Synthesis， Crystal Structure and Magnetic of Di-Nuclear VIV Complex

doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2025.0015

Abstract

Abstract: A reduced di-nuclear V^IV complex with the chemical formula ［V^IV₂O₃（L）（Me-Im）₄］（1） was synthesized under solvothermal conditions， employing vanadium pentoxide （V₂O₅） as vanadium source， pyrazole-3，5-dicarboxylic acid （H₂L） and N-methylimidazole （Me-Im） as ligands. Complex 1 was fully characterized by single-crystal X-ray diffraction， powder X-ray diffraction， Fourier transform infrared spectroscopy， thermogravimetric analysis and X-ray photoelectron spectroscopy. The single-crystal X-ray diffraction results indicate that complex 1 crystallizes in the monoclinic system， with the space group P2₁/c. The structure contains two crystallographically independent V^IV ions， which are connected by the completely deprotonated pyrazole-3，5-dicarboxylic acid （L^2–） as a bridging ligand. Additionally， four Me-Im act as capping ligands， coordinating with these two V^IV ions， collectively constructing the zero-dimensional di-nuclear V^IV structure of complex 1. Furthermore， the magnetic properties of complex 1 were investigated due to the presence of single electrons in the V^IV d-orbital， and the results reveal the presence of ferromagnetic interactions in the compound.

Key words: V^IV ion; complex; crystal structure; solvothermal method; ferromagnetism

CLC Number:

JIN Yuxi, YU Haili, WANG Yuqing, XIE Longchen, TIAN Hongrui, CHEN Baokuan. Synthesis， Crystal Structure and Magnetic of Di-Nuclear V^IV Complex[J]. Journal of Synthetic Crystals, 2025, 54(6): 1021-1026.

Figures/Tables 7

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Complex	C₂₁H₂₅N₁₀O₇V₂
Formula weight	631.39
T/K	273.15
Crystal system	Monoclinic
Crystal size/mm	0.240×0.220 ×0.200
Space-group	P2₁/c
a/Å	11.065 8（3）
b/Å	9.920 0（2）
c/Å	24.775 5（6）
α/（°）	90
β/（°）	100.248（1）
γ/（°）	90
V/nm³	2 676.29（11）
Z	4
D_c /（g·cm^-3）	1.567
F （000）	1 290.0
θ range/（°）	2.647≤θ≤25.030
Range of h， k， l	±13， ±11， ±29
Collected reflections	87 949
Unique reflections	4 694
Data/restraints/parameters	4 694/0/365
Absorption correction /mm^-1	0.759
R_int	0.0614
R ［I＞2σ（I）］	R₁=0.032 9， wR₂ =0.038 6
R［all data］	R₁=0.038 5， wR₂=0.088 8
Goodness of fit	1.023
Largest diff. peak and hole/（e·nm^-3）	0.21 and -0.25
CCDC	2 416 352

Complex	C₂₁H₂₅N₁₀O₇V₂
Formula weight	631.39
T/K	273.15
Crystal system	Monoclinic
Crystal size/mm	0.240×0.220 ×0.200
Space-group	P2₁/c
a/Å	11.065 8（3）
b/Å	9.920 0（2）
c/Å	24.775 5（6）
α/（°）	90
β/（°）	100.248（1）
γ/（°）	90
V/nm³	2 676.29（11）
Z	4
D_c /（g·cm^-3）	1.567
F （000）	1 290.0
θ range/（°）	2.647≤θ≤25.030
Range of h， k， l	±13， ±11， ±29
Collected reflections	87 949
Unique reflections	4 694
Data/restraints/parameters	4 694/0/365
Absorption correction /mm^-1	0.759
R_int	0.0614
R ［I＞2σ（I）］	R₁=0.032 9， wR₂ =0.038 6
R［all data］	R₁=0.038 5， wR₂=0.088 8
Goodness of fit	1.023
Largest diff. peak and hole/（e·nm^-3）	0.21 and -0.25
CCDC	2 416 352

Bond	Length/Å	Bond	Angle/（°）	Bond	Angle/（°）
V1—O1	2.131 4（14）	O6—V1—O1	175.61（7）	O4—V2—N4	75.85（6）
V1—O6	1.592 0（15）	O6—V1—N1	98.21（8）	O4—V2—N2	80.40（6）
V1—N1	2.095 0（17）	O6—V1—N6	100.39（7）	N4—V2—N2	155.85（7）
V1—N6	2.093 9（16）	O6—V1—N10	93.27（8）	O5—V2—O4	122.65（8）
V1—N9	2.122 9（18）	O6—V1—N9	96.90（8）	O5—V2—N4	98.26（7）
V1—N10	2.118 5（18）	N1—V1—O1	85.08（6）	O5—V2—O3	109.97（10）
V2—O3	1.616 0（16）	N1—V1—N10	89.88（7）	O5—V2—N2	98.18（8）
V2—O4	2.012 9（14）	N1—V1—N9	90.29（7）	O3—V2—O4	127.37（8）
V2—O5	1.610 5（16）	N6—V1—O1	76.27（6）	O3—V2—N4	97.04（7）
V2—N2	2.100 0（18）	N6—V1—N1	161.33（7）	O3—V2—N2	93.82（8）
V2—N4	2.089 1（16）	N6—V1—N10	87.41（7）	N6—V1—N9	89.14（7）
		N10—V1—O1	83.80（6）	N10—V1—N9	169.70（7）
		N9—V1—O1	85.95（6）

Bond	Length/Å	Bond	Angle/（°）	Bond	Angle/（°）
V1—O1	2.131 4（14）	O6—V1—O1	175.61（7）	O4—V2—N4	75.85（6）
V1—O6	1.592 0（15）	O6—V1—N1	98.21（8）	O4—V2—N2	80.40（6）
V1—N1	2.095 0（17）	O6—V1—N6	100.39（7）	N4—V2—N2	155.85（7）
V1—N6	2.093 9（16）	O6—V1—N10	93.27（8）	O5—V2—O4	122.65（8）
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		N9—V1—O1	85.95（6）

Metal site	BVS calculation	Assigned O.S.
V1	3.99	4.0
V2	4.41	4.0