铁磁性双核吲哚铜配合物的理论研究

采用密度泛函理论结合对称性破损态方法(DFT-BS),以双亚甲胺席夫碱为配体的双核吲哚铜配合物[Cu2L(AZ)(DMSO)](L=双甲亚胺三阴离子,由1-苯基-3-甲基-4-甲酰吡唑和1,3-二氨-2-丙醇衍生而成;AZ=7-氮杂吲哚阴离子)作为研究对象,通过与实验数据相比较,讨论了在不同密度泛函方法与基组对金属铜配物交换耦合常数的影响.结果表明,4种混合密度泛函方法(B3PW91,B3LYP,B3P86和PBE)及3种单一密度泛函(BPW91,BLYP和BP86)的计算结果都与实验值106cm-1有着相同的符号,但使用单一密度泛函所得到的结果与实验值比较接近.不论是混合密度泛函还是单一密度泛函计算所得到的耦合常数Jab对基组都有很大的依赖性,且BLYP/LANL2DZ水平下计算所得结果与实验数据吻合程度最好.研究表明,铁磁性配合物[Cu2L(AZ)(DMSO)]中存在着自旋离域和自旋极化效应.     

以双亚甲胺席夫碱为配体的双核吡唑铜配合物的磁性理论研究

采用对称性破损态方法结合密度泛函理论,以双亚甲胺席夫碱为配体的双核吡唑铜配合物[Cu_2L(PZ)](L=双甲亚胺三阴离子,由1-苯基-3-甲基-4-甲酰吡唑和1,3-二氨-2-丙醇衍生而成;PZ=吡唑阴离子)作为研究对象,通过与实验数据相比较,讨论了不同密度泛函方法与基组对金属铜配合物磁交换耦合常数的影响.结果表明,4种混合密度泛函方法(B3PW91,B3LYP,B3P86和PBE)及3种单一密度泛函方法(BPW91,BLYP和BP86)的计算结果都能与实验值符号一致,且B3P86方法所得到的结果与实验值最为接近,而单一密度泛函的计算结果误差较大,与实验值吻合程度不好.同时采用B3P86方法计算所得交换耦合常数Jab对基组的依赖性较大.研究表明,2个Cu(Ⅱ)离子之间弱的反铁磁相互作用主要源于单占据分子轨道SOMOs小的能量劈裂.     

以1,2-二甲基咪唑为配体的双核Co(Ⅱ)配合物的磁性理论研究

采用密度泛函理论结合对称破损态方法(DFT-BS),选取反铁磁双核配合物[Co_2(DMIM)_4(μ-O_2,O,O'-SO_4)_2](DMIM=1,2-二甲基咪唑)为研究对象,通过不同密度泛函方法与基组计算双核Co(Ⅱ)配合物体系的磁耦合常数,并将计算结果与实验数据进行比较,寻找DFT-BS方法下最适合本体系的计算条件.结果表明,3种混合密度泛函DFT(PBE0,B3PW91和B3P86)的计算结果都与实验观测值-28 cm~(-1)符号一致,但只有PBE0方法得到的结果和实验数据吻合程度最好.同时,采用PBE0方法计算所得的交换耦合常数Jab对基组有较大的依赖性.研究表明,单占据分子轨道SOMOs较大的能量劈裂导致了2个Co(Ⅱ)离子之间强的反铁磁相互作用.     

邻苯二甲酸单甲酯桥联双核铜(Ⅱ)配合物磁性的理论研究

采用对称性破损态方法结合密度泛函理论,选用典型的强反铁磁双核配合物作为研究对象,通过与实验数据相比较,探讨了不同密度泛函方法与基组对计算铜配合物[Cu2(mMP)4(H2O)2]·H2O交换耦合常数的准确度.结果表明,4种混合密度泛函DFT(B3LYP,B3P86,B3PW91和PBE0)的计算结果都能和实验所观察到的值-324cm-1符号一致,但B3PW91方法得到的结果和实验结果吻合程度最好,同时采用方法B3PW91方法计算所得的交换耦合常数Jab对基组的依赖性较大.研究表明,2个Cu(Ⅱ)离子之间的反铁磁相互作用主要源于单占据分子轨道SOMOs大的能量劈裂和桥联配体O-C-O轨道的重叠.     

3-甲基-4-对甲基苯基-5-(2-吡啶)-1,2,4-三唑桥联的双核铜配合物的磁性理论研究

采用对称性破损态方法结合密度泛函理论,选用反铁磁双核配合物[Cu2(MMBPT)2Cl4(H2O)2.5](MMBPT=3-甲基-4-对甲基苯基-5-(2-吡啶)-1,2,4-三唑)作为研究对象,通过与实验数据相比较,探讨了不同密度泛函方法与基组对计算铜配合物交换耦合常数的准确度.结果表明,4种混合密度泛函DFT(B3LYP,B3P86,B3PW91和PBE0)的计算结果都能和实验所观察到的值-31cm-1符号一致,但只有B3PW91方法得到的结果和实验结果吻合程度最好,同时采用方法B3PW91方法计算所得的交换耦合常数Jab对基组的依赖性较大.研究表明,2个Cu(Ⅱ)离子之间弱的反铁磁相互作用主要源于单占据分子轨道SOMOs小的能量劈裂.     

