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

陈蓉 周沃华 吴子文 许旋 徐志广

引用本文: 陈蓉, 周沃华, 吴子文, 许旋, 徐志广. 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[J]. 物理化学学报, 2015, 31(9): 1683-1689. doi: 10.3866/PKU.WHXB201506031 shu
Citation:  CHEN Rong, ZHOU Wo-Hua, WU Zi-Wen, XU Xuan, XU Zhi-Guang. Theoretical Study on the Structures and Magnetic Properties of Metal String Complexes [Ni3(L)4(NCS)2] (L = dpa-, mpta-, mdpa-, mppa-)[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2015, 31(9): 1683-1689. doi: 10.3866/PKU.WHXB201506031 shu

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

  • 基金项目:

    广东省自然科学基金(S2012010008763) (S2012010008763)

    广东省教育部产学研项目(2010B090400184) (2010B090400184)

    广州市科技攻关项目(2011J4300063)资助 (2011J4300063)

摘要:

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(σ2σnb1σ*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13 > 2 > 4. (3) 预测了34Jab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.

English

    1. [1]

      (1) Luo, K. G.; Tan, Y.; Xu, X.; Xu, Z. G. Inorg. Chim. Acta 2014, 421, 310. doi: 10.1016/j.ica.2014.06.003

      (1) Luo, K. G.; Tan, Y.; Xu, X.; Xu, Z. G. Inorg. Chim. Acta 2014, 421, 310. doi: 10.1016/j.ica.2014.06.003

    2. [2]

      (2) Berry, J. F.; Cotton, F. A.; Murillo, C. A.; Roberts, B. K. Inorg. Chem. 2004, 43, 2277. doi: 10.1021/ic0354320(2) Berry, J. F.; Cotton, F. A.; Murillo, C. A.; Roberts, B. K. Inorg. Chem. 2004, 43, 2277. doi: 10.1021/ic0354320

    3. [3]

      (3) Chang, H. C.; Li, J. T.; Wang, C. C.; Lin, T. W.; Lee, H. C.; Lee, G. H.; Peng, S. M. Eur. J. Inorg. Chem. 1999, 1999 (8), 1243.(3) Chang, H. C.; Li, J. T.; Wang, C. C.; Lin, T. W.; Lee, H. C.; Lee, G. H.; Peng, S. M. Eur. J. Inorg. Chem. 1999, 1999 (8), 1243.

    4. [4]

      (4) Lai, S. Y.; Wang, C. C.; Chen, Y. H.; Lee, C. C.; Liu, Y. H.; Peng, S. M. J. Chin. Chem. Soc. 1999, 46, 477. doi: 10.1002/jccs.v46.3(4) Lai, S. Y.; Wang, C. C.; Chen, Y. H.; Lee, C. C.; Liu, Y. H.; Peng, S. M. J. Chin. Chem. Soc. 1999, 46, 477. doi: 10.1002/jccs.v46.3

    5. [5]

      (5) Peng, S. M.; Wang, C. C.; Jang, Y. L.; Chen, Y. H.; Li, F. Y.; Mou, C. Y.; Leung, M. K. J. Mag. Mag. Mater. 2000, 209, 80. doi: 10.1016/S0304-8853(99)00650-2(5) Peng, S. M.; Wang, C. C.; Jang, Y. L.; Chen, Y. H.; Li, F. Y.; Mou, C. Y.; Leung, M. K. J. Mag. Mag. Mater. 2000, 209, 80. doi: 10.1016/S0304-8853(99)00650-2

    6. [6]

      (6) Ismayilov, R. H.; Wang, W. Z.; Lee, G. H.; Yeh, C. Y.; Hua, S. A.; Song, Y.; Rohmer, M. M.; Bénard, M.; Peng, S. M. Angew. Chem. Int. Edit. 2011, 50, 2045. doi: 10.1002/anie.v50.9(6) Ismayilov, R. H.; Wang, W. Z.; Lee, G. H.; Yeh, C. Y.; Hua, S. A.; Song, Y.; Rohmer, M. M.; Bénard, M.; Peng, S. M. Angew. Chem. Int. Edit. 2011, 50, 2045. doi: 10.1002/anie.v50.9

    7. [7]

      (7) Hurley, T. J.; Robinson, M. A. Inorg. Chem. 1968, 7 (1), 33. doi: 10.1021/ic50059a007(7) Hurley, T. J.; Robinson, M. A. Inorg. Chem. 1968, 7 (1), 33. doi: 10.1021/ic50059a007

    8. [8]

      (8) Aduldecha, S.; Hathaway, B. J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1991, 993.(8) Aduldecha, S.; Hathaway, B. J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1991, 993.

