現代科技綜述知識文庫：金屬有機化學

1、現代科技綜述系列金屬有機化學科技是人類區(qū)別于動物的重要文明之一，是人類對自然規(guī)律研究和利用的學科。本文提供對科技基本概念“金屬有機化學”的解讀，以供大家了解。金屬有機化學是化學領域中的一門交叉學科，主要研究金屬碳鍵的生成與變化。它是在有機化學和無機化學相互滲透中發(fā)展起來的，同時，它還和許多相鄰學科具有密切的聯(lián)系。例如，過渡金屬和稀土元素的絡合物化學大大豐富了經典絡合物化學的內容；金屬有機化合物多種多樣的結構類型，在鍵型、鍵長、鍵角、空間相對位置與排列對化學活性與反應選擇性的關系方面，為結構化學提供了豐富的信息；對金屬有機化合物進行分子軌道理論的計算，鍵能的計算和反應過渡態(tài)的能量計算，是現代量子

2、化學的主要研究內容之一；金屬有機化合物的化學反應特點和反應機理成為物理有機化學的主要研究對象之一；立體化學概念在金屬有機化學中獲得廣泛應用；金屬有機化學的發(fā)展不僅提供了一系列高活性和高選擇性的新型催化劑，而且為在分子水平上的現代催化理論提供了科學依據；在高分子化學中，到處可以見到金屬有機化合物作為聚合催化劑的實例，而含有金屬原子的高分子絡合物又成為金屬有機化學的重要方面；新型金屬有機分析試劑使分析化學的發(fā)展出現了新局面；金屬有機試劑和催化劑提供了眾多的高活性、高選擇性的有機合成方法，成為合成化學家手中的強有力的武器；許多金屬有機化合物可以有效地用作抗癌藥物、殺菌劑和抗生素；金屬酶的化學，微量金

3、屬元素對植物生長與抑制的關系，以及微量金屬在人體生命過程中的重要作用，實際上是自然界的金屬有機化學過程。發(fā)展金屬有機化學不僅具有重要的科學意義，還和開辟新能源、開發(fā)新型化學反應、研究新的合成方法、探索生命現象的本質、合成新型材料、試制抗癌藥物和其他特效藥物以及環(huán)境保護等一系列當前世界上最重要的研究課題，有著十分密切的關系。金屬有機化學肇始于1827年，當時發(fā)現了第1個金屬有機化合物Zeise鹽KC2H4PtCl3。經過100多年的發(fā)展，金屬有機化學已經成為化學領域中的一門前沿學科。金屬有機化學的發(fā)展年表如下： 1827 發(fā)現Zeise鹽KC2H4PtCl3 1849 烷基鋅應用于有機合成(EF

4、rankland) 1901 Grignard反應的發(fā)現(VGrignard) 1912 Grignard獲得諾貝爾獎 1913 Werner獲得諾貝爾獎 1925 Fisher-Tropsch法的發(fā)現 1930 有機鋰應用于有機合成(KZiegler) 1950 有機鋁應用于合成(KZiegler) 1951 二茂鐵的發(fā)現(TJKealey，PLPauson)(由Wilkinson，Woodward和Fischer等闡明結構。)烯烴金屬絡合理論的提出(MJSDewar，1951；JChatt，LADuncanson，1953) 1953 Ziegler催化劑的發(fā)現 1954 Wittig反應

5、的發(fā)現(GWittig) 1956 硼氫化的發(fā)現(HCBrown) 1958 丁二烯齊聚反應的發(fā)現(GWilke) 1963 Ziegler和Natta分享諾貝爾獎1964 過渡金屬固氮的發(fā)現(MEVolpin)金屬卡賓絡合物的發(fā)現(EOFischer) 烯烴復分解的發(fā)現(RLBanks) 1965 Wilkinson絡合物RhCl(PPh3)2的發(fā)現 1973Wilkinson和Fischer分享諾貝爾獎 1976 Lipscomb獲得諾貝爾獎(WMLipscomb) 1979 Brown和Wittig分享諾貝爾獎 1981 有機鈀催化雙羰基化反應的發(fā)現(山本明夫)，等瓣類似性概念的提出(R

6、Hoffmann)，Hoffmann和福井謙一分享諾貝爾獎 在20世紀50年代以前，主族金屬元素的化學有了一定的發(fā)展，例如，有機鋅，有機鋰，有機鎂(格氏試劑)和有機鋁的化學及其在有機合成中的應用，為現代有機合成化學奠定了基礎。50年代中，二茂鐵的合成成功和齊格勒催化劑的發(fā)現，大大促進了過渡金屬化學的發(fā)展。近30年來，金屬有機化學的發(fā)展迅速。1956年，Coats著“Organometallic Compounds”僅300多頁。經過30年，由Wilkinson等主編的“Comprehenive Organometallic Chemistry”已是7000多頁的巨著。自1963年以來，已有7人

7、由于從事金屬有機化學的研究而榮獲諾貝爾獎。目前，金屬有機化學的研究熱點是：(1)金屬有機化合物的合成、結構、反應性能和機理的研究；(2)金屬有機化合物在合成中的應用，尤其是用于開發(fā)新型的高選擇性的合成反應，包括化學選擇性、區(qū)域選擇性、立體選擇性和對映選擇性；(3)金屬有機化合物在催化方面的應用?！緟⒖嘉墨I】： 1 Wilkinson G, Stone F G A, Abel E W. Comprehensive Organometallic Chemistry. PergamonPress, 1982 2 Davies S G. Organotransition MetalChemistry: Application to Organic Synthsis. Oxford;Pergamon Press, 1982 3 黃耀曾，錢延龍主編金屬有機化學進展北京：化學工業(yè)出版社，1987 4 王積濤，宋禮成編著金屬有機化