第八章配合物的合成2016-12-05
- 格式:pptx
- 大小:25.66 MB
- 文档页数:85
配位化学的配位化合物合成配位化学是化学领域中的一个重要分支,研究的是金属离子与配体形成配位化合物的过程。
配位化合物合成的方法多种多样,可以通过配位反应、溶液反应、固体反应等途径来实现。
本文将介绍配位化学的配位化合物合成方法以及一些典型的实例。
一、配位反应法配位反应法是配位化合物合成的常用方法之一。
在配位反应过程中,金属离子与配体之间会发生配位键的生成或断裂,从而形成新的配位化合物。
常用的配位反应方法包括配体置换反应、配体加合反应和配位缩合反应等。
1. 配体置换反应配体置换反应是指用新的配体取代原有配体的过程。
在这个过程中,原有配体会与金属离子发生键的断裂,然后新的配体与金属离子形成新的配位键。
常见的配体置换反应包括水合作用和配体交换反应等。
例如,将氯化镍和亚硝酸钠反应可以得到亚硝酸镍:NiCl2 + 2 NaNO2 → Ni(NO2)2 + 2 NaCl2. 配体加合反应配体加合反应是指两种或多种配体与金属离子同时发生配位键生成的过程。
在这个过程中,多个配体与金属离子形成配位键,生成多核配位化合物。
常见的配体加合反应有配体加合聚合反应和配体加合还原反应等。
例如,二氯化铜和四氯化碳反应可以得到二氯化四氯化碳铜:CuCl2 + CCl4 → CuCl2(CCl4)3. 配位缩合反应配位缩合反应是指由两个或多个配体与金属离子反应生成一个较大的配位化合物的过程。
在这个过程中,两个或多个配体之间发生缩合,形成一个配位聚合物。
常见的配位缩合反应有缩合聚合反应和配位链反应等。
例如,二乙酸铜和巯基乙醇反应可以得到巯基乙醇合铜(II):Cu(O2CCH3)2 + HSCH2CH2OH → HSCH2CH2OOCCH3 +Cu(OOCCH3)2二、溶液反应法溶液反应法是指在溶液中进行配位化合物合成的方法。
在溶液中,金属离子和配体之间发生反应,形成溶液态的配位化合物。
溶液反应法适用于需要在溶液中合成大量配位化合物或需要对反应进行控制的情况。
化学实验中的配位化合物的合成化学实验是化学学习的重要环节,通过实际操作能够深入理解化学原理,配位化合物的合成实验是其中重要的内容之一。
配位化合物是由一个中心金属离子与周围的配体通过配位键连接而成的物质,具有多样的结构和性质,广泛应用于催化、药物、材料等领域。
在化学实验中,我们可以通过不同的合成方法制备各种配位化合物,下面就为大家介绍几种常见的合成方法。
一、配合物溶液的合成1.普通配位反应普通配位反应是配合物溶液合成的重要方法之一。
以[Co(NH3)6]Cl3为例,实验中可以通过加入适量的氯化钠氯化合物溶液和氨的氯化钠溶液,将其反应后转移到酒精醇溶液中,并在恒温搅拌下结晶得到单斜晶系的[Co(NH3)6]Cl2。
通过红外光谱和核磁共振等技术对其结构进行表征。
2.配位配离子交换反应配位配离子交换反应是指将一个或多个配体从一个金属中心物种转移到另一个金属中心物种的反应。
例如,可以通过将CuSO4和盐酸铵同时混合,在适当的温度和pH值条件下,反应后产生[AuCl2]^-离子,并通过红外光谱和元素分析等手段进行结构表征。
二、固相合成固相合成是一种常见的合成方法,利用化学反应在固相条件下进行,结晶得到配位化合物。
例如,通过将金属阳离子和配体混合,然后在高温下熔融,冷却结晶得到配位化合物晶体。
该方法具有反应速度快、产率高、晶体纯度高等优点,常用于制备难溶于水或有害物质的配位化合物。
三、溶剂热法溶剂热法是通过在有机溶剂中加热反应得到配位化合物。
例如,在有机溶剂中加热反应过程中,使用酸性氨水溶液溶解LiOH,然后用过量浓硫酸调节pH,再加入盐酸反应生成2-[Revaprazan]的四氢萘溶液,通过控制反应时间和温度,最终得到分散稳定性较好的配位化合物。
四、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是通过将溶胶转变为凝胶体系,然后通过干燥获得配位化合物的方法。
例如,将硝酸铈和硝酸尼钴在10 mL乙醇中共同溶解,加入适量的三甘醇并搅拌均匀形成透明凝胶,经过干燥后得到配位化合物。
化学中的配位化合物的合成在化学领域中,配位化合物是一类极其重要的化合物。
与普通的化合物不同的是,配位化合物通常由一种中心原子或离子与周围的配位基团组成,两者通过配位键相互结合。