    9. [9]

      (9) Lin, S. Y.; Chen, I. W. P.; Chen, C. H.; Hsieh, M. H.; Yeh, C. Y.; Lin, T. W.; Chen, Y. H.; Peng, S. M. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 959. doi: 10.1021/jp035415w(9) Lin, S. Y.; Chen, I. W. P.; Chen, C. H.; Hsieh, M. H.; Yeh, C. Y.; Lin, T. W.; Chen, Y. H.; Peng, S. M. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 959. doi: 10.1021/jp035415w

    10. [10]

      (10) Shieh, S. J.; Chou, C. C.; Lee, G. H.; Wang, C. C.; Peng, S. M. Angew. Chem. Int. Edit. 1997, 36, 56.(10) Shieh, S. J.; Chou, C. C.; Lee, G. H.; Wang, C. C.; Peng, S. M. Angew. Chem. Int. Edit. 1997, 36, 56.

    11. [11]

      (11) Cheng, M. C.; Liu, I. P. C.; Hsu, C. H.; Lee, G. H.; Chen, C. H.; Peng, S. M. Dalton Trans. 2012, 41, 3166. doi: 10.1039/c2dt11246a(11) Cheng, M. C.; Liu, I. P. C.; Hsu, C. H.; Lee, G. H.; Chen, C. H.; Peng, S. M. Dalton Trans. 2012, 41, 3166. doi: 10.1039/c2dt11246a

    12. [12]

      (12) Clérac, R.; Cotton, F. A.; Dunbar, K. R.; Murillo, C. A.; Pascual, I.; Wang, X. P. Inorg. Chem. 1999, 38, 2655. doi: 10.1021/ic990006t(12) Clérac, R.; Cotton, F. A.; Dunbar, K. R.; Murillo, C. A.; Pascual, I.; Wang, X. P. Inorg. Chem. 1999, 38, 2655. doi: 10.1021/ic990006t

    13. [13]

      (13) Berry, J. F.; Cotton, F. A.; Daniels, L. M.; Murillo, C. A.; Wang, X. P. Inorg. Chem. 2003, 42 (7), 2418. doi: 10.1021/ic0262740(13) Berry, J. F.; Cotton, F. A.; Daniels, L. M.; Murillo, C. A.; Wang, X. P. Inorg. Chem. 2003, 42 (7), 2418. doi: 10.1021/ic0262740

    14. [14]

      (14) Kiehl, P.; Rohmer, M. M.; Bénard, M. Inorg. Chem. 2004, 43 (10), 3151. doi: 10.1021/ic040011j(14) Kiehl, P.; Rohmer, M. M.; Bénard, M. Inorg. Chem. 2004, 43 (10), 3151. doi: 10.1021/ic040011j

    15. [15]

      (15) Cotton, F. A.; Lei, P.; Murillo, C. A. Inorg. Chim. Acta 2003, 351, 183. doi: 10.1016/S0020-1693(03)00112-9(15) Cotton, F. A.; Lei, P.; Murillo, C. A. Inorg. Chim. Acta 2003, 351, 183. doi: 10.1016/S0020-1693(03)00112-9

    16. [16]

      (16) Cotton, F. A.; Chao, H.; Murillo, C. A.; Wang, Q. S. Dalton Trans. 2006, No. 45, 5416.(16) Cotton, F. A.; Chao, H.; Murillo, C. A.; Wang, Q. S. Dalton Trans. 2006, No. 45, 5416.

    17. [17]

      (17) Ismayilov, R. H.; Wang, W. Z.; Lee, G. H.; Wang, R. R.; Liu, I. P. C.; Yeh, C. Y.; Peng, S. M. Dalton Trans. 2007, 21 (27), 2898.(17) Ismayilov, R. H.; Wang, W. Z.; Lee, G. H.; Wang, R. R.; Liu, I. P. C.; Yeh, C. Y.; Peng, S. M. Dalton Trans. 2007, 21 (27), 2898.

