5.18: Енантіомери в восьмигранних комплексах

Last updated
Save as PDF

Page ID: 27923

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Енантіомери - ще один вид ізомерів, які зустрічаються в октаедричних металевих комплексах. Як і квадратні планарні платинові комплекси, які бачили раніше, ці сполуки складаються з іонів металів з іншими атомами або групами, пов'язаними з ними. Детальніше про зв'язування лігандів з металами читайте в розділі, присвяченому кислотам і основам Льюїса.

Ці групи, які зв'язуються з іонами металів, називаються лігандами. Одним із прикладів типу октаедричних сполук, які можуть утворювати енантіомери, є бідентатні комплекси. У бідентатних комплексах (від грецького два зуби) або хелатних комплексах (від грецького краба) ліганд дуже щільно зв'язується з металом, оскільки він тримається на металі через більш ніж один атом. Етилендіамін є одним із прикладів бідентатного ліганду.

Лінійна структура 1,2-етандіаміну (етилендіаміну). — Малюнок\(\PageIndex{1}\): Етилендіамін (іноді скорочено en).

Бідентатні ліганди дуже щільно зв'язуються з металом, оскільки утворюють з ним дві зв'язки, а не лише одну.
У восьмигранному комплексі два донорські атоми в бідентатному ліганді зв'язуються цис один з одним. Вони не можуть досягти весь шлях навколо молекули, щоб зв'язати транс один з одним.

Просторовий зв'язок між металом і двома атомами, з'єднаними з ним з одного ліганду, утворює площину. Якщо з металом з'єднано більше одного бідентатного ліганда, відносна орієнтація однієї площини на іншу створює можливість дзеркального відображення. Комплекс, що містить три бідентатні ліганди, може приймати форму лівого гвинта або праворучного пропелера.

Два енантіомери, показані тут у вигляді дзеркальних зображень, у складних іонях восьмигранної форми. — Малюнок\(\PageIndex{2}\): Лівостороння форма гвинта (зліва) видно в λ ізомерів октаедричних енантіомерів. Праворукий гвинт (правий) видно в Δ ізомерах октаедричних енантіомерів.

Якби ви повернули цей пропелер, в якому напрямку було б штовхнути повітря? Можливо, це гвинт літака або, можливо, це лопатка вентилятора. Якщо ви повернете лопатку лямбда-вентилятора проти годинникової стрілки, це подує прохолодним повітрям на вас. Вам доведеться повернути дельта-вентилятор за годинниковою стрілкою, щоб охолонути.

Зліва: лівосторонній пропелор мультфільм повертається проти годинникової стрілки, штовхаючи повітря до вас. Праворуч: праворукий гвинт повертається за годинниковою стрілкою, штовхаючи повітря до вас. — Малюнок\(\PageIndex{3}\): Детальніше про цю аналогію пропелора.

Ці форми альтернативно описуються як гвинт для лівші та гвинт для правші. Якщо ви хочете вкрутити правосторонній гвинт в підлогу, ви повертаєте викрутку за годинниковою стрілкою. Якщо ви хочете вкрутити правосторонній гвинт в підлогу, ви повертаєте викрутку проти годинникової стрілки. Гвинти хіральні майже так само, як спіраль є хіральною. Різьби на гвинті крутяться або за годинниковою стрілкою, або проти годинникової стрілки, коли вони йдуть вниз по довжині гвинта.

Мультфільми ліво- і правосторонніх гвинтів, що показують протилежні напрямки повороту. — Малюнок\(\PageIndex{4}\): Лівостороння форма гвинта (зліва) видно в λ ізомерів октаедричних енантіомерів. Правосторонній гвинт (правий) видно в Δ ізомерах октаедричних енантіомерів.

Якщо ви можете зобразити поворот форми пропелера «дельта» або «лямбда» так, щоб він вкручувався на сторінку позаду нього, в який бік ви б її повернули?

Мультфільми ліво- і праворуких гвинтів. Лівий гвинт повертається проти годинникової стрілки, а праворукий - за годинниковою стрілкою. Обидва гострі краї пропелерів нарізаємо папером. — Малюнок\(\PageIndex{5}\): Ще один спосіб мислення про пропелерної або гвинтовій формі.

Ви б повернули лямбда-гвинт проти годинникової стрілки, щоб відправити його на сторінку позаду нього. Вам доведеться повернути дельта-гвинт навпаки; поворот його за годинниковою стрілкою відправить його на сторінку.

Приклади цього енантіомерного зв'язку включають кобальтові комплекси бідентатних лігандів.

Перейдіть до анімації SC17.3. Тривимірна модель Δ-Co (en) ₃.

Перейдіть до анімації SC17.3. Тривимірна модель λ-Co (en) ₃.

Ці відносини також спостерігаються, коли в з'єднанні є лише два бідентатні ліганди.

Перейдіть до анімації SC17.3. Тривимірна модель λCo (en) ₂ (NH ₃ Cl.

Перейдіть до анімації SC17.3. Тривимірна модель ΔCo (en) ₂ (NH ₃ Cl.

Що ми знаємо про енантіомери?

енантіомери мають ідентичні фізичні властивості, крім...
енантіомери мають протилежне оптичне обертання.

Ці види комплексів були історично важливими для демонстрації того, як малі молекули та іони зв'язуються з катіонами металів. Показавши, що деякі металеві комплекси були хіральними і відображали оптичну активність, працівники початку 20 століття, такі як Альфред Вернер, змогли виключити деякі конкуруючі уявлення про структури металевих сполук.

Сьогодні ми знаємо, що металеві комплекси відіграють важливу роль в ферментах в біології, і робота Вернера над металевими комплексами заклала основу для того, як ми думаємо про ці комплекси.

Крім того, стереохімія в металевих комплексах стала дуже важливою в кінці 20 століття, тим більше, що фармацевтичні компанії шукали каталізатори, які могли б допомогти у виробництві одного енантіомера препарату, а не іншого, щоб максимізувати фармацевтичну ефективність і мінімізувати побічні ефекти.

Вправа\(\PageIndex{1}\)

Визначте співвідношення між наступними парами іонів оксалату заліза (III).