金属串配合物(n,m)[Cr3(PhPyF)4Cl2](n=2, 3, 4; m=2, 1, 0)的配位结构及其与电场的关系

应用密度泛函理论BP86 方法研究具有分子导线潜在应用的金属串配合物(n, m)[Cr₃(PhPyF)₄Cl₂](HPhPyF=N, N'-苯基吡啶基甲脒; n=2, 3, 4; m=2, 1, 0)的配位结构及其受电场作用的影响, n、m分别表示PhPyF-的苯环在左侧和在右侧的配体个数. 结果表明: (1) 零电场下, 四个PhPyF-的(2, 2)、(3, 1)和(4, 0)三种配位方式能量差别很小, 为竞争态, (2, 2)最稳定. (4, 0)结构中两端轴向配体Cl 均可与Cr 配位, 且Cl₄―Cr1 键比Cl5―Cr3键更强, 若作为分子器件可与电极结合, 这与(4, 0)[CuCuM(npa)₄Cl][PF₆](M=Pd, Pt; Hnpa=2-萘啶苯胺)靠近苯环一端的轴向配体无法与M配位不同. (2) 在(2, 2)、(3, 1)和(4, 0)中, Cr₃⁶⁺链均具有三中心三电子离域σ键, 但离域性逐渐减弱. 随四个PhPyF-配位方式趋于一致, 分子极性逐渐增大, 由Cl₄指向Cl5(Z)方向, Cr1的α自旋密度增大, Cr2 的β和Cr3 的α自旋密度减小. (3) 分子的几何结构和电子结构在电场下发生规律性变化, 在-Z方向电场作用下, (3, 1)、(4, 0)电子移动方向与极性方向相同, 使分子的键长、自旋密度、电荷和能隙变化显著性均大于Z方向电场, 且极性越大变化越显著, 有利于提高分子导电性.     

电场对Ni3（dpa）4Cl2金属串配合物结构影响的理论研究

应用密度泛函UBP86方法对具有分子导线潜在应用性的金属串配合物Ni3(dpa)4Cl2进行研究,分析了外电场对配合物的几何构型和电子结构的影响.结果表明,零电场条件下存在沿着Ni63+轴及轴向配体Cl的Ni—Ni及Ni—Cl离域作用.沿金属轴Cl4→Cl5方向施加外电场,可使高电势端的Ni2—Cl4键长增大而Ni1—Ni2键长减小,低电势端的Ni3—Cl5键长减小而Ni1—Ni3键长增大;分子能量降低,偶极矩线性增大;HOMO与LUMO能隙减小,前线占据轨道分布向低电势方向移动且轨道能升高,空轨道分布则向高电势方向移动且轨道能降低,其中沿着金属轴方向离域的前线轨道分布及其轨道能随电场的变化尤为显著.在电场作用下,电荷分布发生改变,低电势端Cl5的负电荷向高电势端Cl4转移,但金属和桥联配体的电荷变化很小;同样,在电场作用下,配合物存在明显的结构变化和电子转移现象,呈现出类似导电过程中电子定向转移的变化规律.     

电场对金属串配合物M3(dpa)4Cl2 (M=Co,Rh, Ir; dpa=dipyridylamide)结构的影响

应用密度泛函理论PBE0 方法研究具有分子导线潜在应用的金属串配合物M₃(dpa)₄Cl₂ (1: M=Co, 2: M=Rh, 3: M=Ir; dpa=dipyridylamide)在电场作用下的几何和电子结构. 结果表明: 配合物基态均是二重态. 1和2的M₃⁶⁺金属链形成三中心三电子σ键, 3 中M₃⁶⁺形成三中心四电子σ键且存在弱的δ键. 随金属原子周期数增大其M―M键增强、LUMO与HOMO能隙减小、金属原子的反铁磁耦合减弱以至消失且自旋密度向配体的离域增强. 在Cl4→Cl5 电场作用下, 低电势端的M3－Cl5 键缩短, 高电势端的M2―Cl4 键增长, M―M平均键长略为缩短, M―M键增强, 有利于分子线的电子传递; 分子能量降低, 偶极矩线性增大. 低电势端Cl5的负电荷向高电势端Cl4 转移, 且3 中金属原子的正电荷由高电势端向低电势端的转移较明显, 自旋电子由低电势端向高电势端金属原子移动, 但桥联配体dpa^-与M和Cl 所在的分子轴间没有电荷转移. 电场使LUMO与HOMO能隙减小, 有利于分子的电子输运. 随金属原子周期数增大, 电场作用下M―M平均键长变化减小, LUMO、HOMO的能级交错现象减少.     

