浅析金属有机化学的研究方向

科技信息２００７年第２４期

ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ

近年来金属有机化学这一前沿学科有了蓬勃的发展，它的发展打破了传统的有机化学和无机化学的界限，又与理论化学、合成化学、催化、结构化学、生物无机化学、高分子科学等交织在一起，成为近代化学前沿领域之一．金属有机化学再医药、农业、工业等多领域都有广泛的应用。作为前沿学科其发展的方向对于其发展有着重要的意义。因此本文就这一论题进行了简要的论述。

１．金属有机化学概述

１．１金属有机化合物的组成

金属有机化合物，就是碳原子和金属原子直接相连的化合物。最早的金属有机化合物，比如格式试剂。而叔丁醇钾之类的化合物，由于是金属跟氧相连的化学结构，所以其不属于金属有机化合物的范畴。广义的金属有机化合物，将硫、硒、碲、磷、砷、硅、硼等带有金属性质的非金属都算成金属，实际上已经超越了经典金属有机化合物的范畴。但是由于元素有机化学和金属有机化学有着千丝万缕的联系，将其混在一起也不致引起太大的混乱。

１．２金属有机化学研究分类：

金属有机化学，就是研究金属有机化合物的科学。通常分为两大类：

１．２．１研究金属有机化合物的合成及其性质

金属有机化合物的合成及其性质的研究就是专门合成金属有机化合物，并研究这些化合物的物理学性质及其在材料学、高分子科学上的应用。

１．２．２研究金属有机合成化学

专门研究金属有机化合物在合成中的应用，虽然也合成金属有机化合物，甚至设计配体，但是目的在于探究其在有机合成学上的作用，这类研究就是研究金属有机合成化学。

通过上述的分析我们可以看出金属有机化学，是无机化学、晶体学、材料学等和有机化学的交叉学科，是不对称有机合成学的基础，是当今有机化学的热点之一。

２．我国金属有机化学研究进程

我国的金属有机化学研究开始于上世纪６０年代初期，在８０年代时得到了快速的发展。“金属有机化合物的合成及其在高选择性反应中的应用”是我国“七五”期间国家重大基金项目之一，这也使得我国的金属有机化学研究得到更加快速飞越。并且通过中科院上海有机所黄耀曾院士和南开大学王积涛教授带领下的科研小组，经过多年的努力研究，该项工作已经取得了阶段性的进展和可喜的成果，其中一些成果已达到国际领先水平。“金属有机化合物的反应化学”列入基金委“八五”重大项目，更为金属有机化学的发展提供了重要的条件。

３．我国金属有机化学研究方向

３．１金属有机化学研究方向一：利用已知金属有机化合物反应的规律研究新的合成反应

目前已知的金属有机化学反应主要有炔烃－α，β－不饱和羰基化合物的串联偶联反应；双取代、三取代烯烃，共轭双烯，１，３－双烯等的立体选择性合成；亚胺的烷基化反应及四异丙氧基钛促进的还原烯化反应。炔烃－α，β－不饱和羰基化合物的串联偶联反应是一个完全由我国独立发现的新反应，这种反应创造了一个全新的质解方法来淬灭Ｃ－Ｐｄ键。

双取代、三取代烯烃，共轭双烯，１，３－双烯等的立体选择性合成是以硒、碲化合物的价键结构及金属有机化合物的基元反应为理论依据，以近代有机合成方法学为指导，将金属或杂原子导入到烯基硒、碲化合物的分子中，形成碳－碳双键连有Ｓｅ－Ｚｎ，Ｓｅ－Ｓｎ，Ｓｅ－Ｂ，Ｔｅ－Ｂｒ等双官能团试剂，并藉过渡金属催化下的烯烃的选择性偶联反应，发展了多种合成高立体选择性的双取代、三取代烯烃，共轭双烯，１，３－双烯等的方法。根据这一反应理论发展出现在得多种模式的反应合成子，可以合成各种不同的烯烃，如：二取代烯烃、三取代烯烃。

