配合物的反应机理

内界电子转移

/ inner-sphere /

再回到那两个递硬币的人,但这一次他们伸出手、各自握住同一把雨伞的两端,然后硬币顺着伞柄从一个人滑到另一个人。在交接的过程中,他们是被实物连在一起的。内界电子转移就是这样运作的:两个金属配合物共用一个在它们之间架桥的配体,电子就沿着这座共用的桥行进。

在内界机理中,两个金属并不彼此疏离。一个配体——通常是卤离子、氢氧根,或另一种有多余孤对电子的基团——离开一个配合物的配位层,同时与两个金属成键,形成一个桥连双核物种,其中的桥连配体把给体和受体连了起来。电子随后沿这座桥从一个金属传到另一个,事后桥往往断开,使桥连配体最终被其中一个金属带走。由于搭桥要求一个配体进入或离开某个配位层,所以至少有一方必须足够动力学活泼,能腾出一个位点来搭桥。这正是它与外界路线(配位层保持完整)在结构和动力学上的关键区别。

陶布(Henry Taube)用无机化学中最优美的实验之一证明了这一机理的存在,这项工作为他赢得 1983 年诺贝尔奖。他让惰性的 [Co(NH3)5Cl]2+(钴(III),带一个氯配体)与活泼的 [Cr(H2O)6]2+(铬(II))反应。电子转移之后,产物是 [Cr(H2O)5Cl]2+——氯已经从钴迁移到了铬。由于生成的铬(III) 本身是惰性的,事后不可能再去捡起氯,所以这个氯必定就是电子借以通过的那座桥,被当场抓住、随金属交换电子时「骑」了过去。这是一个罕见的例子,转瞬即逝的反应机理留下了一个明白无误、可分离的指纹。

陶布的实验:惰性的 [Co(NH3)5Cl]2+ 加上活泼的 [Cr(H2O)6]2+ 生成 [Cr(H2O)5Cl]2+,氯在电子转移过程中作为桥从钴「骑」到了铬。

迁移过去的那个氯,就是证明电子穿过桥连配体的「被擒指纹」。

内界路线需要一个空位或可活化的位点来搭桥,所以至少有一方必须是活泼的;若双方都惰性,反应只能被迫走外界途径。迁移过去的桥连配体,正是判定内界机理的诊断性证据。

又称
inner-sphere mechanism内层电子转移內界機制