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研究生：	陳佩琪
論文名稱：	第十六族碲與過渡金屬(Cr、Mo、Mn)金屬團簇化合物之合成與化性和物性研究
指導教授：	謝明惠
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	化學系 Department of Chemistry
論文出版年：	2007
畢業學年度：	95
語文別：	中文
論文頁數：	207
中文關鍵詞：	金屬團簇物
英文關鍵詞：	Te, Mo, Cr, Mn
論文種類：	學術論文
相關次數：	點閱：121 下載：0
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[1] 碲(Te)-鉻(Cr)系統的研究
將 [Te{Cr(CO)5}3]2-與HBF4或O2反應，會迅速反應生成已知的平面型化合物 [Te2{Cr(CO)5}4]2- (1)，而與有機試劑ClH2C(C6H4)2CH2Cl反應則可得到新的雙聚合化合物 [H2C(C6H4)2CH2Te2{Cr(CO)5}6]2- (2)。利用 HgCl2 分別與 [Te{Cr(CO)5}n]2- (n = 2, 3) 進行反應，可成功合成出以汞橋接之雙聚合金屬團簇化合物 [HgTe2{Cr(CO)5}n] 2- (n = 6, (3); n = 4, (4))，化合物 3 亦可藉由化合物 4 與 HgCl2 試劑反應而獲得。將 [Te{Cr(CO)5}3]2- 更進一步與 Se powder反應，可成功得到一開放型結構化合物 [SeTe{Cr(CO)5}3]2- (6)。此外，我們針對新的化合物與相關的化合物做一系列的比較，並藉由分子軌域理論計算更深入探討其結果。

[2] 碲(Te)-鉻(Cr)-錳(Mn)系統的研究
將化合物 [Te2Cr2Mn2(CO)18]2- (7) 於鹼性丙酮與甲醇混合溶劑中，加熱迴流，可得一特殊混合鉻-錳金屬雙三角錐化合物[Te2CrMn2(CO)9]2- (8)。將化合物8 與 CO氣體於室溫下反應，可得到四角錐封閉型結構化合物 [Te2CrMn2(CO)10]2- (9)。化合物 9 於二氯甲烷溶劑下加熱迴流則進行逆反應而得到化合物 8。化合物8與 O2 氣體在二氯甲烷室溫下反應可生成化合物 9。將Cu(MeCN)4BF4 試劑與化合物 9 反應則得到化合物 8。此二化合物均符合18電子計算規則，然而經由SQUID磁性測量可發現，於室溫 (300 K) 時均呈現S = 1，即具有2個不成對電子，顯示出反鐵磁 (antiferromagnetism) 的現象。另外，我們也利用DFT理論計算來探討此現象。

[3] 碲(Te)-鉬(Mo)系統的研究
將 [Te2Cr3(CO)10]2- (10) 和Mo(CO)6的丙酮溶液加熱反應，不同的反應時間，可得到不同的結果：與4當量的Mo(CO)6 加熱反應2天，可得到包含2個hydride主結構為四面體新型化合物 [H2Te2Mo4(CO)12]2- (11)；將反應時間縮短至1小時，則可得到開放結構混合金屬鉻、鉬新的化合物 [Te2CrMo3(CO)18]2- (12)；將反應時間縮短至30分鐘，得到一已知開放結構化合物 [Te2Cr2Mo2(CO)18]2- (13)。將化合物 13 與2當量的Mo(CO)6於丙酮溶液中加熱反應可得到化合物11。而化合物10與4當量的Mo(CO)6於室溫下反應14 天，僅可得到已知化合物 13。另外，我們也利用DFT理論計算來佐證與推測實驗的過程。

Abstract
[1] Te-Cr system
[Te{Cr(CO)5}3]2- rapidly transformed to the known dimeric open cluster [Te2{Cr(CO)5}4]2- (1) upon the reaction with HBF4 or O2 while the reaction with biphenyl-containing reagent ClH2C(C6H4)2CH2Cl produced the CH2(C6H4)2CH2-bridged dimeric complex [H2C(C6H4)2CH2Te2{Cr(CO)5}6]2- (2) was produced. The reaction of [Te{Cr(CO)5}n]2- (n = 2, 3) with HgCl2 afforded the dimeric Hg-bridged metal clusters [HgTe2{Cr(CO)5}n] 2- (n = 6, (3); n = 4, (4)), respectively. While [Te{Cr(CO)5}3]2- was treated with Se powder, a new open complex [SeTe{Cr(CO)5}3]2- (6) was obtained. Moreover, the new complexes and related reactions were investigated by molecular orbital calculations at the B3LYP level of the density functional theory.

