常见金属有机化合物的合成及应用

常见金属有机化合物的合成及应用

赵 娜

（西北大学化学系05级化学基地班 西安 710069）

摘要：金属有机化学是连接有机化学和无机化学的纽带。本文介绍了格氏试剂，有机锂化合物，二茂铁和乙酰基二茂铁等金属有机化合物的合成及常见反应。 关键词：金属有机化学 格氏试剂 有机锂 二茂铁

一、引言

近年来有机化学迅速发展，分类庞杂，可分为有机合成、金属有机、元素有机、天然有机、物理有机、有机催化、有机分析、有机立体化学等。其中金属有机化学是有机与无机化学的交叉学科，随着科学理论和实验技术的提高，金属有机化学已成为当今最活跃的化学学科之一。

二、常见有机金属化合物

含有碳-金属键的化合物种类甚多，现列举一些常见有机金属化合物。 (一) 格利雅试剂（格氏试剂）

它的制备方法如下：

R X RMgX

+干乙醚

它在合成中的主要用途有： 1. 和活泼卤代烷反应生成烷烃。

RMgX

ClCH 2CH

CH 2RCH 2CH CH 2

+

MgBr BrCH 2

CH 2

+

2. 用格氏试剂合成醇。

O

+

RMgX

OMgX

R

OH R

RMgX 与甲醛得增长一个碳链的伯醇：

MgCl

2. H 2O

CH 2OH

RMgX 与其它醛得增长碳链的仲醇：

2CH 3CH

O

CH 3CH

OH CH(CH 3)2

RMgX 与酮得增长碳链的叔醇：

CH 3

CH 3

O 232CH 3C

OH CH(CH 3)2CH 3

RMgX 与甲酸酯得仲醇：

H C OR'

O R MgX

H C OR'

O MgX

R

+C O 2. H 2O

H C R

OH R

(二) 有机锂化合物

它的制备方法如下：

R X 2Li 干乙醚+RLi LiX

+

合成上的应用如：

CH 2

CHLi

Et 2O

CH

CH CH 2OLi

CH

CH

2

CHO

+

在有机锂化合物中用途较广的是二烷基铜锂，它的制备方法如下：

2RLi +CuI R

2CuLi

合成中的应用如：

RX +CH 32CuLi

R

CH 3

二茂铁也属于金属有机化合物，它具有芳香性，常温下为橙色晶体，有樟脑气味，熔点为173~174o C ，沸点为249 o C ，高于100 o C 就易升华，加热至400 o C 亦不分解，对碱和非氧化性酸稳定，能溶于苯、乙醚和石油醚等有机溶剂,在环上能形成多种取代基的衍生物。二茂铁可用作燃料的节能消烟剂、抗爆剂。如用于制作汽油抗爆剂、航天用固体燃料等；可用作催化剂。如用于制作合成氨催化剂；用作辐射吸收剂、热稳定剂、光稳定剂及阻烟剂；可用于生产二茂铁衍生物。

二茂铁的实验室合成方法为：

（1）在无水无氧的惰性气氛下，以四氢呋喃为溶剂，用铁粉将三氯化铁还原为二氯化铁。

2FeCl 3+Fe→3FeCl 2

（2）在乙二胺的存在下，二氯化铁与环戊二烯反应生成二茂铁。

C 5H 6+FeCl 2·4H 2O→Fe(C 5H 5)2

（3）乙二胺在反应中作为碱，促使环戊二烯变成环戊二烯阴离子。

C 5H 6+NH(C 2H 5)2→C 5H 5-N +H 2(C 2H 5)2

注：本实验采用KOH 作碱合成二茂铁，反应式为：

C 5H 6 + KOH→C 5H 5-K + + H 2O

乙酰基二茂铁的合成方法：

二茂铁在85%的磷酸的催化下二茂铁与乙酐发生Fridle-Crafts酰基化反应生成二茂

铁的衍生物乙酰基二茂铁。反应式如下：

三、总结

金属有机化合物可以成功地为价键理论的研究工作提供大量新颖物种，特别是用作试剂或催化剂在有机合成化学上取得了巨大的成就。此外，在塑料添加剂、抗震剂、杀菌剂等方面也有着广泛应用。如果没有金属有机化合物作为催化剂，精细有机化工如制药工业、香料工业的发展简直不可想象。

近年来，还发现许多金属有机化合物在生物体系内有重要的生理功能，如维生素B12，引起了生物学界的关注。由于金属有机化学的本身结构和功能的特殊性，以及广泛的应用前景，它在21世纪将有更大的发展。