稀土金属夹心化合物向化学键理论挑战

最近,Sussex大学的化学家已把钇、钆和钐等稀土金属原子夹在两个碳原子环之间制成夹心结构的化合物.根据现已承认的化学键规则,这种化合物是不可能制成的.因此这种化合物的制成已向通常的化学键理论提出挑战,并致使化学家去重新考虑稀土元素形成键的方法. 1952年制成第一个夹心化合物二茂络铁,它由两个五角碳环之间夹一个铁原子构成.铁原子利用其一个内层电子与碳环键合,这个内层电子比较靠近铁的外层电子,因此可被吸引供作外加键电子.稀土元素能与碳环键合的外层电子太少,而内层电子得太深,不能参与键合,因此,理论上它们不能形成夹心结构分子.现在该大学的化学家利用稀十元素制成夹心化合物证明理论上可能有错误.他     

邻近C—H键对中心金属原子的配位作用——TiCl_3Me(dmpe)的电子结构和化学键

众所周知,配位化合物中的配体通常是指能与中心金属原子直接形成化学键的原子或原子团,以及Lewis碱、含有不饱和键的共轭体系等。但是,近年来有越来越多的实验事实表明:饱和σ键,特别是饱和C—H键,也有可能作为配体与中心金属原子相互作用。例如,     

HMTTeF·I_(1.5)单晶的合成、电导及晶体结构的特性

由六次甲基四碲富瓦烯(HMTTeF)所形成的有机化合物晶体,有两种可能的化学结合形式:一种是分子中的Te原子离子化,形成离子型化合物;另一种是分子中心共轭π键离子化,或者形成离子型化合物,或者形成混合价态型化合物。至今被报道的HMTTe F化合物晶体都只含有其中一种化学结合形式,而标题化合物晶体则同时含有上述两种化学结合形式。本文将该晶体的晶体结构、化学结合与电导性的关系作简要的讨论。     

硅的新型亚稳金属性同素异形体

从理论上提出了硅的一种新型金属性亚稳相,并通过弹性常数和声子谱的计算验证了该结构在常压下的稳定性.该结构可以通过以?-La Si5为前驱物,将其中的La原子去除获得.该结构中隧道型空隙的存在使其密度低于金刚石型结构的Si-I相.在这种结构中,有40%的硅原子为5配位,其他硅原子为4配位.电子结构的计算表明该结构具有金属导电性.导电性主要由于5配位原子的存在导致价电子出现离域性.配位数的改变也使得硅原子之间发生了一定的电荷转移,出现离子性.该结构的化学键中同时存在共价性、金属性和离子性.     

二苯并型环状溴鎓(钅翁)盐的新合成方法

二苯并型环状溴(钅翁)盐(1)是一类人工合成的溴原子处于环内的化合物.自1952年Sandin报道了第一个二苯并溴五环盐(1,Y=σ键,R=R’=H,X=BF_4)的合成以来,有关这类化合物的研究进展缓慢,究其原因,一是缺少简便的合成方法,二是未开展这类化合物应用方面的研究.     

二苯并型环状溴鎓(钅翁)盐的新合成方法

<正>二苯并型环状溴(钅翁)盐(1)是一类人工合成的溴原子处于环内的化合物.自1952年Sandin报道了第一个二苯并溴五环盐(1,Y=σ键,R=R’=H,X=BF_4)的合成以来,有关这类化合物的研究进展缓慢,究其原因,一是缺少简便的合成方法,二是未开展这类化合物应用方面的研究.     

系列氰化物与双卤分子间卤键的结构和性质

在MP2/aug-cc-pVDZ理论水平上对一系列卤键复合物R-C≡N...BrY(R=F,Cl,Br,C≡CH,CH==CH2,CH3,C2H5;Y=F,Cl,Br)进行了系统的理论研究,采用量子化学从头算、电子密度拓扑分析方法,从分子静电势、复合物的稳定构型、振动频率、电子密度拓扑性质等方面,探讨了卤键作用的本质和性质特征.研究表明,RCN与BrY之间形成n型卤键,属于闭壳层静电相互作用.复合物与单体相比,电子受体Br-Y键的键长增加,振动频率红移.氰化物上取代基的诱导效应对复合物的几何构型、卤键强度、电子密度拓扑性质和原子积分性质等都产生显著影响.分子静电势与卤键强度、键鞍点处电子密度拓扑参数值(ρ(rc),▽2ρ(rc),Gc,Hc,-Gc/Vc)等密切相关.在卤键复合物形成过程中,电荷从RCN向BrY转移,BrY总积分净电荷减小,溴原子能量降低,溴原子偶极矩和原子体积均变小.     

