无机含氧酸结构中的d-pπ成键与配位场的关系

无机含氧酸结构中普遍存在着σ-π型多重键。共中,第二周期元素的含氧酸中仅存在p-pπ键,第三周期及其后面元素的含氧酸中则存在d-pπ键。尽管非过渡元素外层d轨道参与成键的作用一直是个争论的问题,但d轨道实际参与形成d-pπ键的作用已被普遍接受,而且愈来愈多的事实证明其存在。例如,第三周期SiO_4~(4-)、PO_4~(3-)、SO_4~(2-)及ClO_4~-四面体离子XO_4~(n-)PO_4~(3-)、系列中,实验测得X—O键长比单键的合理预期值都要短,且缩短的趋势与计算所得d-pπ重叠的趋势相一致:     

Ag_3XO_4(X=P,As,V)电子结构及光催化性质的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理对Ag_3XO_4(X=P,As,V)电子结构及光催化性质进行了对比研究。与Ag_3XO_4相比,Ag_3VO_4较好的光催化稳定性主要源于其结构中Ag-O间较强的作用力增加了对Ag+的控制,而Ag_3VO_4弱的光催化活性与其导带底中存在d轨道成份以及较低的价带边势(2.335 V,vs NHE)有关;对Ag_3AsO_4而言,其优于Ag_3XO_4光催化活性的原因基于三个方面:(1)由高分散Ags-Ags杂化轨道构成的导带底能带;(2)窄的带隙(1.91 e V);(3)宽的可见光响应范围以及高的光吸收系数。此外,Ag_3XO_4(X=P,As,V)均为间接带隙半导体光催化材料,其中,Ag_3VO_4有用于分解水制氢研究的可能;上述计算结果与实验结果吻合。     

(R)-N-(β-三氯锗丙酰基)四氢噻唑-2-硫酮-4-羧酸甲酯的合成及其晶体结构

三氯锗丙酰氯与(R)-四氢噻唑-2-硫酮-4-羧酸甲酯反应, 得到标题化合物1, [α]~D^2^0-89.40°。经水解得到取代丙酰四氢噻唑-2-硫酮-4-羧酸甲酯基锗倍半氧化物2, X射线衍射法测出标题化合物的晶体结构, 属于正交晶系, 晶胞参数: a=0.6192(1)nm,b=1.1147(4)nm,c=2.1796(8)nm, V=1.5045nm^3, Z=4, 空间群P2~12~12~1。分子中酰胺羰基C=O与C=S基团处于C(4)NC(3)键两侧呈反式。用MNDO分子轨道方法研究了该化合物的电子结构, 电荷和键序分布,前沿轨道性质,讨论了电子光谱性质。     

(R)-N-(β-三氯锗丙酰基)四氢噻唑-2-硫酮-4-羧酸甲酯的合成及其晶体结构

三氯锗丙酰氯与(R)-四氢噻唑-2-硫酮-4-羧酸甲酯反应, 得到标题化合物1, [α]~D^2^0-89.40°。经水解得到取代丙酰四氢噻唑-2-硫酮-4-羧酸甲酯基锗倍半氧化物2, X射线衍射法测出标题化合物的晶体结构, 属于正交晶系, 晶胞参数: a=0.6192(1)nm,b=1.1147(4)nm,c=2.1796(8)nm, V=1.5045nm^3, Z=4, 空间群P2~12~12~1。分子中酰胺羰基C=O与C=S基团处于C(4)NC(3)键两侧呈反式。用MNDO分子轨道方法研究了该化合物的电子结构, 电荷和键序分布,前沿轨道性质,讨论了电子光谱性质。     

[(η~5-C_5H_5)_2NdCl·THF]_2的合成及其晶体结构

由于歧化反应的存在,以前试图合成二环戊二烯基轻稀土氯化物一直没有成功。我们用NdCl_3·2C_4H_8O和环戊二烯钠(摩尔比为1:1.8)在四氢呋喃中在室温下反应,成功地得到[(η~5-C_5H_5)_2NdCl·OC_4H_8]_2配合物单晶。元素分析、红外光谱和X光电子能谱的数据证实了这一配合物的组成。在—60℃的干燥氮气保护下,收集X光衍射数据,测定了晶体结构,晶体属单斜晶系空间群为P2_1/c,z=2。晶格参数为:a=8.201(3),b=21.589(6),c=8.596(3),β=109.10(3)~0晶体结构是利用Patterson与Fourier技术得到,对1680个反射,经最小二乘修正,最后的R=0.0636。结构表明,该配合物是以两个氯离子桥联的二聚体的方式存在。四氢呋喃分子中的氧原子同金属离子键合,Nd=O键长为2.55,两个环戊二烯分子中的所有碳原子同金属离子间的平均的Nd—C键长为2.76A,Nd—Cl=2.79,Nd—Cl_a=2.86,Nd—Nd_a=4.52,Cl—Nd—Cl_a键角为73.7°。晶体结构分析排除了该配合物是(η~5-C_5H_5)_3Nd与NdCl_3的混合物的可能性。     

