论文部分内容阅读
过渡金属硫羰基化合物是金属羰基化合物被硫代羰基取代产物,是金属有机化学的重要组成部分,在化学合成方面具有实际价值,并在材料、催化等领域具有潜在应用价值。硫羰基的不稳定性使得制备金属硫羰基化合物比金属羰基化合物困难得多,因而,金属硫羰基化合物的理论研究就显得非常重要,尤其是寻找那些实验中能稳定存在的有趣的硫羰基化合物。因此,本论文利用密度泛函理论中的B3LYP和BP86两种方法对单、双核金属镍的硫羰基化合物Ni(CS)n(n=4,3,2,1)和Ni2(CS)n(n=7,6,5,4)进行了理论研究。主要研究结果如下: (1)利用DFT中B3LYP和BP86方法,在DZP基组水平上对Ni(CS)n(n=4,3,2,1)进行几何结构优化及振动频率分析,得出能量最低的结构与Ni(CO)n能量最低结构相差很大。由于CS基团易于耦合,形成SCCS耦合结构,SCCS配体与金属镍配合形成的配合物的能量更低,如:Ni(CS)4的最低能量构型为两个SCCS与镍配位,而非之前Ni(CO)4报道的正四面体结构,该结构的能量比正四面体的Ni(CS)4要低15 kcal/mol; Ni(CS)3的最低能量结构为一个SCCS配体和一个末端CS基团分别与金属镍配位,而非之前Ni(CO)3所报道的正三角型,Ni(CS)3结构13-2的能量比最低能量13-1要高约7 kcal/mol(B3LYP)。 (2)运用DFT中的B3LYP和BP86方法及DZP基组对双核镍的硫羰基化合物Ni2(CS)n(n=7,6,5,4)进行几何结构优化及振动频率分析得出,由于多个CS基团易聚合,聚合得到CnSn环与金属镍配合,最低能量的Ni2(CS)n结构与 Ni2(CO)n的最低能量结构相差很大。Ni2(CS)7的最低能量结构是一个六元环和一个CS与金属镍形成(C6S6)Ni2(CS)构型,而非先前报道的Ni2(CO)7的最低能量结构,在能量上相差至少86 keal/mol(B3LYP); Ni2(CS)6配合物和Ni2(CS)5配合物的最低能量构型都是含有五元环的配体与金属镍配位得到的,其结构与之前报道的镍羰基化合物的最低能量构型相差较大。Ni2(CS)6的最低能量结构是(C5S5)Ni2(CS),而Ni2(CS)5的最低能量结构是由Ni2(CS)6去掉一个末端CS得到的(C5S5)Ni2构型。由于CS基团易聚合,镍的羰基化合物体系与镍硫羰基化合物体系的最低能量构型相差很大,所以理论预测镍硫代羰基化合物不能稳定存在,而是以新奇的CnSn配体形式呈现在双核镍化合物中。