电负性概念的新拓展

电负性概念1932年由Pauling提出, 它与分子中原子的极化率、软硬度、电荷分布等性质之间存在着密切的内在联系, 是人们判断物质性质的重要理论依据. 随着新材料的发展以及各学科之间的相互交叉与渗透, 电负性如今已成为在化学、物理和材料科学等领域均具有广泛应用的基本原子参数. 它的发展经历了原子电负性、离子电负性和键电负性三个阶段, 其中离子电负性是考虑了原子所处具体环境的价态元素电负性, 用于更精确地描述离子和化合物的各种物理化学性质; 键电负性是连接原子电负性和材料性质之间的桥梁, 它能帮助人们更方便、直接地建立材料的宏观性质和微观结构之间的定量关系. 离子电负性和键电负性的提出是对电负性概念的重要拓展, 它们在丰富和发展电负性理论的同时, 在新材料设计方面发挥了重要作用. 该文就电负性概念的研究进展及其在材料研究中的应用作了详细介绍.     

钙钛矿型化合物形成和晶格畸变的规律性

根据已知的489个具有钙钛矿结构的复氧化物,以及若干非钙钛矿结构的复氧化物的实测数据,采用模式识别－原子参数方法总结钙钛矿结构形成和晶格畸变的半经验规律,结果表明：Goldschmidt的t因子只能提供形成钙钛矿结构的必要,条件而非充分条件,必须将离子的半径、元素的电负性、价数等都作为参数,才能建立有效的数学模型,总结和预报钙钛矿结构的形成、畸变和晶胞参数,据此数学模型开发了能检索和预报钙钛结构形成、畸变和晶胞参数的智能数据库、并对未列入数据库的Eu(Mn0.5Ni0.5)O3等8个新发现的化合物的晶型类别作了计算机“预报”,“预报”结果与实验相符。     

甲基亚硝基哌嗪第二活性区与DNA碱基烷化反应机理的MNDO研究

N-亚硝基化合物(NNC)在α-羟基化后生成重氮化物而与DNA结合发挥致癌作用是一已经被普遍接受的概念 但是仅用α-位的活性却在定性和定量两个方面均解释不了NNC的复杂的结构与致癌活性关系.越来越多的试验证据表明非α-位的代谢活化在NNC致癌机理中具有不可忽视的作用.我们曾对153种NNC的结构与致癌活性关系进行了定量模式辨认研究,结果表明:在NNC分子上经代谢产生两个亲电活性中心是形成最终致癌物的必要条件;并且,在α-位的第一活性中心与非α-位的第二活性中心之间的最适作用距离约为280pm;从而证明了NNC致癌作用符合于“双区理论”.根据双区理论,我们还探讨了N-亚硝基化合物中N-N键旋转能障与其致癌性的关系.对于甲基取代的亚硝基哌嗪及有类似结构的化合物比其母体化合物的致癌性有显著增强的现象,我们提出了:环上杂原子的邻基参与作用提高了甲基代谢产物的活性,形成第二亲电活性中心是重要影响因素的观点;这一观点在分析结构参数时发挥了巨大作用.由于确定这一邻基参与作用的机制对于深入探讨NNC致癌机理具有重要意义,本文采用MNDO方法对具代表性的化合物,3,5-二甲基亚硝基哌嗪的甲基代谢活化产物与DNA碱基的反应机理进行了研究.     

FeAl有序相与液相高温相平衡的电子理论计算

FeAl合金是金属间化合物研究的热点之一,高温相平衡是其研究的重要基础.Kikuchi提出的CVM和NIM为合金相平衡及热力学性质的理论计算提供了一种广为利用的方法.吴非和郑伟涛等用此方法曾计算了Fe-Mn,Ag-Au和Au-Cu二元合金相图,取得了较好的结果,但他们的计算仅限于无序固溶体的相平衡.本文在提出计算有序相键能的“部分平均原子模型”的基础上,将Kikuchi的CVM和NIM与余氏电子理论相结合,计算FeAl有序相与液相之间的平衡参数,结果令人满意.     

高氧化态钼簇合物的电子结构和化学键——多中心d-pπ键的存在和性质

本文通过对一系列二至六核高氧化态钼簇合物电子结构的计算和分子轨道分析,提出了该类型钼簇中存在多中心d-pπ这一新化学键形式的观点;导出了半定量计算d-pπ作用能的群轨道角重迭公式;讨论了该公式中的d_M~G轨道空穴数,桥原子能级(或电负性)和几何环境等因素与桥键强度、键长、键角及Mo-Mo'键强度的关系.     

