稀土夹心化合物的SCF-Xａ-SW研究 2:Cp~2Yb C~2H~2和Cp~2Yb(OC)~2

用SCF-Xａ-SW方法非相对论和相对论方案计算了Cp~aYb C~2H~2和Cp~2Yb(OC)~2.非相对论主HOMO是Cp的π轨道,相对论间接效应的作用,使得Yb的4f轨道能级上升为HOMO,相对论结果与Yb二价化合物不稳定、易氧化的实验结果一致,也表明了研究重稀土化合物考虑相对论效应的必要性.计算共价键强度与Cp~2Yb相近,比YbF~3和Cp~3SM弱,再次表明二价稀土化合共价键比三价化合物弱.同时也证实了σ型配体(CO)与稀土元素的配 位作用比π型配体(C~2H~2)强的结论.     

稀土夹心化合物的SCF-Xα-SW研究 Ⅱ.Cp_2YbC_2H_2和Cp_2Yb(OC)_2

用SCF-Xa-SW方法非相对论和相对论方案计算了Cp_2YbC_2H_2和Cp_2Yb(OC)_2.非相对论计算HOMO是Cp的π轨道,相对论间接效应的作用,使得Yb的4f轨道能级上升而成为HOMO,相对论结果与Yb二价化合物不稳定、易氧化的实验结果一致,也表明了研究重稀土化合物考虑相对论效应的必要性.计算共价键强度与Cp_2Yb相近,比YbF_3和Cp_3Sm弱,再次表明二价稀土化合物共价键比三价化合物弱.同时也证实了σ型配体(CO)与稀土元素的配位作用比π型配体(C2H_2)强的结论。     

稀土夹心化合物的SCF-Xα-SW研究 Ⅲ.(Cp~2YbCl)~2和(Cp~2ErH)~2

用SCF-Xα-SW 方法非相对论和相对论方案计算了稀土桥键夹心化合物(Cp~2YbCl)~2和(Cp~2ErH)~2能级,轨道等值图形,布居数等的研究表明,(Cp~2YbCl)~2和(Cp~2ErH)~2的共价键比Cp~2Yb和Cp~2YbC~2H~2强而与Cp~3Sm和LnF~3相近. 证实了三价稀土化合物共价键比二价化合物强, 桥键氢原子较小的原子半径和价轨道单位相性质,使氢桥化合物(Cp~2ErH)~2形成比氯桥化合物(Cp~2YbCl)~2更强的共价键,非相对论和相对论计算能级结构,价轨道成分,成键图象等方面的差异, 表明了研究重稀土化合物考虑相对论效应的必要性     

稀土夹心化合物的SCF-X~α-SW研究 I: Cp~2Sm, Cp~2Yb 和Cp~3Sm

对Cp~2Sm、C~p~2Y~b和Cp~3Sm 进行了非相对论和相对论SCF-X~α-SW计算, 用轨道相互作用、分子轨道图形、布居数分析等方法讨论了化学键图象。在Cp~2Ln(Ln=稀土元素)中以Cp为主要成分的轨道能级两种方案结果变化不大。而相对论间接效应的存在, 使Ln4f能级明显升高, 与Cp~2Ln易被氧化的实验结果一致。二价的Cp~2Ln成键轨道中Ln成分是d>f>p>s, 与三价的Cp~3Sm、LnF~3比较, Ln的s、p、d成分变化不大, 而Lnf成分明显减少, 使Cp~2Ln共价性明显地低于Cp~3Sm和LF~3。     

稀土夹心化合物的SCF-X~α-SW研究 I: Cp~2Sm, Cp~2Yb 和Cp~3Sm

对Cp~2Sm、C~p~2Y~b和Cp~3Sm 进行了非相对论和相对论SCF-X~α-SW计算, 用轨道相互作用、分子轨道图形、布居数分析等方法讨论了化学键图象。在Cp~2Ln(Ln=稀土元素)中以Cp为主要成分的轨道能级两种方案结果变化不大。而相对论间接效应的存在, 使Ln4f能级明显升高, 与Cp~2Ln易被氧化的实验结果一致。二价的Cp~2Ln成键轨道中Ln成分是d>f>p>s, 与三价的Cp~3Sm、LnF~3比较, Ln的s、p、d成分变化不大, 而Lnf成分明显减少, 使Cp~2Ln共价性明显地低于Cp~3Sm和LF~3。     

