適讀人群：本書可供高等院校及科研院所計算化學、無機化學等專業的本科生、研究生和相關領域科研工作者參考。
隨著理論方法和計算資源的快速發展，理論化學以其獨特的優勢受到研究者青睞，成為新型化閤物和材料發現和設計的重要推手。長期以來，碳化學由四麵體配位碳、平麵三配位碳、直綫二配位碳主導，富勒烯、碳納米管、石墨烯的發現使得碳化學“風景這邊獨好”，1970年諾貝爾奬得主霍夫曼提齣平麵多配位碳概念，可謂“於無聲處聽驚雷”，開啓瞭碳化學的又一次革命。
該書主要介紹瞭平麵多配位碳化閤物的概念、發展、穩定策略及應用策略預測的平麵多配位碳化閤物結構和性質等，重點總結瞭作者圍繞平麵多配位碳化閤物理論研究方麵獨立（及參與）取得的係列成果，主要包括金屬烴平麵多配位碳、平麵多配位碳過渡金屬夾心化閤物、平麵多配位碳金屬鏈夾心化閤物、平麵多配位碳金屬層夾心化閤物、平麵多配位碳超堿金屬化閤物、平麵多配位其它原子化閤物等。這些理論預測的平麵多配位碳化閤物結構新穎、成鍵獨特，對於推動化學鍵理論及平麵多配位碳化閤物研究有著重要意義。

內容簡介

本書綜述瞭四十多年來國際和國內在平麵多配位碳化閤物研究領域的研究進展，重點介紹瞭作者十多年來在平麵多配位碳化閤物理論研究方麵開展和參與的係列工作。主要內容：平麵多配位碳化閤物概述、理論和研究方法、金屬(鹵)烴平麵多配位碳化閤物、平麵多配位碳金屬夾心化閤物、平麵多配位碳過渡金屬層夾心化閤物、平麵多配位碳超堿金屬化閤物、其它平麵多配位原子化閤物的結構、成鍵、熱力學和動力學穩定性研究。
本書可供高等院校及科研院所計算化學、無機納米團簇等專業的本科生、研究生和相關領域科研工作者參考。

作者簡介

郭謹昌，忻州師範學院，一直從事物理化學、計算化學、材料化學方麵的研究，主要集中於平麵配位碳及其過渡金屬夾心化閤物、硼氧及碳氧化閤物、平麵多配位原子超堿金屬化閤物等領域。

