二茂锆衍生物的量子化学计算Ⅰ.一氯一氢二茂锆络合物的EHMO计算

本文采用EHMO方法计算了Gp₂Zr(H)Cl络合物的分子轨道、能级和电荷分布.计算结果表明:(1)最低空轨道主要是由中心金属锆原子的4d_(?)-y²,4d_z²和4d_y²,所组成;最高填满轨道主要由两个环戊二烯基配位体的原子轨道所组成.(2)此络合物的电荷分布是:中心金属锆原子带正电荷,两个Cp环及Cl,H配位体带负电荷.(3)Zr-H键长接近于Zr⁴⁺和H^-的离子半径之和,而不是Zr和H原子的共价半径之和.这表明Zr-H键可能更接近于具有离子键的特征.     

四角畸变(D4h)的钴(Ⅱ)络合物电子光谱的配位场解析

本文对络合物[Co(C₁₈H₁₈N₆)(SCN)₂]·5H₂O的电子吸收光谱用配位场方法进行了分析,从而获得了各种配位场参数,讨论了这些参数的化学意义,并利用这些参数值与d⁷组态的能量矩阵计算出配位场的所有允许与禁阻跃迁,结果推算值与实测谱带位置极为拟合。     

络合物稳定常数的计算

本文介绍了计算络合物稳定常数的八种方法,它们是:1.lgK₁=Az²/r+Bx_±+C.2.两相似金属离子与一系列配位体络合时,lgK₁间一的线性关系。3.两相似配位体与一系列金属离子络合时,lgK₁间的线性关系。4.一系列相似配位体与同一金属离子络合时,lgK₁与∑pK_a间的线性关系。5.一系列相近z²/r的金属离子与同一配位体络合时lgK₁与x_±间的线性关系。6.一系列相近x的金属离子与同一配位体络合时lgK₁与z²/r间的线性关系。7.金属离子随z²/r和x而变化的络合次序。8.∑pK_a较大的配位体与z²/r较大的金属离子匹配,电负性较小的配位体与电负性大的金属离子匹配。     

联苯基桥连双核茂锆化合物的合成及催化乙烯聚合

4,4′-二溴联苯与n-BuLi反应得到对-联苯基二锂,再与四甲基环戊烯酮进行羰基加成,酸催化脱水,一步得到对-联苯基桥连四甲基环戊二烯配体4-(C₅Me₄H)C₆H₄-C₆H₄(C₅Me₄H)-4(1).配体1相继与n-BuLi和ZrCl₄反应得到相应的联苯基桥连双(单茂三氯化锆)4-(C₅Me₄ZrCl₃)C₆H₄-C₆H₄(C₅Me₄ZrCl₃)-4,不经分离直接与环戊二烯基锂或茚基锂反应得到相应的双核锆化合物4-(C₅MeZrCl₂Cp′)C₆H₄-C₆H₄·(C₅Me₄ZrCl₂Cp′)-4[Cp′=C₅H₅(2),C₉H₇(3)].研究了在MAO(MethylAluminoxane)助催化下,化合物2和3对乙烯聚合的催化性能.化合物2和3都显示了非常高的催化活性,并在较高的温度下达到最高活性.     

CpTiCl3-LiAIH4体系的研究——环状缩醛和缩酮的还原

去来川等人曾对Cp₂TiCl₂和LiAlH₄反应生成的钛-铝络合物的结构、组成及其催化作用进行了详细研究,佐滕等人曾以Cp₂TiCl₂作催化剂,用LiAIH₄还原丙烯醇和苄醇等化合物,结果羟基被还原,我们曾用Cp₂TiCl₂-LiAlH₄体系对芳香族的二元醇、二元酮及其它有机官能团的还原进行了研究。     

