Organometallisk kjemi
Organometallisk kjemi omhandler studiet, syntesen og reaktiviteten til organometalliske forbindelser , de kjemiske forbindelsene som har minst en binding mellom et karbonatom i en organisk ligand og et metallatom . I denne sammenhengen kan begrepet metall defineres ved å bruke en elektronegativitetsskala , og tilordne ordet metall til det elementet som har en mindre elektronegativ karakter enn karbon . Fra dette synspunktet er elementer kjent som metalloider, for eksempel silisium , betegnet som metaller . [ 1 ]
Det kan betraktes som en del av kjemien forskjellig fra organisk kjemi (hvor karbon er kovalent bundet til ikke- metallatomer som hydrogen , oksygen , nitrogen , fosfor , svovel eller halogener ) og også forskjellig fra uorganisk kjemi .
Organometallisk kjemi er en disiplin som omfatter andre underdisipliner av kjemi, for eksempel: organisk kjemi, uorganisk kjemi , fysisk kjemi , elektrokjemi . Denne transdisiplinen av organometallisk kjemi gjør den teknologisk anvendelig i ulike kjemiske industrier. For å nevne bare noen få tilfeller: katalytisk hydrogenering av olefiner ved bruk av homogene systemer, ved lavere trykk og temperatur , polymerisering av etylen og propylen som genererer plastpolymerer med høyere grad av taktisitet, etc.
Historikk
Se også: Vedlegg: Historien om organometallisk kjemi
Begynnelsen kan etableres på midten av det nittende århundre med syntesen av dietylsink av Edward Frankland i 1849, og blandet etyljodid med sink. [ 2 ]
Dens virkelige start finner sted fra 1900 med utviklingen av Grignard-reagenser , organomagnesiumhalogenider.
I 1909 forberedte Pope og Peachey trimetylplatinajodid, et første alkylovergangsmetall.
I 1910 ble det første organometalliske stoffet, Salvarsan , markedsført for å behandle pasienter med syfilis .
I andre halvdel av 1900 -tallet ble mange industrielle prosesser hvor kunnskap om disse forbindelsene ble brukt, som Ziegler-Natta-katalyse for fremstilling av polyetylen , en plast av stor interesse, perfeksjonert.
Konsepter og teknikker
Som i andre områder av kjemi, er elektrontelling nyttig for å organisere organometallisk kjemi. Generelt følger disse forbindelsene ikke oktettregelen , men i stedet 18-elektronregelen , som er veldig nyttig for å forutsi stabiliteten til metallkarbonyler og andre relaterte forbindelser. Den kjemiske bindingen og reaktiviteten til organometalliske forbindelser blir ofte diskutert fra perspektivet til det isolobale eller isolobale prinsippet.
NMR og infrarød spektroskopi er de vanligste teknikkene som brukes for å bestemme strukturen til disse organometalliske forbindelsene. De dynamiske egenskapene til organometalliske forbindelser testes ofte ved å programmere eksperimenter med variabel temperatur i NMR og med kjemiske kinetikkforsøk.
Klassifisering av organometallisk kjemi
De viktigste klassifiseringene som er laget er:
Etter grupper
I henhold til metallet som brukes: [ 3 ]
Organometalliske forbindelser: Relativ betydning
Grunnleggende organisk kjemi.
|
Mange bruksområder i kjemi.
|
Akademisk forskning, men ikke mye brukt.
|
Ukjent/ ikke evaluert
lenke . |
- Organometalliske forbindelser av alkalimetaller : Selv om det er klassifisert under navnet på gruppen, er litium (Li) faktisk den eneste deltakeren i gruppen, og danner organolitiumforbindelsene . Natrium(Na), kalium ( K), rubidium (Rb), cesium (Cs)... danner ioniske bindinger, så de danner ikke organometalliske forbindelser. Et eksempel på organolithiums og deres bruk er N-butyllitium brukt i organisk syntese. Selv om organiske salter av alkalimetaller brukes i organometallisk kjemi, er disse forbindelsene salter, ikke organometalliske ( natriumcyklopentadienid , kalium tert-butoksid ...).
- Organometalliske forbindelser av jordalkalimetaller : Organomagnesianene til Grignard-reagensene skiller seg ut, og i mindre grad organoberylliumforbindelsene. De sistnevnte er svært giftige og svært følsomme for luft og fuktighet, så de er ikke så mye brukt eller studert som førstnevnte. Ved bruk av tyngre jordalkalimetaller ( kalsium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba)...), har de kovalente bindinger av en markert ionisk karakter, på grunn av deres større elektropositivitet og større ioneradius, deres kjemisk organometallisk er mer lik den til toverdige lantanidioner som ytterbium (Yb 2+ ), samarium (Sm 2+ ), europium (Eu 2+ )... enn dens homologer av gruppen beryllium (Be 2+ ) og magnesium (Mg2 + ).
