第十一章 配合物结构-精品文档资料整理.ppt
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1、第十一章第十一章 配合物结构配合物结构配位化学的进展配位化学的进展 当代的配位化学是沿着当代的配位化学是沿着广度广度、深度深度和和应用应用三个方向发展三个方向发展 1 1、在深度上表现在有众多与配位化学、在深度上表现在有众多与配位化学 有关的学者获得了诺贝尔奖有关的学者获得了诺贝尔奖2维尔纳维尔纳1913年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖.配位化学配位化学的奠基人的奠基人齐格勒齐格勒纳塔纳塔1963年年诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖金属烯烃催化剂金属烯烃催化剂艾根艾根1967年年诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖快速反应快速反应利普斯科姆利普斯科姆1976年年诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖硼烷理论硼烷理论威尔金森威尔金森
2、费歇尔费歇尔1973年年诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖有机金属化学有机金属化学霍夫曼霍夫曼1981年年诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖等瓣理论等瓣理论陶布陶布1983年年诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖络合物和固氮反应机理络合物和固氮反应机理克拉姆、莱恩、佩德森克拉姆、莱恩、佩德森1987年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖超分子化学超分子化学32.2.在广度上表现配位化合物与其它学科在广度上表现配位化合物与其它学科相互渗透中,而成为众多学科的交叉点相互渗透中,而成为众多学科的交叉点.3.在应用方面,结合生产实践,配合物在应用方面,结合生产实践,配合物在传统及新领域的应用继续得到发展在传统及新领域的应用继续得到发展.配位化
3、学的进展配位化学的进展 配位化学处于无机化学研究的主流配位化学处于无机化学研究的主流.4配位化学的进展配位化学的进展涉及的主要领域涉及的主要领域功能配位化学功能配位化学生物无机配位化学生物无机配位化学溶液配位化学溶液配位化学理论配位化学理论配位化学有机金属配位化学有机金属配位化学固体配位化学固体配位化学5配位化学的进展配位化学的进展研究的重点研究的重点有机金属化合物有机金属化合物金属羰基化合物金属羰基化合物稀土荧光材料的合成稀土荧光材料的合成分子磁体分子磁体超分子材料的分子设计超分子材料的分子设计电荷转移型导电配合物电荷转移型导电配合物金属原子簇化合物金属原子簇化合物超分子化学将成为今后配位化
4、学超分子化学将成为今后配位化学 发展的另一个主要领域发展的另一个主要领域 6第十一章第十一章 配合物结构配合物结构11.1 配合物的空间构型、配合物的空间构型、异构现象和磁性异构现象和磁性11.2 配合物的化学键理论配合物的化学键理论11.1 配合物的空间构型、配合物的空间构型、异构现象和磁性异构现象和磁性11.1.2 配合物的异构现象配合物的异构现象11.1.1 配合物的空间构型配合物的空间构型11.1.3 配合物的磁性配合物的磁性配合物的空间构型与配合物的空间构型与配位数配位数的多少、的多少、中中心离子心离子的的杂化态及杂化态及配体配体的性质的性质密切相关。密切相关。直线直线形形配位数配位
5、数例例11.1.1 配合物的空间构型配合物的空间构型空空间间构构型型杂化态杂化态d2SP3SPdSP2SP3246四面体四面体八面体八面体平面正方形平面正方形9例:例:三角形三角形配位数配位数空空间间构构型型杂化态杂化态dSP3杂化杂化 SP2杂化杂化d2SP2杂化杂化53四方锥四方锥三角双锥三角双锥1011.1.2配合物的异构现象配合物的异构现象化学式相同但结构和性质不同的化学式相同但结构和性质不同的 几种化合物互称几种化合物互称异构体异构体11同同分分异异构构现现象象结构异构结构异构几何异构几何异构12(1 1)结构异构结构异构-(2 2)空间异构)空间异构-(3 3)旋光异构)旋光异构-
