Chemistry Researches

Chemistry Researches

مطالعه نظری کاتالیست‌های خوشه‌ای کبالت، رودیوم و رودیوم-کبالت کربونیل با فرمول کلیConRhm(CO)12: بررسی ساختار هندسی، پایداری ایزومری و ویژگی‌های الکترونی و ارتعاشی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
مشهد، دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده علوم پایه، گروه شیمی
10.22036/cr.2022.347722.1186
چکیده
چکیده: به منظور بررسی ساختار هندسی و نیز تأثیر نوع و تعداد فلز بر ساختار کاتالیست‌های کلاستر‌ کربونیل چهار هسته‌ای کبالت و رودیوم، بهینه سازی هندسی بر روی ترکیبات کربونیل کلاستر‌های فلزی چهار هسته‌ای کبالت[Co4(CO)12] ، رودیوم[Rh4(CO)12] و انواع ساختار ایزومری کلاستر‌های فلزی مخلوط کبالت/رودیوم با نسبت‌های مختلف کبالت-رودیوم شامل[Co3Rh(CO)12]، [Co2Rh2(CO)12] و [CoRh3(CO)12] با استفاده از محاسبات نظریه تابع چگال (DFT) با روش B3LYP و مجموعه پایه LANL2DZ انجام شد. نتایج نشان داد که در مورد فرم‌های ایزومری، ترکیبات کربونیل کلاستر‌های فلزی مخلوط کبالت-رودیوم شامل [Co3Rh(CO)12]، [Co2Rh2(CO)12] و [CoRh3(CO)12] کمترین انرژی مربوط به ساختاری است که اتم رودیوم در منطقه apical قرار دارد علاوه بر این خصوصیات الکترونی و طیف سنجی ارتعاشی این ترکیبات نیز بررسی شد که انطباق داده‌های حاصل با نتیجه‌های تجربی را تأیید می‌کند. آنالیز NBOو سطوح انرژیLUMO و HOMO نیز برای کلیه ترکیبات محاسبه و بررسی شده است که نتایج آن در ادامه آورده شده است.

چکیده تصویری

مطالعه نظری کاتالیست‌های خوشه‌ای کبالت، رودیوم و رودیوم-کبالت کربونیل با فرمول کلیConRhm(CO)12: بررسی ساختار هندسی، پایداری ایزومری و ویژگی‌های الکترونی و ارتعاشی
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Theoretical study of cobalt, rhodium and rhodium-cobalt carbonyl cluster catalysts with general formula ConRhm(CO)12: Investigation of geometric structure, isomeric stability, electronic and vibrational properties

نویسندگان English

Alireza Salimi
Zahra Nezhadali Baghan
Department of Chemistry, Faculty of Science, Ferdowsi University of Mashhad
چکیده English

To investigate the geometric structure and the effect of metal type and number on the structure of cobalt and rhodium tetranuclear carbonyl cluster catalysts, geometric optimization on the tetranuclear metal clusters of cobalt [Co4(CO)12], rhodium [Rh4(CO)12] and various isomeric structures of mixed cobalt/rhodium metal clusters with different cobalt-rhodium ratios including [Co3Rh(CO)12], [Co2Rh2(CO)12] and [CoRh3(CO)12] were performed using density functional theory (DFT) calculations by B3LYP method and LANL2DZ basis set. The results revealed that in the case of mixed cobalt-rhodium compounds containing [Co3Rh(CO)12], [Co2Rh2(CO)12] and [CoRh3(CO)12], the calculated lowest energy is related to the carbonyl cluster isomeric form in which the rhodium atom is located in the apical region. In addition, the electronic properties and vibration spectroscopy of title compounds were investigated, and which results are in good agreement with the experimental data. The Natural Bond Orbitals (NBO) analysis and LUMO and HOMO energy levels are also calculated and discussed below.

کلیدواژه‌ها English

Density functional theory (DFT)
Cobalt carbonyl cluster
Rhodium carbonyl cluster
Rhodium-cobalt carbonyl cluster
Tetranuclear carbonyl cluster catalysts
  1. [1] F. A. Cotton, G. Wilkinson, C. A. Murillo, M. Bochmann, Adv. Inorg. Chem. (6th ed) John Wiley.

    New York, 1999.

    [2] M. F. Zhou, L. Andrews, C. W. Bauschlicher, Jr. Chem. Rev. 101, 1931 (2001).

    [3] B. K. Burgess, D. J. Lowe, Chem. Rev. 96, 2983 (1996).

    [4] B. E. Smith, Adv. Inorg. Chem. 47, 159 (1999).

     [5] S. Banerjee, G. R. Kumar, P. Mathur, P. Sekar, Chem. Commun. 299, (1997).

    [6] P. Mathur, S. Ghose, M. M. Hossain, C. V. V. Satyanarayana,  S.  Banerjee,  G. R.   Kumar,   P. B.  Hitchcocks, J. F. Nixon, Organometallics, 16, 3815 (1997).

    [7] C. E. Anson, R. E. Benfield, A. W. Bott, B. F. G. Johnson, D. Braga, E. A. Marseglia, J. Chem. Soc. 

    Chem. Commun. 889, (1988).

