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Nível: Graduação Prof. José Alves Dias 2014 UnB - Universidade de Brasília Instituto de Química - Laboratório de CatáliseU n i v e r s i d a d e d e B r a s í l i a - I n s t i t u t o d e Q u í m i c a UnB - Universidade de Brasília Instituto de Química - Laboratório de Catálise Nessa aula vamos ver as principais definições e regras de nomenclatura para os compostos de coordenação. As definições serão usadas para desenvolver as regras de escrita dos nomes e fórmulas dos compostos de coordenação. As regras permitirão que a composição dos compostos de coordenação sejam descritas do modo mais inequívoco possível. 2 Os nomes e fórmulas fornecerão informações sobre o átomo central, os ligantes coordenados a ele e a carga total da estrutura. Descritores estereoquímicos serão introduzidos como meio de identificação ou diferenciação entre estruturas diastereoisoméricas ou enantioméricas que possam existir para um composto. 3 Valência primária: estado de oxidação do elemento. Valência secundária: número de coordenação do elemento. [Co(NH3)6]Cl3 valência primária (contra-íon) valência secundária moléculas ou íons ligados ao íon metálico 4 Carga dos complexos: ◦ É a soma do estado de oxidação do metal central e das cargas dos ligantes. [Co(NH3)6] 3+ moléculas neutras Complexo catiônico +3 + 6 x (0) = +3 5 [PtCl2(NH3)2] 2 moléculas neutras e 2 ânions Complexo neutro +2 + [2 x (-1) + 2 x (0)] = 0 [PtCl6] 2- 6 ânions Complexo aniônico +4 + 6 x (-1) = -2 6 Composto de coordenação: composto que contém um átomo ou íon central (geralmente um metal) rodeado por um grupo de íons ou moléculas (ligantes). Átomo central: átomo ou íon coordenado aos ligantes que ocupa uma posição central no composto de coordenação. Ligantes: íons ou moléculas doadoras s com tendência de intermediária a forte de ser doador ou receptor p. 7 Ligação coordenada (doador-receptor): ◦ Numa ligação covalente típica, cada átomo contribui com um elétron para ligação formada. H H H H C ◦ Numa ligação coordenada ambos os elétrons são de apenas um átomo ou molécula. ◦ O átomo ou molécula que fornece os elétrons é conhecida como doador. O átomo que aceita os elétrons é um receptor ou aceptor. 8 • Ag = receptor de elétrons (ácido de Lewis). • NH3 = doador de elétrons (base de Lewis). 9 Poliedro de coordenação: polígono formado pelos ligantes diretamente coordenados ao átomo central. octaedro tetraedro quadrado planar Número de coordenação: é definido pelo número de ligações s entre o ligante e o átomo central. 10 [Co(NH3)6]Cl3 composto de coordenação átomo central ligantes octaedro = poliedro de coordenação número de coordenação = seis contra-íon 11 O ligante pode ser: ◦ Monodentado: ligado ao átomo central apenas por um átomo. [Co(NH3)6] 3+[Mn(H2O)6] 2+ [NiCl4] 2- [Cu(OH)4] 2- - 12 Multidentado (quelato): ligado ao átomo central por mais de um átomo na molécula. ◦ bidentado: 2 átomos da molécula ligados. ◦ tridentado: 3 átomos da molécula ligados. ◦ tetradentado: 4 átomos da molécula ligados. ◦ pentadentado: 5 átomos da molécula ligados. ◦ hexadentado: 6 átomos da molécula ligados. 