第二十七章 金属有机化学和元素有机化学
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金属有机化学基础-过渡金属有机化合物的基元反应页数:57
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高中化学全套思维导图(高清版)
高中化学全套思维导图(高清版)第一章：物质的组成与结构1. 物质的分类纯净物：单质、化合物混合物：溶液、胶体、悬浊液2. 原子结构原子核：质子、中子电子：电子云、能级3. 元素周期表周期律：周期、族元素周期表的排列：原子序数、电子排布第二章：化学键与化学反应1. 化学键离子键：离子化合物共价键：共价化合物金属键：金属单质2. 化学反应反应类型：合成反应、分解反应、置换反应、复分解反应化学方程式：平衡、反应物、物第三章：溶液与胶体1. 溶液溶质、溶剂溶液的浓度：摩尔浓度、质量浓度、体积浓度2. 胶体胶体粒子：分散相、分散介质胶体的性质：丁达尔效应、布朗运动第四章：酸碱反应与盐类1. 酸碱反应酸、碱的定义中和反应：酸碱反应、盐和水2. 盐类盐的分类：正盐、酸式盐、碱式盐盐的水解：酸碱盐、盐的水解平衡第五章：氧化还原反应1. 氧化还原反应氧化剂、还原剂氧化还原反应的配平2. 电化学原电池：电极反应、电池反应电解质：电解质溶液、电解反应第六章：有机化学1. 有机化合物的分类烃类：烷烃、烯烃、炔烃含氧有机物：醇、酚、醚、醛、酮、羧酸、酯2. 有机反应加成反应、消除反应、取代反应、重排反应第七章：化学实验1. 实验基本操作仪器使用、实验步骤、数据处理2. 化学实验安全实验室安全规范、急救措施第八章：化学计算1. 化学计量学摩尔质量、摩尔体积、物质的量2. 化学反应速率与化学平衡反应速率方程、速率常数、化学平衡常数第九章：环境化学1. 环境污染大气污染、水污染、土壤污染2. 环境保护绿色化学、可持续发展第十章：化学与生活1. 化学在生活中的应用食品、药品、化妆品、材料2. 化学与社会化学在工业、农业、医疗、能源等领域的应用第十一章：物质的量与物质的量浓度1. 物质的量物质的量的定义：摩尔物质的量的计算：摩尔质量、物质的量浓度2. 摩尔体积摩尔体积的定义：摩尔体积摩尔体积的计算：气体摩尔体积、液体摩尔体积、固体摩尔体积第十二章：化学反应速率与化学平衡1. 化学反应速率化学反应速率的定义：速率影响化学反应速率的因素：温度、浓度、催化剂、表面积2. 化学平衡化学平衡的定义：平衡状态化学平衡的建立：平衡常数、平衡反应物和物的浓度第十三章：氧化还原反应与电化学1. 氧化还原反应氧化还原反应的定义：氧化剂、还原剂氧化还原反应的类型：单一置换反应、复分解反应、合成反应、分解反应2. 电化学电化学的定义：电流、电极电化学反应：原电池、电解池第十四章：有机化学1. 有机化合物的分类烃类：烷烃、烯烃、炔烃含氧有机物：醇、酚、醚、醛、酮、羧酸、酯2. 有机反应加成反应、消除反应、取代反应、重排反应第十五章：化学实验1. 实验基本操作仪器使用、实验步骤、数据处理2. 化学实验安全实验室安全规范、急救措施第十六章：化学计算1. 化学计量学摩尔质量、摩尔体积、物质的量2. 化学反应速率与化学平衡反应速率方程、速率常数、化学平衡常数第十七章：环境化学1. 环境污染大气污染、水污染、土壤污染2. 环境保护绿色化学、可持续发展第十八章：化学与生活1. 化学在生活中的应用食品、药品、化妆品、材料2. 化学与社会化学在工业、农业、医疗、能源等领域的应用第十九章：物质的组成与结构1. 物质的分类纯净物：单质、化合物混合物：溶液、胶体、悬浊液2. 原子结构原子核：质子、中子电子：电子云、能级3. 元素周期表周期律：周期、族元素周期表的排列：原子序数、电子排布第二十章：化学键与化学反应1. 化学键离子键：离子化合物共价键：共价化合物金属键：金属单质2. 化学反应反应类型：合成反应、分解反应、置换反应、复分解反应化学方程式：平衡、反应物、物第二十一章：溶液与胶体1. 溶液溶质、溶剂溶液的浓度：摩尔浓度、质量浓度、体积浓度2. 胶体胶体粒子：分散相、分散介质胶体的性质：丁达尔效应、布朗运动第二十二章：酸碱反应与盐类1. 酸碱反应酸、碱的定义中和反应：酸碱反应、盐和水2. 盐类盐的分类：正盐、酸式盐、碱式盐盐的水解：酸碱盐、盐的水解平衡第二十三章：氧化还原反应1. 氧化还原反应氧化剂、还原剂氧化还原反应的配平2. 电化学原电池：电极反应、电池反应电解质：电解质溶液、电解反应第二十四章：有机化学1. 有机化合物的分类烃类：烷烃、烯烃、炔烃含氧有机物：醇、酚、醚、醛、酮、羧酸、酯2. 有机反应加成反应、消除反应、取代反应、重排反应第二十五章：化学实验1. 实验基本操作仪器使用、实验步骤、数据处理2. 化学实验安全实验室安全规范、急救措施第二十六章：化学计算1. 化学计量学摩尔质量、摩尔体积、物质的量2. 化学反应速率与化学平衡反应速率方程、速率常数、化学平衡常数第二十七章：环境化学1. 环境污染大气污染、水污染、土壤污染2. 环境保护绿色化学、可持续发展第二十八章：化学与生活1. 化学在生活中的应用食品、药品、化妆品、材料2. 化学与社会化学在工业、农业、医疗、能源等领域的应用。