    18. [18]

      (18) Yang, C. C.; Liu, I. P. C.; Hsu, Y. J.; Lee, G. H.; Chen, C. H.; Peng, S. M. Eur. J. Inorg. Chem. 2013, 2013 (2), 263. doi: 10.1002/ejic.201200934(18) Yang, C. C.; Liu, I. P. C.; Hsu, Y. J.; Lee, G. H.; Chen, C. H.; Peng, S. M. Eur. J. Inorg. Chem. 2013, 2013 (2), 263. doi: 10.1002/ejic.201200934

    19. [19]

      (19) Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648. doi: 10.1063/1.464913(19) Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648. doi: 10.1063/1.464913

    20. [20]

      (20) Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785. doi: 10.1103/PhysRevB.37.785(20) Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785. doi: 10.1103/PhysRevB.37.785

    21. [21]

      (21) Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38 (6), 3098. doi: 10.1103/PhysRevA.38.3098(21) Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38 (6), 3098. doi: 10.1103/PhysRevA.38.3098

    22. [22]

      (22) Perdew, J. P. Phys. Rev. 1986, B33, 8882; 1986, B34, 7406.(22) Perdew, J. P. Phys. Rev. 1986, B33, 8882; 1986, B34, 7406.

    23. [23]

      (23) Schwerdtfeger, P.; Dolg, M.; Schwarz, W. H. E.; Bowmaker, G. A.; Boyd, P. D. J. Chem. Phys. 1989, 91, 1762. doi: 10.1063/1.457082(23) Schwerdtfeger, P.; Dolg, M.; Schwarz, W. H. E.; Bowmaker, G. A.; Boyd, P. D. J. Chem. Phys. 1989, 91, 1762. doi: 10.1063/1.457082

    24. [24]

      (24) Hay, P. J.; Wadt, W. R. J. Chem. Phys. 1985, 82, 299. doi: 10.1063/1.448975(24) Hay, P. J.; Wadt, W. R. J. Chem. Phys. 1985, 82, 299. doi: 10.1063/1.448975

    25. [25]

      (25) Glendening, E. D.; Reed, A. E.; Carpenter, J. E.; Weinhold, F. NBO, Version 3.1; Theoretical Chemistry Institute, University of Wisconsin: Madison, 1996.(25) Glendening, E. D.; Reed, A. E.; Carpenter, J. E.; Weinhold, F. NBO, Version 3.1; Theoretical Chemistry Institute, University of Wisconsin: Madison, 1996.

    26. [26]

      (26) Noodleman, L. J. Chem. Phys. 1981, 74 (10), 5737. doi: 10.1063/1.440939(26) Noodleman, L. J. Chem. Phys. 1981, 74 (10), 5737. doi: 10.1063/1.440939

    27. [27]

      (27) Kitagawa, Y.; Matsui, T.; Nakanishi, Y.; Shigeta, Y.; Kawakami, T.; Okumura, M.; Yamaguchi, K. Dalton Trans. 2013, 42, 16200. doi: 10.1039/c3dt51466h(27) Kitagawa, Y.; Matsui, T.; Nakanishi, Y.; Shigeta, Y.; Kawakami, T.; Okumura, M.; Yamaguchi, K. Dalton Trans. 2013, 42, 16200. doi: 10.1039/c3dt51466h

    28. [28]

      (28) Lu, T. Multiwfn, Revision 3.3.5; Beijing Kein Research Center for Natural Sciences: Beijing, 2014.(28) Lu, T. Multiwfn, Revision 3.3.5; Beijing Kein Research Center for Natural Sciences: Beijing, 2014.

    29. [29]

      (29) Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; et al. Gaussian 09, Revision B.01; Gaussian Inc.: Pittsburgh, PA, 2009.(29) Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; et al. Gaussian 09, Revision B.01; Gaussian Inc.: Pittsburgh, PA, 2009.

    30. [30]

      (30) Tan, Y.; Huang, X.; Xu, X.; Xu, Z. G. Chem. J. Chin. Univ. 2012, 33, 1278. [谭莹, 黄晓, 许旋, 徐志广. 高等学校化学学报, 2012, 33, 1278.](30) Tan, Y.; Huang, X.; Xu, X.; Xu, Z. G. Chem. J. Chin. Univ. 2012, 33, 1278. [谭莹, 黄晓, 许旋, 徐志广. 高等学校化学学报, 2012, 33, 1278.]

    31. [31]

      (31) L?pez, X.; Bénard, M.; Rohmer, M. M. J. Mol. Struct. 2006, 777, 53. doi: 10.1016/j.theochem.2006.08.040

      (31) L?pez, X.; Bénard, M.; Rohmer, M. M. J. Mol. Struct. 2006, 777, 53. doi: 10.1016/j.theochem.2006.08.040

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  290
  • 文章访问数:  908
  • HTML全文浏览量:  38
文章相关
  • 发布日期:  2015-09-06
  • 收稿日期:  2015-02-16
  • 网络出版日期:  2015-06-03
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章