第二章配合物的结构.ppt

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1、第二章 配位化合物的立体结构 配合物的立体结构以及由此产生的各种异构现象是研究 和了解配合物性质和反应的重要基础。有机化学的发展 奠基于碳的四面体结构,而配合物立体化学的建立主要 依靠Co(III)和Cr(III)配合物的八面体模型,Werner首先认 识到与中心原子键合的配位数是配合物的特性之一。 实验表明:中心原子的配位数与配合物的立体结构有密 切关系,配位数不同,立体结构也不同;即使配位数相 同,由于中心原子和配体种类以及相互作用不同,配合 物的立体结构也可能不同。 沸 骸 漠 宋 四 萌 累 慰 椅 疤 捏 卖 浩 疽 吞 兢 帝 沏 暇 痪 蜗 汹 将 变 蜕 怒 斥 导 蹦 同 伟

2、 头 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 2-1影响中心原子的配位数因素 中心原子对配位数的影响: a)一般而言,中心离子电荷越高,吸引配位的数目越多 b)中心离子的半径越大,则配位数越高,但若半径太大,则 影响其与配体结合,有时配位数反而降低。CuCl64-,HgCl42- 配体对配位数的影响 配体电荷:配体负电荷增加,一方面增加中心阳离子对配体 的吸引力,但同时也增加了配体间的斥力,总的结果为C.N. 数减小。如:SiF62-,SiO42-;Zn(NH3)62+,Zn(CN)42- 配体体积:配体体积越大,则中心离子周围可容纳的配体数 越少,C.N.数减

3、小。AlF63-,AlCl4- 椒 哀 力 谜 通 恐 匿 酬 崖 理 郁 堡 瞩 聋 锅 崎 晶 囚 虱 讯 逻 综 棋 勤 腾 搁 则 咨 伏 从 扔 巾 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 外界条件的影响 a)配体浓度:一般而言,增加配体的浓度,有利 于形成高配位数的配合物。 b)温度:温度越高,配位数降低。 c)空间位阻:位阻越大则配位数小。 综上所述,影响配位数的因素是复杂的,但一般 地讲,在一定范围的条件下,某中心离子有一个 特征的配位数。 炮 肥 党 典 疟 径 优 枚 硷 痕 剃 倚 超 锑 凹 洒 讲 碟 女 滦 眯 瑰 拈 旗 皿 搁 恒

4、 寸 外 劲 盟 朔 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 2-2 配位数与配合物的结构 一、低配位配合物 1、配位数为1的配合物 配位数为1,2,3的配合物数量很少。直至最近才得到两个 含一个单齿配体的配合物,2,4,6-triphenylphenylcopper和2,4,6- triphenylphenylsilver。这事实上是一个有机金属化合物,中心原 子与一个大体积单齿配体键合。 2、配位数为2的配合物 中心原子的电子组态:d10 如:Cu(I) Ag(I) Au(I) Hg(I) 直线形,Dh如:Cu(NH3)2+, AgCl2, Au(CN)2,

5、HgCl2, Ag(NH3)2+, HgX2S C N Ag S C N Ag S Ag AgSCN晶体 笆 浑 钵 脑 糕 挞 豺 瓢 睫 暇 斩 帐 煤 嗜 钳 咆 拓 酋 泄 蔬 札 郧 赚 贡 颜 维 臼 茧 酿 缄 开 芝 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 这种配位数的金属配合物是比较 少的。 3、 三配位配合物 已经确认的如 KCu(CN)2, 它是一 个聚合的阴离子, 其中每个Cu (I)原子 与两个C原子和一个N原子键合。 Cu(Me3PS)3Cl 中的Cu也是三 配位的。 在所有三配位的情况下, 金属原 子与三个直接配位的配位原子都是共

6、平面的, 有平面三角形的结构。 并非化学式为MX3都是三配位的。如, CrCl3为层状结 构, 是六配位的;而CuCl3是链状的, 为四配位, 其中含有氯桥 键, AuCl3也是四配位的, 确切的分子式为Au2Cl6。勿 附 颧 锈 颊 糕 换 辟 雪 武 陶 狭 谈 稿 搞 银 党 睹 座 桑 铡 旧 两 阵 谰 扶 愚 纱 搀 锹 雪 沦 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 一般非过渡元素的四配位化合物都是四面体构型。这是因 为采取四面体空间排列, 配体间能尽量远离, 静电排斥作用最小 能量最低。但当除了用于成键的四对电子外, 还多余两对电子时 , 也能

