1,3-二(1-二茂铁磺酰基-2-苯并咪唑)丙烷的合成、单晶结构和量子化学研究

合成了新型的1,3-二(1-二茂铁磺酰基-2-苯并咪唑)丙烷(BFBP).用红外光谱、核磁、质谱和X射线单晶衍射对其结构进行了表征.该晶体结构属正交晶系,空间群为Pnma,晶胞参数为a＝1.30079(13)nm,b＝2.9627(3)nm,c＝1.01257(10)nm,V＝3.9023(7)nm3,Dc＝1.492g/cm3,μ＝0.907mm－1,F(000)＝1816,Z＝4,R1＝0.0506,wR2＝0.1583.晶体结构表明,标题化合物的两个二茂铁磺酰基采取顺式连接方式,即为顺式构象而不是反式构象.运用密度泛函理论,采用B3LYP/6-31G方法,分别对标题化合物的顺式和反式构象进行几何全优化,得到两种优化结构α-BFBP(顺式优化结果)和b-BFBP(反式优化结果).两种优化结构的键长、键角计算值接近,并大多与实验值相一致,说明计算方法正确,计算结果可靠.比较两种优化结构的总能量,α-BFBP的总能量远低于β-BFBP,从热力学角度考虑,α-BFBP的稳定性远高于β-BFBP.比较两种优化结构的HOMO能级,α-BFBP的HOMO能级低于β-BFBP,说明α-BFBP的抗氧化能力强于β-BFBP.比较两种优化结构的前沿轨道间的能量间隙,α-BFBP的能量间隙高于β-BFBP,说明α-BFBP的基态稳定性更好,电子难以激发.总之,量子化学计算结果很好地佐证了实验结果.分析标题化合物采取顺式构象是由丙基锯齿链折叠端方向所决定的.