Chemie von Organometallic ist die Studie von chemischen Zusammensetzungen, die Obligationen zwischen Kohlenstoff und einem Metall enthalten. Da viele Zusammensetzungen ohne solche Obligationen chemisch ähnlich sind, kann eine Alternative Zusammensetzungen sein, die Metallelement-Obligationen größtenteils covalent Charakter enthalten. Chemie von Organometallic verbindet Aspekte der anorganischen Chemie und organischen Chemie.

Organometallic vergleicht sich

Zusammensetzungen von Organometallic sind durch das Präfix "organo-" z.B organopalladium Zusammensetzungen bemerkenswert. Beispiele solcher Organometallic-Zusammensetzungen schließen alle Reagenzien von Gilman ein, die Lithium und Kupfer enthalten. Nickel von Tetracarbonyl und ferrocene sind Beispiele von Organometallic-Zusammensetzungen, die Übergang-Metalle enthalten. Andere Beispiele schließen Organomagnesium-Zusammensetzungen wie iodo (Methyl) Magnesium MeMgI, diethylmagnesium (EtMg), und alle Reagenzien von Grignard ein; Organolithium-Zusammensetzungen wie n-butyllithium (n-BuLi), organozinc Zusammensetzungen wie diethylzinc (EtZn) und chloro (ethoxycarbonylmethyl) Zink (ClZnCHC (=O) OEt); und Organocopper-Zusammensetzungen wie Lithium dimethylcuprate (Li [CuMe]).

Der Begriff "metalorganics" bezieht sich gewöhnlich auf metallenthaltende Zusammensetzungen, die an direkten Metallkohlenstoff-Obligationen Mangel haben, aber die organischen ligands enthalten. Metallenes Beta-diketonates, alkoxides, und dialkylamides sind vertretende Mitglieder dieser Klasse.

Zusätzlich zu den traditionellen Metallen, wie man betrachtet, bilden lanthanides, actinides, und Halbmetallen, Elemente wie Bor, Silikon, Arsen und Selen Organometallic-Zusammensetzungen, z.B organoborane Zusammensetzungen wie triethylborane (EtB).

Koordination vergleicht sich mit organischem ligands

Viele Komplexe zeigen Koordinationsobligationen zwischen einem metallenen und organischen ligands. Die organischen ligands binden häufig das Metall durch einen heteroatom wie Sauerstoff oder Stickstoff, in welchem Fall solche Zusammensetzungen als Koordinationszusammensetzungen betrachtet werden. Jedoch, wenn einige der ligands ein direktes M-C Band bildet, dann, wie man gewöhnlich betrachtet, ist Komplex organometallic, z.B, [(CH) Ru (HO)]. Außerdem werden viele Lipophilic-Zusammensetzungen wie Metall acetylacetonates und Metall alkoxides "metalorganics" genannt.

Viele organische Koordinationszusammensetzungen kommen natürlich vor. Zum Beispiel enthalten Hämoglobin und myoglobin ein zu den Stickstoff-Atomen eines Porphyrin-Rings koordiniertes Eisenzentrum; Magnesium ist das Zentrum eines Chlorin-Rings in Chlorophyll. Das Feld solcher anorganischen Zusammensetzungen ist als bioinorganic Chemie bekannt. Im Gegensatz zu diesen Koordinationszusammensetzungen, methylcobalamin (eine Form des Vitamins B), mit einem Band des Kobalt-Methyls, ist ein wahrer organometallic Komplex, einer der in der Biologie bekannten wenigen. Diese Teilmenge von Komplexen wird häufig innerhalb des Teilfeldes der bioorganometallic Chemie besprochen. Veranschaulichend der vielen Funktionen der B-Abhängiger-Enzyme katalysiert das MTR Enzym die Übertragung einer Methyl-Gruppe von einem Stickstoff auf N5-methyl-tetrahydrofolate zum Schwefel von homocysteine, um methionine zu erzeugen.

Der Status von Zusammensetzungen, in denen das kanonische Anion eine delocalized Struktur hat, in der die negative Anklage mit einem Atom mehr electronegative geteilt wird als Kohlenstoff, als in enolates, kann sich mit der Natur der anionic Hälfte, des Metallions, und vielleicht des Mediums ändern; ohne direkte Strukturbeweise für ein mit dem Kohlenstoff metallenes Band, wie man betrachtet, sind solche Zusammensetzungen nicht organometallic.

