5-金属有机化学
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第三章金属有机化合物在有机合成中的应用第一部分金属有机化合物概述一、什么是金属有机化合物?金属有机化合物,简单的说,就是碳原子和金属原子直接相连的化合物。
最经典的金属有机化合物包括格氏试剂、丁基锂等;后来研究范围扩展到过渡金属有机物。
金属与碳直接键合的“有机的”化合物才是金属有机化合物含B—C,Si—C,P—C等键的有机化合物,在制法、性质、结构等方面与金属有机化合物很相似,可称它们为元素有机化合物或类金属有机化合物并把它们放在金属有机化学中讨论。
广义金属有机化合物,将硫、硒、碲、磷、砷、硅、硼等带有金属性质的非金属都算成金属,实际上已经超越了经典金属有机化合物的范畴。
但是由于元素有机化学和金属有机化学有着千丝万缕的联系,将其混在一起也不致引起太大的混乱。
二、金属有机化合物的分类总体上可分为二大类:即非过渡金属有机化合物和过渡金属有机配合物。
(1) 非过渡金属有机化合物:包括主族金属有机化合物和类金属(元素)有机化合物。
主族金属的d层轨道中已填满了电子,用s、p轨道中的电子与有机基团成键。
(2) 过渡金属有机配合物:主要是指由过渡金属与有机基团所形成的化合物。
过渡金属除s、p轨道外,d轨道的电子也参加成键。
配位不饱和的过渡金属有机配合物存在空轨道,为它们作为催化剂和有机合成试剂提供了条件。
非过渡金属有机化合物通常包括三类:第一类:主族金属有机化合物第一族的锂、钠、钾第二族的铍、镁、钙第十三族的铝、镓、铟、铊第十四族的锡、铅第十五族的铋第二类:第十一、十二族金属有机合物第十一族的铜、银、金第十二族的锌、镉、汞CuLiRCu R2第三类:元素有机化合物第十三族的硼第十四族的硅第十五族的磷、砷第十六族的硫、硒、碲等所形成的有机化合物用于形成非过渡金属有机化合物的金属包括:过渡金属有机配合物主要是指由第三~第十族的过渡金属形成的有机物几种有代表性的过渡金属配合物三、金属有机化合物的发展历程下面按时间顺序来说明金属有机化合物产生和发展及其规律以及在实践中的应用,并探讨学科的研究方法。
金属有机化学基础第5章非过渡金属有机化合物第5章非过渡金属有机化合物⏹反应试剂:许多非过渡金属有机化合物是高活性、高选择性的有机合成试剂,如Grignard试剂、锂试剂、硼试剂等在现代有机合成中占有重要位置。
⏹辅助催化剂:过渡金属有机化合物是配位催化的催化剂,但也离不开非过渡金属有机化合物作为助催化剂,如著名的Ziegler-Natta催化剂中必须用一个非过渡金属有机化合物活化。
⏹合成方法:许多过渡金属有机化合物可借鉴合成非过渡金属有机化合物的方法并用非过渡金属有机化合物作为试剂来制备。
⏹反应性质:过渡金属有机化合物的一些基本化学性质、结构也与非过渡金属有机化合物密切相关。
第5章非过渡金属有机化合物⏹非过渡金属有机化合物的通用制法⏹碱金属有机化合物----有机锂⏹碱土金属有机化合物----有机镁⏹硼族有机化合物----有机铝和有机硼⏹金属与卤代烃反应的机理自由基反应–––非过渡金属易失去价电子,卤代烃接受了这个电子后生成烃基自由基,这是速度控制阶段。
Mꞏ+ R-X → M++ Rꞏ + X-●对第IA族金属,烃基自由基与另一个零价金属反应生成金属有机化合物,金属正离子与卤素负离子形成盐,如合成锂有机化合物。
Mꞏ+ R ꞏ→ MRM++ X-→ MXMꞏ+ R-X → M++ Rꞏ + X-●第IIA族金属失去一个价电子后与卤素负离子生成一价的盐,但这个金属上还有一个价电子,它立即与烃基自由基结合得到金属有机化合物,如合成Grignard试剂。
M ꞏ++ X-→ MX ꞏR ꞏ +MX ꞏ →RMX●与第IIA族金属一样,第14族金属先失去一个价电子后与卤素负离子形成RMX,但它是不稳定的,继续与卤代烃反应,得到第14族金属有机化合物。
[RMX] + RX → R2MX25.1.2 用非过渡金属有机化合物对金属烃基化反应这是由一种金属有机化合物制备另一种金属有机化合物的方法,也称为转金属化反应(Transmetalation)。
化学分类大全
1、无机化学包括:元素化学、无机合成化学、无机高分子化学、无机固体化学、配位化学(即络合物化学)、同位素化学、生物无机化学、金属有机化学、金属酶化学等。