(R)-N-乙酰基-四氢噻唑-2-硫酮-4-甲酰TT的合成及其晶体结构

由N-乙酰(R)-四氢噻唑-2-硫酮-4-羧酸在三聚氯氰及三乙胺存在下与四氢噻唑-2-硫酮反应得到标题化合物，[α]^2^0~D +11.18°。用X射线衍射法测得其晶体结构，属单斜晶系，空间群为P2~1/c。晶体学数据：a=0.9959(4)nm，b=1.1469(4)nm，c=1.1108(3)nm，β=92.72(3)°，V=1.2673(8)nm^3，Z=4。分子中两个C=O基，两个C=S基团处于C(1)-N(1)-C(4)及C(6)-N(2)-C(7)键两侧呈反式。用PM3分子轨道方法研究了该化合物的电子结构，电荷和键序分布，得到该化合物前线轨道性质。     

卡宾与醚C-H键插入反应的理论研究(Ⅲ)--CX2(X=H, F, Cl)与甲乙醚C-H键插入反应

用量子化学从头计算方法在MP2/6-31G(d)水平上研究了CX2(X=H, F, Cl)与甲乙醚的C-H键插入反应. 在甲乙醚的 3个不同的C-H键(即甲基中α-C-H键, 乙基中α-C-H键和β-C-H键)上, 反应势垒分别为123.8, 32.5, 157.3 kJ/mol(X=Cl)和254.3, 130.0, 304.2 kJ/mol(X=F). 亚甲基与毗邻氧原子的各C-H键插入反应没有势垒, 与乙基中β-C-H键插入势垒仅3.4 kJ/mol. 甲乙醚中乙基α-C上的C-H键最有利于CX2的插入, 甲基上的C-H键次之, 乙基β-C上的又次之.     

硝酸钍氧化膦取代杯芳烃配合物的合成与结构

合成了一种硝酸钍与氧化膦取代杯芳烃衍生物的配合物 ,[L·Th(OH2 ) (NO3 ) 2 ] [Th(NO3 ) 6]·CH3 CN {L =四 (亚甲基二苯基氧化膦 )杯 [4 ]芳烃 }.通过元素分析和红外光谱对配合物进行了表征 .用X射线单晶衍射法测定了其晶体结构 .晶体属三斜晶系 ,P 1空间群 ,晶胞参数a =1 990 ( 7)nm ,b =2 2 17( 8)nm ,c =2 890 ( 10 )nm ;α =10 4 92 ( 12 )° ,β =10 0 76( 14 )° ,γ =93 13 ( 10 )° ,Z =4;V =12 0 3 3 ( 7)nm3 ,R1=0 0 90 1,wR2 =0 190 7.此配合物由配阳离子和配阴离子构成 .配阳离子中 ,1个Th4+ 与杯芳烃中的 4个磷氧键上的氧原子 ,2个双齿配位的硝酸根中的 4个氧原子 ,以及 1个水分子的氧原子配位 ,构成 1个九配位的单帽四方反棱柱体 ;配阴离子中 ,1个Th4+ 与 6个双齿配位的硝酸根离子配位     

硫族桥原子对类立方烷簇[Fe_4X_4](X=S、Se、Te)成键特征的影响

本文用EHMO法对[Fe_4X_4(SPh)_4]~(3-)和(Fe_4X_4(NO)_4](X=S、Se、Te)等六个类立方烷型簇合物的电子结构进行了计算,并分析讨论了桥基改变对这些类立方烷电子结构和成键特征的影响。结果表明,桥基S被Se、Te取代后前线区域分子轨道中桥基成份明显增大,能级普遍升高;Fe—X键强度减弱,Fe—Fe间作用稍有增强;能级间隔△E(LUMO—HOMO)则随端基配体类型的不同而增大或减少。     

3-(9-芴甲氧羰基)四氢噻唑-2-硫酮的合成及其晶体结构

在吡啶存在下, 由9-芴甲氧羰酰氯与四氢噻唑-2-硫酮反应得到3-(9-芴甲氧羰基)四氢噻唑-2-硫酮, 产率为78.0%。用X射线衍射法测定晶体结构, 属正交晶系, Pca21空间群, 晶体学参数:a=0.9654(2), b=2.8032(1), c=0.6069(2)nm, Z=4。分子中的C=O与C=S基团处在C(3)-N-C(4)键的同侧, 为顺式结构。用PM3分子轨道方法研究该化合物的电子结构、电荷和键序分布、前线轨道性质。     

