Металоорганічні з'єднання

Металоорганічних сполук (МОС) - органічні сполуки, в молекулах яких існує зв'язок атома металу з атомом / атомами вуглецю.


1. Типи металоорганічних сполук

За характером зв'язку вони поділяються на 2 типи: 1) з σ-зв'язком (наприклад, (СН 3) 3 Al, C 2 H 5 MgI, C 4 H 9 Li) і 2) з π-зв'язком (наприклад фероцен і біс-π-аліл-нікель). З'єднання першого типу утворюють переважно неперехідні метали, сполуки другого типу - перехідні. Відомі повні МОС, що містять тільки зв'язку вуглець-метал і перехідні, містять також зв'язок метал-гетероатом (зазвичай - галоген). Металоорганічні сполуки широко застосовують для найрізноманітніших синтезів і в різних виробництвах.

У МОС першого типу полярність і реакційна здатність зв'язків метал-вуглець в гетеролітичною реакціях убуває при переході зверху-вниз для з'єднань IIб і III груп періодичної системи і зростають для з'єднань I, IIа, IV і V груп. Термічна стійкість убуває зверху-вниз для з'єднань III і IV груп, а також при переході від ароматичних сполук до аліфатичних. Хімічні перетворення (реакції з кислотами, галогенами, солями інших металів, приєднання за кратними зв'язками, диспропорционирование, обмін аніоноподобних залишків) сопрвождается зазвичай розривом зв'язку М-С, і в меншій мірі зв'язків метал-гетероатом.

Основний тип МОС другого типу - π-комплекси - сполуки перехідних металів, що містять пі-пов'язані органічні ліганди - олефінових, ацетиленові, аллильной, ціклопентадіенільние, карборановие. За характером зв'язку до них примикають карбонільні, ізонітрільние, ціанідні і карбеновие похідні перехідних металів. У таких МОС зв'язок метал - органічний ліганд здійснюється в результаті взаємодії заповнених орбіталей ліганда з вакантними орбиталями металу (донорно-акцепторні компонента) і в результаті зворотної подачі електронів з орбіталей металу на нижчі вакантні орбіталі ліганда (датівная компонента). У комплексах метал може взаємодіяти зі всіма атомами вуглецю пі-електронної системи чи тільки з деякими з них. Стехиометрія більшості пі-комплексів підпорядковується правилу ефективного атомного номера: сума електронів атома або іона металу і електронів, наданих йому лігандом, повинна дорівнювати числу електронів в атомі найближчого інертного газу. Хімічні властивості пі-комплексних МОС залежать головним чином від природи ліганда і в меншій мірі від природи центрального атома металу. Реакції цих МОС можливі як з частковим або повним збереженням зв'язку метал-ліганд, так і з її розривом.

Найбільш відомі реактиви Гриньяра, які використовуються для введення в різні частини молекул вуглеводневих радикалів. Часто використовуються литийорганические з'єднання. До металоорганічних сполук відносяться каталізатори Циглера - Натта ((С 2 H 5) 3 Al і TiCl 4), використовуваний у промисловості для одержання поліетилену. Тетраетилсвинець, антидетонаційна присадка до бензинів, є основним джерелом шкідливого свинцевого забруднення уздовж автодоріг. До природних МОС відноситься вітамін B 12, а також переносники кисню в еритроцитах гемоглобін і Гемоціанін.


2. Способи отримання

1) з алкіл-або арілгалогенідов:

 CH 3 Br + 2Li = CH 3 Li + LiBr CH 3 Br + Mg = CH 3 MgBr 

2) реакцією солей металів з МОС літію, магнію і алюмінію. Іноді цей процес називають переметаллірованіем. Рушійною силою процесу є прагнення до утворення іонної солі більш електропозитивні металів.

