第七章配位化合物选编课件.ppt

1、第七章第七章 配位化合物配位化合物第一节第一节 配位化合物的基本概念配位化合物的基本概念第二节第二节 配位平衡配位平衡第三节第三节 螯合物螯合物第四节第四节 配合物与生物学、医学的关系配合物与生物学、医学的关系 配合物是一类组成复杂、应用广泛的特殊化合物。配合物是一类组成复杂、应用广泛的特殊化合物。近年来，随着愈来愈多的配合物被发现、被应用，配近年来，随着愈来愈多的配合物被发现、被应用，配位化学的发展也非常迅速，并形成了新的边缘学科：位化学的发展也非常迅速，并形成了新的边缘学科：分子生物学、生物无机化学等。分子生物学、生物无机化学等。特别是人体内的生物大分子，它们与必需微量元特别是人体内的生物

2、大分子，它们与必需微量元素（素（Zn、Cu、Sn、Mn、Ni、Cr、Mo、Co 和和V 等）等）的结合形式大多为配位键结合的，它们的交换方式、的结合形式大多为配位键结合的，它们的交换方式、缺乏所致的疾病及过量导致的中毒都是近年来研究的缺乏所致的疾病及过量导致的中毒都是近年来研究的重点。例如血红素中的卟啉环与亚铁离子的结合，及重点。例如血红素中的卟啉环与亚铁离子的结合，及其在带氧和给氧过程中的结构变化。还有，重金属离其在带氧和给氧过程中的结构变化。还有，重金属离子的中毒与解毒，临床上也多应用可溶性配体来作为子的中毒与解毒，临床上也多应用可溶性配体来作为解毒剂的。解毒剂的。教学要求教学要求 掌握配

3、位化合物的基本概念掌握配位化合物的基本概念 掌握配位平衡及其相关计算掌握配位平衡及其相关计算 熟悉螯合物的基本概念熟悉螯合物的基本概念第一节第一节 配位化合物的基本概念配位化合物的基本概念 中心原子与一定数目的分子或阴离子以中心原子与一定数目的分子或阴离子以配位键配位键相结相结合生成的合生成的复杂结构单元复杂结构单元 配离子配离子 配位分子配位分子 含有配位离子的化合物和配位分子统称含有配位离子的化合物和配位分子统称配位化合物配位化合物简称简称配合物配合物Ni(CO)4、CoCl3(NH3)3BF4-、Fe(CN)63-、Cu(NH3)42+、Ag(NH3)2+HBF4、Cu(NH3)4(OH

4、)2、K4Fe(CN)6一、配合物的定义一、配合物的定义二、配合物的组成二、配合物的组成Cu(NH3)4 SO4内界内界外界外界 内界和外界之间一般以内界和外界之间一般以离子键离子键相结合，在水溶液相结合，在水溶液中完全解离，表现出强电解质的性质。中完全解离，表现出强电解质的性质。（一）内界和外界（一）内界和外界配位分子只有内界配位分子只有内界（二）中心原子（二）中心原子位于配合物的位于配合物的中心中心具有具有空的电子轨道空的电子轨道能能接受孤对电子接受孤对电子多为副族的金属离子和原子多为副族的金属离子和原子Cu(NH3)4 SO4中心原子中心原子（三）配位原子和配体（三）配位原子和配体配位原

5、子：提供孤对电子与中心原子形成配位键的原子配位原子：提供孤对电子与中心原子形成配位键的原子 C、O、S、N、F、Cl、Br、I等等配位体（配体）：含有配位原子的阴离子或中性分子配位体（配体）：含有配位原子的阴离子或中性分子Cu(NH3)4 SO4配位原子配位原子配位体配位体单齿配体：含有单齿配体：含有单个单个配位原子的配体配位原子的配体多齿配体：含有多齿配体：含有两个或两个以上两个或两个以上配位原子的配体配位原子的配体单齿配体：单齿配体：多齿配体：多齿配体：F、Cl、I、NH3、H2O、CO、CNNO2、ONO、SCN、NCS、S2O32-H2N-CH2-CH2-NH2CO-CO-OONCH2

