Ru(Ⅱ)和Ru(Ⅲ)配合物[Ru(bpy)(PH3)(-C≡CC6H4NO2-p)Cl]m(m=0,+1)的光谱性质的密度泛函-含时密度泛函理论研究

我们利用DFT中的B3LYP方法优化了Ru(Ⅱ)配合物和氧化的Ru(Ⅲ)配合物[Ru(bpy)(PH3)(-C≡CC6H4NO2-p)Cl]m[bpy=2,2′-bipyridine;m=0(1), 1(1 )]的基态几何结构,得到的几何参数与实验结果吻合的很好。采用TDDFT方法,得到了配合物1和1 的激发态电子结构和电子吸收光谱。研究结果表明,配合物1和1 随着氧化过程的发生,光谱性质也发生变化,Ru(Ⅱ)配合物的低能吸收被指认为MLCT/LLCT混合跃迁,而氧化的Ru(Ⅲ)配合物1 的低能吸收具有LMCT跃迁性质。     

含有共轭炔基的发光Pt(Ⅱ)配合物发光性质的密度泛函理论研究

本文利用密度泛函(DFT)和含时密度泛函(TDDFT)方法研究了一系列配合物Pt(ppy)(C≡C)_nPh(ppy=6-phenyl-2,2′-bipyridine n=1～6)的基态和激发态的电子结构和发射光谱。计算揭示,当(C≡C)_n链长n=1～3时,配合物1～3的磷光发射被指认为是 ³[π^*(ppy) → Pt(5d),π((C≡C)_nPh)](³LMCT/³LLCT)的混合电荷跃迁。而当n=4～6时,配合物4～6的磷光发射主要是来自于(C≡C)_nPh配体内部³ππ^*跃迁(³ILCT)和少部分的³LLCT微扰跃迁。通过分析前线轨道成份,可以预测当炔基链长n趋于∞时,电荷跃迁将完全发生在炔基链的π轨道之间。     

二氰氨根[N(CN)2-]/三氰甲根[C(CN)3-]桥联双核钌RuⅡRuⅢ混合价配合物的设计合成、表征和电子传递行为

trans-[XRu(py)₄(NO)]²⁺(X=Cl，Br)与等物质的量的NaN₃在甲醇中反应后生成中间体trans-[XRu(py)₄(CH₃OH)]⁺，它再与过量的Na[N(CN)₂]或K[C(CN)₃]反应后生成单核配合物trans-XRu(py)₃L(X=Cl，Br，L=N(CN)₂^-，C(CN)₃^-)。单核配合物XRu(py)₄L与[X′Ru(py)₄(CH₃OH)]⁺进行分子组装，生成了一系列双核钌配合物trans-[X(py)₄Ru(μ-L)Ru(py)₄X′]⁺。用等物质的量的NOBF₄或(NH₄)₂[Ce(NO₃)₆]氧化这些Ru^ⅡRu^Ⅱ双核钌配合物，得到了一系列Ru^ⅡRu^Ⅲ混合价配合物trans-[X(py)₄Ru(μ-L)Ru(py)₄X′]²⁺。N(CN)₂-桥联的Ru^ⅡRu^Ⅲ混合价配合物在近红外区存在中等强度的吸收，起源于混合价态间的电荷跃迁(Intervalence Charge Transfer，简称为IVCT)，且其最大吸收波长随着溶剂极性的改变而发生变化，它们属于Class Ⅱ类型的混合价化合物；而C(CN)₃-桥联的Ru^ⅡRu^Ⅲ混合价配合物在近红外的吸收要强得多，且溶剂极性的改变对IVCT最大吸收波长基本无影响，它们属于介于价态定域与离域之间的混合价配合物。     

双核Pt(II)配合物的光谱结构和激发态性质的密度泛函理论研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论对单核和双核三联吡啶Pt(II)配合物[Pt(trpy)C≡CH]^＋ (1)和[Pt(trpy)C≡ (2)的基态和激发态以及光谱性质进行了系统研究. 结果揭示了双体配合物中Pt—Pt间距离在激发态时明显短于基态时的距离, 而且双体聚合后最低能吸收和发射波长相对单体配合物发生了明显红移, 这种激发的本质被指认为是来自于[d_σ*(d_δ*π*)]的MMLCT (metal-to-metal-to-ligand charge transfer)电荷转移跃迁. 另外, 对研究的配合物, 用VWN (Vosko-Wilk-Nusair)泛函优化得到的几何和用SAOP(轨道势的统计平均)计算的光谱能量和实验值符合得很好, 能够准确反映实验现象.     