7、形成平面正方形构型, 此时, 两对电子分别位于平面的上下 方, 如XeF4就是这样。 过渡金属的四配位化合物既有四面体形, 也有平面正方形, 究竟采用哪种构型需考虑下列两种因素的影响。 (1) 配体之间的相互静电排斥作用; (2) 配位场稳定化能的影响(见后)。 4、四配位化合物 四配位是常见的配位, 包括 平面正方形和四面体 两种构型 。 一般地,当4个配体与不含有d8电子构型的过渡金属离子或 原子配位时可形成四面体构型配合物。 而d8组态的过渡金属离子或原子一般是形成平面正方形配合 物, 但具有d8组态的金属若因原子太小, 或配体原子太大, 以致不 可能形成平面正方形时, 也可能形成四面体

8、的构型。 撕 譬 脆 绅 骆 吴 噶 云 剂 荐 您 参 汽 吉 阑 否 喷 童 勿 五 死 庐 峪 颁 植 毕 现 虫 抚 漠 疽 涟 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 氢 嘴 糕 鲁 蹭 守 梳 窍 雕 脐 翁 猎 敬 承 喉 荐 嘻 掩 脉 金 每 狠 杂 屹 亢 伞 枚 犀 核 摸 塞 辗 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 Td :AlF4- (d0) , SnCl4 (d0) TiBr4 (d0), FeCl4- (d5), ZnCl42- (d10), VCl4 (d1), FeCl42- (d6) , N

9、iCl42- (d8) D4h Ni(CN)42- (d8) , Pt(NH3)42+ (d8), Cu(NH3)42+ (d9) 东 和 恨 僵 赚 历 家 谅 毕 洽 咳 妇 浑 奎 蒸 红 绑 后 诣 颖 羔 捣 绷 命 历 王 您 叔 愈 肺 耗 旦 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 5、五配位化合物 应当指出, 虽然有相当数目的配位数为5的分子已被确证, 但呈现这种奇配位数的化合物要比配位数为4和6的化合物要少 得多。如PCl5, 在气相中是以三角双锥的形式存在, 但在固态中 则是以四面体的PCl4离子和八面体的PCl6离子存在的。因此, 在根据

10、化学式写出空间构型时, 要了解实验测定的结果, 以免判 断失误。 五配位有两种基本构型, 三角 双锥和四方锥, 当然还存在变形的 三角双锥和变形的四方锥构型, 。 这两种构型易于互相转化, 热力 学稳定性相近, 例如在Ni(CN)53的结 晶化合物中, 两种构型共存。这是两 种构型具有相近能量的有力证明。 器 端 氰 释 亲 覆 闽 溶 重 档 贯 滁 恕 蔗 稼 景 蛹 躯 卧 创 胖 猿 爵 咕 卖 逢 糠 则 殉 县 悬 饵 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 一般而言5配位配合物属于 D3h和T4v 点群 四方锥 (square pyramid, S

11、P) C4v 三角双锥 (trigonal bipyramid, TBP) D3h Fe(CO)5 BiF5 C4v D3h 屹 丈 蛔 煤 乔 锈 积 基 磺 掐 得 沪 敢 昨 侨 责 扭 臼 困 填 绿 吉 蝶 流 烁 佛 携 招 俭 哥 亲 吮 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 6、 六配位化合物 对于过渡金属, 这是最普遍 且最重要的配位数。其几何 构型通常是相当于6个配位 原子占据八面体或变形八面 体的角顶。 一种非常罕见的六配位配合 物是具有三棱柱的几何构型, 之所以罕见是因为在三棱柱 构型中配位原子间的排斥力 比在三方反棱柱构型中要大 。如

12、果将一个三角面相对于 相对的三角面旋转60, 就可 将三棱柱变成三方反棱柱的 构型。 八面体Oh三棱柱 D3h 弗 即 驾 仪 蛮 酸 萧 入 污 干 霖 限 句 粗 我 空 励 准 扦 组 瓣 际 贫 锄 渠 殉 弯 跑 恨 奄 沤 声 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 八面体变形的一种最普通的 形式是四方形畸变, 包括八 面体沿一个四重轴压缩或者 拉长的两种变体。 变形的另一种型式是三方 形畸变, 它包括八面体沿三 重对称轴的缩短或伸长, 形 式三方反棱柱体。 (a), (b), D4h 沿四重轴拉长或压扁 (c) D2h, 沿二重轴 (d) D3d,

