含酞菁/氧/氟配体的3d元素大环配合物热力学特性与分子结构：DFT理论探索

研究人员通过量子化学计算，探究了钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)等3d元素与酞菁(Pc)、氧(O2- )、氟(F- )形成的异配体大环配合物[MPc(O)F]的分子/电子结构及热力学参数（ΔH0 f,298 、S0 f,298 、ΔG0 f,298 ）。采用B3PW91/TZVP和OPBE/TZVP两种DFT模型化学方法结合Grimme D3色散校正，证实了这类新型配合物的平面构型特征（偏差<3°）及非90°键角特性，为合成特殊配位化合物提供了理论依据。

　　

这项研究通过密度泛函理论（DFT）的B3PW91/TZVP和OPBE/TZVP模型化学方法，结合Grimme D3色散校正，对钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)与酞菁(Pc)、氧(O^2-
)、氟(F^-
)形成的[MPc(O)F]型异配体大环配合物展开理论探索。结果显示，这些配合物的MN₄
螯合节点及非螯合六元环近乎平面（最大偏离3°），而五元环和N₄
供体基团则严格共面。有趣的是，金属-氮键角并非直角，但M-O-F键角严格保持180°。

研究还计算了标准热力学参数——生成焓(ΔH⁰
_f,298
)、熵(S⁰
_f,298
)和吉布斯自由能(ΔG⁰
_f,298
)，并通过自然键轨道(NBO)分析揭示了电子结构特征。两种DFT方法所得分子结构参数高度吻合，证明该理论模型可有效预测这类"异域风情"配位化合物的存在可能性。这项工作犹如分子世界的"虚拟实验室"，为合成含特殊配体的3d元素大环化合物提供了精准的量子化学蓝图，尤其对开发新型功能材料具有重要指导意义。