双氢配合物

双氢配合物是包含完整氢分子作为配体的配位化合物。最典型的这类化合物是W(CO)₃(PCy₃)₂(H₂)。这类化合物的发现解释了金属元素催化的氢分子参与的化学反应。文献已经报道了数百个双氢配合物，大多数都是过渡金属的离子形成的八面体配合物。 络合以后，通过中子衍射发现H-H键的键长增加到81-82pm，相比自由的氢分子增加了约10%。一些有多个氢配体的配合物，也就是聚合型氢化物 (例如氢化铝)，也展现出更弱的H-H作用。科学家建议键长小于100pm意味着明显的双氢特征，而距离大于100pm更应该被认为是氢负离子配合物。^[1]

金属双氢配合物（中）和氢负离子配合物（右）的形成与平衡结构（L为配体）。

表征

更好地研究双氢配合物的方法是中子衍射。中子与氢原子产生强烈的相互作用，可以据此推断出它们在晶体中的位置。在一些情况下，双氢配合物可以用X射线晶体学来研究，但是大量存在的金属原子能够强烈散射X射线，影响了分析。^[2]核磁共振技术也被广泛使用。自旋耦合( spin-spin coupling)的度量J_HD可以在HD配合物中显示氢和氘之间化学键的强度。例如，J_HD在氘化氢中是43.2Hz，但在W(HD)(CO)₃(PⁱPr₃)₂中是33.5Hz。典型的双氢配合物相比于对应的氢负离子配合物具有短几倍的¹H自旋晶格（spin-lattice）。 三角形的MH₂亚基有六个标准的吸收峰，其中一个具有明显的ν_H-H特征。在自由的氢分子中，这个很强的化学键在4300 cm^-1处吸收，然而在双氢配合物中频率下降到大约2800 cm^-1。

合成

两种合成方法涉及了与氢气的直接反应。第一种将H₂分子附加到不饱和的中心金属原子上，即最早报道的W(CO)₃(P-i-Pr₃)₂(H₂)。在一些情况下，氢分子可以取代键合较弱的配体，在有利的环境下甚至可以取代卤原子：

L_nMX + H₂ → [L_nM(H₂)]⁺ + X^-

许多金属氢化物可以被质子化，产生双氢配合物：

L_nM-H + H⁺ → [L_nM(H₂)]⁺

这种情况下使用的酸的共轭碱通常是非配位阴离子。

参见

• 双氟配合物
• σ配合物

参考资料

1. Kubas, Gregory J. Metal Dihydrogen and σ-Bond Complexes - Structure, Theory, and Reactivity 1. Springer. 2001-08-31. ISBN 0306464659.
2. Lyons, David; Geoffrey Wilkinson, Mark Thornton-Pett, Michael B. Hursthouse. Synthesis, X-ray crystal structure, and reactions of dihydridopentakis(trimethylphosphine)molybdenum(II): crystal structure of the carbon dioxide insertion product, (formato-O,O')hydridotetrakis(trimethylphosphine)molybdenum(II). Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions. 1984, (4): 695–700. doi:10.1039/DT9840000695. 引文使用过时参数coauthors (帮助); 使用|accessdate=需要含有|url= (帮助)

扩展资料

1. Burdett, J. K.; O. Eisenstein, S. A. Jackson. Transition Metal Didydrogen Complexes: Theoretical Studies. A. Dedieu (ed.) (编). Transition Metal Hydrides. Wiley-VCH. 1991-12-06: 149–184. ISBN 0471187682. 引文使用过时参数coauthors (帮助)
2. Burdett, Jeremy K.; John R. Phillips, Mohammad R. Pourian, Martyn Poliakoff, James J. Turner, Rita Upmacis. Electronic stability of metal-dihydrogen and polyhydrogen complexes. Inorganic Chemistry. 1987, 26 (18): 3054–3063. doi:10.1021/ic00265a026. 引文使用过时参数coauthors (帮助); 使用|accessdate=需要含有|url= (帮助)
3. Lyons, David; Geoffrey Wilkinson, Mark Thornton-Pett, Michael B. Hursthouse. Synthesis, X-ray crystal structure, and reactions of dihydridopentakis(trimethylphosphine)molybdenum(II): crystal structure of the carbon dioxide insertion product, (formato-O,O')hydridotetrakis(trimethylphosphine)molybdenum(II). Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions. 1984, (4): 695–700. doi:10.1039/DT9840000695. 引文使用过时参数coauthors (帮助); 使用|accessdate=需要含有|url= (帮助)
4. Kubas, G. J.; R. R. Ryan. Activation of H₂ and SO₂ by Mo and W complexes: first examples of molecular-H₂ complexes, SO₂ insertion into metal-hydride bonds, and homogeneous hydrogenation of SO₂. Polyhedron. 1986, 5 (1-2): 473–485 [2009-05-02]. doi:10.1016/S0277-5387(00)84951-7. 引文使用过时参数coauthors (帮助)
5. Crabtree, Robert H.; Maryellen Lavin. [IrH₂(H₂)₂L₂]+{L = P(C₆H₁₁)₃}: A non-classical polyhydride complex. Journal of the Chemical Society, Chemical Communications. 1985, (23): 1661–1662. doi:10.1039/C39850001661. 引文使用过时参数coauthors (帮助); 使用|accessdate=需要含有|url= (帮助)