    [8] S. Aime, M. Botta, R. Gobetto, B. E. Hanson, Inorg. Chem. 28, 1196 (1989).

    [9] S. Onaka, D. F. Shriver, Inorg. Chem. 15, 915 (1976).

    [10] C. H. Wei, L. F. Dahl, J. Am. Chem. Soc.  88, 1821 (1966).

    [11] M. Torrent, M. Sola, G. Frenking, Chem. Rev. 100, 439 (2000).

    [12] F. Fischer, H. Tropsch, Brennst.  Chem. 4, 276 (1923).

    [13] R. Lazzaroni, R. Settambolo, A. Caiazzo, M. A. Bennett, Organometallics, 21, 2454 (2002).

    [14] C. Li, L. Chen, M. Garland, J. Am. Chem. Soc. 129, 13327 (2007).

    [15] S. Inoue, Y. Fukumoto, N. Chatani, J. Org. Chem. 72, 6588 (2007).

    [16] Y. Fukumoto, M. Hagihara, F. Kinashi, N. Chatani, J. Am. Chem. Soc. 133, 10014 (2011).

    [17]  L. Alvila,  T. A. Pakkanen, T. T. Pakkanen, O. Krause, J. Mol. Catal. 75, 333 (1992).

    [18] I. Ojima, R. J. Donovan, N. Clos, Organometallics, 10, 2606 (1991).

    [19] C. Huo, M. Beller, H. Jiao, Comput. Organomet. Chem. 219 (2011).

    [20] S. Niu, M. B. Hall, Chem. Rev. 100, 353 (2000).

    [21] M. Torrent, M. Sola, G. Frenking, Chem. Rev. 100, 439 (2000). 

    [22] S. Onaka, D. F. Shriver, Inorg. Chem. 15, 915 (1976).

    [23] M. A. Cohen, D. R. Kidd, T. L. Brown, J. Am. Chem. Soc. 97, 4408 (1975).

    [24] J. Evans, B. F. G. Johnson, J. Lewis, J. R. Norton, J. Chem. Soc., Chem. Commun. 807 (1973).

    [25] L. J. Farrugia, J. Cluster Sci. 11, 39 (2000).

    [26] K. Q. Chi, Q. S. Li, Y. Xie, R. B. King, H. F. Schaefer III, Theor. Chem. Acc. 130, 393 (2011). 

    [27] S.  Gong, Q. Luo, N. Dou, Q. Chi, B. Peng, Y.  Xie, R. King, H. F. Schaefer III, J. Phys. Chem. A, 119, 1177 (2015).

    [28] J. Cui, X. Zhou, G. Wang, C. Chi, Z. H. Li, M. Zhou, J. Phys. Chem. A, 118, 2719 (2014).

    [29] Y. Xie, R. B. King, H. F. Schaefer III, Spectrochimica Acta Part A, 61, 1693 (2005).

    [30] X. Feng, J. Gu, Y. Xie, R. B. King,  H. F. Schaefer III,  J. Chem. Theor. Comput. 3, 1580 (2007).

    [31] P. Hirva, M. Haukka, M. Jakonen, M. A. Moreno, J. Mol. Model. 14, 171 (2008).

    [32] S. Ghosh, S. E. Kabir, S. Pervin, A. K. Raha, G. M. Golzar Hossain, D. T. Haworth, S. V. Lindeman,

    1. W. Bennett, T. A. Siddiquee, L. Salassa, H. W. Roesky, Dalton Trans. 3510 (2009).

    [33] I. Del Rosal, F. Jolibois, L. Maron, K. Philippot, B. Chaudret, R. Poteau, Dalton Trans. 2142 (2009).

    [34] Y. Zhao, D. G. Truhlar, J. Chem. Phys. 124, 224105 (2006).

    [35] M. Buhl, H. Kabrede, J. Chem. Theor. Comput. 2, 1282 (2006).

    [36] A. D. Becke, J. Chem. Phys. 98, 5648 (1993).

    [37] C. Lee, W. Yang, R. G. Parr, Phys. Rev. B, 37, 785 (1988).

    [38] Y. Xie, R. B. King, H. F. Schaefer, Spectrochim. Acta, Part A. 61, 1693 (2005).

    [39] X. Feng, J. Gu, Y. Xie, R. B. King, H. F. Schaefer, J. Chem. Theor. Comput. 3, 1580 (2007).

    [40] A. D. Allian, Y. Wang, M. Saeys, G. M. Kuramshina, M. Garland, Vib. Spect. 41, 101

    (2006).

    [41] S. Martinengo, P. Chini, V. G. Albano, F. Cariati, J. Organomet. Chem. 59, 379 (1973).

    [42] D. Labroue, R. Poilblanc, Inorg. Chim. Acta, 6, 387 (1972).

    [43] K. A. Bunten, D. H. Farrar, A. J. Poe, Organometallics. 22, 3448 (2003).

    [44] J. R. Anderson, P. S. Elmes, R. F. Howe, D. E. Mainwaring, J. Catal. 50, 508 (1977).

  • تاریخ دریافت 31 خرداد 1401
  • تاریخ بازنگری 09 شهریور 1401
  • تاریخ پذیرش 12 شهریور 1401