双核稀土金属烷氧基配合物[Cp~2Ln(μ-OCH~2C≡CH)]~2的合成及表征

由Cp~3Ln(Cp=C~5H~5, Ln=Yb, Gd, Ho)与等摩尔的丙炔醇在四氢呋喃溶剂中,于室温下反应, 合成了三个新的双核稀土金属烷氧基配合物, 产物经元素分析,红外光谱, 质谱等鉴定, 确定三个配合物是通过氧原子桥联的双核配合物, 组成为[Cp~2Ln(μ-OCH~2C≡CH)]~2[Ln=Yb(1), Gd(2), Ho(3)]。     

过渡金属氢化物和聚集双键化合物反应的研究IV.Cp~2Zr(H)Cl,(CP~2ZrH~2)~x与RNCO(R=C~H~5,α-C~10H~7)的反应

本文报道了二茂锆氢化物与异氰酸酯在不同条件下的反应.Cp~2Zr(H)Cl与RNCO(R=C~6H~5,αC~10H~7)在苯中,5-10℃下反应,生成锆的氧桥络合物(CP~2ZrCl)~2O(1)和SCHIFF碱型化合物RN=CH~2(2:R=C~6H~5;3:R=α-C~10H~7).当反应在25-30℃下进行时,还有少量有机胺RNH(CH~3)及很少量的 RNHCONHR生成.而(CP~2ZrH~2)~x与RNCO反应时,同时发生加成和脱氧两种反应,生成双齿配位络合物CP~2Zr(H)[RN-C(H)O](4:R=C~6H~5;5:R=α-C~10H~7)和化合物(CP~2ZrO)~3(6),RNH(CH~3)(7:R=C~6H~5;8:R=α-C~10H~7)及少量未知化合物.产物经元素分析,IR,^1H及^1^3C NMR和GC-MS谱分析鉴定.     

镱硫属化合物的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)研究镱硫属化合物的电子结构和性质,通过与实验比较考察了现有的几种近似密度泛函公式对镧系元素化合物的适用程度和相对论效应的影响.结果表明,用DFT计算的YbO键长对实验值的偏差约为0.002nm;但得到的键能即使在考虑梯度校正和相对论效应之后,仍比实验值高,在定域密度近似基础上引入交换梯度校正使键能计算值减小,其中PW86x使键能计算值减小稍多些,结果更接近实验值;相关梯度校正使键能计算值升高.相对论效应使键长缩短0.004～0.006nm,键能减小约0.5eV.计算结果的分析表明,Yb的5d轨道和配体的np轨道间形成σ键和π键.在所研究的分子体系中,配体原子从O到Te、Yb原子的5d轨道布后数依次减少,同键能减弱的顺序一致.相对论效应使键能减小的主要原因是在成键过程中发生了Yb的6s电子向5d轨道的转移,而相对论效应使该过程能量增加.偶极矩和电荷分布的计算表明,Yb-L键以共价性为主,相对论效应使共价性成份增加.     

一些含半夹心结构VIB族金属的1, 1'-二硫(硒)二茂铁化合物的 合成

Cp^*Cr(NO)(CO)~2与Fe(C~5H~4S)~2S反应,形成氧化-还原产物Cp^*Cr(NO)(SC~5H~4)~2Fe(1)。双杂核二茂铁化合物Cp^*M(NO)(EC~5H~4)~2Fe[M=Mo,E=S(2a),Se(2b);M=W,E=S(4a),Se(4b)]、CpMo(NO)(SC~5H~4)~2Fe(3)、Cp~2Mo(SeC~5H~4)~2Fe(6)和Cp~2W(SC~5H~4)~2Fe(7)可通过Fe(C~5H~4ELi)~2.2THF(E=S,Se)与Cp^*M(NO)I~2(M=Mo,W)、[CpMo(MO)I~2]~2或Cp~2MCl~2(M=Mo,W)反应制得。三核杂原子二茂铁化合物[Cp^*Cr(NO)~2]~2(EC~5H~4)~2Fe[E=S(8a),Se(8b)],由Fe(C~5H~4ELi)~2.2THF(E=S,Se)与二倍摩尔量的Cp^*Cr(NO)~2I反应制备。通过AgBF~4氧化2a得到二茂铁离子型化合物[Cp^*Mo(NO)(SC~5H~4)~2Fe]^+BF~4^-(5)。采用元素分析、红外光谱、^1H和^1^3CNMR谱以及EI-MS表征了所合成的新型化合物。     

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.     

