金属有机化学

更新时间:2023-09-28 16:41

有机金属化学有机化学无机化学交叉的一门分支课程,主要研究含有M-C键的物质(即金属有机化合物)的化学反应、合成等各种问题。

简史

金属有机化学和有机金属化学是同一概念不同的说法,直译英文为有机金属化学(Organometallic Chemistry),中文习惯为金属有机化学。纵观金属有机化学发展史,其特点是——有趣又有用,有趣在于其具有多样性和意外性,因此,有人说:金属有机化学的历史是一部充满意外发现的历史。

最早的金属有机化合物是1827年由丹麦药剂师Zeise用乙醇和氯铂酸盐反应而合成的;比俄国门捷列夫1869年提出元素周期表约早40年,与有机合成之父Wöher合成尿素几乎同一时期(1828年)(附:有机化学发展之父Liebig, Jusius Liebig's Annalen 的创刊人)。

金属与烷基以s键直接键合的化合物是1849年由Frankland在偶然的机会中合成的(Frankland是He的发现人)。他设计的是一个获取乙基游离基的实验:

实验中误将C4H10当成了乙基游离基;但是这却是获得二乙基锌的惊人发现。所以,人们称这个实验为“收获最多的失败”。直到1900年Grignard试剂发现前,烷基锌一直作为是重要的烷基化试剂使用。

1890年Mond发现了羰基镍的合成方法;1900年Grignard发现了Grignard试剂(获得1912年诺贝尔化学奖)。但是,金属有机化学飞速发展的契机仍是:1951年Pauson和Miller合成著名的“夹心饼干”——二茂铁,及1953年末Ziegler领导的西德MaxPlank煤炭研究所发现的Ziegler催化剂。随后,Natta发现Natta催化剂,史合称Ziegler-Natta催化剂。Wilkison, Fischer(1973年),Ziegler, Natta(1963年)等由于这些研究获得了诺贝尔化学奖。 1950年初,是金属有机化学新纪云的开端。

1979年研究烯烃硼氢化的H.C.Brown与有机磷Wittig反应者Wittig获得诺贝尔化学奖。Lipscomb(1976年)由于对硼烷类的缺电子键的理论研究获得了诺贝尔化学奖

2000年Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid, Hideki Shirakawa因Ziegler-Natta催化合成导电高分子——聚乙炔而获得诺贝尔奖

2010年Richard F. Heck、Ei-ichi Negishi、Akira Suzuki因“有机合成中钯催化交叉偶联”的研究而获得诺贝尔奖

金属有机化合物

根据《IUPAC有机化学命名原则》的规定,“基于命名目的,将至少含有一个碳原子,同时不包含任何来自1-12族的元素(氢除外),且可以用本书提到的原则命名的结构视为有机物”,我们通常将包含1-12族的金属的有机金属化合物视为无机物,而将不包含这些元素,且可以用《IUPAC有机化学命名原则》命名的有机金属化合物视为有机物。

金属有机化合物(organometallic compound)是金属与有机基团以金属与碳直接成键而成的化合物 ;因而,金属与碳间有氧、硫、氮等原子相隔时,不管该金属化合物多么像金属有机化合物,也不能称为金属有机化合物,而是由配位化学研究的无机配合物。

即使有金属-碳键存在的化合物,有些性质显然与金属有机化合物相差较大,如金属碳化物CaC2, Mg2C3, Al4C3) (carbide)和氰化物(KCN)(cyanide)。因此不属于金属有机化学研究范畴。

一氧化碳作为配体的羰基金属虽然是无机配合物,但与其他金属有机化合物性质相似且关系密切,因此也属于金属有机化学研究范畴。

金属氢化物虽然是无机物,但与金属有机化合物关系密切,因此也属于金属有机化学研究范畴。

B或Si-C化合物是金属有机化合物。周期表位于P以下的As, Sb, Bi的化合物,通常按金属有机化合物处理。通常含金属-氮(M-N)化合物不具备有机金属化合物性质;但是,新合成的N2配位络合物,如美国人称为“珍珠港络合物”(Pearl Harbor complex:纪念二战珍珠港事件)的CoH(N2)(PPh3)3,属于金属有机化合物(N2,CO是等电子的)类似羰基金属化合物

电负性也用作定义标准,一般将电负性在2.0(含2.0)以下元素与C成键的化合物称为金属有机化合物

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