研究配位化合物的化学反应

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2011年招收攻读博士学位研究生入学考试试题

科目名称：配位化学

一 选择题（20分，每题2分）

1. 下列配体与Hg2+最难配位的是…………………………………………….（ ）

A NH3 B Cl- C Br- D I-

2. 下列离子中，最易形成简单水合离子的是……………………………… ( )

A Sn4+ B Ti4+ C Ce4+ D Th4+

3. CuSO45H2O晶体中，Cu2+的配位数是………………………………….（ ）

A 4 B 5 C 6 D 8

4. 维生素B12的中心金属离子是………………………………………….（ ）

A Fe2+ B Fe3+ C Co2+ D Co3+

5. 关于[Cu(CN)4]3-的空间构型及中心离子的杂化类型叙述正确的是…….（ ）

A 平面正方形，d2sp3杂化 B 变形四边形， sp3d杂化

C 正四面体，sp3杂化 D 平面正方形， sp3d2杂化

6. 在离子晶体中，如果某离子可具有不同的配位数，则该离子半径随配位数的增加而( )

A 不变 B 增加 C 减小 D 无规律

7. [Co(NH3)4(H2O)2]3+可能存在的几何异构体数目是…………………….（ ）

A 2 B 3 C 4 D 5

8. 细胞色素P-450酶含有哪种金属？……………………………………….（ ）

A Cu B Ca C Fe D Mo

9. 叶绿素含有那种金属离子？………………………………………………（ ）

A Mg2+ B K+ C Ca2+ D Na+

化学反应中的配位反应

化学反应是物质转化过程中发生的化学变化，其中一个重要的类型就是配位反应。配位反应涉及到中心金属离子与配体之间的结合和断裂，它在无机化学、有机化学和生物化学等领域中都起着重要作用。本文将探讨化学反应中的配位反应及其在不同领域中的应用。

一、配位反应的定义和基本原理

配位反应是指涉及到配合物的形成和分解过程的化学反应。在配位反应中，中心金属离子通过与配体形成配合物来改变其化学性质。配体可以是无机物或有机物，通常是通过配体中的孤对电子与金属离子形成配合物。

配位反应的基本原理是金属离子与配体之间通过配位键相互结合。配位键是通过配位键形成中心金属离子和配体之间的共价键或均衡共价键。这种配位键的形成使得中心金属离子的电荷发生改变，并且也改变了配体和配位物的空间结构。

二、配位反应在无机化学中的应用

1. 配位反应在配位化合物合成中的应用

配位反应在无机化合物的合成中发挥着重要作用。通过选择不同的配体和金属离子，可以合成出各种不同性质和结构的配位化合物。例如，通过与乙二胺（en）配体形成配合物，可以合成出许多受人喜爱的彩色化合物，如蓝色的[Co(en)3]Cl3。 2. 配位反应在催化剂中的应用

配位反应在无机催化剂中的应用也非常广泛。催化剂常常含有金属离子，通过配位反应可以改变催化剂的电子状态和空间结构，从而改变催化剂对反应物的特异性和活性。例如，著名的赫尔-德克金属配合物在催化氢化反应中起着重要作用。

三、配位反应在有机化学中的应用

1. 配位反应在有机合成中的应用

有机合成中的金属配合物常常通过配位反应形成，并且这些配合物在有机合成中起着重要的催化作用。例如，著名的格里尼亚试剂（Grignard reagent）是通过锂与卤代烃形成金属配合物而得到的，它在有机合成中用于生成碳-碳键。

2. 配位反应在药物研发中的应用

配位反应在药物研发中也有广泛的应用。许多药物中含有金属离子或金属配合物，通过配位反应可以改变药物的性质和活性。例如，白金类抗肿瘤药物顺铂（cisplatin）就是通过配位反应与DNA中的配体结合，从而抑制肿瘤细胞的生长和分裂。

