Основная группа металлоорганической химии

Структура [Cp*Al] ₄ , основного группового металлоорганического соединения.

Основная группа металлоорганической химии касается получения и свойств элементов основной группы, непосредственно связанных с углеродом. Инвентарь большой. Соединения проявляют широкий спектр свойств, включая те, которые являются водоустойчивыми, и другие, которые являются пирофорными . ^[1] Многие из них очень полезны сами по себе, как химические реагенты или как катализаторы. ^[2]

Классификация и структура

Структура триметилалюминия , соединения, содержащего мостиковую алкильную группу.

Основная группа металлоорганической химии обычно классифицируется в соответствии с их положением в периодической таблице. Другая возможная схема классификации организует эти соединения в соответствии с природой органического заместителя: алкилы , арилы , винилы и т. д.

Большинство гомолептических соединений органо-основной группы принимают характерное состояние окисления: RLi, R2Be _, R3B _/ R3Al _, R4Si _, R3P _, R2S _. Члены, в которых простейшая стехиометрия нарушает правило октета , часто объединяются путем образования мостиковых алкильных групп. Когда алкильная группа соединяет два элемента основной группы, связь называется трехцентровыми двухэлектронными связями . Такая модель наблюдается для диметилбериллия и триметилалюминия . В случае метиллития метильная группа может быть общей (связанной) с тремя центрами Li. Эти аспекты связи влияют на структуры: триметилалюминий, диметилбериллий и метиллитий являются димерами, полимерами и кластерами соответственно.

Академические исследования часто ищут исключения из обычных стехиометрий и степеней окисления, часто с использованием объемных лигандов . Примерами являются (пентаметилциклопентадиенил)алюминий(I) (Al(I)), станнилены (Sn(II)) и дифосфены (P(I)).

Реактивность

Таким образом, органические производные электроположительных щелочных металлов и щелочноземельных металлов имеют тенденцию быть высокореактивными по отношению к электрофилам , например, кислороду и воде. Органические производные менее электроположительных элементов главной группы часто являются устойчивыми.

Как и их производные, не имеющие органических заместителей, галогениды и алкоксидные лиганды для последних соединений органоминной группы имеют тенденцию к гидролизу. Органофосфор и силаны демонстрируют эту модель:

R ₃ SiCl + H ₂ O → R ₃ SiOH + HCl

R2PCl + _H2O → _R2POH + _HCl

Приложения

Состоящие из наиболее распространенных на Земле элементов , основные группы металлоорганических соединений имеют многочисленные и часто крупномасштабные применения. Коммерчески важные примеры включают:

• силоксаны , которые используются в качестве покрытий, поверхностно-активных веществ и герметиков.
• алкиллитиевые соединения , которые используются в качестве инициаторов реакций полимеризации (т.е. полимеризации полибутадиена с низким содержанием цис ) и в качестве реагентов
• Этиловые хлориды алюминия играют важную роль в катализе производства полимеров, как в катализаторе Циглера-Натта.
• третичные фосфины , которые используются в качестве лигандов в гомогенном катализе .

История

Основная группа металлоорганической химии иногда считается начавшейся с публикаций по органическому мышьяку, называемому « дымящейся жидкостью Кадета ». Это производное диметиларсина легко приготовить, и поэтому оно стало предметом раннего открытия. ^[3] Важным событием стала популяризация сальварсана , другого органического мышьяка, в начале 1910-х годов. Хотя в конечном итоге это было неудачное терапевтическое средство, его использование открыло область химиотерапии . ^[4]

Ранним шагом в области металлоорганической химии основных групп (если считать Zn элементом основной группы) стал синтез цинкорганических соединений диэтилцинка Франкландом. ^[5]

Тетраэтилсвинец находится в центре печально известного эпизода, связанного с основными металлоорганическими соединениями. Он широко использовался в качестве топливной добавки большую часть 20-го века, пока не было обнаружено, что он является хроническим токсином. ^[6]

Ссылки

1. Housecroft, Catherine E. (2018). Неорганическая химия (Пятое изд.). Harlow, England; New York: Pearson. ISBN 978-1-292-13414-7.
2. C. Elschenbroich (2006). Металлоорганические соединения . VCH. ISBN 978-3-527-29390-2.
3. Сейферт, Дитмар (2001). «Кошачья мышьяковая жидкость кадета и какодильные соединения Бунзена». Металлоорганические соединения . 20 (8): 1488–1498. doi : 10.1021/om0101947 .
4. Gibaud, Stéphane; Jaouen, Gérard (2010). «Лекарства на основе мышьяка: от раствора Фаулера до современной противораковой химиотерапии». Медицинская металлоорганическая химия . Темы по металлоорганической химии. Том 32. С. 1–20. Bibcode : 2010moc..book....1G. doi : 10.1007/978-3-642-13185-1_1. ISBN 978-3-642-13184-4.
5. Сейферт, Дитмар (2001). «Цинковые алкилы, Эдвард Франкланд и начало металлоорганической химии основных групп». Organometallics . 20 (14): 2940–2955. doi :10.1021/om010439f.
6. Сейферт, Д. (2003). «Взлет и падение тетраэтилсвинца. 2». Металлоорганические соединения . 22 (25): 5154–5178. doi :10.1021/om030621b.