8-羟基喹啉铝光电性质的Ab initio和DFT研究

利用abinitioHF和密度泛函理论B3LYP等方法,对金属有机配合物8-羟基喹啉铝(AlQ₃)进行几何结构优化,探索分子内部电子跃迁的机理.结果表明,电子从基态跃迁到低激发态时主要为π-π^*跃迁;电荷从含氧的苯酚环转移至含氮的吡啶环上,包括两环之间C→C转移和O→N转移,与金属离子关系不大.考虑到配体对发光性质的贡献,进一步设计了3种AlQ₃的衍生物.     

8-羟基喹啉铍及其衍生物电子光谱性质的含时密度泛函理论研究

运用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法和abinitioHF单激发组态相互作用(CIS)法分别优化了有机金属配合物8-羟基喹啉铍(BeQ₂)及其3种衍生物分子的基态及最低激发单重态几何结构.系统分析了分子结构、前线分子轨道特征和能级分布规律以探索电子跃迁机理.应用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算分子的电子光谱,揭示了BeQ₂及其衍生物的发光源于配体中π→π^*电子跃迁,指出通过配体修饰可以有效地影响配合物前线分子轨道分布,调整发光波段,并有效提高电荷转移量.     

[Cu2Pt(npa)4X2](X=Cl-,NCS-)金属串配合物电子传输性质的研究

使用密度泛函理论(BP86)结合非平衡态格林函数(NEGF)方法研究金属串配合物[Cu₂Pt(npa)₄X₂] (X=Cl^-(1), NCS^-(2); npa=2-naphthyridylphenylamine)的电子结构和电子传输性质, 研究发现: (1)由于轴向配体NCS^-与Cu的结合比Cl^-的强, 使配合物1的Cu-Cu键比2的强而Cu-Pt键比2的弱, 故1的π^*_{Pt dxz/yz}轨道与π^*_Cu-Cu能级差ΔE比2小. (2) 1和2的传输通道均是β自旋的π^*轨道, 主要由π^*_Cu-Cu 和π^*_{Pt dxz/yz}轨道组合而成. ΔE越小π^*越离域, 传输能力越强. 在负偏压下和正偏压小于0.15 V时, 1的电流大于2; 但正偏压大于0.15 V后2的β电流显著高于1. (3) 2具有较好的整流效应. ΔE越大, Pt→Cu方向的传输越容易, 整流效应越强. 正偏压下2的电流显著大于负偏压下的电流, 0.15 V后2的整流比比1高10～40倍. (4)因ΔE_β< ΔE_α, α自旋通道传输能力小于β自旋的, 1和2具有良好的自旋过滤效应(高达80%～99%).     

BPh-2(mqp)的电子结构和光谱性质的含时密度泛函理论研究

采用abinitioHF和DFTB3LYP方法,对配合物BPh₂(mqp)基态结构进行优化,分析了前线分子轨道特征和能级分布.用abinitioCIS方法优化体系激发态结构.用含时密度泛函理论(TD-DFT)对BPh₂(mqp)的电子光谱进行了研究.结果发现,该物质是配体发光配合物,其发光源于mqp配体内π^*→π的电子跃迁.这表明在mqp配体上进行修饰,可有效地影响配合物前线分子轨道分布,达到调整发光波段的目的.     

具有樟脑基衍生物作为立体位阻β-二酮的环金属铂配合物: 一种有效降低分子间π-π相互作用和Pt-Pt相互作用的新途径

合成了一类以立体位阻樟脑基衍生物作为辅助配体的环金属铂(II)配合物并对它们的化学结构、晶体结构和发光性质进行了表征. 这类新化合物的结构简式为: ppyPt(O^O), ppy表示主配体(2-苯基吡啶), O^O表示在樟脑基3位上具有不同乙酰取代基团的位阻β-二酮. 单晶结构研究表明, 虽然这些配合物同其他具有简单β-二酮(如乙酰丙酮等)的环金属铂(II)配合物一样具有正方形的平面构形, 同时配合物分子间也具有平面堆积模式, 但是, 由于配合物中的樟脑基团具有很大的空间位阻, 致使配合物的分子平面之间产生相互错动, 配合物分子中的芳香环基团不能产生有效的重叠, 所以这些配合物具有非常弱的π-π 相互作用. 分子平面的相互错动也使得金属铂之间产生很大的距离(Pt-Pt最短距离超过6 Å). 这些结果都表明在β-二酮中引入樟脑基团能够有效降低分子间π-π 相互作用和Pt-Pt 相互作用. 溶液发光光谱的研究表明, 除配合物2外, 这些化合物具有较高的磷光效率. 同时, 这些配合物的固体发光光谱具有结构发射特征, 最大发射波长仅比相应的溶液发光光谱相差几个纳米, 表明分子间没有激基复合物产生. 分子间非常弱的π-π 相互作用、有结构的固体发光性质和较高的磷光效率表明在掺杂磷光发光器件甚至在非掺磷光发光杂器件中, 这类磷光材料都具有潜在的应用价值.     

