电荷转移络合物

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简介

  又称电子给体-受体络合物。指一类由富有电子和缺少电子两种分子形成的络合物。例如,苦味酸(缺少电子的)和 芳香烃(富有电子的)可形成具有一定熔点的络合物。碘溶解在苯中,产生一个既非苯的多烯吸收又非碘的特征吸收的新吸收带,这个新吸收带说明碘分子和苯分子间形成了一个络合物。   这类络合物的形成是因其中有一个分子的作用像一个电子给体D,而另一个分子的作用则像一个 电子受体A。   左式表示D和A二个分子相互靠近结合;而右式表示电子已从D转移到A中。苯可以看作是一个电子给体,碘则可看作是一个电子受体。   电荷转移络合物往往有颜色,有许多是不稳定的,它们只能在溶液中与它们的组分以平衡状态存在。有一些电荷转移络合物可形成稳定的固体,有一定的熔点。例如,等摩尔的对 苯醌和 对苯二酚混合,可生成暗绿色的“ 醌氢醌”结晶,其熔点为171℃。许多电荷转移络合物中的电子给体和电子受体分子间之比是 正整数,多数是1:1。具有非整数比的电荷转移络合物也有发现。

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类型

  ①电子受体是 金属离子,电子给体是 烯烃或芳环。许多金属离子能与烯烃、双烯(一般是 共轭双烯)和芳环生成络合物,常是稳定的固体。根据J.杜瓦的意见,这类络合物形成如下形式的 化学键:   在金属离子和烯烃之间形成两个键;一个是由烯烃充满电子的π 2p轨道与金属离子的空s轨道(Ag+为5s轨道) 相互重叠生成的σ 型键;另一个是由金属离子充满电子的d轨道(Ag+为 4d轨道)与烯烃的空反键π垒 轨道相互重叠而生成的π 型键。这种形式的键使得金属离子不是与一个原子成键而是与整个π 键中心成键,结果是烯烃的 电子密度有一部分移向金属离子。   ②电子受体是 有机分子,例如苦味酸、1,3,5-三 硝基苯、2,4,7-三硝基芴( 结构式如)和类似的多 硝基化合物。苦味酸能与许多 芳烃、芳胺、 脂肪胺、烯烃和另外一些化合物形成加成产物(见 加成反应)。这些加成产物常是固体并有一定的熔点。这类化合物成键的原理尚不清楚,有一个理论认为它们有下列共振:   此外由晶体的X衍射测定发现,有许多这类加成产物,它们的分子相互平行地堆集在一起,含有给电子分子和受电子分子的交替层。例如三 硝基苯- 联苯胺的结构式为:   在这种络合物中,取代基团不相互接近, 苯环也不相互重叠。生成这类络合物的一个重要条件是苯环本身的共平面性。   ③电子受体是碘、溴或氯。 卤素分子从给电子体接受电子,并充实到它们的外电子 d层,使它达到10个电子。胺、芳烃、酮等都能与卤素分子生成络合物。这就是碘溶解在丙酮、乙醇或苯等溶剂中而不产生碘的正常紫色的原因。IBr和ICl也可以形成络合物,分子中I端是分子的电子受体。

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应用

  ①做 太阳能电池的材料,苝的衍生物及其四 氰基对醌二 甲烷电荷转移络合物已用于太阳能电池。   ②做电解质电容器的电解质添加剂,4-氰基-N-甲基吡啶碘?盐与四氰基对醌二甲烷的电荷转移络合物,可提高电解质电容器的电容量。卤代苯醌与酞花青和二氨基萘与芘形成的电荷转移络合物,可改进绝缘性能。   ③做 表面活性剂。   ④做半导体塑料、锂蓄电池 阳极区中的添加剂、红外 显像管中的导电热敏聚合物和热塑铸模时用的 抗静电剂。

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参考书目

  J. 马奇著,陶慎熹,赵景旻译: 《 高等有机化学》, 人民教育出版社,北京,1981。(J. March,Advanced Organic Chemistry,2nd ed., McGraw-Hill, New York,1977.)

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