6、CH2NCH2-CC-H2CCH2-COHOC-H2COHOOOOHOH乙二胺乙二胺(en)草酸根草酸根 (C2O42-)乙二胺四乙酸乙二胺四乙酸 EDTA (Y4-)CoNNNNNNCo(en)33+CoY-Grabbing Toxic IonsBecause of its six donor atoms,the EDTA ion forms very stable complexes with many metal ions.Once ingested by the patient,it acts a scavenger to remove lead and other heavy-met

7、al ion form the blood and other body fluids.CNOHPb2+铅与铅与EDTA PbY2-（四）配体数和配位数（四）配体数和配位数配体数：配合物中配体数：配合物中配体的总数配体的总数配位数：与中心原子结合成键的配位数：与中心原子结合成键的配位原子的数目配位原子的数目单齿配体单齿配体形成的配合物：形成的配合物：配体数配位数配体数配位数多齿配体多齿配体形成的配合物：形成的配合物：配体数配位数配体数配位数Cu(NH3)4 SO4：配体数配体数 4 配位数配位数 4Cu(en)2 SO4：配体数配体数 2 配位数配位数 4三、配合物的命名三、配合物的命名 内外

8、界顺序内外界顺序与一般无机物的命名原则相同。若配离与一般无机物的命名原则相同。若配离子为阳离子，配离子在前，外界离子在后，命名为子为阳离子，配离子在前，外界离子在后，命名为“某化某某化某”或或“某酸某某酸某”；若配离子为阴离子，外界；若配离子为阴离子，外界离子在前，配离子在后，命名为离子在前，配离子在后，命名为“某酸某某酸某”内界的命名顺序内界的命名顺序 配体数配体数（汉字数字汉字数字）配体名称配体名称（不同配体间用中圆点分开）（不同配体间用中圆点分开）合合中心原子名称中心原子名称中心原子氧化值中心原子氧化值（罗马数字罗马数字）Cu(NH3)4 SO4硫酸硫酸四四氨氨 合合铜铜()K Pt C

9、l5(NH3)五氯五氯氨氨合合铂铂()酸钾酸钾配体命名顺序配体命名顺序 先无机，后有机先无机，后有机 先阴离子配体，后中性分子配体先阴离子配体，后中性分子配体 同类配体，按配位原子的元素符号在英文字母同类配体，按配位原子的元素符号在英文字母的顺序排列的顺序排列 同类配体中配位原子相同，较少原子数的配体同类配体中配位原子相同，较少原子数的配体在前，较多原子数的配体列后在前，较多原子数的配体列后 举例举例Co(NH3)4Cl2Cl 氯化二氯氯化二氯 四氨合钴四氨合钴()Na3AlF6 六氟合铝六氟合铝()酸钠酸钠HPt NH3 Cl3 三氯三氯 一氨合铂一氨合铂()酸酸Ni(NH3)4(OH)2

10、氢氧化四氨合镍氢氧化四氨合镍()Cr(en)2Cl2Cl 氯化二氯氯化二氯 二二(乙二胺乙二胺)合铬合铬()Co(NH3)5H2OCl3 氯化五氨氯化五氨 一水合钴一水合钴()Cu(NH3)4PtCl4 四氯合铂四氯合铂()酸四氨合铜酸四氨合铜()Pt(NH3)2 NH2NO2 氨基氨基 硝基硝基 二氨合铂二氨合铂()K3Co(ONO)3Cl3 三氯三氯 三三(亚硝酸根亚硝酸根)合钴合钴()酸钾酸钾第二节第二节 配位平衡配位平衡M +nLMLn一、配位平衡常数一、配位平衡常数nnKLMMLs Ks 称为配位化合物称为配位化合物稳定常数稳定常数讨论讨论 Ks 的大小反映了配合物的稳定性的大小反映