吡唑/草酸根混合配位的非对称双核铜配合物磁性的理论研究

基于密度泛函理论结合对称性破损态方法,选择不同的泛函方法和基组研究吡唑/草酸根混合配位的非对称双核铜配合物的磁学性质。结果表明,在B3LYP/def2-TZVP水平计算的磁耦合常数为-127.24cm~(-1),与实验值-129cm~(-1)基本吻合,可准确描述吡唑/草酸根混合配位的非对称双核铜配合物的磁学性质。磁轨道和自旋布居分析表明,顺磁中心Cu(Ⅱ)与桥联配体草酸根离子间存在较强的轨道相互作用,其磁轨道主要由顺磁中心Cu(Ⅱ)的3d_x2_(-y)2轨道、桥联配体草酸根离子的π键组成,顺磁中心Cu(Ⅱ)主要是自旋离域机理。配合物磁性与结构关系的研究表明,随着结构参数τ的增加,顺磁中心HS态和BS态自旋密度的平方差和自然磁轨道间重叠积分的平方随之增大,反铁磁性相互作用的贡献增大,配合物磁耦合常数J值减小。     

镍和钯两种金属配合物电子结构和光谱性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT),在PBE0/6-31+G(d)-LANL2DZ水平下优化了Ni和Pd两种金属配合物A和B的基态几何构型,并在相同水平下进行了频率分析以确认都是实频.利用含时密度泛函理论(TD-DFT)和极化连续介质模型(PCM),在TD-PBE0/6-31+G(d)-LANL2DZ水平下,计算了配合物A和B在二氯甲烷溶剂中的电子结构和吸收光谱.计算结果表明,与中心配位原子Pd相比,Ni较强的配位作用使配合物A具有较小的HOMO-LUMO能级差,从而导致配合物A的最大吸收波长发生红移.     

三维超分子锌/锰配合物的合成、晶体结构及理论计算

通过水热法合成了2个新的三维超分子配合物{[Zn_2(pzdc)(L)_2(H_2O)]·H_2O}_n(1)和[Mn(μ_2-O)(H_2O)_2(HL)]·NIPH(2)(H_2pzdc=吡嗪-2,3-二甲酸,H_2NIPH=5-硝基间苯二甲酸,HL=3-(2-吡啶基)吡唑))。并对其进行了元素分析、红外光谱、紫外光谱、热重、荧光光谱、X射线单晶和粉末衍射测定。配合物1是二维网状结构,配合物2为零维结构,这2个配合物通过氢键和π-π相互作用形成了三维超分子网状结构。此外,还用高斯09程序PBE0/LANL2DZ方法对配合物1和2进行了自然键轨道(NBO)分析,计算结果表明配位原子与Zn、Mn离子之间存在着共价作用。     

两种4-氨基安替比林席夫碱-Pt(Ⅱ)配合物电子光谱性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT),在PBE0/6-31+G(d)-LANL2DZ水平下,对两种含有不同取代基的4-氨基安替比林席夫碱-Pt(Ⅱ)配合物A和B的几何构型、前线分子轨道及其分布特征进行理论计算.在优化构型的基础上,用含时密度泛函理论(TD-DFT)在相同水平下对上述配合物进行电子吸收光谱研究.计算还考虑了二氯甲烷溶剂对电子结构和光谱性质的影响.结果表明,配合物A和B的最强吸收波长分别来自于HOMO→LUMO和HOMO-5→LUMO的跃迁,以上跃迁存在明显的分子内电荷转移的特征.此外,在4-氨基安替比林配体上引入强的给电子基团-N(CH3)2,配合物A的最大吸收波长相对于配合物B发生了红移现象.     

