呈现强链内铁磁耦合的EO-叠氮与羧基双重桥连一维铜链化合物:合成、晶体结构、磁性及DFT计算

合成了一例以取代苯甲酸衍生物为辅助配体的叠氮铜化合物[Cu（4-Fb）（N₃）（H₂O）]_n （1）（4-Fb=4-formylbenzoate）,并对其结构和磁性进行了表征。单晶结构研究表明,化合物1中的最小不对称单元包含一个晶体学独立的Cu（Ⅱ）离子,中心离子呈现了扭曲的四棱锥几何构型。相邻的Cu（Ⅱ）离子之间通过交替的μ-1,1-（EO）-叠氮和syn,syn-羧酸双重桥连接成一维线性金属链。磁性研究揭示,双重桥的超交换反补偿效应导致目标化合物中链内相邻的Cu（Ⅱ）离子之间表现出强的铁磁耦合作用（J=72.1 cm^-1）。但是并没有观察到铁磁有序和慢磁弛豫现象。作为影响磁性能的重要结构参数,化合物中Cu-N-Cu的角度（113.34°）与已报道的含双重桥的叠氮铜体系相符。对化合物的磁构关系进行了讨论和探究。此外,密度泛函理论（DFT）计算结果为化合物中相邻Cu（Ⅱ）离子间的铁磁耦合作用提供了定性的理论解释。     

一维交替铁磁-反铁磁耦合的海森堡链[Mn(N3)2(pybox)]n

合成了一种叠氮锰一维链状化合物（[Mn^Ⅱ（N₃）₂（pybox）]_n,1）,该化合物采用2,6-吡啶双噁唑啉（pybox）三齿配体和叠氮作为共配体。用单晶X射线衍射的方法对其晶体结构进行了表征,结果表明二价锰离子通过双EO叠氮桥和双EE桥交替桥连成链状结构,其中锰离子分别与4个叠氮根和1个pybox配体上的3个氮原子配位,为七配位模式。变温磁化率数据表明,交替的EO叠氮桥和EE叠氮桥分别传递铁磁和反铁磁耦合相互作用形成一维交替的海森堡链。通过S=5/2交替铁磁-反铁磁耦合一维体系的理论模型,我们获得其磁耦合常数为：J₁=9.19cm^-1,J₂=-19.89cm^-1。化合物1在低温表现出反铁磁有序。     

呈现强链内铁磁耦合的EO-叠氮与羧基双重桥连一维铜链化合物:合成、晶体结构、磁性及DFT计算（英文）

合成了一例以取代苯甲酸衍生物为辅助配体的叠氮铜化合物[Cu(4-Fb)(N3)(H2O)]n(1)(4-Fb=4-formylbenzoate),并对其结构和磁性进行了表征。单晶结构研究表明,化合物1中的最小不对称单元包含一个晶体学独立的Cu(Ⅱ)离子,中心离子呈现了扭曲的四棱锥几何构型。相邻的Cu(Ⅱ)离子之间通过交替的μ-1,1-(EO)-叠氮和syn,syn-羧酸双重桥连接成一维线性金属链。磁性研究揭示,双重桥的超交换反补偿效应导致目标化合物中链内相邻的Cu(Ⅱ)离子之间表现出强的铁磁耦合作用(J=72.1 cm-1)。但是并没有观察到铁磁有序和慢磁弛豫现象。作为影响磁性能的重要结构参数,化合物中Cu-N-Cu的角度(113.34°)与已报道的含双重桥的叠氮铜体系相符。对化合物的磁构关系进行了讨论和探究。此外,密度泛函理论(DFT)计算结果为化合物中相邻Cu(Ⅱ)离子间的铁磁耦合作用提供了定性的理论解释。     

氰根和酚氧桥联M(Ⅱ)-Mn(Ⅲ)(M=Ru和Os)二维配合物的合成、结构与磁性

基于六氰根构筑单元[M（Ⅱ）（CN）₆]^4-与[Mn（Ⅲ）（salen）]⁺模块反应合成了2个新型酚氧和氰根混合桥联的M（Ⅱ）-Mn（Ⅲ）配合物{[Mn（Ⅲ）（salen）]₄[Mn（Ⅲ）（salen）（H₂O）]₂[M（Ⅱ）（CN）₆]}（ClO₄）₂·2H₂O（M=Ru （1）,Os （2）,salen^2-=双水杨酰胺乙基负离子）。单晶衍射结果表明：它们是结构类似的二维化合物,其中氰根桥联的七核[Mn（Ⅲ）₆M（Ⅱ）]²⁺单元进一步通过双酚氧桥相互连接构成二维层状结构。磁性研究表明：2个化合物通过酚氧桥均呈现反常的反铁磁耦合,基于自旋哈密顿算符Ĥ=-2J_MnMnŜ_Mn1Ŝ_Mn2拟合得到它们的磁耦合常数分别是J=-0.340 cm^-1 （1）和-0.561 cm^-1 （2）。     