氮、氧为配位原子的铅(Ⅱ)混合配合物的稳定性研究Ⅳ.铅(Ⅱ)-芳香氮碱-苯烷基丙二酸体系

混合配体配合物中配体间的相互作用在金属酶化学及其生物识别过程中具有重要意^[1,2].以往的研究,主要针对具有部分填充的3d过渡金属离子与芳香氮碱、氨基酸或一元羧 配合物体系^[3,4].铅(Ⅱ)为非过渡的主族金属离子,我们在对其PbLA型配合物的研究时 ,配合物中也存在配体间的相互识别作用^[5～7].     

溶液浓度对拉曼光谱线宽和频移影响的实验研究

将液芯光纤技术用于傅里叶变换拉曼光谱测量中,提高拉曼光谱强度10²～10⁴倍.应用该技术,在实验上研究了溶液浓度变化对β-carotene,rhodamine在CS²中的CC键π-π^*跃迁拉曼线频移和线宽的影响.实验结果表明,随着浓度降低(1×10^-7～1×10^-12mol/L),拉曼光谱线峰值发生红移,线宽变窄.     

二价双核铀聚吡咯配合物结构设计和铀-铀多重键的理论研究

经三十余年努力,二价铀溶液化学于近年取得突破性进展,Evans和Meyer等成功获得两个可通过X-ray晶体衍射表征结构的有机金属铀（II）配合物.为进一步拓展U^II配合物化学和探索可能存在的金属多重键,设计双核配合物[（U^II）₂（L）]（L为八齿氮供体低聚吡咯大环四价阴离子）,并使用相对论密度泛函理论优化其可能的电子自旋态异构体结构和计算相关性质.结果表明,[（U^II）₂（L）]具有三重态基态,其电子组态为π⁴σ²δ²;U（5f）原子轨道对高占据分子轨道有重要贡献;它的U-U键长为2.33Å、Mayer键级为3.89和对应的伸缩振动频率为259 cm^-1,被指认为U-U弱四重键.这一结论与QTAIM （quantum theory of atoms in molecule）的U-U键临界点处的电子/能量密度拓扑分析结果相一致.与不同氧化态铀同类物[（U^m）₂（L）]ⁿ⁺ （m=III,n=2;m=IV,n=4）比较显示,随着铀氧化态增大,U-U距离增长、键级变小、伸缩振动频率变小,金属铀电子自旋密度与常规预期值的差值（?S_U）增大;结合分子轨道和QTAIM参数分析,发现金属氧化态可以调控配体和金属轨道能级匹配程度和改变金属-金属多重键.     

有机硼π-共轭光电功能材料*

由于硼元素所特有的一些性质,如硼原子空的p轨道与π-共轭体系的π^*轨道间的p_π-π^*共轭效应与Lewis碱络合所表现出的强Lewis酸性以及为获得足够的动力学稳定性在硼原子上所引入的大体积芳香取代基使之表现出的立体位阻效应等,将硼引入到π-共轭体可以赋予体系一些独特的光电性能,因此近年来含硼元素的π-共轭材料引起了人们极大的研究兴趣。这类材料已经显示出非常广阔的潜在应用前景,可以用作非线性光学材料、双光子吸收和发光材料、有机电致发光器件中的电子传输材料和发光材料以及化学传感器等。本文根据π-共轭体系分子结构的不同,对有机硼π-共轭材料,包括硼取代基位于末端的线形π-共轭体系、硼原子位于中心的星形π-共轭体系、硼原子位于主链的π-共轭聚合物体系、硼原子桥联的并环π-共轭体系以及硼取代基位于侧链的π-共轭体系等的研究进展进行了综述,并对该领域的发展前景进行了展望。     