金属串配合物[Ni3(L)4(NCS)2](L = dpa-, mpta-, mdpa-, mppa-)结构和磁性的理论研究

应用密度泛函理论BP86方法结合自然键轨道分析方法对具有分子导线潜在应用前景的金属串配合物[Ni₃(L)₄(NCS)₂](L = dpa^- (1), mpta^- (2), mdpa^- (3), mppa^- (4))进行研究,分析了桥联配体L对Ni―Ni相互作用和磁耦合性质的影响.结果得到: (1)配合物的基态均是对应于五重态(HS)的反铁磁(AF)单重态, HS的能量和结构与AF态相近, Ni₃⁶⁺链形成了三中心四电子σ键(σ₂σ_nb¹σ^*1). (2) dpa^-引入甲基成为mdpa^-,对Ni―Ni、Ni―N距离影响不大; 3H-吡咯环和噻唑环取代吡啶环后, N1―N2、Ni―Ni距离增大, Ni2―N2键长缩短,但噻唑环的影响较小;故Ni―Ni相互作用强度为1 ≈ 3 > 2 > 4. (3)预测了3和4的J_ab值为-103和-88 cm^-1,随Ni―Ni相互作用增强磁耦合效应增大. Ni―Ni相互作用越大,通过Ni₃⁶⁺链σ型轨道的直接磁耦合越强; Ni2―N2键越强,通过涉及桥联配体的间接磁耦合越强,直接磁耦合比间接磁耦合更强.     

[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%).     

金属串配合物[MM′M″(dpa)4(Cl)2](M=Co,Ni;M′,M″=Co,Rh)电子输运的理论研究

采用密度泛函理论DFT/BP86方法研究金属串配合物[MM'M″(dpa)₄(Cl)₂] [MM'M″=CoCoCo(1), CoCoRh(2), CoRhRh(3), NiCoRh(4)] 的结构和电子输运性质. 结果表明, 配合物1, 2和4的最稳定自旋态均存在1个(MM'M″)⁶⁺的离域$\sigma_{3}^{3}$键($\sigma^{2}\sigma_{nb}^{1}\sigma^{*0}$); 但配合物3具有1个(MM'M″)⁶⁺的离域$\sigma_{3}^{4}$键($\sigma^{2}\sigma_{nb}^{2}\sigma^{*0}$)和2个$\pi_{3}^{5}$键($\pi^{4}\pi_{nb}^{4}\pi^{*2}$), 故Rh—Rh键和Co—Rh键较强; Rh的引入使M—M键增强, Ni的引入则使M—M键减弱, 键强次序为Rh—Rh>Co—Rh>Co—Co>Ni—Co. 配合物14的传输通道均含有π和σ型轨道. 正偏压下, 配合物2和3的电流大于配合物1和4的. 负偏压下, 配合物4中出现负微分电阻效应. 配合物3中形成传输通道的σ_nbα/β和π^*α/β轨道能级分裂明显, (MM'M″)⁶⁺对β自旋的π^*轨道的贡献(88%)比α自旋(74%)的大, 使β自旋的电子更易传输, 具有较好的自旋过滤效应(70%80%).     

金属串配合物[Cr3(dpa)4LL'](dpa=dipyridylamide; L,L'=Cl,BF4, CCPh)的Cr-Cr成键特性

采用密度泛函理论UBP86方法计算了Cr₃(dpa)₄Cl₂ (1)、Cr₃(dpa)₄(BF₄)₂ (2)、Cr₃(dpa)₄Cl(BF₄) (3)、Cr₃(dpa)₄(CCPh)₂ (4)和Cr₃(dpa)₄Cl(CCPh) (5)金属串配合物的结构, 并对配合物的构型、Cr—Cr键的本质以及轴向配体对Cr—Cr键的影响进行了研究. 结果表明: (1) Cr—Cr平均键长较长的配合物趋于形成对称构型, 较短时趋于形成非对称构型. 最稳定的五重态的Cr—Cr平均键长最长, 故优化时趋于形成对称构型; 七重态的Cr—Cr平均键长最短, 趋于形成非对称构型; (2) 五重态的Cr₃⁶⁺金属链均存在三中心三电子σ键, 含弱σ给电子轴向配体BF₄^-的2和3的Cr—Cr短键还具有弱的π相互作用. 七重态下, 对称构型的4中仅有三中心三电子σ键, 而非对称构型的1-3、5的Cr—Cr短键为三重键, 非对称构型仍具有Cr₃⁶⁺链的σ离域作用, 仍具有分子导线的潜在应用; (3) 轴向配体L与Cr的作用主要表现为n_L→4_sCr或n_L→3_dz²Cr离域, 较强的σ给电子配体CCPh^-还存在σ_C—C→4_sCr离域. Cr与L的结合强度为2＜3＜1＜5＜4, CCPh^-与Cr的结合最强, 使Cr—Cr键减弱、Cr—Cr距离增长, 故4的各自旋重态均为对称构型.     

