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配位化学において、配位共有結合[ 1 ]は、配位結合[ 2 ] 、双極子結合[ 1 ]、または配位結合[ 3 ]とも呼ばれ、 2つの電子が同じ原子から由来する2中心2電子共有結合の一種である。金属イオンと配位子の結合には、この種の相互作用が関わっている[ 4 ] 。この種の相互作用は、ルイス酸塩基理論 の中心である。
配位結合は配位化合物によく見られる。[ 5 ]
配位共有結合は遍在する。[ 6 ]すべての金属アクア錯体[M(H2O ) n ] m +において、水と金属カチオン間の結合は配位共有結合として記述される。ほとんどの有機金属化合物およびほとんどの配位化合物における金属-配位子相互作用も同様に記述される。
有機化学において、双極子結合という用語は、アミンオキシドなどの化合物に対して用いられる。これらの化合物の電子構造は、塩基性アミンが酸素原子に2つの電子を供与するという観点から記述できる。
矢印 → は、結合中の両方の電子がアミン部分から来ていることを示しています。標準的な共有結合では、各原子が1つの電子を提供します。したがって、別の説明としては、アミンが酸素原子に1つの電子を与え、それが窒素原子上の残りの不対電子とともに標準的な共有結合を形成するために使用される、ということになります。窒素から酸素への電子の移動の過程で形式電荷が発生するため、電子構造は次のように表すこともできます。
この電子構造は電気双極子を持つため、極性結合と呼ばれます。実際には、原子は部分電荷を帯びており、結合に関与する2つの原子のうち、電気陰性度の高い方の原子が通常、部分的な負電荷を帯びます。ただし、一酸化炭素は例外です。この場合、炭素原子は酸素原子よりも電気陰性度が低いにもかかわらず、部分的な負電荷を帯びます。
配位結合の一例として、窒素原子上に非共有電子対を持つルイス塩基であるアンモニア分子と、ホウ素原子が不完全なオクテット電子配置を持つためルイス酸となる三フッ化ホウ素との相互作用が挙げられる。付加物を形成する際に、ホウ素原子はオクテット配置となる。
配位錯体の電子構造は、それぞれが電子対を金属中心に供与する配位子の集合によって記述できます。例えば、ヘキサアンミンコバルト(III)塩化物では、各アンモニア配位子がその非共有電子対をコバルト(III)イオンに供与します。この場合、形成される結合は配位結合と呼ばれます。共有結合分類（CBC）法では、中心原子と配位共有結合を形成する配位子はL型に分類され、通常の共有結合を形成する配位子はX型に分類されます。
いずれの場合も、配位結合であろうと「通常の」電子共有結合であろうと、結合は共有結合です。一般的に、双極子、配位、または配位という接頭辞は、結合形成に使用される電子の起源を示すためにのみ使用されます。たとえば、F 3 B ← O(C 2 H 5 ) 2 (「三フッ化ホウ素(ジエチル)エーテラート」) は、ラジカル種 [•BF 3 ] –および [•O( C 2 H 5 ) 2 ] +とは異なり、 BF 3と: O(C 2 H 5 ) 2から生成されます。配位結合は表記の面でも便利で、形式電荷が回避されます。D + –A –ではなく、 D : + []A ⇌ D → A と書くことができます(ここで、:と [] は、それぞれ電子対供与体 D と受容体 A の孤立電子対と空軌道を表します)。この表記法は、ルイス酸塩基反応が概念的なものに過ぎない場合にも使用されることがある（例えば、硫化物R 2 Sと原子状酸素Oを反応させてスルホキシドR 2 S → Oを生成することはほとんどない）。したがって、ほとんどの化学者は、形式電荷表記と矢印結合表記のどちらを選択するかに関わらず、結合の性質に関して何ら主張をしない。
しかし、このように描かれた結合は一般的に極性共有結合であり、時には非常に強い極性を持つというのは事実であり、一部の著者は、配位結合と電子共有結合の性質には真の差異があると主張し、特定の状況では配位結合を示す方がより適切であると示唆している。1989年にはすでに、ハーランドは配位結合を、（i）弱くて長い、（ii）結合形成中に起こる電荷移動がわずかである、（iii）気相（または低ε不活性溶媒）での好ましい解離様式がホモリティックではなくヘテロリティックである、という特徴を持つ結合として定義した。[ 7 ] アンモニア-ボラン付加物(H 3 N → BH 3 ) は典型的な例として挙げられます。結合は弱く、解離エネルギーは31 kcal (130 kJ) mol -1 (エタンの場合は90 kcal (380 kJ) mol -1 ) で、結合長は 166 pm (エタンの場合は 153 pm ) と長く、分子の双極子モーメントは 5.2 D であり、窒素からホウ素への移動はわずか 0.2 e -であることを意味します。H 3 N → BH 3のヘテロリティック解離には27 kcal (110 kJ) mol -1が必要であると推定されており、アンモニアとボランへのヘテロリティック解離がラジカルカチオンとラジカルアニオンへのホモリティック解離よりも有利であることが確認されています。しかし、明確な例を除けば、特定の化合物がいつ適格となるか、したがって（著者の好む定義に関して）配位結合の全体的な普及率についてはかなりの議論がある。計算化学者は、2 つの「タイプ」の結合を区別するための定量的基準を提案している。[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]
配位結合が重要であると主張されている、一見分かりにくい例としては、亜酸化炭素（O≡C → C 0 ← C≡O）、テトラアミノアレン（配位結合の用語で「カルボジカルベン」と表現される；（R 2 N）2 C → C 0 ← C（NR 2）2）、ラミレスカルボジホスホラン（Ph 3 P → C 0 ← PPh 3）、ビス（トリフェニルホスフィン）イミニウムカチオン（Ph 3 P → N + ← PPh 3）などがあり、これらはすべて、緩やかな屈曲障壁を持つものの、かなり曲がった平衡幾何構造を示します。結合を最大化（電子共有結合を使用）し、形式電荷を最小化することによってルイス構造を描く通常の規則を単純に適用すると、これらの化合物のそれぞれについてヘテロキュムレン構造、したがって直線幾何構造が予測されます。したがって、これらの分子は、: C : (炭素(0) またはカルボン) または: N : + (モノ窒素カチオン) と CO、PPh 3、またはN-複素環カルベンを配位子とする配位錯体としてモデル化する方が適切であると主張されており、中心原子上の孤立電子対が曲がった形状の原因となっている。しかし、この見解の有用性については議論がある。[ 9 ] [ 10 ]