钌(Ⅱ)配合物[Ru(dpq)2L]4+的合成、晶体结构及与G-四链体DNA的相互作用

以cis-[Ru(dpq)₂Cl₂]·2H₂O(dpq=二吡啶[3,2-d:2',3'-f]二氮萘)为原料与5,5'-二(1-(三乙胺)甲基)-2,2'-联吡啶阳离子(L)合成钌(Ⅱ)配合物[Ru(dpq)₂L](PF₆)₄,并研究了该配合物与G-四链体DNA的作用:FRET实验表明,配合物对人端粒DNA h-telo具有选择性,其作用能力要强于同癌基因启动子区域的四链DNA,如c-myc和bcl2;CD光谱表明,在Na⁺和K⁺都不存在的情况下,配合物能诱导h-telo形成平行结构;此外,紫外和发射光谱都显示,配合物在K⁺溶液中与h-telo的作用力要大于在Na⁺溶液中的。     

乙醇/Tris-水中Cu(Ⅱ)对SDS和DNA增强[Ru(bpy)2(dppz)]2+光致发光的调控

应用荧光光谱、荧光显微镜和伏安法研究了乙醇/水体系中Cu(Ⅱ)对十二烷基硫酸钠(SDS)和鱼精DNA增强[Ru(bpy)₂(dppz)]²⁺(bpy=2,2′-联吡啶, dppz=邻联二吡啶[3,2-a:2′,3′-c]吩嗪)光致发光的调控。结果表明, 在乙醇/三羟甲基氨基甲烷(Tris)-水 (V_乙醇:V_Tris=1:5)体系中, DNA和阴离子表面活性剂SDS均能增强[Ru(bpy)₂(dppz)]²⁺的光致发光, 其与[Ru(bpy)₂(dppz)]²⁺间的键合常数分别为5.5×10⁵和4.2×10² L·mol^-1;Cu(Ⅱ)离子能通过DNA和SDS介导的光诱导电子转移淬灭乙醇/水溶液中[Ru(bpy)₂(dppz)]²⁺的光致发光, DNA介导的Stern-Volmer淬灭常数为2.0×10⁵ L·mol^-1, 远远大于SDS介导的淬灭常数(9.0×10³ L·mol^-1)。此外, 结合SDS、DNA和Cu(Ⅱ)对[Ru(bpy)₂(dppz)]²⁺在铟锡氧化物(ITO)电极上发生的氧化还原反应的影响, 进一步探讨了乙醇/Tris-水中Cu(Ⅱ)对SDS和DNA增强[Ru(bpy)₂(dppz)]²⁺光致发光的调控机理。该研究有助于更好地理解DNA嵌入剂的发光和淬灭机制, 为生物分子光开关的构建提供新思路。     

一系列d8配合物1,3[(dz2)(pz)]激发态和金属间相互作用的理论研究

采用MP2和CIS方法分别优化trans-[M₂(CN)₄(PH₂CH₂PH₂)₂] [M＝Pt (1), Pd (2)和Ni (3)]和trans-[M(CN)₂(PH₃)₂] [M＝Pt (4), Pd (5)和Ni (6)]的基态和^1,3[(d_z2)(p_z)]激发态结构. CIS计算显示1的激发态Pt-Pt距离相对基态变短, 而2和3的金属间距离却增长. TD-DFT方法合理地预测了1～6发射能, 如: 1在CH₂Cl₂溶液中分别拥有348和404 nm的荧光和磷光发射, 与实验的386和448 nm相对应. 在1～3的激发态中, d⁸-d⁸相互作用依次递减, 相应的发射跃迁能增加; 与单核配合物4～6相比, 金属间相互作用使得双核Pt配合物的发射波长红移, 而对双核Pd和Ni配合物影响很小.     

