Mo2［(p-tol)NCHN(p-tol)］4及其阳离子电子结构和电子吸收光谱的从头算研究

用密度泛函理论中的B3LYP方法, 采用LanL2DZ基组, 对Mo2(form)4和［Mo2(form)4］+{其中(form)-=［(p-tol)NCHN(p-tol)］-)}, 进行了分子轨道计算, 明确了Mo—Mo键具有σ2π4δ2四重键的性质. 计算得到Mo—Mo间的分子轨道顺序为π<σ<δ<σ*<δ*<π*. 用单激发组态相互作用（CIS）方法计算了Mo2(form)4和［Mo2(form)4］+的电子吸收光谱, Mo2(form)4的最低能吸收光谱λ=390 nm, 是1A1g→1Eg跃迁产生的, 属于金属内部的电荷迁移. ［Mo2(form)4］+的最低能吸收光谱λ=1 096 nm, 也是1Ag→1Eg跃迁产生的, 属于金属内部的电荷迁移.     

金属四重键化合物M2X4（PMe3）4（M=Cr，Mo，W;X=F，CI，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σ^2π^4δ^2，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M2Xa（PMe3）4δd→δd^＊和π→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．     

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.     

过渡金属正离子和卡宾配合物成键特征的理论分析

在6—311C基组从头算的基础上对第一过渡系含偶数电子的金属正离子(Sc^+， V^+，Mn^+，Co^+，Cu^+)与卡宾CH2的配合物的成键特征进行了细致的分析。用能 级位移算符逐步降低分子片空轨道能级的方法代替分子片轨道冻结，使KSM能量分 解的耦合项得以消除。能量分析结果表明，Sc^+-CH2键是由σ供键，π供键与π反 馈键组成的，不能忽略π供键。而Cu^+-CH2键是由σ供键与σ，π反馈键组成的， 不能忽略σ反馈键。同时对VCH2^+，MnCH2^+和CoCH2^+的^1A1电子态也进行了粗略 的讨论。     

过渡金属双核化合物Cr_2(O_2CH)_4、Mo_2(O_2CH)_4及CrMo(O_2CH)_4的从头计算研究

用从头计算方法研究双核过渡金属化合物Cr_2(O_2CH)_4、MO_2(O_2CH)_4及CrMo(O_2CH)_4的金属—金属多重键性质,计算优化键长与实验值符合很好,原子布居表明Mo_2(O_2CH)_4和CrMo(O_2CH)_4中Mo—Mo、Cr—Mo键分别为σ~2π~4δ~2与σ~2δ~2π~4四重键,同时金属-d与氧和碳-p电子间的电荷重叠对分子稳定有相当贡献。对Cr_2(O_2CH)_4在优化键长下3种组态σ~2δ~2δ~(*2)σ~(*2)、π~4π~(*4)及σ~2δ~2π~4的电子结构、原子布居、总能量及电离能的计算进行比较,讨论了Cr—Cr的成键性质,指出描述Cr—Cr间金属多重键本质必须考虑电子相关效应的影响。     

乙烯和铜石墨嵌合物相互作用的DV—X_α研究

计算结果表明,铜石墨嵌合物Fermi能级附近的轨道能量很接近,构成了一组前线轨道,它们之间可以进行某种杂化,以杂化轨道更好地和乙烯相互作用。烯→金属σ配键作用和金属→烯π反馈作用,对铜石墨嵌合物和乙烯间相互作用强度有几乎相等的贡献。计算(C_2H_4—Cu)(σ=0,+0.45,+1.0)体系,发现随着铜上正电荷增多,烯→金属σ配键增强,金属→烯π反馈键减弱,所以C_2H_4—CuX体系中,σ配键和π反馈键相对强弱取决于铜上的真实电荷数。     

氧分子的三种自旋异构体

按照分子轨道理论(MO法),根据能量最低原理和Hund规则,O_2分子的分子轨道表示式为: KK(σ2s)~2(σ*2s)(σ2p_x)~2(π_y2p)~2(π_z2p)~2(π_y~*2p)~1(π_z~*2p)~1在上述基态O_2分子中,净的成键作用为一个σ鍵和二个叁电子π键,其总键能为494kJ·mol~(-1)。而且由于O_2分子的二重简并π~*反键分子轨道上,具有两个自旋平行的单电子,基态O_2分子应该是顺磁性物质,这与实验事实是相一致的。按照MO法,当基态O_2分子处于受激状态时,其最高被占分子轨道(π_y~*2p,π_z~*2p)上的两个单电子,有可能改变排布方式,使其从排布方式,变成○或排布方式。显然,对于后两种方式而言,O_2分子内已不存在自旋平行的单电子了,故应表现为反磁性物质。可见,按照MO法预言,应该存在三种电     

