配位化学

论配位化学的研究现状

摘要配位化学是在无机化学基础上发展起来的一门边沿学科。它所研究的主要对象为配位化合物

关键词：配位化学配位化合物

配位化学是研究配位化合物的组成、结构、性质及其反应内在规律的一门化学分支学科，它是在无机化学的基础上发展起来的一门独立的、同时也与化学各分支学科以及物理学、生物学等互相渗透的具有综合性的学科。现代配位化学是研究金属原子或离子（中心金属）同其他分子或离子（配位体）形成的配合物（包括分子、生物大分子和超分子）及其凝聚态的组成、结构、性质、化学反应及其规律和应用的化学。

到了21世纪，配位化学已经远远超过无机化学的范围，正在形成一个新的二级学科，并且正处于现代化学的中心地位。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，有机化学和高分子化学是右手，材料化学（包括光电磁功能材料结构材料催化剂及转能材料等）是左腿，生命科学是右腿，这两条腿使化学学科坚定地站在国家目标的地坪上。

当代的配位化学沿着广度、深度和应用三个方向发展。在深度上

表现在有众多与配位化学有关的学者获得了诺贝尔奖，如Werner创建了配位化学，Ziegler和Natta的金属烯烃催化剂，Eigen的快速反应。Lipscomb的硼烷理论，Wnkinson和Fischer发展的有机金属化学，Hoffmann的等瓣理论，Taube研究配合物和固氮反应机理，Cram，Lehn和Pedersen在超分子化学方面的贡献，Marcus的电子传递过程。在以他们为代表的开创性成就的基础上，配位化学在其合成、结构、性质和理论的研究方面取得了一系列进展。在广度上表现在自Werner 创立配位化学以来，配位化学处于无机化学研究的主流，配位化合物还以其花样繁多的价键形式和空间结构，在化学理论发展中及其与其它学科的相互渗透中而成为众多学科的交叉点。在应用方面，结合生产实践，配合物的传统应用继续得到发展。例如金属簇合物作为均相催化剂，在能源开发中C1化学和烯烃等小分子的活化，螯合物稳定性差异在湿法冶金和元素分析、分离中的应用等。随着高新技术的日益发展，具有特殊物理、化学和生物化学功能的所谓功能配合物在国际上得到蓬勃的发展。

事实上，配位化学的蓬勃发展是在量子理论、价键理论、分子轨道理论等的确立以后。1951年Wilkinsen和Fisher合成出二茂铁夹心化合物，突破了传统配位化学的概念，并带动了金属有机化学的迅猛发展，从而获得1973年的诺贝尔奖。1953年齐格勒和纳塔(Ziegler-Natta)催化剂的发现极大地推动了烯烃聚合，特别是立体选择性聚合反应及其相关聚合物合成、性质方面的研究，高效率、高选择性过渡金属配合物催化剂研究得到进一步发展;从而获得了1963

年的诺贝尔化学奖。到了20世纪60年代德国化学家艾根(MEigen)和英国化学家波特(GPorter)提出了溶液中金属配合物的生成机理而获得了1967年的诺贝尔化学奖。目前已有20多位科学家因从事与配位化学有关的研究而获得诺贝尔奖。二十世纪以来，配位化学作为一门独立的学科，以其蓬勃发展之势，使传统的无机化学和有机化学的人工壁垒逐渐消融，并不断与其他学科如物理化学、材料科学及生命科学交叉、渗透，孕育出许多富有生命力的新兴边缘学科，为化学学科的发展带来新的契机。

本世纪60年代初期，由于发现了一批具有金属-金属化学键的配合物，配

位化学的研究重点从单核配合物转向多配合物，从而开始了对多金属偶合体系的

研究。在此研究过程中，发现很早已为人们熟知利用的普鲁士蓝等一类混合价配合物，不仅可以用于传统的染料工业，还可以更广泛地应用于陶瓷、矿物、材料科学、高温超导等许多领域。如可用于合成高导电率的分子金属和超导材料、磁性材料、优良的非线性光学材料以及非线性导电材料等。因此，此类配合物引起各个学科研究者，如合成化学家、固体化学家、地质学家、生物学家、物理学家的极大兴趣，成为当前化学基础研究的前沿领域。混价配合物的中心原子，无论相同或不同的金属离子都具有两种明显不同的氧化态。它包

括了元素周期表中的大多数金属元素。但是目前人们关注的焦点，多集中在过渡金属和稀土金属元素，因为这些元素的配合物常常具有独特的光、电、磁性质，并与生命活动密切相关。如混价配合物MnIIMnIIIMnIIO(OAc)6(py)3等。研究者通过对混合价过渡金属和稀土金属配合物的研究，合成了一系列新型分子材料和与生命活动紧密相关的模型化合物，建立了较完整的理论体系。

近年来，配位化学的研究热点主要集中在两个方面：以揭示金属离子和生

命体系相互作用为主要研究内容的生物无机化学和以开发具有光、电、磁、超导、信息储存等特殊功能的新型材料为目的的功能配位化学。在各国有关学者的共同努力下，这些领域的研究成果层出不穷，极大地推动了配位化学的发展[5]

。总而言之，配位化学已成为当代化学的前沿领域之一，它的内涵不断丰富，

外延不断扩展。配位化学所涉及的化合物类型及数量之多、应用之广，使之成为许多化学分支的汇合口配合物既有无机化合物分子的坚硬性，又有有机化合物分子的结构多样性，而且还可能会出现无机化合物和有机化合物中均没有的新特性。其新奇的特殊性能在生产实际中获得了重大的应用，花样繁多的价键理论及奇特的空间结构引起了结构化学家和理论化学家的关注，现代配位化学几乎渗透到化学及相关

学科的各个领域，例如分析化学、有机金属化学、生物无机化学、结构化学、催化化学、物质的分离与提纯、原子能工业、医药、电镀、染料等等。因此，配位化学的学习和研究不但对发展化学基础理论有着重要的意义，同时也具有非常重要的实际意义。

[3] 章慧主编. 配位化学原理与应用[M].第1版. 北京：化学工业出版社. 2009；58-88