含TEMPO配合物的合成、表征、谱学性质及光猝灭机理（英文）

通过由2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物(TEMPO)自由基修饰的三联吡啶配体与二价金属铂盐反应,合成得到一种新型的金属配合物,[Pt(terpy-TEMPO)Cl]Cl?H_2O?CH_3OH(terpy指2,2′:6′,2′′-三联吡啶)。此配合物由于TEMPO自由基的作用呈现高效率的光猝灭现象。X衍射单晶数据证实此配合物的分子结构信息。利用紫外、荧光及电子顺磁共振光谱等谱学手段探讨了该配合物的紫外吸收、发射及电子顺磁共振(EPR)光谱性质。[Pt(terpy-TEMPO)Cl]Cl?H_2O?CH_3OH的室温紫外吸收光谱表明,此配合物有两个典型的紫外吸收波段,强吸收段和次强吸收段,分别来源于配体到配体的跃迁(MLCT),金属到配体的跃迁(LLCT)。另外,[Pt(terpy-TEMPO)Cl]Cl?H_2O?CH_3OH的室温固体荧光光谱表明,TEMPO的单电子能有效地猝灭三联吡啶铂的荧光发射。我们对此猝灭机理进行了详细合理的阐述,并通过高斯09软件包对配合物的能隙和能带进行了量化计算,结果进一步证明配合物体系中的TEMPO单电子能极大的影响最高占有分子轨道(HOMO)与最低未占分子轨道(LUMO)之间的能级差,从理论上解释了三联吡啶铂配合物的光猝灭的光学性质与分子结构之间的关系。EPR结果表明,稳定自由基上接上金属配合物,不影响自由基A值和g值(A值指自由基超精细耦合常数,g值指自由基的g因子),但影响自由基转动、弛豫时间。     

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.     

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。     

一类[Os(II)(CO)3(tfa)(L)](L=O^O,O^N,N^N)配合物的结构和光谱特征

采用密度泛函理论以及B3LYP方法和单激发组态相互作用(CIS)方法分别优化了一系列[Os(II)(CO)3(tfa)(L)](tfa为三氟乙酸; L=O^O(1), O^N(2), N^N(3), 其中O^O为六氟乙酰丙酮, O^N为羟基喹啉, N^N为3-(三氟甲基)-5-(2-吡啶基)吡唑)配合物的基态和激发态结构. 利用含时密度泛函理论(TD-DFT)结合极化连续溶剂化模型(PCM)计算了配合物在CH2Cl2溶液中的吸收和发射光谱. 研究结果表明, 优化得到的几何结构参数和相应的实验值符合得非常好, 激发态几何构型相对基态变化较小, 这与实验上观察到的较小的斯托克斯频移现象一致. 配合物1-3的最低能吸收分别在342、431和329 nm, 其磷光发射分别在521、638 和488 nm. 配合物1-3的最高占据分子轨道和最低空轨道主要表现为L配体的π和π*轨道特征, 所以它们的最低能吸收归属于π-π*电荷跃迁, 并混有少量的金属到配体的电荷跃迁(MLCT)和配体之间电荷跃迁(LLCT)微扰, 且其高能吸收也表现为配体内部(IL)和配体间(LL)的电荷跃迁. 此外, 它们的磷光发射和吸收有相似的跃迁特征.     

一类[Os^（Ⅱ）（CO）3（tfa）（L）]（L=O^O，O^N，N^N）配合物的结构和光谱特征

采用密度泛函理论以及B3LYP方法和单激发组态相互作用(CIS)方法分别优化了一系列[Os(II)(CO)3(tfa)(L)](tfa为三氟乙酸;L=O^O(1),O^N(2),N^N(3),其中O^O为六氟乙酰丙酮,O^N为羟基喹啉,N^N为3-(三氟甲基)-5-(2-吡啶基)吡唑)配合物的基态和激发态结构.利用含时密度泛函理论(TD-DFT)结合极化连续溶剂化模型(PCM)计算了配合物在CH2Cl2溶液中的吸收和发射光谱.研究结果表明,优化得到的几何结构参数和相应的实验值符合得非常好,激发态几何构型相对基态变化较小,这与实验上观察到的较小的斯托克斯频移现象一致.配合物1-3的最低能吸收分别在342、431和329nm,其磷光发射分别在521、638和488nm.配合物1-3的最高占据分子轨道和最低空轨道主要表现为L配体的π和π*轨道特征,所以它们的最低能吸收归属于π-π*电荷跃迁,并混有少量的金属到配体的电荷跃迁(MLCT)和配体之间电荷跃迁(LLCT)微扰,且其高能吸收也表现为配体内部(IL)和配体间(LL)的电荷跃迁.此外,它们的磷光发射和吸收有相似的跃迁特征.     

