● 摘要
摘 要
采用密度泛函理论(DFT)和MP2方法，研究了菱形分子C3H2B衍生物、氮杂环卡宾衍生物及二元氮杂环卡宾与Ag(I)和Au(I)形成的配合物的结构和稳定性，并采用自然键轨道(NBO)分析得到了这些配合物的化学键性质，以及利用含时密度泛函理论(TD-DFT)研究了这些配合物的电子吸收光谱。论文的主要研究内容包括如下三个部分：
1. 菱形分子C3H2B衍生物与Ag(I)和Au(I)形成的单核配合物。在B3LYP/6-311++G**和MP2/6-311++G**水平上，首先研究了11种菱形分子C3H2B的衍生物：C3H2BX（X=CH3，CH2CH3，CH(CH3)2，C(CH3)3，CF3，CH2C(CH3)3，CH2C(CN)3，Cl，NO2，OH和NH2）的结构、稳定性和轨道性质，发现这些分子的HOMO与羰基，卡宾，CNCH3，和CH2PR3的HOMO相似，属于碳端σ给予体类型轨道。进一步，研究了这11种衍生物与AgCl和AuCl形成的单核配合物的结构和性质。计算结果表明这些配合物能量最低的结构是稳定的，并且均包含一个平面碳(ptC)，因此得到了一种设计包含ptC化合物的新方法。
2. 氮杂环卡宾衍生物和菱形分子C3H2B衍生物与Ag(I)和Au(I)形成的多核环状配合物。基于实验上合成的双核环状Ag(I)和Au(I)氮杂环卡宾配合物的结构，得到了3种稳定的氮杂环卡宾衍生物C3H3N2X (X=CH2CONH-，CONH-，CH2C3H3N2)和3种菱形分子C3H2B衍生物C3H2BX (X=CH2CONH-，CONH-，CH2CH2C3H2BCH2)。而且，还研究了16种Ag(I)和Au(I)分别与3种氮杂环卡宾衍生物和3种菱形分子C3H2B衍生物形成的双核、三核和四核Ag(I)和Au(I)环状配合物。优化Ag2(C3H3N2X)2 (X=CH2CONH-和CONH-)的几何结构与实验结果很好的吻合。NBO分析还表明C3H2BX (X=CH2CONH-，CONH-，CH2CH2C3H2BCH2)与Ag(I)和Au(I)形成的多核配合物都包含ptC。M2(C3H3N2CH2C3H3N2)2和M2(C3H2BCH2CH2C3H2BCH2)2 (M=Ag(I)和Au(I))电子吸收能很接近，但其它氮杂环卡宾衍生物和Ag(I)和Au(I)形成的多核配合物的电子吸收光谱比相对应结构菱形分子C3H2B衍生物与Ag(I)和Au(I)形成的多核配合物的电子吸收光谱都明显蓝移。
3. 二元氮杂环卡宾与Ag(I)和Au(I)形成的配合物。以C2H2(C3H2N2)2为结构基元，构建了5种二元氮杂环卡宾分子C4n-2H2n(C3H2N2)2 (n=1-5)，在B3LYP/6-311++G**水平，对每种分子的可能的异构体进行了优化结构和计算频率。计算结果表明：当n=1时，两个NHC在苯环的两对边位置是能量最低的构型；当n=2和3时，两个氮杂环卡宾在并苯分子的反式位置是能量最低的构型；而当n=4和5时，两个氮杂环卡宾在并苯分子的顺式位置为能量最低的构型。而且还研究了这5种二元氮杂环卡宾与Ag(I)和Au(I)形成的20种配合物(MCl)mC4n-2H2n(C3H2N2)2 (M=Ag(I)和Au(I)；m=1-2；n=1-5)进行了结构优化、振动频率计算。结果表明：这20种配合物都可以稳定存在。它们的能隙位于2.22和4.22 eV之间，并随n值的增加而减小。电子光谱分析表明：二元氮杂环卡宾C4n-2H2n(C3N2H2)2 (n=1-5)与Ag(I)和Au(I)形成的配合物的第一电子激发能都随着分子中苯环个数的增加而减小。