亚胺的烷基化反应，在我国技术有机化学研究中发展的较快，目前已经发展出若干个亚胺的烯丙基化反应。这其中包括亚胺经三甲基氯硅烷活化后和烯丙基锡的反应，在镁屑或锌粉存在下和烯丙基溴的Ｂａｒｂｉｅｒ型反应，以及氟离子引发的亚胺和三甲基烯丙基硅烷的反应。

四异丙氧基钛促进的还原烯化反应在四异丙氧基钛和三苯膦存在下，可以“一锅”法合成三氟甲基－（Ｅ）－烯丙醇，反应是高度立体选择性地得到Ｅ式。以上几种金属有机化学反应在我国的金属化学研究领域中已经极为熟悉，为了更好的发展金属有机化学这一交叉学科，利用已知的金属有机化学反应研究金属有机化学已经成为必然。

３．２金属有机化学研究方向二：对金属有机化合物的反应规律进行更加深入的研究

在我国金属有机化学研究的过程中发现了金属有机化合物的双等瓣置换及伴随加合的等瓣置换新模式及氧桥联二茚基稀土化合物的立体控制选择性合成。这两个最具有代表性的金属有机化合物的反应规律中在研究单等瓣置换反应的基础上，发现桥连双环戊二烯基双金属络负离子可以同时与两分子簇合物发生等瓣置换反应，结果制得一系列结构新颖的桥连双环戊二烯基双原子簇化合物。因此可以看出对于已知反应规律的深入研究对于金属有机化学研究有着极其重要的意义。所以对于金属有机化学反应规律更加深入的研究将是金属有机化学研究发展的方向之一。

３．３金属有机化学研究方向三：金属促进的反应的选择性

根据以往研究过程中的规律，我们发现金属有机化学中金属促进地反应选择性具有重要意义，那么将金属有机化合物促进的化学键形成反应与Ｌｅｗｉｓ酸促进的化学反应结合起来；金属促进的碳－碳键或碳－杂原子键形成反应是目前合成化学中一个非常有效的方法。而Ｌｅｗｉｓ酸促进的化学反应在合成化学中也非常重要。结合金属有机化合物的反应特点和Ｌｅｗｉｓ酸促进的化学反应的特点，有可能发现更多更好的促进碳－碳键或碳－杂原子键切断的新途径、新方法。因此，在新的金属有机化学研究中，金属促进的反应的选择性将成为金属有机化学研究重要发展方向。

３．４金属有机化学研究方向四：对新的金属有机化合物反应机理进行研究

在新发现的金属有机化合物基元反应中，二价钯催化反应中卤离子的作用及氟离子引发的亚胺和三甲基烯丙基硅烷的反应机理是非常具有代表性的，卤离子在质解反应中起重要作用；氟离子仅仅起了引发作用，氟离子不起催化作用的可能。加上３．１种原有理论的研究对于新发现有极大的影响，那么新发现的继续研究也有着重要的意义，因此，新的金属有机化合物反应机理的深入研究也同样具有重要的研究意义。

４．结论

金属有机化学的研究对于我国的科技发展有着重要的意义，其在医药、农业、轻工业等都有广阔的应用前景。深入研究金属有机化合物的结构与性能的关系，不仅为有机化学、结构化学做出贡献，而且对于揭示有机锡化合物的生理活性、催化性能和热稳定性等都具有重要意义。对于寻找新药物、新材料等具有应用价值。

参考文献

［１］唐晋．《我国金属有机化学的研究已进入世界前沿》．化学进展．１９９９．１１．［２］李东．《金属有机化学研究方向及进展》．化学科技导报．２００４．５．

［３］张兴全．《有机化学发展前景分析》．化工时代．２００５．８．

［４］赵富民．《关于我国金属有机化学研究中若干问题的讨论》．工业时报２００６．１．［５］鲁利军．《金属有机化学概述》．化学材料导航．２００５．１２．

浅析金属有机化学的研究方向

覃远根

（铜仁学院生化系贵州铜仁５５４３００）

摘要：随着科学技术的不断发展以及交叉学科的不断出现，金属有机化学这一新兴学科也逐渐发展起来。其研究的重点是碳－－金属键化合物的形成、性质和应用。文中就金属有机化学的研究方向进行了简要的论述。

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关键词：金属有机化学；研究方向

●科

○科教视野○３４