[Ru（MeIm）4L]^2＋（L=iip，tip，2ntz）的电子结构、DNA-键合、构效关系及光谱特征

采用密度泛函的方法,结合导体极化连续模型研究了水溶性二价钌．甲基咪唑类配合物[Ru（MeIm）4iip]^2＋。（1）、[Ru（MeIm）4tip]^2＋0＋（2）和[Ru（MeIm）42ntz]^2＋（3）的电子结构、DNA的键合倾向及构效关系,在水溶液中几何优化的基础上分析了配合物的电子结构特征,并合理解释了配合物与DNA的键合倾向．计算结果表明,在主配体上用噻吩代替咪唑取代基可以有效提高配合物与DNA的键合力;同时,在主配体的骨架上引入强电负性的N原子及NO2基团可以明显降低配合物最低未占据分子轨道能量及前沿分子轨道能量差．基于以上计算结果,预测所设计的配合物3具有最大的DNA键合力常数．另外,详细分析了配合物1、2的构效关系及抗肿瘤作用机理,并预测了配合物3的抗肿瘤活性．最后,用含时密度泛函方法对配合物的电子吸收光谱进行了计算和模拟,并与实验结果进行了对比分析．     

2，2′—双吡啶双氯二价铂化合物Pt（bpy）Cl2（黄色）的电子结构和电子光谱性质的从头计算研究

用从头算MP2方法,采用LANL2DZ基组,对Pt(bpy)Cl2分子进行了分子轨道计算,计算得到这种分子的HOMO和LUMO都具有反键π^*轨道的性质,给出了具有较高能量的分子轨道的顺序,并分析了各分子轨道的组成,用单激发组态相互作用（CIS）方法计算了具有“单体”晶型的Pt(bpy)Cl2的电子吸收光谱的发射光谱,结果表明：最低能吸收光谱为γ＝350．99nm,具有金属到配体的电荷迁移性质;最低能发射光谱为γ＝566．39nm,具有配体内电荷迁移的性质。     

稀土双氧配合物的电子结构研究

用INDO方法(间略微分重叠法)研究了[Ce(CO_3)_3O_2]_2~(8-)上的电子结构和化学健。研究结果表明,[Ce(CO_3)_3O_2]_2~(8-)的HOMO主要由双氧离子(O_2~(2-))的反键π~*轨道组成,LUMO主要由四价铈的4f轨道组成。双氧离子通过σ配键和π配键与2个铈离子配位,配位后O—O键增强。与三价铈配合物比较,四价铈配合物中4f轨道对成键的贡献增大。     

四重键化合物M_2(CH_3)_8~(n-)中金属—金属键的性质

本文分析了四重键化合物M_2(CH_3)_8~(n-)(M=Mo,Tc,W,Re)中金属键的性质,并对金属原子的(n-1)f轨道参加成键的可能性进行了讨论.结果表明(n-1)f轨道参加成键使金属原子间π和δ电子的几率增加,并使总能量、π和δ成键轨道能量明显下降。因此,f轨道对金属四重键特别是π和δ键的影响是显著的。     

（HAINH）n（n=2—3）环状化合物的结构特征

用自洽场理论（HF）和密度泛函理论（DFT）的B3LYP方法，在6－3G的水平上对化合物（HAlNH)2和（HAlNH)3的几何结构进行优化，并分别与环丁二烯C4H4和苯分子C6H6的结构和成键方式进行比较。以B3LYP／STO－3G方法讨论其分子轨道波函数．。结果表明：C4H4和（HAlNH)2均为D2h对称，前者为长方形结构，形成两个孤立的π键，而后者为菱形结构，形成一个π4^4键。C6H6和（HAlNH)3分子点群分别为D6h和D3h，并均形成一个π6^6键，成键原子对分子轨道的贡献不同，其中C原子是完全等价的。而Al和N原子各不相同，N原子比Al的贡献要大得多。     