[2] Te-Cr-Mn system
Refluxing [Te2Cr2Mn2(CO)18]2- (7) in a basic acetone/MeOH solution produced the mixed-metal closo-cluster complex [Te2CrMn2(CO)9]2- (8). A novel new square pyramidal cluster, [Te2CrMn2(CO)10]2- (9) could be obtained from the slow diffusion of CO into complex 8 in dichromethane solution. Conversely, complex 9 could reconvert back to complex 8 in refluxing dichromethane solution. When complex 8 was bubbled with O2 in dichromethane at room temperature, complex 9 could also be produced. Besides, complex 9 could react with Cu(MeCN)4BF4 to form complex 8. Interestingly, [Te2CrMn2(CO)9]2- (8) and [Te2CrMn2(CO)10]2- (9) are electron-precise species and each exhibt esceptionally antiferromagnetism properties with an S = 1 (2 unpaired electrons) configuration at 300 K by SQUID analysis. We further investigated the phenomenon by molecular orbital calculations at the B3LYP level of the density functional theory.

[3] Te-Mo system
The reaction of [Te2Cr3(CO)10]2- (10) with Mo(CO)6 in various reaction conditions was systematically studied. A novel new hydrido-tedrahedral cluster [H2Te2Mo4(CO)12]2- (11) was obtained from the reacion of complex 10 with 4 eq Mo(CO)6 in refluxing acetone solution for 2 days, in which the known open-cluster [Te2Cr2Mo2(CO)18]2- (13) and the new open mixed-metal cluster [Te2CrMo3(CO)18]2- (12) were isolated as intermediates by X-ray analyses. Further refluxing of complex 13 with 2 eq Mo(CO)6 in an acetone solution could lead to the formation of the new complex 11. However, the reaction of complex 10 with 4 eq Mo(CO)6 at room temperature for a prolonged time only formed the known complex 13. These reactions were further investigated by molecular orbital calculations at the B3LYP level of the density functional theory.

目錄
中文摘要………………………………………………………………………............    І
英文摘要……………………………………………………………………….............   III