Struktur und Eigenschaften

Das Metallkohlenstoff-Band in Organometallic-Zusammensetzungen ist allgemein des Charakter-Zwischengliedes zwischen ionischem und covalent. Auf in erster Linie ionische Metallkohlenstoff-Obligationen wird gestoßen, entweder wenn das Metall sehr electropositive (als im Fall von der Gruppe 1 oder Gruppe 2 Metalle) ist, oder wenn der Kohlenstoff enthaltende ligand als ein stabiler carbanion besteht. Carbanions kann durch die Klangfülle (als im Fall vom aromatischen cyclopentadienyl Anion) oder durch die Anwesenheit des Elektronzurücktretens substituents (als im Fall vom triphenylmethyl Anion) stabilisiert werden. Folglich ist das Abbinden in Zusammensetzungen wie Natrium acetylide und triphenylmethylpotassium in erster Linie ionisch. Andererseits neigt der ionische Charakter von Metallkohlenstoff-Obligationen in den organometallic Zusammensetzungen von Übergang-Metallen, schlechten Metallen und metalloids dazu, infolge der gemäßigten Elektronegativität solcher Metalle Zwischen-zu sein.

Organometallic vergleicht sich mit Obligationen, die zwischen ionische Charaktere haben und covalent in der Industrie sehr wichtig sind, weil sie in Lösungen sowohl relativ stabil als auch relativ ionisch sind, um Reaktionen zu erleben. Zwei wichtige Klassen sind organolithium und Reagenzien von Grignard. In bestimmten Organometallic-Zusammensetzungen wie ferrocene oder dibenzenechromium, das Pi orbitals der organischen Hälfte ligate das Metall.

Anwendungen

Organometallics finden praktischen Gebrauch in stochiometrischen und katalytischen Prozessen, besonders Prozess-Beteiligen-Kohlenmonoxid und alkene-abgeleitete Polymer. Das ganze Polyäthylen in der Welt und Polypropylen werden über organometallic Katalysatoren gewöhnlich heterogen über die Ziegler-Natta Katalyse erzeugt. Essigsaure Säure wird über Metall carbonyl Katalysatoren im Prozess von Monsanto und Prozess von Cativa erzeugt. Die meisten synthetischen Aldehyde werden über hydroformylation erzeugt. Der Hauptteil des synthetischen alcohols, mindestens diejenigen, die größer sind als Vinylalkohol, wird durch hydrogenation von abgeleiteten Aldehyden von hydroformylation erzeugt. Ähnlich wird der Prozess von Wacker in der Oxydation von Äthylen zum Acetaldehyd verwendet.

Organolithium, organomagnesium, und Organoaluminium-Zusammensetzungen sind hoch grundlegend und hoch abnehmend. Sie katalysieren viele polymerization Reaktionen, aber sind auch stochiometrisch nützlich.

III-V Halbleiter werden von trimethylgallium, trimethylindium, trimethylaluminum und zusammenhängendem Stickstoff / Phosphor / Arsen / Antimon-Zusammensetzungen erzeugt. Diese flüchtigen Zusammensetzungen werden zusammen mit Ammoniak, arsine, phosphine zersetzt und hydrides auf einem erhitzten Substrat über das metalorganic Dampf-Phase-Kristallwachstum (MOVPE) Prozess für Anwendungen wie leichte Ausstrahlen-Dioden (LEDs) Herstellung verbunden.

Zusammensetzungen von Organometallic können in der Umgebung gefunden werden, und einige, wie Organo-Leitung und organo Quecksilberzusammensetzungen sind eine toxische Gefahr.

Konzepte und Techniken

Als in anderen Gebieten der Chemie ist das Elektronzählen nützlich, um organometallic Chemie zu organisieren. Die 18-Elektronen-Regel ist im Voraussagen des stabilities von Metall carbonyls und verwandten Zusammensetzungen nützlich. Das chemische Abbinden und die Reaktionsfähigkeit in Organometallic-Zusammensetzungen werden häufig von der Perspektive des isolobal Grundsatzes besprochen.

NMR und Infrarotspektroskopie sind allgemeine Techniken, die verwendet sind, um Struktur zu bestimmen. Die dynamischen Eigenschaften von Organometallic-Zusammensetzungen werden häufig mit Variabel-Temperatur-NMR und chemischer Kinetik untersucht.

Zusammensetzungen von Organometallic erleben mehrere wichtige Reaktionen:

• Oxidative-Hinzufügung und reduktive Beseitigung
• transmetalation
• carbometalation
• Hydrometalation
• Elektronübertragung
• Beseitigung des Betas-hydride
• Organometallic-Ersatz-Reaktion
• mit dem Kohlenstoffwasserstoffband-Aktivierung
• cyclometalation
• Wandernde Einfügung
• Abstraktion von Nucleophilic

Geschichte

Frühe Entwicklungen in der organometallic Chemie schließen die Synthese von Louis Claude Cadet von Methyl-Arsen-Zusammensetzungen ein, die mit cacodyl, dem Komplex des Platin-Äthylens von William Christopher Zeise, der Entdeckung von Edward Frankland von dimethyl Zink, der Entdeckung von Ludwig Mond von Ni (CO) und den Organomagnesium-Zusammensetzungen von Victor Grignard verbunden sind. Die reichlichen und verschiedenen Produkte von Kohle und Erdöl haben zu Ziegler-Natta, Fischer-Tropsch, hydroformylation Katalyse geführt, die CO, H, und alkenes als feedstocks und ligands anstellen.

