Coordination Chemistry Reviews 213 (2001) 51 – 77
The characteristic IR spectra of heterothiometallic cluster compounds
Chi Zhang a, Guo-Cheng Jin a, Jin-Xi Chen a,
Xin-Quan Xin a,*, Ke-Ping Qian b
a State Key Laboratory of Coordination Chemistry, Department of Chemistry, Nanjing Uniuersity,
Nanjing 210093, PR China
b Department of Physiology, Uniuersity of Florida, Miami, FL 100274, USA
Received 3 January 2000; received in revised form 14 April 2000; accepted 5 June 2000
Contents
Abstract 52
- Introduction 52
- General study 52
-
Classification and explanation 58
- The clusters containing one M atom and no O atom 59
- The clusters containing one M atom and one O atom 60
-
The clusters containing di- or poly-M atoms 66
- Trinuclear clusters (two M atoms and one M atom) 66
- Hexanuclear clusters 66
- Heptanuclear clusters (two M atoms and five M atoms) 68
- Octanuclear clusters 68
- Dodecanuclear clusters (four M atoms and eight M atoms) 69
- Tetradecanuclear clusters (four M atoms and ten M atoms) 69
- Eicosanuclear clusters (eight M atoms and 12 M atoms) 70
-
Discussion 71
- Different coordination environments of sulfur atoms 72
- Different d-electron configuration 72
- Influence of periphery ligands 72
- Coupling vibrations 73
- Conclusions 73
* Corresponding author. Tel.: 86-25-3593132; fax: 86-25-3314502.
E-mail address: xxin@netra.nju.edu.cn (X.-Q. Xin).
0010-8545/01/$ - see front matter copy; 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved. PII: S0010-8545(00)00377-5
52 C. Zhang et al. / Coordination Chemistry Reuiews 213 (2001) 51 – 77
Abstract
This article summarizes and presents the obtainable characteristic IR spectra of the existing heterothiometallic cluster compounds containing the [MXS3]2 minus; (X=O, S; M=V, Mo, W, Re) moiety. The M–S stretching vibration modes are classified into four categories including r(M–St), r(M–micro;2-S), r(M–micro;3-S) and r(M–micro;4-S) according to the different conjunc- tion ways between the transition metal and sulfur atoms. The structures of the heteroth- iometallic cluster compounds could be inferred from their characteristic IR spectra, the core structurersquo;s symmetry of the heterothiometallic clusters and the M/M ratio. copy; 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved.
Keywords: Characteristic IR spectra; Heterothiometallic cluster compounds
Introduction
Heterothiometallic cluster chemistry is one of the most important and active areas in inorganic and physical chemistry [1 – 6] because it plays a special role in catalysis reactions [7 – 10], biological processes [11 – 13] and advanced materials [14 – 16]. During the past two decades, over 300 heterothiometallic cluster com- pounds containing the [MXS3]2 minus; (X=O, S; M=V, Mo, W, Re) moiety have been synthesized and studied extensively [17 – 19]. However, the IR spectra of the heterothiometallic clusters have not been studied and summarized systematically. The relationship between the IR spectra of the heterothiometallic clusters and their structures has not been investigated thoroughly. The IR spectra of heterothiometal- lic cluster compounds as well as their UV– vis spectra, Elemental analyses and Raman spectra are usually regarded as supplemental proofs of the crystal structures determined by X-ray diffraction. In this article, the characteristic IR spectra of the heterothiometallic clusters with the [MXS3]2 minus; moiety are studied and summarized systematically. The structures of the heterothiometallic clusters could be inferred by studying and analyzing their characteristic IR spectra, the core structurersquo;s symme- try, and the M/M ratio.
General study
The low wave-number region of the IR spectra of heterothiometallic cluster compounds containing the [MXS3]2 minus; (X=O, S; M=V, Mo, W, Re) moiety has proven valuable in arguments concerning their electronic and structural characteris- tics [1b,17,19]. The [MXS3]2 minus; moiety as a bidentate ligand always coordinates with M (M=Cu, Ag, Au, Pd, Pt, Zn, Cd, Hg, Fe, Co, Ni, Sn, Ru) in the pattern of , while according to our knowledge, only one example (Table 1, no. 95) with another conjunct pattern M–S–M, has been found.
The molecular spherical space arrangement of every heterothiometallic cluster compound containing the [MXS3]2 minus; moiety may be divided into three spheres. There are four or three sulfur atoms and one oxygen atom in the first sphere. The
Table 1
IR spectral parameters of the first category of the heterothiometallic cluster compounds
Number
Compound
M–St M–micro;2-S M–micro;3-S M–micro;4-S M-micro;c-S Symmetry group of core Ref.