13、沿三重轴 柠 斗 蕊 哦 嚏 泥 膊 愿 肠 箍 功 蹦 瞅 匆 寅 刽 维 遣 铣 硷 帖 郸 珊 颅 贮 视 矫 质 躁 舵 獭 胯 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 7、七配位化合物 大多数过渡金属都能形成七配位的化合物, 其立体化学比较复 杂, 已发现七配位化合物有下面几种构型, 但最常见的是前三种。 可以发现: 在中心离子周围的七个配位原子所构成的几何体远比其它 配位形式所构成的几何体对称性要差得多。 这些低对称性结构要比其它几何体更易发生畸变, 在溶液中 极易发生分子内重排。 含七个相同单齿配体的配合物数量极少, 含有两个或两个以 上不同配位原

14、子所组成的七配位配合物更趋稳定, 结果又加剧了配 位多面体的畸变。 五角双锥 单帽八面体 单帽三角棱柱体 两种43的形式 (帽在八面体的 (帽在三棱柱的 (正方形三角形帽结构投影) 一个三角面上) 矩形面上) 努 吼 跃 稿 汕 擂 毫 抄 砂 祖 顺 锈 苛 缠 放 汇 的 由 址 补 溪 评 货 决 柒 置 捡 孤 甲 抡 汉 欧 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 八配位和八配位以上的配合物都是高配位化合物。 一般而言, 形成高配位化合物必须具行以下四个条件。 中心金属离子体积较大, 而配体要小, 以便减小空间位阻; 中心金属离子的d电子数一般较少,

15、一方面可获得较多的配位 场稳定化能, 另一方面也能减少d电子与配体电子间的相互排斥 作用; 中心金属离子的氧化数较高; 配体电负性大, 变形性小。 综合以上条件, 高配位的配位物, 其中心离子通常是有d0d2电子 构型的第二、三过渡系列的离子及镧系、锕系元素离子, 而且它 们的氧化态一般大于3; 而常见的配体主要是F、O2、CN、NO3、NCS、H2O 等。 二、 高配位数配合物 典 聂 逻 放 村 渍 晌 肯 篆 肯 丽 炕 涤 的 舷 把 凭 缸 客 卖 淖 贺 肄 填 符 片 婴 械 嫉 亡 澎 融 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 八配位的几何构型

16、有五种基本方式: 其中最常的是四方反棱柱体和十二面体。 四方反棱柱体 十二面体 立方体 双帽三角棱柱体 六角双锥 四方反棱柱 D4d12面体 D2d 掏 翱 豁 囱 讼 诛 熟 廖 呀 讽 阵 梢 谬 喊 逃 藉 踪 遗 膳 拍 谣 僚 昌 蒲 瞎 撤 入 损 严 鸭 霹 袭 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 九配位的理想几何构型是三帽三角棱柱体, 即在三 角棱柱的三个矩形柱面中心的垂线上, 分别加上一个帽 子;另外一种构型是单帽四方反棱柱体, 帽子在矩形的 上面。 三帽三角棱柱体 单帽四方反棱柱体 例: Na3Mo(CN)8 8H2O中 Mo(CN)83

17、 为D4d N(n-C4H9 3 Mo(CN)8中 Mo(CN)8 3为D2d 能 曾 清 馏 闻 群 拯 晤 俐 启 衡 徘 矾 孩 仓 翠 敲 毗 疽 鸥 碾 销 梧 您 笨 间 料 妙 诚 紊 律 巡 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 配位数为14的 配合物可能是目前 发现的配位数最高 的化合物, 其几何 结构为双帽六角反 棱柱体。 双帽四方反棱柱体 双帽12面体 配位数为10的配位多面体是复杂 的, 通常遇到的有双帽四方反棱柱体 和双帽12面体。 单帽五角棱柱体 单帽五角反棱柱体 十一配位的化合物极少, 理 论上计算表明, 配位数为十一的 配合物很

18、难具有某个理想的配 位多面体。可能为单帽五角棱 柱体或单帽五角反棱柱体, 常见 于大环配体和体积很小的双齿 硝酸根组成的络合物中。 配位数 为12的配合 物的理想几 何结构为二 十面体。 陡 尧 榨 沂 雾 煮 粮 滦 羚 咎 陋 床 症 女 乒 痒 杭 鬼 涤 歧 垒 秒 鸯 孔 崩 译 评 甩 颠 缠 勉 酉 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 Ce(NO3)62-, CN=12 乎 苏 凌 迈 辆 就 载 氏 删 揍 蛊 憨 愉 则 维 烯 仲 笋 做 暮 疑 寒 耽 孕 迅 袭 联 镇 少 虽 屹 蠢 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章

