Organometallic chemistry
Untersuchung von Verbindungen mit Metall-Kohlenstoff-Bindungen, die anorganische und organische Chemie verbindet.
Die metallorganische Chemie befasst sich mit Verbindungen, die mindestens eine Bindung zwischen einem Kohlenstoffatom eines organischen Moleküls und einem Metall aufweisen. Dies umfasst Alkali-, Erdalkali- und Übergangsmetalle und wird oft auf Halbmetalle wie Bor, Silicium und Selen ausgeweitet. Auch Bindungen zu anorganischem Kohlenstoff, wie Kohlenmonoxid in Metallcarbonylen, Cyanid oder Carbid, werden in der Regel als metallorganisch betrachtet. Das Fachgebiet vereint Aspekte der traditionellen anorganischen und organischen Chemie. Metallorganische Verbindungen werden sowohl stöchiometrisch in Forschung und industriellen Reaktionen als auch als Katalysatoren zur Beschleunigung von Prozessen wie der homogenen Katalyse eingesetzt, um Polymere, Pharmazeutika und andere praktische Produkte herzustellen. Bekannte Beispiele sind Gilman-Reagenzien (mit Lithium und Kupfer), Grignard-Reagenzien (mit Magnesium) sowie Übergangsmetallverbindungen wie Tetracarbonylnickel und Ferrocen. Weitere Beispiele sind Organolithiumverbindungen wie n-Butyllithium, Organozinkverbindungen wie Diethylzink, Organozinnverbindungen wie Tributylzinnhydrid, Organoboranverbindungen wie Triethylboran und Organoaluminiumverbindungen wie Trimethylaluminium. Ein natürlich vorkommender metallorganischer Komplex ist Methylcobalamin, eine Form von Vitamin B12 mit einer Cobalt-Methyl-Bindung, die im Teilgebiet der bioorganometallischen Chemie untersucht wird. Die Metall-Kohlenstoff-Bindung in diesen Verbindungen ist im Allgemeinen stark kovalent; bei stark elektropositiven Elementen wie Lithium und Natrium zeigt der Kohlenstoffligand carbanionischen Charakter. Viele metallorganische Verbindungen sind bei Raumtemperatur fest, obwohl einige flüssig oder leicht flüchtig sind, wie z. B. Nickeltetracarbonyl. Viele sind luftempfindlich, und einige, wie Triethylaluminium, sind pyrophor und entzünden sich bei Kontakt mit Luft. Die Elektronenzählung, insbesondere die 18-Elektronen-Regel, hilft, die Stabilität von Komplexen wie Metallcarbonylen und Hydriden vorherzusagen, wobei die Haptizität die Anzahl der zusammenhängenden Ligandenatome beschreibt, die an ein Metall koordiniert sind.
Quick Facts
- Field
- Chemistry
- Known for
- Study of compounds with metal-carbon bonds; catalysts for polymerization, pharmaceuticals, and industrial reactions
- Key concepts
- 18-electron rule
- hapticity
- isolobal principle
- air-free techniques
- Notable compounds
- Grignard reagents
- Gilman reagents
- ferrocene
- nickel tetracarbonyl
- methylcobalamin
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Leserleitfaden
Die metallorganische Chemie ist bedeutend, weil sie das grundlegende Verständnis und die praktischen Werkzeuge zur Herstellung von Verbindungen mit direkten Metall-Kohlenstoff-Bindungen liefert, die sowohl in stöchiometrischen als auch in katalytischen Anwendungen unerlässlich sind. Die Konzepte des Fachgebiets, wie die 18-Elektronen-Regel, die Haptizität und das Isolobalprinzip, helfen, die Stabilität, Reaktivität und bevorzugte Geometrie metallorganischer Komplexe vorherzusagen. Diese Verbindungen sind in der industriellen Katalyse zur Herstellung von Polymeren, Pharmazeutika und anderen Produkten von entscheidender Bedeutung. Das Teilgebiet der bioorganometallischen Chemie untersucht natürlich vorkommende metallorganische Komplexe wie Methylcobalamin (eine Form von Vitamin B12). Grubbs und Richard R. Schrock für die metallkatalysierte Olefinmetathese. Das Fachgebiet ist aufgrund der hohen Reaktivität vieler metallorganischer Verbindungen gegenüber Sauerstoff und Feuchtigkeit weiterhin auf luftfreie Techniken wie Handschuhboxen und Schlenk-Linien angewiesen.
Häufig gestellte Fragen
Wer ist die metallorganische Chemie?
Die metallorganische Chemie ist der Zweig der Chemie, der sich auf Moleküle konzentriert, in denen ein Kohlenstoffatom eine direkte Bindung mit einem Metallatom eingeht. Dies umfasst Alkalimetalle, Übergangsmetalle und manchmal Halbmetalle wie Bor oder Silicium. Sie nimmt eine einzigartige Brückenstellung zwischen organischer und anorganischer Chemie ein und greift auf Werkzeuge und Ideen aus beiden Bereichen zurück.
Wofür ist die metallorganische Chemie bekannt?
Ihre charakteristische Stärke liegt darin, als Katalysator zu dienen, der Reaktionen zur Herstellung von Polymeren, Pharmazeutika und anderen industriellen Produkten dramatisch beschleunigt. Sie tritt auch als stöchiometrisches Reagenz sowohl in der Laborforschung als auch in der großtechnischen Produktion auf, wo sie direkt an der Knüpfung neuer chemischer Bindungen beteiligt ist.
Wer sind die berühmtesten Begleiter der metallorganischen Chemie?
Zu den beliebtesten Vertretern gehören Grignard-Reagenzien, Gilman-Reagenzien, die ikonische Sandwichverbindung Ferrocen, Nickeltetracarbonyl und das biologisch entscheidende Methylcobalamin. Jeder von ihnen zeigt eine andere Facette der Metall-Kohlenstoff-Bindung und hat seine eigene Nische in der Synthese oder Biologie.
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