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本论文采用密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)方法,应用Gaussian03程序,对含异氰基单核铁羰基化合物Fe(CNCF3)(CO)n(n=4,3,2)、双核铁羰基配合物Fe2(CNCF3)2(CO)n(n=7,6,5)以及掺硼叠氮簇合物进行了计算研究,优化得到了这些体系分子的稳定结构。主要结果如下:
(1)利用DFT中的B3LYP*、B3LYP和BP86方法,在DZP基组水平上对含异氰基单核铁羰基化合物Fe(CNCF3)(CO)n(n=4,3,2)进行了各种可能的结构优化及频率分析。由于B3LYP总是偏爱的高自旋态而BP86总偏向于低自旋态,所以对于Fe(CNCF3)(CO)n(n=4,3,2)体系,本文采用了B3LYP*方法对其进行计算,得出当n=4时,最低能量结构为轴向结构,单态最稳定。当n=3时,最稳定结构为三态,此结构中C-N-C键角接近于180°。当n=2时,得到单态,三态,五态稳定结构各一个,最稳定结构为三态,C-N-C键角也接近于180°。
利用DFT中的B3LYP*,B3LYP和BP86方法及DZP基组,对含异氰基的双核铁羰基化合物Fe2(CNCF3)2(CO)n(n=7,6,5)体系异构体进行了结构优化及频率分析。计算得出当n=7时,除了27-4S与27-6S,其他单重态异构体都为三桥结构,最低能量结构27-1S中两个异氰基配体CNCF3都作为桥配体。n=6时,得到四个单重态结构和四个三重态结构。B3LYP*方法下双桥的三重态结构26-1T最稳定,BP86方法下双桥的单重态结构26-1S最稳定。这两个异构体中,异氰基配体CNCF3都可视为是桥配体。n=5时,最低能量为三重态25-1T,其中异氰基配体中的两个C相连,改变了CNCF3构型,该构型类似于两个CNCF3做桥,但是两个CNCF3配体的C原子却键连在一起,形成一个CF3-N-C-C-N-CF3配体,该配体通过两个相连的碳原子与一个铁原子,通过两个氮原子与另一个铁原子相连。
(2)利用DFT中的B3LYP方法,结合6-311G*基组对以成硼笼为主的掺硼叠氮簇合物(BN3)n(n=2-7)的能量进行了探索计算,发现以下结果:n=2时,B原子骨架为线性,n=3时,B原子骨架接近成环,n=4-7时,最低能量结构中,B原子骨架以笼的形式结合,且随着n的增大,B-B键长与B-N键长都逐渐增大,Nβ-Nγ键长基本没有变化,Nα-Nβ-Nγ和B-Nα-Nβ也随着n的增大逐渐增大。