金属有机化学1省公开课一等奖全国示范课微课金奖课件
第19页
离子键型金属元素
第20页
离子键极性 M—C之间离子键和共价键区分
M—C之间极性程度
电正性越大金属元素 和碳原子成键后离子极性也越大
第21页
离子键型金属有机化合物
大多是白色盐状晶体或无定型固体 难溶于烃类等有机溶剂 在非水溶剂中有导电现象
常见化合物有乙基钠、乙炔钠、甲基锂等
C 2 H 5 N a H C C N a C H 3 L i
第四章 金属有机化学
Metal-organic Chemistry
第1页
本章关键点
➢ 金属有机化合物结构和命名 ➢ 金属有机化合物性质、稳定性和反应性 ➢ 过渡金属有机化合物基元反应 ➢ 过渡金属有机化合物催化循环过程
第2页
金属有机化学概述
“生命力”学说 无机化学和有机化学沟通
NH3 + HOCN
第31页
(CH3)3Al成键情况
CH3
Al原子电子构型: 1S2 2S2 2P6 3S2 3P1 Al CH3
H 3 C C H 3 CH3
A l C H 3 CH3
H3CAl
Al CH3
H3C
CH3
H 3 C A l
H 3 C
C H 3 A l
C H 3
CH3
第32页
乙硼烷 B2H6 结构
B原子电子构型: 1S2 2S2 2P1 C原子电子构型: 1S2 2S2 2P2
第45页
M M
M
M M
环戊二烯能够1、 3、5参加配位而提供电子数不 同；环辛四烯也能够经过2、 4、 6. 8与金属进 行配位，一样提供不一样电子数
第46页
18-16 电子规则
对于大量过渡金属有机化合物来说，比较稳定存在基本上有一 个特点: 化合物中金属壳电子构型往往是18个电子或16个电子，而且这 些经过大量试验得到了验证。 由此得出结论: 含有18或16价电子个数结构过渡金属有机化合物是比较稳定 在过渡金属有机化合物参加反应中，各中间体金属价电子数将 是18或16个
离子键型金属元素
第20页
离子键极性 M—C之间离子键和共价键区分
M—C之间极性程度
电正性越大金属元素 和碳原子成键后离子极性也越大
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离子键型金属有机化合物
大多是白色盐状晶体或无定型固体 难溶于烃类等有机溶剂 在非水溶剂中有导电现象
常见化合物有乙基钠、乙炔钠、甲基锂等
C 2 H 5 N a H C C N a C H 3 L i
第四章 金属有机化学
Metal-organic Chemistry
第1页
本章关键点
➢ 金属有机化合物结构和命名 ➢ 金属有机化合物性质、稳定性和反应性 ➢ 过渡金属有机化合物基元反应 ➢ 过渡金属有机化合物催化循环过程
第2页
金属有机化学概述
“生命力”学说 无机化学和有机化学沟通
NH3 + HOCN
第31页
(CH3)3Al成键情况
CH3
Al原子电子构型: 1S2 2S2 2P6 3S2 3P1 Al CH3
H 3 C C H 3 CH3
A l C H 3 CH3
H3CAl
Al CH3
H3C
CH3
H 3 C A l
H 3 C
C H 3 A l
C H 3
CH3
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乙硼烷 B2H6 结构
B原子电子构型: 1S2 2S2 2P1 C原子电子构型: 1S2 2S2 2P2
第45页
M M
M
M M
环戊二烯能够1、 3、5参加配位而提供电子数不 同；环辛四烯也能够经过2、 4、 6. 8与金属进 行配位，一样提供不一样电子数
第46页
18-16 电子规则
对于大量过渡金属有机化合物来说，比较稳定存在基本上有一 个特点: 化合物中金属壳电子构型往往是18个电子或16个电子，而且这 些经过大量试验得到了验证。 由此得出结论: 含有18或16价电子个数结构过渡金属有机化合物是比较稳定 在过渡金属有机化合物参加反应中，各中间体金属价电子数将 是18或16个
第二十七章 金属有机化学和元素有机化学
第二十七章 金属有机化学和元素有机化学 （一）金属有机化学金属有机化学和配位化学是从有机化学发展起来的，目前已汇成一股洪流， 成为近代化学前沿领域之一。
它的发展打破了传统的有机化学和无机化学的界 限， 金属有机化学已成为有机化学主流之一， 它的发展又与理论化学、 合成化学、 催化、结构化学、生物无机化学、高分子科学等交织在一起。
什么是金属有机化合物？凡是化合物中含有碳—金属键的都是金属有机化 合物。
不言而喻，根据我国化学名词命名法，凡有金字偏旁的元素与碳成键的化 合物当属于金属有机，而有石字偏旁的元素（类金属）如硼、硅、砷与碳成键的 化合物，根据《Comprehensive organometallic chemistry》一书，亦搜罗在内。
1.历史回顾 金属有机化合物的发现很早，第一个 Zeise 盐 K［（CH =CH2）PtCl3］，发现 于 1827 年，第二个是 cocodyl［（CH3）2As-As（CH3）2］，发现于 1837 年；但前 者的结构则在发现后 100 多年才得到阐明， 后者在发现的当时曾被当作是自由基 ［（CH3）2As·］。