內頁插圖

第1章緒論 1
1.1 平麵四配位碳穩定策略 2
1.2 一些代錶性平麵多配位碳化閤物 3
1.2.1 首例理論預測的平麵四配位碳分子C3H4Li2 3
1.2.2 首例實驗閤成的平麵四配位碳配閤物 4
1.2.3 首例氣相閤成的五原子平麵四配位碳團簇CAl4- 5
1.2.4 首例平麵五、六配位碳全局極小D5h CAl5+和D3h CO3Li3+ 6
1.2.5 首例平麵四配位、五配位、六配位碳二維平麵材料 7
參考文獻 9
第2章理論基礎與研究方法 10
2.1 理論基礎 11
2.1.1 分子軌道理論 11
2.1.2 從頭算方法 12
2.1.3 密度泛函理論 12
2.1.4 微擾理論 13
2.2 研究方法 13
2.2.1 程序簡介 13
2.2.2 結構優化和頻率計算 14
2.2.3 異構體全局搜索 14
2.2.4 自然鍵軌道（NBO）分析 15
2.2.5 分子軌道分析 15
2.2.6 適應性自然密度劃分 16
2.3 本書所用方法和基組 16
參考文獻 17
第3章過渡金屬（鹵）烴平麵四配位碳、矽、鍺化閤物 18
3.1 過渡金屬烴平麵四配位碳化閤物CM4H4（M=Ni, Pd, Pt） 18
3.1.1 完美的平麵方形結構 19
3.1.2 M-C共價作用及M-H-M三中心鍵 20
3.1.3 分子軌道（MO）及AdNDP分析 21
3.2 紅外光譜模擬 22
3.3 含多個平麵四配位碳的過渡金屬烴化閤物 23
3.3.1 拓展策略 24
3.3.2 一維拓展化閤物CnM2n+2H2n+2（M=Ni, Pd, Pt） 25
3.3.3 二維拓展 28
3.4 過渡金屬鹵烴四配位碳、矽、鍺化閤物 30
3.4.1 包容性更強的過渡金屬鹵烴 31
3.4.2 M-X共價作用及M-Cl-M三中心鍵 34
3.4.3 分子軌道（MO）分析 34
3.4.4 紅外光譜模擬 35
3.4.5 熱力學穩定性 35
3.5 含多個平麵四配位矽、鍺的過渡金屬鹵烴化閤物 37
3.5.1 一維拓展化閤物XnNi2n+2Cl2n+2（X=Si, Ge; n=2～8） 37
3.5.2 二維拓展 41
參考文獻 42
第4章平麵多配位碳超堿金屬化閤物 43
4.1 橋氫穩定的平麵五配位碳化閤物CBe5Hnn?4（n=2～5） 43
4.1.1 理論設計及錶徵 44
4.1.2 良好的熱力學和新穎的動力學穩定性 48
4.1.3 準平麵五配位碳擬堿金屬陽離子CBe5H5+ 49
4.2 星狀結構的平麵五配位碳超堿金屬陽離子 50
4.2.1 設計策略 51
4.2.2 星狀結構的平麵五配位碳化閤物 52
4.2.3 成鍵特徵 53
4.2.4 6σ+2π雙重芳香性 55
4.2.5 熱力學和動力學穩定性 56
4.2.6 超堿金屬性 56
4.3 平麵五配位碳化閤物CBe5Aun n-4（n=2～5）、CBe5Cu5+和CBe5Ag5+ 59
4.3.1 完美的平麵星狀結構 60
4.3.2 成鍵特徵 63
4.3.3 動力學穩定性 66
4.3.4 超堿金屬性 67
4.4 含三個平麵四配位碳、矽、鍺的超堿金屬陽離子 67
4.4.1 最小的星狀結構 67
4.4.2 成鍵特徵 69
4.4.3 良好的熱力學和動力學穩定性 71
4.4.4 超堿金屬性 71
參考文獻 72
第5章含平麵多配位碳配體的過渡金屬夾心化閤物 74
5.1 B6C2-為配體的平麵六配位碳過渡金屬夾心化閤物 74
5.1.1 完美的夾心結構 74
5.1.2 自然鍵軌道（NBO）及分子軌道（MO）分析 77
5.1.3 配體取代反應及反離子效應 78
5.2 含B6C2-的三層及四層過渡金屬夾心化閤物 79
5.2.1 三層夾心結構 79
5.2.2 自然鍵軌道（NBO）及分子軌道（MO）分析 82
5.2.3 紅外光譜模擬 83
5.3 C6Li6為配體的平麵四配位碳過渡金屬夾心化閤物 84
5.3.1 完全交錯的夾心結構 85
5.3.2 自然鍵軌道（NBO）及分子軌道（MO）分析 86
5.3.3 芳香性及穩定性 87
5.3.4 紅外光譜模擬 88
5.4 C5Li5-為配體的鋅-鋅金屬鏈夾心化閤物 89
5.4.1 含鋅-鋅金屬鏈的夾心結構 89
5.4.2 自然鍵軌道（NBO）及分子軌道分析 90
5.4.3 芳香性及穩定性 92
參考文獻 93
第6章平麵多配位碳過渡金屬層夾心化閤物 95
6.1 C8H82-及C9H9-穩定的平麵四配位碳過渡金屬層夾心化閤物 95
6.1.1 平麵四配位碳過渡金屬層夾心結構 96
6.1.2 分子軌道（MO）分析 98
6.1.3 芳香性及熱力學穩定性 98
6.1.4 紅外光譜模擬 99
6.2 無機配體B4N4H8-穩定的平麵四配位碳過渡金屬層夾心化閤物 101
6.2.1 B4N4H8-穩定的平麵四配位碳過渡金屬層夾心結構 101
6.2.2 自然鍵軌道（NBO）及分子軌道（MO）分析 103
6.2.3 熱力學穩定性 105
6.2.4 紅外光譜模擬 105
6.3 平麵五配位碳、磷過渡金屬層夾心化閤物 106
6.3.1 完美的D5h [(CCu5)(C10H10)2]-及[(PCu5)(C10H10)2] 107
6.3.2 自然鍵軌道（NBO）和分子軌道（MO）分析 108
6.3.3 紅外光譜模擬 109
參考文獻 111
第7章硼環穩定的平麵多配位原子化閤物 112
7.1 平麵多配位矽統一結構模式 112
7.1.1 BnE2Si(CH)n（E=CH, BH, Si; n =2～5）的結構及成鍵 112
7.1.2 BnSi2Si（n=2～5）、BnSi2C-/0（n=2～3）的結構及成鍵 114
7.1.3 BnB2H2Si、BnCBH2Si及BnC2H2Si（n=2～4）的結構及成鍵 114
7.2 含兩個平麵多配位矽的S形及環形化閤物 117
7.2.1 S形及環形結構 118
7.2.2 成鍵特徵 120
7.3 平麵八、九配位Al和Ga化閤物 121
7.3.1 完美的輪狀結構 121
7.3.2 自然鍵軌道（NBO）分析 122
7.3.3 分子軌道（MO）及芳香性分析 123
7.4 平麵九、十配位重金屬原子化閤物 124
7.4.1 幾何結構 124
7.4.2 分子軌道（MO）分析 125
7.4.3 自然鍵軌道（NBO）分析 126
參考文獻 128
附錄 129

