Đồng phân trong hợp chất phối trí

Các hợp chất phối trí có cùng công thức có thể khác nhau về cách sắp xếp không gian hoặc kết nối của các phối tử, tạo ra các đồng phân hình học, quang học, liên kết và các đồng phân khác với các tính chất riêng biệt.

Definition

Đồng phân trong hợp chất phối trí là sự tồn tại của hai hoặc nhiều hợp chất riêng biệt có cùng công thức hóa học nhưng khác nhau về cách sắp xếp không gian (đồng phân lập thể) hoặc về sự kết nối (đồng phân cấu trúc) của các phối tử xung quanh trung tâm kim loại.

Scope

Chủ đề này bao gồm các loại đồng phân được thể hiện bởi các hợp chất phối trí: đồng phân lập thể, bao gồm đồng phân hình học cis/trans và fac/mer và các đồng phân quang học chiral của phức chất bát diện và các phức chất khác; và đồng phân cấu trúc, bao gồm đồng phân liên kết, phối trí, ion hóa và hydrat. Nó đề cập đến cách phân biệt các đồng phân và tại sao sự tồn tại của chúng ủng hộ lý thuyết phối trí, nhưng để lại các mô hình liên kết và cơ chế phản ứng cho các chủ đề khác.

Core questions

• Những đồng phân hình học nào có thể có đối với một hình học phối trí nhất định?
• Khi nào một phức chất kim loại là chiral, và hoạt tính quang học được thể hiện như thế nào?
• Các đồng phân liên kết, ion hóa và phối trí khác nhau về sự kết nối như thế nào?
• Sự tồn tại của các đồng phân đã ủng hộ lý thuyết phối trí của Werner như thế nào?

Key concepts

• đồng phân cis và trans
• đồng phân fac và mer
• Đồng phân quang học và tính chiral
• Đồng phân liên kết
• Đồng phân ion hóa và hydrat
• Đồng phân phối trí

Key theories

Đồng phân hình học

Các phối tử ở các vị trí phối trí cố định có thể chiếm các vị trí liền kề hoặc đối diện, tạo ra các đồng phân cis/trans trong các phức chất vuông phẳng và bát diện và các đồng phân fac/mer trong các loại MA3B3 bát diện với các tính chất khác nhau.

Đồng phân quang học và tính chiral

Các phức chất bát diện như tris-chelate thiếu một trục đối xứng không thích hợp và tồn tại dưới dạng các ảnh gương không chồng khít; việc Werner phân giải các phức chất như vậy đã chứng minh rằng các trung tâm kim loại có thể thực sự là chiral.

Đồng phân cấu trúc

Các hợp chất có công thức giống hệt nhau có thể khác nhau về sự kết nối thông qua đồng phân liên kết, ion hóa, hydrat và phối trí, phản ánh nguyên tử nào của phối tử hai càng liên kết hoặc cách các ion phân bố giữa cầu phối trí và mạng lưới.

Clinical relevance

Đồng phân có ý nghĩa trong thực tế vì các đồng phân hình học và quang học của phức chất kim loại có thể có hoạt tính hóa học và sinh học khác nhau, như trong sự tương phản giữa đồng phân cis hoạt động và đồng phân trans không hoạt động của thuốc platin được sử dụng trong điều trị ung thư.

History

Số lượng và loại đồng phân mà một phức chất thể hiện là bằng chứng trung tâm trong cuộc tranh luận giữa lý thuyết phối trí của Werner và lý thuyết chuỗi của Jørgensen. Việc Werner phân giải một phức chất coban hoạt động quang học vào năm 1911, và sau đó là một phức chất không chứa carbon, đã xác nhận một cách dứt khoát rằng các phức chất có cấu trúc ba chiều xác định.

Key figures

• Alfred Werner
• Sophus Mads Jørgensen
• Edith Humphrey

Seminal works

• werner1911
• weller2018
• cotton1999

Frequently asked questions

Tại sao các phức chất bát diện có thể hoạt động quang học trong khi các muối vô cơ đơn giản thì không?

Khi các phối tử càng cua bao quanh một kim loại bát diện, chúng có thể tạo ra một sự sắp xếp thiếu bất kỳ mặt phẳng gương hoặc trục không thích hợp nào, do đó phức chất và ảnh gương của nó không chồng khít, chính xác là điều kiện cho hoạt tính quang học.

Đồng phân liên kết là gì?

Đồng phân liên kết phát sinh khi một phối tử hai càng, chẳng hạn như nitrit, có thể liên kết thông qua một trong hai nguyên tử cho khác nhau—thông qua nitơ hoặc thông qua oxy—tạo ra hai hợp chất có cùng công thức nhưng khác nhau về sự kết nối kim loại–phối tử và các tính chất.