吡唑衍生物的铜和银配合物的合成、结构及光谱研究

在有机溶剂中,我们设计合成了4种配合物:[Cu2Cl4pz*2](1),[Cu2Cl4(L2)2](2),[CuCl(L2)2H2O]Cl.H2O(3),[Ag(L3)2]NO3(4)(pz*=3,5-二甲基吡唑;L2=二吡唑甲烷;L3=4-碘-3,5-二甲基吡唑)。通过元素分析、红外光谱、紫外光谱、X-ray粉末和X-ray单晶衍射方法对其结构进行了表征,分析了其光谱及结构特征。结构分析表明,吡唑烷均采取二齿配位模式,配合物1、3和4中金属的配位数分别为五、六和二;配合物2中则存在2种不同配位模式的中心铜离子。并用Gaussian03量子化学程序包,采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,研究了3个铜配合物的稳定性和电荷分布。     

两种8-羟基喹啉锌配合物电子结构和光谱性质的理论研究

采用密度泛函理论在PBE0/6-31+G(d)-LANL2DZ水平下优化了两种8-羟基喹啉锌配合物的基态几何构型,并在相同水平下进行了频率分析以确认稳定点的性质.根据基态优化的构型,在TD-PBE0/6-31+G(d)-LANL2DZ水平下,采用极化连续介质模型(PCM)计算了甲醇溶剂中配合物的电子结构和电子吸收光谱.计算结果表明,配合物B中8-羟基喹啉2号位取代基蒽较大的π共轭作用使其具有较小的HOMO-LUMO能级差,从而使配合物B的最大吸收波长发生了红移现象.     

双环金属铱(Ⅲ)异腈配合物的二阶非线性光学性质

采用密度泛函理论(DFT)方法对双环金属Ir(III)异腈配合物的非线性光学(NLO)性质进行计算研究。用B3PW91(UB3PW91)(金属原子采用LANL2DZ基组,非金属原子采用6-31G*基组)方法对配合物进行几何结构优化。在优化构型基础上,采用B3PW91(UB3PW91)和B3LYP(UB3LYP)方法计算了配合物的第一超极化率(βtot),并用CAM-B3LYP(UCAM-B3LYP)(金属原子采用LANL2DZ基组,非金属原子采用6-31G**基组)方法模拟配合物的吸收光谱。结果表明,主配体的取代基(R1)和副配体的取代基(R2)对第一超极化率值贡献不大。配合物发生氧化还原反应,电荷转移方式增多,电荷转移程度增大,使βtot值显著增加,其中1a+([(C∧N)2Ir(CNR)2]+(R=CH3))发生氧化反应和还原反应的βtot值分别增大了75倍和144倍。因此,这类双环金属铱(III)异腈配合物的氧化还原反应可以有效地调节其二阶NLO性质。     

羧酸桥对反铁磁性EO叠氮铜双核配合物磁性影响的理论研究

基于密度泛函理论结合对称性破损态(DFT-BS)方法,运用不同的密度泛函和基组对反铁磁性EO叠氮铜双核配合物[Cu2(dmpe)2(μ1,1-N3)2(CH3COO)]+的磁性质进行研究.结果显示,杂化泛函计算的结果与实验数据非常吻合,能够准确描述反铁磁性EO叠氮铜双核配合物的磁性质.磁轨道分析表明,配合物中存在3个磁通道(2个叠氮桥、1个羧酸桥),磁通道中N原子、O原子与顺磁中心二价铜离子间都存在p d轨道重叠,对体系反铁磁性耦合相互作用都有贡献.从自旋布居分布角度来看,该配合物中顺磁中心间主要是自旋离域作用.配合物中羧酸桥传递强反铁磁性相互作用,使得顺磁中心间磁轨道的重叠增加,体系的反铁磁性相互作用增强.     

几种(C^N)PtIIQ型配合物的电子结构和紫外-可见吸收光谱

在B3LYP/LANL2DZ水平上优化了三种(C^N)PtIIQ 型配合物基态的几何结构, 进行了频率计算, 并采用含时密度泛函(TD-DFT)方法结合极化连续体模型(PCM)计算了目标配合物在CH2Cl2溶液中的电子结构和紫外-可见吸收光谱. 计算值与文献报道值相似. 计算结果表明这三种(C^N)PtIIQ型配合物在可见光区都有强度较大而且宽的吸收峰, 它们的最低能量吸收峰的跃迁具有ILCT(配体内部电荷转移)和部分MLCT(金属向配体的电荷转移)的特征, 不同于PtIIQ2型配合物在多数情况下表现出的ILCT的跃迁性质.     

镉/铅超分子配合物的合成、晶体结构及理论计算

通过水热法合成了2个新的金属-有机超分子配合物[Cd Cl2(L1)]n(1)和[Pb(BDC)0.5(HBDC)(L2)]·2H2O(2)(H2BDC=对苯二甲酸,L1=2-(4-氨基苯酚)-1H-咪唑并[4,5-f]菲咯啉,L2=2-(4-N,N′-二甲基苯)-1H-咪唑并[4,5-f]菲咯啉)。并对其进行了元素分析、红外光谱、热重、荧光光谱和X射线单晶衍射测定。配合物1是一维链状结构,配合物2为零维结构,它们均通过氢键和π-π堆积形成了三维超分子结构。此外,还用高斯09程序PBE0/LANL2DZ方法对配合物1和2进行了自然键轨道(NBO)分析,计算结果表明配位原子与Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)离子之间存在着共价作用。     

