Organometalliske forbindelser

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 27. juli 2020; checks kræver 5 redigeringer .

Organometalliske forbindelser (MOS) er organiske forbindelser, i hvis molekyler der er en binding mellem et metalatom og et kulstofatom /-atomer .

Typer af organometalliske forbindelser

Alt efter bindingens beskaffenhed er de opdelt i 2 typer: 1) med en σ-binding (f.eks. (CH 3 ) 3 Al, C 2 H 5 MgI, C 4 H 9 Li) og 2) med en π binding (for eksempel ferrocen og bis-π-allyl-nikkel). Forbindelser af den første type danner overvejende ikke-overgangsmetaller, mens forbindelser af den anden type danner overgangsmetaller. Der kendes komplette MOC'er, der kun indeholder carbon-metal-bindinger og overgangsforbindelser, der også indeholder en metal-heteroatom-binding (normalt et halogen). Organometalliske forbindelser bruges i vid udstrækning til en lang række synteser og i forskellige industrier.

I MOS af den første type falder polariteten og reaktiviteten af metal-carbon-bindinger i heterolytiske reaktioner med overgangen fra top til bund for forbindelser af IIb- og III-grupper i det periodiske system og stiger for forbindelser af I, IIa, IV og V grupper. Termisk stabilitet falder fra top til bund for forbindelser i gruppe III og IV, såvel som i overgangen fra aromatiske til alifatiske forbindelser. Kemiske transformationer (reaktioner med syrer, halogener, salte af andre metaller, addition med multiple bindinger, disproportionering , udveksling af anionlignende rester) ledsages sædvanligvis af brud på M-C-bindingen og i mindre grad metal-heteroatom-bindinger.

Hovedtypen af MOS af den anden type er π-komplekser - overgangsmetalforbindelser indeholdende pi-bundne organiske ligander - olefinisk, acetylenisk, allyl, cyclopentadienyl, carboran. Af bindingens natur støder carbonyl-, isonitril-, cyanid- og carbenderivater af overgangsmetaller til dem. I sådanne MOC'er opstår den metalorganiske ligandbinding som et resultat af interaktionen af fyldte ligandorbitaler med ledige metalorbitaler (donor-acceptorkomponent) og som et resultat af tilbageføring af elektroner fra metalorbitaler til de laveste ledige ligandorbitaler (dativ komponent). I komplekser kan et metal interagere med alle kulstofatomer i pi-elektronsystemet eller kun med nogle af dem. Støkiometrien af de fleste pi-komplekser adlyder den effektive atomtalsregel: summen af elektronerne i et metalatom eller en ion og elektronerne, der leveres til det af liganden, skal svare til antallet af elektroner i det nærmeste inerte gasatom. De kemiske egenskaber af pi-komplekse MOC'er afhænger hovedsageligt af arten af liganden og i mindre grad af arten af det centrale metalatom. Reaktionerne af disse MO'er er mulige både med delvis eller fuldstændig bevarelse af metal-ligandbindingen og med dens brud.

De mest kendte er Grignard- reagenser , som bruges til at indføre kulbrinteradikaler i forskellige dele af molekyler. Organolithiumforbindelser anvendes ofte. Organometalliske forbindelser omfatter Ziegler-Natta-katalysatorer ((C 2 H 5 ) 3 Al og TiCl 4 ), der anvendes i industrien til fremstilling af polyethylen. Tetraethylbly , et anti-bank- additiv til benzin , er en vigtig kilde til skadelig blyforurening langs motorveje. Naturlig MOS omfatter vitamin B 12 , klorofyl samt iltbærere i erytrocytterne hæmoglobin og hæmocyanin .

Måder at opnå

1) fra alkyl- eller arylhalogenider:

{\mathsf {CH_{3}Br+2Li\rightarrow CH_{3}Li+LiBr))

{\mathsf {CH_{3}Br+Mg\rightarrow CH_{3}MgBr))

2) omsætningen af metalsalte med MOS af lithium, magnesium og aluminium. Denne proces omtales nogle gange som remetallisering. Drivkraften bag processen er ønsket om at danne et ionisk salt af et mere elektropositivt metal.

