Jump to content

Оксокомплекс переходного металла

(Перенаправлено с оксо-лиганда )
а) двойные мостики и б) концевые оксо-лиганды

Оксокомплекс переходного металла представляет собой координационный комплекс, содержащий оксолиганд . Формально О 2- оксолиганд может быть связан с одним или несколькими металлоцентрами, т.е. он может существовать как концевой или (чаще всего) как мостиковый лиганд (рис. 1). Оксолиганды стабилизируют высокие степени окисления металла. [ 1 ] Они также обнаружены в некоторых металлопротеинах , например, в кофакторах молибдена и во многих железосодержащих ферментах. Одним из первых синтетических соединений, включающих оксо-лиганд, является феррат калия (K 2 FeO 4 ), который, вероятно, был получен Георгом Э. Сталем в 1702 году. [ 2 ]

Реактивность

[ редактировать ]

Олирование и кислотно-основные реакции

[ редактировать ]
Декаванадат натрия , одна из многих солей полиоксометаллатов. Структура иллюстрирует терминальные оксо, оксо с двойными мостиками, оксо с тройными мостиками и оксо-лиганды с шестью мостиками.

Распространенной реакцией, которую проявляют металл-оксосоединения, является олатирование , процесс конденсации, который превращает оксиды с низкой молекулярной массой в полимеры со связями MOM. Олирование часто начинается с депротонирования гидроксокомплекса металла. Он является основой минерализации и осаждения оксидов металлов. Для оксидов металлов d0 V V , Нб V , Она V , Мо МЫ , и Вт МЫ В процессе олатирования образуются полиоксометаллаты , большой класс молекулярных оксидов металлов.

Перенос атомов кислорода

[ редактировать ]

Оксокомплексы металлов являются промежуточными продуктами во многих реакциях окисления, катализируемых металлами . Перенос атома кислорода — распространенная реакция, представляющая особый интерес в органической химии и биохимии . [ 3 ] Некоторые металл-оксо способны переносить свой оксо-лиганд на органические субстраты. Одним из таких примеров реактивности этого типа является фермент суперсемейства молибденовой оксотрансферазы .

В катализе окисления воды оксокомплексы металлов являются промежуточными продуктами превращения воды в O 2 .

Абстракция атома водорода

[ редактировать ]

Переходные металлы-оксо также способны отрывать сильные связи C–H, N–H и O–H. Цитохром P450 содержит высоковалентное оксо-железо, способное отрывать атомы водорода от прочных связей C–H. [ 4 ]

Молекулярные оксиды

[ редактировать ]

Некоторые из самых давно известных и наиболее широко используемых оксосоединений представляют собой окислители, такие как перманганат калия (KMnO 4 ) и тетраоксид осмия (OsO 4 ). [ 5 ] Подобные соединения широко используются для превращения алкенов в вицинальные диолы и спиртов в кетоны или карбоновые кислоты. [ 1 ] Более селективные или более мягкие окислительные реагенты включают хлорхромат пиридиния (PCC) и дихромат пиридиния (PDC). [ 1 ] Оксо-формы металлов способны к каталитическому, в том числе асимметричному окислению различных типов. Некоторые металл-оксокомплексы способствуют активации связи CH , превращая углеводороды в спирты. [ 6 ]

Выбор молекулярных оксидов металлов. Слева: ванадилхлорид (d 0 ), оксокарбонил вольфрама (d 2 ), перманганат 0 ), [ReO 2 (пиридин) 4 ] + 2 ), упрощенный вид соединения I (состояние цитохрома Р450 , d 4 ), и Ir(O)(мезитил) 3 (d 4 ). [ 7 ]

Металлоферменты

[ редактировать ]

Железо(IV)-оксо-разновидности

[ редактировать ]
Механизм отскока кислорода, используемый ферментами цитохрома P450 для окисления алифатических групп до спиртов под действием Соединения I (адаптировано из [ 8 ]

Оксосоединения железа(IV) являются промежуточными продуктами многих биологических окислений:

Молибден/вольфрам оксо-разновидности

[ редактировать ]
Три структурных семейства кофакторов молибдена: а) ксантиноксидаза, б) сульфитоксидаза и в) (ДМСО) редуктаза . ДМСО-редуктаза имеет два молибдоптериновых лиганда, присоединенных к молибдену. Они опущены на рисунке для простоты. Остальная часть гетероцикла аналогична тому, что показано для двух других кофакторов.