稀土与L-脯氨酸配合物的合成、表征及晶体结构

本文合成了通式为Ln(L-Pro)3(H2O)3(ClO4)3(Ln=Pr、Nd、Er, L-Pro=L-脯氨酸)的固体配合物。元素分析、红外光谱、热分析对配合物进行了表征。培养了镨脯氨酸配合物的单晶, X射线四圆衍射确定了晶体的结构。晶体属于单斜晶系、空间群P2~1, a=0.9879(3), b=2.1883(4), c=1.3393(2)nm, β=91.23(2)°,v=2.895(1)nm^3, z=2。晶体中每一个镨原子与来自6个L-脯氨酸羧基上的6个氧原子和2个结晶水分子键合, 形成了一个八配位的稍有畸变的三角十二面体。每一个L-脯氨酸分子以羧基双齿方式与两个镨离子配位, 形成了一个无限长的链状结构。     

(η~5-C_5H_5)_3Nd·OC_4H_8和(η~5-C_5H_5)_3Pr·OC_4H_8的合成及其晶体结构

本文用LnCl_3(Ln=La,Pr,Nd)同环戊二烯钠在THF溶液中反应,制备出(η~5-C_5H_5)_3Ln·OC_4H_8化合物单晶.采用低温技术,在—60℃的干燥氮气保护下,收集(η~5-C_5H_5)_3HPr·OC_4H_8[(η~5-C_5H_5)Nd·OC_4H_8]的单晶X射线衍射数据,解出了晶体结构.它们同属单斜晶系,P2_1/n 空间群.结构表明,THF分子中的氧原子与金属离子键合,Pr—O键长为2.56(1)A,Nd—O键长为2.54(1)A.三个环戊二烯分子中的所有碳原子与金属离子的间距,均在成键范围,其平均键距Pr—C为2.80(2)A,Nd—C为2.78(2)A.它们同已报道的(η~5-C_5H_5Ln·OC_4H_8(Ln=Y,La,Gd)结构一起,可很好地解释镧系收缩理论,同时为研究稀土元素的价态和键,提供了有用的结构信息。     

簇合物Mo_2X_8~(4-)(X=Cl,Br)低能态电子光谱

应用间略微分重叠自洽场和组态作用(INDO/S-CI)方法,计算双核簇合物Mo_2X_8~(4-)(X=Cl,Br)基态~1A_(1g)至不同低能态的d电子自旋允许的跃迁能,得出Mo—Mo四重键均裂时所需的能量大小依次为键σ>π>>δ。对于Mo_2Cl_8~(4-)簇合物态~1A_(1g)→1~1A_(2u)(δ→δ~*)和~1A_(1g)→2~1E_g(π→δ~*)的电子跃迁能,理论值(15584和22587cm~(-1))与低温时测得光谱实验值(18083和22000cm~(-1))较为接近。此外,本文还提出了簇合物Mo_2X_8~(4-)的态相同而X不同时,电子跃迁能变化,主要决定于参与电子转移过程的分子轨道组成成份的看法。     

取代基对咔咯锰(V)-氧配合物Mn―O的成键影响

用密度泛函理论(DFT)方法对一系列A₃型咔咯锰(V)氧配合物进行了理论计算. 结果表明: 咔咯锰(V)-氧配合物中Mn―O键是由1 个σ键和2 个π键构成的叁键结构; 当咔咯中位取代基由推电子过渡到拉电子性质时, 咔咯骨架紧缩, Mn―O键缩短, 其拉曼光谱的伸缩振动峰往高波数移动; 取代基与氧原子的静电作用模式由正-负吸引转化为负-负排斥, 导致Mn―O键解离能ΔE减少, 即拉电子基团有利于增强咔咯锰(V)-氧配合物氧原子的活泼性.     

[Nd_2O(C_5H_5)_6](C_12H_9N_2)3Cl·mC_4H_8O的晶体结构

本文报告用单晶X-射线衍射法测定[Nd_2O(C-5H_5)_6](C_(12)H_9N_2)_3C1·mC_4H_5O的晶体结构。晶体属于单斜晶系,空间群为P2-1/c,晶胞参数为a=20.982(15),b=11.217(7),c=32.954(32),β=104.17(7)°;Z=4。Nd和C1原子坐标用直接法定出,其他原子坐标以差Fourier方法求得,经过最小二乘法修正,R因子为0.159。在分子中三个茂环皆通过η~5。键与Nd原子配位,两个Nd原子间存在桥氧原子,因而形成(Nd_2O(C_5H_5)_6)~(2-)阴离子,Nd-C键基本上属于离子键。三个邻菲罗啉基团通过氢键与C1原子连接形成大的阳离子[(C_(12)H_9N_2)3-C1]~(2+)。     