二苯并噻吩及其氧化物与离子液体相互作用的理论研究

采用密度泛函理论方法比较了DBT/DBTO₂和[BMIM]⁺[PF₆]^-/[BMIM]⁺[BF₄]^-的相互作用。对最稳定的[BMIM]⁺[PF₆]^-、[BMIM]⁺[PF₆]^--DBT、[BMIM]⁺[PF₆]^--DBTO₂、[BMIM]⁺[BF₄]^-、[BMIM]⁺[BF₄]^--DBT、[BMIM]⁺[BF₄]^--DBTO₂进行了NBO和AIM分析。结果表明,DBT和[BMIM]⁺[PF₆]^-/[BMIM]⁺[BF₄]^-中的咪唑环彼此相互平行,NBO和AIM分析表明它们之间发生了π-π相互作用。H1'和H9'形成的F…H氢键有利于π-π堆积作用的形成。DBTO₂倾向于趋近C2-H2和甲基基团形成O…H相互作用;DBTO₂优先吸附在[BMIM]⁺[PF₆]^-/[BMIM]⁺[BF₄]^-。在模拟油中,[BMIM]⁺[PF₆]^-和[BMIM]⁺[BF₄]^-离子液体对DBTO₂的萃取能力大于DBT,其原因是可能是DBTO₂具有较大的极性和O…H与F…H的氢键作用。     

假1,2-二苯乙烯型偶氮苯合成、表征及其光致异构性能

合成系列假1,2-二苯乙烯型偶氮苯,利用FT-IR、NMR、ESI-MS和元素分析等技术手段确定目标化合物结构,并通过UV-Vis光谱研究其光致变色性能,测定其溶液态光致顺反异构速率常数,同时考察其在聚甲基丙烯酸甲酯掺杂薄膜中抗疲劳性能,结果表明,目标化合物在乙酸乙酯中π-π^*能级低于n-π^*能级,且两个能级出现重叠,异构转变速率常数数量级10^-1~10⁰ s^-1,反→顺异构转变速率常数k_t受到偶极-偶极作用力和空间位阻效应影响,偶极-偶极作用力对单溴代物的k_t影响比二溴代物大,空间位阻效应对二溴代物的k_t影响比单溴代物大,顺→反异构转变速率常数k_c与k_t大小顺序相反,在聚甲基丙烯酸甲酯掺杂薄膜中有良好的抗疲劳性能。     

二联体卟啉的光致电荷转移行为

卟啉聚集体在光合作用和生物体新陈代谢过程中发挥着极为重要的作用[1,2 ] .但是在复杂的自然界体系中 ,研究卟啉聚集体中的电子转移行为非常困难 ,所以借助于简单的二联体卟啉和多聚体卟啉作为生物体新陈代谢过程中活性位点的模型来研究其间的电荷转移行为[3] .近年来 ,人们在二联体卟啉和多聚体卟啉合成及性质表征方面做了大量的工作 ,特别是利用各种光谱来研究它们的电子和光生电子行为以及它们与具有生物活性的分子和特殊气体分子之间的电荷转移过程 [4 ,5] .本文利用表面光电压谱 (SPS)技术对二联体卟啉的光伏响应进行了研究 ,发现二…     

Synthesis and Characterization of [Cu(N-MeIm)4(BF4)2] in Ionic Liquid

A new transition metal complex, [Cu(N-MeIm)₄(BF₄)₂](N-MeIm=N-methylated imidazoles, BF₄= tetrafluoroborate), was synthesized via the solvothermal method in ionic liquid. The ionic liquid acts as thermal decomposition reaction medium, soft temple agent and ligand compound. The central Cu(II) ion is coordinated by four N atoms from four N-methylated imidazole ligands, and the four N-methylated imidazole rings are perpendicular to each other. The crystal structure of [Cu(N-MeIm)₄(BF₄)₂] was determined by single crystal X-ray diffraction. The results of thermogravimetry(TG) and Fourier transform infrared spectrometry(FTIR) analyses were in accordance with that of crystal structure. The complex showed strong ligand-based absorbance with maximum wavelength at 208 and 231 nm, which are attributed to π-π^* transition of the N-methylated imidazole ligands.     