Zeise 盐的发现使化学家迷茫，但卡可基的发现受到大化学 家贝采里乌斯的热烈欢迎，认为证实了他的“基团理论”（radical theory）。
不幸的是，本生在他研究高毒性卡可基化合物时，因一次爆炸失去了一只眼睛， 并两次几乎因砷中毒死去。
2英国化学家弗兰克兰（Frankland，Sir Edward，1825—1899）是最先研究 金属有机分子的人。
在他那个时代，已知的有机物质都是由非金属元素组成的， 如碳、氢、氧、氮、硫、磷等，只有在蛋白质的大分子中有少数几个例外。
本生 前进了一步，他研究了含半金元素砷的有机化合物。
弗兰克兰接下去搞，制备出 小的有机分子， 像锌这样真正的金属原子构成了其中不可分割的组成部分。
这是 1850 年的事，足以使他于第二年在曼彻斯特的欧文大学获得教授职位。
金属有机化学课程教学大纲
课程教学大纲（course syllabus）
*学习目标(Learning Outcomes)
1．了解金属有机发展历程
2．掌握基本的主族金属有机试剂，并应用于合成生产中
3．掌握常见的过渡金属有机化学，了解最新的过渡金属有机化学发展趋势
*教学内容、进度安排及要求
(Class Schedule
&Requirements)
This course requires students to understand the development process of Organometallic Chemistry and significance; master common metal in Organometallic Chemistry’s applications; understand the latest research field of Organometallic Chemistry, and lay the foundation for future scientific research work.
其它
（More）
备注
（Notes）
备注说明：
1．带*内容为必填项。
2．课程简介字数为300-500字；课程大纲以表述清楚教学安排为宜，字数不限。
*课程性质
（Course Type）
专业课程
授课对象
（Target Audience）
致远荣誉计划—化学学生
*授课语言
(Language of Instruction)
中/英文
*开课院系
（School）
化学化工学院
先修课程
（Prerequisite）
基础无机化学，基础有机化学
*学习目标(Learning Outcomes)
1．了解金属有机发展历程
2．掌握基本的主族金属有机试剂，并应用于合成生产中
3．掌握常见的过渡金属有机化学，了解最新的过渡金属有机化学发展趋势
*教学内容、进度安排及要求
(Class Schedule
&Requirements)
This course requires students to understand the development process of Organometallic Chemistry and significance; master common metal in Organometallic Chemistry’s applications; understand the latest research field of Organometallic Chemistry, and lay the foundation for future scientific research work.
其它
（More）
备注
（Notes）
备注说明：
1．带*内容为必填项。
2．课程简介字数为300-500字；课程大纲以表述清楚教学安排为宜，字数不限。
*课程性质
（Course Type）
专业课程
授课对象
（Target Audience）
致远荣誉计划—化学学生
*授课语言
(Language of Instruction)
中/英文
*开课院系
（School）
化学化工学院
先修课程
（Prerequisite）
基础无机化学，基础有机化学
课程名称金属有机化学与催化-北京理工大学研究生院
课程名称：金属有机化学与催化一、课程编码：20-070300-106-17课内学时：36学分：2二、适用专业：有机化学、高分子化学、无机化学、物理化学、分析化学等化学类专业。
三、先修课程：配位化学、有机化学、无机化学、催化化学、高分子化学、材料化学等。
四、教学目的：通过本课程的学习，使研究生：1、了解金属有机化学的产生、发展、里程碑、前沿问题、未来展望；2、了解金属有机化学的基本概念、基本理论和基元反应；3、了解金属有机化合物的合成方法、物理和化学性质和应用；4、掌握各类重要金属有机化合物在有机小分子合成中的催化应用；5、掌握各类重要金属有机化合物在高分子合成中的催化应用。
