Organometaalchemie

Organometaalchemie is die studie van organometaalverbindings, chemiese verbindings wat ten minste een chemiese binding bevat tussen 'n koolstofatoom van 'n organiese molekule en 'n metaal, insluitend alkalimetale, aardalkalimetale en oorgangsmetale, en soms verbreed om metalloïede soos boor en silikon in te sluit.[1] Afgesien van bindings aan organylfragmente of molekules, word bindings aan 'anorganiese' koolstof, soos koolstofmonoksied (metaalkarboniel), sianied of karbied, ook algemeen as organometaal beskou.

Sommige verwante verbindings soos oorgangsmetaalhidriede en metaalfosfienkomplekse word dikwels in die besprekings van organometaalverbindings ingesluit, hoewel dit streng gesproke nie noodwendig organometaal is nie. Die verwante maar duidelike term "metaalorganiese verbinding" verwys na metaalbevattende verbindings wat nie direkte metaal-koolstofbindings het nie, maar wat organiese ligande bevat. Metaal β-diketonate, alkoxiede, dialkylamiede en metaalfosfienkomplekse is verteenwoordigende lede van hierdie klas.

Die veld van organometaalchemie kombineer aspekte van tradisionele anorganiese en organiese chemie.[2]

GeskiedenisWysig

Vroeë ontwikkelings in organometaalchemie sluit in die samestelling van Louis Claude Cadet van metielarseenverbindings, William Christopher Zeise[3] se platinum-etileenkompleks,[4] Edward Frankland se ontdekking van dietielzink en dimetielzink, Ludwig Mond se ontdekking van Ni(CO)4,[1] en Victor Grignard se organomagnesiumverbindings.

Pruisiese blou, 'n yster-sianiedkompleks, is die eerste keer in 1706 deur die verfvervaardiger Johann Jacob Diesbach voorberei as die eerste koördineringspolimeer en sintetiese materiaal wat 'n metaal-koolstofbinding bevat.[1]

Die oorvloedige en uiteenlopende produkte uit steenkool en ruolie het gelei tot Ziegler–Natta, Fischer–Tropsch, hidroformieleringskatalise wat CO, H2 en alkene as voedingsmiddels en ligande gebruik.

Die erkenning van organometaalchemie as 'n duidelike subveld het uitgeloop op die Nobelpryse aan Ernst Fischer en Geoffrey Wilkinson vir die werk aan metallosene. In 2005 het Yves Chauvin, Robert H. Grubbs en Richard R. Schrock die Nobelprys gedeel vir metaal-gekataliseerde olefienmetatese (herverdeling van fragmente van alkene deur die breek en herlewing van koolstof-koolstof-dubbele bindings).[5]

Organometaalverbindings teenoor koördineringsverbindings met organiese ligandeWysig

Ferroseen
Ferroseen 3D
Ruwe ferroseen
Butadieen
1,5-siklo-oktadieen
Siklopentadiënied-anioon

Baie organiese komplekse het koördineringsbindings (waar die twee elektrone in die binding van een atoom afkomstig is) tussen 'n metaal en 'n organiese ligande. Die organiese ligande bind die metaal dikwels deur 'n heteroatoom soos suurstof of stikstof, en sulke verbindings word as koördinasieverbindings beskou. As een van die ligande egter 'n direkte metaal-koolstof-binding vorm, word die kompleks meestal as organometaal beskou, byvoorbeeld [(C6H6)Ru(H2O)3]2+. Verder word baie lipofiele verbindings (bindings wat geneig is om met lipiede of vette te vorm) soos metaalasetielacetonate en metaalalkoksiede "metaalorganika" genoem.

