Organometallic chemistry
Estudo de compostos com ligações metal-carbono, unindo química inorgânica e orgânica.
A química organometálica é o estudo de compostos que contêm pelo menos uma ligação entre um átomo de carbono de uma molécula orgânica e um metal, abrangendo metais alcalinos, alcalino-terrosos e de transição, e frequentemente estendida para incluir metaloides como boro, silício e selênio. Ligações ao carbono inorgânico, como o monóxido de carbono em carbonilos metálicos, cianeto ou carbeto, também são geralmente consideradas organometálicas. O campo mescla aspectos da química inorgânica e orgânica tradicionais. Compostos organometálicos são amplamente utilizados tanto estequiometricamente em reações de pesquisa e industriais, quanto como catalisadores para acelerar processos como catálise homogênea, produzindo polímeros, fármacos e outros produtos práticos. Exemplos notáveis incluem os reagentes de Gilman (contendo lítio e cobre), reagentes de Grignard (contendo magnésio) e compostos de metais de transição como tetracarbonilníquel e ferroceno. Outros exemplos são compostos de organolítio como o n-butillítio, compostos de organozinco como o dietilzinco, compostos de organoestanho como o hidreto de tributilestanho, compostos de organoborano como o trietilborano e compostos de organoalumínio como o trimetilalumínio. Um complexo organometálico de ocorrência natural é a metilcobalamina, uma forma de Vitamina B12 que apresenta uma ligação cobalto-metila, estudada no subcampo da química bioorganometálica. A ligação metal-carbono nesses compostos é geralmente altamente covalente; para elementos altamente eletropositivos como lítio e sódio, o ligante de carbono exibe caráter carbaniônico. Muitos compostos organometálicos são sólidos à temperatura ambiente, embora alguns sejam líquidos ou líquidos voláteis, como o tetracarbonilníquel. Muitos são sensíveis ao ar, e alguns, como o trietilalumínio, são pirofóricos, inflamando-se ao contato com o ar. A contagem de elétrons, particularmente a regra dos 18 elétrons, ajuda a prever a estabilidade de complexos como carbonilos e hidretos metálicos, com a hapticidade descrevendo o número de átomos ligantes contíguos coordenados a um metal.
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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Contexto e história
A química organometálica é o estudo de compostos que contêm pelo menos uma ligação entre um átomo de carbono de uma molécula orgânica e um metal, incluindo metais alcalinos, alcalino-terrosos e de transição, e às vezes é ampliada para incluir metaloides como boro, silício e selênio. Ligações ao carbono inorgânico, como aquelas em monóxido de carbono (carbonilos metálicos), cianeto ou carbeto, também são geralmente consideradas organometálicas. O campo combina aspectos da química inorgânica e orgânica tradicionais. Compostos organometálicos são distinguidos pelo prefixo "organo-" e incluem todos os compostos com uma ligação metal–carbono a um grupo organila. Exemplos incluem reagentes de Gilman (contendo lítio e cobre), reagentes de Grignard (contendo magnésio), compostos de organolítio como o n-butillítio, compostos de organozinco como o dietilzinco, compostos de organoestanho como o hidreto de tributilestanho, compostos de organoborano como o trietilborano e compostos de organoalumínio como o trimetilalumínio. Exemplos de metais de transição incluem tetracarbonilníquel e ferroceno. Um complexo organometálico de ocorrência natural é a metilcobalamina, uma forma de Vitamina B12 contendo uma ligação cobalto–metila, estudada em química bioorganometálica. A ligação metal–carbono é geralmente altamente covalente; para elementos altamente eletropositivos como lítio e sódio, o ligante de carbono exibe caráter carbaniônico. A maioria dos compostos organometálicos são sólidos à temperatura ambiente, embora alguns sejam líquidos ou líquidos voláteis. Muitos são sensíveis ao ar, e alguns, como o trietilalumínio, são pirofóricos e inflamam ao contato com o ar. A regra dos 18 elétrons é útil para prever estabilidades de complexos como carbonilos e hidretos metálicos.
Guia do leitor
A química organometálica é significativa porque fornece a compreensão fundamental e as ferramentas práticas para criar compostos com ligações diretas metal-carbono, que são essenciais em aplicações tanto estequiométricas quanto catalíticas. Os conceitos do campo, como a regra dos 18 elétrons, a hapticidade e o princípio isolobal, ajudam a prever estabilidade, reatividade e geometria preferida de complexos organometálicos. Esses compostos são cruciais na catálise industrial para produzir polímeros, fármacos e outros produtos. O subcampo da química bioorganometálica estuda complexos organometálicos de ocorrência natural como a metilcobalamina (uma forma de Vitamina B12). Grubbs e Richard R. Schrock pela metátese de olefinas catalisada por metais. O campo continua a depender de técnicas livres de ar, como caixas de luvas e linhas de Schlenk, devido à alta reatividade de muitos compostos organometálicos com oxigênio e umidade.
Perguntas Frequentes
Quem é a química organometálica?
A química organometálica é o ramo da química focado em moléculas nas quais um átomo de carbono forma uma ligação direta com um átomo de metal, abrangendo metais alcalinos, metais de transição e, às vezes, metaloides como boro ou silício. Ela ocupa uma posição única de ponte entre a química orgânica e inorgânica, utilizando ferramentas e ideias de ambos os lados.
Pelo que a química organometálica é conhecida?
Sua força característica é servir como um catalisador que acelera dramaticamente reações usadas para construir polímeros, fármacos e outros produtos industriais. Ela também aparece como um reagente estequiométrico tanto em pesquisa laboratorial quanto em manufatura em larga escala, onde participa diretamente na formação de novas ligações químicas.
Quais são os companheiros mais famosos da química organometálica?
O elenco favorito inclui reagentes de Grignard, reagentes de Gilman, o icônico composto sanduíche ferroceno, tetracarbonilníquel e a biologicamente crucial metilcobalamina. Cada um destaca um sabor diferente de ligação metal-carbono e ocupa seu próprio nicho em síntese ou biologia.
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