   前言…………………………………………………………………….........    1
1    背景………………………………………………………………….............    1
2    研究目標…………………………………………………..................……...    11
   實驗………………………………………………………..................……...    12
1    一般方法…………………….........................................................................    12
2    [Et4N]2[Te{Cr(CO)5}3]與HBF4的反應…………………….........................    13
3    [Me4N]2[Te{Cr(CO)5}3]與ClH2C(C6H4)2CH2Cl的反應…………………...    14
4    [Et4N]2[Te{Cr(CO)5}2]與HgCl2的反應…………………………………….    14
5    [Et4N]2[Te{Cr(CO)5}3]與HgCl2的反應…………………………………….    15
6    [Et4N]2[HgTe2{Cr(CO)5}4] ([Et4N]2[3])與HgCl2的反應…………………..    16
7    [Et4N]2[Te{Cr(CO)5}2]與O2的反應………………………………………..    16
8    [Et4N]2[Te{Cr(CO)5}3]與O2的反應..............................................................    17
9    [Me4N]2[Te{Cr(CO)5}3]與Se powder的反應…………………....................    17
10    [PPN]2[Te2Cr2Mn2(CO)18] ([PPN]2[7])的合成……………………..............    18
11    [Et4N]2[Te2CrMn2(CO)9] ([Et4N]2[8])的合成……………………................    19
12    [PPN]2[Te2CrMn2(CO)9] ([PPN]2[8])的合成.………………………............    19
13     [PPN]2[Te2CrMn2(CO)10] ([PPN]2[9])的合成……………………..............    20
14    [PPN]2[Te2CrMn2(CO)10] ([PPN]2[9])的加熱反應……………………........    21
15    [Et4N]2[Te2CrMn2(CO)9] ([Et4N]2[8])與O2的反應………………………...    21
16    [PPN]2[Te2CrMn2(CO)10] ([PPN]2[9])與[Cu(MeCN)4][BF4]的反應…….....    22
17    [Et4N]2[Te2Cr3(CO)10] ([Et2N]2[10])的合成………………….…….............    22
18    [Et4N]2[H2Te2Mo4(CO)12] ([Et2N]2[11])的合成…………………….............    23
19    [Et4N]2[Te2CrMo3(CO)18] ([Et2N]2[12])的合成………….............................    23
20    [Et4N]2[Te2Cr2Mo2(CO)18] ([Et2N]2[13])的合成…………………………....    24
21    [Et4N]2[Te2Cr2Mo2(CO)18] ([Et2N]2[13])與Mo(CO)6的反應………………    25
22    [Et4N]2[Te2Cr3(CO)10] ([Et2N]2[10]與Mo(CO)6的反應…………………....    25
23    [Et4N]2[Te2Cr3(CO)10] ([Et2N]2[10]與W(CO)6的反應……………….........    26
24    [PPh4]2[Te8Mo6(CO)18]的合成……………………………………………...    26
25    [Me4N]2[2]、[Et4N]2[3]、[Et4N]2[4]、[Me4N]2[6]、[Et4N]2[8]、[Et4N]2[9]、 [Et4N]2[11]與[Et4N]2[12]的X-ray晶體結構分析………………………….
28
26    磁性分析…………………………………………………………………….    29
26-1    [PPN]2[Te2CrMn2(CO)9] ([PPN]2[8])的磁性分析………………………….    33
26-2    [Et4N]2[Te2CrMn2(CO)10] ([Et4N]2[9])的磁性分析………………………...    34
26-3    [Et4N]2[Se2Cr3(CO)10]的磁性分析……………………….............................    35
26-4    [PPN]2[Se2Cr3(CO)10]的磁性分析……………………….............................    36
27    電子吸收光譜分析.........................................................................................    37
27-1    [Et4N]2[Te{Cr(CO)5}2]的電子吸收光譜.......................................................    37
27-2    [Me4N]2[Te{Cr(CO)5}3]的電子吸收光譜......................................................    38
27-3    [Et4N]2[H2C(C6H4)2CH2Te2{Cr(CO)5}4]的電子吸收光譜............................    38
27-4    [Me4N]2[H2C(C6H4)2CH2Te2{Cr(CO)5}6]([Me4N]2[2])的電子吸收光譜.....    38
28    電化學分析………………………………………………………………….    39
28-1    [PPN]2[Te2Mn2Cr(CO)9] ([PPN]2[8])的電化學分析.....................................    40
28-2    [PPN]2[Te2Mn2Cr(CO)10] ([PPN]2[9])的電化學分析....................................    40
29    DFT理論計算………………………………………………………………    41
   結果………………………………………………………………….………    51
1    Te-Cr-CO 系統……………………………………………………………..    51
1-1    [Et4N]2[Te{Cr(CO)5}3]與HBF4的反應…………………….........................    52
1-2    [Me4N]2[Te{Cr(CO)5}3]與有機試劑ClH2C(C6H4)2CH2Cl的反應...............    52
1-3    [Et4N]2[Te{Cr(CO)5}n](n = 2, 3)與異核金屬HgCl2的反應………………..    53
1-4    [Et4N]2[Te{Cr(CO)5}3]與O2的反應..............................................................    55
1-5    [Me4N]2[Te{Cr(CO)5}3]與Se powder的反應…………………....................    56
2    Te-Cr-Mn-CO 系統………………………………………………………...    57
2-1    [PPN]2[Te2Cr2Mn2(CO)18] ([PPN]2[7])之合成……………………..............    57
2-2    [PPN]2[Te2CrMn2(CO)9] ([PPN]2[8])之合成.………………………............    58
2-3    [PPN]2[Te2CrMn2(CO)9] ([PPN]2[8])與CO的反應
[PPN]2[Te2CrMn2(CO)10] ([PPN]2[9])之合成……………………................
60
2-4    [PPN]2[Te2CrMn2(CO)10] ([PPN]2[9])的加熱反應……………………........    61
