茂金属化合物电子结构与催化活性关系的研究

【摘要】：本论文用Gaussion 03量子化学计算程序包,用密度泛函方法(DFT-B3LYP,6-31G*),首次计算了[2-(3,4-二苯基环戊二烯基)-4-R-6-R′-苯氧基]二氯化钛(R=叔丁基、氢;R′=叔丁基、甲基、苯基);[2-(2,3,4,5-四甲基环戊二烯基)-4-R-6-R′-苯氧基]二氯化钛(R=叔丁基、氢;R′=叔丁基、甲基、苯基);二(4-R-1,2-二苯基环戊二烯基)二氯化锆(R=氢、甲基、苯基)三个系列十一个化合物的分子结构和电子结构,讨论了化合物的分子结构和电子结构对催化活性的影响。研究结果表明,茂金属化合物的催化活性取决于其分子结构和电子结构;是取代基的立体效应和电子效应综合起作用的结果。首次从电子结构的角度提出了茂金属化合物催化活性与LUMO中金属的d轨道密切相关。金属的d轨道在催化作用中起最重要的作用。取代基的改变使催化活性升高,本质是使起催化作用的轨道中dx~2-y~2系数增加。同时还计算了这十一个化合物的紫外光谱,计算结果与实验测得值相符。 本论文按文献方法合成了二(4-R-1,2-二苯基环戊二烯基)二氯化锆(R=氢、甲基、乙基、正丙基、正丁基、苯基),[2-(3,4-二苯基环戊二烯基)-4-R-6-R′-苯氧基]二氯化钛(R=叔丁基,氢;R′=叔丁基、甲基、苯基),[2-(2,3,4,5-四甲基环戊二烯基)-4-R-6-R′-苯氧基]二氯化钛(R=叔丁基、氢;R′=叔丁基、甲基、苯基)三个系列十四个茂金属配合物,并通过用元素分析、核磁共振谱等测试手段对化合物进行了表征。测定了十四个茂金属配合物的紫外光谱。还研究了二(4-R-1,2-二苯基环戊二烯基)二氯化锆(R=氢、甲基、乙基、正丙基、正丁基、苯基)这一系列配合物的发光性能,讨论了环戊二烯基上4位取代基R对紫外吸收波长和荧光发射波长的影响。同时还采用THF作溶剂,TBAPF_6作支持电解质,利用玻碳电极作为研究电极,用循环伏安法研究了该系列的电化学行为。总结了取代基R对化合物阴极峰电势的影响。结果表明,取代基R的立体效应起决定性因素。