錯体とは

錯体の一例．ここでは鉄^3＋イオンに配位子(ligand)としてCN^-イオンが6つ結合した錯体(錯イオン）を示した．

金属イオンに配位子(ligand)と呼ばれる分子やイオンが結合したものを言います．高校の化学では錯イオンという名で習います．錯イオンはその名の通りそれ自身がイオンであり＋又は－の電気を帯びていますが，中性のものも含めて錯体と呼びます．金属イオンとしてはNa⁺のような典型元素でもかまわないし， Fe²⁺のような遷移金属の場合もあります．配位子としてはCl^－のような単純なイオンの場合もあればアンモニアのような簡単な中性分子の場合もあるし，もっともっと複雑な分子の場合もあります． 100年ほどの昔錯体が最初に作られたころは錯体はどの様な構造の化合物なのかわからず複雑なものということでcomplexと名付けられ，日本語では錯綜の錯を用いて錯体と訳されました．しかし単に構造的に興味深いだけではなく，この錯体はいろいろな面で大変興味深い性質を持っていて，また，自然界においても重要な働きをしていることがわかったのです．この領域は無機化学と有機化学の境界にある分野といえ，最近ではこの分野はますます広がりを見せており，多くの人が注目を集めています．

錯体の構造

有機物は炭素原子を主に骨格とする分子です．それぞれの炭素原子には4つの原子が正四面体の頂点位置に結合している場合が最も多いことはご存じでしょう．金属元素に結合する原子数は2から12以上に及んでおり，結合する原子数が増えるつれ構造も複雑になって来ます．代表的な構造には上に示した8面体型構造と，平面4角形型構造とがあります．

錯体の性質

錯体の場合，その中心に金属イオンがあることで，炭素や水素を始め金属イオンを含まない有機化合物とは異なった有用な性質がいろいろでてきます．錯体の特徴の一つは色がついているものが多いことです．また，磁石にわずかに引かれる性質(常磁性）という性質を持っているものも多くあります．これらの性質は錯体の中心にある遷移元素のd軌道が部分的に満たされていることによります．色がついているということは可視光を吸収するということで，光のエネルギーを蓄える物質と考えることもできます．また，ある種のものは触媒としての働きを示すものもあります．

自然界における錯体

例えば我々の血液の中のヘモグロビンという物質では酸素運搬をつかさどる最も重要な部分は鉄の錯体となっています．だから鉄が不足すると貧血になるのです．植物の光合成の際に中心的役割を果たすクロロフィルもマグネシウムの錯体です．この光合成のおかげで我々は酸素を吸って生きているのです．新生児用の粉ミルクの缶を見てみると，原料の欄にはなんと猛毒と思われいている硫酸銅が使われていることがわかります．つまり微量の銅は体にとって必要なものなのです．我々は普段食べている食物から銅をほんのわずかですが摂取しているのです．
母乳をのんでいる赤ちゃんは母乳の中にやはり微量の金属イオンが含まれているのでそれを摂取できます．粉ミルクだけしかのまない赤ちゃんでも必要元素が摂取できるよう粉ミルクには加えてあるのです．これらの微量元素の働きにはまだ未解明の面も多いのですが，最近次第にこれらの重要性がますます指摘されるようになって来ました．

錯体の利用

最近最も話題となったのは野依良治先生のノーベル賞受賞でしょう．先生は不斉炭素を有する化合物を効率的に作るという大変難しいテーマに対して錯体の機能をうまく利用するという解決策を示され，実用化されています．その他の化学工業においても非常に効率のよい触媒としての錯体の機能が注目され，実際に石油化学工業を初め色々な物質の生産にも使われています．また，新しい表示材料として注目を集めているELや太陽電池の素材としても実用化に向けた研究が進められています．また，医薬品などの分野でも錯体が注目されています．例えばシスプラチンという白金を含む抗がん剤は広く使われています．

応用錯体化学研究室ホームページに戻る