- Organometalliske forbindelser fra gruppe 12 : Disse elementene er ofte inkludert i de organometalliske forbindelsene i gruppe 2, siden de har et fullstendig fylt d-skall, og ikke har akseptor- eller donoregenskaper som de andre overgangselementene. Sink og kvikksølv skiller seg ut fremfor alt , selv om sistnevnte, på grunn av sin giftighet, faller mer og mer ut av bruk. Kadmiumforbindelser er også studert i mindre grad, og er også giftige.
- Organometalliske forbindelser fra borgruppen (gruppe 13) : Selv om denne gruppen inkluderer alle organometalliske forbindelser av bor (B), aluminium (Al), gallium (Ga), indium (In) og tallium (Tl), organometallisk kjemi Den mest utbredte studert av denne gruppen er det relatert til bor og aluminium. I motsetning til resten av gruppen, har B og Al en tendens til å danne flere bindinger fra det samme sentrale atomet, og danner klynger som organoboranene . For aluminium skiller DIBAL seg ut, brukt i hydrogenering av organiske forbindelser.
- Organometalliske forbindelser fra karbongruppen (Gruppe 14) : Organosilisiumforbindelsene skiller seg ut , hvis silikoner åpner opp en ny verden av materialkjemi, og organotinnene og blyorganiske blyene som har vært mye brukt i den kjemiske industrien (for eksempel brukes tetraetylbly til år som antibankemiddel i bensin). I mindre grad er [Organogermaniumforbindelse|organogermaniumforbindelser]] studert, som a priori ser ut til å ha mellomegenskaper mellom organotinn og organosilikon.
- Organometalliske forbindelser av nitrogengruppen (gruppe 15) : Siden fosfor er et ikke-metall, inkluderer den organometalliske kjemien til gruppe 15-elementene bare elementene arsen (As), antimon (Sb) og vismut (Bi). På grunn av dette har denne gruppen ikke store forskjeller mellom de organometalliske forbindelsene til de forskjellige elementene i gruppen, siden de er nært beslektet med hverandre. Selv om arsenderivater ( arsfenamin , osv.) først ble brukt i farmakologi, på grunn av den høye toksisiteten til de organometalliske forbindelsene i denne gruppen, er den eneste gjeldende bruken begrenset til produksjon av halvlederorganoarsenforbindelser.
- Gruppe 16 metallorganiske forbindelser : Som i gruppe 15 er oksygen og svovel ikke-metaller, så de kan ikke danne organometalliske forbindelser. Dessuten er polonium radioaktivt. På grunn av dette har vi i denne gruppen kun selen (Se) og tellur (Te). Selen er blitt studert mer i dybden, det finnes i biomolekyler av levende vesener, og svært interessante reaksjoner er til og med funnet i organisk syntese, som eliminering av selenoksid , som brukes til syntese av forbindelser med α β-umettet karbonyl grupper [ 4 ]
- Organometalliske forbindelser fra gruppe 11 : Kobber (Cu), sølv (Ag) og gull (Au) har alltid en tendens til å bli skilt fra resten av overgangselementene fordi de vanligvis har visse egenskaper som skiller dem fra resten. Den organometalliske kjemien til kobber og sølv er eksklusiv for oksidasjonstilstanden (I), selv om en forbindelse er kjent, et tetraorganoargentat (III), [Ag(CF 3 ) 4 ] - , som skyldes sin eksistens til elektronegativiteten til gruppene CF 3 . Når det gjelder organometalliske gullforbindelser, kan forbindelser med oksidasjonstilstand (I) og (III) finnes.
- Organometalliske forbindelser av overgangsmetaller : Kjernen i organometallisk kjemi er i denne spesielle gruppen. På grunn av variasjonen av oksidasjonstilstander, måter å fylle de tomme d-orbitalene på, muligheten for flere bindinger til metallet, komplekser med donor- og/eller akseptorligander, etc. denne gruppen viser en meget bred organometallisk kjemi.
Etter struktur
Avhengig av hvordan metallet er knyttet til organiske molekyler, kan vi ha forskjellige typer organometalliske strukturer:
Syntese av organometalliske forbindelser
Organometalliske forbindelser kan oppnås fra flere viktige reaksjoner, blant dem er: [ 3 ]
Se også
Referanser
- ↑ Introduksjonskurs i organometallisk kjemi. Gabino A. Carriedo Ule, Daniel Miguel San José, Daniel Miguel San José. Publications Service of the University of Oviedo, 1995. ISBN 8474688736 Side 11
- ↑ Organometallisk kjemi av overgangsmetaller. Robert H. Crabtree. Redaksjonell for Universitat Jaume I, 1997. ISBN 8480211342 S. 73
- ^ a b Elschenbroich, Christoph (2005). Organometallikk . Willey-VCH. ISBN 978-3-527-29390-2 .
- ↑ TW Graham Solomons; Craig B. Fryhle (2008). "Kapittel 17 Aldehyder og ketoner-del II: Enoler og enolationer" . Organisk kjemi, 9. utgave . Wiley. s. 759 . ISBN 978-0-470-16982-7 .