金属有机化合物的合成化学20121122
70页1、金属有机化合物的合成化学 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。 最早的金属有机化合物,比如格式试剂。而叔 丁醇钾之类的化合物,由于金属跟氧相连,不 属于金属有机化合物的范畴。广义的金属有机化合物,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。金属有机化学,就是研究金属有机化合物的 科学。通常分为两大类 1、金属有机化合物的合成及其性质。 研究者专门合成金属有机化合物,并研究这些化合物(通 常是晶体)的物理学性质及其在材料学、高分子科学上的 应用。2、金属有机合成化学 研究者专门研究金属有机化合物在合成中的应用,虽然也 合成金属有机化合物,甚至设计配体,但是目的在于探究 其在有机合成学上的作用。主要是催化性能。有时也会有 计量的金属有机化合物参与反应。所以说,金属有机化学,是无机化学、晶体学、材料学等 和有机化学的交叉学科,是不对称有机合成学的基础,是 当今无机化学的热点之一。 1827年问世的Zeise
2、盐 KPtCl3(CH2=CH2)是 第一个被发现的具有不饱和有机分子与 金属键链的有机金属化合物。 此后,有机硅、有机钠、有机锌等相继问世并得到应用。 著名的格氏试剂及其催化反应极大地推动了有机化学的发展 , Ziegler-Natta催化剂也给工业带来了巨大经济效益。 1951年具有特殊结构和类似芳烃的二茂铁得到了制备和结 构确证,为有机过渡金属开辟了一大类新型的有机金属配 合物。 现已发现,周期表中几乎所有金属元素都能和碳结合,形 成不同形式的金属有机化合物。迄今已先后有10位科学家 因在有机金属化学领域做出的巨大贡献而荣获Nobel化学 奖。最早的金属有机化合物是1827年由丹麦药剂师Zeise用乙醇和氯铂酸盐反应而合成的;比俄国门捷列夫1869年提出元素周期表约早40年. 金属与烷基以s键直接键合的化合物是1849年由Frankland在偶然的机会中合成的(Frankland是He 的发现人)。他设计的是一个获取乙基游离基的实验: 实验中误将C4H10当成了乙基游离基;但是这却是获得 二乙基锌的惊人发现。所以,人们称这个实验为“收获 最多的失败”。直到1900年Grignar
3、d试剂发现前,烷基 锌一直作为是重要的烷基化试剂使用。 1890年Mond发现了羰基镍的合成方法;1900年Grignard发现了Grignard试剂(获得1912年诺贝 尔化学奖)。 1951年Pauson和Miller合成著名的“夹心饼干”二茂铁 , 1973年Fischer 合成了其他金属的二茂化合物他们共同获得了1973年的诺贝尔化学奖及1953年末Ziegler领导的西德MaxPlank煤炭研究所发 现的Ziegler催化剂。随后,Natta发现Natta催化剂, 史合称Ziegler-Natta催化剂。获得了诺贝尔化学奖 Ziegler-Natta催化剂也给工业带来了巨大经济效益。 1979年研究烯烃硼氢化的H.C.Brown与有机磷Wittig反 应者Wittig获得诺贝尔化学奖。 Lipscomb(1976年)由于对硼烷类的缺电子键的理论研 究获得了诺贝尔化学奖。 2000年Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid, Hideki Shirakawa因Ziegler-Natta催化合成导电高分子聚乙炔 而获得诺贝尔奖。元素化合物的分类和重要性
4、元素化合物的分类和重要性一、分类 1、离子型化合物 2、键化合物有机基团以键与金属或非金属元素 相键合的化合物。 3、非经典键化合物 根据元素在周期表的地位及各元素与碳成键的类型 ,大体上可把元素有机化合物分为离子型化合物,键 化合物以及非经典键化合物等三大类。 碱金属和碱土金属(A、A元素)电负性很小 ,它们所形成的烃基化合物,大多为离子化合物,其通 式为RM,R2M,它们具有离子化合物的典型特征,可以 把它们看作为烃R-H的盐类。 在元素有机化合物总,除了上述的离子型和键型化合物外,还存 在许多化合物,它们分子中的M-C键 不能用普通的离子键或键来描述,其中 有一类是属于多中心化合物。 此外,在塑料添加剂、抗震剂、杀菌剂等方面也有着广泛应用。如果没有金属有机化合物作为催化剂,精细有机化工如制药工业、香料工业的发展简直不可想象。 二、重要性元素有机化合物作为有机合成试剂和有机反应的高效、高选择性催化剂,近二十年来进行了广泛而深入的研究,发展迅速。 C-M C-M键的一般合成方法键的一般合成方法一、金属与卤代烃反应 格氏试剂合成法,有机锂化合物也主要用该发制备。二、金属盐与有机金属化合
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