原位产生的SO42-配位的二维无机钴配合物K2[Co3(OH)2(SO4)3(H2O)2]的水热合成及晶体结构

相同的水热反应条件下4-氨基-二(2-吡啶基)-1，2，4-三氮唑(abpt)、KSCN与钴盐(CoCl₂·6H₂O)反应合成了2种新的钴配合物:零维的单核配合物[CoSCN(abpt)] (1α)和二维的无机层状配合物K₂[Co₃(OH)₂(SO₄)₃(H₂O)₂] (1β)，并通过元素分析和红外光谱对其进行了表征。配合物1α的晶体属于单斜晶系，P2₁/c空间群。配合物1β晶体属于正交晶系，Cmc2₁空间群。在配合物1α中，abpt和SCN^-配体都参与配位与Co(Ⅱ)离子形成了2个不同的单核单元，这些单核单元又通过S原子和N原子之间的氢键作用连成了三维超分子结构;在配合物1β中，abpt配体没有参与配位，而SCN^-配体则被氧化成了SO₄^2-离子并与Co(Ⅱ)离子配位形成了二维配位层状结构，相邻层之间进一步通过氢键作用形成了沿c轴方向有孔道的三维超分子网络，这些孔道里面填充着反离子K+。     

基于[(Tp)Fe(CN)3]-氰基桥联双核配合物的合成、结构和磁性研究

采用[TpFe^Ⅲ(CN)₃]^-作为构筑基块，合成并表征了一个氰基桥联双核配合物[(Tp)Fe^Ⅲ(CN)₃Cu^Ⅱ(bpy)₂]ClO₄·CH₃OH (1)。对化合物1进行了晶体结构分析，其晶胞参数为a=0.904 26(5) nm，b=1.352 56(7) nm，c=1.556 02(8) nm，α=106.08(1)°，β=95.79(1)°，γ=91.01(1)°，P1空间群。在这个化合物中，[TpFe^Ⅲ(CN)₃]通过其中1个氰基与[Cu(bpy)₂]²⁺桥联，而另外2个氰基未参与配位。磁性研究表明，在化合物1中，Cu(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)离子之间表现为铁磁相互作用。用哈密顿函数H=-2JS_FeS_Cu对其χ_MT-T曲线进行了拟合，得到1的朗德因子g=2.34和交换常数J=5.52 cm^-1。     

水合/水解对Cd(Ⅱ)活性影响的密度泛函研究

用密度泛函(DFT)B3LYP方法对Cd(Ⅱ)水合与水解产物的几何结构、电子结构、稳定性随水合/水解过程的变化以及水合/水解反应自由能进行了理论研究。结果表明,水合产物的稳定性均优于水解产物,水合反应钝化Cd(Ⅱ),而水解反应活化Cd(Ⅱ);水合物种Cd(Ⅱ)活性顺序为：Cd(H₂O)₆²⁺2O)₅²⁺2O)₄²⁺。水解物种Cd(Ⅱ)活性顺序为：Cd(OH)(H₂O)₅⁺<cis-Cd(OH)₂(H₂O)₄2(H₂O)₄3(H₂O)₂^-4^2-。     

联吡啶钌(Ⅱ)配合物的合成、晶体结构及其在染料敏化太阳能电池中的应用

制备了一个多吡啶钌(Ⅱ)配合物[Ru(bipy)₂(Pyap)](PF₆)₂ (1)(bipy=2，2′-联吡啶，Pyap=4-(2-吡啶亚甲氨基)-苯酚)，研究了它在染料敏化太阳能电池中的应用，对它进行了元素分析、IR、 ¹H NMR、UV-Vis、PL、XRD、CV、IV等表征。将配合物1的水溶液自然蒸发，得到配合物[Ru(bipy)₂(Pyap)](PF₆)₂·H₂O (2)的晶体，我们测定了它的单晶结构，配合物2的晶体属单斜晶系，P2₁/c空间群。配合物1的乙腈溶液在410～490 nm处有较宽的对应于MLCT跃迁的紫外吸收峰。在波长为400 nm光的激发下，分别在436、463、490 nm处各出现了1个荧光发射峰。其CV曲线表明1有2对可逆的氧化还原峰，在-0.158 V处有1个不可逆的氧化峰。用配合物1作为光敏染料组装成电池，测得最大输出功率P_max为0.025 mW，短路电流I_sc为0.142 mA，开路电压V_oc为402 mV，填充因子ff为0.444，光电转化效率η为0.025%。     