2、有机化学包括:普通有机化学、有机合成化学、金属和非金属有机化学、物理有机化学、生物有机化学、有机分析化学。
3、物理化学包括:结构化学、热化学、化学热力学、化学动力学、电化学、溶液理论、界面化学、量子化学、催化作用及其理论等。
4、分析化学包括:化学分析、仪器和新技术分析。
5、高分子化学包括:天然高分子化学、高分子合成化学、高分子物理化学、高聚物应用、高分子物力。
6、核化学包括:放射性元素化学、放射分析化学、辐射化学、同位素化学、核化学。
7、生物化学包括:一般生物化学、酶类、微生物化学、植物化学、免疫化学、发酵和生物工程、食品化学等。
金属有机化学1.序言2.主族金属有机化学3.过渡金属有机化学4.稀土金属有机化学5.有机合成中的金属有机化学6.金属有机化学催化反应一、序言1. 定义:金属有机化学是研究含有金属-碳键的化合物的化学,包括合成、结构、反应性质及催化性能等。
其中金属包括硼、硅、砷等类金属。
严格区分:有机金属化合物 M -C金属有机化合物 M -O ,M -N ,M -C金属有机化学是无机化学和有机化学的交叉学科,既可以归属于无机化学,也可以归属于有机化学。
2. 发展史1760年 合成第一个金属有机化合物1827年 合成第一个过渡金属有机化合物(第一个含烯烃的金属有机化合物)Zeise’s 盐,Na[Pt(C 2H 4)Cl 3]1849年 E. Frankland 用氢气作保护气体3C 2H 5I + 3Zn → (C 2H 5)2Zn + C 2H 5ZnI + ZnI 21890年 第一个有工业应用价值的金属有机化合物Ni(CO)4,可用于提纯金属镍。
1901年 格氏试剂的发现,V . Grignard (1912年诺贝尔奖)RX + Mg → RMgX1919年 H. Hein, CrCl 3 + PhMgBr → Ph 2Cr1925年 Fischer-Tropsch 反应的发现,其机理的研究目前仍然是金属有机化学的一个重要研究领域,可能是先生成M -C 或者M =C 。
1938年 O.Roelen 发现氢甲酰化反应(Hydroformylation, oxo process)。
PdCl 2催化乙烯水合生成乙醛。
1938~1945年 Reppe 合成的发展CO + H 2 + CH 2=CH 2 → CH 3CH 2CHO1951年 二茂铁的发现 FeCl 2 + C 5H 5- → Fe(C 5H 5)2,导致烯烃-金属π络合物理论的提出。
1953年 Wittig 反应的发现,利用膦叶立德合成烯烃的方法1955年 Ziegler-Natta 催化剂的发现 MCl 3/AlR 3催化烯烃低压聚合 "Cadet's fuming liquid" [(CH 3)2A s]2O A s 2O 3 + 4CH 3COOK1956年H. C. Brown 硼氢化反应的发现,符合反马可夫尼可夫原则,R 2B 接在最少取代的碳原子上。
《金属有机化学》作业参考答案一选择题1、B;2、C;3、B;4、D;5、A;6、A;7、C;8、A;9、C;10、D;11、A;12、D;13、A;14、C;15、A;16、A;17、C;18、B;19、A;20、A;21、B;22、C;23、D;24、B;25、D;26、A;27、A;28、A;29、D;30、A.31、A;32、B;33、A;34、B;35、B.二填空题1.金属;2.聚氯乙烯稳定剂;3.双键; 4.L=(12-n)/2; 5.四腿琴凳式; 6.非键电子;7.茂; 8.聚硅氧烷; 9.光照;10.环戊二烯基钠;11.配体取代法; 12.酰基;13.活性空位; 14.2电子配体; 15.金属一金属键.; 16.d—p一dπ键; 17.福州模型;18.Dewar-Chatt-Duncanson模型; 19.π给予体簇合物;20.金属羰基原子簇; 21.d—p一dπ键;22.歧化反应。
三简答题1.韦德规则的要点:(1)硼烷和碳硼烷呈三角面多面体构型;(2)由多面体顶点全占据是封闭型;空一个顶点的是巢穴型;空两个顶点是网兜型;(3)每一个骨架B有一个H(或其它单键配体)端基连结在它上面,一对电子定域在上面,剩余的b对电子是骨架成键电子;(4)每一个B提供三个原子轨道(AO)给骨架成键,多面体的对称性由这些AO产生的(M+1)个骨架成键分子轨道(MO)决定(M是多面体顶点),即:因此,算出任一硼烷的成键MO数就能知道它的对称性,而成键MO数=骨架成键电子对数b。