钌铁双核配合物的合成及猝灭[Ru(bpy)~3]^2^+发光过程研究

合成了含二氮芴和联吡啶等配体的一系列新型钌铁双核配合物:[(C~1~0H~6N~2)C=N-N=CR-Fc)Ru(bpy)~2]·(PF~6)~2,[(C~1~0H~6N~2)C=N--C~6H~4-N=CR-Fc)Ru(bpy)~2]·(PF~6)~2,[(C~1~0H~6N~2)C=N-C~6H~4-C~6H~4-N=CR-Fc)Ru(bpy)~2]·(PF~6)~2,并对其进行了光谱表征,通过对该类配合物的循环伏安和发光光谱研究,讨论其激发态的氧化还原性和对[Ru(bpy)~3]^2^+发光过程的猝灭作用.研究表明猝灭过程为扩散控制的双分子交换能量传递     

三(3,5-二甲基吡唑)氢合硼酸钾及双[三(3,5-二甲基吡唑)]氢合硼酸根合铜(II)的合成和晶体结构

为研究吡唑硼类配体的配位行为, 合成了三(3,5-二甲基吡唑氢合硼酸钾[KHB(C~5H~7N~2)~3], 简称(KL)和双[三(3,5-二甲基吡唑)氢合硼酸根]合铜(II){Cu[HB(C~5H~7N~2)~3]~2}, 简称(CuL~2), 并测定了它们的晶体结构。化合物KL属空间群P2~1/n。a=1.0527(8), b=0.9464(3), c=1.7730(9)nm, β=94.51(5)°,Z=4, D~c=1.268g.cm~-~3, R=0.079。化合物CuL~2属空间群PI, a=0.8768(1),b=1.0170(2), c=1.0859(1)nm, α=62.45(1),β=83.78(1), γ=78.52(1)°, Z=2,D~c=1.298 g.cm~-~3, R=0.062。晶体结构测定结果表明: 化合物KL由钾离子和配体负离子组成, K~+与配体L中的B原子相距0.3634nm, 在配体负离子中B原子与三个吡唑环的N原子及H原子形成四面体构型。化合物CuL~2由孤立分子组成, 铜离子处于分子的对称中心且与两个配体分子中的六个N原子形成六配位的八面体构型, 并表现出明显的Jahn-Teller效应。     

三(3,5-二甲基吡唑)氢合硼酸钾及双[三(3,5-二甲基吡唑)]氢合硼酸根合铜(II)的合成和晶体结构

为研究吡唑硼类配体的配位行为, 合成了三(3,5-二甲基吡唑氢合硼酸钾[KHB(C~5H~7N~2)~3], 简称(KL)和双[三(3,5-二甲基吡唑)氢合硼酸根]合铜(II){Cu[HB(C~5H~7N~2)~3]~2}, 简称(CuL~2), 并测定了它们的晶体结构。化合物KL属空间群P2~1/n。a=1.0527(8), b=0.9464(3), c=1.7730(9)nm, β=94.51(5)°,Z=4, D~c=1.268g.cm~-~3, R=0.079。化合物CuL~2属空间群PI, a=0.8768(1),b=1.0170(2), c=1.0859(1)nm, α=62.45(1),β=83.78(1), γ=78.52(1)°, Z=2,D~c=1.298 g.cm~-~3, R=0.062。晶体结构测定结果表明: 化合物KL由钾离子和配体负离子组成, K~+与配体L中的B原子相距0.3634nm, 在配体负离子中B原子与三个吡唑环的N原子及H原子形成四面体构型。化合物CuL~2由孤立分子组成, 铜离子处于分子的对称中心且与两个配体分子中的六个N原子形成六配位的八面体构型, 并表现出明显的Jahn-Teller效应。     

烃基膦酸单十六烷基酯的结构与其萃取镱(III)、镥(III)性能的 关系

探讨了一类具有高位阻特征的烃基膦酸单十六烷基酯萃取剂R^1(R^2O)P(O)OH从氯化物介质中萃取Yb(III)和Lu(III)的结构与性能关系。其中,R^1分别为CH~3,C~2H~5,i-C~3H~7,cyclo-C~6H~1~1和C~6H~5,R^2为C~4H~9CH(C~2H~5)C~2H~4CH(C~6H~1~3)或C~6H~1~3CH(CH~3)CH~2CH(C~6H~1~3)。结果表明,这类萃取剂对于Yb,Lu的萃取和分离能力随着其分子中取代基空间位阻的增大而降低。     