Cp_4An和COT_2An(Cp~-=C_5H_5~-,COT~(2-)=C_8H_8~(2-),An=U(Ⅳ),Pu(Ⅳ))的结构和光谱性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论研究气相和四氢呋喃(THF)溶剂中Cp4An和COT2An(Cp-=C5H5-,COT2-=C8H82-,An=U(Ⅳ),Pu(Ⅳ))配合物的性质。THF溶剂对配合物的溶剂化效应采用类导体极化连续模型(CPCM)近似计算。计算结果显示在THF溶液中各配合物结合能的大小顺序为COT2PuCOT2UCp4PuCp4U。溶剂化效应降低了该金属有机配合物的结合能。计算得到的化合物的结构参数和红外光谱数据与实验数据保持一致。通过对Cp4An和COT2An(An=U(Ⅳ),Pu(Ⅳ))的分子轨道能级图分析发现,采用最高的RSC ECP赝势计算COT2U和Cp4U的基态分别为三重fφ2和fσ2组态;而COT2Pu和Cp4Pu的基态分别为五重fσ1fπ1fφ2和fσ3fδ1组态。     

硼环平面八配位及九配位的铝和镓

用硼环Bn平面配位金属中心M,两者必须在几何和电子结构上良好匹配.对Al和Ga而言,B8环半径略小,完全平面的D8hAl@B8^-（1）和D8hGa@B8^-（3）均为具有一个虚频的过渡态;金属中心沿体系八重轴轻微向上移动（0.3-0.5）所形成的C8vAl@B8^-（2）和C8vGa@B8^-（4）才是体系的稳定几何构型.轻微畸变的C8v阴离子具有准平面结构,与D8h平面结构在能量上非常接近.广泛的结构搜索表明,B9环与Al和Ga中心良好匹配,D9hAl@B9（5）与D9hGa@B9（6）均为直径约4.45的完美轮状中性分子,它们在得到的所有异构体中能量最低.在D9h5和6中,Al和Ga平面九配位中心携带的净原子电荷分别为＋1.3｜e｜和＋1.5｜e｜,其Wiberg总键级为2.5和2.8;而周边相邻B-B原子间的WBIB-B键级接近1.5,具有明显的双键特征.D9hAl@B9中中心原子的电子组态（Al3s^0.423px^0.343py^0.343pz^0.34）表明,Al在配合物中主要失去3s2价电子,其sp2杂化轨道和3pz原子轨道部分参与了体系的离域σ键和离域π键.结果表明,D9hAl@B9有三个离域的π轨道（简并的HOMO和HOMO-2）和三个离域的σ轨道（简并的HOMO-1和HOMO-4）,分别符合4n＋2休克尔芳香性规则,因而具有σ＋π双重芳香性.M@B8-和M@B9（M=Al,Ga）体系的核独立化学位移（NICS（1））均为较大的负值（介于-17~-26ppm）,进一步确定了体系的芳香性本质. C8vAl@B8^-和C8vGa@B8^-阴离子的计算单电子剥离能分别为ADE=3.41,3.23eV和VDE=3.52,3.32eV,而D9hAl@B9和D9hGa@B9中性分子的计算第一电离势分别为IP=8.51,8.34eV.这些结果为在光电子能谱实验中表征这些分子提供了依据.     

马来腈二硫纶·邻菲咯啉镍(II)配合物的电子光谱和理论研究

测量了标题配合物Ni(mnt)(phen)在多种介质中的电子吸收光谱和发射光谱, 使用密度泛函理论的B3LYP方法和分子轨道理论的PM3方法研究了其气态分子几何构型、电子结构和成键, 用ZINDO/S方法通过多组态的组态相互作用(CI)计算解释了实验光谱. 结果表明: 该配合物分子为平面结构, 对称性属于点群C_2v, 基态为自旋三重态, 配位键Ni—N和Ni—S为典型的共价结合, Ni的3d电子反馈效应较显著; 可见区的吸收带和发射带(对应于基态电子组态到较低能量激发态组态的跃迁)本质上属于配体phen到mnt^2－的荷移跃迁(LL'CT), 紫外区的吸收带本质上属于配体的π→π*跃迁.     

