配位錯体は、通常金属である配位中心と呼ばれるコア原子またはイオンと、配位子または錯化剤と呼ばれる結合した分子またはイオンの周囲の配列で構成されます。多くの金属含有化合物、特に遷移金属 (チタンなどの周期表の d ブロックの元素) を含む化合物は、配位錯体です。配位結合としても知られる配位結合は、ルイス塩基とルイス酸が結合すると発生します。配位とは、他の結合修飾なしでルイス酸にルイス塩基を供与することを表す言葉です。
分類
ほとんどすべての金属化合物は金属錯体であり、一般に配位化合物として知られています。すべてのアルカリおよびアルカリ土類金属、遷移金属、ランタニド、アクチノイド、メタロイドは、「無機化学」の研究である「配位化学」で研究されます。その結果、周期表の化学のほとんどは配位化学に分類されます。金属と金属イオンは、配位子に囲まれた凝縮相でのみ見られます。
配位複合体の命名法
配位子はルイス塩基であり、ルイス塩基理論によれば、配位子は中心の金属原子に電子を移動する可能性があります。一方、金属は電子を受け取るのでルイス酸です。配位子と金属核陽イオンが配位錯体を構成します。正、負、または中性の総電荷が可能です。たとえば、配位化合物は複雑であるか、錯イオンを含んでいます。
陰イオンまたは中性分子配位子 (NH3、H2O、Cl–) と呼ばれる錯体に電子対を提供します。配位子が単座か多座かは、金属に結合できる配位子の数によって決まります。
配位複合体に名前を付ける際に留意すべき考慮事項を以下に示します:
リガンドはアルファベット順にリストされています。
金属の名前はリストの次の項目です。
金属の酸化状態はローマ数字で示されます。
アニオン配位子 (ルール 1)
中性リガンド (ルール 2)
リガンドの多重度 (ルール 3)
金属 (ルール 4)
配位複合体の式
配位複合体の式は、さまざまな方法で記述できます。
化学は通常、錯体や化合物を命名するための命名規則に従いますが、無機錯体の式を構築するための原則については議論があります。式中の配位子名の順序を決定するために、さまざまな規則が使用されてきました (荷電対中性、各配位子の数など)。 2005 年、国際純正応用化学連合 (IUPAC) は、各配位子の種類の電荷や量に関係なく、製剤中のすべての配位子名をアルファベット順に (命名規則に従って) 与えることを推奨しました。
調整複合体の重要性
配位化合物は、化学反応の速度を変える物質である触媒として一般的に使用されます。たとえば、ポリエチレンとポリプロピレンの合成では、錯体金属触媒が重要な役割を果たします。
遷移金属の吸収と貯蔵
食事中の濃度が高くなる順に、必要な要素の食事レベルとして考えられるのは、不十分、最適、有毒の 3 つです。生物は、食品中の必要な成分の濃度が低すぎる場合、環境から必要な成分を抽出して濃縮できなければなりません.食品中の濃度が高すぎて有害な影響を回避できない場合、生物は必須元素の摂取を制限できなければなりません.さらに、生物は、食事レベルが急激に上昇した場合に吸収プロセスをすばやく停止し、後で使用するために重要な栄養素を保存できなければなりません.
遷移金属の取り込みには 3 つのステップがあります。
最初のステップ: 金属は環境から取り込まれ、細胞に吸収される形に変換されます。
2 番目のステップ: 金属は細胞膜を通過して細胞内に輸送されます。
第 3 ステップ: 要素は、細胞内の利用ポイントまたは生物内の他の細胞に輸送されます。
金属タンパク質と金属酵素
金属タンパク質と金属酵素は、それぞれ金属タンパク質と酵素です.
金属タンパク質は、アミノ酸側鎖に強く結合した 1 つ以上の金属イオンを含むタンパク質です。これらは、アミノ酸によって形成される最も典型的な配位子の一部です。金属酵素は、化学反応を触媒する金属タンパク質です。その結果、すべての金属酵素は金属タンパク質ですが、その逆ではありません。最近の推定によると、DNA (デオキシリボ核酸) および RNA の製造、複製、および修復に関与するほぼすべての酵素は、作用のために少なくとも 1 つの金属イオン (リボ核酸) を必要とします。
青色銅タンパク質
1950 年代、青色銅タンパク質は細菌から得られ、1960 年代初頭に植物組織から分離されました。約 600 nm の波長での高い吸収帯が、これらのタンパク質の鮮やかな青色の原因です。 [Cu(H2O)6]2+ や [Cu(NH3)4]2+ のような単純な Cu2+ 錯体は 600 nm の吸収帯を持っていますが、吸収帯の強度は青色銅タンパク質の約 100 分の 1 です。さらに、青色銅タンパク質の Cu2+/Cu+ カップルの還元電位は +0.3 から +0.5 V であり、これは水性 Cu2+/Cu+ カップルの還元電位 (+0.15 V) よりも大幅に高くなっています。
結論
配位錯体は、無機化学の非常に重要な部分です。複合体の構造を理解することで、多くの用途に使用できる新しい反応を設計できます。
