金属有机化学

合集下载

金属有机化学

金属有机化学

金属有机化学基础第5章非过渡金属有机化合物第5章非过渡金属有机化合物⏹反应试剂:许多非过渡金属有机化合物是高活性、高选择性的有机合成试剂,如Grignard试剂、锂试剂、硼试剂等在现代有机合成中占有重要位置。

⏹辅助催化剂:过渡金属有机化合物是配位催化的催化剂,但也离不开非过渡金属有机化合物作为助催化剂,如著名的Ziegler-Natta催化剂中必须用一个非过渡金属有机化合物活化。

⏹合成方法:许多过渡金属有机化合物可借鉴合成非过渡金属有机化合物的方法并用非过渡金属有机化合物作为试剂来制备。

⏹反应性质:过渡金属有机化合物的一些基本化学性质、结构也与非过渡金属有机化合物密切相关。

第5章非过渡金属有机化合物⏹非过渡金属有机化合物的通用制法⏹碱金属有机化合物----有机锂⏹碱土金属有机化合物----有机镁⏹硼族有机化合物----有机铝和有机硼⏹金属与卤代烃反应的机理自由基反应–––非过渡金属易失去价电子,卤代烃接受了这个电子后生成烃基自由基,这是速度控制阶段。

Mꞏ+ R-X → M++ Rꞏ + X-●对第IA族金属,烃基自由基与另一个零价金属反应生成金属有机化合物,金属正离子与卤素负离子形成盐,如合成锂有机化合物。

Mꞏ+ R ꞏ→ MRM++ X-→ MXMꞏ+ R-X → M++ Rꞏ + X-●第IIA族金属失去一个价电子后与卤素负离子生成一价的盐,但这个金属上还有一个价电子,它立即与烃基自由基结合得到金属有机化合物,如合成Grignard试剂。

M ꞏ++ X-→ MX ꞏR ꞏ +MX ꞏ →RMX●与第IIA族金属一样,第14族金属先失去一个价电子后与卤素负离子形成RMX,但它是不稳定的,继续与卤代烃反应,得到第14族金属有机化合物。

[RMX] + RX → R2MX25.1.2 用非过渡金属有机化合物对金属烃基化反应这是由一种金属有机化合物制备另一种金属有机化合物的方法,也称为转金属化反应(Transmetalation)。

金属有机化合物

金属有机化合物


如:CH2SiMe3 或CH2Ph
② “阻断”β-H转移: 吸电子基或π酸作为配体
例如:Ti(CH3)4在-50℃时也有些分解, 而Ti(bipy)(CH3)2直到30 ℃都稳定存在。
M
N(CH3)2 CH2
N
2RP
PR2
2 HC
C H2
M
H2 C
CH2
M
N(CH3)2
C H2
H.Schmidbauer et al., Angew,Chem.,Int.Ed.,17,126(1978);Acc.Chem.Res.,8,62(1975)
③大多数配合物都服从有效原子序数规则。
2.羰基化合物的制备
(1)金属粉末与CO直接作用 如四羰基合镍、五羰基合铁的合成。金属粉末必须是新鲜 还原出来的处于非常活化的状态才行。
Ni+4CO 常温常压 Ni(CO)4(m.p.-25℃) △ Ni+4CO
Fe+5CO 493K , 20MPa Fe(CO)5
①金属与CO之间的化学键很强。如在Ni(CO)4中,Ni- C键能为147 kJ·mol-1,这个键能值差不多与I-I键能(150 kJ·mol-1)和C-O单键键能(142 kJ·mol-1)值相差不多。
②在这类配合物中, 中心原子总是呈现较低的氧化态( 通常为0,有时也呈较低的正氧化态或负氧化态)。氧化态 低使得有可能电子占满d-MO, 从而使M→L的电子转移 成为可能。
2、实际应用:广泛的应用,最突出的是用作 催化剂
目前,金属有机化学已成为无机化学、有机化学、结 构化学、配位催化以及生物化学等多种学科相互渗透、 共同研究的重要领域。
4. 金属有机化合物的特点
成键类型: 是经典的化学键理论无法说明的

化学中的金属有机化学反应

化学中的金属有机化学反应

化学中的金属有机化学反应金属有机化学反应是指金属与有机化合物之间发生的化学反应。

在有机化学领域中,金属有机化合物是一类重要的化学物质,具有广泛的应用价值。

金属有机化学反应在有机合成、催化反应、材料科学等领域中发挥着重要的作用。

本文将重点介绍金属有机化学反应的基本概念、机理和应用。

一、金属有机化学反应的基本概念金属有机化学反应是指金属与有机化合物之间的相互作用,产生新的化学物质。

金属有机化合物一般由金属离子和有机配体组成。

金属离子可以是过渡金属、稀土金属等。

有机配体可以是有机酸、有机碱或有机配体。

金属有机化学反应的基本过程包括配位、配位键的形成和断裂、电子转移等。

二、金属有机化学反应的机理金属有机化学反应的机理复杂多样。

其中一种常见的机理是配位反应。

在配位反应中,金属离子与有机配体之间形成配位键,形成金属有机化合物。

配位反应可以是配体取代反应、配体加成反应、配体还原反应等。

另一种常见的机理是电子转移反应。

在电子转移反应中,金属离子从有机配体中接受或释放电子,改变配体的氧化还原状态。

电子转移反应可以是氧化反应、还原反应等。

三、金属有机化学反应的应用金属有机化学反应在有机合成中具有广泛的应用。

通过金属有机化学反应,可以合成各种有机化合物,如有机酸、有机醇、有机醛、有机酮等。

金属有机化学反应还可以用于催化反应。

金属有机化合物作为催化剂,可以促进反应速率,提高反应选择性。

金属有机化学反应在材料科学中也有重要应用。

金属有机化合物可以用于制备金属有机框架材料、金属有机聚合物等。

四、金属有机化学反应的发展趋势随着化学领域的不断发展,金属有机化学反应也在不断推进。

目前,研究人员正在努力开发新的金属有机化学反应,以实现更高效、更环保的有机合成方法。

同时,研究人员还在探索金属有机化学反应的机理,以深入理解反应过程,为新反应的设计和优化提供理论指导。

总之,金属有机化学反应是有机化学领域中的重要研究内容。

通过对金属有机化学反应的研究,可以开发出新的有机合成方法,提高化学反应的效率和选择性。

金属有机化学简介

金属有机化学简介

1.前言:金属有机化学 金属有机催化剂催化反应举例:
四氯化钛-三乙基铝常压下催化乙烯聚合:
反应历程:
所得聚乙烯具有立体规整性好、密度高 、结晶度 高等特点 。
1.前言:金属有机化学
1.前言:金属有机化学
钌催化剂催化氢转移(还原)反应:
该反应具有高的选择性和反应的产率很高。
1.前言:金属有机化学-发展前沿
2.3新阶段
以下两类典型的钯催化交叉偶联反应:
钯催化交叉偶联反应主要应用于制药工业,据统 计:25%以上的制药业化学合成都涉及此类反应。 并且应经应用于药品大规模生产,如抗炎药萘普 生和哮喘药孟鲁斯特。
2.3新阶段
最受人赞誉的是提供了一种全新的合成方法。
海葵毒素:从海洋生物中提取的毒性物质,有很大药用价 值。分子量巨大,看成有机化学界的“恐龙”。哈弗大学 Kishi研究小组历时8年,将其合成出来。
二茂铁
C.医药领域:如:抗贫血、抗肿瘤、抗菌….. 临羟基苯甲酰二茂铁钠盐、顺-二氨基二氯化铂( cis-DDP)、
D.液晶材料:
含二茂铁基的希夫碱类衍生物
2.2飞速发展阶段(1951-1990)
二茂铁, 是一个典型的金属有机化合物;夹心型结 构; 促进了化学键理论的发展,扩大了配合物的 研究领域。
2.2飞速发展阶段(1951-1990)
2.2飞速发展阶段(1951-1990)
定向聚合技术,不仅使高分子材料的生产上了一 个台阶,也为配位催化作用开辟了广阔的研究领 域,为现代合成材料工业奠定了基础。同时,这 一发现还是高分子科学发展的一个重要里程碑。 K. Ziegler 和G. Natta于1963年获 得诺贝尔奖,以 表彰他们在金属 有机化学方向的 卓越贡献!

有机化学中的金属有机化合物

有机化学中的金属有机化合物

有机化学中的金属有机化合物金属有机化合物是有机化学领域中的一类重要化合物,其分子结构中含有金属与有机基团的化学键。

金属有机化合物具有独特的性质和广泛的应用,对于研究金属有机化学以及发展金属有机合成方法具有重要意义。

本文将介绍金属有机化合物的定义、合成方法以及其在催化反应和材料科学中的应用。

一、金属有机化合物的定义金属有机化合物是指化合物中含有金属元素(如铁、铜、锌等)和有机基团(如烃基、醇基等)的共价键。

这些化合物通常以配合物的形式存在,其中金属中心与有机基团通过配位键相连。

金属有机化合物可以根据金属元素的性质和配位方式进行分类,如金属卡宾、金属烯烃配合物等。

二、金属有机化合物的合成方法1. 金属有机化合物的合成可以通过直接反应法实现。

直接反应法是指金属与有机底物直接发生反应生成金属有机化合物。

例如,Grignard 试剂与卤化物反应生成金属有机化合物,这是一种常用的合成金属有机化合物的方法。

2. 金属有机化合物的合成也可以通过还原法实现。

还原法是指用还原剂还原金属盐类,使金属离子与有机底物发生反应生成金属有机化合物。

这种方法常用于合成铁、镍等金属有机化合物。

3. 另一种常用的合成金属有机化合物的方法是配体交换法。

配体交换法是通过将金属配合物中的配体与有机配体交换,从而生成金属有机化合物。

这种方法广泛应用于合成含铂、钯等金属的有机化合物。

三、金属有机化合物的应用金属有机化合物在催化反应中具有重要作用。

例如,铁-铍双金属有机化合物可以催化烯烃羰基化反应,得到醛和酮化合物。

铜配合物可用作C-C键的形成催化剂,广泛应用于有机合成领域。

金属有机化合物在材料科学中也具有广泛应用。

例如,金属有机化合物可以用于合成金属有机聚合物,这些聚合物在光电、荧光材料方面具有良好性能。

金属有机化合物还可以用于制备金属有机框架材料(MOF),这种材料在气体吸附、分离等方面具有重要应用价值。

总结金属有机化合物是有机化学中的重要研究对象,对于金属有机化学的发展和应用具有重要意义。

化学合成中的金属有机化学

化学合成中的金属有机化学

化学合成中的金属有机化学金属有机化学,是化学合成领域中的一个重要分支,它研究金属与有机化合物的相互作用和反应规律。

金属有机化合物在药物合成、催化剂设计、材料科学等领域具有广泛的应用。

本文将介绍金属有机化学的基本原理和当前的研究进展。

一、金属有机化合物的合成方法金属有机化合物的合成方法多种多样,常用的方法包括金属插入反应、金属配位反应、金属烷基化反应、金属卤化反应等。

在金属插入反应中,金属与碳-碳双键或碳-氢键发生反应,生成金属-碳键。

金属配位反应是金属离子与有机配体形成配位键,形成金属有机框架。

金属烷基化反应则是通过金属与有机卤化物或有机溴化物反应,生成金属烷基化合物。

金属卤化反应是金属与卤化物发生反应,生成金属卤化物。

这些方法可以有效地合成金属有机化合物。

二、金属有机化合物的性质与应用金属有机化合物具有丰富的性质和多样的应用。

首先,金属有机化合物具有特殊的均相催化性能,在有机合成中起到重要作用。

例如,以过渡金属为催化剂合成烯烃和烃类化合物,可以提高反应效率和产物选择性。

其次,金属有机化合物可以用作光电材料和磁性材料的前体。

例如,以金属有机化合物为原料,可以合成具有磁性和光电性能的有机金属材料,广泛应用于信息存储和光电器件等领域。

此外,金属有机化合物还广泛用于医学化学和农药领域。

通过合成金属有机化合物,可以设计和合成具有特殊药理活性和农药活性的化合物,为新药和新农药的研发提供重要支持。

三、金属有机化合物的研究进展随着化学合成技术的不断发展,金属有机化合物的研究也得到了很大的进展。

一方面,研究人员通过改进和发展合成方法,提高了金属有机化合物的合成效率和产物纯度。

另一方面,研究人员利用理论计算和实验手段,深入研究了金属有机化合物的反应机理和性质特点。

例如,利用密度泛函理论研究了金属有机化合物的电子结构和光电性能,为设计和合成高性能的有机金属材料提供了理论指导。

此外,研究人员还探索了新型金属有机化合物的合成方法和应用领域,推动了金属有机化学的发展。

有机金属化学

有机金属化学

(四)金属有机化学和无机化学
(Ph3P)2PdMe2与 (Ph3P)4Pd性质类似 RSi(OR)3与Si(OR)4性质类似
金属有机化学与不含碳-金属键的络合物化 学重叠,与无机化学重叠
金属有机化学是介于无机化学和有机化 学之间的边缘学科。
(五)有些含M-C键的化合物不属于 金属有机化合物
1983年,K. G.Bergman和
W.A.G.Graham在金属络合物和烷烃的 分子间反应中观察到了C—H键活化,再次掀 起金属有机化学的热潮
三、金属有机化合物分类
(一)按中心金属元素在周期表中的位置: 主族金属有机化合物
包括IA,IIA,IIIA,IVA,VA族及IIB族的金属与准金属
随后,很多化学家对砷、锑、锡、汞的 元素有机化合物进行过不少研究工作。
我国的化学家于20世纪五六十年代,制备了 许多锑化合物,用于治疗血吸虫病和黑热病。 为了减低锑化合物的毒性,还合成了一些新 的有机锑化合物。
其他,如锡有机物作为杀菌剂,汞有机物作 为消毒剂,“顺铂”做为抗癌药物等
(二)金属有机化合物的工业直接应用
四乙基铅:汽油的抗震剂,有机锡化合物:高分子
聚合物的稳定剂和聚烯烃、橡胶等的防老剂等
硅酮聚合物:橡胶、塑料、涂料、粘合剂、润滑剂等, 可用作火箭、高速飞机等领域中耐油、耐高温或低温 的特种材料。
其他元素有机聚合物,包括高分子金属络合物,可用 作胶粘剂、阻燃剂、催化剂等。
金属有机聚合物在粘流态拉丝或制成其他形状,然后 高温裂解,可制得特定形状的陶瓷材料。用这种方法 已合成出有机碳硅烷--碳化硅纤维。
1917年,W.Schlenk从有机汞试剂出发,合成了烷
基锂试剂,并发展了金属有机化学实验中常用的 Schlenk 系列玻璃仪器及其相关操作

金属有机化学

金属有机化学
1963年他们分享了诺贝尔化学奖。
1954年维蒂希(G.Wittig)发现磷叶立德 与羰基化合物反应生成结构确定的烯烃。
1956年布朗(H.C.Brown)发现了烯烃的 硼氢化反应。 1979年布朗与维蒂希分享诺贝尔化学奖。
1958年齐格勒的学生维尔克(Wilke)发 现镍配合物催化丁二烯的环齐聚反应并第 一次通过分离鉴定反应活性物种来确定反 应机理。他还发现了[CpMo(CO)3]2金属之 间存在共价键,为过渡金属原子簇合物奠 定了基础。
➢Ni-CO是π配位 ➢金属羰基配合物及其衍生物在过渡金属有机化合物
的合成和很多催化反应中都有重要的意义
C Ni O
=
5)金属有机化学是研究金属有机化合物和 类金属有机化合物的化学。 无机化学(欧美)
金属有机化学 有机化学(中国)
实际上处于有机化学与无机化学之间的 一门边缘学科。
二、金属有机化学的发展历史
宝库。现在人们称镁nt)。镁有机化合物同有机 化合物的反应称为格林雅反应(Grignard Reaction)。为此,1912年他获得诺贝尔化学 奖。这是第一个获诺贝尔奖的金属有机化学 家。
1922年:T.Midgley T.A. Boyd Pd(C2H5)4作为汽 油中的抗震剂。
RCH 2CH2CHO+RCH 3CCHO
• 这一反应应称之为氢甲酰化反应,但在工业 界常称作Oxo反应,这是起初误以为是氧化 反应,故称为“Oxonation”或Oxo反应。由这 一过程产生的醇,已习惯地称作Oxo醇。这 个反应是第一个均相催化工业应用的例子。
1951年鲍森(Pauson)和米勒(Miller)分别发现了二茂 铁Fe(C5H5)2。 次年威金森(Wilkinson)等确定了它具有夹 心面包式分子结构及新的化学键理论,激起了化 学家对过渡金属有机化合物研究的热情,大大推动 了过渡金属有机化合物的发展。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

Bridging Alkyls and Related Ligands

Alkyls can bridge two metal centers, something that is well known from aluminum-alkyl chemistry. For example, consider the condensed phase structure of these Al-alkyls (see Oliver et. al. Organometallics 1982, 1, 1307):
H O
-p y A l M e 3
C p 2Z r C
R R
In this structure, the bridging Me group is nearly planar

Another type of unusual alkyl group involves agostic interactions in which part of the alkyl substituent coordinates to the metal in addition to the M-C bond.
M e2 C l
P Ti P Cl H
M e2 Cl
P Ti P Cl H
M e2 C l α - a g o s t ic in t e r a c t io n
M e2 Cl β - a g o s t ic in t e r a c t io n
Alkylidenes, Alkylidynes, and Carbides
ZnEt2, Grignard Reagents(1900) Pope and Peachey’s Me3PtI(1909)


No development during the 1920s through 1940s.
It was originally thought that such species were inherently unstable due to weak metal-carbon bonds. In fact, the issue is not their thermodynamic stability (M-C bond dissociation energies are typically 40-60 kcal/mol with 20-70 kcal/mol being a practical range), but their kinetic stability.

Beware of reactions where the hard-soft interactions are not so clear as these can represent equilibria instead of complete reactions

MCl + AlR3 M-R + AlR2Cl.
Alkylidynes: CR can bridge to three, or to two metals or
act as a terminal group with an M-C triple bond.
R
R
M
C M M M
CR
C M M
Carbides:
a carbon atom bridge four metals.
coworkers examined the above reaction using a stererochemical probe to show that this reaction proceeds with complete inversion of stereochemistry, consistent with an SN2 mechanism. See J. Am. Chem. Soc. 1974 , 96, 2814. However, the nature of the nucleophile is important, and under certain circumstances this can occur through the SET mechanism.
Metal-centered nucleophiles (i.e. using R+ as a reagent)
Typical examples are a metal anion and alkyl halide (or pseudohalogen). for example:
N aa F p + R X N Fp + RX
Lesson 2 Decomposition Modes of Metal Alkyls
Topic1 Empirical order of stabilities Topic2 β-elimination, α-elimination Topic3 Related σ bonded ligands
Lesson 3 Metal Hydrides
Topic1 The important role of the M Topic2 Characterization: Tpoic3 Synthesis H
Metal alkyls and aryls
Reagents:RMgX, the first source nucleophilic alkyl group (alcohols)
Chapter 3
Metal Alkyls, Aryls, Hydrides and Related σ-Bonded Ligands
Lesson 1 Metal Alkyls and Aryls
Topic1 Alkylidenes, Alkylidynes, and Carbides Topic2 Metalacycles Topic3 Synthesis of Metal Alkyl Complexes
CH2 CH 2 LnM CH 2 CH 2
L nM CH2
CH2
H 2C CH 2 CH2 L nM CH 2 L nM CH2 H 2C CH2 CH2

Aryl, vinyl and acyl ligands can form stronger M-C bond , since they have empty π* orbitals that can accept electron density from the metal. Such as pentahalophenyl ligands. Vinyl and acyl also have an alternative η2-bonding mode:
Oxidative Addition.
This requires a covalently unsaturated, low-valent complex (16 e- or less). A classic example:
(C O )3 Ru (C O )3 (C O )3 Ru Ru
C
Ru Ru (C O )3
R u (C O )3
(C O )3
H gO A c
C H gO A c AcO H g H gO A c
Metalacycles

Cyclic dialkyls are examples of metalacycles.
Synthesis of Metal Alkyl Complexes
Metathetical exchange using a carbon nucleophile (R-).
Common reagents are RLi, RMgX (or R2Mg), ZnR2,AlR3,BR3, and PbR4.
Structure and Bonding

Simple alkyls are simple sigma donors, that can be considered to donate one or two electrons to the metal center depending on which electron counting formalism you use.
ZnM e2
N b M e 2 C l3
Z n C l2

notice that some of the homoleptic alkyls are rather unstable. This is because they have low d-counts, are susceptible to alpha- and/or beta-hydride elimination, and lack good pidonating ligands to stabilize their high oxidation states:
This
spans a range from strong to very weak as strong nucleophiles can sometimes result in undesired reduction.
Much
of this alkylation chemistry can be understood with Pearson's "hard-soft" principles. Here are just a few examples of nucleophilic routes;
F p FR -+ N+ X a [ F p [ F C p ( C O )(2C e ] ) F e ] - p R a N X = p = Cp FO 2
Mபைடு நூலகம்n (C O )5
-
M eI
M n (C O )5
相关文档
最新文档