Synthesis and density functional calculations of the new molecule-based magnet precursor [Fe(H2opba-i)(dmso)2]Cl

Abstract

A new precursor of molecule-based magnetic systems, [Fe(H2opba-i)(dmso)2]Cl (1), with opba = ortho-phenylenebis(oxamato) in an iminoalcohol tautomeric form, was obtained as a product from the reaction between H4opba and FeCl3. Data from elemental analysis, IR and Mössbauer spectroscopies and magnetic measurements indicate that this precursor is composed of a mixture of trans (83%) and cis (17%) isomers. The chiMT value at 298K (2.1 emu K mol-1) corresponds to FeIII with spin state (S) between 3/2 and 5/2. Theoretical calculations (PBE/DZVP2) of trans- and cis-[Fe(H2opba-i)(dmso)2 ]+ show that both isomers have spin S = 1/2 in the ground state and S = 3/2 for the trans and S = 5/2 for the cis in the first excited state. The combination of these results leads to chiMT values of 0.375 and 2.3 emu K mol-1, at low and high temperature respectively, which are in accordance with the experimental data for 1.

Translated abstract

Um precursor inédito de sistemas magnéticos moleculares, [Fe(H2opba-i)(dmso)2]Cl (1), onde opba = orto-fenilenobis(oxamato) na forma tautomérica iminoálcool, foi obtido como produto da reação entre H4opba e FeCl3. Os dados de análise elementar, espectroscopias de absorção no infravermelho e Mössbauer e medidas magnéticas indicam que este precursor é constituído por uma mistura de isômeros trans (83%) e cis (17%). O valor de chiMT a 298 K (2,1 emu K mol-1) corresponde ao FeIII com estado de spin (S) entre 3/2 e 5/2. Cálculos teóricos (PBE/DZVP2) de trans- e cis-[Fe(H2opba-i)(dmso)2 ]+ mostram que ambos os isômeros têm spin S = 1/2 no estado fundamental e S = 3/2 para o trans e S = 5/2 para o cis no primeiro estado excitado. A combinação destes resultados leva a valores de chiMT de 0,375 emu K mol-1 e 2,3 emu K mol-1 a baixas e altas temperaturas, respectivamente, os quais são concordantes com os dados experimentais para 1.