C. Zhang et al. / Coordination Chemistry Reuiews 213 (2001) 51 – 77
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1 |
[NH4]2[MoS4] |
480 |
Td |
[23] 剩余内容已隐藏,支付完成后下载完整资料 一、引言 因为异硫金属簇合物在催化反应,生物过程和高级材料中起着特殊作用,所以对异硫金属簇合物的研究一直是无机和物理化学中最重要和最活跃的领域之一。在过去的二十年里, 已经合成了包含[MXS3] 2 (X = O,S; M = V,Mo,W,Re)部分的300多种异硫金属簇化合物。然而,对异硫金属簇合物的红外光谱还没有进行系统的研究和总结,同时异硫金属簇合物的红外光谱与其结构之间的关系尚未得到深入的研究。异硫金属-羟基化合物的红外光谱及其紫外-可见光谱、元素分析和拉曼光谱通常被认为是x射线衍射确定晶体结构的补充证据。在这篇文章中, 对异硫金属簇化合物的特征红外光谱(MXS3)2minus;一部分系统地进行了研究和总结。通过研究和分析异硫金属簇化合物的红外光谱特征、核结构的对称性和M/M比值,可以推断异硫金属簇化合物的结构。 二、一般性研究 低波数的区域里,异硫代金属簇合物的红外光谱包含[MXS3]2minus;(X = O年代;M=V, Mo, W, Re)的部分在关于它们的电子和结构特征的争论中被证明是有价值的。作为双齿配体的[MXS3] 2-部分总是以M(M= Cu,Ag,Au,Pd,Pt,Zn,Cd,Hg,Fe,Co,Ni,Sn,Ru)的模式存在,而据我们所知,只有一个例子(表1,第95号)与另一个合相模式M-S-M被发现。含有[MXS3] 2 - 部分的每种异硫代金属簇化合物的分子球形空间排列可以分成三个球。 第一个球体中有四个或三个硫原子和一个氧原子 表1第一类异硫金属簇化合物的红外光谱参数(表格略) 氧原子和硫原子直接与过渡金属原子M连接形成一个M-Ot键和四种M-S键。 根据硫原子与M和M的配位数,S与M的组合模式可以分为四类:M-St,M-mu;2-S,M-mu;3-S和M-mu;4-S。 过渡金属原子M可以被认为是该团簇的“核心”。 M原子通过M和硫原子结合在第一个球体周围。在分子空间结构中,M -S键被认为是团簇的第二个球体,这其中各种配体与M原子协调。这种协调被认为是另一类领域。 在本文中,我们将仅考虑前两个球体内的分子构型对M-S键的影响。含有[MXS3] 2 - 部分的每个异硫金属簇化合物的分子球形空间排列示意图如下(图1)。
M-Sx(x = t,mu;2,mu;3,mu;4)的四种不同模式导致M-Sx的键距离差异,并因此导致IR光谱中伸展振动的相应频率的差异。随着硫原子配位数的增加,M-S距离扩大,M-S键减弱。 900cm -1附近的红外吸收和400-525cm -1附近的红外吸收分别归因于r(M-Ot)和M-S伸缩振动[17,20-22]。团簇化合物中硫原子的键合增加可能导致M-S伸缩振动明显的红移趋势。 M-S伸缩振动频率按照如下顺序降低:r(M-St)gt; r(M-mu;2-S)gt; r(M-mu;3-S)gt; r(M-mu;4-S)。 M-St吸收约为480-525cm-1,460plusmn;15cm-1吸收归因于r(M-mu;2-S),M-mu;3-S的振动频率等于445plusmn;10cm -1和r(M-mu;4-S)位于440-420cm-1的区域内。对于同构Mo(W)/ S / M簇化合物,M-S和M-Ot伸缩振动频率具有以下顺序:r(Mo-S)gt; r(W-S),r(Mo-Ot)lt;r(W-Ot)。这可能表明异硫金属簇合物的结构与不同类型M-S的红外振动频率之间可能存在一定的对应关系。 根据这些观察结果,我们尝试从其特征红外光谱中推断出含有[MXS3] 2 - 部分的异硫代金属簇化合物的核心结构,通过元素分析(EA)测定M / M比率(M = V,Mo ,W,Re; M= Cu,Ag,Au,Pd,Pt,Zn,Cd,Hg,Fe,Co,Ni,Sn)。 方案1: M / S / M异硫代金属团簇与单-M(M = V,Mo,W,Re)原子的13种结构骨架。
方案2:利用IR和EA的结果推断M / S / M异硫金属团簇的核心结构与一个M原子的推理过程。
