金屬羰基配合物 是過渡金屬 和一氧化碳 配基（即羰基 ，羰的拼音為tāng）形成的配合物 。配合物可以是均配物 ，也就是所有的配基都相同（都是一氧化碳），如四羰基鎳 （Ni(CO)4 ），不過大部份的金屬羰基配合物中，會出現其他的配基，如Re(CO)3 (bipy )Cl。在許多有機化合物的合成反應中（如氫甲醯化反應 ），一氧化碳是重要的原料之一，而金屬羰基配合物常常作為這些反應中的催化劑 。
五羰基鐵 金屬羰基配合物為有毒的化合物，因為這類配合物會像一氧化碳一样和血红蛋白 发生反應形成碳氧血红蛋白 ，使血红蛋白無法輸送氧氣[ 1]
一氧化碳的HOMO 是σ分子軌域 一氧化碳的LUMO 是π*反鍵 分子軌域 金屬羰基配合物大都難溶於水。例如四羰基鎳對水的溶解度只有0.018 g/100 mL（10°C時），不過可溶於大部份的有機溶劑中，也可溶於王水 及硝酸 。
羰基和金屬的鍵結是反饋π鍵 及σ鍵 的協同成鍵。碳原子未鍵結的電子對和金屬spd的混成軌域形成σ鍵，而金屬已填滿的d軌域和CO配體中的π*反鍵 分子軌域形成二個π鍵。不過π鍵的形成條件是金屬原子要有d軌域電子，而且金屬需要有較低的氧化態(<+2)。金屬和CO之間的π鍵鍵結會減弱碳和氧的鍵結，使其較一氧化碳中碳和氧的鍵結要弱。
在羰基金屬配合物中，金屬和碳原子的距離較短，一般小於1.8 Â，比一般金屬和烷基碳之間的距離要少0.2 Â 。
在羰基簇合物化學中，羰基配體有許多不同的鍵結模式[ 1] [ 2] 2 或μ3 的橋接配體 )。有時羰基中的碳和氧原子都會參與鍵結，例如μ3 -η2 就是一個哈普托數 為2，連接3個金屬原子的橋接配體。
金属中心原子形成反馈π键 使M-C键能增强，同时活化了C-O键。
在進行金屬羰基配合物的分析時，常會使用紅外吸收光譜法 。在一氧化碳氣體，C-O鍵的振動（一般以νCO 表示）出現在光譜中2143 cm-1 的位置。νCO 的位置和金屬和碳之間鍵結強度呈現負相關的關係。
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化合物
νCO (cm-1 )
CO
2143
Ti(CO)6 -2
1748
V(CO)6 -1
1859
Cr(CO)6
2000
Mn(CO)6 +
2100
Fe(CO)6 2+
2204
Fe(CO)5
2022, 2000
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除了振動的頻率外，頻譜中νCO 的個數也可用來分析配合物的結構，八面體結構旳配合物（如 Cr(CO)6 ），其頻譜只有一個νCO 。對稱性較弱的配合物, 其頻譜也會比較複雜，如Fe2 (CO)9 的光譜中，CO鍵的振動頻率就出現在2082, 2019, 1829 cm-1 。
在簇合物中也可以用νCO 看出CO配基的配位方式。橋接（μ2 ）的羰基配體其νCO 會比一般端接的羰基配體低100-200 cm-1 。μ3 的羰基配體其νCO 會更低。以下是典型銠簇合物的νCO ：[ 3]
更多信息 羰基配合物, νCO, µ1 (cm-1) ...
羰基配合物
νCO , µ1 (cm-1 )
νCO , µ2 (cm-1 )
νCO , µ3 (cm-1 )
Rh2 (CO)8
2060, 2084
1846, 1862
Rh4 (CO)12
2044, 2070, 2074
1886
Rh6 (CO)16
2045, 2075
1819
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四羰基鎳 及五羰基鐵 可以用將金屬直接和一氧化碳反應的方式製備，不過大部份的金屬羰基配合物無法直接和類似的方式製備。其他羰基均配物會利用「還原羰化」的方式製備，也就是將金屬鹽或氧化物在高壓反應器 中和一氧化碳 反應：
Re2 O7 + 17 CO → Re2 (CO)10 + 7 CO2 若已製備羰基均配物，則可用均配物再進行取代反應或氧化還原反應，製備其他的配合物。
在製備許多鋨 、铑 、釕 、銥 的混合配体羰基配合物時，會使用二甲基甲醯胺 (DMF)或乙二醇單甲醚 的溶劑，製備時可以從溶劑中提取羰基，形成配合物。例如沃什卡配合物 IrCl(CO)(PPh3 )2 的製備就是將三氯化銥 及三苯基膦 在沸騰的DMF溶液中反應而成。
氫化酵素 中含有一個有羰基配位的鐵原子，羰基使鐵原子穩定在低氧化態，以便和氫鍵結[ 4] [ 5]
大部份的金屬羰基配合物都含有不是羰基的配體。例如著名的沃什卡配合物 IrCl(CO)(P(C6 H5 )3 )2 及抗震劑三羰甲基環戊二烯錳 (CH3 C5 H4 )Mn(CO)3 ，但他們的母体化合物結構仍是[M(CO)n ]z 。許多金屬羰基配合物的化學式依照18電子規則 ，不過也有例外。
