锰(III)5,10,15-三(五氟苯基)-Corrole配合物的DFT计算

在6-31G*水平上采用DFT(UB3LYP)方法对锰(III)5,10,15-三(五氟苯基)-corrole [(TPFC)MnIII]及其咪唑轴向配位加合物(TPFC)MnIII(Im)进行了几何结构全优化. 计算结果表明, 咪唑的配位作用不会改变其基态的高自旋(s=2)特性. (TPFC)MnIII与咪唑配位形成轴向加合物后, 其中心金属Mn原子偏离平面结构, 与corrole大环N4平均平面的距离达到0.02734 nm. NBO分析显示(TPFC)MnIII和(TPFC)MnIII(Im)中心金属锰的电子组态为(dxz)1(dyz)1(dz2)1(dx2-y2)1(dxy)0. (TPFC)MnIII(Im)前线分子轨道能级明显上升, 从其β-(LUMO+3)轨道可见咪唑配位N原子的py轨道与中心金属Mn原子dyz轨道形成了d-pπ轨道. TD-DFT计算发现, (TPFC)MnIII和(TPFC)MnIII(Im)电子光谱Q带的“四轨”特征比B 带明显; (TPFC)MnIII的CT带主要源自β-(HOMO-1)→β-(LUMO+5)和β-HOMO→β-(LUMO+4)的跃迁, (TPFC)MnIII(Im)的CT带则主要源自β-(HOMO-1)→β-(LUMO+3)和β-HOMO→β-(LUMO+4)的跃迁.     

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)MnIII]和5,10,15-三(五氟苯基)咔咯锰氧[(TPFC)MnVO]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)MnIII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)MnVO中的MnV原子形成有效的轴向配位作用,自然键轨道(NBO)分析表明其MnV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)MnVO形成弱的配位作用.     

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.     

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.     

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-Melm)2]*和[Co(MeO-salen)(Melm)2]+(Im=咪唑,Melm=1-甲基咪唑,2-Melm=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.     

氟硼二吡咯类pH荧光探针PET光谱特性的理论计算

氟硼二吡咯(BODIPY)类pH荧光探针分子是基于光诱导电子转移(PET)的荧光探针分子, 识别基团氮原子上引入不同取代基可呈现不同的光学灵敏度. 本文应用密度泛函理论(DFT)及含时密度泛函理论(TD-DFT)方法对六种含不同取代基的探针分子进行了几何构型优化及激发态计算, 探讨了不同取代基对PET效应影响. 计算结果表明: 基态时这些探针分子的最高占有分子轨道(HOMO)和最低未占有分子轨道(LUMO)都在荧光母体BODIPY的π, π^*轨道, 而识别基团上氮原子孤对电子所在的轨道为HOMO-1轨道. 但是在激发态, 当氮原子上有两个取代基时, HOMO-1→LUMO跃迁的激发能都小于荧光团的HOMO→LUMO跃迁, 这将有可能产生PET效应并导致荧光熄灭, 而当氮原子上有一个取代基时不会出现这种现象. 通过激发态结构优化可以发现, 无论识别基团氮原子上有一个还是两个取代基, N原子的轨道对称性都发生变化, 由sp³→sp², 孤对电子占据在p轨道上, 其轨道能级升高至荧光团的HOMO和LUMO轨道之间, 将导致不同程度的PET效应, 与实验结果一致.     

洛汾碱衍生物的电子结构及光谱性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-31G*方法,对4种洛汾碱类化合物的几何构型进行了优化,在此基础上计算分子的电子结构,并结合有限场FF方法研究了二阶非线性光学(NLO)性质.用含时密度泛函理论(TD-DFT)对上述化合物分子进行吸收光谱的研究.研究表明在4,5-二-苯基-2-对甲酰苯基咪唑生色团中4,5苯环上引入硝基和3位N原子引入苄基改变分子的共轭平面,使二阶非线性极化率总有效值(βtot)减小,吸收峰总体蓝移.同时还发现,在CH2Cl2溶剂中a和c分子的λmax主要来源于HOMO→LUMO的π一π*跃迁,b和d分子的λmax主要来源于HOMO→LUMO+2的π→π*跃迁.     

