₂)₂RhH(L_n) (L＝CO或PH₃, n＝1或2)配合物中Rh—H键反应的影响. 计算结果表明, 六配位乙烯复合物中乙烯与铑之间轨道相互作用主要为乙烯到铑中心的s供体相互作用; 而五配位乙烯复合物中乙烯与铑中心间相互作用涉及乙烯到铑中心的s供体相互作用和铑到乙烯的p反馈作用. PH₃配体在热力学上不利于该反应. 处于氢配体对位的膦配体能加速乙烯插入反应. 乙烯插入的五配位反应途径占优势. Cr(CO)₄部分的引入降低了乙烯插入反应的活化能.     

非血红素铁(III)活化氧分子反应的自旋轨道耦合和零场分裂

采用密度泛函理论对原儿茶酚3,4-双加氧酶(3,4-PCD)活化O₂分子的反应机理进行了探讨. 初始复合物, 六重态⁶1的超快形成主要归因于电子交换诱导系间穿越(EISC), Fe d_z:O₂ π^*(z)是主要的交换通道, 在Fe―O键长为0.2487 nm处, 交换重叠积分S_ij=ád_z α|π^*(z) β>=0.3758. 从六重态⁶1 形成四重态中间体⁴1, 有两种效应共存, 即电子交换耦合作用和自旋轨道耦合(SOC)作用, 且相互竞争. 计算结果表明, 自旋轨道耦合(SOC)作用起主导因素(SOC=353.16 cm^-1). 至于O―O键的解离主要取决于儿茶酚(PCA)最高占据分子轨道(HOMO)的电子转移, 非血红素酶的铁中心仅承担PCA向O₂电子转移的缓冲作用.²²     

配合物[Pd(L-tyr)2]•0.5H2O的晶体结构、稳定性及其与DNA作用研究

合成了配合物[Pd(L-tyr)₂]•0.5H₂O单晶(L-tyr^－为酪氨酸根). 配合物属于单斜晶系, P2(1)空间群. L-tyr^－的羧基氧原子和氨基氮原子与Pd(II)离子配位, 形成两个五元螯合环的平面结构. 配合物分子之间存在配位螯合环-配位螯合环的弱相互作用、苯酚环-苯酚环之间的π-π堆积作用以及水分子与配体之间的氢键作用. 水溶液中配合物的累积稳定常数为10¹⁷数量级, 表明配体与离子形成较强的配位共价键. 配合物与鱼精DNA作用的紫外光谱、CD光谱和荧光光谱表明, 两者之间有较强的相互作用, 并以插入作用方式为主.     

马来腈二硫纶·邻菲咯啉镍(Ⅱ)配合物的电子光谱和理论研究

测量了标题配合物Ni(mnt)(phen)在多种介质中的电子吸收光谱和发射光谱,使用密度泛函理论的B3LYP方法和分子轨道理论的PM3方法研究了其气态分子几何构型、电子结构和成键,用ZINDO／S方法通过多组态的组态相互作用(CI)计算解释了实验光谱．结果表明：该配合物分子为平面结构,对称性属于点群C2v,基态为自旋三重态,配位键Ni-N和Ni-S为典型的共价结合,Ni的3d电子反馈效应较显著;可见区的吸收带和发射带(对应于基态电子组态到较低能量激发态组态的跃迁)本质上属于配体phen到mnt^2-的荷移跃迁(LL'CT),紫外区的吸收带本质上属于配体的π→π*跃迁。     

含轴向咪唑配体的手性SalenCo(III)配合物ECD谱的理论解析

用密度泛函理论(DFT)方法, 在B3LYP和混合基组(C, H原子用6-31G^*; Co, N, O用6-311+G(2d,p))水平上, 对含轴向配体的三种Co(III)席夫碱配合物[Co(MeO-salen)(Im)₂]⁺、[Co(MeO-salen)(2-MeIm)₂]⁺和[Co(MeO-salen)(MeIm)₂]⁺ (Im=咪唑, MeIm=1-甲基咪唑, 2-MeIm=2-甲基咪唑, MeO-salenH₂=salen型席夫碱, 即(R,R)-N,N′-双(5-甲氧基亚水杨基)-1,2-二亚胺基环己烷)在二氯甲烷溶液中的基态结构进行了优化, 并用含时密度泛函理论(TDDFT)方法, 在相同泛函和基组水平上计算了其激发能、振子强度和旋转强度. 这些计算中均用极化连续介质模型(PCM)考虑了溶剂效应. 计算的电子圆二色(ECD)谱与实验谱吻合较好. 通过对有关跃迁性质的分析, 对实验电子圆二色光谱进行了解析与指认. 结果表明, 长波区的第一个圆二色(CD)吸收带主要是由π→d荷移跃迁(LMCT)引起的, 而不是通常认为的d→d跃迁. 轴向配体的加入对配合物前两个CD吸收带的符号没有影响, 但会影响带形和强度. 手性salen配合物的绝对构型为λ(RR)时, 第一个CD吸收带为正, 第二个为负. 这些结论对于深入理解该类配合物的电子结构和手征光学性质具有重要的科学意义.