羧酸桥联的四核镧系簇合物的磁热效应和慢磁弛豫

在水热条件下,通过使用羧酸和螯合配体得到了一个系列的四核镧系簇合物,即[Ln₄(mnba)₁₂(tzp)₂(H₂O)₂](Ln=Gd(1),Tb(2),Er(3);Hmnba=间硝基苯甲酸;tzp=2-(1H-1,2,4-三唑-3-基)吡啶))。这3个化合物是同构的,且具有线性的四核簇结构。磁性研究表明,化合物1和3中簇内镧系离子之间是弱铁磁耦合的,但化合物2中铽离子之间是弱的反铁磁相互作用和(或)铽离子激发的斯塔克能级的去布居。化合物1具有较大的磁热效应(-ΔS_m^max=20.6 J·kg^-1·k^-1)。交流磁化率测试表明化合物3展现出频率和温度依赖的虚部信号,这是慢磁弛豫的典型特征,原因是铒离子的强各向异性和铁磁耦合的存在。     

羧酸桥联的四核镧系簇合物的磁热效应和慢磁弛豫

在水热条件下,通过使用羧酸和螯合配体得到了一个系列的四核镧系簇合物,即[Ln₄(mnba)₁₂(tzp)₂(H₂O)₂](Ln=Gd(1),Tb(2),Er(3);Hmnba=间硝基苯甲酸;tzp=2-(1H-1,2,4-三唑-3-基)吡啶))。这3个化合物是同构的,且具有线性的四核簇结构。磁性研究表明,化合物1和3中簇内镧系离子之间是弱铁磁耦合的,但化合物2中铽离子之间是弱的反铁磁相互作用和(或)铽离子激发的斯塔克能级的去布居。化合物1具有较大的磁热效应(-ΔS_m^max=20.6J·kg^-1·K^-1)。交流磁化率测试表明化合物3展现出频率和温度依赖的虚部信号,这是慢磁弛豫的典型特征,原因是铒离子的强各向异性和铁磁耦合的存在。     

酚氧桥联多核铜(Ⅱ)配合物的合成、结构和磁性

利用柔性酚胺类配体N,N'-二甲基-N,N'-(2-羟基-4,5-二甲基苄基)乙二胺(H₂L)与Cu(Ⅱ)反应,合成了2个新的酚氧桥联多核Cu(Ⅱ)配合物[Cu₃^II(L)₂(CH₃OH)₂](ClO₄)₂(1),[Cu₃^II(L)₂(Cu^ICl₂)₂](2)。配合物1~2中,3个Cu²⁺之间通过2个酚氧桥连接,形成线性三核结构。两边的铜离子分别被配体L^2-上的N₂O₂螯合配位,轴向与甲醇分子的氧(配合物1)或[CuCl₂]^-的氯(配合物2)配位,形成四方锥配位构型。中间铜离子与两侧L^2-上的4个酚氧原子以平面四边形配位。Cu^II-O-Cu^II键角为100.14°~101.79°。对配合物1~2进行变温磁化率测量表明,铜离子之间通过酚氧桥存在强的反铁磁耦合,磁耦合常数J分别为-277(9)cm^-1(配合物1)和-299(3)cm^-1(配合物2)(基于自旋哈密顿算符Ĥ=-2J(Ŝ₁·Ŝ₂+Ŝ₂·Ŝ₃)。J值与酚氧桥桥联键角有一定相关性,即Cu-O-Cu桥联键角越大,反铁磁耦合越强。     

