配位化学讲义第十二章原子簇化合物.doc

第十二章　簇状配合物
第一节     定义和结构特点
一、定义:簇状配合物是指含有金属—金属键（Ｍ—M）的多面体分子,它们的电子结构是以离域的多中心键为特征的。
特点:这类配合物不是经典的配合物，也不是一般的多核配合物。
例：
二、Ｍ—M键的形成条件
能形成M—Ｍ键化合物的金属元素可分为两类：一类是某些主族金属元素，它们生成无配体结合的“裸露”：Gｅ92－、Ｓn９４—、Ｐb94-等。它们不属于配合物。
另一类是某些金属元素在形成M—M键的同时，还与卤素、ＣＯ、RＮC、膦等发生配位,即为簇状配合物。
1、金属对M-M键形成的影响
M-M键越强（高熔点、高沸点金属）→趋向于生成M-M键（第二、第三过渡系);
金属氧化态越低，越易形成M—M键。这是由于高氧化态 　 价轨道收缩(电子密度减小）　 不利于形成M-M键。
2、 配体对M—M键形成的影响
经典饱和配体(X—、O、S） 　与周期表左下过渡金属形成簇合物, 如Nb、Ta、Mo、W等.
π电子接受配体(CO、CN—、ＰＲ3)，ＣO最为重要,除Hf外，其他过渡金属元素羰基簇合物均有报道.
3、 轨道对称性的影响
金属价轨道的对称性对M—M键的形成也有影响，如Rｅ2Cｌ82-中,尽管Re价态较高(＋3），仍存在极强的ReRｅ四重键，这是由于它的电子构型对形成四重键最为适宜。
三、M—M键形成的判据
1、存在M—M键的最可靠证据来自分子结构测定,通常可由Ｍ—Ｍ距离来判断。
如Tｃ2Cl83—，测得Tc—Tｃ距离为２。13 Å,而纯金属中Ｔｃ— Å,表明存在Tc-Tｃ键.
在W２Cｌ9３-中， W—W距离为2．4１　Å,而纯金属中W—W为2。７１　Å。因此也可断定存在W-W键。
2、 测定配合物的磁矩
由于Ｍ—M键形成时，电子会自旋配对，因此簇状配合物与同种孤立状态的离子相比,磁矩较低。
＊ 要注意的是，其他因素亦可引起电子配对，如金属原子间可通过桥连阴离子的电子相互作用而发生自旋配对。
四、 簇状配合物的结构特点
与经典配合物相比,簇状配合物有如下特点:
簇状配合物的结构是以成簇的原子所构成的金属骨架(ｆramewｏrｋ　or ｓkeleton）为特征的。：
　 　　
2)   簇的结构中心多数是“空"的，无中心金属原子存在，只有少数例外。如Ａu11I3［P（p—ClC6Ｈ4)3］7结构中,１1个Ａu中，有一个在中心.
3）  簇的金属骨架结构中的边并不代表经典价键理论中的双中心电子对键。骨架中的成键作用以离域的多中心键为主要特征。
4)   占据骨架结构中顶点的不仅可以是同种或异种过渡金属原子,也可以是主族金属原子，甚至非金属原子C、B、P等。
５)  簇状配合物的结构绝大多数是三角形或以三角形为基本结构单元的三角形多面体。
五、 配合物中配体(L）的结合状态
1、 端基：仅与一个金属原子结合M-L；
2、 线桥基：与两个金属原子结合(M—L—Ｍ），简称桥基，表示为u2—L；
3、面桥基：结合在金属原子面的中心上（MｘＬ，x≥3)，称为面桥基。以“uｘ-Ｌ”表示。其中u3—L最为常见。
第二节    各类簇状配合物简介
一、双核配合物
这类配合物研究得较多，尤以卤合物及羰合物较为普遍，如:[Rｅ2Cｌ８］２—、[Mｏ2(ＳO４）4]3－、Ｃr2(O2CCH3)4等。
1、金属-金属多重键
M—M多重键的概念由美国学者F．　A。 Cｏtton首先提出。研究的最充分的是：[Re2Ｃｌ８]2—和[Mo2Cl８］4—。
结构特点：M-Ｍ键极短：Ｒｅ— Å，Ｍo—Ｍo为２。1４ Å。相应金属本身为:Re-Re为2．７41 Å和Ｍo—Mo为2．７２5 Å。

它由两个ＲeCl4结合而成,上下氯原子对齐成四方柱型，Cl—Cl键长为3。3２　Å，小于其范德华半径之和(—3。６0 Å）,为什么上下两组氯原子完全重叠，而不是反交叉型，且
Ｒｅ—Rｅ很短。1９6４年，Ｃｏtton提出了四重键理论加以解释：
1)Ｒe用ｄsp2杂化轨道(dx２-y2、s、pｘ、ｐy）与四个Cl原子成键，近似于平面正方形（ Å）。
2）剩下的dz2、ｄxy、dxｚ、dyz轨道与另一个Re原子的相同轨道成键。
设z轴为两个原子的连线轴,则两个Ｒe原子的dｚ2轨道的成单电子配对，形成σ键;两个Ｒe原子的dxz和dyz轨道分别重叠，形成两个d—dπ键,一个在xz平面,