五、教学方式：课堂讲授，材料自学与课堂讨论六、教学主要内容及对学生的要求：第一章绪论1.1第一节概述1.2掌握金属有机化学的基本概念及其与配位化学、元素有机化学的区别和联系1.3掌握金属有机化合物的辨析1.4掌握金属-碳键的分类1.5掌握金属有机化学发展年表1.6掌握金属有机化学发展里程碑事件1.7了解获得诺贝尔化学奖的金属有机化学经典研究1.8了解金属有机化学前沿问题和未来展望第二章金属有机化学的基本理论2.1配位化学反应的回顾：配体选择、配体配位数、金属氧化数和金属有机化合物的空间构型2.2晶体场理论2.3分子轨道理论2.418电子规则第三章基元反应3.1配体的配位和解离反应3.2氧化加成和还原消除反应3.3插入反应和消除(反插入)反应3.4和金属结合的配体的反应第四章主族金属有机化学4.1主族金属有机化合物的基础知识、合成和性质4.2有机锂试剂具体合成、物理和化学性质和应用4.3有机硅试剂具体合成、物理和化学性质和应用4.4有机镁试剂具体合成、物理和化学性质和应用4.5有机铝试剂具体合成、物理和化学性质和应用4.6有机锡试剂具体合成、物理和化学性质和应用第五章过渡金属有机化合物5.1σ-烃基过渡金属有机络合物的具体合成、物理和化学性质及应用5.1.1σ-烷基过渡金属有机络合物的具体合成、物理和化学性质及应用5.1.2σ-芳基过渡金属有机络合物的具体合成、物理和化学性质及应用5.1.3金属杂环络合物的具体合成、物理和化学性质及应用5.2过渡金属碳基化合物的具体合成、物理和化学性质及应用5.3过渡金属烯烃配合物的具体合成、物理和化学性质及应用5.4过渡金属炔烃、杂炔烃配合物的具体合成、物理和化学性质及应用5.5茂过渡金属化合物的具体合成、物理和化学性质及应用第六章过渡金属导向的有机合成-2009年诺贝尔化学奖偶联反应6.1Heck偶联反应6.2Kumada偶联反应6.3Suzuki偶联反应6.4Stille偶联反应6.5Negishi偶联反应6.6基于硅试剂的偶联反应6.7碳-杂原子键形成的偶联反应6.8酮的 -芳基化偶联反应第七章过渡金属导向的有机合成-2005年诺贝尔化学奖烯烃复分解反应7.1过渡金属导向的烯烃复分解反应的基本知识和机理7.2金属卡宾化合物的合成、性质和应用7.2.1亲电性金属卡宾7.2.2亲核性金属卡宾7.3金属卡拜化合物的合成、性质和应用第八章过渡金属导向的有机合成-2001年诺贝尔化学奖不对称氢化8.1过渡金属导向的催化加氢反应8.2过渡金属导向的不对称加氢反应第九章过渡金属导向的高分子合成-2000年诺贝尔化学奖导电高分子材料9.1材料导电能力的差异与原因9.2导电高分子材料的研究进展9.3导电高分子材料的导电机理9.4高分子材料导电能力的影响因素9.5导电高分子材料的应用第十章过渡金属导向的高分子合成-1962年诺贝尔化学奖烯烃配位聚合反应10.1过渡金属导向的烯烃配位聚合反应的基本知识和原理10.2Ziegler-Natta催化剂10.2茂金属催化剂10.4非茂前过渡金属催化剂10.5非茂后过渡金属催化剂10.6稀土金属催化剂的合成和应用七、考核与成绩评定成绩以百分制衡量。
第二十七章 自由基反应
自由基型链反应（chain reaction）
27.2.1.2 烯烃的氯化和溴化
氯化容易生成烯丙式氯代烃,温度越高，反应越快，收率越
高 烯烃与溴反应，容易发生加成（亲电加成），二不易发生 烯丙式溴化反应，但使用NBS作溴化剂或加入诱发剂，容易 产生烯丙式溴化产物
PhCH=CHCH3
NBS
PhCH=CHCH2Br
27.1.5 自由基的来源
有机化学反应中用作引发剂的自由基常由分子的热解、光解
产生
O H3C O 80-100℃ O-O-C CH3 O 2 H3C O CH3 + CO2
Me2C N N CMe2 CN CN
80-100℃
2Me2C CN
+ N2
t-BuOOH + M2+
t-BuO + OH- + M3+
27.2.2 自动氧化
有机化合物在液态和低温下与分子氧的反应 自动氧化现象：塑料、橡胶的老化、油脂的腐败等 自动氧化是自由基链反应，光、微量金属离子、自由基都可 以引发自动氧化
In + RH R + ROO O2 + RH InH + R ROO ROOR + R
叔碳原子、烯丙基碳原子、苄基碳原子上的氢都容易被ROO. 自由基夺取
27.1.4 自由基的稳定性
化学中的稳定性是一个相对的概念，一个化合物的稳定性往
往是指它与一个标准化合物的差别 化合物中的R-H键的键解离能来衡量自由基的相对稳定性。 键解离能越大，生成的自由基稳定性越低
(R-H)KJ/mol Ph CF3 Et Cl3C Me3C 464 446 419 401 401
高等有机化学课件4金属有机化学-1
第四部分：
金属有机化学
Reference:
①A.Yamamoto, “Organotransition Metal Chemistry” ② A.W.Parkins & R.C.Poller.“An Introduction to Organicemctalliv Chemistry” ③ S.G.Dauies,“Orgametransition Metal Chemistry Application to Organic Synthesis”
金属有机化学的发展历史：
1827年：发现Zeise盐
Cl CH2 Cl Pt CH2 Cl K H2O
1900年：发现Grignard试剂RMgX,(Grignard获 1912年诺贝尔奖)
