Лиганд

Материал из m-protect.ru

Перейти к: навигация, поиск

Лиганд (от ligo — связываю) — атом, ион или молекула, непосредственно связанная с одним или несколькими центральными (комплексообразующими) атомами металла в комплексном соединении. Чаще всего такое связывание происходит с образованием так называемой «координационной» донорно-акцепторной связи, где лиганды выступают в роли основания Льюиса, то есть являются донорами электроной пары. При присоединении лигандов к центральному атому химические свойства комплексообразователя и самих лигандов часто претерпевают значительные изменения.

Характеристики лигандов

Электронное строение

Собственно, важнейшая характеристика лиганда, позволяющая оценить и спрогнозировать его способности к комплексообразованию. В первом приближении включает в себя количество электронных пар, которые лиганд способен выделить на создание координационных связей и электроотрицательность донирующего атома или функциональной группы.

Дентатность

EDTA
EDTA

Число занимаемых лигандом координационных мест центрального атома (или атомов), называется дентатностью (от dens, dent — зуб). Лиганды, занимающие одно координационное место, называются монодентатными (например, NH3), два — бидентатными (оксалат-анион [O-C(=O)-C(=O)-O]2-). Лиганды, способные занять большее количество мест, обычно обозначают как полидентатные. Например, этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA), способная занять шесть координационных мест.

Кроме дентатности, существует характеристика, отражающая количество атомов лиганда, связанных с одним координационным местом центрального атома. Устоявшегося русского термина она, по-видимому, не имеет, в английской же литературе обозначается словом hapticity и имеет номенклатурное обозначение η. Как пример, можно привести циклопентадиенильный лиганд в металлоценовых комплексах, занимающий одно координационное место (то есть, являющийся монодентатным) и связанный через все пять атомов углерода: η5-[C5H5]-.

Способы координации

Хелатный комплекс EDTA4-
Хелатный комплекс EDTA4-

Лиганды с дентатностью больше двух способны образовывать хелатные комплексы (χηλή — коготь) — комплексы, где центральный атом включен в один или более циклов с молекулой лиганда. Такие лиганды называются хелатирующими. Как пример можно привести комплексы тетрааниона той же EDTA, обратив внимание, что несколько из четырёх связей M—O в нём могут формально являться ионными.

При образовани хелатных комплексов часто наблюдается хелатный эффект — большая их стабильность по сравнению с аналогичными комплексами не-хелатирующих лигандов. Он достигается за счет большего экранирования центрального атома от замещающих воздействий и энтропийного эффекта.

Порфириновый цикл
Порфириновый цикл

Среди хелатирующих лигандов можно выделить класс макроциклических лигандов — молекул с достаточным для помещения атома комплексообразователя размером внутрициклического пространства. Примером таких соединений могут служить порфириновые основания — основы важнейших биохимических комплексов, таких, как гемоглобин и хлорофилл.

Лиганды также могут являться мостиковыми, образуя связи между различными центральными атомами в би- или полиядерных комплексах.

Личные инструменты