聚丙烯酸/聚(苯乙烯-丙烯酸)二苯酰基甲烷铕(Ⅲ)配合物的合成及其荧光性能

铕(Ⅲ)和二苯甲酰甲烷(HDBM)形成的有机配合物与聚丙烯酸(PAA)(M_n=5000)、聚(苯乙烯-丙烯酸)(PSAA)(M_n=3000)发生配位反应,分别得到配位聚合物Eu(Ⅲ)-DBM-PAA和NaEu(Ⅲ)-DBM-PSAA,产率分别为89.7%和87.3%.红外光谱、紫外光谱、X光电子能谱测试表明,Eu³⁺分别与PAA,PSAA和DBM-发生配位,元素分析和电导率测定结果证明,1个Eu³⁺分别与PAA中2个链节或PSAA中3个链节的羧基和1个DBM-发生配位.Eu³⁺离子在配位聚合物Eu(Ⅲ)-DBM-PAA和Eu(Ⅲ)-DBM-PSAA中的含量分别为28.46%和12.23%.荧光光谱表明,常温下配位聚合物在紫外光下发出强的红光,主要是Eu³⁺离子的5D0→7F2的能级跃迁.     

三价锆有机化合物的ESR谱研究

利用Cp₂ZrHCl、(Cp₂ZrCl)₂、Cp₂ZrH(μ-H)与不含活泼氢的氮、膦类配体作用,可得到一系列热稳定的三价锆配合物,对其进行了ESR谱研究,其中17种配合物的波谱参数为首次报道。     

新型二茂锆化合物(1,2-Ph2-4-PrCp)2ZrCl2的合成及催化烯烃聚合反应研究

3,4-二苯基环戊-2-烯-1-酮与丙基锂反应,经酸化脱水得新环戊二烯衍生物1,2-二苯基-4-丙基-1,3-环戊二烯(1).用丁基锂处理1得到相应的环戊二烯基锂,再与ZrCl₄在甲苯中反应,生成大立体阻碍二氯二茂锆化合物(1,2-Ph₂-4-PrCp)₂ZrCl₂(2).化合物1和2均经元素分析和核磁共振谱学表征.经甲基铝氧烷(MAO)活化,化合物2在较低Al/Zr比条件下既可有效地催化乙烯聚合,生成高分子量、高熔化温度聚乙烯.2/MAO体系对丙烯聚合表现出高活性,生成低分子量齐聚物,其分子量随聚合温度的降低而升高.     

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.     

CNDO/2法计算二茂锆卤化物的电子结构

本文将Pople的闭壳层CNDO/2程序改编成将原子中s,p,d亚层分开处理,并扩展到可计算锆化合物的CNDO/2-TM程序;选取了锆的有关参数;计算了Cp_2ZrX_2(X=F,Cl)分子的电子结构.得到的氯化物分子轨道的能级次序和间隔与光电子能谱相符.计算的偶极矩为5.88D,与实验值相近.计算结果还说明Cp_2ZrX_2是有一定离子性的共价化合物.中心锆原子约呈 1价.金属锆的5s轨道参与茂环的σ键,5p轨道通过移入电子参与茂环σ键,而4d轨道则参与茂环的π键,但成键所占成分不大.Zr-F键的离子性占51％,Zr-Cl键的离子性占44％,Zr-Cp键的共价性在84～93％之间.     

f夹心化合物的配位场理论

应用唐敖庆等发展的配位场理论方法,从旋转群一点群的偶合V系数出发,研究了f夹心化合物在D₈配位场下的能级分裂.对于fⁿ(n=1～13)所有组态的基谱项进行了讨论,计算结果用三个参数A,B,C来表示,这些参数用MO计算来确定.计算了D₈群的V系数,SO(3)-D₈的S系数,SO(3)-D₈的部分V系数以及fⁿ组态各基谱项的分裂能级,波函数和Zeeman矩阵元.其结果不仅适用于f夹心化合物,而且适用于具有D₈对称性的f金属络合物.     