烃基膦酸单十六烷基酯的结构与其萃取镱(III)、镥(III)性能的 关系

探讨了一类具有高位阻特征的烃基膦酸单十六烷基酯萃取剂R^1(R^2O)P(O)OH从氯化物介质中萃取Yb(III)和Lu(III)的结构与性能关系。其中,R^1分别为CH~3,C~2H~5,i-C~3H~7,cyclo-C~6H~1~1和C~6H~5,R^2为C~4H~9CH(C~2H~5)C~2H~4CH(C~6H~1~3)或C~6H~1~3CH(CH~3)CH~2CH(C~6H~1~3)。结果表明,这类萃取剂对于Yb,Lu的萃取和分离能力随着其分子中取代基空间位阻的增大而降低。     

稀土夹心化合物的SCF-X_α-SW研究 Ⅰ.Cp_2Sm、Cp_2Yb和Cp_3Sm

对Cp_2Sm、Cp_2Yb和Cp_3Sm进行了非相对论和相对论SCF-X_α-SW计算,用轨道相互作用、分子轨道图形、布居数分析等方法讨论了化学键图象。在Cp_2Ln(Ln=稀土元素)中以Cp为主要成分的轨道能级两种方案结果变化不大。而相对论间接效应的存在,使Ln4f能级明显升高,与Cp_2Ln易被氧化的实验结果一致。二价的Cp_2Ln成键轨道中Ln成分是d>f>p>s,与三价的Cp_3Sm、LnF_3比较,Ln的s、p、d成分变化不大,而Lnf成分明显减少,使Cp_2Ln共价性明显地低于Cp_3Sm和LnF_3。     

水溶液中碳酸铀酰化合物的电子结构

应用相对论密度泛函理论系统研究了水溶液中非水合化和水合化碳酸铀酰化合物Cn/m(其中n和m分别为结构中碳酸配体和水配体的个数)的结构.溶剂效应采用类导体屏蔽模型(COSMO),并采用零级规整近似(ZORA)方法考虑标量相对论效应和旋-轨耦合相对论效应.电子跃迁采用包含旋-轨耦合相对论效应的含时密度泛函理论并在相关交换势中采用轨道势能统计平均(SAOP)做近似计算.结果表明碳酸配体对配合物结构和电子跃迁有很大的影响.C3/0配合物的稳定性可归于5f轨道参与了高占据轨道的成键作用.增加碳酸盐配体导致最大波长的蓝移,并在近可见光区域出现高强度的吸收.     

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.     

桥联双核三茂型稀土配合物的合成

在四氢呋喃溶剂中, CH~3N(CH~2CH~2C~5H~4)~2Na~2和LnCl~3(Ln=La,Pr,Nd,和Sm)反应,得到一种新型的桥联双核三茂型稀土配合物[CH~3N(CH~2CH~2C~5H~4)~2Ln]~2(C~5H~4CH~2CH~2)~2NCH~3,Q其结构由元素分析,MS,IR,和^1H NMR所证实. 它们的光谱学数据表明, 两个端基配体的氮原子与中心金属以螯合形成分子内配位键,而中间桥配体的氮原子既可能与同一分子中的中心金属形成分子内配位键,也可能与另一分子的中心金属形成分子间配位键.     

镧系三氟化物的SCF-Xα-SW研究

对10个镧系元素(Ln)三氟化物进行了非相对论和相对论SCF-Xα-SW计算, 通过能级、轨道、结合能及布居数对比, 讨论化学键本质: 共价键中4f轨道的作用及相对论效应,结果表明, LnF3中Ln原子轨道参与成键的次序是: 轻稀土d>f>p>s, 而重稀土则有f>d>p>s。相对效应使Ln4f能级上移, 扩大了与F2p能级的距离, 减弱成键。原子序数增大, Ln4f能级下移, F2p能级距离缩小, 使重稀土氟化物中成键增强, 结合能计算值与实验值定性趋势一致, 重稀土氟化物电离能的计算表明, 相对论方案是获得定量符合所应该采用的。