Tetraethyllead wurde vorher mit Benzin als ein Antischlag-Agent verbunden. Wegen der Giftigkeit der Leitung wird es, sein Ersatz nicht mehr verwendet, der andere Organometallic-Zusammensetzungen wie ferrocene und Methylcyclopentadienyl-Mangan tricarbonyl (MMT) ist.

Die Anerkennung der organometallic Chemie als ein verschiedenes Teilfeld hat in den Nobelpreisen Ernst Fischer und Geoffrey Wilkinson für die Arbeit an metallocenes kulminiert. 2005 haben Yves Chauvin, Robert H. Grubbs und Richard R. Schrock den Nobelpreis für metallkatalysierten olefin metathesis geteilt.

Chemie-Zeitachse von Organometallic

• 1760 untersucht Louis Claude Cadet de Gassicourt Tinten, die auf Kobalt-Salzen gestützt sind, und isoliert Cacodyl von Kobalt-Mineral, das Arsen enthält
• 1827 das Salz von Zeise ist das erste Platin / olefin Komplex
• 1848 Edward Frankland entdeckt diethylzinc
• 1863 Charles Friedel und James Crafts bereitet organochlorosilanes vor
• 1890 Ludwig Mond entdeckt Nickel carbonyl
• 1899-Einführung der Reaktion von Grignard
• 1900 Paul Sabatier arbeitet an hydrogenation organischen Zusammensetzungen mit Metallkatalysatoren. Hydrogenation von Fetten startet Fortschritte in der Nahrungsmittelindustrie, sieh Margarine
• 1909 Paul Ehrlich führt Salvarsan für die Behandlung der Syphilis, ein frühes Arsen ein, hat organometallic Zusammensetzung gestützt
• 1912-Nobelpreis Victor Grignard und Paul Sabatier
• 1930 Arbeiten von Henry Gilman an Lithium cuprates, sieh Reagens von Gilman
• 1951 Walter Hieber wurde dem Preis von Alfred Stock für seine Arbeit mit Metall carbonyl Chemie zuerkannt.
• 1951 Ferrocene werden entdeckt
• 1963-Nobelpreis für Karl Ziegler und Giulio Natta auf Ziegler-Natta Katalysator
• 1965-Entdeckung von cyclobutadieneiron tricarbonyl
• 1968 Verflixt Reaktion
• 1973-Nobelpreis Geoffrey Wilkinson und Ernst Otto Fischer auf dem belegten Butterbrot setzt zusammen
• 1981-Nobelpreis Roald Hoffman und Kenichi Fukui für die Entwicklung der Regierungen von Woodward-Hoffman
• 2005-Nobelpreis Yves Chauvin, Robert Grubbs und Richard Schrock auf metallkatalysiertem alkene metathesis
• 2010-Nobelpreis Richard F. Heck, Ei-ichi Negishi, Akira Suzuki

Organometallics

• Periode 2 Elemente: Organolithium-Chemie, organoberyllium Chemie, organoborane Chemie,
• Periode 3 Elemente: Organomagnesium-Chemie, organoaluminum Chemie, organosilicon Chemie
• Periode 4 Elemente: Organotitanium-Chemie, organochromium Chemie, organomanganese Chemie organoiron Chemie, organocobalt Chemie organonickel Chemie, organocopper Chemie, organozinc Chemie, organogallium Chemie, organogermanium Chemie
• Periode 5 Elemente: Organoruthenium-Chemie. Organopalladium-Chemie, organosilver Chemie, organocadmium Chemie, organoindium Chemie, organotin Chemie
• Periode 6 Elemente: Organolanthanide-Chemie, organoosmium Chemie, organoiridium Chemie, organoplatinum Chemie, organogold Chemie, organomercury Chemie, organothallium Chemie, organolead Chemie

Siehe auch

• Chelation
• Chemie von Bioorganometallic
• Green-Davies-Mingos herrscht

• Überbrücken carbonyl
• Infrarotspektroskopie von Metall Carbonyls
• Fotochemische Generation von Fp
• Zusammensetzungen von Kohlenstoff mit anderen Elementen im Periodensystem:

Außenverbindungen

• MIT OpenCourseWare: Organometallic Chemie
• Organometallic HyperTextbook von Rob Toreki

• die Webauflistung von US-Chemikern, die sich auf die organometallic Chemie spezialisieren