6、配合物中的内部结构不同引起的异构现象。配合物中的内部结构不同引起的异构现象。配体在中心离子周围空间的排列不同的异构现象。配体在中心离子周围空间的排列不同的异构现象。两个配位个体之间,找不到几何对称关系,只两个配位个体之间,找不到几何对称关系,只 有互成镜像有互成镜像关系关系(不能重合)不能重合),好像左右手关系。,好像左右手关系。11.1.2配合物的异构现象配合物的异构现象化学式相同但结构和性质不同的化学式相同但结构和性质不同的 几种化合物互称几种化合物互称异构体异构体13a)电离异构电离异构Co(NH3)5BrSO4(红紫色红紫色)Co(NH3)5SO4Br(红色红色)b)水合异构水合异构在
7、在电电离离异异构构体体中中,如如果果变变化化位位置置的的配配体体为为H2O时,特称为水合异构时,特称为水合异构。例如:例如:Cr(H2O)6Cl3(灰紫色灰紫色)Cr(H2O)5ClCl2H2O(绿色绿色)Cr(H2O)4Cl2Cl22H2O(深绿色深绿色)由于配体位置变化而引起的结构异构由于配体位置变化而引起的结构异构(1)结构异构现象结构异构现象14c)配位异构配位异构Co(NH3)6Cr(C2O4)3三草酸根合铬三草酸根合铬()酸六氨合钴()酸六氨合钴()Cr(NH3)6Co(C2O4)3三草酸根合钴(三草酸根合钴()酸六氨合铬()酸六氨合铬()d)配位位置异构配位位置异构特指多核配合物
8、中,配体位置变化而引起的异特指多核配合物中,配体位置变化而引起的异构现象构现象。15a)键合异构键合异构Co(NH3)5NO22+Co(NH3)5(ONO)2+b)配体异构配体异构Co(pn)2Cl2+Co(tn)2Cl2+c)聚合异构聚合异构Co(NH3)3(NO2)3和和Co(NH3)6Co(NO2)6原子种类相同,原子个数呈倍数关系。原子种类相同,原子个数呈倍数关系。配体本身发生变化而引起的结构异构配体本身发生变化而引起的结构异构硝基硝基五氨合钴(五氨合钴(),),黄褐色黄褐色亚硝酸根亚硝酸根五氨合钴(五氨合钴()()(红褐色红褐色)二氯二丙邻二胺合钴(二氯二丙邻二胺合钴()二氯二亚丙基
9、二胺合钴(二氯二亚丙基二胺合钴()16(2)空间异构空间异构(几何异构几何异构)现象:现象:按照配体对于中心离子的不同位置区分。按照配体对于中心离子的不同位置区分。顺式顺式棕黄色棕黄色,极性分子极性分子反式反式淡黄色淡黄色,非极性分子非极性分子顺式顺式Pt()配合物显示治癌活性。配合物显示治癌活性。cis-PtCl2(NH3)2trans-PtCl2(NH3)2螯螯合合机机理理:顺顺铂铂与与DNA链链上上同同一一个个鸟鸟嘌嘌呤呤的的N7和和O6螯螯合合,这这一一作作用用使使鸟鸟嘌嘌呤呤O6与与胞胞嘧嘧啶啶N3间间氢氢键键断断裂裂,致致使使DNA模模板板失失活活,复复制发生障碍。制发生障碍。17
10、新型铂类抗癌配合物研究进展新型铂类抗癌配合物研究进展铂类抗癌配合物合成了铂类抗癌配合物合成了2000多种多种.进入临床阶段的只有二十几种进入临床阶段的只有二十几种.进入进入临床应用临床应用的除顺铂外,也仅卡铂一种的除顺铂外,也仅卡铂一种.现在已经发现一些反式的铂配合物在体外和现在已经发现一些反式的铂配合物在体外和体内都存在抗癌活性,有的甚至比相应的顺体内都存在抗癌活性,有的甚至比相应的顺式配合物还要好。式配合物还要好。18钯(钯()配合物抗癌活性研究进展)配合物抗癌活性研究进展http:/ 4的正四面体结构的配位的正四面体结构的配位化合物是否有顺、反异构体?化合物是否有顺、反异构体?配位数为配
11、位数为6 6的八面体结构的配位化的八面体结构的配位化合物是否有顺、反异构体?合物是否有顺、反异构体?(配合数为配合数为4的四面体及配合数的四面体及配合数为为2,3的配合物的配合物没有没有几何异构几何异构)因为所有配体彼此相邻和相反因为所有配体彼此相邻和相反20CrCl2(NH3)4ClClCrNH3H3NH3NNH3ClClCrNH3H3NH3NNH3ClClClCl顺式顺式紫色紫色反式反式绿色绿色 MX2A4 型有型有顺反异构顺反异构X在八面体的一个边上为顺式在八面体的一个边上为顺式21MX3A3型型也也有有顺顺(面面式式)、反反(经经式式)异异构构例如例如:PtCl3(NH3)33个个X在