因此,在配位化学的研究中,合成配位化合物显得尤为重要。
如何快速、高效地合成配位化合物,成为了当前化学研究的热点之一。
配位化合物的合成通常分为两个步骤:选择适当的配位基团和中心原子,并通过化学反应将其进行配位。
在实际操作中,常见的配位基团包括有机分子、无机分子、配体等。
而在不同种类的配位基团中,要选择适合特定中心原子的分子才能得到最优质的化合物。
不同类型的配位化合物有着不同的合成方法。
以下是一些合成配位化合物的典型方法:1. 配位置换法配位置换法是一种常用的合成配位化合物的方法。
该方法通过将中心离子或原子与其它配位基团发生配位置换反应,得到新的配位化合物。
例如,在浓硫酸的催化下,可将三乙基膦溴化物和四氯合铜配位,然后再用甲基乙酮得到三乙基膦四氯合铜化合物。
2. 配位加成法配位加成法是利用两个或多个分子之间的轨道交叉,形成配位键的方法。
该方法常用于金属有机化学、天然产物的合成等领域。
例如,可通过双环四硝基铍盐(CNB)的转化反应与正丁基锂合成一种合成特定性质的配位化合物。
3. 配位开环聚合法配位开环聚合法是一种利用单体之间形成配位键的反应,合成将原子或离子连接成环状的高分子化合物的方法。
该方法被广泛应用于生物化学、光学材料等领域。
例如,可利用二苯并聚脲的反应、六唑螯合体的合成等方式来实现配位开环聚合的反应。
4. 配位置换-逐步改变法配位置换-逐步改变法是利用配合物置换的反应,通过逐步改变前体的反应环境、反应条件,产生各种形式的配合物。
该方法在有机合成、配位化学等领域中被广泛应用。
例如,通过金属铍和气氛中的氢气作用,可以合成不同结构的铬和硝化钒等化合物。
综上,合成配位化合物是化学领域中一项非常重要的研究内容。
不同的合成方法和化学反应可以产生各种形式的配位化合物,在特定领域有着广泛的应用。
配合物的合成与性质调控配合物是由中心金属离子与周围的配体通过配位键连接而形成的化合物。
配合物的合成与性质调控是配位化学中的重要研究内容。
通过合成不同结构的配合物,可以探索其性质与结构之间的关系,并进一步调控其性质,拓展其应用领域。
一、配合物的合成方法配合物的合成方法多种多样,常见的有直接配位法、络合反应法、配体置换法等。
直接配位法是指将金属离子与配体直接反应生成配合物。
例如,将铜离子与氨配体反应,可以得到深蓝色的四氨合铜(II)离子。
络合反应法是指在反应溶液中加入配体,通过络合反应生成配合物。
配体置换法是指将金属离子与已有的配体发生置换反应,生成新的配合物。
这些合成方法可以根据需要选择,以合成目标配合物。
二、配合物的性质调控配合物的性质受到中心金属离子和配体的性质以及它们之间的配位键的影响。
通过调控这些因素,可以实现对配合物性质的调控。
1. 中心金属离子的选择中心金属离子的选择对配合物的性质具有重要影响。
不同的金属离子具有不同的电子结构和化学性质,因此会导致配合物的性质差异。
例如,将铁离子替换为锰离子,可以得到具有不同磁性性质的配合物。
通过选择不同的金属离子,可以调控配合物的稳定性、光学性质、磁性性质等。
2. 配体的选择配体是配合物中与金属离子形成配位键的物质。
不同的配体具有不同的配位能力和空间结构,因此会影响配合物的性质。
例如,选择不同的氮、氧、硫等原子作为配体,可以得到具有不同颜色的配合物。
通过选择不同的配体,可以调控配合物的稳定性、光学性质、催化性能等。
3. 配位键的调控配位键是中心金属离子与配体之间形成的化学键。
配位键的强弱和性质也会影响配合物的性质。
例如,选择不同的配体,可以形成不同类型的配位键,如配位键的共价性和离子性。
通过调控配位键的性质,可以调控配合物的稳定性、光学性质、催化性能等。
三、配合物的应用配合物在许多领域都有广泛的应用。
例如,在催化领域,一些过渡金属配合物可以作为催化剂,用于有机合成反应中。
第八章配合物的制备配合物数目庞大,制备方法也种类繁多,千差万别。
在此仅就最通用的方法给以介绍。
第一节利用配体取代反应合成配合物1、水溶液中的取代反应1)用金属盐水溶液直接与配体反应[Cu(H2O)4]SO4 + 4NH3[Cu(NH3)4]SO4 溶液颜色由浅蓝变为深蓝。
向反应混合物中加入乙醇,就可得到配合物的深蓝色的结晶。
也适合于Ni2+、Co2+及Zn2+, 但不适合与Fe3+、Al3+、Ti4+, 这是由于NH3·H2O = NH4+ + OH-因此形成氢氧化物沉淀。