13 Complexos com Ligantes Bidentados etilenodiamina glicinato oxalato 14 Anéis Formados com Ligantes Bidentados 3 membros 4 membros 5 membros 6 membros 15 dietilenotriamina terpiridil Complexos com Ligantes Tridentados 16 Complexos com Ligantes Tetradentados N-N(bis-salicilideno)etilenodiamina tris(2-difenilfosfino-etil)amina 17 Complexos com Ligantes Multidentados íon etilenodiaminotetracético (EDTA) éter de coroa (18-crown-6) 18 Complexos com Ligantes Ambidentados ◦ Ligante ambidentado: pode se coordenar ao íon metálico em mais de uma forma, pois apresenta mais de um potencial átomo doador. íon tiocianato 19 M M ◦ Ligante ponte: encontra-se coordenado a mais de um átomo central. Quase todos os ligantes podem formar pontes. Complexos com Ligantes Ponte 20 Ligantes Típicos e seus Nomes 21 22 As regras básicas de nomenclatura são estabelecidas pela IUPAC e foram sumarizadas em português no artigo abaixo: Nomenclatura de Compostos de Coordenação: Uma Proposta Simplificada Ana M. da C. Ferreira, Henrique E. Toma e Antonio C. Massabni Química Nova, Vol. 7, Pg. 9, 1984. *Obs. No sítio da disciplina já está disponibilizado o artigo acima. 23 Antes de vermos as regras de nomenclatura para compostos de coordenação, devemos sistematizar a formulação dessa classe de compostos. A fórmula de um composto é usada para fornecer informações básicas sobre a constituição do composto de maneira concisa e conveniente. 24 Fórmula: 1) Ordem: átomo central + ligantes iônicos + ligantes neutros. Os ligantes com mais de um átomo são colocados sempre entre parênteses (ou chaves). A fórmula do complexo é encerrada entre colchetes. Quando se tratar de espécie iônica a carga é escrita como expoente. Se necessário, o estado de oxidação do átomo central pode ser indicado com algarismos romanos. [CoCl2(NH3)4] + = [CoIIICl2(NH3)4] + [CoCl2(NH3)4] + [CoCl2(NH3)4] + [CoCl2(NH3)4] + [CoCl2(NH3)4] + 25 Fórmula: 2) Dentro de cada classe de ligantes: ordem alfabética do primeiro símbolo (letra) de sua fórmula. 3) Os sinais, parênteses, chaves e colchetes devem ser empregados nesta ordem, isto é [{()}], para englobar um conjunto de grupos idênticos e evitar confusões nas fórmulas. [CoH(O)(N2){(C6H5)3P}3] [Ru(HPO4)2(OH)2(NH3)2] 3- 26 Fórmula: 4) A posição dos contra-íons nos compostos de coordenação segue a mesma ordem usada para os compostos iônicos, i.e., cátions + ânions. [CoCl2(NH3)4]Cl K3[Ru(HPO4)2(OH)2(NH3)2] 27 Nomenclatura: 1) O nome do ânion precede o do cátion e o átomo central é citado após os ligantes. Multiplicativos: mono, di, tri, tetra, penta, hexa, hepta, etc., são usados para designar grupos idênticos coordenados. Os ligantes são nomeados em ordem alfabética (independente da carga), seguido pelo nome do metal central. K3[Fe(CN)6] hexacianoferrato(III) de potássio [CoCl3(NH3)3] triamintriclorocobalto(III) 28 Nomenclatura: Os multiplicativos bis, tris, tetrakis, pentakis, etc., são utilizados para evitar ambiguidades. [CoCl3(NH2CH3)3] triclorotris(metilamina)cobalto(III) [CoCl3{(CH3)3N}] triclorotrimetilaminacobalto(III) [CoCl3(NH2CH3)3] triclorotris(metilamina)cobalto(III) [CoCl3{(CH3)3N}] [CoCl3(NH2CH3)3] triclorotris(metilamina)cobalto(III) [CoCl3{(CH3)3N}] [CoCl3(NH2CH3)3] triclorotris(metilamina)cobalto(III) 29 Nomenclatura: 2) O uso de parênteses, chaves e colchetes nos nomes dos complexos visa gerar clareza do ponto de vista ortográfico. [CoCl3(NH3)2(NH2CH3)] diamintricloro(metilamina)cobalto(III) [Co(NH3)2(Cl3NCH3)] diamintriclorometilaminacobalto(III) [CoCl3(NH3)2(NH2CH3)] diamintricloro(metilamina)cobalto(III) [Co(NH3)2(Cl3NCH3)] diamintriclorometilaminacobalto(III) [CoCl3(NH3)2(NH2CH3)]diamintricloro(metilamina)cobalto(III) [Co(NH3)2(Cl3NCH3)] diamintriclorometilaminacobalto(III) x 30 íon diaminbis(hidrogenofosfato)di(hidroxo)rutenato(III) Outro exemplo: [Ru(HPO4)2(OH)2(NH3)2] 3- íon diamindihidrogenofosfatodihidroxirutenato(III) íon diamindiidrogenofosfatodiidroxorrutenato(III) x x a 31 Nomenclatura: 3) Uso de letras maiúsculas para designar ligantes polidentados nos átomos coordenados ao metal. [PtCl2(gly)] - íon dicloro(glicinato-N,O)platinato(II) 32 Nomenclatura: 4) O uso de números arábicos para ligantes orgânicos obedece a nomenclatura de compostos orgânicos para designação da substituição no átomo da cadeia. [PtCl2{H2NCH2CH(NH2)CH2NH3}] + íon dicloro(2,3-diaminopropilamônio)platina(II) 33 Nomenclatura: número de oxidação. 