配合物的異構現象
正文
指化學組成完全相同的一些配合物(見配位化合物)由於配體原子圍繞中心原子的排列不同而引起結構和性能不同的一些現象。其中最重要的是幾何異構和鏇光異構現象。幾何異構現象 主要發生在配位數為 4的平面正方形結構和配位數為 6的八面體結構配合物中。在這類配合物中,配體圍繞中心體可以占據不同形式的位置。通常分順式和反式兩種異構體。順式是指相同配體彼此處於鄰位,反式是指相同配體彼此處於對位。這類幾何異構現象在直線構型(配位數為2)、三角構型(配位數為3)、四面體構型(配位數為 4)的配合物中是不存在的。因為上述構型中所有配位位置都是彼此相鄰的。
平面 4配位配合物中幾何異構現象研究得最多的是Pt(Ⅱ)和Pd(Ⅱ)的配合物,最著名的是順式和反式的二氯二氨合鉑(Ⅱ)【Pt(NH3)2Cl2】(圖1)。具有不對稱二齒配體的平面正方形配合物,例如【Pt(NH2CH2COO)2】,也有順式和反式異構體(圖2)。
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對於配位數為5、7和8的配合物,原則上也會出現幾何異構現象,但實際觀察到的極少,並都是新近發現的。5配位化合物(Ph3P)2【(CF3)2C2S2】Ru(CO)有橙色和紫色兩種異構體,均屬四方錐構型(圖7),
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幾何異構體可用多種方法鑑別,例如偶極矩、晶體X射線衍射、可見-紫外吸收光譜和拆分方法等。其中X射線晶體衍射方法是最直接的。
鏇光異構現象 當一種分子具有與它的鏡像不能重疊的結構時就產生鏇光異構現象,形成具有光學活性的兩種鏇光異構體(或稱對映體)。例如【Co(en)2Cl2】+類型(en為乙二胺)的配合物有順式和反式兩種幾何異構體,其中只有順式具有光學活性,可以分離出兩種鏇光異構體(圖8)。
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對偏振光平面向右鏇的稱右鏇異構體,用符號D表示;對偏振光向左鏇的稱左鏇異構體,用符號L表示。由於一對鏇光異構體的能量相同,合成中往往形成等量的產物,即得到不顯光學活性的外消鏇混合物。
具有三個雙齒配體的八面體配合物如【Co(en)3】3+和【Cr(C2O4)3】3-沒有對稱平面和對稱中心,因此存在兩種鏇光異構體(圖9,a、b中都只列出一種異構體)。
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平面正方形配合物除配體本身具有光學活性外,還未見有鏇光異構體,因為一般情形下平面正方形配合物的分子平面就是分子的對稱面。
其他異構現象 屬於構造異構現象的有以下幾種:
①離子異構 具有相同分子式的配合物,由於配位陰離子不同,在水溶液中產生不同的離子,例如:
②配位異構 指化合物中陽離子和陰離子兩者都是配離子。但其中配體的分配可以改變,因而產生不同的異構體,例如:
【Co(NH3)6】【Cr(CN)6】和【Cr(NH3)6】【Co(CN)6】
【Cr(NH3)6】【Cr(SCN)6】
和【Cr(NH3)4(SCN)2】【Cr(NH3)2(SCN)4】
③鍵合異構 有一些配體能夠以兩種形式或多種不同方式與金屬鍵合,例如:參考書目
戴安邦主編:《配位化學》(無機化學叢書),科學出版社,北京,1987。 J. E. Huheey, Inorganic Chemistry,Principles of Structure and Reactivity, 3rd ed.,Harper & International Science, Cambridge,1983.