配位化合物的合成化学

自从1893年瑞士化学家维尔纳(W erner)在德国《Journal of Inorganic

Chemistry》上发表了题为“对于无机化合物结构的贡献”的配位化学方面的第一篇经典著作之后，原本作为无机化学分支的配位化学发展极为迅速, 并始终处于无机化学研究的主流。配位化学的发展打破了传统的有机化学和无机化学之间的界限, 在众多配合物中金属离子和有机配体形成的配合物以其花样繁多的价键形式和空间结构, 在化学键理论发展、配合物性能等多样性方面引起了人们广泛的研究兴趣。

目前, 聚合物的研究主要集中在合成具有新颖结构的配位聚合物, 并通过对其结构特点的分析, 探讨其结构及其功能的关系, 进而开发它们潜在的功能,

并最终使其功能化。影响配位聚合物结构的因素有很多, 其中最主要的影响是配体和金属离子(或叫受体和底物), 总体结构可由配体分子的几何形状和金属离子的配位性质加以预测, 其它影响因素会对配合物的结构起着细微的影响。从这一点出发, 选择合适的配体作为合成材料就显得尤为重要,不同的有机分子结构、化学和物理性能直接影响到目标产物的结构和性质。多功能复合材料的设计和开发领域具有巨大的发展潜力以及诱人的发展前景, 因而带动了相关领域研究的迅速发展。

本文将从直接合成法、组分交换法、氧化还原反应法、固相反应法、包结化合物合成和大环配体模板配合物合成等六个方面介绍配合物的合成途径和化学。

1、直接法

通过配体和金属离子直接进行配位反应，从而合成配合物的方法，称为直接法，包括溶液中的直接配位反应、金属蒸气法和基底分离等。

1.1 溶液中的直接配位作用

在直接配位合成中，作为中心原子最常用的金属化合物是无机盐(如卤化物、醋酸盐、硫酸盐等)，氧化物和氢氧化物等。选择过渡金属化合物时要兼顾易(与配体)发生反应和易与反应产物分离两方面。

直接法合成配合物时，溶剂的选择也很重要，一种好的溶剂应该是反应物在其中有较大的溶解度而且不发生分解(水解、醇解等)，并有利于产物的分离等特点。

化学反应中的配位化学反应

化学反应是化学领域中的重要研究内容之一，其中配位化学反应是一种非常重要的反应类型。配位化学反应指的是在化学反应中，发生了配位键的形成、断裂或重排的反应过程。配位化学反应在有机合成、无机化学和生物化学等领域中都有广泛的应用和研究。

配位化学反应的基本概念可以追溯到19世纪中叶，当时化学家们开始研究过渡金属化合物的性质和反应。配位化学反应的核心是配位键的形成和断裂。在配位化学反应中，通常涉及到一个或多个配体与中心金属离子之间的相互作用。配体可以是无机物，也可以是有机物，它们通过配位键与中心金属离子形成稳定的络合物。

配位化学反应可以分为配体取代反应、配体加成反应和配体重排反应等几类。其中，配体取代反应是最常见的一类反应。在配体取代反应中，一个或多个配体被其他配体所取代，形成新的络合物。这种反应可以通过控制反应条件和配体的选择来实现。例如，当溴化铂(II)与氯化铵反应时，氯离子会取代溴离子，形成氯化铂(II)。

配体加成反应是另一类常见的配位化学反应。在配体加成反应中，一个或多个配体与中心金属离子发生加成反应，形成新的络合物。这种反应在有机合成中有着广泛的应用。例如，乙烯与氯化铂(II)反应时，乙烯分子会加成到铂离子上，形成乙烯基铂(II)络合物。

配体重排反应是一类较为复杂的配位化学反应。在配体重排反应中，一个或多个配体发生位置的重新排列，形成新的络合物。这种反应通常需要较高的反应温度和适当的反应条件。例如，氯化铂(II)和氨反应时，氨分子会取代其中的氯离子，形成氨基铂(II)络合物。

除了以上几类常见的配位化学反应，还有一些特殊的反应类型，例如还原反应、氧化反应和配体脱离反应等。这些反应在配位化学中也有着重要的地位。例如，还原反应是指中心金属离子接受电子，发生氧化态的降低。氧化反应则是指中心金属离子失去电子，发生氧化态的增加。配体脱离反应是指一个或多个配体从中心金属离子上脱离，形成新的络合物。