धातु कार्बोनिल और पाई-स्वीकर्ता लिगेंड

धातु कार्बोनिल और संबंधित पाई-स्वीकर्ता लिगेंड सिग्मा दान और पाई पश्च-दान के सहक्रियात्मक संयोजन द्वारा धातुओं को बांधते हैं, जिससे कम ऑक्सीकरण अवस्थाएं स्थिर होती हैं और नैदानिक अवरक्त स्पेक्ट्रा प्राप्त होता है।

Definition

धातु कार्बोनिल ऐसे संकुल (complexes) हैं जिनमें कार्बन मोनोऑक्साइड एक धातु से बंधा होता है; अन्य पाई-स्वीकर्ता लिगेंड के साथ वे सहक्रियात्मक सिग्मा-दाता/पाई-स्वीकर्ता बंधन की विशेषता रखते हैं जो कम और यहां तक कि नकारात्मक धातु ऑक्सीकरण अवस्थाओं को स्थिर करता है।

Scope

यह विषय धातु कार्बोनिल और फॉस्फीन, नाइट्रोसिल और डाइनाइट्रोजन जैसे समान पाई-स्वीकर्ता लिगेंड के संश्लेषण, संरचना, बंधन और स्पेक्ट्रोस्कोपी को शामिल करता है: डेवार-चैट-डंकनसन सहक्रियात्मक बंधन मॉडल, टर्मिनल बनाम ब्रिजिंग समन्वय, धातु पर इलेक्ट्रॉन घनत्व को मापने के लिए कार्बोनिल स्ट्रेचिंग आवृत्तियों का उपयोग, और बाइनरी और क्लस्टर कार्बोनिल की संरचनाएं। यह उत्प्रेरक चक्रों को विस्तार से कवर नहीं करता है, जिन्हें ऑर्गेनोमेटेलिक उत्प्रेरण के तहत माना जाता है।

Core questions

• कार्बन मोनोऑक्साइड का धातु से सहक्रियात्मक बंधन कैसे काम करता है?
• पाई-स्वीकर्ता लिगेंड कम धातु ऑक्सीकरण अवस्थाओं को क्यों स्थिर करते हैं?
• अवरक्त स्ट्रेचिंग आवृत्तियाँ धातु इलेक्ट्रॉन घनत्व की रिपोर्ट कैसे करती हैं?
• बाइनरी और क्लस्टर धातु कार्बोनिल कौन सी संरचनाएं अपनाते हैं?

Key concepts

• लिगेंड के रूप में कार्बन मोनोऑक्साइड
• सिग्मा दान और पाई पश्च-दान
• टर्मिनल और ब्रिजिंग कार्बोनिल
• कार्बोनिल स्ट्रेचिंग आवृत्तियाँ
• फॉस्फीन और नाइट्रोसिल लिगेंड
• धातु कार्बोनिल क्लस्टर

Key theories

सहक्रियात्मक सिग्मा-दाता/पाई-स्वीकर्ता बंधन

कार्बन मोनोऑक्साइड अपने कार्बन एकाकी युग्म को एक धातु सिग्मा कक्षक में दान करता है जबकि धातु CO पाई* कक्षक में इलेक्ट्रॉन घनत्व का पश्च-दान करता है, एक पारस्परिक रूप से सुदृढ़ करने वाली अंतःक्रिया जो धातु-कार्बन बंधन को मजबूत करती है और C-O बंधन को कमजोर करती है।

बंधन जांच के रूप में अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी

चूंकि पश्च-दान CO प्रतिबंधन कक्षक को भरता है, धातु इलेक्ट्रॉन घनत्व बढ़ने पर कार्बोनिल स्ट्रेचिंग आवृत्ति गिर जाती है, जिससे अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी आवेश, ऑक्सीकरण अवस्था और सहलिगेंड दाता शक्ति का एक संवेदनशील माप बन जाता है।

बाइनरी और क्लस्टर कार्बोनिल की संरचनाएं

कार्बोनिल 18-इलेक्ट्रॉन नियम का पालन करने वाली एकनाभिकीय प्रजातियों से लेकर धातु-धातु बंधों और ब्रिजिंग CO लिगेंड वाले बहुनाभिकीय क्लस्टर तक होते हैं, जिनकी इलेक्ट्रॉन गणना को क्लस्टर इलेक्ट्रॉन-गणना नियमों द्वारा तर्कसंगत बनाया जाता है।

Clinical relevance

धातु कार्बोनिल उत्प्रेरण और रासायनिक वाष्प जमाव में अग्रदूत हैं, विषम उत्प्रेरण में सतह-बंधित CO के लिए मॉडल हैं, और जैविक संकेतन के लिए जांची गई कार्बन-मोनोऑक्साइड-मुक्त करने वाले अणुओं का आधार हैं।

History

धातु कार्बोनिल रसायन विज्ञान की शुरुआत 1890 में मॉन्ड द्वारा निकल टेट्राकार्बोनिल की खोज के साथ हुई और हीबर द्वारा इसका व्यापक विकास किया गया। सहक्रियात्मक बंधन चित्र को 1950 के दशक की शुरुआत में डेवार, चैट और डंकनसन द्वारा पाई-संकुलों के लिए स्पष्ट किया गया था, जिसने उस मॉडल को प्रदान किया जो अभी भी कार्बोनिल और एल्कीन समन्वय की व्याख्या करता है।

Key figures

• Ludwig Mond
• Walter Hieber
• Michael Dewar
• Joseph Chatt

Seminal works

• dewar1951
• crabtree2014
• cotton1999

Frequently asked questions

जब CO एक इलेक्ट्रॉन-समृद्ध धातु से बंधता है तो C-O स्ट्रेचिंग आवृत्ति क्यों गिर जाती है?

एक इलेक्ट्रॉन-समृद्ध धातु CO पाई* प्रतिबंधन कक्षक में अधिक इलेक्ट्रॉन घनत्व का पश्च-दान करती है, जो कार्बन-ऑक्सीजन बंधन को कमजोर करता है; एक कमजोर बंधन कम आवृत्ति पर कंपन करता है, इसलिए अवरक्त स्ट्रेच कम तरंग संख्या में स्थानांतरित हो जाता है।

एक कार्बोनिल में धातु की नकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्था कैसे हो सकती है?

कार्बन मोनोऑक्साइड एक मजबूत पाई-स्वीकर्ता है जो धातु से अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन घनत्व को निकाल सकता है, इसलिए टेट्राकार्बोनिलफेरेट डायनायन जैसे कार्बोनिल आयन धातु के औपचारिक रूप से नकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्था में होने पर भी स्थिर रहते हैं।