Stereoizomizm

Komplekslerde İzomerizm

İzomerler, aynı kimyasal formüle sahip farklı kimyasal türlerdir.

Geçiş metali kompleksleri genellikle aynı atomların aynı tür bağlarla bağlandığı, ancak uzayda yönelimlerindeki farklılıklarla geometrik izomerler olarak bulunur. Cis ve trans pozisyonlarında iki farklı ligand ile koordinasyon kompleksleri, ilgilenilen bir liganddan izomerler oluşturur. Örneğin, oktahedral [Co(NH₃)₄Cl₂]⁺ iyonu, cis konfigürasyonunda iki izomere sahiptir (Şekil 1), iki klorür ligand birbirine bitişiktir. Diğer izomer, trans konfigürasyonu, doğrudan karşılıklı iki klorür ligandına sahiptir.

Şekil 1. [Co(H₂O)₄Cl₂]⁺‘nın cis ve trans izomerleri, aynı metal iyonuna bağlı aynı ligandları içerir, ancak uzamsal düzenleme, bu iki bileşiğin çok farklı özelliklere sahip olmasına neden olur.

Bir maddenin farklı geometrik izomerleri farklı kimyasal bileşiklerdir. Aynı formüle sahip olsalar bile farklı özellikler sergilerler. Örneğin, [Co(NH₃)₄Cl₂]NO₃ ‘ün iki izomeri renk bakımından farklılık gösterir; cis formu menekşedir vetrans formu yeşildir. Ayrıca, bu izomerler farklı dipol momentlerine, çözünürlüklere ve reaktivitelere sahiptir. Uzaydaki düzenlemenin moleküler özellikleri nasıl etkileyebileceğinin bir örneği olarak, iki [Co(NH₃)₄Cl₂]NO₃ izomerinin polaritesini göz önünde bulundurun. Bir molekül veya iyonun polaritesinin bağ dipolleri (bağ atomların elektronegativite farkı nedeniyle olan) ve uzaydaki düzenlemeleri tarafından belirlendiğini unutmayın. Bir izomerde, cis klorür ligandları molekülü polar hale getiren molekülün bir tarafında diğerinden daha fazla elektron yoğunluğuna neden olur. Trans izomeri için, her ligand doğrudan özdeş bir ligandın karşısındadır, bu nedenle bağ dipolleri iptal edilir ve molekül polar olmaz.

Bir diğer önemli izomer türü, iki nesnenin birbirinin tam ayna görüntüsü olduğu ancak tüm parçaların eşleşecek şekilde sıralanamadığı optik izomerler veya enantiyomerlerdir. Bu, optik izomerlerin süperpoze edilemeyen ayna görüntüleri olduğu anlamına gelir. Bunun klasik bir örneği, sağ ve sol elin birbirinin ayna görüntüleri olduğu ancak üst üste bindirilemediği bir çift eldir. Optik izomerler organik ve biyokimyada çok önemlidir, çünkü canlı sistemler genellikle diğerini değil, belirli bir optik izomeri içerir. Geometrik izomerlerin aksine, optik izomer çiftleri neredeyse aynı özelliklere sahiptir (kaynama noktası, polarite, çözünürlük, vb.). Optik izomerler sadece polarize ışığı nasıl etkiledikleri ve diğer optik izomerlerle nasıl tepki verdikleri konusunda farklılık gösterir. Koordinasyon kompleksleri için, [M(en)₃]⁺ⁿ [M⁺ⁿ‘nın demir(III) veya kobalt(II) gibi merkezi bir metal iyonu olduğu bileşik] gibi birçok koordinasyon bileşiği, Şekil 2’de gösterildiği gibi enantiyomerler oluşturur. Bu iki izomer, diğer optik izomerlerle farklı reaksiyona girecektir. Örneğin, DNA sarmalları optik izomerlerdir ve doğada meydana gelen form (sağ elini kullanan DNA), diğerinin değil, [M(en)₃]ⁿ⁺‘nın sadece bir izomerine bağlanacaktır.

Şekil 2. Kompleks [M(en)₃]⁺ⁿ (M⁺ⁿ = bir metal iyonu, en = etilendiamin) süperpoze edilemeyen bir ayna görüntüsüne sahiptir.

[Co(en)₂Cl₂]⁺ iyonu geometrik izomerizm (cis/trans) sergiler ve cis izomeri bir çift optik izomer olarak bulunur (Şekil 3).

Şekil 3. Şekil 3. [Co(en)₂Cl₂]⁺‘nın üç izomerik formu vardır. Klor, 180°’lik bir açıda konumlandırıldığında oluşan trans izomeri, cis izomerlerinden çok farklı özelliklere sahiptir. Cis izomerinin ayna görüntüleri, diğer enantiyomerlerle reaksiyona girme dışında aynı davranışa sahip bir çift optik izomer oluşturur.

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Chapter 19.2 Coordination Chemistry of Transition Metals.