新型双稳态磁分子簇的构筑与性质调控

具有双稳态的小分子因其具有开关和信息存储等特性和尺寸小、成本低的优点而在分子开关、高密度信息存储材料及功能分子器件等领域受到广泛关注。本工作将研究一类因能发生可逆的分子内电子转移而导致自旋转变（charge-transfer induced spin transitions，CTIST）的磁双稳态氰基多金属簇合物。通过对配体的精心设计、选择和基团修饰，有目的地系统控制系列配体的给电子能力和场强，由此得到相应的可调控性能的新型磁双稳态功能分子材料；结合相关化合物光谱、结构、电化学和热、光、压力等磁学行为的研究，尝试建立这类CTIST化合物的定性或半定量的光谱和电势判据；揭示构筑可逆分子内电子转移特性的氰基双金属簇的配体选择规律，并探索除配体以外其它影响氰基双金属簇合物发生分子内电子转移行为的因素；设计合成在室温范围内具有此类特性的双稳态磁性分子簇。

具有双稳态的磁性小分子是目前分子开关、高密度信息存储材料及功能分子器件等领域的研究热点。本工作主要研究了一类氰基桥联的多核化合物的设计、合成与性质。通过使用精心设计、选择以及基团修饰的含氮多齿配体，构筑了系列的氰桥立方型的八核、四方型的四核和直线型的双核氰基化合物（{FeM}n，M = Co，Fe；n = 1，2，4）；同时，基于合适配体的使用，可以使得这些化合物能够发生对外界条件（如：温度、光、压力等）响应的分子内电子转移而导致的自旋转变（CTIST）现象。通过系列化合物的设计与合成，揭示了影响分子内电子转移氰基金属簇合物的配体选择规律，并探索除配体以外其它影响氰基双金属簇合物发生分子内电子转移行为的因素。主要取得以下结果：.本工作重点研究了一些影响这类分子内电子转移化合物双稳态性质的主要因素，发现：1）这些化合物中两类金属中心上的戴帽配体的sigma给电子能力（碱性）和pai受体能力（配体场强）对化合物的能否发生分子内电子转移和转变温度的高低起到决定性的作用；只有当两类金属中心上的配体选择恰当时才能发生这种分子内电子转移致双稳态现象。2）{FeCo}n体系化合物中与氰桥相关的金属中心结构框架的扭曲程度也强烈地影响着转变温度。3）其它影响因素主要是通过分子间作用力来影响辅助配体或者氰根，间接影响金属中心的电极电势，从而改变转变温度或者开关分子内电子转移行为。4）分子之间的强的pai-pai作用、氢键作用会导致磁滞现象。.本工作设计合成了一系列混合价氰桥八核{FeII/III4FeIII/II4}化合物，获得了一例具有分子内电子转移行为的这种混合价化合物（低温{FeIIILS-CN-FeIILS}高温{FeIILS-CN-FeIIIHS}）。获得了一例分子内电子转移的转变温度在室温范围的立方型{FeCo}4化合物。.本工作获得的关于影响分子内电子转移致自旋转变的氰基金属簇合物的配体选择规律、CN—M键角及簇合物骨架扭曲对转变温度的影响以及其它因素如何影响转变温度的结果为有目的地设计合成这类双稳态化合物奠定了基础和提供了参考，为精确调控这类化合物的转变温度提供了指导。