(Fisher和Wilkinson获 1973年诺贝尔奖)
1952年：发现二茂铁
Fe
1955年：Ziegler-Natta催化剂发现 (Ziegler Natta获1963年诺贝尔奖) 1973年：Fisher.E.O.和Wilkinson获诺贝尔奖 1976年：Lipscowle.B-H键结构获诺贝尔奖 1979年：Brown.Wittig获诺贝尔奖 1981年：Hoffmamn(Richard)提出金属有机化 合物“等瓣性类似”概念。
目录
4-1 引言 4-2 金属有机化合物的结构 4-3 过渡金属－碳键 4-4 金属有机化合 4-5 过渡金属有机化合物的基元反应 4-6 金属有机化合物在有机合成中应用
4-1 引言
金属有机属有机化学与无机化学的交叉 学科，作为一个完整的学科它是在50年代形 成的，自那以后金属有机化学取得了突飞猛 进的发展，现在已经成为化学中最高生命力 的分支之一。如果作为一门课程来讲授也是 分量很重的一门课程。 金属有机化学之所以要被重点讲授， 这不仅是因为它在有机化学中占有很重的份 量，(目前的合成反应中80%包含有金属物 种)，更重要的是金属有机化合物有其独特 的化学键理论和反应性能。
金属有机化学
Reference:
①A.Yamamoto, “Organotransition Metal Chemistry” ② A.W.Parkins & R.C.Poller.“An Introduction to Organicemctalliv Chemistry” ③ S.G.Dauies,“Orgametransition Metal Chemistry Application to Organic Synthesis”
金属有机化学的发展历史：
1827年：发现Zeise盐
Cl CH2 Cl Pt CH2 Cl K H2O
1900年：发现Grignard试剂RMgX,(Grignard获 1912年诺贝尔奖)
(Fisher和Wilkinson获 1973年诺贝尔奖)
1952年：发现二茂铁
Fe
1955年：Ziegler-Natta催化剂发现 (Ziegler Natta获1963年诺贝尔奖) 1973年：Fisher.E.O.和Wilkinson获诺贝尔奖 1976年：Lipscowle.B-H键结构获诺贝尔奖 1979年：Brown.Wittig获诺贝尔奖 1981年：Hoffmamn(Richard)提出金属有机化 合物“等瓣性类似”概念。
目录
4-1 引言 4-2 金属有机化合物的结构 4-3 过渡金属－碳键 4-4 金属有机化合 4-5 过渡金属有机化合物的基元反应 4-6 金属有机化合物在有机合成中应用
4-1 引言
金属有机属有机化学与无机化学的交叉 学科，作为一个完整的学科它是在50年代形 成的，自那以后金属有机化学取得了突飞猛 进的发展，现在已经成为化学中最高生命力 的分支之一。如果作为一门课程来讲授也是 分量很重的一门课程。 金属有机化学之所以要被重点讲授， 这不仅是因为它在有机化学中占有很重的份 量，(目前的合成反应中80%包含有金属物 种)，更重要的是金属有机化合物有其独特 的化学键理论和反应性能。
《金属有机化学》ppt课件
25
生物成像技术中应用
2024/1/26
金属有机荧光成像剂
利用金属有机化合物的荧光性质，设计合成具有高亮度、 高稳定性的荧光成像剂，用于生物体内荧光成像。
金属有机核磁共振成像剂
将具有顺磁性的金属有机化合物作为核磁共振成像剂，提 高成像的分辨率和对比度。
金属有机光声成像剂
利用金属有机化合物的光声性质，设计合成具有高吸收系 数和高光热转换效率的光声成像剂，用于生物体内光声成 像。
定义
金属有机化学是研究金属与有机 化合物之间相互作用、反应机理 以及合成应用的一门学科。
发展历程
自19世纪末发现金属有机化合物 以来，金属有机化学经历了漫长 的发展历程，逐渐发展成为一个 独立的学科领域。
4
研究领域及意义
研究领域
金属有机化学的研究领域广泛，包括 金属有机化合物的合成、结构、性质 、反应机理以及应用等方面。
意义
金属有机化学在有机合成、催化、材 料科学、生物医药等领域具有广泛的 应用价值，对推动化学学科的发展具 有重要意义。
2024/1/26
5
与其他学科关系
与无机化学的关系
金属有机化学与无机化学密 切相关，金属有机化合物中 的金属元素通常来自无机化 学领域。
与有机化学的关系
金属有机化学是有机化学的 一个重要分支，研究金属与 有机化合物之间的相互作用 和反应。
实例分析
烯烃的氢化反应中，金属有机催化剂如铂、钯等通过与烯烃形成配位键，降低 反应活化能，促进氢气的加成。
2024/1/26
16
多相催化作用原理及实例分析
多相催化作用原理
催化剂与反应物处于不同相态的催化反应，通常涉及固体催化剂与气体或液体反 应物之间的相互作用。
生物成像技术中应用
2024/1/26
金属有机荧光成像剂
利用金属有机化合物的荧光性质，设计合成具有高亮度、 高稳定性的荧光成像剂，用于生物体内荧光成像。
金属有机核磁共振成像剂
将具有顺磁性的金属有机化合物作为核磁共振成像剂，提 高成像的分辨率和对比度。