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。     

四齿配体[Ru(iph)(L)2]2+ (L=cpy,mpy, npy)配合物的结构和光谱特征

采用密度泛函的B3LYP和UB3LYP方法分别优化了一系列[Ru(iph)(L)₂]²⁺ (L=cpy (1), mpy (2), npy (3); 其中iph为2,9-双(1′-甲基-2′-咪唑)-1,10-邻二氮杂菲, cpy为4-氰基嘧啶, mpy为4-甲基嘧啶, npy为4-氮二甲基嘧啶)配合物的基态和激发态结构. 利用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法, 结合极化连续介质(PCM)模型计算了它们在丙酮溶液中的吸收和发射光谱. 研究结果表明: 优化得到的几何结构参数和相应的实验值符合得非常好. 1和2的最高占据分子轨道主要由金属的d轨道和iph配体的π轨道构成, 但是3主要占据在npy配体上, 而它们的最低空轨道主要由iph配体的π反键轨道占据. 因此, 1和2的最低能吸收和发射属于金属到配体(MLCT)和配体内部(ILCT)的电荷转移跃迁, 而3属于两个配体之间的电荷转移(LLCT)跃迁. 三个配合物的最低能吸收分别在509 nm (1), 527 nm (2)和563 nm (3), 其磷光发射分别在683 nm (1), 852 nm (2)和757 nm (3). 这显示出通过调节L配体的π电子给予能力可以改变最低能吸收和发射的跃迁性质和发光颜色.     

含1,10-邻菲罗啉和1,3-双(二苯膦基)丙烷的Cu(Ⅰ)配位化合物的结构及光物理性质

用1,10-邻菲罗啉(phen)和1,3-双(二苯膦基)丙烷(dppp)作为配体合成了5种配合物[Cu(dppp)(phen)]X,X=BF_4(1)、SO_3CF_3(2)、NO_3(3)、SCN(4)、I(5).在室温下,这些配合物的固体粉末在560~600 nm都显示了良好的光物理性质.配合物1~5的固态发射位于绿光到黄绿光光谱区域内.配合物5的量子产率(Φ_p)较高,约为18%,室温下的寿命(τ_p)约为10.1~11.2μs,因此在制备发射器件上有潜在应用.本文采用含时密度泛函理论(TD-DFT)对配合物1~5的吸收和发射光谱进行理论计算.从单晶结构可知,在配合物2中,相邻的phen配体间存在强的π-π堆积作用,并在空间堆积成二维网状结构.     

水溶液中碳酸铀酰化合物的电子结构

应用相对论密度泛函理论系统研究了水溶液中非水合化和水合化碳酸铀酰化合物Cn/m(其中n和m分别为结构中碳酸配体和水配体的个数)的结构.溶剂效应采用类导体屏蔽模型(COSMO),并采用零级规整近似(ZORA)方法考虑标量相对论效应和旋-轨耦合相对论效应.电子跃迁采用包含旋-轨耦合相对论效应的含时密度泛函理论并在相关交换势中采用轨道势能统计平均(SAOP)做近似计算.结果表明碳酸配体对配合物结构和电子跃迁有很大的影响.C3/0配合物的稳定性可归于5f轨道参与了高占据轨道的成键作用.增加碳酸盐配体导致最大波长的蓝移,并在近可见光区域出现高强度的吸收.     

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.     

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.     