11、了配合物的稳定性 Ks 与温度有关，与浓度无关与温度有关，与浓度无关 根据根据Ks 可以直接比较可以直接比较配体数相同配体数相同配离子的稳定性配离子的稳定性 配体数不同时，必须通过计算才能判断配离子的稳配体数不同时，必须通过计算才能判断配离子的稳定性定性 分别计算分别计算0.1molL-1Cu(en)22+溶液与溶液与0.1molL-1CuY2-溶液中溶液中Cu2+离子的浓度。并比较二者的稳定性。离子的浓度。并比较二者的稳定性。已知已知Ks(Cu(en)22+)=1.01020，Ks(CuY2-)=5.01018。平衡时平衡时 x 2x 0.1 x 0.12202222Cu(en)0.11.0

12、 10Cu en(2)sKxx Cu2+=x=6.310-8 molL-1平衡时平衡时 y y 0.1-y 0.121824CuY0.15.0 10Cu YsKy y Cu2+=y=1.410-10 molL-1222Cu2enCu(en)242CuYCuY CO中毒机制中毒机制HbO2HbO2+COHbHbCO+K稳稳 2.6108K稳稳 6.7105O2HbO2COHbCO+K 388高压氧疗法对高压氧疗法对CO急性中毒迅速有效急性中毒迅速有效第三节第三节 螯合物螯合物 螯合物螯合物(Chelate)是是中心原子中心原子与与多齿配体多齿配体形成形成的具有的具有环状结构环状结构的一类配合物的

13、一类配合物一、螯合物和螯合效应一、螯合物和螯合效应H3NNH3H3NH3NNH3NH3Co3+H2NNH2NH2H2NNH2H2NCo3+由于生成螯合物而使配合物稳定性大大增加的作用由于生成螯合物而使配合物稳定性大大增加的作用称为螯合效应称为螯合效应(chelating effect)能与中心原子形成螯合物的多齿配体称为螯合剂能与中心原子形成螯合物的多齿配体称为螯合剂(chelating agent)螯合剂的特点螯合剂的特点 螯合物中的配体为螯合物中的配体为多齿配体多齿配体 同一配体的两个配位原子之间同一配体的两个配位原子之间相隔两个或三个相隔两个或三个其他原子其他原子中心原子与配体间形成中心

14、原子与配体间形成五员环五员环或或六员环，六员环，称为称为螯合环螯合环二、影响螯合物稳定性的因素二、影响螯合物稳定性的因素螯合环的大小螯合环的大小:五员环五员环和和六员环六员环最稳定最稳定五员环（五员环（108）-sp3杂化杂化10928 张力小，稳定张力小，稳定六六员环（员环（120）-sp2杂化杂化120 张力小，稳定张力小，稳定H2 2CCH2NH2CH2CdNH2H2NH2NH2 2CCd(en)22+五五员员环环 KS=1.7 1010 二二(乙酰丙酮乙酰丙酮)合铜合铜 六六员员环环 KS=2.8 1015 HCCH3CCHCH3CCH3COOOOCuCH3C螯合环的数目螯合环的数目:

15、螯合环的数目越多，稳定性越大螯合环的数目越多，稳定性越大 人体必需的微量金属元素在体内主要以螯合物或人体必需的微量金属元素在体内主要以螯合物或配合物的形式存在配合物的形式存在血红素血红素CH3NNFeNCH2CH2COOHH3CH2CCH2CH2H2CH3CNCH3CHO2组氨酸2CH2COOH每个血红蛋白分子含有每个血红蛋白分子含有4个亚铁血红素个亚铁血红素 配合物的基本概念和组成配合物的基本概念和组成 中心原子、配体、配位原子、配体数、配位数中心原子、配体、配位原子、配体数、配位数 配合物的命名配合物的命名 配位平衡配位平衡 螯合物的基本概念及影响其稳定性的因素螯合物的基本概念及影响其稳定

16、性的因素人有了知识，就会具备各种分析能力，人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说古人说“书中自有黄金屋。书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进鼓舞我们前进。