19、配 合 物 的 结 构 三、立体化学非刚性和流变分子 所谓刚就是坚硬, 意味着不容易发生变化。 在固体时物质中的分子的原子尽管能在其平衡位置不停 地振动, 但这个振幅一般不大, 故我们认为它是刚性。 然而在溶液中的分子或离子却可以存在多种激发态。原 子的位置能相互交换, 分子的构型发生变化, 这种分子构型变 化或分子内重排的动力学问题称为立体化学的非刚性。 如果重排后得到两种或两种以上的不等价的构型称作异 构化作用; 如果重排后得到两种或两种以上在结构上是等价的构型, 则称为流变作用。 具有流变作用的分子称为流变分子。 祝 券 陛 爵 粉 膘 瓤 井 甥 吹 郡 诀 劝 送 萝 光 锡 徐 贩

20、 颇 贮 腮 惑 领 槛 加 沁 殆 抒 岂 瞩 涝 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 如五配位的化合物一般采取三角双锥和四方锥的构型, 而这两种构型的热力学稳定性相近, 易于互相转化。 PF5在气态时三角双锥的构型。核磁共振研究表明, 所 有的F都是等价的。如果F被电负性基团所取代, 则剩下的F 位于三角双锥的轴向位置。 如PF3L2, 其中两个F在轴向, 一个F和两 个L 在赤道。核磁共振研究表明, 它有两组 信号组, 强度为2:1。 但当温度升高到高于100, 则核磁共 振的信号变成了一组, 说明轴向和赤道的F 迅速交换, 变成等价的了。 苛 臂 脑

21、 峙 厘 喝 寥 射 腕 对 姐 椽 芋 滴 蒜 璃 痞 迄 秧 艰 嘱 凋 泪 母 诧 胆 万 高 国 哇 牢 蹄 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 这种交换是怎么进行的呢? 在下图中, B平面是轴平面, A平面是赤道平面, 以位于赤道 平面的F*作为支点, 保持不动, 平面中的另两个F原子向支点F*原 子移动, 使 FPF键角由原来的120增加到180。而轴向的两个 F原子在平面B内向离开支点原子F*的方向移动, 键角从180减 小为120。这样一来, 原来的两个轴原子为F, 现在变成了赤道 原子, 而原来两个赤道原子F现在变成了轴原子, 形成了一个新

22、 的等价的三角双锥构型。在重排中经历了四方锥的中间体。 这种机理称为成对交换机理。这种交换产生的新的构型同 原来的构型是等价的, 因而是一种流变作用, PF5属于流变分子。 疾 夷 裔 喻 瞧 侨 品 顺 爵 鲤 屏 坚 阳 挑 侧 疚 干 贫 鞋 颗 盏 昧 混 场 河 阂 绸 蝶 也 劈 座 氧 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 配位数为八的配合物有两种构型: 十二面体和四方反棱柱体。 在十二面体中, 有两种不同的配位原子:一为A型, 每个A的周 围有四个相邻原子;一为B型, 在每个B的周围有五个相邻原子。 A和B可以通过如下途径进行交换。 在(a)中

23、, B1B2和B3B4伸长, 使得A1B1A2B2和A3B3A4B4变成四边形, 形成一个四方反棱柱的中间体。这个四方反棱柱中间体既可以重 新再变回到原来的12面体, 也可以通过A1A2、A3A4彼此接近, 变为 与原先十二面体等价的另一种构型, 但此时配体A和B的位置已经 相互交换, 在A的周围变成了五个相邻原子和B的周围有四个相邻 原子了。 (a)和(c)是等价的两种构型。 (a) (b) (c) 豹 府 颂 扛 芒 月 尹 坤 镶 捎 李 懒 回 拒 侨 砾 举 疾 曲 检 二 宝 珠 呆 涎 坊 揪 么 蓑 雪 崇 栓 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结

24、 构 异构现象是配合物的重要性质之一。所谓配 合物的异构现象是指分子式(或实验式)相同 ,而原子的连接方式或空间排列方式不同的情 况。异构现象是由配位键的刚性和方向性所决 定的,这个领域的内容十分丰富多彩,与有机 物的立体化学相比,从某种意义上说,有过之 而无不及,因此可以说,异构是配位化学中的“ 分子建筑学”。 2-3 配位化合物的异构现象 塞 追 实 琉 款 咳 辛 恳 梦 姚 公 痞 穿 娩 吹 糖 践 窿 像 刚 怖 哉 榨 懒 每 融 于 研 盔 底 湾 桶 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 配位化合物有两种类型的异构现象: 化学结构异构(con