含三芳胺基的吡啶甲酸衍生物及其环金属铱配合物的合成与性能

通过Ullmann反应和Negishi偶联反应, 合成了一种含三芳胺功能基的吡啶-2-甲酸衍生物; 并以此为辅助配体、1-苯基异喹啉为环金属配体, 设计合成了一种新型环金属铱配合物. 该配合物的二氯甲烷溶液, 在391～461 nm范围呈现了强烈的金属-配体电荷转移(MLCT)电子跃迁吸收带; 其最大发光波长为609 nm. 与传统的二(1-苯基异喹啉)(吡啶-2-甲酸)合铱配合物相比, 设计的环金属铱配合物具有增强的MLCT电子跃迁吸收和低的氧化电位, 是一种有发展潜力的红色磷光材料.     

高效膦基锇配合物磷光材料的结构和光谱性质

采用B3LYP和UB3LYP方法分别优化了一系列(N^N)2Os(P^P)[P^P=1,2-双(膦基)-甲基,N^N=5-(苯并咪唑-2-基)-3-三氟甲基吡啶(1);ibfpH=5-(1-异丙基-苯并咪唑-2-基)-3-三氟甲基吡啶(2);fppzH=5-(吡啶-2-基)-3-三氟甲基吡啶(3);tfpH=5-(噻唑-2-基)-3-三氟甲基吡啶(4);btfpH=5-(苯基噻唑-2-基)-3-三氟甲基吡啶(5)]配合物的基态和激发态结构.计算得到的Os-P(1),Os-N(1)和Os-N(2)基态键长和相应实验值符合较好.相对于基态,激发态几何结构变化较小,与实验上观察到的斯托克斯频移相一致.配合物1-5的最高占据分子轨道主要由Os的d轨道和N^N配体的π轨道构成,而它们的最低空轨道主要由N^N配体的π反键轨道占据,前线分子轨道能量受N^N配体影响较大.在TD-DFT计算水平下结合PCM溶剂模型,得到配合物1-5的最低能吸收和发射分别在415,416,465,458,481nm和541,538,569,629,655nm.这些跃迁均来自于HOMO→LUMO的激发,具有MLCT/ILCT混合跃迁性质,并且它们的高能吸收也具有相似的跃迁特征.发射波长的巨大差异显示出通过调节N^N配体的π电子捐赠能力可以实现对此类配合物发光颜色的调节.     

一类新型苯基吡唑铱(Ⅲ)配合物的电子结构及光谱性质

为了探索新型苯基吡唑铱(Ⅲ)配合物的电子结构与光谱性质之间的关系,采用密度泛函理论(DFT)优化了铱金属配合物(ppz)2Ir(BTZ)(1)和(ppz)2Ir(4-TfmBTZ)(2)的基态与激发态的几何结构.通过含时密度泛函理论(TD-DFT)方法计算了配合物的吸收和发射谱,指认了它们的跃迁性质.和Ir(ppz)3相比,通过引入新的辅助配体并对其修饰实现了发光颜色的调节.配合物1和2的最低能磷光发射可指认为3MLCT/3LLCT/3ILCT[π*(R-BTZ)→d(Ir)+π(ppz)+π(R-BTZ)]的电荷混合跃迁.此外,它们的磷光发射和吸收有相似的跃迁性质.MLCT主要发生在Ir(R-BTZ)片段而不是Ir(ppz)2片段.第二配体在此配合物的发光过程中起了主要作用.     

由二硫代肼基甲酸酯衍生的铜(Ⅱ)的希夫碱配合物的合成,结构和抑菌活性的研究

从S—苄基和S—甲基二硫代肼基甲酸酯衍生出的两种亚苄基丙酮希夫碱为配体,合成了铜(Ⅱ)配合物。经化学分析、磁性、红外、电子和EPR光谱的研究表明配合物有Cu(TSB)_2的形式,其中配体为双齿单价阴离子。在固态时,两种配合物分别为平面正方形和平面菱形结构。在溶液中,两者都为平面正方形。由EPR光谱分析得到的磁参数和键参数的值表明配合物中的键有较高的共价特征。对四种细菌的抑菌试验发现配体及其配合物均有抑菌活性,其中配合物的活性较高并研究了介质,pH对抑菌作用的影响。     

