좌표 공밸런트 결합

Coordinate covalent bond

좌표 공밸런트 결합은 데이터 결합,[2] 2극 결합 [3]또는 좌표 결합이라고도[4] 하며,[1] 두 전자가 동일한 원자로부터 파생되는 2중전자의 공밸런트 결합의 일종이다. 금속 이온과 리간드의 결합은 이런 종류의 상호작용을 포함한다.[5] 이런 형태의 상호작용은 루이스 산-베이스 이론의 중심이다.

좌표 결합은 일반적으로 조정 화합물에서 발견된다.[6]

예

좌표 공밸런트 결합의 형성을 포함하는 암모니아 및 붕소 3불화합물의 유도체 형성.

좌표 공밸런트 결합은 어디서나 볼 수 있다.[7] 모든 금속 아쿠오 복합체[M(HO2)]nm+에서 물과 금속 양이온 사이의 결합은 좌표 공밸런트 결합으로 설명된다. 대부분의 유기측정 화합물과 대부분의 조정 화합물의 금속-리거와 상호작용은 유사하게 설명된다.

2극 결합이라는 용어는 아민 산화물과 같은 화합물에 대해 유기 화학에서 사용되는데, 이 화합물은 전자 구조를 산소 원자에 두 개의 전자를 기증하는 기초 아민이라는 관점에서 설명할 수 있다.

R
3N → O

화살표 → 본드에 있는 두 전자가 아민 모이티에서 발생함을 나타낸다. 표준 공밸런트 결합에서 각 원자는 하나의 전자에 기여한다. 따라서 아민은 질소 원자 위에 남아 있는 미장해 전자와 함께 산소 원자에 한 개의 전자를 내어 표준 공밸런트 결합을 형성한다는 것이 대안의 설명이다. 질소에서 산소로 전자를 옮기는 과정은 형식적인 전하를 생성하기 때문에 전자 구조는 또한 다음과 같이 묘사될 수 있다.

R
3N+
O−
염화헥삼민코발트(III)

이 전자 구조물은 전기 쌍극체를 가지고 있어서 극성 결합이라는 명칭이 붙었다. 실제로 원자들은 부분 전하를 가지고 있다; 결합에 관여하는 두 개의 전기 원자가 더 많은 것은 대개 부분 음전하를 가지고 있을 것이다. 이것의 한 가지 예외는 일산화탄소다. 이 경우 탄소 원자는 산소보다 덜 전기적임에도 부분적 음전하를 전달한다.

데이터 공밸런트 결합의 예는 질소 원자에 전자 한 쌍을 가진 루이스 베이스인 암모니아 분자와 불완전한 전자 옥텟을 가진 붕소 원자에 의한 루이스 산인 붕소 트리플루오라이드 사이의 상호작용에 의해 제공된다. 인덕트를 형성할 때 붕소 원자는 옥텟 구성에 도달한다.

조정 단지의 전자 구조는 각각 한 쌍의 전자를 금속 센터에 기증하는 리간드 집합의 관점에서 설명할 수 있다. 예를 들어 염화 헥삼민코발트(III)에서 각 암모니아 리간드는 코발트(III) 이온에 자신의 한 쌍의 전자를 기증한다. 이 경우 형성된 채권을 좌표채라고 기술한다.

다른 전자 공유 모드와의 비교

모든 경우에 있어서, 그 결합은, 데이터든, "정상적인" 전자 공유든, 공동 가치의 결합이다. 일반적인 용도에서 접두사 2극, 데이터 또는 좌표는 단지 결합을 만드는 데 사용되는 전자의 원점을 나타내는 역할을 한다. 예를 들어, FB3 ← O(CH25)2 ("Boron trifluoride (diethyl) etherate")는 과격한 종 [•BF3]–와 [•O(CH25)]2+와는 반대로 2BF와3 :O(CH25)로부터 준비된다. 데이터 결합은 형식적인 전하를 피하기 때문에 표기법 측면에서도 편리하다: D+: + ()A ⇌ D → A를 D–A보다– 쓸 수 있다(여기서 :와 ()는 각각 전자-페어 기증자 D와 수용자 A에 대한 외측과 빈 궤도 를 나타낸다). 이 표기법은 루이스 산-베이스 반응이 단지 개념적일 때 조차도 가끔 사용된다(예를 들어 황화수소 RS2 → O는 황화수소2 RS를 원자산소 O와 반응시켜 거의 만들어지지 않는다). 따라서 대부분의 화학자는 다른 표기법보다 하나의 표기법(형식 전하 대 화살표 결합)을 선택할 때 결합의 성질에 대해 어떠한 주장도 하지 않는다.