2)对于惰性配合物,取代反应要求苛刻的条件。
如制备K3[Rh(C2O4)3],需将K3[RhCl6]与K2C2O4的浓溶液煮沸2小时,然后蒸发溶液,可得产物的结晶。
K3[RhCl6] +3K2C2O4K3[Rh(C2O4)3] + 6KCl3)有时被取代的配体不止一种,如:[Co(NH3)5Cl]Cl2+ 3en [Co(en)3]Cl3 +5NH3有时可得到部分取代的配合物:K2[PtCl4] + en [Pt(en)Cl2] + 2KCl2、非水溶剂中的取代反应使用非水溶剂的原因:A、防止水解(如Fe3+、Al3+、Ti4+);B、使不溶于水的配体可溶解;C、配体的配位能力不及水。
1)[Cr(en)3]Cl3的合成在水中反应时CrCl3.6H2O + en Cr(OH)3↓可在乙醚中,按如下方法合成:en KI AgCl无水Cr2(SO4)3溶液[Cr(en)3]I3 [Cr(en)3]Cl3溶液中的产物可通过蒸发结晶或加入乙醇制得。
2)[Ni(phen)3]Cl2(phen为邻菲咯啉)由于phen不溶于水,因而可将其溶于与水能混溶的溶剂中,然后再将其加到金属离子的浓溶液中进行反应。
NiCl2·6H2O(aq) + phen(乙醇) [Ni(phen)3]Cl23)[Ni(EtOH)6](ClO4)2的合成NaClO4无水NiCl2 + EtOH [Ni(EtOH)6]Cl2 [Ni(EtOH)6](ClO4)2在水溶液中:[Ni(EtOH)6]2++ H2O [Ni(H2O)6]2++ EtOH3、固体配合物热分解(固态取代反应)1)[Cu(H2O)4]SO4.H2O = [CuSO4]+5H2O (加热)2)2[Co(H2O)6]Cl2 = Co[CoCl4] +12H2O (加热)变色硅胶的原理(粉红、蓝色)3)[Rh(NH3)5H2O]I3 = [Rh(NH3)5I]I2+ H2O (100℃)4)[Pt(NH3)4]Cl2 = trans-[Pt(NH3)2Cl2] + 2NH3 (250℃)5)[Cr(en)3](NCS)3 = trans-[Cr(en)2(NCS)2]NCS + en (130℃)6)[Cr(en)3]Cl3 = cis-[Cr(en)2Cl2]Cl + en (210℃)第二节利用氧化还原反应合成配合物1、金属的氧化最好的氧化剂是O2或H2O2,不会引入杂质。
配合物合成由锰、炔基、碳烯复体合成锰烯二炔配合物Charles P. Casey *, Trevor L. Dzwiniel, Stefan Kraft, Michael A. Kozee,Douglas R. Powell化学系,威斯康星大学麦迪逊分校,1101大学大道,麦迪逊,威斯康星53706-1322,美国2002年6月20日收稿,2002年8月16日发稿。
理查德·施罗克教授致力于金属卡宾配合物化学的研究,在他60岁生日之际,表彰他的开创性贡献摘要二聚体的炔基碳烯配合物C5H4Me)(CO)2Mn_/C(TOL)C_/CTOL (10)在65℃下发生反应生成 E -和Z - 烯二炔类配合物[(C5H4Me)(OC)2Mn]2[h2,h2-TOLC_/C(TOL)C_/C(TOL)C_/CTOL] (13)混合物。
炔基配合物10在较高的温度(100℃)下热分解,形成无金属锰的E-和Z-烯二炔TOLC_/C(TOL)C_/C(TOL)C_/CTOL (14-E和14-Z)。
现在试图由无金属1,2 二炔- 双(乙炔)环戊(20)在90℃下热分解合成炔卡宾配合物Cp(OC)2Mn_/C(Ph)C_/CCH2CH2CH2C_/CC(Ph)_/Mn(CO)2Cp,却导致环烯二炔类配合物[Cp(OC)2Mn]2[h2,h2-PhC_/CC(CH2CH2CH2)_/CC_/CPh] (19)的生成。
所有权利由2002年Elsevier科学B.V.所保留。
关键词:锰炔卡宾配合物;烯二炔类;锰炔配合物1。
引言杂原子取代炔卡宾配合物如(OC)5M_/C(OR)C_/CR’,具有高活性,方便,更高收率转换中有效[1]。
尽管有大量的菲舍尔卡宾配合物[2],只有在最近[1,3]Cp(OC)2Re_/C(TOL)C_/CPh (1) (Cp_/h5-C5H5, TOL_/4-MeC6H4)在120℃下热解重组成Cp(OC)2Re_/C(Ph)C_/CTOL (2)的案例中金属转移才被记录下来(图1)[3]。