Syntheses,Crystal Structures and Luminescent Properties of Three New Gallium Complexes Containing Pyridine-2,6-dicarboxylic Acid

Three new gallium complexes formulated as [Ga(PDA)₂][Ga(H₂O)(PDA)(phen)]·4H₂O(1), [Ga(PDA)₂]· (H₂IN)·2H₂O(2) and [Ga(OH)(PDA)(H₂O)]₂(3)(H₂PDA=pyridine-2,6-dicarboxylic acid; phen=1,10-phenanthroline; HIN=isonicotinic acid) have been synthesized under hydrothermal conditions. In the mixed-ligand system of complex 1, PDA^2? and phen are connected to the central Ga³⁺ cation as tri- and bi-dentate ligands, respectively. In complex 2, each Ga³⁺ cation is six-coordinated by two PDA^2? anions octahedrally. Complex 3 shows a binuclear structure, with the bond distance of Ga1-Ga2 being 0.30061(3) nm. The 3D supramolecular structures of the three complexes are constructed via hydrogen bonds and aromatic π-π packing interactions. All the three complexes exhibit intense blue emission at room temperature in the solid state, which are attributed to π^*-π transition centered on the ligands.     

Quantum Chemistry Studies on the Heteropoly Blues of Molybdosilic Series with α-Keggin Structure

ＱｕａｎｔｕｍＣｈｅｍｉｓｔｒｙＳｔｕｄｉｅｓｏｎｔｈｅＨｅｔｅｒｏｐｏｌｙＢｌｕｅｓｏｆＭｏｌｙｂｄｏｓｉｌｉｃＳｅｒｉｅｓｗｉｔｈα－ＫｅｇｇｉｎＳｔｒｕｃｔｕｒｅＦＵＱｉａｎｇ,ＹＡＮＧＭｉｎｇ,ＣＨＥＮＢｉｎ,ＷＡＮＣＥｎ－Ｂｏ,ＸＩＥＤｅ－...     

4-硝基咪唑A-带激发态结构动力学

通过共振拉曼光谱实验和量子化学计算的方法研究了4-硝基咪唑(4NI)A-带激发态衰变动力学.对4NI的振动光谱、紫外电子吸收光谱、荧光光谱和共振拉曼光谱进行了指认.在全活化空间自洽场法(CASSCF)/6-31G(d)计算水平下获得了单重激发态S1(nOπ*)和S2(ππ*)和势能面交叉点S1(nOπ*)/S2(ππ*)的优化几何结构和能量,分析了A-带共振拉曼光谱的强度模式特征,获得了短时结构动力学,并结合全活化空间自洽场法(CASSCF)理论计算结果确定了4NI在S2(ππ*)态衰变通道主要是S2,FC→S2,min(ππ*)→S0辐射弛豫.     

Sulfur in different chemical surroundings – S K XANES spectra of sulfur-containing heterocycles and their quantum-chemically supported interpretation

The excited states in the XANES region of 2-mercaptobenzooxazole and 2-mercaptobenzothiazole and of their sulfur-bridged dimeric analogues were investigated at the sulfur 1s-ionization threshold by means of synchrotron radiation. The electronic excitations were treated employing density functional theory calculations. The theoretical results obtained for the planar monomers and the bent dimers are in good accordance with the experimental spectra. They allow the assignment of the spectral structures in the region of the S 1s-electron binding energy to π^* and σ^* resonances involving orbitals of the >C=S and –C–S_x–C– (x=1,2) moieties of the molecules. The results are discussed in terms of antibonding π^* and σ^* interactions between the sulfur and the neighboring carbon atoms and of the symmetric and antisymmetric combinations of the respective σ^* orbitals of the monomeric units.     

Interactions of Phenanthroline Compounds with i-Motif DNA

The interactions of each of three phenanthroline derivatives 1, 2 and 3 with the human telomeric/-motif DNA were investigated. The results suggest these compounds are potent binders. The compounds could stabilize the structure of i-motif DNA by π-π stacking. Moreover, the binding constants of the compounds with/-motif DNA were （2.71-8.12）×10^4 L·mol^-1, and the binding stoichiometry ratio was 1：1. CD studies reveal that the binding by phenanthroline comoounds perturbs the conformation of i-motif DNA.