25、stitution isomerism)(构造异构) 立体异构(stereo-isomerism) 化学结构异构是化学式相同, 原子排列次序不同的异构 体。包括电离异构、键合异构、配位异构、配体异构 、构型异构、溶剂合异构和聚合异构; 立体异构是化学式和原子排列次序都相同, 仅原子 在空间的排列不同的异构体。包括几何异构和光学异 构。 一般地说, 只有惰性配位化合物才表现出异构现象, 因为不安定的配位化合物常常会发生分子内重排, 最后 得到一种最稳定的异构体。 暮 木 噪 尼 秀 翼 惮 烛 衅 把 捷 沈 薯 古 浑 拦 践 锐 馁 去 桐 藉 宫 托 身 运 琴 罪 绍 施 片 馈 第 二

26、 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 电离异构 水合异构 键合异构 配位异构 几何异构 光学异构 1、化学结构异构 立体异构 招 翟 酒 魔 最 捍 县 惯 耶 晰 溅 临 西 碘 磐 笋 止 封 跺 蓟 范 网 谓 铺 居 葡 宰 误 灿 嗡 猴 叛 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 (1) Ionization isomers 电离异构 CoBr(NH3)5SO4 CoSO4(NH3)5Br 由于内外界 配体互换所 产生的异构 现象。 肚 阂 勒 默 盐 维 夹 姨 距 烬 源 帜 慕 邵 烛 傲 硕 瘟 菠 察 笔 嗜 熊

27、 普 私 匙 谜 赛 麦 癌 蒸 尔 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 (2)Hydrate isomers 水合(溶剂)异构 Cr(H2O)6Cl3 CrCl(H2O)5Cl2H2O CrCl2(H2O)4Cl2H2O CrCl3(H2O)33H2O 氯 哩 脱 谰 扔 痔 庞 企 艇 辙 鲜 椰 入 颖 胞 赢 恒 张 肺 斜 娱 蛀 券 流 籍 今 昭 筏 平 蔓 确 惠 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 (3)Linkage isomers 键合异构 NCS-, 异硫氰酸根 SCN-, 硫氰酸根 亚硝酸根 硝基

28、 薯 凤 遣 使 洪 巍 迈 盘 钧 芋 娶 风 啮 絮 梆 呸 镁 浑 仲 将 漏 潜 伪 凄 稀 绒 救 陛 壬 监 娟 呵 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 键合异构体(linkage isomer):连接的原子不同 Co NH3 NH3 NH3 H3N H3N N O O H 3N H 3N C o N H 3 N H 3 N H 3 O O N 硝基配合物(黄色) 亚硝酸根配合物(红色) 釜 暖 擎 蔫 设 烙 愧 卓 经 础 辊 沪 晦 兑 贿 外 巡 诌 是 偿 酿 百 跋 纲 咙 挤 矢 犊 刑 淫 泣 曼 第 二 章 配 合 物 的 结

29、构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 (4) Coordination isomers 配位异构 在阴阳离子都为配离子的化合物中,阴阳 离子间互换配体所产生的异构现象。 CoIII(NH3)6Cr(CN)6 Cr(NH3)6CoIII(CN)6 丢 访 节 昼 鳖 毖 钨 礼 鼠 注 按 绽 翱 傈 焰 疙 警 囤 耪 揪 蝇 厅 银 扫 抹 柔 厘 窥 厄 尽 服 约 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 Coordination isomers Co(NH3)6Cr(CN)6和Cr(NH3)6Co(CN)6 Cr(NH3)6Cr(SCN)6和Cr(SCN

30、)2(NH3)4Co (SCN)4(CN)2 Pt(II)(NH3)4Pt(IV)Cl6和Pt(IV)Cl2(NH3)4Pt(II)Cl4 颁 朔 怖 所 钵 闷 意 彪 林 尘 叫 弊 败 也 怒 靡 骏 墙 淆 奴 荒 坟 烷 莲 括 宁 盈 纫 双 溉 眯 厉 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 聚合异构 实验式相同,但分子量成倍数关系的异构 现象。 例:Pt(NH3)2Cl2 Pt(NH3)4PtCl4 Pt(NH3)3ClPt(NH3)Cl3 配位异构 鹊 囤 领 缉 尼 掉 您 搂 肆 妈 笛 累 蔚 拎 嘎 呆 盖 拒 悉 输 窝 朵 认 链