Die status van verbindings waarin die anioon 'n gedelokaliseerde struktuur het waarin die negatiewe lading gedeel word met 'n atoom wat meer elektronegatief as koolstof is, soos in enolate ('n alkeen met 'n hidroksielgroep aan die een einde van die alkeen-dubbelbinding), kan verander van die aard van die anioongroep, die metaalioon en moontlik die medium. In die afwesigheid van direkte strukturele bewyse vir 'n koolstof-metaalbinding, word sulke verbindings nie as organometaal beskou nie. Byvoorbeeld, litium-enolate bevat dikwels slegs Li-O-bindings en is nie organometaal nie, terwyl sink-enolate beide Zn-O-bindings en Zn-C-bindings bevat, en hulle is organometaal van aard.

'n Kenmerkende organometaalverbinding is ferroseen. Dit is n molekulêre stof en sy molekule bestaan uit 'n toebroodjie van twee siklopentadiënied-anione met 'n ysteratoom daartussen. In hierdie komplekse speel metaal-koolstof-bindings 'n groot rol. Ander ligande wat dikwels gebruik word is butadieen en 1,5-siklo-oktadieen.[6]

'n Oorgangsmetaalalkylkompleks what natuurlik voorkom is metielkobalamien ('n vorm van vitamien B12), met 'n kobalt-metielbinding. Hierdie subgroep van komplekse word dikwels bespreek binne die subveld van bio-organometaalchemie.[7] Ter illustrasie van die vele funksies van die B12-afhanklike ensieme, kataliseer die MTR-ensiem (5-metieltetrahydrofolaat-homosisteïen metieltransferase) die oordrag van 'n metielgroep van 'n stikstof op N5-metiel-tetrahidrofolaat na die swael van homosisteïen ​​om metionien te produseer.

Die status van verbindings waarin die anioon 'n gedelokaliseerde struktuur het waarin die negatiewe lading gedeel word met 'n atoom wat meer elektronegatief as koolstofis, soos in enolate ('n alkeen met 'n hidroksielgroep aan die een einde van die alkeen-dubbelbinding), kan verander van die aard van die anioongroep, die metaalioon en moontlik die medium. In die afwesigheid van direkte strukturele bewyse vir 'n koolstof-metaalbinding, word sulke verbindings nie as organometaal beskou nie. Byvoorbeeld, litium-enolate bevat dikwels slegs Li-O-bindings en is nie organometaal nie, terwyl sink-enolate (Reformatsky-reagense) beide Zn-O- en Zn-C-bindings bevat, en hulle is organometaal van aard

VerwysingsWysig

  1. 1,0 1,1 1,2 Crabtree, Robert H. (2009). Die organometaalchemie van die oorgangsmetale (in Engels) (5de uitg.). Hoboken, N.J: John Wiley and Sons. ISBN 0-470-25762-8. OCLC 268790870.
  2. Oliveira, José; Elschenbroich, Christoph (2006). Organometallics (in Engels) (3de uitg.). Weinheim: Wiley-VCH-Verl. ISBN 978-3-527-29390-2.
  3. Hunt, L. B. (1984). “Die eerste organometaalverbindings: William Christopher Zeise en sy platinumkomplekse” (in Engels). Platinum Metals Review 28 (2): 76–83.
  4. Zeise, W. C. (1831). “Von der Wirkung zwischen Platinchlorid und Alkohol, und von den dabei entstehenden neuen Substanzen” (in Duits). Annalen der Physik 97 (4): 497–541. doi:10.1002/andp.18310970402.
  5. Dragutan, V.; Dragutan, I.; Balaban, A. T. (2006). “2005 Nobelprys vir Chemie” (in Engels). Platinum Metals Review 50 (1): 35–37. doi:10.1595/147106706X94140.
  6. 'n Inleiding tot organometaalchemie (Engels) (PDF). Argief geskep van die oorspronklike op 17 Mei 2018. URL besoek op 13 Januarie 2020.
  7. Berg, Jeremy M.; Lippard, Stephen J. (1994). Beginsels van bio-organiese chemie (in Engels). Mill Valley: University Science Books. ISBN 978-0-935702-73-6.