5) O estado de oxidação do átomo central é indicado por algarismos romanos entre parênteses logo após o nome do cátion ou ânion complexo, inclusive zero (0). [Co(NH3)6]Cl3 cloreto de hexaamincobalto(III) [Fe(CO)5] pentacarbonilferro(0) 34 Nomenclatura: número de oxidação. Havendo dúvida quanto ao estado de oxidação do átomo central, pode-se escrever a carga iônica total do complexo em algarismos arábicos (excluindo-se o zero) entre parênteses no final do nome. Na2[Fe(CN)5NO] pentaciano(nitrosil)ferrato(2-) de sódio 35 Nomenclatura: terminação. 6) Espécies aniônicas complexas recebem o sufixo ato. Espécies neutras ou catiônicas não recebem terminação adicional. K4[Ru(CN)6] hexa(ciano)rutenato(II) de potássio [Ru(NH3)6]Cl3 cloreto de hexaaminrutênio(III) 36 Nomenclatura: terminação. As espécies aniônicas complexas de alguns metais têm o sufixo ato adicionado a palavra em Latin que deu origem ao símbolo do elemento: K[AuS(S2)] = dissulfetotioaurato(III) de potássio Na3[Ag(S2O3)2] = bis(tiossulfato)argentato(I) de sódio Elemento Símbolo Nome em Latim Ouro Au aurum Prata Ag argentum Cobre Cu cuprum 37 Nomenclatura: ordem de citação dos ligantes. 7) São citados em ordem alfabética, justapondo-se o nome de todos os ligantes e do átomo central numa só palavra. O nome do ligante é tratado como uma unidade: (NH3)2 = diamin (citado sob a letra “a”). NH(CH3)2 = dimetilamina (citado sob a letra “d”). [Co(NH2)2(NH3)4]OC2H5 etóxido de diamidetotetraamincobalto(III) NH4[Cr(NCS)4(NH3)2] diamintetra(isotiocianato)cromato(III) de amônio 38 Nomenclatura: nome dos ligantes. 8) Aos ligantes aniônicos orgânicos ou inorgânicos o sufixo “o” é sempre utilizado. 39 Nomenclatura: nome dos ligantes. Exceções: para os ligantes abaixo a denominação usual é preferível em relação a hidro, amido, imido ou azido por razões de ambiguidade. • H- = hidreto. • NH2 - = amideto. • NH2- = imideto. • N3 - = azoteto. O nome dos ligantes haleto, com exceção do F-, correspondem ao nome dos elementos: cloro, bromo e iodo. 40 Nomenclatura: nome dos ligantes. Ligantes aniônicos contendo prefixos numéricos (como trifosfato), assim como os tio-, seleno- e teluro- derivados dos oxiânions (como tiossulfato), devem ser colocados entre parênteses. [CoN3(NH3)5]SO4 sulfato de penta(amin)azotetocobalto(III) Na[B(NO3)4] tetra(nitrato)borato(III) de sódio [CoHCl(N2){(C6H5)3P}3] cloro(dinitrogênio)(hidreto)tris(trifenilfosfina)cobalto(II) 41 Nomenclatura: nome dos radicais. 9) Embora a maioria dos radicais se comportem como ânions nos compostos de coordenação, sua presença é indicada mantendo-se o nome original sem alteração na terminação. [Fe(C5H5)2] bis(5-ciclopentadienil)ferro(0) K[Cu(C2H)3] tris(etinil)cuprato(II) de potássio [Fe(C2C6H5)2(CO)4] tetracarbonilbis(feniletinil)ferro(II) 42 Nomenclatura: ligantes derivados de compostos orgânicos. 