日本开发出“原子层成长观察显微镜”

日本电信电话(株)(NTT)开发出了分辨率极高的能够观察到化合物半导体的结晶表面的“成长过程”的电子显微镜——原子层成长观察显微镜.在世界上首次成功地利用此镜观察到了每一个原子层扩张形成薄膜的全过程。     

过渡金属元素和非过渡金属元素间二元化合物形成规律

应用扩充的Miedema合金相元胞模型,以电负性φ、Wagnet-Seitz元胞电子云密度为nwa^1/3、原子半径R、价电子数Z及其函数张成多维空间,总结过渡金属元素和非过渡金属元素间二元经合物的形成规律,寻找中间化合物形成区域的数学模型,求得的数学模型可用于同类型的“未知”二元合金系化合物形成的预报,其效果比Miedema的二参数模型有较大的改善。     

四苯基丁二烯基稀土化合物的合成及其对丁二烯聚合的催化活性

稀土碳π键型化合物已得到广泛研究,而稀土碳σ键型化合物的合成却报道得较少。1970年Hart等人首次报道了稀土碳σ型化合物LiLn(C_6H_5)_4(Ln=Sc,Y,La,Pr)的合成,1981年Evans等人合成了稀土碳σ键型化合物[(C_5H_5)_2LnC(CH_3)_3](THF)(Ln=Er和Lu)。我们合成了如下两种新型四苯基丁二烯基稀土σ键化合物。相似的d-类化合物的晶体结构证实金属碳键为σ键型。研究了(Ⅰ)中的Nd化合物与三乙基铅配合对丁二烯聚合的催化活性。     

辅酶B_(12)模型化合物的研究——Ⅶ.C_2H_5Co(SB)和RCo(salen)L系列化合物的CNDO/2计算

目前合成系列结构上呈规律性变化的辅酶B_(12)模型化合物和研究其结构与Co—C键性质间的关系,是认识影响辅酶B_(12)中Co-C键稳定性的因素及辅酶的催化作用机制的有效途径.而有关模型化合物的微观反应机制的研究还很少,Lipscomb等人用PRDDO方法计算了简单模型体系CH_3—Co(NH_3)_5;朱龙根等人用非参数自洽场方法计算了模型化合物的各种构型变化对Co—C键强度的影响,Mealli等人用定量分子轨道方法和微扰理论讨论了Co—C键的离解过程,但真正根据模型化合物的晶体结构数据进行量化计算还很少见.     

对“扫帚型”和“瓶刷型”树形的处理技术

阐述了太原市园林绿化工程中出现的千篇一律的“扫帚型”和“瓶刷型”树形的现状.针对其产生的原因和后果,提出了避免这些树形出现而应采取的措施.     

离子束辅助沉积碳氮薄膜的结构与性能

β-C_3N_4是人们根据理论计算而设计的一种目前在自然界尚未发现的新材料.β-C_3N_4具有类似于β-Si_3N_4化合物的晶体结构,其中碳原子为SP~3杂化结构,而氮原子呈现SP~2键原子组态.根据理论模型计算分析,β-C_3N_4应该有比金刚石更大的弹性模量和更高的硬度.β-C_3N_4所具有的结构与性能特征已引起了人们广泛的兴趣,对它将来的开发应用进行预测表明,β-C_3N_4化合物薄膜可望形成优于金刚石的既硬又光滑的新型膜系材料,并且有可能在航空航天等高技术领域获得重要的应用.     

β-SiC(110)表面原子与电子结构的理论计算

用全势缀加平面波方法（FPLAPW）计算了β-SiC及其非极性（110）表面的原子与电子结构。计算出的β-SiC晶体结构参数。晶格常数和体积弹性模量与实验值符合得很好，用平板超原胞模型来计算β-SiC（110）表达的原子与电子结构。结果表明，表面顶层原子发生键长收缩和旋转豫特性，表面阳离子Si向体内移动而阴离子C向表面外移动，这与Ⅲ-Ⅴ族半导体（110）表面弛豫特性相似，表面重构的机制是Si原子趋向于以平面构型的sp^2杂化方式与其三配位C原子成键，C原子趋向于以锥型的p^3试民其三配位Si原子成键，另外表面弛豫实现表面由金属性至半导体性的转变。     

有效键电荷及其应用——1.有效键电荷

化合物的许多性质与分子中的电荷分布有关。因而,描述分子中电荷分布的方法逐步引起重视。在本文,通过对双原子三中心键合模型的探讨和必要的数学处理,研究键电荷的概念、计算方法和在物理化学中的应用。