 2CH 3 MgBr + HgBr 2 = (CH 3) 2 Hg + 2MgBr 2 PhMgBr + CuBr = PhCu + MgBr 2 

3) реакцією МОС з вуглеводнями, металами або іншими МОС

 (CH 3) 2 Hg + 2Na = 2CH 3 Na + Hg CH 3 MgBr + CH 3 CCH = CH 3 CCMgBr + CH 4 реактив Іоціча 2 CH 3 Li + CuI = (CH 3) 2 CuLi + LiI R 3 B + 3 Hg (OOCCH 3) 2 = RHgOOCCH 3 RR'NCH 2 SnBu 3 + BuLi = RR'NCH 2 Li + Bu 4 Sn 

4) похідні менш активних металів одержують при взаємодії їх сплавів з натрієм з алкилгалогенидами:

 C 2 H 5 Br + 4Na/Pb = (C 2 H 5) 4 Pb + 4NaBr CH 3 Br + 2Na/Hg = (CH 3) 2 Hg + 2NaBr 4 

5) металлірованіе з'єднань з рухомим атомом водню.

 CH 3 CCH + Cu (NH 3) 2 OH = CH 3 CC-Cu + 2NH 3 + H 2 O CH 3 CCH + Ag (NH 3) 2 OH = CH 3 CC-Ag + 2NH 3 + H 2 O PhH + HgCl 2 = PhHgCl + HCl 

6) приєднання солей і гідридів металів до органічних сполук, що містять кратні зв'язки С = С

7) дія порошків металів на подвійні діазоніевие солі відповідних металів.


3. Будова

МОС діляться за типом зв'язку С-Метал на

1. З іонним зв'язком : CH 3 - Na +

2. З ковалентного полярної зв'язком : реактиви Гриньяра, литийорганические з'єднання

3. З ковалентного неполярний зв'язком : МОС більшості металів, найбільш відомі сполуки Zn, Cu, Hg, Sn, Pb.


4. Застосування

МОС мають широкий спектр застосування в органічній хімії. Літій-й магнійорганіческіе з'єднання можуть використовуватися як сильні підстави або як реагенти для нуклеофільного алкілування або арілірованія.

Інший областю застосування МОС служить каталіз. Так, до складу використовуваного в промисловості для одержання поліетилену каталізатора Циглера-Натта входить МОС (С 2 H 5) 3 Al.

Література

  • Дж. Марч. Органічна Хімія. Реакції, механізми та структура. 3 том.
  • Хімічна Енциклопедія в 5 томах. ред. І. Л. Кнунянц. 1.том.
  • Керрі. Сандберг. Органічна хімія. Механізми реакцій. 2 том.
Перегляд цього шаблону Органічні речовини
Вуглеводні Алкани Алкени Арени Алкіни Дієни Циклоалкани
Кисневовмісні Спирти Прості ефіри Альдегіди Кетони Кетени Карбонові кислоти Складні ефіри Ортоефіри Вуглеводи Жири Хінони Феноли Еноли Оксикислоти Оксокіслоти
Азотвмісні Аміни Окису амінів Аміди Гідразиди Нітросполуки Нітрозосоєдіненія Оксим Нітрили Ізонітріли Амінокислоти Білки Пептиди
Сірковмісні Меркаптани Тіоефіри Складні тіоефіри Дисульфіди Сульфокислоти Тіоальдегідів Тіокетони Тіокарбоновие кислоти
Фосфорсодержащие Фосфіни Фосфоністие кислоти Фосфіновие кислоти Фосфонових кислот Нуклеїнова кислота Нуклеотиди
Галогенорганических Фторорганічних з'єднання Хлорорганічні сполуки Броморганіческіе з'єднання Іодорганіческіе з'єднання
Кремнійорганічні Силани Сілазани Сілтіани Силоксани Силікони
Елементоорганіческіе Германійорганіческіе Борорганічні Оловоорганічні Свинецьорганічні Алюмінійорганіческіх Ртутьорганічні Інші металоорганічні
Інші важливі класи До речовин Циклічні сполуки Перфторуглеводороди
Органічна хімія

Ароматичность | Ковалентний зв'язок | Функціональна група | Номенклатура ІЮПАК | Органічна сполука | Органічна реакція | Органічний синтез | Список публікацій з органічної хімії | Спектроскопія | Стереохімія

Список органічних сполук