碱土金属 钙 、锶 和钡 都可以形成通式为M(CO)8 （M = Ca, Sr, Ba）的八羰基配合物。这些化合物通过振动光谱在低温基质中进行了表征，并通过质谱法在气相中进行了表征。[ 6] 4族元素 有4個價電子，很少形成二元羰基配合物，不過有由Ti(CO)7 取代而形成的衍生物。5族元素 有5個價電子，因為位阻效應 無法形成類似V2 (CO)12 有金屬及金屬鍵結的羰基配合物，5族元素的羰基配合物有六羰基釩 V(CO)6 ，其價電子只有17個。6族元素 有6個價電子，其羰基配合物包括六羰基鉻 Cr6 、六羰基鉬 Mo6 及六羰基鎢 W6 ，其價電子有6+6x2=18個。7族元素 有7個價電子，其羰基配合物為二聚體，包括十羰基二錳 Mn2 (CO)10 、Tc2 (CO)10 及Re2 (CO)10 ，其價電子有7+1+5x2=18個。8族元素 有8個價電子，可形成如五羰基鐵 Fe(CO)5 、Ru(CO)5 及Os5 的羰基配合物，其價電子有8+5x2=18個。不過後二個不穩定，容易釋放羰基形成十二羰基三钌 Ru3 (CO)12 及十二羰基三锇 Os3 (CO)12 。鐵的羰基配合物除了五羰基鐵外，還有十二羰基三铁 Fe3 (CO)12 及九羰基二鐵 Fe2 (CO)9 。9族元素 有9個價電子，理論上會形成M2 (CO)8 的二聚體羰基配合物，不過此形式的配合物中，只有八羰基二鈷 Co2 (CO)8 穩定，不過其四聚體配合物較為人知，包括Co4 (CO)12 、十二羰基四铑 Rh4 (CO)12 、及十二羰基四銥 Ir4 (CO)12 ，其價電子有9+3+3x2=18個，銠的配合物還有十六羰基六銠 Rh6 (CO)16 。其中八羰基二鈷很容易和氧氣反應，和其他有18個價電子的配合物有不同的特性。10族元素 有10個價電子，羰基配合物有四羰基鎳 Ni(CO)4 ，而Pd(CO)4 及Pt(CO)4 不穩定。
3族元素 钪 、钇 和镧 会形成负一价配合物例子 [M(CO)8 ]− （M = Sc, Y, La），有20个价电子。[ 7] 4族元素 的負二價配合物離子，結構類似6族元素的羰基配合物，如[Ti(CO)6 ]2- [ 8] 5族元素 的負一價配合物離子，結構也類似6族元素的羰基配合物，如[V(CO)6 ]- 。7族元素 的負一價配合物離子，結構類似8族元素的羰基配合物，如[M(CO)5 ]- (M = Mn, Tc, Re)。8族元素 的負二價配合物離子，結構類似10族元素的羰基配合物，如[M(CO)4 ]2- (M = Fe, Ru, Os)。有多个金属原子的羰基配合物阴离子也是已知的。9族元素 的負一價配合物離子，結構類似10族元素的羰基配合物，其中對於[Co(CO)4 ]- 的研究最多。
7族元素 的正一價配合物離子，結構類似6族元素的羰基配合物，如[M(CO)6 ]+ (M = Mn, Tc, Re)。8族元素 的正二價配合物離子，結構類似6族元素的羰基配合物，如[M(CO)6 ]2+ (M = Fe, Ru, Os)[ 9]
更多信息 金属羰基氢化物, pKa ...
金属羰基氢化物
pKa
HCo(CO)4
强酸
HCo(CO)3 (P(OPh)3 )
5.0
HCo(CO)3 (PPh3 )
7.0
HMn(CO)5
7.1
H2 Fe(CO)4
4.4, 14
[HCo(dmgH )2 PBu3
10.5
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金属羰基配合物的特点之一就是形成负氧化态的金属配合物。其中一些例子在上表中。这些金属羰基氢化物可由质子化相应的阴离子获得。电中性的金属羰基氢化物通常具有挥发性和较强的酸性。[ 10]
許多類似羰基的配基也會形成均配物或是混合配體的配合物。
亞硝醯配合物 是指有NO配體的配合物，亞硝醯配合物為數甚多，不過配基只含亞硝醯的二元配合物較少。和羰基相比，亞硝醯基接受電子的能力較強，而異腈基是較好的電子提供者。著名的亞硝醯配合物包括CoNO(CO)3 和Fe(NO)2 (CO)2 [ 11]
目前已確認有含有CS配體的配合物，但不常見[ 12] [ 13] 四羰基鐵酸鈉 和硫光气 反應：
Na2 Fe(CO)4 + CSCl2 → Fe(CO)4 CS + 2 NaCl 一硒化碳 及一碲化碳 的配合物非常少見，但已获得表征。[ 14]
三氟化磷 配體特性和羰基類似，會形成結構類似的配合物。而膦 配體可以取代羰基配合物中的羰基，不過和羰基不同的是，很少形成膦配體的二元配合物。
異腈 配體可形成許多配合物，其中有些也和羰基配合物有關。典型的異腈基包括甲基异腈 MeNC及叔丁基异腈 Me3 CNC。其中一個特別的例子是CF3 NC，本身是不穩定的化合物，但可以形成穩定的配合物，且性質和羰基配合物相近。
路德維希·蒙德 在1880年代製備了四羰基鎳 Ni(CO)4 ，之後其他化學家也製備了結構類似的配合物，包括瓦爾特·希貝爾 2 Fe(CO)4 及第一個金屬鹵化羰基物 Fe(CO)4 I2 。華特也製備了金屬羰基簇合物 Fe3 (CO)12 。
金屬羰基簇合物可以在羰基化反應（如Reppe合成法 氫甲醯化反應 等）中作為觸媒，效果相當好，因此也造成這個領域相關研究的成長。
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