Оксо-лиганд (или аналогичный сульфидный лиганд) почти повсеместно встречается в химии молибдена и вольфрама, появляясь в рудах, содержащих эти элементы, во всей их синтетической химии, а также в их биологической роли (помимо нитрогеназы). Биологически транспортируемыми соединениями и отправной точкой биосинтеза принято считать оксометаллаты MoO 4 −2 или ВО 4 −2 . Все ферменты Mo/W, кроме нитрогеназы , связаны с одной или несколькими простетическими группами молибдоптерина . Центры Mo/W обычно циклически переключаются между шестивалентным (M(VI)) и четырехвалентным (M(IV)) состояниями. Хотя между этими ферментами существуют некоторые различия, члены всех трех семейств участвуют в переносе атома кислорода между центром Mo/W и субстратом. [ 15 ] Репрезентативными реакциями каждого из трех структурных классов являются:

Три различных класса кофакторов молибдена показаны на рисунке. Биологическое использование вольфрама зеркально отражает использование молибдена. [ 16 ]

Кислородвыделяющий комплекс

[ редактировать ]

Активным центром кислородвыделяющего комплекса (ОКЭ) фотосистемы II (ФСII) является Са-центр Mn 4 O 5 с несколькими мостиковыми оксо-лигандами, которые участвуют в окислении воды до молекулярного кислорода. [ 17 ] В OEC предлагается использовать концевой оксо-промежуточный продукт в реакции окисления воды. Этот комплекс отвечает за производство почти всего молекулярного кислорода Земли. Это ключевое звено в кислородном цикле необходимо для большей части биоразнообразия , существующего на Земле.

Рентгеноструктурная кристаллическая структура ядра Mn 4 O 5 Ca кислородвыделяющего комплекса Фотосистемы II при разрешении 1,9 Å. [ 17 ]

«Оксо-стена»

[ редактировать ]
Качественная молекулярная орбитальная диаграмма объявления 0 металл-оксо-фрагмент (пустые металлические d-орбитали в октаэдрическом поле слева, полные кислородные p-орбитали справа). Здесь видно, что д. 1-2 электроны заполняют несвязывающую орбиталь, а электроны d 3-6 заполняют разрыхляющие орбитали, которые дестабилизируют комплекс. [ 18 ]

Термин «оксостенка» — это теория, используемая для описания того факта, что терминальные оксокомплексы не известны для металлоцентров с октаэдрической симметрией и числом d-электронов выше 5. [ 18 ] [ 19 ]

Оксосоединения ванадия через триады железа ( группы 3–8) хорошо известны, тогда как концевые оксосоединения металлов в кобальте через триады цинка (группы 9–12) редки и неизменно содержат металлы с координационными числами ниже 6. Тенденция сохраняется и для других кратных связей металл-лиганд. Заявленные исключения из этого правила [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] были отозваны. [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]

Оксокомплекс иридия Ir(O)(мезитил) 3 может показаться исключением из правила оксостенки, но это не потому, что комплекс неоктаэдрический. [ 7 ] Тригональная симметрия переупорядочивает металлические d-орбитали ниже вырожденной пары МО π*. В тройных симметричных комплексах допускается многократное связывание МО до 7 d-электронов. [ 18 ]