水合二高碘酸氢合铜(Ⅲ)酸钾钠配合物的合成、结构与光谱性质

本文报道了碱溶液中获得组份为Na_4K[Cu(HIO_6)_2]·12H_2O晶体配合物.用X-射线衍射法测定了晶体结构.晶体属单斜晶系,P2_1/c空间群,a=6.108(2)(?),b=25.055(10)(?),c=14.716(7)(?),β=97.77(3)°,V=2231(2)(?)~3,D_c=2.555g/cm~3,Z=4.晶体中二个畸变的IO_5(OH)八面体与中心铜原子螯合,构成CuO_4平面;Cu—O平均键长为1.83(?);加上CuO_4平面上侧与铜原子形成弱配位的氧原子;共有五个氧原子与铜原子构成近似为C_(2v)点群对称的四方单锥多面体.在碱性水溶液中,配合物的紫外吸收峰的衰减表明,[Cu(HIO_6)_2]~(5-)还原为一级反应.     

K4H2[PMo9V3O40]·10H2O的合成及其晶体结构

采用低温技术,用X射线单晶衍射法测定了标题化合物的结构。晶体属P4/mnc空间群,=12.515(3),c=17.636(7)A,Z=2.用788个独立可观测反射精修所有结构参数得R=0.061.钼钒磷杂多酸阴离子中,PO4四面体是无序的,P-O键长1.54A.M(Mo,V)是6配位,M-O键长1.62-2.48A,K是7配位,K-O键长2.84-3.10A。     

4-甲基-1,2,3-噻二唑-5-甲酸钕配合物的合成、晶体结构及与DNA作用

合成了新型钕配合物[Nd(CH_3COO)(C_4H_3N_2O_2S)_2(H_2O)_2](C_4H_4N_2O_2S=4-甲基-1,2,3-噻二唑-5-甲酸),通过元素分析、红外光谱和热重分析对产物进行了表征,用单晶X射线衍射方法测定了配合物的晶体结构。配合物属于三斜晶系,空间群Pī,晶胞参数:a=0.95486(12)nm,b=1.03280(15)nm,c=1.8244(2)nm,α=92.945(7)°,β=92.582(7)°,γ=94.401(7)°,晶胞体积:V=1.7893(4)nm~3,晶胞内结构基元数Z=4,式量Mr=525.62。晶体结构分析表明,Nd(Ⅲ)分别与来自四个4-甲基-1,2,3-噻二唑-5-甲酸配体的4个羧基氧原子、2个三齿螯合桥联的醋酸根离子中的3个氧原子和2个水分子中的2个氧原子配位,形成九配位的单帽四方反棱柱的配位几何构型。用荧光光谱研究了配体和配合物与DNA之间的相互作用,结果表明,配合物的作用强于配体。     

取代基对N—H…O＝C氢键三聚体中氢键强度的影响

使用MP2方法研究了氢键三聚体中N-H…O=C氢键强度,探讨了氢键受体分子中不同取代基对N-H…O=C氢键强度的影响.研究表明,不同取代基对氢键三聚体中N-H…O=C氢键强度的影响是不同的:取代基为供电子基团,氢键键长r(H…O)缩短,氢键强度增强;取代基为吸电子基团,氢键键长r(H…O)伸长,氢键强度减弱.自然键轨道(NBO)分析表明,N-H…O=C氢键强度越强,氢键中氢原子的正电荷越多,氧原子的负电荷越多,质子供体和受体分子间的电荷转移越多.供电子基团使N-H…O=C氢键中氧原子的孤对电子n(O)对N-H的反键轨道σ~*(N-H)的二阶相互作用稳定化能增加,吸电子基团使这种二阶相互作用稳定化能减小.取代基对与其相近的N-H…O=C氢键影响更大.     

一个新颖的三维异核锑(Ⅲ)-镨(Ⅲ)配合物[Sb2-μ4-(EDTA)2Pr(H2O)5]NO3·4H2O的合成、晶体结构及热分解研究

合成了锑-镨与乙二胺四乙酸形成的新颖三维配合物[Sb2-μ4-(EDTA)2Pr(H2O)5]NO3·4H2O,用元素分析、红外光谱、热分析及X射线单晶衍射法等进行了组成和结构表征.结果表明该配合物属正交晶系,空间群Pnn2;晶胞参数:a=1.07031(2)nm,b=2.30805(4)nm,c=0.72343(2)nm,V=1.78711(7)nm3,Z=2,Dc=2.202g/cm3,F(000)=1164,μ=2.955mm-1,GOF=1.000,最终偏离因子R1=0.0203,wR2=0.0545[I>2σ(Ⅰ)].在标题化合物中,每个镨(Ⅲ)离子的配位数为9,与五个水分子中的五个氧原子和四个羧基氧原子配位,形成三帽三角棱柱空间配位多面体.锑(Ⅲ)与EDTA离子中的四个氧原子和两个氮原子配位,在赤道平面上有一孤对电子.同时讨论了配合物的热分解过程.