Corrole及其锰配合物电子结构与光谱性质的理论研究——取代基效应

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近年来, Corrole大环化合物已经逐渐成为卟啉化学的研究热点。本文应用量子化学方法对周边具有不同取代基的corrole的几何结构、电子结构、电子光谱、红外光谱、拉曼光谱、核磁共振谱等性质进行了理论计算,系统考察了周边取代基对这些corrole大环化合物的结构及其光谱性质的影响。论文的主要内容如下:   采用DFT理论的B3LYP/6-31G*的方法对MnⅢTPC、MnⅢTPF5C、MnⅢTPF10C、MnⅢTPF15C四种Corrole的几何结构、电子结构进行了研究;同时采用TD-DFT的方法计算了电子光谱并对其进行了详细的归属。   采用密度泛函(DFT)方法对八个中位有不同取代基的A3型corrole进行了几何结构优化和核磁共振(NMR)理论计算。几何优化结果显示5,10,15-三苯基corrole的两个环内NH异构体的中位苯环空间排布方向不同。此外,虽然A3型corrole两个环内NH异构体的能量相差不大,但两异构体的Boltzman分布概率却有较大的不同,且受取代基影响很大。因而在计算NMR时必须对两异构体的理论化学位移做Boltzman统计平均处理。NMR计算结果表明,在B3LYP/6-311+G(2d,p)//B3LYP/6-31G(d,p)水平下可以得到较为合理的corrole的1H-NMR化学位移结果.β位氢的化学位移与取代基Hammett常数δp+的大小成正比关系.此外,由于corrole大环的低对称性,取代基对不同位置β位氢的NMR影响程度不同,其β位氢化学位移的大小和顺序与中位取代基的电子效应和corrole的立体结构因素有关。   在B3LYP/6-31G*水平上对一系列周边具有不同F取代的Mn(Ⅲ)-corrole的阴、阳离子进行了理论计算,详细分析了周边F取代对Mn(Ⅲ)-corrole的阴、阳离子的几何结构、电荷分布、自旋密度分布、电离能、电子亲和能的影响。   在B3LYP/6-31G*水平上对一系列free-base corrole、Mn(Ⅲ)-corrole、Mn(Ⅴ)O-corrole进行了频率计算,得到了相应的红外光谱和拉曼光谱,并进一步对其振动模式进行了详细的归属。
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