尾式金属卟啉配合物的研究——Ⅳ.含氮配体与尾式铁(Ⅲ)卟啉轴向配位反应热力学及其配位模式

用分光光度法研究了咪唑或吡啶类配体与5-[邻-(4-(1-咪唑基)丁氧基)苯基]-10,15,20-三苯基卟唑合铁(Ⅲ)氯化物[[Fe~Ⅲ(ImTPP)]Cl]和5-[对-(4-(3-吡啶氧基)丁氧基)苯基]-10,15,20-三苯基卟啉合铁(Ⅲ)氯化物[[Fe~Ⅲ(PyTPP)]Cl]两种尾式铁(Ⅲ)卟啉的轴向加合作用,测定了平衡常数、热力学参数及含氮配体的加合分子数.结果表明,[Fe~Ⅲ(PyTPP)Cl与[Fe~Ⅲ(TPP)]Cl相类似,均与咪唑、吡啶类配体生成1:2低自旋六配位加合物.含氮配体与[Fe~Ⅲ(ImTPP)]Cl的轴向加合反应平衡常数比与[Fe~Ⅲ(TPP)]Cl相应的平衡常数大10～10~3倍,这是因为含氮配体与[Fe~Ⅲ(ImTPP)]Cl的轴向配位诱导了尾端咪唑基与配合物中的Fe~Ⅲ离子的轴向配位,这种配位模式增强了含氮配体与Fe~Ⅲ离子的键合;尾端咪唑基与配合物中的Fe~Ⅲ离子配位的模式得到了UV—vis、~1H NMR及EPR实验数据的进一步证实.     

取代锰卟啉的轴向配位反应及平衡常数的测定

研究了4种具有不同取代基的锰卟啉在三氯甲烷溶剂中与咪唑(Im)、4-甲基咪唑(4-MeIm)、吡啶(Py)、4-甲基吡啶(4-MePy)等4种客体小分子的轴向配位反应,并采用微量紫外-可见光谱滴定法测定了反应的平衡常数。结果表明:每种锰卟啉均可以与咪唑及吡啶类客体分子发生轴向配位反应,轴向配合物的形成能力和稳定性与锰卟啉所含有的取代基有关,在β位上含有强吸电子硝基取代基的锰卟啉与客体分子能够形成更稳定的配合物;客体分子的性质对轴向配合物的形成也有显著的影响,锰卟啉与吡啶以物质的量之比为1∶1反应生成五元配位化合物;每一种锰卟啉与其他3种客体分子均以物质的量之比为1∶2反应生成六元配位化合物。客体的轴向配位反应能力由大到小依次为Im、4-MeIm、4-MePy、Py。     

尾式金属卟啉配合物的研究(Ⅲ)──咪唑基尾式卟啉及其铁(Ⅲ)配合物的合成和性质

合成了咪唑基尾式卟啉──5-邻[4-(1-咪唑基)丁氧基]苯基-10,15,20-三苯基卟啉(o-ImBPTPP)及其铁(Ⅲ)配合物[Fe(Ⅲ)(o-ImBPTPP)Cl],以元素分析、质谱、¹HNMR、IR和紫外可见吸收光谱等进行了表征.初步研究了在氯仿和苯中某些含氮配体与铁(Ⅲ)配合物的轴向配位性质.结果表明,Fe(Ⅲ)(o-ImBPTPP)Cl通常与含氮配体生成低自旋的六配位加合物,但在苯溶液中与咪唑作用时,一定条件下还能生成稳定的高自旋五配位加合物.     

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.     