前言/序言

隨著理論方法和計算資源的快速發展，理論化學以其獨特的優勢受到研究者青睞，成為新型化閤物及材料發現和設計的重要推手。長期以來，碳化學由四麵體四配位碳、平麵三配位碳、直綫二配位碳主導，富勒烯、碳納米管、石墨烯的發現使得碳化學“風景這邊獨好”，1970年諾貝爾奬得主Roald Hoffmann提齣平麵多配位碳概念，可謂“於聲處聽驚雷”，開啓瞭碳化學的又一次革命。
本書主要介紹瞭平麵多配位碳化閤物的概念、發展、穩定策略及應用策略預測的平麵多配位碳化閤物結構和性質等，重點總結瞭本人近十餘年來圍繞平麵多配位碳化閤物理論研究方麵獨立（及參與）取得的係列成果，主要包括金屬烴平麵多配位碳、平麵多配位碳過渡金屬夾心化閤物、平麵多配位碳金屬鏈夾心化閤物、平麵多配位碳金屬層夾心化閤物、平麵多配位碳超堿金屬化閤物、平麵多配位其它原子化閤物等。這些理論預測的平麵多配位碳化閤物結構新穎、成鍵獨特，對於推動化學鍵理論及平麵多配位碳化閤物研究有著重要意義。
這些研究成果凝結瞭很多人的辛勞，非常感謝我的碩士及博士生導師山西大學李思殿教授、翟華金教授、吳艷波教授及忻州師範學院任光明教授、苗常青副教授多年來的支持和幫助。全書的策劃和內容編排得到我博士後閤作導師董川教授的精心指導，在此錶示感謝。感謝山西省1331工程重點學科建設計劃、山西省高等學校科技創新項目（2017170）及中國博士後科學基金第61批麵上項目（2017M611193）對本書研究工作的大力支持和經費資助。
本書齣版得到瞭化學工業齣版社的大力支持，藉此機會錶示誠摯的謝意。
平麵多配位碳化閤物研究領域相當寬泛，新的理論和實驗成果層齣不窮，本書僅介紹瞭其中部分內容，可謂“管中窺豹，略見一斑”。由於作者水平和時間所限，書中不妥及疏漏之處，敬請專傢、學術同行和讀者朋友不吝指正。

郭謹昌
2017年10月
於忻州師範學院
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