低温基质隔离红外光谱研究硅-过渡金属氢桥键

The structure and the bonding theory of Si-H-M hydrogen bridge bond (HBB) which were existed in the reaction product between the SiH4/SiD4 and transition metal atoms are going to be studied by matrix-isolatd infrared spectroscopic. After assignment of infrared frequency and the quantum chemistry calculation, the bond formation mechenism of this kond of hydrogen bridge bond is discovered which could make up the silicon chemistry of structure chemistry and explain the corresponding chemical reactions.

本研究拟用低温基质隔离红外光谱方法，研究SiH4及其同位素取代物SiD4 与过渡金属反应产生的产物结构，结合量子化学理论计算，对其红外吸收光谱进行归属，重点研究硅-过渡金属氢桥键（Si-H-M）的结构特征和成键机理，阐明其形成机制。从而揭示这类 "氢桥键" 的成键规律。此研究能拓展结构化学中的硅化学理论，为相关化学反应提供理论基础。

本项目拟用低温基质隔离红外光谱方法，研究SiH4及其同位素取代物SiD4与过渡金属反应产生的产物结构，结合量子化学理论计算，对其红外吸收光谱进行归属。重点研究硅-过渡金属氢桥键（Si-H-M）的结构特征和成键机理，阐明其形成机制，从而揭示这类“氢桥键”的成键规律。研究表明，Si-H的碱性较强，易于贡献出一部分电子，而过渡金属原子具有空轨道可以接受电子，另一方面，过渡金属原子的d，f电子也有离域性，而Si-H 反键轨道可以接受离域的π电子，这种“donor-acceptor”机理是Si-H-M氢桥键稳定的主要原因。实验观察到第四副族（Ti, Zr, Hf）, 镧系元素（Ce）, 第五副族 （V, Nb, Ta）等均有此类氢桥键。比较而言， SiH4 与主族元素（B, Be, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Te）更容易形成插入结构（H3SiMH）和 硅烯类结构 （H2Si=MH2)。此研究能拓展结构化学中的硅化学理论，为相关化学反应提供理论基础。