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有机过渡金属化合物

有机过渡金属化合物
在有机过渡金属化合物中,金属的氧化态是 指配体从金属外层轨道[包括(n-1)d, ns和np] 取走电子后剩余的形式电荷数。
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有机金属化合物中金属氧化态的确定和配体 的形式电荷有关。关于配体形式电荷的确定 有以下经验规则:
(1)氢和卤素形式电荷都为-1;
(2)NH3, PR3, AsR3, SR2, CO等中性配体的形 式电荷为0;
(η5-C5H5)Ni(NO) 亚硝酰(η-环戊二烯基)合镍(I)
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(2)若链或环上只有一部分原子参加配位, 则在η前将这一部分原子的位标列出。
(η3-C7H7)Fe(η5-C5H5)CO 羰基·(1-3-η-环庚三烯基)·(η环戊二烯基)合铁(II)
(η4-C8H8)Co(η5-C5H5) (1-2:5-6-η-环辛四烯)·(η环戊二烯)合钴(I)
6.3 有效原子序数规则和命名(Effective Atomic Number Rule, EAN规则)
6.3.1 18和16电子规则
非过渡金属(s区、p区)形成的有机金属化 合物遵守八隅体规则,即金属的价电子数 与配体提供成键的电子数总和等于8的分 子是稳定的。 对于过渡金属(d区)来说,它们形成的有机 金属化合物应遵守有效原子序数规则即 EAN规则。
氧化态是形式电荷数,所以可以为分数。引 入氧化数概念后,化合价概念可保持原来原 子个数比的意义,而不必使用“平均化合价” 等容易使化合价概念模糊的术语了。 通常规定氧化态用罗马数字表示,以区别于 阿拉伯数字表示的化合价。
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Fe3O4中,Fe的化合价和氧化态分别为多少? Fe实际上存在两种化合价态:+2和+3价, 其分子组成为:FeO·Fe2O3 Fe的氧化态为8/3。
③大多数配合物都服从有效原子序数规则。 有机过渡金属化合物
二、羰基化合物的制备
1. 直接合成法 Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(l) Ni(CO)4是最早发现的羰基化合物,常温 下为液体。加热气化,进一步加热可分 解为Ni和CO。
Fe(s)+5CO(g) Fe(CO)5(l) (200ºC, 200atm)
2PPh3 4个σ电子 CO 2个σ电子 Cl- 2个σ电子 Ir+ 8个d电子 16电子 配合物稳定
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6.3.5 有机金属化合物命名原则 (1)若配体中的链或环上所有原子都键合于
一个中心原子,则在配体名称前加上词 头η,表示π键合形式。
(η3-C3H5)Co(CO)3 三羰基(η-烯丙基)合钴(I)
(3)含碳配体的形式电荷根据与金属键合的 碳原子数来决定。 键合碳原子数为奇数时,形式电荷为-1; 键合碳原子数为偶数时,形式电荷为0。
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(PPh3)2PtCl2中,Pt的氧化钛为:+II CH3Mn(CO)3中,Mn的氧化态为:+I Fe(CO)3(C4H4)中,Fe的氧化态为:0
某些烃类π给予体提供的π电子数和配位 特征见P338表6-2。有机过渡金属化合物
6.3.4 EAN规则应用实例 [(η4-C8H8)Rh(CO)3](Rh+为d8构型)
η4-C8H8 4个π电子 Rh+ 8个d电子 3CO 6个σ电子 9对或18电子 配合物稳定
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Ir(PPh3)2COCl (Ir+为d8构型)
环丁二烯,键合碳原子数为4
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6.3.3 配体电子数的计算
配体向金属提供的电子数:
CO, PPh3, H-, X-, 烷基和芳基为2电子给予体; NO为3电子给予体;
中性有机分子每个双键或三键为2电子给予 体;但是丁二烯(C4H6),环丁烯(C4H4)则为 4电子给予体; 含有3个或3个以上双键的烯烃,提供的电 子数是可变的(即配位的C原子数可变)。
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6.3.2 金属的氧化态 氧化态又叫氧化数,它是以化合价学说和元 素电负性概念为基础发展起来的一个化学概 念,它在一定程度上标志着元素在化合物中 的化合状态。
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氧化态和化合价两个概念的区别:
化合价的原意是某种元素的原子与其他元素 的原子相化合时两种元素的原子数目之间一 定的比例关系,所以化合价不应为非整数。
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所谓有效原子序数就是过渡金属全部电子总 数与所有配体提供成键的电子数的总和等于 该金属所在周期中稀有气体的原子序数。
若EAN为36(Kr,第四周期)、54(Xe,第五周 期)、86(Rn,第六周期),则该化合物稳定。
如果只考虑价电子(ns,(n-1)d),那么EAN 规则可描述为金属价电子数,加上配体提供 成键的电子数总和等于18或16(某些具有d8电 子组态)的分子是稳定的。所以,EAN规则 又称为18和16电子规则。
Co(s)+8CO(g) Co2(CO)8(s) (150ºC, 35atm)
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合成Fe(CO)5的高压反应釜
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2. 还原羰基化 ( reductive carbonylation) 金属化合物 + 还原剂(Na, Al, AlR3, H2, CO) + CO
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(3)若配体中仅有一个原子参加配位,则应 将词头σ加在此配体前,表示σ键合形式。 Fe(CO)2(η5-C5H5)(η1-C5H5) 二羰基·(σ-环戊二烯基)·(η环戊二烯基)合铁(II)
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6.4 过渡金属的羰基化合物 一、概述 过渡金属羰基化合物是由过渡金属与配位 体CO所形成的一类配合物。 这类配合物无论是在理论研究还是实际应 用上,在近代无机化学中都占有特殊重要 的地位。
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过渡金属羰基化合物有三个特点,即:
①金属与CO之间的化学键很强。如在 Ni(CO)4中,Ni-C键能为147 kJ·mol-1。
②在这类配合物中, 中心原子总是呈现较低 的氧化态(通常为0,有时也呈较低的正 氧化态或负氧化态)。 氧化态低使得有可能电子占满d-MO, 从而使M→L的电子转移成为可能,键。
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