{\displaystyle {\mathsf {2CH_{3}MgBr+HgBr_{2}\højrepil (CH_{3})_{2}Hg+2MgBr_{2))))

{\displaystyle {\mathsf {PhMgBr+CuBr\rightarrow PhCu+MgBr_{2))))

3) reaktionen af MOS med kulbrinter, metaller eller andre MOS

{\mathsf {(CH_{3})_{2}Hg+2Na\højrepil 2CH_{3}Na+Hg))

{\displaystyle {\mathsf {CH_{3}MgBr+CH_{3}C\equiv CCH_{3}\rightarrow CH_{3}C\equiv CMgBr+CH_{4))))

{\mathsf {2CH_{3}Li+CuI\rightarrow (CH_{3})_{2}CuLi+LiI))

{\mathsf {RR'NCH_{2}SnBu_{3}+BuLi\rightarrow RR'NCH_{2}Li+Bu_{4}Sn))

4) derivater af mindre aktive metaller opnås ved at omsætte deres legeringer med natrium med alkylhalogenider:

{\mathsf {4C_{2}H_{5}Br+4Na/Pb\rightarrow (C_{2}H_{5})_{4}Pb+4NaBr))

{\mathsf {2CH_{3}Br+2Na/Hg\rightarrow (CH_{3})_{2}Hg+2NaBr))

5) metalering af forbindelser med et mobilt hydrogenatom.

{\mathsf {(CH_{3})_{3}CH+[Cu(NH_{3})_{2}]OH\højrepil (CH_{3})_{3}CCu+2NH_{3} +H_{2}O}}

6) tilsætning af metalsalte og hydrider til organiske forbindelser indeholdende C=C multiple bindinger

7) virkningen af metalpulvere på dobbeltdiazoniumsalte af de tilsvarende metaller.

Bygning

MOS er opdelt efter typen af C-Metal forbindelse i

1. Med en ionbinding : CH 3 - Na +

2. Med en kovalent polær binding : Grignard-reagenser, organolithiumforbindelser

3. Med en kovalent ikke-polær binding : MOS af de fleste metaller er de mest kendte forbindelser Zn , Cu , Hg , Sn , Pb .

Ansøgning

MOC'er har en bred vifte af anvendelser inden for organisk kemi. Organolithium- og magnesiumforbindelser kan anvendes som stærke baser eller som reagenser til nukleofil alkylering eller arylering.

Katalyse er et andet anvendelsesområde for MOS. Sammensætningen af Ziegler-Natta-katalysatoren, der anvendes i industrien til fremstilling af polyethylen, omfatter således MOS ( C2H5 ) 3Al .

MOC'er bruges til fremstilling af en række elektroniske produkter. Meget rene organometalliske forbindelser anvendes i en lang række forskellige områder, både industri- og forbrugsvarer, i produktionen af lasere, solceller, LED'er og mobiltelefoner.

MOS i det sidste årti er i stigende grad brugt i den nationale økonomi. De er meget udbredt i organisk syntese som stoffer med høj kemisk aktivitet. De bruges såvel som katalysatorer til fremstilling af forskellige polymerer. De tilsættes motorbrændstoffer som antibankemidler.

Blandt MOS er der lægemidler, antioxidanter og stabilisatorer af makromolekylære forbindelser.

Organiske tinforbindelser anvendes i antibegroningsmaling til skibe og undervandskonstruktioner og som katalysatorer i produktionen af visse plasttyper. Organotinforbindelser anvendes i vid udstrækning som polymerstabilisatorer. Organiske forbindelser af alkalimetaller gør det muligt at syntetisere vitaminer og antibiotika. Metaller med ultrahøj renhed opnås fra organometalliske forbindelser.

Organiske kviksølvforbindelser bruges til konservering af træ, i syntesen af organometalliske forbindelser, som pesticider, for at beskytte plastmaterialer, papirmasse og tekstiler, kaseinklæbemidler fra skimmelsvampe. Organiske kviksølvforbindelser blev tidligere brugt i landbruget som fungicider, men deres anvendelse er blevet forbudt i mange lande af miljømæssige årsager, da de organiske kviksølvforbindelser omdannes af mikroorganismer til den vandopløselige og giftige methylkviksølvion CH3Hg+ (forårsaget af Minamata-miljøkatastrofen i Japan). ). I naturen spiller vitamin B12 en vigtig rolle, en organisk kobaltforbindelse, hvis mangel i kroppen fører til anæmi.

Organolithiumforbindelser er meget udbredt i den farmaceutiske industri for at opnå en række organiske forbindelser.

Organoborforbindelser bruges hovedsageligt til at opnå borhydrider, der tjener som råmaterialer til fremstilling af brændstof med højt kalorieindhold til jetmotorer; komplekse forbindelser af NaB(C6H5 ) 4 - typen anvendes i analytisk kemi til udfældning af K, Pb, Cs, NH4- ioner .

