配位化学1-绪论

Ligands with - bond
4
H2 C=CH-CH=CH2
5 - ligands 6 - ligands 7 - ligands 8 - ligands
-C5 H5 -C6 H6 -C7 H7 -C8 H8
L6 L L
7 8
若干双齿配体
CH2 H 2N CH2 NH2
位键结合而形成的化合物，是具有确定的组成和结构并在固态、 液态、气态和溶液中稳定存在的化学物种。
MLn
中心原子：通常是金属 M (metal) ，为Lewis酸， 电子对的受体(Electron-pair acceptor) 族： 金属： 4 Ti 5 V 6 Cr 7 Mn 8 Fe 9 Co 10 Ni 11 Cu 12 Zn
一个新的二级学科，并处于现代化学的中心地位。理由如下：
与若干二级学科交叉
高分子化学
物理化学
配位高分
子化学 金属有机
有机化学
化学
配位化学
生物化学
材料化学
化学科学的中心地位
♣ 如果把21世纪的化学比作一个人，那么物理化学、理论化 学和计算化学是脑袋，分析化学是耳目，配位化学是心腹， 无机化学是左手，有机化学高分子化学是右手，生命科学是 左腿，材料科学（包括光、电、磁功能材料，催化剂及功能 转换材料等等）是右腿。----徐光宪先生 ♣ 通过这两条腿使化学科学坚实底站在国家目标的地坪上。
2 - ligands
Ligands forming two covalent bonds L
3
Ligands with one covalent bond
and one dative
2-NR2 , 2 -PR2 , 2-X 3-X C3 H5
ligands
L L
4 5
CH2
配位化学的中心地位和泛分子化学界定，就要求配位化学家 必须具备宽广的基础，特别是物理化学、理论化学和计算化学的
基础，以及对生命科学和材料科学的了解。这是对配位化学家的
极大挑战。
（3）21世纪配位化学的定义和内涵
♣ 配位化学研究的是：
♣ 广义配体与广义中心原子结合的“配位分子片”；
♣ 由分子片组成的单核、多核配合物、簇合物、功能复合配合 物及其组装器件、超分子、Lock and Key 复合物；
ns2 (n-1)
d2
d3
d4
d5
d6
d7
d8
d9
d10
配体( ligand, L) ：配合物中与中心体直接配位的原子、离 子、分子或基团。一般为 Lewis碱, 电子对给体 :NH3 :CN:Clen EDTA
配位原子：配体中直接配位于中心体的原子。
配位键：配位体（ Ligand ，配体）与中心体之间形成的化学
Journal of the Chemical Society, Dalton Trans.
Dalton Trans. European Journal of Inorganic Chemistry Inorganica Chimica Acta Polyhedron Transition Metal Chemistry Organometallics
百年大发展
配体和中心原子的概念大大扩充，配位化学的内涵有了很
大的发展。将来还要扩充。
（1）配体概念的扩充 除了Table 1 所列配体类型外，还有非共价键结合的超分 子配体（接受体），如冠醚等。 近来又发现有分子氢 H2 配体，分子氮 N2 配体，分子氧 O2 配体,可能还有CO2分子配体。 还有络合物配体 (Complex ligands) ，即配体本身已是 一个配合物，但它还有孤对电子可与另一金属原子结合， 形成同核或异核配合物。 在生命科学中，Ligand 的涵义更为广泛，如DNA等。
键 ，共价键的一种，包括-配键和-配键。 配位数：中心体（中心原子、离子）的特征性质所决定，一般 指配体与中心原子所形成的-配键的数目，或者与中心原子 配位的配位原子的数目。 Ag(NH3)2+ CN = 2, Zn(EDTA)2- CN = 6, Cu(CN)2- CN = ?(3) Fe(C5H5)2 CN = ?(6) 配位数 化学计量比 例：SiO2 配位数 配体数 超分子：当配位键弱化到介于通常的共价键与范德华力之间 的作用力时，相应的化学物种属于超分子体系，可称为广 义的“配位化合物”。
1.金属配合物发光、