基于两种柔性同分异构羧酸配体的钴(Ⅱ)配合物的合成、结构表征及磁性能研究

分别以E-3-[4-(羧甲氧基)-苯基]丙烯酸(H₂L¹)和E-3-[4-(羧甲氧基)-苯基]丙烯酸(H₂L²)为主配体,合成了3种钴(Ⅱ)配位聚合物：[Co(L¹)(bpp)]_n(1),{[Co(μ₃-OH)₂(L²)₄(bpy)₂(H₂O)₄]·12H₂O}_n(2)和[Co(L₂)(bpy)]_n(3)(bpp：1,3-二吡啶基丙烷,bpy：4,4-联吡啶)。通过元素分析、红外光谱、X射线粉末和单晶衍射对其进行了结构表征。结果表明钴(Ⅱ)离子在这3种配合物中具有不同的配位环境,导致3种配合物具有不同的晶体结构和磁性特征。     

基于二氰根铬的一系列氰根桥联CrⅢ-CuⅡ-CrⅢ三核配合物的合成、结构与磁性

基于一系列二氰根铬与[Cu(cyclam)](ClO₄)₂反应合成了3个氰根桥联Cr^Ⅲ-Cu^Ⅱ-Cr^Ⅲ三核配合物[Cu(cyclam)][Cr(bpmb)(CN)₂]₂·4H₂O(1)(cyclam=1,4,8,11-四氮杂环十四,bpmb^2-=1,2-二(2-吡啶甲酰胺基)-4-甲基苯),[Cu(cyclam)][Cr(bpdmb)(CN)₂]₂(2)(bpdmb^2-=1,2-二(2-吡啶甲酰胺基)-4,5-二甲基苯)和[Cu(cyclam)][Cr(bpClb)(CN)₂]₂·4H₂O(3)(bpClb^2-=1,2-二(2-吡啶甲酰胺基)-4-氯苯)。单晶衍射结果表明:3个化合物是结构类似的中性三核配合物,均含有氰根桥联的Cr(Ⅲ)-CN-Cu(Ⅱ)-NC-Cr(Ⅲ)连接;磁性研究表明:氰根桥在Cr^Ⅲ和Cu^Ⅱ离子间传递弱的铁磁耦合作用,基于自旋哈密顿算符Ĥ=-2J_CrCuŜ_Cu(Ŝ_Cr1+Ŝ_Cr2)拟合得到它们的磁耦合常数分别是J_CrCu=1.53(2) cm^-1(1),0.45(1) cm^-1(2)和0.73(2) cm^-1(3)。     

簇合物Co3(CO)7(μ3-S)[μ,η2-CNP(S)(C6H4OCH3)OC(Ph)CH]和Co3(CO)7(μ3-S)[μ,η2-SCNC(CH3)2P(S)(Cl)N(Ph)]的合成与晶体结构