8-羟基喹啉银(铂)金属配合物电子光谱与非线性光学性质

运用密度泛函理论B3LYP方法对8-羟基喹啉(银、铂)(AgQ、PtQ₂)金属配合物及其衍生物的非线性光学性质进行理论计算研究. 结果表明: 引入取代基使铂配合物的最强吸收波长产生较大红移. 最低能量跃迁吸收来自最高占据分子轨道(HOMO)到最低空分子轨道(LUMO)的d→π^*和π→π^*跃迁, 属于金属配体电荷转移(MLCT)与配体配体电荷转移(LLCT). 金属银和铂掺杂8-羟基喹啉使其三阶非线性光学系数γ值明显增大, 并且在配合物上引入―Ph, ―PhOCH₃, ―PhF₂, ―PhF₅基团将进一步增大γ值. 引入基团的供电子性越强, γ值增大的幅度越大, 引入基团的吸电子性越强, γ值增大的幅度越小.     

大学化学综合实验:三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备和结构表征*

介绍一个综合化学实验,主要内容为用三氯化铁和草酸钾为原料水相制备三草酸合铁(Ⅲ)酸钾并对其结构进行表征。测定了配合物的组成和配离子电荷,重点研究了配体和配合物的电子光谱和红外光谱,测定了配合物的磁矩、XRD和热稳定性等。实验结果表明,制得的配合物组成为K3[Fe(C2O4)3]·3H2O,产率90.0%;电子光谱吸收峰数值小于350~400 nm,是由配体到中心离子的电子跃迁产生的;红外光谱归属推断配合物中存在双齿或螯合的草酸根;配合物磁矩为5.16 B.M.,中心离子Fe3+的杂化态为sp3d2,配合物为高自旋的外轨配合物,八面体结构。通过该实验,学生能够理解配合物制备、组成测定和结构表征系列实验的原理,熟悉各种现代测试技术,激发学生对科学研究的兴趣,培养学生综合实验能力和创新能力。     

两种4-氨基安替比林席夫碱-Pt(Ⅱ)配合物电子光谱性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT),在PBE0/6-31+G(d)-LANL2DZ水平下,对两种含有不同取代基的4-氨基安替比林席夫碱-Pt(Ⅱ)配合物A和B的几何构型、前线分子轨道及其分布特征进行理论计算.在优化构型的基础上,用含时密度泛函理论(TD-DFT)在相同水平下对上述配合物进行电子吸收光谱研究.计算还考虑了二氯甲烷溶剂对电子结构和光谱性质的影响.结果表明,配合物A和B的最强吸收波长分别来自于HOMO→LUMO和HOMO-5→LUMO的跃迁,以上跃迁存在明显的分子内电荷转移的特征.此外,在4-氨基安替比林配体上引入强的给电子基团-N(CH3)2,配合物A的最大吸收波长相对于配合物B发生了红移现象.     

MX2(AsH3)2(M=Pd,Pt;X=Cl,Br,I)的含时密度泛函理论研究

采用密度泛函方法(B3LYP)优化了MX2(AsH3)2[M=Pd；X=Cl(1)，Br(2)，I(3)和M=Pt；X=Cl(4)，Br(5)，I(6)]的基态结构，得到的几何参数与实验结果符合．以基态几何为基础，将TD-DFT方法用于计算标题配合物的电子吸收光谱．研究结果表明，金属的dx2-y2与配体所组成的反键轨道为LUMO轨道，从而该类配合物具有d-d跃迁属性的吸收带；在多数跃迁过程中，配体也有较大的贡献．     

苯并咪唑金属铼(I)配合物的合成及发光性质的研究

以过渡金属铼为中心金属离子,合成了2-(2-吡啶)苯并咪唑(HL1)和2,6-二(苯并咪唑)吡啶(HL2)配合物.该配合物荧光量子产率高、化学性质稳定,在固体状态下,最大发射峰分别是543 nm、577 nm,处在绿光和黄光区.其发光基理是基态金属离子电荷向激发态配体跃迁(MLCT),属于金属离子与配体间的dπ→π~*(L)的跃迁发光.