10) Ligantes derivados de compostos orgânicos (e.g., ácidos e fenóis) pela perda de prótons, recebem a terminação “ato” e devem vir dentro de parênteses. • Exemplo: benzoato, p-clorofenolato. Para um composto orgânico com diferentes cargas (pela perda de 2 ou mais prótons) utiliza-se o prefixo hidrogeno com multiplicativo. Alternativamente, a carga poderá ser indicada entre parênteses após o nome do ligante. • Exemplo: hidrogenotartarato ou tartarato(3-); Ex.: di(hidrogeno)tartarato ou tartarato(2-). 43 44 Nomenclatura: ligantes derivados de compostos orgânicos. Sempre que possível utilizar os nomes da nomenclatura IUPAC para compostos orgânicos ao invés dos nomes triviais. [Ni(C4H7N2O2)2] bis(2,3-butanodionadioximato)níquel(II) (nome trivial do ligante: dimetilglioximato) [Cu(C5H7O2)2] bis(2,4-pentanodionato)cobre(II) (nome trivial do ligante: acetilacetonato) 45 Nomenclatura: ligantes neutros. 11) O nome de uma molécula neutra coordenada deve ser usado sem alteração. Exceções: H2O = aquo NH3 = amin NO = nitrosil CO = carbonil CS = tiocarbonil NS = tionitrosil N2 = dinitrogênio O2 = dioxigênio Entre parênteses nas fórmulas e nomes. 46 Nomenclatura: ligantes neutros. Exemplos: [Ni(CO)2{(C6H5)3P}2] dicarbonilbis(trifenilfosfina)níquel(0) [Ir(CO)2(NO)(O2)] dicarbonil(dioxigênio)nitrosilirídio(0) K[Co(CN)(CO)2(NO)] dicarbonilcianonitrosilcobalto(1-) de potássio 47 Nomenclatura: ligantes catiônicos. 12) O nome de um ligante catiônico coordenado é usado sem alteração se não houver ambiguidade. [PtCl2{H2NCH2CH(NH2)CH2NH3}]Cl cloreto de dicloro(2,3-diaminopropilamônio)platina(II) 48 Nomenclatura: abreviações. 13) Alguns ligantes têm abreviações especiais e devem ser usadas conforme a literatura. Com exceção de algumas, e.g., H4edta, H2ox, L e M = metal, todas as abreviações devem ser minúsculas. 49 50 51 Nomenclatura: designação de isômeros. 14) Isômeros geométricos são indicados pelos prefixos cis- e trans-. Para compostos tipo MX3Y3 usa-se fac- (facial) quando os ligantes estão na mesma face ou mer- (meridional) quando não estão. 52 Nomenclatura: designação de isômeros. A isomeria proveniente da ligação por meio de diferentes átomos do ligante pode ser designada no próprio nome do ligante ou indicando o átomo que faz a ligação. [Co(ONO)(NH3)5]Cl2 cloreto de pentaamin(nitrito)cobalto(III) [Co(NO2)(NH3)5]Cl2 cloreto de pentaamin(nitro)cobalto(III) K3[Ni(S2C2O2)2] bis(tiooxalato-S,S)niquelato(II) de potássio 53 Nomenclatura: designação de isômeros. Os isômeros ópticos são indicados pelo sinal da rotação num dado comprimento de onda, (+) ou (-). Para a mistura racêmica, o prefixo rac- pode ser utilizado. (+)589[Co(en)3]I3 e (-)589[Co(en)3]I3 54 Nomenclatura: moléculas ou grupos insaturados. 15) O ligante é designado de maneira usual se apenas a composição estequiométrica do composto é indicada na fórmula. Para designar a estrutura onde átomos de uma cadeia ou anel estão ligados ao átomo central via elétrons p utiliza-se a letra (eta ou hapto) como prefixo do ligante. [PtCl2(C2H4)(NH3)] amindicloro(-etileno)platina(II) 55 Nomenclatura: moléculas ou grupos insaturados. O número de átomos do ligante coordenados ao metal é indicado por um número sobrescrito no lado direito do . [Cr(C6H6)2] bis(6-benzeno)crômio(0) Se apenas alguns átomos do ligante envolvidos em dupla ligação estão coordenados ao átomo central, indica-se com números a posição da insaturação antes do . [(1,2,5,6-)-ciclooctatetraeno](5-ciclopentadienil)cobalto(0) 56 Nomenclatura: compostos polinucleares com ligações através de pontes. 16) Nos complexos polinucleares, os ligantes ponte são indicados pela letra m antes do ligante. 