氯代(对位取代四苯基)卟啉铁(Ⅲ)的轴向配位反应热力学及光谱研究

本文对二氯甲烷溶剂中咪唑(Im)与氯代(对位取代四苯基)卟啉铁(Ⅲ)[Fe(p-X)TPPCl,X=Cl,H,CH_3,OCH_3]的轴向配位反应(1)进行了研究.用光谱法测得了反应(1)的平衡常数,并对反应物和产Fe(p-X)TPPCl+2Im(?)[Fe(p-X)TPPIm_2]+Cl~-物的电子光谱、FeHTPPCl和[FeHTPPIm_2]~+Cl~-的电子自旋共振谱和穆斯堡尔谱进行了测量。研究了取代基效应和轴向配体的影响。     

四-对磺酸基-苯基卟啉铁(Ⅲ)的轴向配位快速反应动力学研究

用UnionGikenRA-410温度跃变紫外可见分光光度计研究了二聚的四-对磺酸基-苯基卟啉铁[Fe(Ⅲ)TPPS₄)_D]与咪唑(Im)、2-甲基咪唑(MeIm)、2-乙基-4-甲基咪唑(EMIm)轴向配位快速反应动力学。提出了反应机理,研究了轴向配体和温度对反应的影响,应用Gauss-Newton-Marquardt方法求得基元反应的速率常数及活化参数。     

N,N''-亚乙基双(1-苯基-3-亚氨基-1-丁酮)硫氰酸根合锰(Ⅲ)的合成和晶体结构

合成了N,N”-亚乙基双(1-苯基-3-亚氨基-l-丁酮)硫氰酸根合锰(Ⅲ),Mn(C_(22)H_(22)·N_2O_2)(NCS),M_r=459.44.该配合物晶体的晶体学参数为:三斜晶系,P1空间群,a=1.0702(3),b=1.2342(2),c=0.8999(2)mm,a=93.74(2)°β=97.09(2)°γ=109.07(2)°,V=1.1078(9)nm~3,D_c=1.377g·cm~(-3),Z=2,F(000)=476,μ=6.85cm~(-1)晶体结构用直接法解出,3205个I≥4σ(I)的可观测点用于结构修正,最终R=0.052,R_w=0.067 Mn原子由三个N原子和两个O原子形成扭曲的四角锥配位构型,晶体沿C轴方向存在贯穿整个晶体的空“隧道”.红外光谱和拉曼光谱均表明配体在形成配合物后,vC=N,vC=O和vC=c带均移向低频.vC=N带(2063cm~(-1))表明NCS~-是通过N原子与Mn(Ⅲ)配位.拉曼光谱中,462cm~(-1)和399cm~(-1)分别为Mn—O和Mn—N的振动带.电子光谱表明有d～d~*,π～π~*跃迁和d～π~*荷移跃迁.电极电位测定表明该配合物中Mn(Ⅲ)不易被氧化和还原.并进行了量化计算     

N,N'-亚乙基双(1-苯基-3-亚氨基-1-丁酮)硫氰酸根合锰(Ⅲ)的合成和晶体结构

合成了N,N'-亚乙基双(1-苯基-3-亚氨基-1-丁酮)硫氰酸根合锰(Ⅲ),Mn(C~2~2H~2~2·N~2O~2)(NCS), Mr=459.44。该配合物晶体的晶体学参数为: 三斜晶系,P1空间群, a=1.0702(3), b=1.2342(2), c=0.8999(2)nm, α=93.74(2)°,β=97.09(2)°, γ=109.07(2)°, V=1.1078(9)nm^3, Dc=1.377g·cm^-^3, Z=2,F(000)=476, μ=6.85cm^-^1。晶体结构用直接法解出, 3205个I≥4σ(I)的可观测点用于结构修正, 最终R=0.052, Rw=0.067。Mn原子由三个N原子和两个O原子形成扭曲的四角锥配位构型, 晶体沿c轴方向存在贯穿整个晶体的空"隧道"。红外光谱和拉曼光谱均表明配体在形成配合物后, ν~C~=~N, ν~C~=~O和ν~C~=~C带均移向低频。ν~C~≡~N带(2063cm^-^1)表明NCS^-是通过N原子与Mn(Ⅲ)配位。拉曼光谱中,462cm^-^1和399cm^-^1分别为Mn-O和Mn-N的振动带。电子光谱表明有d～d^*,π～π^*跃迁和d～π^*荷移跃迁。电极电位测定表明该配合物中Mn(Ⅲ)不易被氧化和还原。并进行了量化计算。     