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)。     

含樟脑衍生物氰基桥联双金属配合物的合成、结构及磁性质

采用樟脑衍生物为配体，分别合成了氰基桥联Cu(Ⅱ)-Fe(Ⅲ)-Cu(Ⅱ)三核配合物[{Cu(D,L-La)₂}₂Fe(CN)₆](ClO₄) (1)和Mn(Ⅲ)-Fe(Ⅲ)双核配合物[Mn(D,L-Lb)(DMF)(Tp)Fe(CN)₃]·(H₂O)₆ (2)。晶体结构分析表明，化合物1中Cu(Ⅱ)离子处于五配位的配位环境，分别和1个D-La，1个L-La及[Fe(CN)₆]^3-中的1个氰基配位，2个Cu(Ⅱ)离子通过[Fe(CN)₆]^3-桥联。通过分子间氢键作用，化合物1形成二维超分子网络结构。化合物2中，[(Tp)Fe(CN)₃]^-通过其中的1个氰基与[Mn(D，L-Lb)]⁺桥联，其中Mn(Ⅲ)离子为六配位，分别和四齿配体Lb的2个氧原子和2个氮原子、DMF的1个氧原子及[(Tp)Fe(CN)₃]^-中的氰基氮原子配位。磁性研究表明，在化合物1中，Cu(Ⅱ)离子与Fe(Ⅲ)离子之间表现出铁磁相互作用，用哈密顿函数H=-2J(S₁·S₂+S₂·S₃)对其χ_MT-T曲线进行拟合，得到1的朗日因子g为2.190，交换常数J为0.55 cm^-1。     

三个基于3-(2，5-二羧基苯基)-吡啶羧酸的Cu(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)配合物的结构及磁性

通过水热法合成了3个新型配位聚合物：[Cu（Hdppa）（H₂O）]_n（1）、{[Cu₂（dppa）（μ₂-OH）（H₂O）]·H₂O}_n（2）和{[Mn₃（dppa）₂（H₂O）₄]·2H₂O}_n（3）,（H₃dppa=3-（2,5-二羧基苯基）-吡啶羧酸）,并对其进行了元素分析、红外光谱、粉末X射线衍射和热重分析表征。X射线单晶衍射分析结果表明：化合物1属于单斜晶系,P2₁/c空间群,a=1.371（2）nm,b=0.805（11）nm,c=1.266（19）nm,β=112.74（3）°,Z=4;化合物2属于三斜晶系,P1空间群,a=0.839（4）nm,b=1.039（5）nm,c=1.110（5）nm,α=98.31°,β=110.630（3）°,γ=111.90（3）°,Z=2;化合物3属于三斜晶系,P1空间群,a=0.881（6）nm,b=0.939（6）nm,c=1.038（7）nm,α=100.29°,β=97.990（10）°,γ=111.13（7）°,Z=1。化合物1以配体Hdppa^2-桥联Cu（Ⅱ）形成一维链状结构;化合物2和3以配体dppa^3-分别桥联Cu（Ⅱ）和Mn（Ⅱ）形成二维层状结构,并进一步通过氢键形成三维超分子结构。变温磁化率研究表明在化合物1和化合物2中存在较强的铁磁耦合作用,其磁交换常数分别为4.44和8.94 cm^-1;而化合物3中Mn（Ⅱ）离子之间存在反铁磁相互作用。     

基于双功能配体2，2'∶6'2″-三联吡啶-4'-羧酸的三种铜（Ⅱ）配合物的合成、结构及性质

在溶剂热条件下,合成了2个铜的双核配合物[Cu（tpyc）（H₂btc）]₂（1）、[Cu₂（tpyc）₂（suc）（H₂O）₂]（2）和配位聚合物{[Cu₃（tpyc）₃（OH）₂（H₂O）₂]ClO₄}_n（3）（H₃btc=1,3,5-benzenetricarboxylic acid,H₂suc=succinic acid,Htpyc=2,2''：6''2″-terpyridine-4''-carboxylic acid）,分别用元素分析、红外光谱、X射线单晶衍射、粉末X射线衍射、热重及磁性分析对其进行了表征。结构分析表明,配合物1~3通过多重氢键作用形成三维超分子结构。磁性分析表明：配合物1的相邻Cu（Ⅱ）离子间存在铁磁耦合作用,配合物2的相邻Cu（Ⅱ）离子间存在反铁磁相互作用。     

氰根和酚氧桥联M（Ⅱ）-Mn（Ⅲ）（M=Ru和Os）二维配合物的合成、结构与磁性

基于六氰根构筑单元[M（Ⅱ）（CN）₆]^4-与[Mn（Ⅲ）（salen）]⁺模块反应合成了2个新型酚氧和氰根混合桥联的M（Ⅱ）-Mn（Ⅲ）配合物{[Mn（Ⅲ）（salen）]₄[Mn（Ⅲ）（salen）（H₂O）]₂[M（Ⅱ）（CN）₆]}（ClO₄）₂·2H₂O（M=Ru（1）,Os（2）,salen^2-=双水杨酰胺乙基负离子）。单晶衍射结果表明：它们是结构类似的二维化合物,其中氰根桥联的七核[Mn（Ⅲ）₆M（Ⅱ）]²⁺单元进一步通过双酚氧桥相互连接构成二维层状结构。磁性研究表明：2个化合物通过酚氧桥均呈现反常的反铁磁耦合,基于自旋哈密顿算符Ĥ=-2J_MnMnŜ_Mn1Ŝ_Mn2拟合得到它们的磁耦合常数分别是J=-0.340 cm^-1（1）和-0.561 cm^-1（2）。     