Berylliumforbindelser bruges for det meste i atomkraftteknik som neutronmoderator og reflektor og som et strukturelt materiale. I øjeblikket undersøges muligheden for at bruge organometalliske forbindelser af beryllium til at øge forbrændingsvarmen af kulbrintebrændstoffer.

Et betydeligt antal lithiumforbindelser bruges til at opnå glas med sådanne egenskaber som øget kemisk stabilitet, gennemsigtighed for ultraviolet og infrarød stråling og lysfølsomhed. Introduktionen af lithiumforbindelser bidrager til produktionen af højspændingsporcelæn. Ifølge udenlandske eksperter er et muligt anvendelsesområde for lithiumforbindelser raketteknologi. Værd at nævne er brugen af LiOH som et additiv til alkaliske batterier, hvilket øger batterikapaciteten med 12%. Lithiumsæber imprægnerer vandafvisende stoffer.

En meget speciel plads blandt organometalliske forbindelser tilhører tetraethylbly. Brugen af dette stof som et meget effektivt antibankemiddel i let motorbrændstof har ført til oprettelsen af særlige højkapacitetsproduktionsfaciliteter i en række lande.

Men der er en række anvendelsesområder for organometalliske stoffer, for eksempel i mikroelektronik til at skabe tyndtlags metalliske ledende lag såvel som til at skabe halvledere. Der er udviklinger af forskellige metalholdige belægninger og glas, der har beskyttende egenskaber mod forskellige typer stråling.

På grund af deres høje reaktivitet har mange organometalliske forbindelser (især forbindelser af metaller fra den første og anden gruppe af det periodiske system) fundet bred anvendelse i organisk syntese. Introduktionen af metaller i sammensætningen af organiske forbindelser udvidede de syntetiske muligheder for organisk kemi. Så organometalliske forbindelsers evne til at interagere med svovl, oxygen, halogener, selen, tellur er baseret på deres anvendelse til fremstilling af alkoholer, thioalkoholer og andre derivater af kulbrinter.

I industrien har katalytiske reaktioner stor betydning, hvor organometalliske forbindelser optræder i form af ustabile mellemprodukter (mellemstoffer med kort levetid, dannet under en kemisk reaktion og derefter reagerer videre på reaktionsprodukterne).

Se også

Litteratur

marts J. Organisk Kemi. Reaktioner, mekanismer og struktur. Bind 3
Kemisk Encyklopædi i 5 bind. udg. I. L. Knunyants. 1.vol.
Kerry. Sandberg. Organisk kemi. Reaktionsmekanismer. 2 bind.
Elshenbroich K. Organometallisk kemi. — M.: BINOM. Videnslab. - 2011. - ISBN 978-5-9963-0203-1

Klasser af organiske forbindelser
kulbrinter	Alkaner Alkenes Arenaer Alkyner dienes Cykloalkaner
Iltholdig	Alkoholer Ethere (estere) Aldehyder Ketoner Keteny carboxylsyrer Estere (estere) ortoestere Kulhydrater Fedtstoffer Quinoner Fenoler Enols Hydroxy syrer Oxosyrer Peroxider
Nitrogenholdig	Aminer Aminoxider Amider hydrazider Hydrazoner Osazoner Nitroforbindelser Nitroso-forbindelser Imines oximer Nitroner Salpetersyrer Diazo-forbindelser Diazoniumsalte Nitriler isonitriler organiske azider Isocyanater Aminosyrer Egern Peptider
Svovl	Thiols Sulfider Sulfoxider Sulfoner Thioestere Salt Bunte Xanthater disulfider Sulfonsyrer Sulfinsyrer Thioaldehyder Thioketoner Thiocarboxylsyrer Organiske thiocyanater Isothiocyanater
Fosforholdig	Fosfiner Fosfonsyrer phosphinsyrer Fosfonsyrer Nukleinsyre Nukleotider
halogenorganisk	halogencarboner Organofluorforbindelser Perfluorcarboner Organiske chlorforbindelser Bromorganiske forbindelser Organiske jodforbindelser
organosilicium	Silaner Silazans Siltians Siloxaner Silikoner
Organoelement	germaniumorganisk organobor Organotin Økologisk bly Aluminium organisk Økologisk kviksølv Andre organometalliske
Andre vigtige klasser	Cykliske forbindelser

Organisk kemi
Aromaticitet kovalent binding Funktionel gruppe IUPAC nomenklatur organisk forbindelse organisk reaktion organisk syntese Spektroskopi Stereokemi