金属有机光声成像剂
利用金属有机化合物的光声性质，设计合成具有高吸收系 数和高光热转换效率的光声成像剂，用于生物体内光声成 像。
定义
金属有机化学是研究金属与有机 化合物之间相互作用、反应机理 以及合成应用的一门学科。
发展历程
自19世纪末发现金属有机化合物 以来，金属有机化学经历了漫长 的发展历程，逐渐发展成为一个 独立的学科领域。
4
研究领域及意义
研究领域
金属有机化学的研究领域广泛，包括 金属有机化合物的合成、结构、性质 、反应机理以及应用等方面。
意义
金属有机化学在有机合成、催化、材 料科学、生物医药等领域具有广泛的 应用价值，对推动化学学科的发展具 有重要意义。
2024/1/26
5
与其他学科关系
与无机化学的关系
金属有机化学与无机化学密 切相关，金属有机化合物中 的金属元素通常来自无机化 学领域。
与有机化学的关系
金属有机化学是有机化学的 一个重要分支，研究金属与 有机化合物之间的相互作用 和反应。
实例分析
烯烃的氢化反应中，金属有机催化剂如铂、钯等通过与烯烃形成配位键，降低 反应活化能，促进氢气的加成。
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16
多相催化作用原理及实例分析
多相催化作用原理
催化剂与反应物处于不同相态的催化反应，通常涉及固体催化剂与气体或液体反 应物之间的相互作用。
金属有机化学课件
金属有机复合材料的先 进制备技术
研究制备金属有机复合材料的 新技术和新方法。
总结
通过本次课件的学习，你将对金属有机化学有更深入的了解。掌握金属有机 化学的基础概念、反应机理、应用和前沿研究将为你的学术和职业发展打下 坚实的基础。
金属有机化学课件
欢迎来到金属有机化学课件！本课程将深入探讨金属有机化学的基础概念、 反应机理、应用和前沿研究。让我们一起开始这个有趣而刺激的学习之旅吧！
金属有机化学基础概念
金属有机化学介绍
了解金属有机化学的定义、背景和重要性。
配位化学基本概念
探索配位化学的基本概念，包括配体与金属离子的相互作用。
金属有机配合物的命名法
研究金属有机催化剂在有机反应中的应用。
2 金属有机配合物的材料学应用
探索金属有机配合物在材料科学领域的应用。
3 金属有机配合物的生物学应用
了解金属有机配合物在生物学和医学研究中的应用。
金属有机化学前沿研究
配位衍生物的设计与综合
研究配位衍生物的设计原则和 合成方法。
金属有机配合物的结构 和性质研究
探索金属有机配合物结构和性 质的先进研究方法。
学习命名金属有机配合物的方法和规则。
金属有机化学反应机理
1
配位键的形成和断裂
探讨金属有机配合物中配位键的形成
配位物基团的亲核取代
2
和断裂机理。
了解亲核取代反应如何改变金属有机
配合物的结构。
3
配位物基团的子转移
探索电子转移反应对金属有机配合物 性质的影响。
金属有机化学应用
1 金属有机配合物的催化反应
《金属有机化学教案》课件
《金属有机化学教案》课件一、教学目标：1. 让学生了解金属有机化学的基本概念和特点。
2. 使学生掌握金属有机化合物的命名方法和基本性质。
3. 培养学生对金属有机化学实验的操作能力和观察能力。
二、教学内容：1. 金属有机化学的基本概念：金属有机化合物、金属有机化学的特点。
2. 金属有机化合物的命名方法：IUPAC命名法、习惯命名法。
3. 金属有机化合物的基本性质：结构、键合性质、反应性能。
三、教学重点与难点：1. 教学重点：金属有机化合物的命名方法、基本性质。
2. 教学难点：金属有机化合物的结构、键合性质。
四、教学方法：1. 采用多媒体课件进行教学，展示金属有机化学的基本概念、结构和性质。
2. 结合实例讲解金属有机化合物的命名方法，提高学生的实际应用能力。
3. 进行实验操作演示，培养学生的实验技能和观察能力。
五、教学安排：1. 第一课时：介绍金属有机化学的基本概念和特点。
2. 第二课时：讲解金属有机化合物的命名方法。
3. 第三课时：讲解金属有机化合物的基本性质。
4. 第四课时：进行金属有机化学实验操作演示。
5. 第五课时：进行实验操作练习，巩固所学知识。
六、教学评估：1. 课堂互动：通过提问、讨论等方式，了解学生对金属有机化学基本概念的理解程度。
2. 命名练习：布置金属有机化合物命名练习题，评估学生对命名方法的掌握情况。
3. 实验报告：评估学生在实验中的操作技能、观察能力和对实验现象的描述能力。
七、教学资源：1. 多媒体课件：展示金属有机化学的基本概念、结构和性质。
2. 实验材料：提供实验所需的金属有机化合物样品和实验仪器。
3. 参考书籍：推荐学生阅读金属有机化学相关的教材和参考书。
八、教学建议：1. 加强课堂互动，鼓励学生提问和发表见解，提高学生的参与度。
2. 注重实验教学，让学生亲自动手操作，提高学生的实践能力。
3. 布置适量的课后作业，巩固学生对课堂知识的理解和掌握。
九、教学拓展：1. 介绍金属有机化学在材料科学、催化化学等领域的应用，激发学生的学习兴趣。
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第二十七章 金属有机化学和元素有机化学 （一）金属有机化学金属有机化学和配位化学是从有机化学发展起来的，目前已汇成一股洪流， 成为近代化学前沿领域之一。