2-5    [PPN]2[Te2CrMn2(CO)9] ([PPN]2[8])與O2之反應…………………………    62
2-6    [PPN]2[Te2CrMn2(CO)10] ([PPN]2[9])與[Cu(MeCN)4][BF4]之反應……...    62
3    Te-Mo-CO 系統……………………………………………………….........    64
3-1    [Et4N]2[Te2Cr3(CO)10] ([Et4N]2[10])之合成………………….…….............    64
3-2    [Et4N]2[H2Te2Mo4(CO)12] ([Et4N]2[11])之合成…………………….............    65
3-3    [Et4N]2[Te2CrMo3(CO)18] ([Et4N]2[12])之合成………….............................    67
3-4    [Et4N]2[Te2Cr2Mo2(CO)18] ([Et4N]2[13])之合成……………………………    69
3-5    [Et4N]2[Te2Cr2Mo2(CO)18] ([Et4N]2[13])與Mo(CO)6的反應………………    69
3-6    [Et4N]2[Te2Cr3(CO)10] ([Et4N]2[10]與Mo(CO)6的反應………………........    71
3-7    [Et4N]2[Te2Cr3(CO)10] ([Et4N]2[10]與W(CO)6的反應………………........    72
4    晶體結構解析……………………………………………………….………    74
4-1    [Me4N]2[H2C(C6H4)2CH2Te2{Cr(CO)5}6]([Me4N]2[2])的晶體結構解析….    74
4-2    [Et4N]2[HgTe2{Cr(CO)5}4] ([Et4N]2[3])的晶體結構解析………………….    76
4-3    [Et4N]2[HgTe2{Cr(CO)5}6] ([Et4N]2[4])的晶體結構解析...………………..    78
4-4    [Me4N]2[Se Te{Cr(CO)5}3] ([Me4N]2[6])的晶體結構解析...……………....    80
4-5    [Et4N]2[Te2CrMn2(CO)9] ([Et4N]2[8])的晶體結構解析……………………    82
4-6    [Et4N]2[Te2CrMn2(CO)10] ([Et4N]2[9])的晶體結構解析…………………...    84
4-7    [Et4N]2[H2Te2Mo4(CO)12] ([Et2N]2[11])的晶體結構解析...………………..    86
4-8    [Et4N]2[Te2CrMo3(CO)18] ([Et2N]2[12])的晶體結構解析...………………..    88
   討論…………………………………………………………………...……..    90
1    Te-Cr-CO系統探討…………………………................................................    90
1-1    [Et4N]2[Te{Cr(CO)5}3]與HBF4的反應探討…………………….................    91
1-2    [Me4N]2[Te{Cr(CO)5}3]與ClH2C(C6H4)2CH2Cl的反應探討……………...    92
1-3    [Et4N]2[Te{Cr(CO)5}n](n = 2, 3)與異核金屬HgCl2的反應探討…………..    93
1-4    [Et4N]2[Te{Cr(CO)5}3]與O2的反應探討......................................................    94
1-5    [Me4N]2[Te{Cr(CO)5}3]與Se powder的反應探討…………………...........    95
1-6    Te-Cr-CO系統相關化合物晶體結構探討…………………………………    96
1-7    Te-Cr-CO系統相關化合物之DFT理論計算結果分析…………………...    98
1-8    Te-Cr-CO系統相關化合物之電子吸收光譜與理論計算綜合探討............    104
2    Te-Cr-Mn-CO系統探討………………………….........................................    109
2-1    [PPN]2[Te2Cr2Mn2(CO)18] ([PPN]2[7])的合成探討……………………......    109
2-2    [PPN]2[Te2CrMn2(CO)9] ([PPN]2[8])的合成探討………………….............    110
2-3    [PPN]2[Te2CrMn2(CO)9] ([PPN]2[8])與CO的反應探討
[PPN]2[Te2CrMn2(CO)10] ([PPN]2[9])的合成探討……………....................
113
2-4    [PPN]2[Te2CrMn2(CO)10] ([PPN]2[9])的加熱反應探討………………........    115
2-5    [PPN]2[Te2CrMn2(CO)9] ([PPN]2[8])與O2的反應探討……………………    116
2-6    [PPN]2[Te2CrMn2(CO)10] ([PPN]2[9])與[Cu(MeCN)4][BF4]的反應探討….    116
2-7    Te-Cr-Mn-CO系統與相關化合物晶體結構探討.........................................    117
2-8    Te-Cr-Mn-CO系統與相關化合物磁性與電子順磁共振探討.....................    119
2-8a    [PPN]2[Te2CrMn2(CO)9] ([PPN]2[8])的磁性探討………………………….    120
2-8b    [Et4N]2[Te2CrMn2(CO)10] ([Et4N]2[9])的磁性探討………………………...    120
2-8c    [Et4N]2[Se2Cr3(CO)10]與[PPN]2[Se2Cr3(CO)10]的磁性探討.........................    121
2-9    Te-Cr-Mn-CO系統化合物之DFT理論計算結果分析……………………    122
2-10    Te-Cr-Mn-CO系統化合物電化學分析.........................................................    125
3    Te-Mo-CO系統探討………………………………………………………..    128
3-1    [Et4N]2[H2Te2Mo4(CO)12] ([Et4N]2[11])的合成探討…………………….....    129
3-2    [Et4N]2[Te2CrMo3(CO)18] ([Et4N]2[12])與[Et4N]2[Te2Cr2Mo2(CO)18] ([Et4N]2[13])的合成探討…………...............................................................
131
3-3    [Et4N]2[Te2Mo4(CO)18]與Mo(CO)6的反應探討…………………………...    133
3-4    [Et4N]2[Te2Cr2Mo2(CO)18] ([Et4N]2[13])與Mo(CO)6的反應探討…………    134
3-5    [Et4N]2[Te2Cr3(CO)10] ([Et4N]2[10]與Mo(CO)6的反應探討………………    136
3-6    [Et4N]2[Te2Cr3(CO)10] ([Et4N]2[10]與W(CO)6的反應探討…………..........    137
3-7    Te-Mo-CO系統相關化合物晶體結構探討………………………………..    138
3-8    Te-Mo-CO系統相關化合物之DFT理論計算結果分析…………………..    141
   結論………………………………………………………………………….    145
   參考資料………………………………………………………………...…..    147
   附圖目錄……………………………………………………………….........    A-1
   附表目錄……………………………………………………………….........    B-1
                                

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