三联吡啶铂(Ⅱ)配合物光谱性质的密度泛函研究

采用密度泛函理论方法(DFT),对三联吡啶铂(Ⅱ)配合物的结构与电子光谱进行了系统研究.筛选的PBE/LanL2DZ(6-311+G(d))—BMK/LanL2DZ(6-31+G(d))方法,计算结果能较好地与实验值吻合:对光谱峰波长的计算,吸收光谱和发射光谱平均误差分别为14 nm和17 nm.通过对前线分子轨道的分析,归属了各光谱峰的跃迁类型.计算结果表明,不同推拉电子效应的取代基对配合物光谱峰的位置和跃迁类型具有较大影响,为已有的实验结论提供了有力的理论阐述.     

1,4,7-三氮杂环癸烷-N,N′,N″-三羧酸为配体的镍配合物的量子化学研究

[Ni(TACDTA)]·1/2[Ni(H2O)6]·[ClO4]·2H2O是一种以1,4,7-三氮杂环癸烷-N,N′,N″-三羧酸(TACDTA)为配体的Ni(Ⅱ)配合物。为了研究其配位单元[Ni(TACDTA)]的电子结构,在晶体结构基础上,运用Gaussian 03程序,采用密度泛函B3LYP方法,LanL2 DZ基组对其进行量子化学研究。探讨配合物结构单元的稳定性、分子轨道能量、原子净电荷布局规律以及一些前沿分子轨道的组成特征等。结果表明,配合物结构在能量上是稳定的,作为结构单元而存在。计算结果与实验值相吻合。     

几种（C^N）Pt^ⅡQ 型配合物的电子结构和紫外-可见吸收光谱

在B3LYP/LANL2DZ水平上优化了三种(C^N)PtⅡQ型配合物基态的几何结构,进行了频率计算,并采用含时密度泛函(TD-DFr)方法结合极化连续体模型(PCM)计算了目标配合物在CHCl2溶液中的电子结构和紫外.可见吸收光谱.计算值与文献报道值相似.计算结果表明这三种(C^N)PtⅡQ型配合物在可见光区都有强度较大而且宽的吸收峰,它们的最低能量吸收峰的跃迁具有ILCT(配体内部电荷转移)和部分MLCT(金属向配体的电荷转移)的特征,不同于PtⅡQ2型配合物在多数情况下表现出的ILCT的跃迁性质.     

高效发光材料[(C^N)2IrL]+阳离子配合物的结构和光谱特征

从理论上研究了一系列Ir(Ⅲ)[(C^N)2IrL]+[C^N=ppy, L=pzpy(1); C^N=dfppy, L=pzpy(2); C^N=ppy, L=pybi(3); C^N=tpy, L=acac(4); 其中ppy=2-苯基吡啶, dfppy=2-(2,4-双氟苯基)吡啶, pzpy=2-吡唑基吡啶, pybi=1-苯基-2-(吡啶基)-1H-苯并咪唑, tpy=2-(4-甲苯基)-吡啶, acac=乙酰丙酮]配合物的结构和光谱特征. 分别在B3LYP/LanL2DZ和CIS/LanL2DZ计算水平下优化了它们的基态和激发态结构. 计算得到的Ir-N, Ir-C和Ir-O基态键长和相应实验值符合较好. 在激发态下, Ir-N和Ir-C键长增加了约0.0003~0.003 nm, 而Ir-O键长则缩短了约0.0012 nm. 在含时密度泛函理论(TD-DFT)计算水平下, 结合极化连续介质模型(PCM), 得到配合物1~4的最低能的吸收和发射分别出现在398 nm(1), 370 nm(2), 419 nm(3)和437 nm(4)以及511 nm(1), 457 nm(2), 602 nm(3)和479 nm(4). 配合物1, 2, 4的跃迁属于d(Ir)+π(C^N)→π*(C^N)的电荷转移跃迁, 而化合物3的跃迁则归因于d(Ir)+π(C^N)→π*(pybi)的电荷转移跃迁. 这表明此类配合物的吸收和发射主要受前线分子轨道的金属成分控制, 同时也受辅助配体L的影响.     

Pt碘乙二胺配合物的DFT和DV-Xα研究

利用密度泛函DFT/LANL2DZ和DV-Xα，对两种Pt(IV)碘配合物trans，cis-[Pt (OAc)_2I_2(en)] (A)，trans，cis-[Pt(OH)_2I_2(en)] (B)及它们的光照产物 [Pt(OAc)_2(OH)I(en)] (C)，[Pt(OH)_3I(en)] (D)完成了几何优化；计算了配合 物能级、光谱、前线轨道组成、电荷布居等性质。计算结果能解释有关的实验现象 。