配合物的反应机理
解离取代机理(D)
/ D mechanism /
回到那条挤满人的长椅,但这回换座的顺序反过来:先有人起身离开,长椅一时间空了些,然后新来的人才落进那个空出来的座位。解离机理就是「先离开」:旧配体先走,新配体才来,所以有那么一瞬间,金属比平时更空。
在解离(D)取代中,离去的配体先断键脱开,生成一个配位数减少的真实中间体——八面体的六配位配合物短暂地变成五配位物种——这个「饿着、不饱和」的中间体随后抓住进来的配体。它的动力学指纹正是缔合情形的镜像:缓慢的决速步是离去基团的脱离,只牵涉配合物本身,所以反应速率不依赖于进入配体的浓度。你会看到一级动力学,速率等于 k 乘配合物浓度。而且由于过渡态比起始配合物更松散、更舒展,活化体积为正——体系在键被拉长、断开时膨胀,所以高压会让反应变慢。
当金属本就拥挤、不情愿接纳第七个配体时,解离途径占主导,而这正描述了大多数八面体配合物。体积庞大的配体、高配位数,以及一个从额外成键中获益甚少的金属中心,都把行为推向「先离开」。这是周期表上各种六配位金属离子发生水交换和配体取代时日常的机理。一如既往要诚实看待这条连续谱:拥有真正可分离的「减配位」中间体的纯净 D 机理只是一个理想化端点,许多八面体取代实际上是按解离型交换(Id)进行的——断键占主导,却从未真正完整地形成一个中间体。
八面体钴(III) 氨配合物的水交换和配体取代,通常表现出一级动力学,与进入配体无关,这正是「先离开」式解离途径的标志。
一级动力学加上正的活化体积,是「先断键」式取代的标志。
八面体配合物通常按解离方式取代,但仅凭「速率与进入配体无关」并不能证明真有一个五配位中间体存在。若没有可分离的中间体,诚实的标签应是解离型交换(Id)。
又称
另见