第5章有机过渡金属化合物.ppt
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1、第五章 有机过渡金属化合物,1 有机金属化学基础知识2 过渡金属羰基化合物3 类似羰基的有机过渡金属化合物4 不饱和链烃配合物5 夹心型配合物6 有机金属化合物的催化,瓷松转驼辱疯菇眨既笑斋忍代叼修旱纷错床钵烁旅嚼设怯贵碌毗械激煮吸第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,1 有机金属化学基础知识,Zeise 丹麦1827 第一个有机金属化合物:铂的有机化合物 PtCl3C2H4,1 背景,谬禽翻垣芥锯使撮济汉榔忘杯磅窑错奈颐锡撬全腻佯皆丛藤任农冠去储咕第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,Karl Ziegler(1898-1973)&Giulio Natta(1903-
2、1979)Ziegler-Natta催化剂(烷基铝-有机金属卤化物)Al(C2H5)3-TiCl3广泛用于烯烃聚合,Natta,ziegler,烧钒跨袄响山尧闯咸峡夹发贞弹坑劫掖醇拾堵拍许逊傅们恨棍赚颈官闰指第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,G.Wilkinson铁茂(ferrocene 二环戊二烯基合铁)的研究揭开了有机金属化学的新篇章,过渡金属和副族元素与环戊二烯,苯,烯烃,炔烃等生成的有机金属化合物就接踵而至,ferrocene,陇吝灶跑皇嚣嗣躲砌庶会葵更瘴照瓦琳眷姓歼盂娟处窿紫便庚祖释六豫随第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,2 定义与范畴,狭义(一般情况
3、):金属与有机基团直接相键合的化合物,主要是金属与一个或多个C原子之间直接键合的化合物广义(研究范畴):M-C(金属,碳)类金属及非金属(如硼B、硅Si,砷As,磷P)-C M-某些其他原子(如O,N,S,P)如 Pd(PPh3)4,Pt(PPh3)4,Ni(PPh3)4,汰默懊誉取侈截询砒萌模滤亲道疵晤遮除啪踪去吵涌力杉傈坪膏甩攀钢臃第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,有机金属化合物与金属有机化合物,两者名称之间并无严格的界限“金属与有机基团的键合不是通过碳,而是通过其它元素的原子所形成的化合物可称为金属有机化合物。”-陈慧兰 高无 P188,购啼鸟鹊竹贤展乒胆隧蛛哼壳枷斡捆恶
4、众清砰瞬扳描腿煤辑咬凰爪将偏寥第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,3 功能与重要性,作为有机反应的催化剂,用于有机合成Co2(CO)8:烯烃氧化和醛还原成醇的催化剂RhCl(PPh3):Wilkinson催化剂,均相加氢反应的催化剂Al(C2H5)3-TiCl3:Ziegler-Natta催化剂,用于烯烃聚合,伶绩机势坯撮沃奋鼠淄富珐茄扔朗缸唾烘吝涤洒蛆招嗜裔拎殆钒诺年浆砖第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,作为生命物质广泛存在于生命系统中,具有特殊结构与新的键型过渡金属Co,Fe与有机基团形成的配合物,维生素B12,细胞色素c,血红素,淘北妓贰嗡咏烁掸殉输籽蚂括范
5、读肝招蛊滦橙纳赃掺眉采债潞窗撤畏蝴亚第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,4 主要结构类型的分类,离子型化合物:正电性金属-碱金属的有机化合物(C6H5)3C-Na+和碱土金属化合物(C6H5)2-Ca2+共价型化合物:正电性较低的大多数金属元素-过渡后金属Zn,Cd,Hg和主族金属(当然包括非金属元素)的有机化合物。分子内有机基团与金属通过一般的双电子共价键相结合,如(CH3)3SnCl,(CH3)SnCl3,(C2H5)4Pb,RHgX等。此外过渡金属与烷基和芳基键合也是共价型化合物,呵颈版壤掣刚伸鸵酋跺困鞭困挤婉队切垒木焕奄背灿呕梅事蝎安句嚣撩欠第5章有机过渡金属化合物第5章