2 ou mais ligantes ponte são indicados por di-m, tri-m, etc. Para espécies que ligam mais de 2 átomos centrais, o número de átomos é indicado como subíndice (e.g., m3). [(NH3)5Cr-OH-Cr(NH3)5]Cl5 cloreto de m-hidroxobis[pentaamincrômio(III)] [Be4O(CH3COO)6] hexa-m-(acetato-O,O’)-m4-oxotetraberílio(II) 57 Nomenclatura: compostos polinucleares com ligações através de pontes. Para grupos ligados a 2 centros através de átomos diferentes, os símbolos dos átomos são indicados após o nome do ligante. íon hexaamindim-hidroxo-m-(nitrito-O,N)dicobalto(III) 58 Nomenclatura: compostos polinucleares com ligações através de pontes. Se o mesmo ligante estiver presente como ligante ponte e ligante comum, ele é citado primeiro como ligante ponte. [(CO)3Fe(CO)3Fe(CO)3] tri-m-carbonilbis[tricarbonilferro(0)] 59 Nomenclatura: compostos polinucleares sem ligações através de pontes (ligação M-M). 17) Quando simétricos, são utilizados multiplicativos, quando assimétricos, um dos átomos centrais e seus ligantes é considerado como ligante do outro átomo central. [(CO)5Mn-Mn(CO)5] bis[pentacarbonilmanganês(0)] [{(C6H5)3As}AuMn(CO)5] pentacarbonil[(trifenilarsina)ouro(0)]manganês(0) 60 Nomenclatura: estruturas poliméricas. 18) O nome é baseado na unidade de repetição, utilizando a denominação catena antes do nome. catena-di-m-cloropaládio(II) 61 -----x-----x-----x----- Fim da Aula 2 -----x-----x-----x----- 62 K[PtCl3(C2H4)]·H2O (sal de Zeise) 63 64 Diastereomers (or diastereoisomers) are stereoisomers that are not enantiomers (non-superimposable mirror images of each other). Diastereomers can have different physical properties and different reactivity. In another definition diastereomers are pairs of isomers that have opposite configurations at one or more (but not all) of the chiral centers so they are not mirror images of each other. In simpler terms two stereoisomers are said to be diastereoisomers if they are not mirror images of each other and one or more stereogenic centers differ between the two stereoisomers. According to this same definition, cis-trans isomerism is a form of diastereomerism. If a molecule contains a single asymmetric carbon atom or stereocenter, it will form two non-superimposable mirror images. If a molecule contains two asymmetric carbons, there are up to 4 possible configurations, and they cannot all be non- superimposable mirror images of each other. The possibilities continue to multiply as there are more asymmetric centers in a molecule. In general, the number of configurational isomers of a molecule can be determined by calculating 2n, where n=the number of chiral centers in the molecule. This holds true except in cases where the molecule has meso forms. 65 Tartaric acid contains two asymmetric centers, but two of the "isomers" are equivalent and together are called a meso compound. This configuration is not optically active, while the remaining two isomers are D- and L- mirror images, i.e., enantiomers. The meso form is a diastereomer of the other forms. The families of 4, 5 and 6 carbon carbohydrates contain many diastereomers because of the large numbers of asymmetric centres in these molecules. Two common prefixes used to distinguish diastereomers are threo and erythro. When drawn in the Fischer projection the erythro isomer has two identical substituents on the same side and the threo isomer has them on opposite sites. cis-trans isomerism and conformational isomerism are also forms of diastereomerism. Diastereoselectivity is the preference for the formation of one or more than one diastereomer over the other in an organic reaction 66
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