12、同一个在同一个表面表面三角形的顶角为顺式三角形的顶角为顺式(fac)(mer)3 3个不在同一个个不在同一个表面表面三角形的顶角为反式三角形的顶角为反式MX2Y2A2型八面体配合物:型八面体配合物:5种异构体种异构体22(3)旋光异构旋光异构(光学异构光学异构)现象现象由于分子的特殊对称性形成的两种异构由于分子的特殊对称性形成的两种异构体而引起的旋光性相反的现象。体而引起的旋光性相反的现象。两种旋光异构体两种旋光异构体互成镜像互成镜像(左右手左右手)关系关系。例如:例如:cis-CoCl2(en)2+具有旋光异构体,具有旋光异构体,为为手性分子手性分子。旋光异构体能使偏振光发生方向相反的偏转旋
13、光异构体能使偏振光发生方向相反的偏转23例如:例如:cis-CoCl2(en)2+具有旋光异构体,具有旋光异构体,为为手性分子手性分子。旋光异构体能使偏振光发生方向相反的偏转旋光异构体能使偏振光发生方向相反的偏转l-尼古丁(天然)毒性大尼古丁(天然)毒性大 d-尼古丁(人工)毒性小尼古丁(人工)毒性小 d-葡萄糖能被动物代谢葡萄糖能被动物代谢24旋光异构旋光异构 例如:例如:顺顺-Co(en)2(NO2)2 右旋用符号()或右旋用符号()或D表示,表示,左旋用()或左旋用()或L表示。表示。2511.1.3配合物的磁性配合物的磁性液氧是顺磁性液氧是顺磁性液氮是抗磁性液氮是抗磁性26Parama
14、gnetic顺磁顺磁 物质的磁性物质的磁性ferromagnetic 铁磁铁磁diamagnetic 抗磁抗磁2711.1.3配合物的磁性配合物的磁性n 未成对电子数未成对电子数顺磁性:被磁场吸引顺磁性:被磁场吸引 0,n 0。例:例:O2,NO,NO2反磁性:被磁场排斥反磁性:被磁场排斥=0,n=0。例:例:H2,N2铁磁性:被磁场强烈吸引。例:铁磁性:被磁场强烈吸引。例:Fe,Co,Ni磁性:物质在磁场中表现出来的性质。磁性:物质在磁场中表现出来的性质。磁矩:磁矩:(B.M.)玻尔磁子玻尔磁子磁天平测定磁天平测定古埃古埃(Gouy)Sm-Co永永磁天平测定物磁天平测定物质磁化率质磁化率估算
15、值估算值亚铁磁性亚铁磁性28 n012345/B.M.01.732.833.874.905.92实例:实例:Ti(H2O)63+Ti3+:3d1=1.73n=1K3Mn(CN)6Mn3+:3d4=3.18n=2K3Fe(CN)6Fe3+:3d5 =2.40 n=1根据根据可用未成对电子数目可用未成对电子数目n 估算估算磁矩磁矩。中心离子有中心离子有4个成单个成单d电子电子实验值实验值实验值实验值实验值实验值中心离子有中心离子有5个成单个成单d电子电子中心离子有中心离子有1个成单个成单d电子电子实际实际1个个实际实际1个个实际实际2个个2911.2 配合物的化学键理论配合物的化学键理论 11.2
16、.1 价键理论价键理论11.2.2 晶体场理论晶体场理论*11.2.3 分子轨道理论分子轨道理论1.价键理论的要点:价键理论的要点:(1)形成体形成体(M):有空轨道有空轨道配位体配位体(L):有孤对电子有孤对电子二者形成配位键二者形成配位键ML(2)形成体形成体(中心离子中心离子)采用杂化轨道成键采用杂化轨道成键(3)杂化方式与空间构型有关杂化方式与空间构型有关11.2.1 价键理论价键理论鲍林将杂化理论应用鲍林将杂化理论应用于配合物的结构研究于配合物的结构研究31配位配位数数空间空间构型构型杂化杂化轨道轨道参与杂化的轨道参与杂化的轨道实实例例2直线形直线形sps.PxAg(NH3)2+Ag
17、(CN)23平面平面三角形三角形sp2s.Px.PyCu(CN)32HgI34正四正四面体面体sp3s.Px.Py.PzZn(NH3)42+Cd(CN)424四方形四方形dsp2dx2-y2.s.Px.PyNi(CN)425三角三角双锥双锥dsp3dz2.s.Px.Py.PzNi(CN)53Fe(CO)55四方锥四方锥d2sp2dz2.dx2-y2.S.Px.PyTiF526八面体八面体sp3d2dz2.dx2-y2.s.Px.Py.PzFeF63AlF63-SiF62-6八面体八面体d2sp3dz2.dx2-y2.s.Px.Py.PzFe(CN)63Co(NH3)63+杂化轨道的类型及其在空
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