Кіріспе
Екі атом арасындағы өзара әрекеттесу түрі. Химияда, π кері байланыс – толтырылған (немесе жартылай толтырылған) орбиталы бар өтпелі металл атомы мен жақын орналасқан ион немесе молекуладағы бос орбиталь арасындағы π байланыс болып табылады. Осы типтегі өзара әрекеттесуде металл электрондары лигандқа байланысу үшін қолданылады, бұл артық теріс зарядты сейілтіп, металды тұрақтандырады. Бұл көміртек монооксиді, олефиндер немесе фосфиндер сияқты лигандтары бар төмен тотығу күйіндегі өтпелі металдарда кең таралған. π кері байланысқа қатысатын лигандтарды үш топқа бөлуге болады: карбонилдер және азот аналогтары, алкендер мен алкиндер және фосфиндер. π кері байланыс басым болатын қосылыстарға Ni(CO)₄, Цейзе тұзы және молибден мен темір динитроген кешендері жатады.
In chemistry, π backbonding is a π bonding interaction between a filled (or half filled) orbital of a transition metal atom and a vacant orbital on an adjacent ion or molecule. In this type of interaction, electrons from the metal are used to bond to the ligand, which dissipates excess negative charge and stabilizes the metal. It is common in transition metals with low oxidation states that have ligands such as carbon monoxide, olefins, or phosphines. The ligands involved in π backbonding can be broken into three groups: carbonyls and nitrogen analogs, alkenes and alkynes, and phosphines. Compounds where π backbonding is prominent include Ni(CO)4, Zeise's salt, and molybdenym and iron dinitrogen complexes.
Металл карбонилдері, нитрозилдері және изоцианидтері
Электрондар металдың d орбиталынан CO (және оның аналогтары) молекулалық орбиталдарының байланысқа қарсы жатқандарына жартылай беріледі. Бұл электрондық ауысу металл–C байланысын күшейтеді және C–O байланысын әлсіретеді. M–CO байланысының күшеюі M–C байланысының тербеліс жиілігінің жоғарылауында көрінеді (көбінесе әдеттегі ИК спектрофотометрлердің диапазонынан тыс). Сонымен қатар, M–CO байланысының ұзындығы қысқарады. C–O байланысының әлсіреуі, мысалы, Ni(CO)4 үшін 2060 см−1, Cr(CO)6 үшін 1981 см−1 және [Fe(CO)4]2− анионы үшін 1790 см−1 дейін, еркін CO (2143 см−1) бойынша νCO жолағының толқын санының төмендеуімен анықталады. Осы себепті, ИК спектроскопиясы металл-карбонил химиясында маңызды диагностикалық әдіс болып табылады. Бұл туралы «Металл карбонилдердің инфрақызыл спектроскопиясы» мақаласында егжей-тегжейлі талқыланады. CO-дан басқа көптеген лигандтар күшті «кері байланыс» құрады. Азот оксиді CO-дан тіпті күшті π қабылдаушы болып табылады және νNO металл-нитрозил химиясында диагностикалық құрал болып табылады. Изоцианидтер, RNC, π кері байланысқа қабілетті лигандтардың тағы бір класы болып табылады. CO-дан айырмашылығы, изоцианидтердің C атомындағы σ донорлық электрон жұбы байланысқа қарсы сипатқа ие және комплекстеу кезінде CN байланысы күшейеді, ал νCN жоғарылайды. Сонымен қатар, π кері байланыс νCN төмендетеді. σ байланысы мен π кері байланысы арасындағы тепе-теңдікке байланысты νCN жоғарылатылуы (мысалы, әлсіз π донор металдарымен комплекстеу кезінде, мысалы, Pt(II)) немесе төмендеуі (мысалы, күшті π донор металдарымен комплекстеу кезінде, мысалы, Ni(0)) мүмкін. Изоцианидтер үшін қосымша параметр – MC=N–C бұрышы, ол электронға толы жүйелерде 180°-тан ауытқиды. Басқа лигандтардың π кері байланыс қабілеті әлсіз, бұл CO-ның тұрақсыздығына (лабилизациялық) әсер етеді, ол цис-эффектімен сипатталады.
Металл-алкен және металл-алкин кешендері
Металлкарбонилдердегідей, электрондар металдың d орбиталынан алкендер мен алкиндердің антибайланысты молекулалық орбиталдарына жартылай ауысады. Бұл электрондық ауысу металл-лиганд байланысын күшейтеді және лиганд ішіндегі C–C байланыстарын әлсіретеді. Металл алкендері мен алкиндерінің жағдайында M–C2R4 және M–C2R2 байланысының күшеюі C–C–R бұрыштарының өзгеруінде көрінеді, олар тиісінше көбірек sp3 және sp2 сипатын қабылдайды. Осылайша, күшті π-кері байланыс металл алкен кешенінің металлциклопропан сипатын қабылдауына себеп болады. Электрондарды тартып алатын топтары бар алкендер мен алкиндер күштірек π-кері байланыс көрсетеді. Фосфиндер электронға бай металл атомдарымен байланысқанда, P–C σ* орбиталдары электрондармен толтырылғанда P–C байланыстарының ұзаратылуы күтіледі. P–C қашықтығының күтілетін ұзаруы көбінесе кері әсермен жасырылады: фосфордың жалғыз электрон жұбы металға берілгенде, P(жалғыз жұп)–R(байланыс жұп) арасындағы итергіш күштер азаяды, бұл P–C байланысын қысқартуға әсер етеді. Екі әсерді ажырату үшін бір электронымен ғана ерекшеленетін металл фосфин кешендерінің жұптарының құрылымдары салыстырылды. R3P–M кешендерінің тотығуы π-кері байланысқа сәйкес, ұзақ M–P байланыстары мен қысқа P–C байланыстарын тудырады. Алғашқы жұмыстарда фосфин лигандтары M–P π байланысын құру үшін 3d орбиталдарын пайдаланады деп есептелген, бірақ қазір фосфордағы d орбиталдары байланысқа қатыспайды, себебі олардың энергиясы тым жоғары.