Концевые оксо-лиганды также достаточно редки для титановой триады, особенно циркония и гафния, и неизвестны для металлов 3-й группы (скандия, иттрия и лантана). [ 1 ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б с д Ньюджент, В.А., Майер, Дж.М. «Множественные связи металл-лиганд». Джон Уайли и сыновья, Нью-Йорк, 1988 год.
  2. ^ Делод, Лайонел; Ласло, Пьер (1 января 1996 г.). «Новый окислительный реагент на основе феррата калия (VI) 1» . Журнал органической химии . 61 (18): 6360–6370. дои : 10.1021/jo960633p . ISSN   0022-3263 . ПМИД   11667478 .
  3. ^ Холм, Р.Х. (1987). «Металлоцентрированные реакции переноса атома кислорода». хим. Откр. 87 (6): 1401–1449. дои : 10.1021/cr00082a005 .
  4. ^ Менье, Бернар; де Виссер, Самуэль П.; Шайк, Сасон (2004). «Механизм реакций окисления, катализируемых ферментами цитохрома P450». Химические обзоры . 104 (9): 3947–3980. дои : 10.1021/cr020443g . ISSN   0009-2665 . ПМИД   15352783 .
  5. ^ Ду, Г.; Абу-Омар, ММ (2008). «Оксо- и имидокомплексы рения и молибдена в каталитическом восстановлении». Современная органическая химия . 12 (14): 1185–1198. дои : 10.2174/138527208785740238 .
  6. ^ Jump up to: а б Гюнай, А.; Теопольд, К.Х. (2010). «Активация связи CH оксосоединениями металлов». хим. Откр. 110 (2): 1060–1081. дои : 10.1021/cr900269x . ПМИД   20143877 .
  7. ^ Jump up to: а б Хэй-Мазервелл, Робин С.; Уилкинсон, Джеффри ; Хусейн-Бейтс, Билкис; Херстхаус, Майкл Б. (1993). «Синтез и рентгеновская кристаллическая структура оксотримезитил-иридия (V)». Многогранник . 12 (16): 2009–2012. дои : 10.1016/S0277-5387(00)81474-6 .
  8. ^ Хуан, Сюнъи; Гроувс, Джон Т. (2017). «Помимо гидроксилирования, опосредованного феррилом: 40 лет механизма отскока и активации CH» . J Biol Inorg Chem . 22 (2–3): 185–207. дои : 10.1007/s00775-016-1414-3 . ПМК   5350257 . ПМИД   27909920 .
  9. ^ Хаузингер, Р.П. (январь – февраль 2004 г.). «Fe (II) / α-кетоглутарат-зависимые гидроксилазы и родственные ферменты». Крит. Преподобный Биохим. Мол. Биол . 39 (1): 21–68. дои : 10.1080/10409230490440541 . ПМИД   15121720 . S2CID   85784668 .
  10. ^ Ортис де Монтеллано, Пол Р. (2010). «Гидроксилирование углеводородов ферментами цитохрома P450» . Химические обзоры . 110 (2): 932–948. дои : 10.1021/cr9002193 . ISSN   0009-2665 . ПМК   2820140 . ПМИД   19769330 .
  11. ^ Кун, MJ (20 января 1998 г.). «Эпоксидирование олефинов цитохромом P450: данные сайт-специфического мутагенеза гидропероксо-железа как электрофильного окислителя» . Труды Национальной академии наук . 95 (7): 3555–60. Бибкод : 1998PNAS...95.3555V . дои : 10.1073/pnas.95.7.3555 . ЧВК   19874 . ПМИД   9520404 .
  12. ^ Фаринас, Эдгардо Т; Алькальде, Мигель; Арнольд, Фрэнсис (2004). «Эпоксидирование алкена, катализируемое цитохромом P450 BM-3 139-3». Тетраэдр . 60 (3): 525–528. дои : 10.1016/j.tet.2003.10.099 . ISSN   0040-4020 .
  13. ^ Корзеква, Кеннет; Трагер, Уильям; Гоутерман, Мартин ; Спенглер, Дейл; Лоу, Гильда (1985). «Ароматическое окисление, опосредованное цитохромом P450: теоретическое исследование». Журнал Американского химического общества . 107 (14): 4273–4279. дои : 10.1021/ja00300a033 . ISSN   0002-7863 .
  14. ^ Брунольд, ТК (2007). «Синтетическое железо-оксо-«алмазное ядро» имитирует структуру ключевого промежуточного продукта I в каталитическом цикле метанмонооксигеназы» . Учеб. Натл. акад. наук. США 104 (52): 20641–20642. Бибкод : 2007PNAS..10420641B . дои : 10.1073/pnas.0710734105 . ПМК   2409203 . ПМИД   18093936 .
  15. ^ Шварц, Г.; Мендель, Р.Р.; Риббе, М.В. (2009). «Молибденовые кофакторы, ферменты и пути». Природа . 460 (7257): 839–847. Бибкод : 2009Natur.460..839S . дои : 10.1038/nature08302 . ПМИД   19675644 . S2CID   205217953 .
  16. ^ Мукунд, С.; Адамс, MWW (1996). «Молибден и ванадий не заменяют вольфрам в каталитически активных формах трех вольфрамоферментов у гипертермофильных архей Pyrococcus Furiosus» . Дж. Бактериол. 178 (1): 163–167. дои : 10.1128/jb.178.1.163-167.1996 . ПМК   177634 . ПМИД   8550411 .
