Isomérie dans les composés de coordination

Les composés de coordination de même formule peuvent différer par l'arrangement spatial ou la connectivité de leurs ligands, donnant lieu à des isomères géométriques, optiques, de liaison et autres, possédant des propriétés distinctes.

Definition

L'isomérie dans les composés de coordination est l'existence de deux ou plusieurs composés distincts qui partagent la même formule chimique mais diffèrent par l'arrangement spatial (stéréoisomères) ou par la connectivité (isomères structuraux) des ligands autour du centre métallique.

Scope

Ce sujet couvre les types d'isomérie présentés par les composés de coordination : la stéréoisomérie, incluant les isomères géométriques cis/trans et fac/mer et les isomères optiques chiraux des complexes octaédriques et autres ; et l'isomérie structurale, incluant les isomères de liaison, de coordination, d'ionisation et d'hydrate. Il traite de la manière dont les isomères sont distingués et pourquoi leur existence a soutenu la théorie de la coordination, mais laisse les modèles de liaison et les mécanismes de réaction à d'autres sujets.

Core questions

• Quels isomères géométriques sont possibles pour une géométrie de coordination donnée ?
• Quand un complexe métallique est-il chiral, et comment l'activité optique est-elle démontrée ?
• Comment les isomères de liaison, d'ionisation et de coordination diffèrent-ils par leur connectivité ?
• Comment l'existence d'isomères a-t-elle soutenu la théorie de la coordination de Werner ?

Key concepts

• Isomères cis et trans
• Isomères fac et mer
• Isomères optiques et chiralité
• Isomérie de liaison
• Isomérie d'ionisation et d'hydrate
• Isomérie de coordination

Key theories

Isomérie géométrique

Les ligands à des positions de coordination fixes peuvent occuper des sites adjacents ou opposés, donnant des isomères cis/trans dans les complexes plan-carrés et octaédriques, et des isomères fac/mer dans les espèces octaédriques MA3B3 avec des propriétés différentes.

Isomérie optique et chiralité

Les complexes octaédriques tels que les tris-chélates sont dépourvus d'axe de symétrie impropre et existent sous forme d'images miroirs non superposables ; la résolution de tels complexes par Werner a prouvé que les centres métalliques peuvent être véritablement chiraux.

Isomérie structurale

Les composés de formule identique peuvent différer par leur connectivité via l'isomérie de liaison, d'ionisation, d'hydrate et de coordination, reflétant quel atome d'un ligand ambidentate se lie ou comment les ions se distribuent entre la sphère de coordination et le réseau.

Clinical relevance

L'isomérie est importante en pratique car les isomères géométriques et optiques des complexes métalliques peuvent avoir une réactivité et une activité biologique différentes, comme en témoigne le contraste entre les isomères cis actifs et trans inactifs du médicament à base de platine utilisé en thérapie anticancéreuse.

History

Le nombre et le type d'isomères présentés par un complexe constituaient une preuve centrale dans le débat entre la théorie de la coordination de Werner et la théorie de la chaîne de Jørgensen. La résolution par Werner en 1911 d'un complexe de cobalt optiquement actif, et plus tard d'un complexe ne contenant pas de carbone, a confirmé de manière décisive que les complexes possèdent des structures tridimensionnelles définies.

Key figures

• Alfred Werner
• Sophus Mads Jørgensen
• Edith Humphrey

Seminal works

• werner1911
• weller2018
• cotton1999

Frequently asked questions

Pourquoi les complexes octaédriques peuvent-ils être optiquement actifs alors que les sels inorganiques simples ne le sont pas ?

Lorsque des ligands chélatants s'enroulent autour d'un métal octaédrique, ils peuvent produire un arrangement dépourvu de tout plan de symétrie ou d'axe impropre, de sorte que le complexe et son image miroir sont non superposables, ce qui est précisément la condition de l'activité optique.

Qu'est-ce qu'un isomère de liaison ?

Un isomère de liaison apparaît lorsqu'un ligand ambidentate, tel que le nitrite, peut se lier par l'un ou l'autre de deux atomes donneurs différents — par l'azote ou par l'oxygène — donnant deux composés de même formule mais avec une connectivité métal-ligand et des propriétés différentes.