金属串配合物[Cr3(dpa)4LL?](dpa=dipyridylamide;L, L?=Cl, BF4, CCPh)的Cr―Cr成键特性

采用密度泛函理论 UBP86方法计算了 Cr3(dpa)4Cl2(1)、 Cr3(dpa)4(BF4)2(2)、 Cr3(dpa)4 Cl(BF4)(3)、Cr3(dpa)4(CCPh)2(4)和Cr3(dpa)4Cl(CCPh)(5)金属串配合物的结构,并对配合物的构型、 Cr―Cr键的本质以及轴向配体对Cr―Cr键的影响进行了研究.结果表明:(1) Cr―Cr平均键长较长的配合物趋于形成对称构型,较短时趋于形成非对称构型,最稳定的五重态的Cr―Cr平均键长最长,故优化时趋于形成对称构型;七重态Cr―Cr平均键长最短,趋于形成非对称构型;(2)五重态的Cr36+金属链均存在三中心三电子σ键,含弱σ给电子轴向配体BF4-的2和3的Cr―Cr短键还具有弱的π相互作用.七重态下,对称构型4中仅有三中心三电子σ键,而非对称构型1-3、5的Cr―Cr短键为三重键,非对称构型存在Cr36+链的σ离域作用,仍具有分子导线的潜在应用;(3)轴向配体L与Cr的作用主要表现为nL→4sCr或nL→3dz2Cr离域,较强的σ给电子配体CCPh-还存在σC―C→4sCr离域. Cr与L的结合强度为2<3<1<5<4, CCPh-与Cr的结合最强,使Cr―Cr键减弱, Cr―Cr距离增长,故4的各自旋态均为对称构型.     

电场对杂金属串配合物[CuCuM（npa）4Cl]+（M=Pt,Pd,Ni）结构影响的理论研究

在Cl→M(r)和M(r)→Cl两个方向电场作用下,采用密度泛函UBP86方法研究了线性杂金属串配合物[CuCuM(npa)4Cl]+(1:M=Pt,2:M=Pd,3:M=Ni)的几何和电子结构的变化规律.总体上,电场作用下高电势端原子的自旋密度减小而低电势端原子的自旋密度增大,原子的负电荷向高电势方向移动,分子能量下降,偶极矩呈线性变化;前线轨道分布呈规律性变化,随电场增大前线占据轨道能升高的显著性次序为πnb>σ*>δ*M(r)—N(r),这使前线占据轨道能级易交错.在Cl→M(r)电场作用下,自旋密度由Cu向杂金属M离域,Cu的正电荷向M转移;分子能量下降更显著;Cu—Cu和Cu—M键缩短,前线轨道能隙减小,利于金属链的电子传输.而M(r)→Cl电场则使Cu—Cu,Cu—M键增长,但对分子能量及金属原子的电荷密度和自旋密度的影响不明显,当增大至一定电场强度后金属原子的自旋密度保持不变,两个方向电场作用下自旋密度的变化呈明显的非对称性.故1～3可能具有分子整流器的潜在应用.     

联吡啶钌配合物[Ru(Htcterpy)X3]3-[X=NCS,CN,Cl]的电子结构和光谱性质的理论研究

利用DFT中的B3LYP方法优化了3个联吡啶钌配合物[Ru(Htcterpy)X3]3-[tcterpy=4,4',4"-tricarboxy-2,2'∶6',2"-terpyridine, X=NCS(1), CN(2), Cl(3)]的基态几何结构, 得到的几何参数与实验结果吻合得很好. 采用TD-DFT方法, 得到了配合物1~3在气态和溶液(乙醇溶液和水溶液)中的激发态电子结构和电子吸收光谱. 利用SCRF方法中的CPCM模型来模拟溶剂化效应. 研究结果表明, 配合物1~3在气态和溶液中的吸收跃迁性质相似, 低能吸收均被指认为MLCT和LLCT的混合跃迁, 高能吸收均被指认为三联吡啶配体内的π→π*跃迁. 溶剂化效应使配合物1~3在溶液中的吸收光谱蓝移.     

