配合物的反應機理

內界電子轉移

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再回到那兩個遞硬幣的人,但這一次他們伸出手、各自握住同一把雨傘的兩端,然後硬幣順著傘柄從一個人滑到另一個人。在交接的過程中,他們是被實物連在一起的。內界電子轉移就是這樣運作的:兩個金屬配合物共用一個在它們之間架橋的配體,電子就沿著這座共用的橋行進。

在內界機理中,兩個金屬並不彼此疏離。一個配體——通常是鹵離子、氫氧根,或另一種有多餘孤對電子的基團——離開一個配合物的配位層,同時與兩個金屬成鍵,形成一個橋連雙核物種,其中的橋連配體把給體和受體連了起來。電子隨後沿這座橋從一個金屬傳到另一個,事後橋往往斷開,使橋連配體最終被其中一個金屬帶走。由於搭橋要求一個配體進入或離開某個配位層,所以至少有一方必須足夠動力學活潑,能騰出一個位點來搭橋。這正是它與外界路線(配位層保持完整)在結構和動力學上的關鍵區別。

陶布(Henry Taube)用無機化學中最優美的實驗之一證明了這一機理的存在,這項工作為他贏得 1983 年諾貝爾獎。他讓惰性的 [Co(NH3)5Cl]2+(鈷(III),帶一個氯配體)與活潑的 [Cr(H2O)6]2+(鉻(II))反應。電子轉移之後,產物是 [Cr(H2O)5Cl]2+——氯已經從鈷遷移到了鉻。由於生成的鉻(III) 本身是惰性的,事後不可能再去撿起氯,所以這個氯必定就是電子藉以通過的那座橋,被當場抓住、隨金屬交換電子時「騎」了過去。這是一個罕見的例子,轉瞬即逝的反應機理留下了一個明白無誤、可分離的指紋。

陶布的實驗:惰性的 [Co(NH3)5Cl]2+ 加上活潑的 [Cr(H2O)6]2+ 生成 [Cr(H2O)5Cl]2+,氯在電子轉移過程中作為橋從鈷「騎」到了鉻。

遷移過去的那個氯,就是證明電子穿過橋連配體的「被擒指紋」。

內界路線需要一個空位或可活化的位點來搭橋,所以至少有一方必須是活潑的;若雙方都惰性,反應只能被迫走外界途徑。遷移過去的橋連配體,正是判定內界機理的診斷性證據。

又稱
inner-sphere mechanism内层电子转移內界機制