用Co₂(CO)₈分别与两个杂环配体C(S)NHP(S)(C₆H₄OCH₃)OC(Ph)CH (L₁)和C(S)NHC(CH₃)₂P(S)(Cl)N(Ph) (L₂)反应,合成两个新的三核钴羰基硫簇合物Co₃(CO)₇(μ₃-S)[μ,η²-CNP(S)(C₆H₄OCH₃)OC(Ph)CH](Ⅰ)和Co₃(CO)₇(μ₃-S)[μ,η²-SCNC(CH₃)₂P(S)(Cl)N(Ph)](Ⅱ)。用元素分析,IR, ¹H NMR, ³¹P NMR及MS谱表征了它们的结构,同时用X射线衍射法测定了它们的晶体分子结构,二者属于三斜晶系,空间群P1,Ⅰ的晶胞参数为:a=0.84768(1)nm,b=1.19049(3)nm,c=1.43639(1)nm,α=86.926(1)°,β=81.601(3)°,γ=88.535(2)°,V=1.4318(5)nm³,Z=2,D_c=1.641g·cm^-3,F(000)=716,μ=1.893mm^-1,R=0.0602,R_w=0.1515。Ⅱ的晶胞参数为:a=1.2050(2)nm,b=1.2448(2)nm,c=0.8951(2)nm,α=97.49(1)°,β=93.552(4)°,γ=108.432(3)°,V=1.2554(3)nm³,Z=2,D_c=1.841g·cm^-3,F(000)=690,μ=2.419mm^-1,R=0.0423,R_w=0.1075。Ⅰ和Ⅱ的分子骨架Co3S为三角锥构型,S作为面桥基配体,所有CO作为端基配体与三个Co原子成键。Ⅰ中含有CoCoCN四元环组件,Ⅱ中含有CoCoSCN五元环组件。     

含π-π相互作用的Cu(Ⅰ)配位聚合物的合成、表征、晶体结构及发光性能

合成了2个铜(Ⅰ)的配位聚合物{[Cu₂(4-bpo)₂(CH₃CN)₂(PPh₃)₂](BF₄)₂}_n (1)和{[Cu(4-bpo)(CH₃CN)(dppe)_0.5]BF₄}_n (2)(PPh₃=triphenyl-phosphine,dppe=1,2-bis(diphenylphosphino)ethane,4-bpo=2,5-bis(4-pyridyl)-1,3,4-oxadiazole),对其进行了红外、¹H NMR、 ¹⁹F NMR、¹¹B NMR、元素分析等相关表征,并利用X-射线单晶衍射仪测定了化合物的结构。晶体结构研究表明配位聚合物1和2通过π…π相互作用连接成为不同的二维超分子的网状结构：在配合物1中,一维链状结构通过π…π相互作用连接成为二维双层结构和二维网络结构;在配合物2中,一维梯形链状结构通过π…π相互作用组装成不同二维和三维网络结构。此外,还研究了配合物的固态发光性能,显示其存在TLCT/MLCT电荷跃迁。     

乳酸配合物(NH4)2[Sr(C3H5O3)4]的晶体结构、Hirshfeld表面分析和溶液化学性质

合成了无水乳酸配合物(NH₄)₂[Sr(C₃H₅O₃)₄]。用X射线单晶衍射仪对该配合物的晶体结构进行了表征,确定了其组成、空间结构和配位方式。绘制了配合物的Hirshfeld表面和2D指纹图,揭示了分子间的相互作用以及该配合物具有多个配位位点和较强的配位活性。根据相关的晶体数据计算出了该配合物的晶格能及其对应阴离子的摩尔体积,计算得到该配合物的晶格能为2 742.9 kJ·mol^-1。用等温环境反应-溶解量热计测量了该配合物在298 K超纯水溶剂中的溶解焓。根据Pitzer电解质溶液理论,在298 K下获得了该配合物的无限稀释摩尔溶解焓Δ_sH_m^∞和Pitzer参数,确定该配合物的Δ_sH_m^∞为(114.01±0.04) kJ·mol^-1。计算了该配合物的表观相对摩尔焓(^ΦL)以及不同浓度下溶质和溶剂的相对偏摩尔焓(L₁和L₂)。最后,根据晶格能和Δ_sH_m^∞设计了热化学循环,并计算出了阴离子的水合焓值。热重和微商热重曲线进一步揭示了该配合物的结构。     

[Ru(bpy)2tpphz]2+与Zn2+形成的双核配合物的荧光性质研究

The formation of heterobimetallic ruthenium(Ⅱ) complex was investigated by absorption and emission spectra. As an intercalator of DNA， the luminescent monometallic ruthenium(Ⅱ) complex [Ru(bpy)₂tpphz]²⁺ could coor-dinate with Zn²⁺ to form the nonluminescent heterobimetallic complex [Ru(bpy)₂(tpphz)Zn]⁴⁺. The emission in-tensity of complex decreased as increasing the amounts of Zn²⁺ and the luminescence was almost lost at the ratio of [Zn]/[Ru] of 1. After binding to DNA， the peripheral coordination site on the tpphz ligand remained accessible for Zn²⁺， the coordination occurred from the oppsite side of helix with respect to intercalated [Ru(bpy)₂tpphz]²⁺ and the nonluminescent heterobimetallic complex was formed. On the other hand， the [Ru(bpy)₂(tpphz)Zn]⁴⁺ also bound to DNA by intercalation and situated the region of the intercalated [Ru(bpy)₂tpphz]²⁺ between the base pairs of DNA. The complex looked like a molecular nut (the Zn²⁺) and bolt (the [Ru(bpy)₂tpphz]²⁺).     

含π-π相互作用的Cu(Ⅰ)配位聚合物的合成、表征、晶体结构及发光性能

合成了2个铜(Ⅰ)的配位聚合物{[Cu₂(4-bpo)₂(CH₃CN)₂(PPh₃)₂](BF₄)₂}_n (1)和{[Cu(4-bpo)(CH₃CN)(dppe)_0.5]BF₄}_n (1)(PPh₃=triphenyl-phosphine,dppe=1,2-bis(diphenyl phosphino)ethane,4-bpo=2,5-bis(4-pyridyl)-1,3,4-oxadiazole),对其进行了红外、¹H NMR、 ¹⁹F NMR、¹¹B NMR、元素分析等相关表征,并利用X-射线单晶衍射仪测定了化合物的结构。晶体结构研究表明,配位聚合物1和2通过π…π相互作用连接成为不同的二维超分子的网状结构：在配合物1中,一维链状结构通过π…π相互作用连接成为二维双层结构和二维网络结构;在配合物2中,一维梯形链状结构通过π…π相互作用组装成不同二维和三维网络结构。此外,还研究了配合物的固态发光性能,显示其存在TLCT/MLCT电荷跃迁。     

稀土与3-羧基苯磺酸、2-(4-吡啶基)-咪唑[4, 5-f]菲咯啉构筑的双核配合物的合成、晶体结构及表征

以3-羧基苯磺酸根(3-SBA)和2-(4-吡啶基)-咪唑[4, 5-f]菲咯啉(4-PDIP)为配体, 用水热法合成了3种稀土配合物:[Ln₂(3-SBA)₂(4-PDIP)₂(OH)₂(H₂O)₄]·2H₂O(Ln=Sm (1), Eu (2)和Gd (3))。用X-射线单晶衍射分析方法测定了其晶体结构。配合物1~3为同构的双核分子。2个羟基以桥联方式连接2个Ln(Ⅲ)离子, 3-SBA和4-PDIP以螯合双齿形式与Ln(Ⅲ)离子配位。双核分子之间通过氢键构筑成三维超分子结构。配合物1和3分别在 545 nm 和 529 nm 处出现来自于配体的荧光发射, 对应于配体的π^*-π的跃迁。配合物2呈现Eu(Ⅲ)离子的特征发射, 位于579、592、612、650和696 nm处的发射峰分别对应于⁵D₀→⁷F_j (j=0~4)跃迁。     

［Cu2(BpheO)4(bpy)2］·2H2O的合成晶体结构及性质研究

N-苯甲酰苯丙氨酸(BpheO)与Cu(bpy)Cl₂发生取代反应，在水中合成了双核铜(Ⅱ)配合物［Cu₂(BpheO)₄(bpy)₂］·2H₂O(bpy:2,2′-联吡啶)。晶体属三斜晶系，P1空间群，晶胞参数：a=10.681(2)?,b=12.320(2)?,c=16.525(2)?；α=110.23(1)°，β=76.98(1)°，γ=105.49(1)°,V=1945.0(6)?³,Z=1,F(000)=786,D_c=1.291 g/cm³, μ=0.61 mm^-1。Cu与bpy的二个氮原子和BpheO的三个氧原子构成五配位略有畸变的四方锥多面体。经元素分析、IR、ESR和TG-DTA对配合物的性质进行了研究。