  17. ^ Jump up to: а б Умена, Ясуфуми; Каваками, Кейсуке; Шен, Цзянь-Рен; Камия, Нобуо (2011). «Кристаллическая структура фотосистемы II, выделяющей кислород, с разрешением 1,9 Å» (PDF) . Природа . 473 (7345): 55–60. Бибкод : 2011Природа.473...55У . дои : 10.1038/nature09913 . ISSN   0028-0836 . ПМИД   21499260 . S2CID   205224374 .
  18. ^ Jump up to: а б с Винклер, Джей Р .; Грей, Гарри Б. (2012). «Электронные структуры ионов оксометаллов». В Мингосе Дэвид Майкл П .; Дэй, Питер ; Даль, Йенс Педер (ред.). Молекулярно-электронные структуры комплексов переходных металлов I . Структура и связь. Том. 142. Спрингер Природа . стр. 17–28. дои : 10.1007/430_2011_55 . ISBN  978-3-642-27369-8 .
  19. ^ Ларсон, Вирджиния А.; Баттистелла, Беатрис; Рэй, Каллол; Ленерт, Николай; Нам, Вону (2020). «Оксокомплексы железа и марганца, оксостенка и не только». Обзоры природы Химия . 4 (8): 404–419. дои : 10.1038/s41570-020-0197-9 . S2CID   220295993 .
  20. ^ Андерсон, Трэвис М.; Нейверт, Уэйд А.; Кирк, Мартин Л.; Пикколи, Паула МБ; Шульц, Артур Дж.; Кетцле, Томас Ф.; Мусаев Джамаладдин Г.; Морокума, Кейджи; Цао, Руй; Хилл, Крейг Л. (17 декабря 2004 г.). «Оксокомплекс металла позднего перехода: K7Na9[O=PtIV(H2O)L2], L=[PW9O34]9-» . Наука 306 (5704): 2074–2077. дои : 10.1126/science.1104696 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   15564312 . S2CID   41123922 . (Отозвано, см. дои : 10.1126/science.337.6092.290-а , PMID   22822129 , Часы втягивания . Если это намеренная ссылка на отозванную статью, замените {{retracted|...}} с {{retracted|...|intentional=yes}}. )
  21. ^ Андерсон, Трэвис М.; Цао, Руй; Слонкина, Елена; Хедман, Бритт; Ходжсон, Кейт О.; Хардкасл, Кеннет И.; Нейверт, Уэйд А.; У, Шаосюн; Кирк, Мартин Л.; Ноттенбелт, Сушилла; Депперман, Эзра К. (1 августа 2005 г.). «Палладий-оксокомплекс. Стабилизация этого предлагаемого каталитического промежуточного продукта с помощью инкапсулирующего политвольфраматного лиганда» . Журнал Американского химического общества . 127 (34): 11948–11949. дои : 10.1021/ja054131h . ISSN   0002-7863 . ПМИД   16117527 . (Отозвано, см. два : 10.1021/ja207910h , PMID   22873777 , Часы втягивания . Если это намеренная ссылка на отозванную статью, замените {{retracted|...}} с {{retracted|...|intentional=yes}}. )
  22. ^ Цао, Руй; Андерсон, Трэвис М.; Пикколи, Паула МБ; Шульц, Артур Дж.; Кетцле, Томас Ф.; Гелети Юрий В.; Слонкина, Елена; Хедман, Бритт; Ходжсон, Кейт О.; Хардкасл, Кеннет И.; Фанг, Сикуй (1 сентября 2007 г.). «Терминальные золото-оксокомплексы» . Журнал Американского химического общества . 129 (36): 11118–11133. дои : 10.1021/ja072456n . ISSN   0002-7863 . ПМИД   17711276 . (Отозвано, см. дои : 10.1021/ja207909y , PMID   22873776 , Часы втягивания . Если это намеренная ссылка на отозванную статью, замените {{retracted|...}} с {{retracted|...|intentional=yes}}. )
  23. ^ О'Халлоран, Кевин П.; Чжао, Чунчао; Андо, Николь С.; Шульц, Артур Дж.; Кетцле, Томас Ф.; Пикколи, Паула МБ; Хедман, Бритт; Ходжсон, Кейт О .; и др. (2012). «Возвращаясь к комплексам поздний переходный металл-оксо на основе полиоксометаллата: стенды «оксо-стены»». Неорганическая химия . 51 (13): 7025–7031. дои : 10.1021/ic2008914 . ПМИД   22694272 .
  24. ^ Риттер, Стивен К. (12 июня 2012 г.). «Металл-оксо-документы отозваны» . cen.acs.org . Проверено 15 мая 2021 г.
  25. ^ Хэдлингтон2012-06-14T00:00:00+01:00, Саймон. «Стена Оксо все еще стоит, хотя неорганические бумаги убраны» . Химический мир . Проверено 15 мая 2021 г. {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 28c305438250e4fd3c2f99d91a73df9b__1718339100
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/28/9b/28c305438250e4fd3c2f99d91a73df9b.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Transition metal oxo complex - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)