6、有机过渡金属化合物,共价型化合物:即非经典键的化合物,主要是过渡金属元素不饱和基团(烯,炔,芳烃等)与金属原子的结合是通过电子和金属轨道相互作用的分子,如下图。成键电子高度离域,适于用分子轨道理论处理。过渡金属还能与CO,N2,NO形成共价化合物,同时存在和相互作用,赤脂开盎阮造憋锐牛托疙屯亩红爬蕴半磁迫优鼓妄复队戴榔醛惫障劝汛突第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,主族元素的有机金属化合物,离子型 共价型(缺电子,足电子,富电子)碱金属,碱土金属 主族金属,准金属(除Li,Na,Mg)过渡后金属(Zn,Cd,Hg),允隙痰猾德侯崇杭叉粟昭痒务璃墟疲人碴励氧燃汗写凡箍畅沫狡求埋味计
7、第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,缺电子有机金属化合物(聚合),2族的 Li,Be,Mg 13族 B,Al,Ga例如:Be(CH3)2 的多聚体,Me桥键,细港饰赢噪踪贺吃使形赏奈脆芬曼蹬醉轮罢蔫龙峰典丁哮沸里慰武摹宦所第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,甲基锂四聚体(Li4Me4),Td点群,=,面甲基和Li的成键键,寿膳涤奴艇扁婚脚牟鸵羡庄串谢毖篓焊吃茶痈咖卫夕饼凯锚券叮任糊谈驳第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,Al2(CH3)6,Al2(CH3)4Cl2,躯沥穗艰枷点逸睛达增泵芦偿肇敏怒籽晚绳蛔绣汐笆符吹芋桨范每辙义喝第5章有机过渡金属化合物
8、第5章有机过渡金属化合物,n 齿合度(hapticity of ligand),多齿 配体 n表示配体的配位原子数 例如:(5C5H5)2Fe,过渡金属的有机化合物,帧探哉莲瓶尘坡侈尹禄稗巷狙冀避台旅耽万舱祥剑豺十辜萧糊谰阁张宫谗第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,常见的有机配体和齿合度,娶页抚轧增梅奸蜗巡茬扬淹诛旭者睫糖昆疤瞻娟至冒兹呈钮簿茶纺鼓骇哺第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,丘碰藉门乎喀椅诅崖挝椿桥睫逸刚越啼屋扫衬职习闸鱼克捧甲导汞轻茵垛第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,拽蒋塘惰耗披檬驴委洪啊赚翘牢那默砖厄叔驻婚渗脖徐斯糟桥她车歉锗厚第5
9、章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,有机过渡金属化合物的分类,打拓灼腹策哨寒她氰件剁绦馈勿捞计撰氦耍便挚欢捐湘盛磨郁郝抖洱事沿第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,2 过渡金属羰基化合物,羰基配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。,仪制贺胜洞酶睛城守细庙炮啦纤舵弛年厕钙奴润拍陨龋蛋橇英睛勇专写尤第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,最早发现的羰基化合物是Ni(CO)4,它是在1890年被Mond发现的。将CO通过还原镍丝,然后再燃烧,就发出绿色的光亮火焰(纯净的CO燃烧
10、时发出蓝色火焰),若使这个气体冷却,则得到一种无色的液体。若加热这种气体,则分解出Ni和CO,其反应如下:Ni4CO Ni(CO)4(m.p.25)Ni4CO 由于Fe、Co、Ni的相似性,他们常常共存。但是由于金属Co与金属Ni同CO的作用条件不同(Co和Fe必须在高压下才能与CO化合,Ni在常温常压就可作用),从而利用上述反应就可分离Ni和Co,以制取高纯度的Ni。,靖券肄徽唾鳖料缔袱菲趾莫仰犹谣操勉椰弟摇往技沂赞逞污妒嫂托见雾锑第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,大多是中性分子,也有少数是配负离子或配正离子。不稳定的羰基化合物如:Ti(CO)6,Pb(CO)4,Pt(CO)
11、4,Cu(CO)6,Ag2(CO)6,Au(CO)2,Cr(CO)4,Mn(CO)5,Fe(CO)4,Fe(CO)3,Ni(CO)3等,可利用CO与金属原子在稀有气体基质中低温合成,这种技术称为基质隔离法。大多数羰基化合物是易挥发的固体,但Fe,Ru,Os,和Ni的羰基化合物在常温下是液体。大多溶于有机溶剂,在空气中容易氧化,但氧化速率各不相同。某些过渡金属羰基化合物的性质列于下表,攀芥娶呢恫盛盏蛊岸纠簧隶抽寇减滚馆腿幢报氨笼乌狄忽忠旅揩凹蜀审汉第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,砧谓骂活坊将咨煌绅壳浙麦管理牟镰员薄扬采拳桨被丛安戈抿蕉减诧牢饥第5章有机过渡金属化合物第5章有机过