它的发展打破了传统的有机化学和无机化学的界 限， 金属有机化学已成为有机化学主流之一， 它的发展又与理论化学、 合成化学、 催化、结构化学、生物无机化学、高分子科学等交织在一起。
什么是金属有机化合物？凡是化合物中含有碳—金属键的都是金属有机化 合物。
不言而喻，根据我国化学名词命名法，凡有金字偏旁的元素与碳成键的化 合物当属于金属有机，而有石字偏旁的元素（类金属）如硼、硅、砷与碳成键的 化合物，根据《Comprehensive organometallic chemistry》一书，亦搜罗在内。
1.历史回顾 金属有机化合物的发现很早，第一个 Zeise 盐 K［（CH =CH2）PtCl3］，发现 于 1827 年，第二个是 cocodyl［（CH3）2As-As（CH3）2］，发现于 1837 年；但前 者的结构则在发现后 100 多年才得到阐明， 后者在发现的当时曾被当作是自由基 ［（CH3）2As·］。
Zeise 盐的发现使化学家迷茫，但卡可基的发现受到大化学 家贝采里乌斯的热烈欢迎，认为证实了他的“基团理论”（radical theory）。
不幸的是，本生在他研究高毒性卡可基化合物时，因一次爆炸失去了一只眼睛， 并两次几乎因砷中毒死去。
2英国化学家弗兰克兰（Frankland，Sir Edward，1825—1899）是最先研究 金属有机分子的人。
在他那个时代，已知的有机物质都是由非金属元素组成的， 如碳、氢、氧、氮、硫、磷等，只有在蛋白质的大分子中有少数几个例外。
本生 前进了一步，他研究了含半金元素砷的有机化合物。
弗兰克兰接下去搞，制备出 小的有机分子， 像锌这样真正的金属原子构成了其中不可分割的组成部分。
这是 1850 年的事，足以使他于第二年在曼彻斯特的欧文大学获得教授职位。
由于发现了金属有机化合物， 才可能在半世纪后出现像格林尼亚反应这样重 要的有机反应。
再则，由于这些化合物的出现，导致弗兰克兰在 1952 年发表了 原子价学说，即每一种原子和其它原子结合时，其能力是一定的。
有机钠是法国化学家武兹（Wurtz，Charles Adolphe，1817—1884）发现的。
1855 年他提出用金属钠作用于碘化烃，以获得长链烃的方法最为世人所知（武 兹反应）。
德国化学家菲蒂希（Fittig，Rudolph，1835—191O）的名字因武兹—菲蒂 希反应而令人怀念不忘，这是将武兹反应略加变化以合成烷基芳烃化合物的反 应，其中间产物也是生成有机钠。
加特曼（Gattermann）—桑德迈耶（Sandmeyer）反应（1890）是用新沉淀 的铜粉促使重氮化合物转变成另一种苯衍生物的方法。
也是利用烷基铜的良好反 应性能。
2.20 世纪前半期 1901 年法国化学家格林尼亚（Grignard/Fran Cois Auguste Victor，1871 —1935）发现了一类重要的有机镁试剂——现称格林尼亚试剂而与 P·萨巴蒂埃 （Paul Sabatier）共享了 1912 年诺贝尔化学奖。
将有机镁化合物应用于有机合成的想法并不是格林尼亚首先想到的。
1898 年法国化学家巴比埃（Barbier）利用已知的扎依采夫反应将天然的甲基庚烯酮 转化为二甲基庚烯醇， 试图用金属镁代替金属锌， 并将它应用到有机化合物的制 备中。
1899 年 1 月巴比埃在法国科学院院报上报道了这个反应；但是由于实验 结果未能令人满意，工作未能进行下去。
正在这时，格林尼亚需要一个博士论文 题目， 巴比埃便让格林尼亚对这个题目继续进行研究， 很快发现反应结果无规律， 产率也不能令人满意。
于是格林尼亚将他的注意力转向了有机镁化合物的分离工 作。
有机镁化合物在文献中已有报导。
1888 年 L·迈尔（Meyer）和他的学生进 行了有关研究， 发现了有机镁化合物的强烈反应活性， 但由于这些化合物的难于 制备， 并且易于燃烧和在惰性介质中溶度低， 因而妨碍了有机镁试剂在有机合成 中的应用。
格林尼亚研究了有关文献，发现弗兰克兰（1859）和 J·万克林（Wanklyn） 曾把烷基锌保存在无水乙醚之中， 既避开了同空气接触燃烧又保留了活性。
格林 尼亚在实验日志中写道： “我发现当加热镁屑和异丁碘时，镁很快发生反应；但 如果在反应开始时，加入无水乙醚，反应继续激烈进行，镁迅速溶解，同时生成 很少量的棕色沉淀。
如果用溴化物代替碘化物，反应需要较长的时间，但仍很激 烈，并且在无水乙醚中进行得很好。
我并没有把所生成的异丁镁分离出来，因为 对我所研究的目的来说，分离并不是必须的。
”这就是关于格氏反应的第一份报 告。
格林尼亚用镁和有机卤化物在醚溶液中混合，获得了 RMgX 型化合物，其中 X 是卤素（氯、溴、碘），R 是有机基。
这些格林尼亚试剂的用途极广，这使合 成大量不同类型的化合物，特别是仲醇和叔醇、烃、羧酸有了可能。
如今格林尼 亚试剂已成为一个化学术语。
这个新领域的研究论文以惊人的速度增加， 到格林 尼亚逝世前 （1935） 关于格林尼亚试剂和它在合成上应用的文献数目已达 6000 ， 篇。