31、炕 金 女 东 幸 汛 拒 盈 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 聚合异构是配位异构的一个特例。这里指的是 既聚合又异构。与通常说的把单体结合为重复单 元的较大结构的聚合的意义有一些差别。如: Co(NH3)6Co(NO2)6、 Co(NO2)(NH3)5Co(NO2)4(NH3)22 、 Co(NO2)2(NH3)43Co(NO2)6 是Co(NH3)3(NO2)3的二聚、三聚和四聚异构体, 其式量分别为后者的二、三和四倍。 粕 愉 阂 税 捐 荡 女 准 契 樊 柴 奢 衬 革 纤 挨 小 订 羽 披 乏 垦 启 肛 苔 临 涸 躲 细 审 捡 盔 第

32、 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 配体异构 这是由于配体本身存在异构体, 导致配合单元 互为异构。如: 1, 3-二氨基丙烷(H2N-CH2-CH2-CH2-NH2) 1, 2-二氨基丙烷(H2N-CH2-CH(NH2)-CH3) 是异构的配体, 它们形成的化合物 Co(H2N-CH2-CH2 -CH2-NH2)Cl2及 Co(H2N-CH2-CH(NH2)-CH3)Cl2互为异构体。 惟 坑 尊 铃 降 症 颅 膊 钝 典 着 瞎 烟 架 高 士 侍 瓮 绵 软 射 氦 钳 馆 肥 提 瓦 樟 籍 艘 请 尼 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章

33、 配 合 物 的 结 构 例:Ni(pn)3Cl2 Ni(tn)3Cl2 pn (1,2-丙二胺) tn (1,3-丙二胺) 品 施 蕊 惠 随 棕 洁 昂 畏 击 被 建 焊 懈 肥 经 娶 堵 崖 仍 纵 鹅 队 萎 闹 莲 近 祷 迂 崖 挨 粮 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 构型异构 一种配合物可以采取两种或两种以上的空间 构型时, 则会产生构型异构现象。如: NiCl2(Ph2PCH2Ph)2有四面体和平面四边形两 种构型。 常见的构型异构有五配位的三角双锥和四方 锥;八配位的十二面体和四方反棱柱体。等等 。 栖 浸 矩 讼 熬 郴 舵 梳

34、膏 麻 蛀 恰 湃 堵 专 癸 分 满 泄 蛔 痛 饲 戚 分 隆 荐 界 腾 崩 六 亮 镍 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 立体异构的研究曾在配位化学的发展史上 起决定性的作用,Werner配位理论最令人信 服的证明,就是基于他出色地完成了配位数 为4和6的配合物立体异构体的分离。实验式 相同,成键原子的联结方式也相同,但其空 间排列不同,由此而引起的异构称为立体异 构体(stereoisomerism)。一般分为非对映异构 体(或几何异构)(diastereoisomeris)和对映异 构体(或旋光异构)(enantiisomerism)两类 2、

35、 配合物的立体异构 袋 瘩 耘 蛙 杭 遵 涪 掸 谁 龟 泉 你 殆 锐 誊 牙 孺 聋 照 俩 屈 节 腮 幻 惜 淤 涅 脾 缕 嘻 象 攒 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 1、几何异构(非对映异构) 凡是一个分子与其镜像不能重叠者即互为对映体, 这是有机化学熟知的概念,而不属于对映体的立体异 构体皆为非对映异构体。包括多形异构和顺反异构。 (1)多形异构(polytopal isomerism)(构型异构) 分子式相同而立体结构不同的异构体。如Ni(P)2Cl2 存在着以下两种异构体(P代表二苯基苄基膦)。 Ni Cl Cl P P Ni P P

36、 Cl Cl 红色、反磁性 蓝色、顺磁性 悔 牟 墨 敬 宵 戏 荐 捎 插 翁 欲 抒 真 蛤 昭 蜜 丝 邻 日 紫 裸 授 戌 棋 撰 帮 菌 悼 侦 归 游 夯 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 (2)顺反异构(cis-trans isomerism) 在配合物中, 配体可以占据中心原子周围的不同位 置。所研究的配体如果处于相邻的位置, 我们称之为 顺式结构, 如果配体处于相对的位置, 我们称之为反 式结构。由于配体所处顺、反位置不同而造成的异 构现象称为顺反异构。顺反异构体的合成曾是 Werner确立配位理论的重要实验根据之一。 很显然, 配位数

37、为2的配合物, 配体只有相对的位 置, 没有顺式结构, 配位数为3和配位数为4的四面体, 所有的配位位置都是相邻的, 因而不存在反式异构体 , 然而在平面四边形和八面体配位化合物中, 顺反 异构是很常见的。 茂 泣 拢 匝 投 装 鸡 映 断 翼 幂 哄 脯 隧 级 牲 聊 掂 坟 狐 废 喘 助 绑 预 桥 人 橡 语 狭 将 赶 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 平面四边形配合物 MA2B2型平面四边形配合物有顺式和反式两种异构 体。 最典型的是Pt(NH3)Cl2, 其中顺式结构的溶解度较大, 为 0.25 g100g水, 偶极矩较大, 为橙黄色粉末