(5)若骨架原子数n,则b=n+1是封闭型;b=n+2是巢穴型;b=n+3是网兜型。
2.金属有机化合物的三大主要类别是:结合金属元素在周期表中的位置以及各金属与碳成键的类型,可把金属有机化合物分为:离子型化合物,金属碳键以σ键合的化合物和非经典键合的化合物等三大类型。
3.π―酸:既供σ电子又接受金属反馈的电子的π―受体,称为π―酸;例如CO。
金属有机化学试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 金属有机化合物中金属与碳原子之间形成的键是:A. 离子键B. 共价键C. 金属键D. 氢键答案:B2. 以下哪个化合物不是金属有机化合物?A. 四羰基镍B. 四氯化钛C. 四甲基铅D. 四乙基锡答案:B3. 金属有机化合物中,金属原子的配位数通常是多少?A. 2B. 4C. 6D. 8答案:C4. 金属有机化合物中,金属原子的氧化态通常为:A. 0B. +1C. +2D. +3答案:C5. 金属有机化合物中,金属原子的电子排布通常为:A. s^2B. d^10C. d^8D. d^5答案:C6. 以下哪个反应不是金属有机化合物的反应?A. 格利雅反应B. 维蒂希反应C. 弗里德尔-克拉夫茨反应D. 克莱森重排答案:D7. 金属有机化合物中,金属原子的配位多面体通常是:A. 四面体B. 八面体C. 三角双锥D. 正方形平面答案:B8. 金属有机化合物中,金属原子的配位多面体的几何形状取决于:A. 配体的电子排布B. 配体的立体效应C. 金属原子的电子排布D. 金属原子的氧化态答案:C9. 金属有机化合物中,金属原子的配位多面体的几何形状对化合物的稳定性有影响,这是因为:A. 配体的电子排布B. 配体的立体效应C. 金属原子的电子排布D. 金属原子的氧化态答案:C10. 金属有机化合物中,金属原子的配位多面体的几何形状对化合物的催化活性有影响,这是因为:A. 配体的电子排布B. 配体的立体效应C. 金属原子的电子排布D. 金属原子的氧化态答案:B二、填空题(每题2分,共20分)1. 金属有机化合物是指含有________的有机化合物。
答案:金属-碳键2. 金属有机化合物的研究始于________年。
答案:18903. 金属有机化合物的发现者是________。
答案:维克多·格林尼亚4. 金属有机化合物中,金属原子的配位数通常为________。
什么是金属有机化学(一)引言概述:金属有机化学是研究金属与有机化合物相互作用和反应机理的学科,它是无机化学和有机化学的交叉领域。
本文将从金属有机化学的定义、发展历程、主要研究对象、研究方法和应用领域等五个大点进行阐述。
正文内容:一、定义1. 金属有机化学的基本概念2. 金属有机化合物的特点和性质3. 金属有机配合物的结构和命名规则4. 金属有机化学与有机化学、无机化学的联系和区别5. 金属有机化学的学科发展意义二、发展历程1. 金属有机化学的起源和发展背景2. 金属有机化学的里程碑事件和重要贡献者3. 金属有机化学在有机合成和无机材料领域的应用突破4. 金属有机化学的前沿研究方向和趋势5. 金属有机化学在实际应用中的发展状况及前景三、主要研究对象1. 金属有机配合物的合成方法和策略2. 金属有机配合物的结构和性质表征技术3. 金属有机配合物的反应机理和动力学研究4. 金属有机配合物的催化应用和机理探究5. 金属有机配合物的生物医学和材料科学应用研究四、研究方法1. 基于有机合成的金属有机化学研究方法2. 基于无机配位化学的金属有机化学研究方法3. 基于物理化学和表面化学的金属有机化学研究方法4. 基于光谱技术的金属有机化学研究方法5. 基于计算化学的金属有机化学研究方法五、应用领域1. 金属有机化学在有机合成中的应用2. 金属有机化学在药物研发中的应用3. 金属有机化学在催化反应中的应用4. 金属有机化学在材料科学中的应用5. 金属有机化学在能源领域中的应用总结:金属有机化学作为一个重要的交叉学科,深入研究金属与有机化合物之间的相互作用和反应机理,对于推动科学和技术的发展具有重要的意义。
随着研究方法的不断创新以及应用领域的拓展,金属有机化学将在有机合成、药物研发、催化反应、材料科学和能源领域等方面发挥越来越大的作用。