自 1849 年，弗兰克兰用锌与 C H5I 作用制得了乙基锌 Zn（C2H5）2 之后，人们 研究了烷基锌的化学性质后发现， 它具有极好的反应性能。
许多化学家就利用这 一点来进行各种有机合成。
继发现乙基锌之后，接着又制得了含锂、钠、钾、镁、 铝、汞、锡等的金属有机物。
但是，直到 20 世纪 50 年代（1950）这期间，金属 有机的发展，主要是主族元素的金属有机，过渡元素的金属有机则是 50 年代以 后才大大发展起来的。
23.20 世纪后半期 20 世纪 50 年代金属有机出现了一个飞跃的发展。
一个非预期的实验结果， 偶然性地发现了二茂铁。
由于 Wilkinson、 Woodward 的天才以及 Fischer 的工作， 它的结构得以阐明。
接着，Dewar、Chatt 和 Duncanson 提出了π—络合的理论。
从那时起可以说周期表中没有一种元素不可以与碳形成键， 或为σ键， 或为π键。
过去只是少数过渡金属与碳成键的化合物被合成出来，可是 60 年代就成功地合 成了不少这类化合物，并研究其反应性能。
运用分子轨道理论来了解其结构，用 X 光衍射来证实其晶体结构。
与此同时， 在工业实验室开发了金属有机化合物的应用。
例如甲基环戊二烯 三羰基锰作为汽油的抗震剂， 二茂铁作为燃速催化剂。
其中以乙烯氧化为乙醛的 Wacker 流程和烯烃的络合催化聚合对基础化工特别显得重要。
Wacker 流程的工业化代表了均相催化剂的发展。
过去可溶性催化剂曾应用 于乙炔和 HX 分子（X=Cl，CN，AcOH，OH）的加成，以形成乙烯型单体或乙醛， 这些产品曾在 1922 年至 1955 年间化学工业中起过重要作用。
Wacker 流程使价 廉的乙烯得以取代价格昂贵的乙炔，并消除了汞催化剂的公害。
因此，可以说， Wacker 流程的发展结束了以乙炔为原料的化学工业。
Ziegler-Natta 催化剂的发现，对乙烯、丙烯和其他烯烃的聚合，不仅提供 了新的流程，并提供了新的产品，如线型聚乙烯和等规立构的聚丙烯。
这些产品 在美国 1980 年的产值达 87 亿美元。
这种催化剂对金属有机的研究带来了巨大的 推动力。
合成纤维、塑料、薄膜、橡胶、胶粘剂等都需要新的有机化合物作为原料和 中间体。
例如尼龙需要己内酰胺或己二酸和己二胺， 聚酯需要对苯二甲酸和乙二 醇。
这些聚合物所需的单体，其纯度要求在 99％以上。
这又要藉助于催化剂在 温和条件和易控条件下来达到高选择性目的。
50 年代中，主族元素的金属有机也有重要的发展。
最重要的莫过于 Brown 的硼氢化反应和 Wittig 的烯基化反应的发现。
前者又引起其他金属氢化物对碳 —碳双键和碳—氧双键的加成反应， 后者虽不算是金属有机试剂， 但它的发现开 拓了其他金属有机化合物进行 Wittig 型反应的研究。
50 年代金属有机化学的突破性发展， 使得在此后 20 多年期间即 1963—1983 年 间 ， 许 多 化 学 大 师 K.Ziegler ， G.Natta ， G.Wilkinson ， E.O.Fischer ， W.N.Lipscomb，Jr.H.C.Brown，G.Wittig 以及与金属有机化学有关联的配位化学大师 H.Taube 等 8 个人获得诺贝尔化学奖。
在 20 年期间诺贝尔化学奖如此集 中地授于同一三级学科实是史无前例的。
8 人之中的 Ziegler 和 Natta 由于他们发现金属有机催化烯烃定向聚合而共 享 1963 年化学奖； Fischer 和 Wilkinson 由于他们独立地阐明夹心金属有机化 合物的结构而共享 1973 年化学奖；Lipscomb 由于他研究硼有机化合物的结构而 获得 1976 年化学奖； Brown 和 Wittig 由于他们分别发展了硼有机化合物和磷 有机化合物在合成中的应用而共享 1979 年化学奖；Taube 由于他在金属配合物 电子转移反应机理的研究而获得 1983 年化学奖。
值得指出的是在 50 年代前， 诺 贝尔化学奖授予从事金属有机的只有 V.Grignard 一人，且是 1912 年的事。
实际上，这些大师们对金属有机的贡献并不止此。
例如，Ziegler 是首创将 烷基锂或苯基锂应用于有机合成。
Fischer 的金属卡宾和卡拜的工作也极重要。
Wilkinson 经过对σ—C—M 键（M=金属）的长期研究发现了β—消除等现象。
此 外，1981 年与福井谦—（K.Fukui）共享诺贝尔化学奖的量子化学家 R.Hoffmann 的诺贝尔演讲词就是等瓣相似原理。
该原理为无机化学和有机化学架设了沟通的 桥梁。
60 年代金属有机化学的发展，有 Heck 的钴催化氢甲酰化机理的研究和 Cramer 的铑催化烯烃二聚机理的研究。
这两项开创了均相催化机理研究的先河。
在技术方面，则是对铑络合物催化的确认。
Wilkinson 催化剂 RhCl（PPh3）3 和 Schrock－Osborn 催化剂[RhL2（PR3）2］+说明了膦配位体可使催化活性的铑稳定 化。
这两种催化剂在 70 年代化学工业中广泛地得到应用。
Wilkinson 的工作表 明铑催化剂在氢甲酰化和羰基化的反应是特别有效的。