Chemistry & Materials Codexery

Organometallic chemistry

金属-炭素結合を持つ化合物の研究であり、無機化学と有機化学を橋渡しする。

有機金属化学は、有機分子の炭素原子と金属(アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属を含む)との間に少なくとも一つの結合を持つ化合物を研究する学問であり、ホウ素、ケイ素、セレンなどの半金属も対象に含めることが多い。また、金属カルボニル中の一酸化炭素、シアン化物、炭化物などの無機炭素との結合も、一般に有機金属とみなされる。この分野は、伝統的な無機化学と有機化学の両方の側面を融合している。有機金属化合物は、研究や工業反応において化学量論的に広く使用されるほか、均一系触媒などのプロセスを加速する触媒としても利用され、ポリマー、医薬品、その他の実用的な製品を生み出している。代表的な例として、ギルマン試薬(リチウムと銅を含む)、グリニャール試薬(マグネシウムを含む)、テトラカルボニルニッケルやフェロセンなどの遷移金属化合物が挙げられる。その他の例としては、n-ブチルリチウムなどの有機リチウム化合物、ジエチル亜鉛などの有機亜鉛化合物、トリブチルスズヒドリドなどの有機スズ化合物、トリエチルボランなどの有機ホウ素化合物、トリメチルアルミニウムなどの有機アルミニウム化合物がある。天然に存在する有機金属錯体としては、コバルト-メチル結合を持つビタミンB12の一種であるメチルコバラミンがあり、生物有機金属化学のサブフィールドで研究されている。これらの化合物における金属-炭素結合は一般に高度に共有結合性であり、リチウムやナトリウムなどの電気陽性度の高い元素では、炭素配位子はカルバニオン性を示す。多くの有機金属化合物は室温で固体であるが、テトラカルボニルニッケルのように液体または揮発性液体であるものもある。多くは空気に敏感であり、トリエチルアルミニウムのように空気と接触すると発火する自然発火性のものもある。電子計数、特に18電子則は、金属カルボニルや水素化物などの錯体の安定性を予測するのに役立ち、ハプティシティは金属に配位する連続した配位子原子の数を表す。

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

Facts from the source article.

背景と経緯

有機金属化学は、有機分子の炭素原子と金属(アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属を含む)との間に少なくとも一つの結合を持つ化合物を研究する学問であり、ホウ素、ケイ素、セレンなどの半金属にまで拡張されることもある。一酸化炭素(金属カルボニル)、シアン化物、炭化物などの無機炭素との結合も、一般に有機金属とみなされる。この分野は、伝統的な無機化学と有機化学の両方の側面を組み合わせている。有機金属化合物は接頭辞「オルガノ-」で区別され、有機基への金属-炭素結合を持つすべての化合物を含む。例としては、ギルマン試薬(リチウムと銅を含む)、グリニャール試薬(マグネシウムを含む)、n-ブチルリチウムなどの有機リチウム化合物、ジエチル亜鉛などの有機亜鉛化合物、トリブチルスズヒドリドなどの有機スズ化合物、トリエチルボランなどの有機ホウ素化合物、トリメチルアルミニウムなどの有機アルミニウム化合物が挙げられる。遷移金属の例としては、テトラカルボニルニッケルやフェロセンがある。天然に存在する有機金属錯体としては、コバルト-メチル結合を持つビタミンB12の一種であるメチルコバラミンがあり、生物有機金属化学で研究されている。金属-炭素結合は一般に高度に共有結合性であり、リチウムやナトリウムなどの電気陽性度の高い元素では、炭素配位子はカルバニオン性を示す。ほとんどの有機金属化合物は室温で固体であるが、液体または揮発性液体であるものもある。多くは空気に敏感であり、トリエチルアルミニウムなどの一部は自然発火性で、空気と接触すると発火する。18電子則は、金属カルボニルや水素化物などの錯体の安定性を予測するのに有用である。

読者ガイド

有機金属化学は、金属-炭素結合を直接持つ化合物を作り出すための基本的な理解と実用的なツールを提供する点で重要であり、これは化学量論的用途と触媒用途の両方で不可欠である。この分野の概念、例えば18電子則、ハプティシティ、等核類似原理は、有機金属錯体の安定性、反応性、および好ましい幾何構造を予測するのに役立つ。これらの化合物は、ポリマー、医薬品、その他の製品を製造するための工業触媒において極めて重要である。生物有機金属化学のサブフィールドでは、メチルコバラミン(ビタミンB12の一種)などの天然に存在する有機金属錯体を研究する。グラブスとリチャード・R・シュロックは、金属触媒によるオレフィンメタセシスで知られる。この分野は、多くの有機金属化合物が酸素や水分と高い反応性を示すため、グローブボックスやシュレンクラインなどの空気非接触技術に引き続き依存している。

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