荧光材料、传感器、生物 成像、光电功能材料等 2.金属配合物磁性材料 3.MOF 4.非线性光学材料
9（10.31）
10（11.7）
第五章 配合物电子光谱
第六章 配合物的磁性 小论文 多功能配体如何选择性配位 β-二酮、羧酸、吡啶等
11（11.14） 第七章 多核及原子簇配合物 自学
配位化学或与配位化
学相关的课程超过40%！
在本科阶段，无机化
学基础知识可以在后续的
分析化学、物理化学、结 构化学中再次学习到，但 配位化学的内容不会再有 机会学习，希望大家珍惜 此次机会。
1.1 现代化学的中心二级学科
自从Werner（1913 Nobel prize winner）在1893年提 出配位理论以来，配位化学的发展已有近 120年历史。到了本 世纪，配位化学已远远超出了无机化学的范畴，正在形成为
N
O
2,2,2-
卟啉 N4大环配体
酞菁
穴醚[2,2,2]
穴状配体
（2）中心原子概念的扩充
由于R. Hoffmann 提出 Isolobal Principle(等瓣原理)，
中心原子已由金属原子扩充到了非金属原子。
等瓣原理：2个或2个以上的分子片，它们的前线轨道的数
目，能级分布，形状，对称性和所含的电子数等均相似。
Journal of Organometallic Chemistry Journal of Bioinorganic Chemistry
1.2 基本概念和命名法
1. 一些基本概念
配位化合物（简称配合物、络合物）一般是指原子、离子 或分子（称为配位体，简称配体）与其他的原子、离子、分子
尤其是金属原子或金属离子（称为中心体、中心原子）经由配
第7章 多核及原子簇配位物 （第七章，自学 2学时）
第8章 有机金属化合物 （第六章） 4学时
第9章 配合物的合成方法 （第二章） 2学时 期中复习考试 期末复习考试 4学时 4学时
课程安排
周次（日期） 周一（晚 7:00-9:25 1区4-205） 配位化学 小论文 当前配位化学热点
第1周（9.5）
OOCH3C NCH2CH2N OOCH3C
CH3COO CH3COO -
-
EDTA配合物的结构
-
H2N
NH2
NH3
H2N
H N
HN
NH
HN
NH
NH
NH2
HN NH HN NH NH
H2N
H N
N H
NH2
单齿配位
螯合作用
大环作用
穴合作用
N
N M N
N
N
N
N N N N N N
O
O O N
O O
Table 1. Classification of Ligands
Ligand
L0 L1 L
2
Description
Lewis acid ligands, which contribute no electron to the central atom Covalent ligands Lewis base ligands Lewis base –acceptor ligands
5. GARY L. MIESSLER, DONALD A. TARR , Inorganic
Chemistry (Third Edition ). (后二书有电子版可复制)
参考书：
1. 戴安邦 等. 配位化学. 北京：科学出版社（1987）。 2. 游效曾 编著. 配位化合物的结构和性质. 北京：科学出版社 （1992）。 3. 金斗满，朱文祥 编著. 配位化学研究方法. 北京：科学出版
♣ 一维、二维、三维配位空腔及其组装器件，等等。
常见国际期刊
Coordination Chemistry Reviews
Journal of Coordination Chemistry
Inorganic Chemistry Journal of the American Chemical Society
Mn(CO)5 CH3
这些分子片的成键方式如下：
H3C + CH3 (
)
H3C-CH3
Mn(CO)5 + CH3 ( Mn(CO)5 + Mn(CO)5 ( )
)
(CO)5Mn-CH3 (CO)5Mn-Mn(CO)5
R. Hoffmann 表达形式 Mn(CO)5 CH3
类似的还有
Fe(CO)4
2 (9.12) 中秋 3（9.19） 4（9.26） 5 (10.3) 国庆 6 （10.10） 7（10.17） 8（10.24）