三、分类和解释 现有的M / S / M(M = V,Mo,W,Re; M= Cu,Ag,Au,Pd,Pt,Zn,Cd,Hg,Fe,Co,Ni,Sn)异硫代金属簇合物可以分为三类:[MS4Mn](n = 1-10),[MOS3Mn](n = 1-3)和[Mm(XS3)a(S4)bMn](m = 2-8 ,n =1-12,a = 0-4,b = 0-4,X = O,S)。 前两个类别都包含一个M原子。 然而,第二组(n = 1 - 3)可以区别于第一组(MS4Mrsquo;)(n = 1 - 10)通过M-Ot吸收带位于范围880 - 940厘米minus;1。第三类含有二聚物-巯基类化合物。图1展示了13种已知的单m簇结构骨架。方案2和方案3说明了预测M/S/M的异硫金属簇化合物核心结构的典型方法及其初步构型。 方案三:通过使用IR和EA的结果推断M / S / M异质金属二核和多核M原子簇核心结构的过程。
3.1。 含有一个M原子且不含O原子的簇 第一组簇的IR光谱参数示于表1和表4中。对于这种簇,在900cm -1附近没有强吸收M-O带r(M-Ot)。 进一步分类可以如下开发:
集群的类型M/M 图号. r (M–St) r (M-micro;2-S) r (M–micro;3-S) r (M–micro;4-S) 不在表格中
Di- 1:1 2a ● ● 5–7, 46–49, nuclear 94, 95, 173– 181, 185– 199
没有报道IR结果 3.2。 含有一个M原子和一个O原子的簇 表2中示出了第二组簇的IR光谱参数。对于这种类型的团簇,在900cm-1附近有一个很强的M-O吸收带r(M-Ot)。 这与表1中列出的有明显的区别。这些具有五类骨架的聚类如下所示:(表格略)
表2
表3 表4 含M原子(M= Pd,Pt,Zn,Cd,Hg,Fe,Co,Ni,Sn,Ru)的异硫代金属簇化合物的红外光谱参数(表格略) 具有图1和图2的结构的那些簇的M / M比和M-X(X = Ot,mu;3-S)伸缩振动频率。 4(b,c,d)是相似的。 它们的结构差异可以在其分子空间排列的第三个领域找到。 3.3。 含有二或多M原子的团簇 第三组含有O原子且不含O原子的团簇的红外光谱参数位于表3中,而含M团簇(M= Pd,Pt,Sn,Fe,Co,Ni,Zn, Cd,Hg,Ru)列于表4。 3.3.1。 三核簇(两个M原子和一个M原子)(M / M= 2:1) 这组聚类的结构模式是线性的(图9)。 两种特征IR振动r(M-Xt)和r(M-mu;2-S)与两种类型的M-X键有关。 该组群(X = O,S)中的M-Xt键和M-mu;2-S键(表4,编号201-227,230-240)。 (图9) 3.3.2。 六核簇 四种类型的结构方式属于这种类型的集群。 第一类聚集体(图10)具有两个M原子和四个M原子(M / M= 1:2),它们可以被认为是两个蝶形单元[MXS3M2]的组合。图3(b))。因此,在IR光谱(X = O,S)中表现出三种特征伸缩振动模式r(M-Xt),r(M-mu;2-S)和r(M-mu;3-S)(表3, 143,147,162,163)。 在也可以分成两个蝶形单元[MXtS3M2](图3(b))的第二种结构(图11)中,三种包括M-St键的M-S键,M (M-St),r(M-mu;2-S)和r(M-mu;3-S),而M /mu;3-S键和M-mu;3-通过元素分析确定M= 1:2(表3,第141,142,146号)。 到目前为止,就我们所知,接下来的两种结构类型仅由一个例子来表示。第三种类型(图12)可以认为是由两个双核单元[M(St)2S2Sn](图2(a))和两个蝶形单元[MStS3Sn](图3(b))包含四个W原子和两个Sn原子(W / Sn = 2:1)。六个W-St键,八个W-mu;2-S键和两个W-mu;3-S键与相应的特征红外吸收带形成(表4,第229页)。 结合三个双核单元[M(St)2S2Fe](图2(a)),由三个W原子和三个Fe原子(W / Fe = 1:1)构成第四类簇(图13) 仅含有W-St键和W-mu;2-S键。 两种类型的红外吸收r(W-St)和r(W-mu;2-S)与上述两种类型的W-S键(表4,第228号)对比。 这些异常的异硫金属簇化合物都易于通过其IR和EA区别于其他种类的簇。
图 10.
图11.
图12. 、
图. 13.
图 14. 3.3.3。 七核团簇(两个M原子和三个M原子) 该骨架(图14)可以看作是由一个蝴蝶形单元[MXtS3M2](图4(b))和一个巢形单元[MXtS3M3](图4(b) )),这导致与其特征IR谱相对应的三种伸缩振动频率r(M-Xt),r(M-mu;2-S)和r(M-mu;3-S)。 其相当于2:5的M / M比值是显着的(X = O,S)(表3,第144,148,150,1 剩余内容已隐藏,支付完成后下载完整资料 资料编号:[23803],资料为PDF文档或Word文档,PDF文档可免费转换为Word |
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