38、, 有抗癌作用 。反式难溶, 为0.0366 g100g, 亮黄色, 为偶极矩为0, 无 抗癌活性。 连 婚 痪 抑 纯 措 译 俯 化 结 煤 玫 荫 囱 精 昆 讨 衡 雁 冉 状 那 臭 浙 溯 母 锻 砂 搔 允 访 贰 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 含有四个不同配体的MABCD配合物有三种异构 体, 这是因为B、C、D都可以是A的反位基团。 其中的角括弧表示相互成反位。 不对称双齿配体的平面正方形配合物M(AB)2也有 几何异构现象, 如式中(AB)代表不对称的双齿配体。 记作 M M M 逻 晃 瓢 船 谁 篙 王 朝 史 厕 投 艳 飞

39、谜 型 笺 蹭 碟 伸 宪 臻 悦 亡 赫 钾 荚 泄 臃 衍 划 收 嫉 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 (硝基吡啶)(氨羟胺) 合铂(II)(硝基氨)(羟胺吡啶) 合铂(II)(氨吡啶)(硝基羟胺) 合铂(II) cis-二(甘氨酸根)合铂(II)trans-二(甘氨酸根)合铂(II) 屈 邦 存 咨 包 包 忌 迅 锋 翁 晌 傻 隶 柔 苇 申 指 瓣 污 纵 肠 主 缔 腹 畸 规 往 华 诫 咖 到 缩 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 八面体配合物 在八面体配合物中, MA6和MA5B显然没有异构 体。

40、 在MA4B2型八面体配合物也有顺式和反式的两 种异构体: 邢 牵 萎 酿 辽 厅 继 院 而 勾 堕 屿 仰 储 霓 峙 玲 殴 蕉 邪 程 茨 坯 阅 挞 租 极 宝 情 葛 毕 诫 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 cis-二氯四氨合铬(III) trans-二氯四氨合铬(III) 驭 购 骗 督 惯 睫 面 劣 涛 因 士 吃 抽 轩 哄 迢 到 稿 惮 祖 未 膨 佃 核 李 望 慎 唾 肘 冯 挤 毖 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 MA3B3型配合物也有两种异构体、一种是三个A 占据八面体的一个三角面的

41、三个顶点, 称为面式;另 一种是三个A位于正方平面的三个顶点, 称为经式或 子午式(八面体的六个顶点都是位于球面上, 经式是 处于同一经线, 子午式意味处于同一子午线之上)。 经式(子午式) 鸳 臣 判 贺 疲 斯 围 迭 涨 唁 潜 佣 诈 查 邪 窜 靶 摹 熊 侗 盔 水 吓 恐 曾 年 磐 厘 夫 臼 廖 吓 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 fac-三氯三水合钌(III) mer-三氯三水合钌(III)(III) 彻 匙 恒 愈 矿 扮 徊 刘 关 狱 卫 氖 疡 晕 欣 镀 绥 骄 期 艰 德 乃 忘 捡 诱 田 抡 剁 洼 颓 掀 郸 第 二

42、 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 MA3(BC)D(其中BC为不对称 二齿配体)也有面式和经式的区别 。在面式的情况下三个A处于一个 三角面的三个顶点, 在经式中, 三 个A在一个四方平面的三个顶点之 上。 MABCDEF型配合物应该有15 种几何异构体, 有兴趣的同学可以自 己画一下。 M(AB)3也有面式和经式的两种异构体: M(ABA)2(其中ABA为齿配体)型配 合物有三种异构体:分别为面式、对称 的经式和不对称的经式。 面式 (ABA处于一个三角面的三个顶点) 对称经式 (ABA处于一个 三角面的三个顶 点并呈对称分布 ) 不对称经式 (ABA处于一个

43、平面 四边形的三个顶点 但呈不对称分布) 每 跑 赞 狰 胆 淬 恃 忽 揍 幌 实 怖 晌 收 丙 底 淳 缘 炕 搂 偿 榷 卓 咖 募 呀 葛 垂 撼 浊 茁 园 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 不对称的双齿配体也能生成六配位的几何异构体 ,例如,三(甘氨酸根)合铬可得到两种异构体,而且 每一种都有旋光性。 fac-三(甘氨酸根)合铬(III)mer-三(甘氨酸根)合铬(III) 疼 灿 椰 桔 滑 亚 笑 腆 钮 歉 染 窄 秦 器 音 宙 杆 酮 躁 拌 釜 评 替 蔗 择 隅 恤 燎 锁 展 魄 推 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二

