Позааудиторна самостійна робота № 4

Тема: „Ізомерія комплексних сполук”

Мета роботи: ознайомитися з видами ізомерії КС; навчитися називати КС згідно систематичної номенклатури.

Комплексні сполуки мають сталий склад і певне розташування лігандів навколо центрального атома. Для багатьох з них характерне явище ізомерії, тобто існування кількох сполук, однакових за якісним і кількісним складом, але різних за будовою та властивостями. Є різні види ізомерії комплексних сполук, проте для КС з біолігандами важливими є такі: просторова, оптична та гідратна.

Просторова ,або геометрична, ізомерія зумовлена різним розміщенням неоднорідних лігандів у внутрішній координаційній сфері комплексу. Наприклад, для електронейтральної комплексної сполуки Pt(NH₃)₂Cl₂, яка має площинну будову у формі квадрата, існують два геометричні ізомери (цис- і транс – ізомери). (Цис (cis) означає по один бік, поряд; Транс (trans) – по обидва боки, через).

Вони відрізняються забарвленням та реакційною здатністю.

Для сполуки [Co(NH₃)₄Cl₂]Cl з координаційним числом 6 октаедричної будови геометричні ізомери схематично зображають так:

Просторову будову геометричних ізомерів октаедричної форми можна показати на прикладі сполуки Pt(NH₃)₂Cl₄:

Геометричну ізомерію за участю хелатних циклів показано на прикладі цис- і транс-форм комплексної сполуки Купрум (ІІ) біс(аланіну):

Оптичні ізомери виникають у тому випадку, якщо молекула та її дзеркальне відображення несумісні одне з одним. Оптично активні форми мають асиметричну структуру і по – різному повертають площину поляризованого світла: один вправо (L – ізомер), а другий – вліво (D – ізомер). Цей факт має особливе значення для біологічних систем, оскільки живий організм складається тільки з L – ізомерних амінокислот.

Оптичні ізомери координаційної сполуки [Co(en)₂NH₃Cl]Cl₂ представлені на наступному малюнку:

Структурні ізомери утворюються в результаті ізомерії зв’язків за наявності альтернативних способів координації одного і того самого ліганду. Наприклад, існують структурні ізомери монодентантних лігандів, що містять по два донорні атоми:

Ме – CN – ціано- Ме – NC – ізоціано-

Ме – ONO – нітрито- Me – NOO – нітро-

Ме – OCN – ціанато- Me – NCO – ізоціанато-

Ме – SCN – тіоціанато- Me – NCS – ізотіоціанато-

Структурні ізомери за участю бідентантних лігандів видно на прикладі хелатних комплексів йона Со (ІІІ) з етилендіаміном (en) і амідом гліцину (Gly), в яких координація відбувається за атомом Оксигену (а) або Нітрогену (б):

Ізомерію, зумовлену неоднаковим розподілом молекул води та йонів зовнішньої сфери між внутрішньою та зовнішньою сферами комплексних сполук, називають гідратною. Наприклад, кристалогідрату CrCl₃ · 6H₂O відповідають чотири ізомери – [Cr(H₂O)₆]Cl₃ (I), [Cr(H₂O)₅Cl]Cl₂ · H₂O (II), [Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl· 2H₂O (III), [Cr(H₂))₃Cl₃] · 3H₂O (IV), які відрізняються забарвленням.

Іонізаційні ізомери утворюються при різному розподілі кислотних залишків між внутрішньою і зовнішньою сферами комплексної сполуки. Так, для комплексної сполуки складу CoBrSO₄· 5NH₃ відомо два йонізаційних ізомери: [Co(NH₃)₅Br]SO₄ i [Co(NH₃)₅SO₄]Br.

Координаційна ізомерія можлива в тому випадку, якщо сполука складається з двох або більше комплексів, причому комплексоутворювачі обмінюються своїми лігандами. Наприклад, сполуки [Co(NH₃)₆] · [Cr(CN)₆] та [Cr(NH₃)₆] · [Co(CN)₆] є координаційними ізомерами.

Координаційні сполуки за систематичною номенклатурою називають за певними правилами: