金属有机化学基础-金属有机化学理论基础119页PPT
金属有机化学课件.ppt
1989年 Jutzi研究了主族元素环戊二烯类配体化学，如： Cp*2Si。
1990年 M. Herberhold研究了有机过渡金属硫族化学
2001年 Nobel奖授予W.S. Knowles, R. Noyori and K. B. Sharpless,表彰他们在催化不对称还原和催化不对称氧化 方面的贡献。
2. 金属＋有机金属化合物
M + RM`→RM + M` Zn + (CH3)2Hg→ (CH3)2Zn + Hg ΔH = −35kJ/mol
这个方法适用于M = Li − Cs, Be − Ba, Al, Ga, Sn, Pb, Bi, Se, Te, Zn, Cd。RM`只能有弱的“放热”—而最好 具有“吸热”性(例如：(CH3)2Hg, ΔH= +94kJ/mol)。 决定这一方法是否可行的关键因素在于RM和RM`的 自由生成焓Δ(ΔGf°)之差。
的合成与表征
金属和非金属
B,Si, As, Te为类金属,在很多场合也算作金属。
金属有机化学中所定义的金属
金属有机化合物的分类
主族金属有机化合物 有机锂，有机镁，有机铝，有机硅，有机硼
过渡金属有机化合物 有机铜，有机锌，有机钯，有机铑，有机钌等。
稀土金属有机化合物
主要内容
金属有机化学的历史回顾 主族金属有机化合物及其在药物化学中的应用 过渡金属有机化合物及其在药物化学中的应用
3.有机金属化合物＋有机金属化合物
RM + R`M`→R`M + RM` 4PhLi + (CH2=CH)4Sn→4(CH2=CH)Li + Ph4Sn 由于生成Ph4Sn沉淀，使反应平衡向右移动，易于进行。
金属有机化学基础-金属有机化学理论基础
第3 章
金属有机化学理论基础
Back
1
第3 章
金属有机化学理论基础
原子结构与轨道
晶体场理论
分子轨道理论
原子价键理论
金属-碳键的性质
18电子规则及EAN规则
2
3.1 原子结构与轨道
金属有机化合物价键的显著特点是至少含有 一个M-C键。除此之外，还存在有机、无机分子 或基团作为配体与中心金属配位，形成不同形式 的化学键。金属有机化合物，特别是过渡金属有 机配合物的价键状况是很复杂的。研究它们形成、 变化的本质与规律是金属有机化学的最重要的理 论问题。公认的金属有机化合物化学键理论是晶 体场理论和分子轨道理论。
20300 24900 29000
27000
当配位体一定时，∆值随中心原子而变； 同一元素中心原子的电荷数越大，∆值也越大； 过渡金属三价离子水溶液颜色往往比二价离子水溶液的颜
色要深；
同族同价的过渡金属，周期数越大，∆值也越大。
27
2. 解释配合物的稳定性、磁性 稳定性
由于配体静电场的作用，d轨道的能级发生分裂，d电子
4d4
3d4 3d5 3d6 4d6 5d5
Mo3+
Cr2+ Mn3+ Mn2+ Fe3+ Fe2+ Co3+ Rh3+ Ir3+ Pt4+ 18900 23100 24000
19200
24000
13900 21000 7800 13700 10400 18600 23000 33900 35000 32800 34000 45500
12
3.2.1 六配位八面体金属配合物
第3章-金属有机化学理论基础
51
图3-18 CO分子轨道的能级示意图
金属有机化学
52
成键的π分子轨道应偏向于电负性大的氧，反 键π分子轨道则偏向于碳，而能量最高的一对孤对 电子也集中在碳上 6 个价电子正好布满 3 个 2p 轨道，因而分子中 含有一个σ键和两个简并的π键 CO与金属组成的配合物通常是 M-CO形式， 而不是CO--M形式
心金属配位，形成不同形式的化学键
金属有机化合物，特别是过渡金属有机配合 物的价键状况是很复杂的，研究它们形成、变化 的本质与规律是金属有机化学的最重要的理论问 题 公认的金属有机化合物化学键理论是晶体场 理论和分子轨道理论 (配位场理论）
金属有机化学
3.1
3.1.1 波函数φ
原子结构与轨道
电子具有波粒二象性，电子的运动规律可用 量子力学的波动方程，即Schrö dinger方程来描述：
金属有机化学
轨道形状： 球形
6
3．磁量子数 m 决定电子运动轨道在空间不同亚层的方向。 m 数值受 l 值的限制，其数值可以取+l 到 -l，包 括 0 在内的整数。 4．自旋量子数ms 决定电子运动的方向。 ms 取值为 1/2 或 -1/2 ， 对应电子按顺时针或逆时针方向转动 自旋量子数 ms 自旋方向 箭头方向
13
金属有机化学
配体静电场的作用把原来能量相同的 5个轨道 分裂为两组，一组为能量较高的 d x2 y 2 和 d z 轨道， 2 称为 eg 轨道，另一组为能量较低的 dxy ， dyz 和 dxz 轨 道，称为t2g轨道
在eg和t2g。之间的能级差叫做晶体场分 裂能，用∆表示，并人为地定义为10Dq
金属有机化学.ppt
• D. I. Mendeleev uses organometallic compounds as test cases for his periodic table. Example:
Know: predicted found Si(C2H5)4 Eka-Si(C2H5)4
• As2O3 + 4CH3COOK ---> “Cadet’s Fuming(发烟的) liquid”
• Contains cacodyloxide(卡可基氧) [(CH3)2As]2O
• (maldorous 恶臭的） • First organometallic compound(化合物).
• 1852 Frankland prepares the important alkylmercury (烷基汞) compounds:
• 2CH3X + 2Na/Hg (CH3)2Hg + 2NaX • Additionally: (C2H5)4Sn, (CH3)3B (1860). • In the following years, alkyl transfer reactions
Organometallics 金属有机化学
1. Introduction（引论）
• 1.1 Historical Development and Current Trends in Organometallic Chemistry (在金 属有机化学领域的历史发展和当前趋势)
• 1760 The cradle(摇篮) of organometallic chemistry is a Paris military pharmacy(制药 厂). It is there Cadet(军校学员) works on sympathetic inks（隐显墨水）based on cobalt salts. For their preparation, cobalt mineral which contain ห้องสมุดไป่ตู้rsenic(砷) was used.
有机金属化学 ppt课件
(CH3)3SnBr 三甲基溴化锡(Ⅳ)
C6H6HgCl
苯基氯化汞(Ⅱ)
(CH3)2TlNO3 二甲基硝酸铊(Ⅲ)
C6H6MgBr 苯基溴化镁(Ⅱ)
IVA和IIIA族金属有机化合物
按其氢化物的取代物命名
(CH3)4Si
四甲基硅烷
(CH3)2(C2H5)2Si 二甲基二乙基硅烷
(C6H5)4Si
(2)金属的羰基络合物、烯烃、炔烃络合物， 以配位键为特征；
(3)金属茂、苯或其他芳烃“夹心”结构络合 物，以多中心键为特征。
(四)按有机配体提供的电子数分类
常见的配位体被分成八类(参见下表)， 相应的金属有机络合物，称为某电子配 位体络合物
除了这些配位体外，还可能有其他取代 基或辅助配位体与金属相连，如-OH、 OR2、-SH、NH3、-NHR、NO、-F、Cl、-Br、-I等
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。
如下面络合物中P以桥键形式分别与两 个Fe原子相连，表示为：
下列络合物命名为：
第二章 IA和IIA族有机金属化合物
电负性小，性质活泼 Li,Mg(包括Be)为共价键，其他为离子键 有机Li, Mg试剂应用广泛，主要讨论对
象
有机合成 工业应用
有机锂化合物
结构和组成 RLi: 缔合状态
《金属有机化学》ppt课件
催化剂设计策略与未来发展趋势
催化剂设计策略
针对特定反应选择合适的金属中心、配体及反应条件，优化 催化剂的活性、选择性和稳定性。
未来发展趋势
发展高效、环保的催化剂，降低贵金属用量，提高催化剂的 再生和循环使用性能；探索新型催化反应和催化材料，拓展 金属有机化学的应用领域。
05
在材料科学中应用
金属有机框架材料（MOFs）制备和性能研究
金属有机光声成像剂
利用金属有机化合物的光声性质，设计合成具有高吸收系 数和高光热转换效率的光声成像剂，用于生物体内光声成 像。
07
总结与展望
当前存在问题和挑战
反应机理研究不足
金属有机化学的反应机理复杂，目前对其理解仍不够深入，需要进 一步研究揭示其内在规律。
催化剂设计与优化
尽管已经取得了一些进展，但催化剂的活性、选择性和稳定性仍需 进一步提高，以满足实际应用的需求。
发展历程
自19世纪末发现金属有机化合物 以来，金属有机化学经历了漫长 的发展历程，逐渐发展成为一个 独立的学科领域。
研究领域及意义
研究领域
金属有机化学的研究领域广泛，包括 金属有机化合物的合成、结构、性质 、反应机理以及应用等方面。
意义
金属有机化学在有机合成、催化、材 料科学、生物医药等领域具有广泛的 应用价值，对推动化学学科的发展具 有重要意义。
偶联反应
利用金属有机化合物与卤代烃或烯烃的反应，生成新的碳-碳键。
氧化还原反应
通过金属有机化合物的氧化或还原反应，实现有机化合物的合成或 转化。
04
催化作用与催化剂设计
均相催化作用原理及实例分析
均相催化作用原理
催化剂与反应物在同一相态中进行的催化反应，通过降低活化能、改变反应路 径等方式促进反应的进行。
金属有机化学课件(带目录)
金属有机化学课件一、引言金属有机化学是研究金属与有机物之间的化学键、反应和应用的学科。
它是现代化学的一个重要分支，涉及有机化学、无机化学和物理化学等多个领域。
金属有机化学的研究不仅可以丰富化学的理论体系，还可以为材料科学、催化科学、生命科学等领域提供重要的理论支持和实践应用。
本课件旨在介绍金属有机化学的基本概念、重要反应和应用领域，以帮助学生更好地理解和掌握这一学科。
二、金属有机化学的基本概念1.金属有机化合物金属有机化合物是由金属原子与有机基团通过共价键连接而成的化合物。
金属原子通常与碳、氮、氧、硫等非金属原子形成配位键，形成金属有机配合物。
金属有机化合物具有独特的化学性质和广泛的应用领域。
2.配位键配位键是指金属原子与有机基团之间的共价键。
在金属有机化合物中，金属原子通常提供一个或多个空轨道，而有机基团提供一个或多个孤对电子，它们之间通过共价键相连。
配位键的形成使金属原子能够与多种有机基团形成稳定的化合物。
3.配合物配合物是由中心金属原子和周围的配体通过配位键连接而成的化合物。
配合物通常具有确定的结构和独特的性质，如催化活性、光学活性等。
配合物在材料科学、催化科学和生命科学等领域具有重要应用。
三、金属有机化学的重要反应1.均相催化反应均相催化反应是指在金属有机化合物催化下，反应物和催化剂处于同一相（液相或气相）的催化反应。
均相催化反应具有高效、选择性好和反应条件温和等优点，广泛应用于有机合成、石油化工和环境保护等领域。
2.配位聚合反应配位聚合反应是指在金属有机化合物催化下，通过配位键的形成将单体连接成高分子聚合物的反应。
配位聚合反应具有活性高、选择性可控和产物性能优异等特点，是合成高性能高分子材料的重要方法。
3.金属有机化合物的合成反应金属有机化合物的合成反应包括有机配体的合成、金属有机化合物的合成和金属有机配合物的合成等。
这些合成反应通常涉及有机合成、无机合成和物理方法等多种技术手段，需要根据目标产物的结构和性质进行合理设计。
2024版第五章金属有机化学优秀课件
第五章金属有机化学优秀课件目录•金属有机化学概述•金属有机化合物的合成与反应•金属有机催化剂及其应用•金属有机化合物的结构与性质研究•金属有机化学的前沿研究领域PART01金属有机化学概述金属有机化学的定义与发展定义金属有机化学是研究金属与有机基团之间键合关系的化学分支学科。
发展历程从19世纪末发现金属有机化合物至今，金属有机化学经历了不断的发展和壮大，成为化学领域的重要分支。
金属有机化合物的结构与性质结构特点金属有机化合物中，金属与有机基团通过化学键连接，形成具有独特结构的化合物。
性质表现金属有机化合物具有独特的物理和化学性质，如催化活性、光电性能、生物活性等。
金属有机化学的研究领域和应用研究领域包括金属有机化合物的合成、结构、性质、反应机理等方面。
应用领域金属有机化学在有机合成、催化、材料科学、生物医药等领域具有广泛的应用。
如金属有机催化剂在石油化工、精细化工等领域的应用；金属有机材料在光电、信息存储等领域的应用；金属有机药物在抗癌、抗菌等方面的应用。
PART02金属有机化合物的合成与反应通过配体交换反应，将金属离子与有机配体结合生成金属有机化合物。
配体交换法利用氧化还原反应，使金属离子与有机配体之间发生电子转移，生成金属有机化合物。
氧化还原法以具有特定结构的模板分子为引导，通过配位作用将金属离子与有机配体组装成目标金属有机化合物。
模板合成法金属有机化合物中的配体被其他配体取代的反应。
配体取代反应氧化还原反应加成反应金属有机化合物中金属离子的价态发生变化，伴随电子转移的反应。
金属有机化合物中的不饱和键与其他分子发生加成反应，生成饱和键的反应。
030201通过配体交换实现金属有机化合物的合成与转化。
配体交换机理通过氧化还原过程实现金属有机化合物的合成与转化。
氧化还原机理多个步骤协同进行，实现金属有机化合物的合成与转化。
协同反应机理PART03金属有机催化剂及其应用金属有机催化剂的类型与特点类型包括均相催化剂和多相催化剂两大类，其中均相催化剂又分为过渡金属配合物和有机金属化合物两类。