轴向配体对酞菁铁(Ⅱ)电子光谱的影响

通过测定可见光谱的变化,在广泛范围内研究了溶液中酞菁铁(Ⅱ)和多种给电子配体之间的轴向配位作用。发现轴向配位作用对Q_(o-o)带的影响不如对吸收带Ⅱ的那么显著,后者在配体的σ-给予性的作用下可以显现或发生红移,其原因被认为是在铁离子中的dπ轨道和酞菁环的eg(π~(?))轨道之间发生电荷转移eg(dπ)(M)→eg(π~(?))Pc所致。对含同一配位原子(S、O、N)来说,在各自的Q_(o-o)和Ⅱ带的能量之间有一线性关系,而斜率则可能和配位原子的电负性有关。     

光原锰（Ⅲ）卟啉二甲酯与有机碱配位还原反应研究

实验表明,Mn(Ⅲ)卟啉对理解血红蛋白的催化反应很有意义。Mn(Ⅲ)卟啉突出的性质是配位还原性,尤其与有机碱的反应。等研究了四苯基卟啉锰(Ⅲ)(TPPMn(Ⅲ)Cl)与有机碱的配位还原反应。本文部分作者曾研究过(β-硝基)四苯基卟啉锰(Ⅲ),((β-NO_2)TPP Mn(Ⅲ)Cl)、四(对硝基)苯基卟啉锰(Ⅲ)(TNPPMn(Ⅲ)Cl)和邻(二     

DFT法研究阴离子识别剂[Ru（bpy）2L]2+（L=H2biim,H2bbim）去质子后结构变化

配合物[Ru(bpy)2(H2biim)](PF6)2(1)(bpy=2,2′-联吡啶,H2biim=2,2′-联咪唑)和[Ru(bpy)2(H2bbim)](PF6)2(4)(H2bbim=2,2′-苯并联咪唑)是良好的阴离子识别剂.用密度泛函理论方法研究了2种阴离子识别剂脱去质子后的几何结构和电子结构的变化.计算结果表明:脱去质子后配合物HOMO轨道上电子云分布由中心钌原子转移到(苯并)联咪唑上,而LUMO轨道虽然能量增加但电子云仍然分布在bpy配体上;另外,最高占居轨道HOMO与最低空轨道LUMO的能量差ΔεL-H逐渐减小,相对于配合物的吸收波长增大,所以分子的吸收峰发生红移,这与实验现象相吻合。     

人锰超氧化物歧化酶的紫外可见吸收光谱研究

研究了重组人锰超氧化物歧化酶(MnSOD)的紫外可见吸收光谱。经光学电负性和摩尔吸收系数分析,重新归属了酶中 Mn(Ⅲ)的可见光谱,首次报道了酶中Mn(Ⅱ)的电荷转移光谱。研究表明,MnSOD中显示的电荷转移谱带全部是由His咪唑基π轨道向金属轨道的LMCT跃迁。     

两个含有叠氮根和硫氰根配位单元的3，4-双咪唑噻吩锰（Ⅱ）配位聚合物的合成与晶体结构

制备了2个含有叠氮根和硫氰根配位单元的3,4-双咪唑噻吩(L)的锰(Ⅱ)配位聚合物[Mn(L)(N3)2(H2O)]n(1)和[Mn(L)2(SCN3)2]n(2)并报道了它们的晶体结构。化合物1和2是通过3,4-双咪唑噻吩与四水醋酸锰反应,同时分别引入过量的线性三原子阴离子(N3-和SCN-)以取代醋酸根作为抗衡离子制备而得。单晶结构分析表明1和2具有相同的无限二维链状空间结构,但是由不同的44元的[Mn6(L)4(2N3)2]和36元的[Mn4L4]大环单元结构组成。此外,配位聚合物1中的叠氮根分别采用端基单齿和桥联双齿的配位方式,而配位聚合物2中的硫氰根仅以端基氮原子与Mn(Ⅱ)离子配位。