第5讲：群论与配合物的异构现象

第5讲：群论与配位化合物的异构现象

1.常见配位化合物的异构现象（单齿配体）

1.1四配位化合物的异构现象 1.1.1平面方形

配 合 物 立体异构体数 几何异构体数

对映体数 顺反异构体数

Ma4 1 1 Ma3b 1 1 Ma2b2 2 1 Ma2bc 2 1 Mabcd 3

3

1.1.2 四面体

配 合 物 立体异构体数

几何异构体数Ma4 1 1 Ma3b 1 1 Ma2b2 1 1 Ma2bc 1 1 Mabcd

2

1

1.2.五配位化合物的异构现象（三角双锥）

配 合 物 立体异构体数

几何异构体数Ma5 1 1 Ma4b 2 2 Ma3b2 3 2 Ma3bc 4 3 Ma2b2c 4 3 Ma2bcd 10 7 Mabcde 20

10

1

0 0 0 0 0 1 0 1 0

0

对映体数 0 0 0 0 1

对映体数 0 0 1 1 1 3 10

1.3.六配位化合物的异构现象（八面体）

配 合 物

立体异构体数

几何异构体数

对映体数

Ma6 Ma5b Ma4b2 Ma3b3 Ma4bc Ma3bcd Ma2bcde Mabcdef Ma2b2cd Ma2b2c2 Ma3b2c

1 1 2 2 2 5 15 30 8 6 3

1 1 2 2 2 4 9 15 6 5 3

0 0 0 0 0 1 6 15 2 1 0

2.配合物异构体的推导方法——Barlar方法

以六配位化合物Mabcdef为例，其基本步骤如下： ① 将a、b、c、d、e、f放置在八面体的六个顶点上；

② 选一个配体为固定点（如a），另一个配体为参考点（如b），得到1种几何异构体，标记为1L；然后交换e、d，得一种新的几何异构体，标记为1M；继续交换d、f，又得一种几何异构体1N。

1L：（ab）（cd）（ef）

1M：（ab）（ce）（df） 1N：（ab）（cf）（ed）

③ a为固定点，c为参考点。

2

2L：（ac）（bd）（ef） 2M：（ac）（be）（df） 2N：（ac）（bf）（ed）

④ a为固定点，d为参考点。

3L：（ad）（cb）（ef） 3M：（ad）（ce）（bf） 3N：（ad）（be）（cf）

⑤ a为固定点，e为参考点。

4L：（ae）（cd）（bf） 4M：（ae）（cb）（df） 4N：（ae）（bd）（cf）

⑥ a为固定点，f为参考点。

5L：（af）（cd）（be） 5M：（af）（ce）（bd） 5N：（af）（cb）（ed）

共有15种几何异构体，其中每种都有一个对映体，共有30种立体异构体。 30个立体异构体如下：

3

课堂联系：用Barlar方法推导[M(a)2(b)(c)(d)(e)]的所有立体异构体（包括对映体）。

3 求配合物异构体的群论方法 3.1 循环指数法——Polya方法

4

参见本书：p286，

李良超，大学化学，1988，6：23

3.2 Mcdanil 方法（p293）

D．H．Mcdanil 指出，Polya方法本质上也是化学家使用的直观模型推算法。Mcdanil把它表述为：一个分子理论上可能存在的立体异构体的数目等于该分子在固定坐标中所有可区别构型的数目除以母体骨骼配合物的第一类点群（纯旋转群）的对称操作总数，分子的所有可区别构型是在各个旋转对称操作（包括恒等操作）下不变的可区别构型的总和。例如，母体具有Td对称性的Ma3b型配合物，可区别构型共有12个，其中在恒等操作下不变的有4！/3 = 4个，在4C3和4C32操作下不变的各有4个，在C2操作下没有不变的构型。而母体Ma4的纯旋转群（第一类点群）的对称操作有12个，所以可能的立体异构体数为1。

该方法的适用范围：n个全不相同的单齿配体。 计算公式： N = n！/ h

n—单齿配体数；h—母体[M(a)4]的第一类点群(纯旋转群)的阶。

表1 可供选择的点群

计算立体异构体数 计算几何异构体数 Cn Cnv，Cnh，Sn Dn Dnd，Dnh T Td O Oh I Ih 例如，[M(H2O) (NH3) (NO3-) (CN)]，母体[Ma4]点群：D4h或Td；母体的纯旋转群：D4或T。

根据N = n！/h，计算得到的立体异构体数为： 平面方形： N = 4！/8 =3 四面体： N = 4！/12 =2

用Mcdanil方法计算常见配合物的异构体数如表2所示。

5

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ir9t.html