密度泛函理论研究稀土配合物的磁学性质：Y^III，Gd^III-氮氧自由基配合物磁耦合机理

应用密度泛函理论结合对称性破损方法（DFT－BS）研究了Y^III-,Gd^III-氮氧自由基配合物,Ln（hfac）3（NITPhOCH3）2（Ln=Y^III1,Gd^III2,hafc=hexafluoroacetylacetonate）（NITPhOCH3=4＇-methoxyo—phenyl-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide）．这两个配合物的中心离子分别是抗磁性的Y^III和顺磁性的Gd^III.它们各自被两个氮氧自由基配位,形成一个两自旋中心和一个三自旋中心的磁性分子体系．分子磁轨道分析显示,在这两个配合物的氮氧自由基之间的反铁磁耦合作用中,Y^III和Gd^III离子空的4d／5d轨道扮演了磁耦合的传递作用．对于Gd^III和自由基配体之间的铁磁耦合作用,通过半充满的4厂壳层和自由基的NO（π^＊）局域磁轨道的重叠积分计算显示,它们之间的轨道重叠非常小．磁轨道分析和自旋布居分析也显示Gd^III收缩的4广轨道和NO（π^＊）局域磁轨道都相当定域,所以我们认为这种铁磁性耦合主要是由于Gd^III的4f^7轨道与NO（π^＊）局域磁轨道近乎完全定域的结果．     

[Mo（H2O）4{NCS）2].（18—C—6）配合物晶体的电子结构与成键特性理论研究

本文取配合物晶体[Mn(H2O)4(NCS)2].(18-C-6)的一个分子片断进行CNDO／2半经验分子轨道理论计算，给出Mulliken键级，电荷分布和电子态密度等，探讨了其成键特性，结果表明，过渡金属配合单元[Mn(H2O)4(NCS)2]与18－C－6冠醚环之间的主要结合方式是定域化程度相当高的氢键，与来自实验测量的推测相一致。     

异构的蒽乙烯单钌配合物:合成与表征、电化学、光谱性质及理论计算

通过9-蒽乙炔基及2-蒽乙炔基分别与有机金属氢化物羰基氯氢三(三苯基膦)钌(Ⅱ)[Ru HCl(CO)(PPh_3)_3]反应,再使用三甲基膦(PMe_3)交换配体,合成并表征了具有同分异构结构的蒽乙烯单钌配合物1和2,其中配合物2的结构还经X射线单晶衍射的确证,结合理论计算研究了其电学及光学性质。密度泛函理论(DFT)优化配合物1和2的电子结构显示,在两个异构体中钌乙烯基与蒽配体呈现明显不同的构型,前线分子轨道图显示最高已占分子轨道(HOMO)上电子离域于整个分子骨架,其中以配体蒽乙烯基所占比例为90%,表明蒽乙烯基配体参与该配合物氧化进程的比例很大。电化学实验结果表明,配合物1的氧化还原可逆性明显低于配合物2。配合物1和2及前体分子1b和2b的电子吸收光谱结果表明,配合物与前体分子相比光谱性质呈现明显变化,其在紫外区域的强吸收峰明显减弱,而在长波长方向均出现了弱而宽的吸收峰,该吸收峰已经通过含时密度泛函理论(TDDFT)计算将其归属于π→π*以及金属配位电荷转移(MLCT)跃迁吸收,均来自于HOMO→LUMO跃迁产生。荧光发射光谱揭示金属配位之后其荧光强度和荧光量子产率明显降低。CCDC:1488284,2。     

马来腈二硫纶·邻菲咯啉镍(Ⅱ)配合物的电子光谱和理论研究

测量了标题配合物Ni(mnt)(phen)在多种介质中的电子吸收光谱和发射光谱,使用密度泛函理论的B3LYP方法和分子轨道理论的PM3方法研究了其气态分子几何构型、电子结构和成键,用ZINDO／S方法通过多组态的组态相互作用(CI)计算解释了实验光谱．结果表明：该配合物分子为平面结构,对称性属于点群C2v,基态为自旋三重态,配位键Ni-N和Ni-S为典型的共价结合,Ni的3d电子反馈效应较显著;可见区的吸收带和发射带(对应于基态电子组态到较低能量激发态组态的跃迁)本质上属于配体phen到mnt^2-的荷移跃迁(LL'CT),紫外区的吸收带本质上属于配体的π→π*跃迁。     

用分子片轨道逐步剔除法研究电子离域

估计分子中不同类型的电子离域作用（如p-π → d-π和p-π → σ~*）的相 对强弱对理解分子中化学键的本质有关键的作用。剔除某一分子片轨道（d-π或σ ~*）后分子体系能量的改变可用来计算电子离域到该轨道的离域能。由于轨道之间 的相互作用,使离域能的计算与轨道剔除的次序有关。为克服这种不确定性,可以 逐步轮流增加某一对特定轨道（d-π和σ~*）的库仑积分,以使这对轨道在分子波 函数中的比重逐步减少,即将这对轨道轮流逐步剔除。这样可将轨道间的相互影响 减小以至消除,从而得到各轨道的精确的离域能。以H_3PO中P-O键为例说明了轨道 逐步剔除方法的应用。