双(环戊二烯基)二氯化锆催化合成乙烯-笼型倍半硅氧烷杂化共聚物及其结构表征

通过双(环戊二烯基)二氯化锆(Cp₂ZrCl₂)催化剂和改良的甲基铝氧烷(MMAO)助催化剂, 合成了无机-有机杂化共聚物. 研究了2种具有不同单乙烯基反应基团的笼型倍半硅氧烷(POSS)与乙烯的聚合. 对共聚产物的结构、 热力学性质、 分子量及其分布等进行了研究. 共聚单体(POSS)的插入率在0.01%~0.30%之间, 随着共聚单体在共聚物中摩尔分数的增大, 聚合物的熔点和熔解热降低. 共聚物的热重分析结果显示, 乙烯-POSS共聚物拥有更高的热分解温度以及较高的热分解残留量. 随着POSS的加入, 聚合物的分子量明显提高, 聚合物的分子量分布变宽.     

聚乙烯载体催化剂的制备与表征

不同目数的聚乙烯粉末通过辐射方法接枝了4-乙烯基吡啶官能团.经甲基铝氧烷(MAO)预处理后负载了茂金属催化剂Cp₂ZrCl₂.光电子能谱和红外光谱结果表明催化剂通过MAO的作用负载在聚乙烯接枝4-乙烯基吡啶聚合物上.4-乙烯基吡啶的接枝含量、催化剂的负载率以及载体催化剂对乙烯单体的活性均随着聚乙烯粉末的颗粒减小而增大.     

氮混杂金属卟啉吸收光谱性质的理论研究

采用密度泛函理论在B3LYP/6-31+G(d)水平上研究了4种金属Mg, Ni, Cu, Zn配位的自由卟啉(FBP)及氮混杂卟啉(NECP)的几何结构及分子轨道能级. 采用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法计算了金属与2种卟啉配位后在气体条件下的电子吸收光谱, 包括激发能、 吸收波长、 跃迁组成和振子强度.计算结果表明, 与金属配位的FBP(M-FBP)具有D_4h对称性, 分子轨道能级HOMO/HOMO-1和LUMO/LUMO+1因能级相近发生简并, HOMO-LUMO轨道能级差大约3.0 eV, 在Soret带出现较强吸收峰.由于C/N原子位置的改变, 非对称性结构的M-NECP前线轨道组成发生改变, 轨道能级差(HOMO-LUMO)减小至2.6 eV左右, 且能级发生分裂, Soret带出现多个电子吸收谱峰, Q带也出现吸收峰. 本文研究了水、 氯仿和苯3种不同极性溶剂对M-FBP和M-NECP的分子轨道及电子吸收光谱的影响, 结果表明, 随溶剂极性减弱金属配合物的电子吸收光谱发生红移, 并且吸收峰强度增强.     

NiNb2O6半导体电极的能级结构和腐蚀机理研究

本文通过测量伏安特性和光谱响应研究了被还原的n型NiNb₂O₆半导体单晶电极的光电化学性质及其能级结构,观察到两个吸收带,强者在3.24eV,对应于氧-锯跃迁;弱者在1.75eV,在可见光区,对应于镍-铌跃迁。探讨了阳极暗腐蚀、光腐蚀和水的光电解机理,绘出了NiNb₂O₆的电子能级图和主要的裂解能级。     

金属四重键化合物M2X4(PMe3)4(M=Cr,Mo,W;X=F,Cl,Br,I)结构和电子光谱的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论方法,在TZ2P-STO基组水平下,对金属四重键化合物M2Cl4(PMe3)4(M=Cr,Mo,W)和Mo2X4(PMe3)4(X=F,Cl,Br,I)的几何结构进行优化,分析了电子结构,并运用TDDFT方法对其低占据激发态进行了计算.考虑相对论效应的ZORA方法能够较好地重现M2X4(PMe3)4的几何结构.M2X4(PMe3)4的电子结构分析表明其d电子的组态为σ2π4δ2,前线轨道能级顺序为πlig<πd/σd<δd<δd*.金属原子和卤素配体的改变虽然使轨道能量发生变化,但没有影响轨道的排布顺序.TDDFT方法对M2X4(PMe3)4δd→δd*和πd→δd*跃迁能量的计算较为准确,对πlig→δd*(LMCT)跃迁能量的计算误差较大.金属原子、卤素配体以及相对论效应对激发能的影响可以根据分子轨道能级的变化给予解释.     