그러나 이러한 방식으로 묘사된 결합이 극성 공밸런트(polar covalent)인 것은 일반적으로 사실이며, 때로는 강하게 그러하며, 일부 저자들은 데이터 결합과 전자 공유 결합의 특성에 진정한 차이가 있다고 주장하면서 특정 상황에서 데이터 결합을 보여주는 것이 더 적절하다고 제안한다. 1989년까지 Haaland는 (i) 약하고 긴 결합, (ii) 본드 형성 중 작은 수준의 전하 전달만 일어나는 결합, 그리고 (iii) 가스 단계에서 선호되는 분리 모드(또는 낮은 solvent 불활성 용매)가 균질성이 아닌 이질성이 있는 결합으로 데이터 본드를 특징지었다.[8] 암모니아-보레인 유도체(HN3 → BH3)는 고전적인 예로 결합이 약하고 31kcal/mol(에탄의 경우 cf. 90kcal/mol), 166pm(에탄의 경우 cf. 153pm)에서 긴 시간(에탄의 경우 cf. 153pm)에서 질소 보론으로의 전달만을 의미하는 쌍극– 모멘트가 5.2D이다. HN3 → BH의3 이질성 분리는 27 kcal/mol이 필요한 것으로 추정되며, 암모니아와 보란으로의 이질화가 급진적 양이온과 급진적 음이온으로의 호몰리시스보다 유리하다는 것을 확인시켜 준다. 그러나 명확한 예시를 제외하고, 특정 화합물이 언제 요건을 충족하는지, 따라서 (저자가 선호하는 정의와 관련하여) 데이터 본딩의 전체적인 확산에 대해서는 상당한 논란이 있다. 컴퓨터 화학자들은 결합의 두 "유형"을 구별하기 위한 정량적 기준을 제안했다.[9][10][11]

어디 여격 결합 중요할 것 어떤 명백하지 않은 예 탄소 하급 산화물(O≡C → C0← C≡O)을 포함한다, tetraaminoallenes C0← C(NR2)2), Ramirezcarbodiphosphorane(Ph3P → C0← PPh3), 그리고 bis(triphenylphosphine)iminium 양이온(Ph3P → N+ ← PPh3), 이 모든 것 exhib →("carbodicarbenes"으로 여격 채권 언어 사용하기,(R2N을 묘사했다.)2C.그것 considera비록 굽힘에 대한 얕은 장벽이 있지만, bly 구부러진 평형 기하학 본딩(전자 공유 결합을 사용)을 극대화하고 형식 전하를 최소화함으로써 루이스 구조물을 그리는 데 일반적인 규칙을 단순하게 적용하면 이들 화합물 각각에 대해 헤테로쿠뮬렌 구조, 즉 선형 기하학적 구조를 예측할 수 있을 것이다. 따라서, 이러한 분자들은 휘어진 지오메트리를 회계처리하는 중심 원자의 단일 쌍인 CO, PPh3 또는 N-heterocyclic carbenes를 리간드로 하는 :C: (탄소(0) 또는 "카본") 또는 :N:+ (모노니트로겐 cation)의 조정 콤플렉스로 더 잘 모델링된다고 주장한다. 그러나 이 견해의 유용성은 논쟁의 여지가 있다.[10][11]

참조

  1. ^ IUPAC, 화학용어 종합편찬, 제2편. ("금책")(1997년). 온라인 수정 버전: (2006–) "양극 결합". doi:10.1351/골드북.D01752
  2. ^ IUPAC, 화학용어 종합편찬, 제2편. ("금책")(1997년). 온라인 수정 버전: (2006–) "데이터베이스". doi:10.1351/골드북.D01523
  3. ^ IUPAC. 화학용어 종합편찬, 제2편. ("골드 북") A. D. McNaught와 A가 컴파일했다. 윌킨슨이요 블랙웰 사이언티픽 출판사, 옥스퍼드 (1997년) S. J. Chuck이 만든 온라인 버전(2019-) ISBN0-978550-9-8. https://doi.org/10.1351/goldbook
  4. ^ IUPAC, 화학용어 종합편찬, 제2편. ("금책")(1997년). 온라인 수정 버전: (2006–) "조정 결합". doi:10.1351/골드북.C01329
  5. ^ Ariyarathna, Isuru. First Principle Studies on Ground and Excited Electronic States: Chemical Bonding in Main-Group Molecules, Molecular Systems with Diffuse Electrons, and Water Activation using Transition Metal Monoxides.
  6. ^ Kare, E, Holten-Andersen, N. & Buler, M.J. Transition-metal 좌표 결합은 튜닝 가능한 기계적 특성을 가진 생체 인피션 고분자를 위한 것이다. Nat Revmater 6, 421–436(2021년). https://doi.org/10.1038/s41578-020-00270-z
  7. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
  8. ^ Haaland, Arne (1989). "Covalent versus Dative Bonds to Main Group Metals, a Useful Distinction". Angewandte Chemie International Edition in English. 28 (8): 992–1007. doi:10.1002/anie.198909921. ISSN 0570-0833.
  9. ^ Himmel, Daniel; Krossing, Ingo; Schnepf, Andreas (2014-01-07). "Dative Bonds in Main-Group Compounds: A Case for Fewer Arrows!". Angewandte Chemie International Edition. 53 (2): 370–374. doi:10.1002/anie.201300461. PMID 24243854.
  10. ^ a b Frenking, Gernot (2014-06-10). "Dative Bonds in Main-Group Compounds: A Case for More Arrows!". Angewandte Chemie International Edition. 53 (24): 6040–6046. doi:10.1002/anie.201311022.
  11. ^ a b Schmidbaur, Hubert; Schier, Annette (2013-01-02). "Coordination Chemistry at Carbon: The Patchwork Family Comprising (Ph 3 P) 2 C, (Ph 3 P)C(C 2 H 4 ), and (C 2 H 4 ) 2 C". Angewandte Chemie International Edition. 52 (1): 176–186. doi:10.1002/anie.201205294.