, , ,

"Квантовохимические расчеты электронной структуры, магнитых, электрохимических и спектральных свойств комплеков переходных и редкоземельных металлов с диамагнитными и парамагнитными органическими лигандами". Алексей Анатольевич Дмитриев, НГУ, ИХКГ СО РАН, 18.5.2020

ickc_nsu_aadmitriev_202005.pdf

Состав коллектива

Аннотация

Работа посвящена исследованию электронной структуры и свойств комплекса [(4-NIT-Py)2Mn(Diox)2] с переходным 3d-металлом Mn, двумя редокс-активными диоксоленовыми лигандами и нитронил-нитроксильными радикалами. Редокс-активные лиганды могут быть легко окислены или восстановлены и служат резервуаром для электронов, что позволяет получать системы с интересными электронными, электрохимическими, каталитическими и магнитными свойствами. Наличие нитронил-нитроксильных лигандов позволяет создавать соединения с высоким спином и особыми магнитными свойствами. На основе данных РСА для комплекса [(4-NIT-Py)2Mn(Diox)2] было ранее предложено наличие валентного таутомеризма, (Cat)MnIV(Cat) ↔ (Cat)MnIII(SQ) ↔ (SQ)MnII(SQ). Оценка эмпирических “метрических состояний окисления” (MOS) для обоих диоксоленовых лигандов дает величины -1.97, соответствующие лигандам в Cat формах. Были выполнены многоконфигурационные квантово-химические расчеты электронной структуры комплекса CASSCF и CASSCF/NEVPT2 методами. Кроме того, было учтено спин-орбитальное взаимодействие (СОВ) с применением усредненных по состояниям CASSCF расчетов и MRCI процедуры. Однако, учет СОВ существенно не изменил электронную структуру комплекса и привел только к слабому расщеплению спиновых мультиплетов. Расчеты предсказывают, что комплекс [(4-NIT-Py)2Mn(Diox)2] имеет основное секстетное состояние с двумя квартетными и одним дублетным состоянием, находящимися в энергетическом диапазоне 2 см-1. Их волновые функции имеют практически равные вклады от трёх идентичных конфигураций, отличающихся друг от друга населенностью связывающей и разрыхляющей комбинаций НСМО одного диоксоленового лиганда и 3d-орбиталей марганца, притом НСМО второго диоксоленового лиганда заселена двумя электронами во всех случаях. Это говорит о наличии равновесия между двумя формами, (SQ)MnIII(Cat) ↔ (Cat)MnIII(SQ). Учет динамической корреляции приводит к существенному понижению по энергии части возбужденных уровней, для которых имеется небольшой вклад от конфигурации (SQ)MnII(SQ), что свидетельствует о валентном таутомеризме, (Cat)MnIII(SQ) ↔ (SQ)MnII(SQ). Таким образом, невозможно однозначно говорить о валентном состоянии комплекса, основываясь только на экспериментальных данных. Температурные зависимости магнитной восприимчивости были частично воспроизведены в многоконфигурационных расчетах. Нитронил-нитроксильные радикалы слабо влияют на магнитные свойства комплекса [(4-NIT-Py)2Mn(Diox)2], которые в основном определяются обменным взаимодействием между спинами на 3d-орбиталях марганца и НСМО диоксоленовых лигандов и большим расщеплением в нулевом поле.