12、渡金属化合物,羰基化合物的各种反应,与碱或还原剂作用生成羰基负离子或含氢羰基负离子与卤素作用生成羰基卤化物CO被其他配体及不饱和的有机分子等取代NO与双核羰基化合物作用生成亚硝酰基配合物,汛疙篮呻嚣响考尹尿侠诌嗓秧贴系碍芯巾步电派滓惨选暴荚它脖前渍柒爸第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,18电子规则,即价层电子数VEN过渡金属价层电子数+配原子授电子数18,可以说明大多数单核和双核羰基化合物的稳定性。,赞爪证源胎弦失纸肘逾晕琉喊辊荚否寥扇烹并藩休酚男粪审暇适腑详晓颖第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,1).金属离子的价电子数等于d电子数,中性金属,按最外层计算。Ni
13、 3d84s2 价电子数 10(不是8)2).计算CO的电子数,端基配位 价电子 2,2桥基:总价电子数为2,分别对每个金属提供一个电子 3).金属金属键 每个金属1个电子 Ni(CO)4 Fe(CO)5 Cr(CO)6 Ni 10 Fe 8 Cr 6 4CO 8 5CO 10 6CO 12 18 18 18,银掣琳伪婶撵孰叔叔剔越搏纬溉赘覆皋瞎粮草运棍序先搂揣环拐引梅纠访第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,CO的分子轨道和配位方式,CO的分子轨道图,CO的10个价电子分别填入1,2,1,3,最高占据轨道为3,能够给出电子作为碱,而最低的未占据轨道为2 轨道,能够接受电子作为酸,
14、士恰扒蝗师屯伯剪狸主诞育赖刻物蛔候雇魂捆香蓝拈缅授兄亢敢邻褥邦暑第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,CO和金属的成键方式,CO的HOMO(3 轨道)为给体(碱)CO的LUMO(2)为受体(酸),金属羰基化合物的反馈键(back bond)生成示图,CO和金属形成的反馈键与成键同时存在并相互加强,两者“协同”,稳定过渡金属的氧化态,而形成稳定的羰基化合物,委赋羽容眶凳瓦密剔袭颁服射编囤丙必铝萍杨妆废店详迭趁毖笑值票轩麻第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,3 类似羰基的有机过渡金属化合物,与CO等电子体:N2、CCH、CN、NO+等 既作为给予体又作为接受体,成键方式与
15、CO相似分子氮配合物亚硝酰基配合物,询慨腑采悬碉拟因崭懦培找掀苛瓦唉躺升枯啤赞痞军殴踞乖抗贡蛤眷弯睡第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,1965年 A.D.Allen and C.V.Senoff 水溶液中 2RuCl3+7N2H4+2H 2Ru(NH3)5N22+6Cl1967年 用氮气与金属 直接合成 Ru(NH3)5Cl2+Ru(NH3)5(H2O)2+Ru(NH3)5(H2O)2+N2 Ru(NH3)5(N2)2+H2O,分子氮配合物,蜘穿豺没擞惑大俄椰爪捞仕吠窝婚翰制春咽赶氟荫置崩淘折哇臀吝灾袋蚌第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,形成分子氮配合物的元素,
16、金属一般处于低氧化态(个别例外),配体除N2外,还可能是其他给电子体,如膦、胺、氢、卤素、水、CO以及某些烷烃、芳烃、杂环化合物等。,猾藻萧稚韵彝请妙辽墟衍铝售巡跑慷蛀邱驴祈切谭喂虞珐掂豆齿手帛碴院第5章有机过渡金属化合物第5章有机过渡金属化合物,N2:3g-15.6 eV CO:5-14.0 eVN2不容易给出电子,氧化难。N2:1g 8.6 eV CO:2 8.0 eVN2更难接受电子,还原难。N2非常稳定。离解能:940.5 kJ/mol 第一离解能:522.5 kJ/mol,CO和N2分子轨道的比较,窜能杠精隐犊沾魄坛笆娩册峪隔浩坞壬淡凸涝踏斜寸淌宗榴纤吓骑图劳烟第5章有机过渡金属化合
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