一系列的三價(jià)磷,砷,銻和鉍的化合物和二價(jià)的氧,硫、硒的化合物都可以與過(guò)渡金屬生成絡(luò)合物。這些給予體分子都是十分強(qiáng)的路易斯堿,可以與接受體(如BR3)生成絡(luò)合物而并未使用其d軌道。然而,給予體原子有著空的dπ軌道,并有可能反饋接受而進(jìn)入這些空軌道,(如圖22-17所示)。
發(fā)生反饋-給予的程度決定于給予體原子本身以及與其接觸的基團(tuán)的電負(fù)性。PX3,AsX3和SbX3的同系物之間差別甚小,而含氮原子的配位體,因其缺少π軌道而造成CO振動(dòng)的頻率顯著的降低,下述化合物的CO伸縮頻率厘米-1指明了這種情況:
(PCl3)3Mo(CO)3 2040,1991
(AsCl3)3Mo(CO)3 2031,1992
(SbCl3)3Mo(CO)3 2045,1991
dienMo(CO)3 1898,1758
第Ⅵ族的配位體具有同樣的情況。X基的電負(fù)性對(duì)CO的伸縮頻率具有顯著的影響,如下所示:
[(C2H5)3P]3Mo(CO)3 1937,1841
[(C6H5O)3P]3Mo(CO)3 1994,1922
[Cl(C2H5O)P]3Mo(CO)3 2027,1969
(Cl3P)3Mo(CO)3 2040,1991
(F3P)3Mo(CO)3 2090,2055
在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,把包括Ⅴ,Ⅵ族給予體原子在內(nèi)的一大系列配位體按π酸度的降低而排成下列順序:
CO~PF3>PCl3~AsCl3~SbCl3>PCl2(OR)>PCl2R>PCl(OR)2>PClR2~P(OR)3>PR3~AsR3~SbR3~SR2>RCN>NR3~OR2~ROH>H2NCOR
在廣泛的膦配位體(PX3)系列中,包含有47種不同的X基和70種不同的配位體(包括混合的,如PXX'2,PXX'X''型),它們的順序是在觀察PX3Ni(CO)3分子的CO伸縮頻率的基礎(chǔ)上獲得的。將X基按增加PX3或PXX'2分子的電子接受能力的順序排列起來(lái),發(fā)現(xiàn)這順序與X基對(duì)XX'P(O)OH型酸的離解常數(shù)的影響順序十分吻合。
像例才提到的那種廣泛和一致的關(guān)系,并不能明顯地證實(shí)PX3化合物有顯著的π酸度。事實(shí)上,有些作者企圖把CO伸縮頻率(是PX3衍生物中X的函數(shù))的全部變化歸因于σ鍵,從而得出在任一M-PX3鍵中,π成份即使有,也是不大的這種結(jié)論。根據(jù)這個(gè)觀點(diǎn),X的電負(fù)性增加將導(dǎo)致從PX3到M的給予減少而造成M參與同CO的弱dπ-π*鍵合。
在這些觀點(diǎn)之同有一種間接的判別方法,那就是分析X的改變對(duì)M-PX3鍵長(zhǎng)的影響。當(dāng)X變得更電負(fù)性時(shí),導(dǎo)致Mdπ→Pdπ鍵合作用增強(qiáng),而對(duì)σ鍵的影響不大,此時(shí)M-PX3鍵增強(qiáng)并縮短。假如只有σ鍵是主要的,那末X的電負(fù)性的増加而表現(xiàn)在vCO上的影響是由于M-PX3的σ鍵弱化的緣故,此時(shí)M-PX3鍵必?zé)o疑減弱和加長(zhǎng)。已精確地做過(guò)所須的試驗(yàn),在這些工作中測(cè)定了Ph3PCr(CO)5和(PhO)3PCr(CO)5的結(jié)構(gòu)。P-Cr鍵在后一化合物中比前者短0.11Å??磥?lái),在這些化合物中,Mdπ→Pdπ以x的鍵合作用是無(wú)可置疑的。
值得注意的是紅外光譜的證據(jù)如同光電子光諧一樣證實(shí)PF3是比CO還良好的π酸。PF3可形成一個(gè)廣泛的Mx(PF3)y化合物系列是亳不意外的,它們之中有許多與相應(yīng)的Mx(CO)y化合物屬同系物,但也有一些化合物,如Pd(PF3)4和Pt(PF3)4是沒(méi)有羰基同系物的。陰離子[如Co(PF3)4-]和氫化物[如HCo(PF3)4]是已知的。光電子光譜指出,在Ni(PF3)4和Pt(PF3)4中,電荷因σ和π鍵合而轉(zhuǎn)移,這實(shí)際上是抵消性的,雷同于M-CO成鍵情況。所以PX3,特別是PF3有能力穩(wěn)定金屬的低氧化態(tài),是可以理解的。
PF2基可以成為橋基,但與屬于三電子配位體的二重橋基CO不同。曾報(bào)導(dǎo)過(guò)(PF3)3Co(PF2)2Co(PF3)3和(PF3)3Fe(PF2)2Fe(PF3)3這兩個(gè)化合物,預(yù)計(jì)后者含有一個(gè)金屬-金屬鍵,而前者沒(méi)有。
當(dāng)羰基合物分子被PX3取代(特別是兩個(gè)或更多個(gè)取代)時(shí),確實(shí)變得穩(wěn)定起來(lái),立體效應(yīng)這時(shí)十分重要。對(duì)高數(shù)目取代的分子,如Ni(PX3)4,立體效應(yīng)在決定交換平衡的位置時(shí)變得比電子效應(yīng)還重要得多,例如:
NiL4+4L ?NiL3L'+3L'+L ?NiL2L'2+2L'+2L ?NiLL'3+L'+3L ?NiL'4+4L
在分步離解平衡中也這樣:
Ni(PPh3)4 ?Ni(PPh3)3+PPh3
立體效應(yīng)可以和一個(gè)容易測(cè)量的參數(shù)聯(lián)系起來(lái),這個(gè)參數(shù)就是配位錐體的角度。配位錐體可定義為以金屬原子為頂點(diǎn)的圓錐曲面,恰好它包圍住所有配位體原子的范德華面,這些原子在M-P鍵周?chē)D(zhuǎn)。配位錐體的角度越小,配位體的定位竟?fàn)幠芰υ酱螅湮惑w之間的立體干擾變得越明顯。根據(jù)配位錐體的角度,知道具有錐角為184±2°的PPh3是常見(jiàn)配位體中最劣的,而P(OCH3)3(107±2°)是一種極良好的配位體。