两个菲咯啉铜配合物的合成、晶体结构和催化性能

在醇溶剂中合成了2个铜配合物[Cu（Ⅱ）（phen）₂Br]₂[Cu（Ⅰ）₄Br₆]（1）和[Cu（Ⅱ）（phen）₂Br]Br·CH₃OH（2）（phen=菲咯啉）,并采用红外光谱、元素分析、热重和X射线单晶衍射对其进行了分析。1是Cu（Ⅰ）-Cu（Ⅱ）混价态化合物,并通过π-π作用和C-H…Br氢键作用形成了一个超分子网络结构。该化合物的结构单元包括2个[Cu（Ⅱ）（phen）₂Br]⁺阳离子和1个[Cu（Ⅰ）₄Br₆]^2-四核阴离子;阴离子中的4个铜原子组成四面体结构,而6个溴原子分别沿铜四面体的6个边桥联铜原子,形成八面体结构。2由[Cu（Ⅱ）（phen）₂Br]⁺、Br^-和CH₃OH组成,并通过π-π作用也形成了一个超分子网络结构。当它们催化甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯（DMC）时,2仅显示了5.9的DMC转化数,而1中的[Cu（Ⅰ）₄Br₆]^2-阴离子能为甲醇的氧化羰基化反应提供适宜的合成环境,DMC的转化数达到54.7。     

基于二苯甲酰酒石酸构筑的钴（Ⅱ）、镍（Ⅱ）配合物的合成、结构、荧光及磁性质

在室温条件下合成了2个配合物[Ni（DBTA）（DMF）（H₂O）₄]（1）和[Co（DBTA）（DMF）（H₂O）₄]（2）（D-H₂DBTA=D-（+）-二苯甲酰酒石酸,DMF=N,N-二甲基甲酰胺）,并通过元素分析、FT-IR光谱、X射线单晶及粉末衍射表征了2个配合物的结构。X射线单晶衍射结果表明,2个配合物同构,属于单斜晶系,P2₁空间群。配合物由配位键形成零维结构,再通过分子间氢键形成三维网状结构。荧光分析表明当激发波长为280 nm时,配合物1和2具有较强的荧光。尽管2个配合物同构,但表现出不同的磁性质：配合物1主要表现出Ni²⁺离子间弱的反铁磁相互作用,而配合物2则表现为Co²⁺离子的磁各向异性以及Co²⁺离子间强的反铁磁相互作用。     

氰基桥联的Fe(Ⅲ)-Mn(Ⅱ)双金属链的可控组装和磁性作用的调控

基于不同位阻的三氰基构筑单元和双齿配体,合成了2个氰基桥联的Fe（Ⅲ）-Mn（Ⅱ）链状化合物。利用不同的结构扭曲类型调控了它们的磁性相互作用。化合物{[Fe（Ⅲ）（PzTp）（CN）₃][Mn（Ⅱ）（5,5’-dmbpy）₂]ClO₄}_n（1;PzTp=tetrakis（pyrazolyl）borate;5,5’-dmbpy=5,5’-dimethyl-2,2’-bipyridine）显示为左右手螺旋链的一维2,2-CC链状结构并且表现出亚铁磁行为。化合物{[Fe（Ⅲ）（Tp^*）（CN）₃]₂[Mn（Ⅱ）（dpqc）]·CH₃OH·H₂O}_n（2;Tp^*=hydridotris（3,5-dimethylpyrazolyl）borate;dpqc=dipyrido[3,2-a：2’,3’-c]-（6,7,8,9-tetrahydro）phenazine）具有一维4,2-带状的双链结构并且表现出典型的反铁磁性相互作用。     

4,4'-联吡啶桥联的三个铜有机膦酸配合物的合成、结构及磁性

在水热条件下,以N-氧化-2-吡啶膦酸（H2L）为主配体,4,4＇-联吡啶（bpy）为桥联配体,合成了3个铜有机膦酸配合物： {[CuL（bpy）0.5（H₂O）]·2H₂O}_n（1）, {[Cu（HL）₂（bpy）]·4H₂O}_n（2）和{[Cu₂（L）₂（bpy）]·3H₂O}_n（3）。配合物1中,相邻的铜离子由2个膦酸根连成二聚体,二聚体之间通过bpy桥联成一维链。配合物2中,单核[Cu（HL）₂]被bpy连接成一维链。配合物3中,四聚体[Cu₂（L）₂]₂被bpy连接成“砖块状”结构的二维层。磁性研究表明,配合物1和3中铜离子之间存在反铁磁性耦合。     

