环硼氧化物及其过渡金属夹心化合物研究

As a prototypical class of the most important boron componuds, boron oxides BnOm have important and interesting applications in chemistry, physics and materials science. Using the density functional theory and photoelectron spectra (PES), our group in recent years reported a series of boron-rich boron oxides which contain B≡B triple bonds and terminal μ1-BO and bridging μ2-BO radicals. We proposed and confirmed the BO/Au/H isolobal analogy in small boron-rich boron oxide clusters. Based upon these results, we apply in this project to do a joint first-principles calculation and PES experimental investigation on the geometrical and electronic structures of cyclic boron oxides and their transition metal sandwich complexes. The proposed project include studies on the geometric and electronic structures of cyclic BnOn(BO)n (n=2-4) and derivatives, the structures and bonding patterns of their transition metal sandwich complexes TM[BnOnXn] (X= BO, H, C6H5, CH3 and so on), the magnetic properties of multi-deck sandwich complexes TMm-1[BnOnXn]m (m≥3), and the experimental preparation of some of the most concerned sandwich complexes. We aim to establish a new family of inorganic aromatic ligands with cyclic BnOn aromatic cores and their transition metal sandwich complexes to open up a new area in boron oxide chemistry.

硼氧化物(BnOm)是最重要的硼化合物之一，在化学、物理和材料研究领域具有重要意义。近年来，本课题组采用密度泛函理论和光电子能谱实验相结合的方法研究了部分富硼氧化物团簇，发现了B≡B三重键及端μ1-BO和桥μ2-BO，提出并证实了BO/Au/H等瓣相似性。在此基础上，本项目将采用第一性原理理论计算和光谱实验研究相结合的方法确定环硼氧化物团簇BnOn(BO)n(n=2-4)的几何和电子结构，系统研究环硼氧化合物及其衍生物作为配体形成过渡金属夹心配合物[BnOnXn]2TM（X=-BO，-H，-C6H5, -CH3等）的结构稳定性和成键特征，探讨相应多层夹心化合物[BnOnXn]mTMm-1 (m≥3)的磁性，实现含B3O3六元环配体的过渡金属夹心化合物的实验室宏量合成, 确立以BnOn环硼氧结构(n=2-4)为核心的一类新颖无机芳香性配体及其过渡金属配合物，开辟硼氧化物研究的新领域。

硼氧化物(BnOm)和硼氢化合物(BnHm)是两种最重要的硼化合物之一，在化学、物理和材料研究领域具有重要意义。本研究项目采用密度泛函理论和从头算方法，研究了一系列硼氧和硼氢化合物，包括（1）无机苯化合物B6O6；（2）具有面基配位的硼羰基化合物B6(BO)7-；（3）双链的硼氢化合物BnH22-。无机苯化合物B6O6预测了一种新型的硼氧化合物，可以作为夹心化合物的配体。具有面基μ3-BO的硼羰基化合物B6(BO)7-具有4c-2e B-B-B-B键，因此这种化合物丰富了我们对硼化合物中化学键的新认识。硼氢化合物BnH22-具有双链几何结构，可以看做为纳米带，对制备硼纳米带具有指导意义。这些研究都扩展了硼氧和硼氢化合物，丰富了硼化学，指导实验制备新型的化合物和材料。总体来说，我们按照研究计划圆满完成了本项目。