用电荷和构型自洽的EHMO法计算二茂锆卤化物的电子结构

黄贻琛等曾用未经电荷自洽的 EHMO 法计算了 Cp_2ZrX_2(X=F、Cl、I)的电子结构,得到这类络合物基本上是离子型的结论.我们采用改进的电荷和构型自洽的 EHMO 法对该络合物进行研究,认为它们是具有一定离子性的共价型络合物.计算所得偶极矩与实测值相近.     

第一性原理研究富勒烯衍生物PCBM的近边X射线吸收精细结构谱

富勒烯衍生物^{[6, 6]}-苯基-C₆₁-丁酸甲酯(PCBM)在有机聚合物太阳能电池的电子输运方面扮演着非常重要的角色.利用密度泛函理论计算了PCBM的近边X射线吸收精细结构谱及未占据分子轨道.通过对比计算得到的PCBM分子中不等价碳原子的谱线总和,将该分子的主要共振吸收峰进行了标定.我们分析了第一个π^*共振吸收峰高能区右肩吸收峰的来源,并确定了该吸收峰主要来自于C₆₀笼子中碳原子能量较高的未占据分子轨道的跃迁.     

四氯化钼催化丁二烯1,2-聚合体系的紫外可见光谱研究

对四价钼系催化丁二烯1,2-聚合中Mo(Ⅳ)络合物的紫外可见光谱进行了研究.MoCl₄乙酸乙酯溶液呈棕红色,显顺磁性.在光谱的紫区和红区共有3个自旋允许d-d跃迁吸收带.Mo(Ⅳ)八面体络合物上各种配体的交换对光谱吸收带位置无影响.Mo(Ⅳ)在512nm处的特征吸收带随Al(i-Bu)₃/Mo或Al(i-Bu)₂OPh/Mo增加而渐趋消失,这是Mo(Ⅳ)→Mo(Ⅲ)反应的标志.在MoCl_4-n·(OC₈H₁₇)_n-Bd-Al(i-Bu)₂OPh₃组分陈化体系中Mo(Ⅳ)的还原得到加快,催化聚合活性亦有提高。     

硝基芳烃对梨形四膜虫毒性的QSAR研究

用30种硝基芳烃化合物DFT-B3LYP/6-311G**全优化计算结构参数: 最高占有和最低未占分子轨道能级(E_HOMO和E_LUMO)、次最高占有和次最低未占分子轨道能级(E_NHOMO和E_NLUMO)、前线轨道能级差(ΔE＝E_LUMO－E_HOMO)、分子的总能量(E_T)、硝基和硝基碳上净电荷(Q_NO2和Q_C-NO2)、与卤素相连碳原子上的净电荷(Q_C-X)、分子偶极矩(μ)和分子体积(V), 结合文献中的疏水性参数(log K_ow), 按取代基类型和数目分类进行其对梨形四膜虫急性毒性(－log IC₅₀)的定量构效关系(QSARs)研究. 结果表明, 前线轨道能级对硝基芳烃毒性作用有重要贡献, 硝基芳烃对梨形四膜虫的毒性作用主要以与生物分子发生电子转移等化学反应为主, 单硝基芳烃的毒性作用还与疏水性有关. 卤素的存在增加了硝基芳烃化合物的毒性, 卤素易被亲核取代. 对30种标题物作多元线性回归, 所得模型(－log IC₅₀＝18.037＋10.446Q_NO2－41.323ΔE－20.471E_NLUMO＋24.989E_NHOMO, n＝30, R＝0.962, SE＝0.185, F＝78.640, Sig.＝0.000)具有较高毒性预测作用.