1-Heptyne semihydrogenation catalysed by [PdCl2(NH2(CH2)5CH3)2]

The [PdCl₂(NH₂(CH₂)₅CH₃)₂] complex was tested as catalyst for 1-heptyne semihydrogenation under mild conditions of temperature and pressure in homogeneous and heterogeneous systems. Species were characterized by XPS and FTIR techniques. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

[COH(NH2)2]2[Cu(pic)2(ClO4)2]的合成与晶体结构

The title compound was synthesized by reaction of Cu(ClO₄)₂， picolinic acid and carbamide in C₂H₅OH/CH₃CN solution， and characterized by single-crystal X-ray diffraction. It crystallizes in the orthorhombic system， space group Pbca with a=14.0481(8)， b=9.0130(5)， c=18.626(1)?， V=2358.3(2)?³， Z=4， D_x=1.771g·cm^-3， μ=1.235mm^-1 and F(000)=1276. The final R factor is 0.0440 for 1434 observed reflections. The X-ray analysis revealed that the copper(Ⅱ) atom is coordinated by two picolinic ligands in the equatorial plane， while the two oxygen atoms of perchlorate occupy the axial positions of octahedron with lengthened Cu-O distances， resulting in a 4+2 elongated octahedral environment. In the compound， there also exist two protonated carbamide cations for charge balance. CCDC： 195354.     

外电场调控二维共价有机框架的能带结构(英文)

基于第一性原理密度泛函理论,研究了加不同方向电场对NiPc-COF能带结构的影响。结果显示:沿[100]晶向的电场能够有效影响NiPc-COF的电子结构,在3.09 V.nm-1的电场下NiPc-COF的能带降到了0.22 eV。此外,分别从电子结构、前线轨道和Mülliken电荷方面的分析进一步研究了电场对NiPc-COF的作用,结果表明沿[100]方向电荷密度的极化导致一些简并轨道的分裂从而降低了NiPc-COF的能带。     

Spin transition in [Fe(phen)2(NCS)2] and [Fe(bipy)2(NCS)2]: Hysteresis and effect of crystal quality

Detailed magnetic susceptibility measurements on the polycrystalline complexes [Fe(phen)₂(NCS)₂] (phen = 1.10-phenanthroline) and [Fe(bipy)₂(NCS)₂] (bipy = 2,2′-bipyridine) have revealed a narrow hysteresis in both systems indicative of a first-order nature of the spin transition ⁵T_2g(O_h) ? ¹ A_tg(O_h). The crystal quality, in particular crystal defects (through preparation or grinding), have been shown to influence strongly the spin transition behaviour.     

[M(Im)2X2]型配合物的Far-IR和Raman光谱的理论研究

本文用从头计算RHF和密度泛函B3LYP方法以及LanL2DZ，SDD和6-31G(d)基组计算了配合物M(Im)₂X₂ (Im=imidazole；M=Zn(Ⅱ)，Pd(Ⅱ)，Pt(Ⅱ)；X=F，Cl，Br，I)的几何构型以及Far-IR和Raman振动频率。计算结果表明，对Zn(Ⅱ)配合物而言,B3LYP/6-31G(d)方法得到的几何参数与实验值吻合得最好，B3LYP/SDD次之。在计算Far-IR和Raman振动频率时，发现采用6-31G(d)基组，两种方法计算的结果差别不大。对LanL2DZ和SDD基组而言，对计算结果影响较大的是理论方法，基组影响甚微，个别的振动频率基组影响较大，相比较而言，SDD基组得到的结果更好一些。本文所使用的两种计算方法都能得到与实验值比较吻合的结果，而用从头计算RHF方法计算的结果与实验值更接近一些。在此基础上，预测了Pd(Ⅱ)和Pt(Ⅱ)配合物的Far-IR和Raman振动频率。     

Syntheses and X-ray crystal structures of [Co(η-CO3)(NH3)4](NO3)·0.5H2O and [(NH3)3Co(μ-OH)2(μ-CO3)Co(NH3)3][NO3]2·H2O

[Co(η²-CO₃)(NH₃)₄](NO₃)·0.5H₂O and [(NH₃)₃Co(μ-OH)₂(μ-CO₃)Co(NH₃)₃][NO₃]₂·H₂O were prepared by prolonged aerial oxidation of a solution of Co(NO₃)₂·6H₂O and ammonium carbonate in aqueous ammonia. The formation of these side products highlights the richness of the chemistry of these systems and the possibility of by products if methods are not strictly adhered to. The X-ray crystal structures of [Co(η²-CO₃)(NH₃)₄][NO₃]·0.5H₂O and [(NH₃)₃Co(μ-OH)₂(μ-CO₃)Co(NH₃)₃][NO₃]₂·H₂O reveal a monomeric octahedral cobalt center with η²-bound CO₃²⁻ in the former, while the latter consists of a dimeric array where the two cobalt centers are bridged by two OH⁻ and one μ₂-CO₃²⁻ groups with three terminal NH₃ ligands for each Co center. In both complexes extensive hydrogen bonding interactions are evident.