第一章 配位化学概论
第二章 价键理论 自学 第二章 晶体场理论 第二章 分子轨道理论 第三章 溶液稳定性规律 期中 自由 复习 期中 考试 自学 第四章 配合物的反应理论 自学
配位化学基础和配位立体化学 (2)
配位化学基础和配位立体化学(1) 配位场理论和电子光谱(1) 配位场理论和电子光谱 (2) 配合物反应机理和动力学 (2) 非金属原子簇化合物 (2) 清明节放假 期中考 (2) 金属原子簇，金属金属键 (2) 生物无机化学 (2) 有机金属化学（I）(2) 有机金属化学（II）(2) 配位催化反应 (2) 无机固体化学 (2) 前沿无机化学相关文献阅读 (2) 习题课 (1)，复习总结 (1) 考试 (2)
社（1996）。
考试方式及要求
期中、期末2次考试，严格的闭卷。
考试试题主要来源于 教材1 中相关章节的习题。
要求：平时自做 教材1 中相关章节的习题。
Hale Waihona Puke Baidu
总评成绩 = 10%平时成绩 + 30%期中成绩 + 60%期末成绩
教学大纲
第1章 配位化学概论(参见教材第一章) 1.1 现代化学的中心二级学科
1.2 配位化学基础知识
2学时
1.3 命名和异构体 （自学 2学时） 第2章 配合物的化学键理论(教材2第二章) 2.1 价键理论（ 自学 2学时） 2.2 晶体场和配位场理论 2学时
2.3 配合物的分子轨道理论 2学时
第3章 溶液中稳定性规律 （第三章，自学 2学时） 第4章 配合物的反应理论 （第五章，自学 2学时） 第5章 配位物的电子光谱 （第四章）4学时 第6章 配合物的磁性 （第四章） 2学时
配位化学
Coordination Chemistry
jbxia@whu.edu.cn 化南226
授课教师：夏江滨
Tel: 68756707
• 配位化学课程（含超分子化学简介） 本学院开设的配位化学课程，其内容 立足于当今配位化学的前沿研究领域并适当
涉及超分子化学。
教材和参考书
参考教材： 1. 杨帆等 编著. 配位化学. 华东师范大学出版社（2002） 2. 章慧等 编著，配位化学 化学工业出版社（2008） 2. 项斯芬，姚光庆 （2003） 4. D.F.Shriver 等著，高忆慈，史启祯等译. 无机化学（第 二版）。高教出版社（1997）。 中级无机化学。 北京大学出版社
12（11.21）
13（11.28） 14（12.5） 15（12.12）
第八章 金属有机化合物
第九章 配合物的合成方法 自由复习 期末考试
配位化学定义
（维基百科）
配位化学（Coordination chemistry）是研究配位化合物 的结构、成键、反应、分类和制备的学科。
（百度）：
研究金属的原子或离子与无机、有机的离子或分子相互反应 形成配位化合物(简称配合物)的特点以及它们的成键、结构、反
N
N
乙二胺(en）
联吡啶(bipy)
R' C O
N
N
R" C
C R
_
O
1,10-菲咯啉(phen）
双酮类
-
OOCH3C NCH2CH2N OOCH3C
CH3COO CH3COO -
-
六齿配体 EDTA
L N Co O
四齿配体
N O
二水杨醛缩乙二胺 合钴Co(Salen)
O O N O O N
-
应、分类和制备的学科。
北京大学(中级)无机化学2011年课程安排
时间 第一周 2.22 内容 引言和基础无机化学概念归纳 (2)
第二周
第三周 第四周 第五周 第六周 第七周 第八周 第九周 第十周 第十一周 第十二周 第十三周 第十四周 第十五周 第十六周 第十七周
3.01
3.08 3.15 3.22 3.29 4.05 4.12 4.19 4.26 5.03 5.10 5.17 5.24 5.31 6.07 6.16
Examples
SO2 in Cp(CH2 =Ch2 )2 Rh SO2 -H, -HR, -X, -OR, -SiR3, -NR2 , 1(2 , 3 )-CH3 , GeR3 , -SnCl3, -C5 H5 , -C6 H6 NH3 , NR3 , OH2 , OR2, SR2 CO H2 C=CH2 , RR C=CRR -O-, -S-