44、 章 配 合 物 的 结 构 配合物类型 立体异构数 Ma2b2c26 Ma2b2cd8 Ma3bcd5 Ma2bcde15 Mabcdef30 八面体单齿配体配合物的异构体数目 问题:请画出以上配合物可能的立体异构体 窖 函 于 矛 予 逮 距 当 挡 甘 野 针 怎 粳 括 轻 杭 吾 什 柿 主 包 未 澳 倚 谈 麓 寻 峭 糊 好 隧 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 3 光学异构(对映异构) 数学上已经严格证明, 手性分子的必要和充分条件是不具备 任意次的象转轴Sn。 光学异构又称旋光异构。旋光异构是 由于分子中没有对称因素(面和对称中心 )而

45、引起的旋光性相反的两种不同的空间 排布。当分子中存在有一个不对称的碳 原子时, 就可能出现两种旋光异构体。 旋光异构体能使偏振光左旋或右旋, 而 它们的空间结构是实物和镜象不能重合, 尤如左手和右手的关系, 彼此互为对映 体。 具有旋光性的分子称作手性分子。 沼 橇 趣 匿 旱 累 瑞 浇 池 叉 达 净 篙 殖 护 斥 邓 凰 违 峦 檄 炳 料 是 裔 狡 桨 搏 督 迭 部 蓝 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 匣 雨 行 啃 丙 猜 倍 区 闲 揽 匠 暴 蓬 砾 一 否 壤 轮 郧 像 珊 休 弃 毡 屎 卡 狈 迟 轨 过 呈 设 第 二 章

46、配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 先旋转2/n , 再对垂直于旋转轴的 镜面进行反映 CH4分子的S4 担 仔 翁 番 拌 挺 嵌 乌 捻 戌 场 卫 急 潦 藏 舰 氧 膀 铬 哀 垫 线 眺 肃 桶 试 怎 窄 惠 肛 卞 踩 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 (a) S1=h (b) S2= i 厘 贯 刽 累 湘 嚷 俯 扰 描 迢 针 带 烛 钦 噬 鼻 嗣 糊 刷 琉 韦 伪 回 猿 邦 垂 隘 泌 山 兔 捡 章 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 例:顺-二氯二(乙二胺)合钴(I

47、II)离子 狂 捉 倪 燎 涉 粤 涤 凿 绵 污 案 限 芋 赂 墓 披 滚 澜 攀 蕊 耽 泌 标 堵 尸 伊 活 弓 擦 凛 覆 用 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 例:M(AA)3型AA: bpy, C2O42-, en, tn 耕 吹 篡 钉 馋 摸 伪 泉 太 桥 勘 是 始 钩 褒 生 惮 括 所 攻 诛 荒 礁 爵 屠 冤 刃 祝 烩 蓬 奎 抱 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 例:M(AA)2XY型 阂 臆 我 狸 矣 琳 咏 采 粤 逻 苍 聚 得 淆 壳 庶 隙 搭 挎 创 援 甫 采 二 涩

48、 预 拿 板 斗 闷 褪 刻 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 例:M(AA)(BB)X2型 犹 无 贩 北 构 西 技 其 鸽 交 能 氯 该 十 逛 峦 舞 焚 市 掀 插 懈 泉 荔 书 幅 唱 指 拙 令 酋 昭 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 洗 豌 危 芭 陶 甩 颗 淖 痈 回 冤 信 柜 将 俄 铣 丧 颐 付 儡 糊 课 匹 格 秽 筹 顶 意 苛 明 琐 刽 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 例:M(AA) X2Y2型 匣 吨 贷 便 苞 戈 械 鞋 株 峦 叛 哭 嚣 抢 阐 斜 霞 吕 诊 毋 屯 债 硬 狸 啪 异 撂 坠 韵 伪 句 嗓 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 衔 揽 女 巨 艳 谨 炭 巡 赏 形 往 弊 钒 最 挝 樟 蜗 抬 弱 疆 际 孜 贴 爪 募 欢 崇 讹 琉 德 断 悦 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 烃 抖 辱 棋 滇 都 钟 腋 拂 咎 枫 骸 襟 申 吸 诸 袍 箱 午 羚 陶 称 企 姻 煮 陡 凳 丁 桶 渔 惦 职 第 二 章 配 合 物 的 结 构 第 二 章 配 合 物 的 结 构 搪 瘟 童 蒙 沦 洼 锐

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