基于End-On叠氮桥联的混合价Co(Ⅱ/Ⅲ)和一维Cu(Ⅱ)链-席夫碱化合物的合成、结构及磁学性质

合成了2个化合物[Co^ⅡCo₄^Ⅲ（salhn）₄（N₃）₆（CH₃OH）₂（H₂O）₂]·4CH₃OH·2H₂O （1）和[Cu₂（salhn）（N₃）₂]_n（2）（H₂salhn=N,N''-bis （salicylidene） hydrazine）,并用X射线单晶衍射进行结构表征。化合物1是一个五核的[Co^ⅡCo₄^Ⅲ]钴簇,而化合物2是一个具有结构单元为[Cu₂（salhn）（N₃）₂]的一维链结构。2个化合物中叠氮均具有end-on （EO,μ-1,1）的配位模式。化合物1和2的磁学性质测试表明它们都具有反铁磁行为。     

基于异构三联苯-2，2″，4，4″-四羧酸构筑的单水桥钴(Ⅱ)、镍(Ⅱ)配位聚合物的合成、结构及磁性质

使用异构三联苯-2,2″,4,4″-四羧酸配体(m-H₄tpta和p-H₄tpta),通过水热法合成了2例新的单水桥Co (Ⅱ)/Ni (Ⅱ)金属链状配位聚合物[Co (m-H₂tpta)(H₂O)₃]_n(1)和{[Ni₂(p-tpta)(H₂O)₆]·2H₂O}_n(2)。其结构通过FT-IR、元素分析、X射线单晶及粉末衍射进行了表征。在结构上,金属离子呈现出轻微扭曲的八面体几何构型,通过单水分子桥连接形成了一维金属链,异构H₄tpta配体分别采用μ₁-η¹∶η⁰∶η¹∶η⁰和μ₄-η¹∶η¹∶η¹∶η¹配位模式与金属离子连接,形成一维链和三维网状结构,配合物2表现出(4,4)-连接的NbO型的三维拓扑网络结构。磁性方面,配合物1的Co(Ⅱ)离子间通过μ₂-H₂O桥传递表现出反铁磁相互作用。配合物2也展现出Ni(Ⅱ)离子间的反铁磁耦合作用,与磁耦合Ni—Ow—Ni角有关。     

两个菲咯啉铜配合物的合成、晶体结构和催化性能

在醇溶剂中合成了2个铜配合物[Cu（Ⅱ）（phen）₂Br]₂[Cu（Ⅰ）₄Br₆]（1）和[Cu（Ⅱ）（phen）₂Br]Br·CH₃OH（2）（phen=菲咯啉）,并采用红外光谱、元素分析、热重和X射线单晶衍射对其进行了分析。1是Cu（Ⅰ）-Cu（Ⅱ）混价态化合物,并通过π-π作用和C-H…Br氢键作用形成了一个超分子网络结构。该化合物的结构单元包括2个[Cu（Ⅱ）（phen）₂Br]⁺阳离子和1个[Cu（Ⅰ）₄Br₆]_2-四核阴离子;阴离子中的4个铜原子组成四面体结构,而6个溴原子分别沿铜四面体的6个边桥联铜原子,形成八面体结构。2由[Cu（Ⅱ）（phen）₂Br]⁺、Br^-和CH₃OH组成,并通过π-π作用也形成了一个超分子网络结构。当它们催化甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯（DMC）时,2仅显示了5.9的DMC转化数,而1中的[Cu（Ⅰ）₄Br₆]^2-阴离子能为甲醇的氧化羰基化反应提供适宜的合成环境,DMC的转化数达到54.7。     

(1，2-(1H-1，2，4-三唑))乙烷的一维双链Cu(Ⅱ)配合物合成与表征

利用高度柔性的双三唑配体(1,2-(1H-1,2,4-三唑))乙烷(L)和铜盐反应合成了1个新的具有一维双链结构的铜(Ⅱ)配合物{[Cu(cis-L)₂Br]Br·2H₂O}_n(1)。单晶结构表明：配合物1的晶体属于三斜晶系,P1 空间群。在配合物1中双三唑配体采用反式构型,桥联相邻的中心铜离子形成一维双链结构,晶格中游离的Br原子同配位水分子形成了四元环状的Br…O超分子环。测定了配合物1在2~300 K的变温磁化率,结果表明相邻铜离子间存在弱的反铁磁相互作用。