Химия металлоорганических соединений (стр. 1 из 4)

РЕФЕРАТ

«ХИМИЯ МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКИХ

СОЕДИНЕНИЙ»

Содержание ______________________________________________________2

Введение_________________________________________________________3

1. Элементы 1 группы______________________________________________5

1.1 Органические соединения лития__________________________________5

1.2 Органические соединения натрия _________________________________7

1.3. Органические соединения калия__________________________________8

2. Элементы второй группы_________________________________________8

2.1 Органические соединения магния_________________________________9

2.2 Органические соединения цинка________________________________11

2.3 Органические соединения ртути _________________________________12

3. Элементы третьей группы________________________________________14

3.1 Органические соединения бора___________________________________14

3.2 Органические соединения алюминия______________________________15

4. Элементы четвертой группы______________________________________16

4.1 Органические соединения олова__________________________________16

4.2 Органические соединения свинца ------------------------------------------------16

5. Использованная литература______________________________________18

ВВЕДЕНИЕ

В создании химии металлоорганических соединений, переживающих период быстрого и всестороннего развития, принимали участие выдающиеся русские и зарубежные исследователи: А. М. Бутлеров, А. М. Зайцев, П. П. Шорыгин, В. Гриньяр, В. Шленк и др.

В Советском Союзе исследования в области металлоорганических соединений возглавляются А. Н. Несмеяновым и его школой, а за рубежом - К. Циглером, X. Гильманом, X. Норманом и др.

Введение в состав органических соединений металлов расширило синтетические возможности органической химии. Металлоорганические соединения находят практическое применение в качестве катализаторов реакции полимеризации, при получении инсектицидов и фунгицидов, антидетонаторов моторного топлива и т. д. Они привлекают внимание как возможные компоненты ракетных топлив.

А. Н. Несмеянов установил общие закономерности, касающиеся способности элементов периодической системы Д. И. Менделеева к образованию элементоорганических соединений.

Непереходные элементы - неметаллы (галогены, кислород, азот и т. д.) и металлы (литий, натрий, магний и т. д.) - образуют алкильные (и подобные им) производные со связью углерод-элемент. Переходные элементы (железо, кобальт, никель, марганец, хром, ванадий и т.д.) резко отличаются от непереходных элементов характером связи углерод - металл.

К металлоорганическим соединениям этого типа относятся комплексы переходных элементов с непредельными углеводородами (этилен, галогеноаллилы, ацетилен), циклическими углеводородами (циклопентадиен, бензол) дициклопентадиенильные и бисароматические (ареновые) производные - и другие комплексы, например карбонилы переходных металлов:

; цианиды переходных металлов; ферро- и феррицианидные анионы:

и т. д.

Органические соединения этой группы элементов, в частности сендвичевые соединения, будут описаны позднее (стр. 533).

Редкоземельные элементы и актиниды не склонны к образованию металлоорганических соединений.

Органическим соединениям неметаллических элементов посвящены все предыдущие разделы курса. Для этих элементов характерно образование алкильных (или арильных) производных, особенно для элементов двух малых периодов - второго и третьего: С, N, О, F, Si, P, S, C1. Алкильные (или арильные) производные элементов V, VI, VII групп способны превращаться в ониевые катионы, например:

Естественно теперь сосредоточить внимание на органических соединениях непереходных металлов - собственно металлоорганических соединениях.

Непереходные металлы

Период	Группы
Период	I	II	III	IV
II	Li	Be	B
III	Na	Mg	Al
IV	K	Ca
Cu	Zn	Ga	Ge
V	Rb	Sr
Ag	Cd	In	Sn
VI	Cs	Ba
Au	Hg	Tl	Pb
VII	Fr	Ra

Металлы также образуют алкильные (или арильные) производные, но в отличие от неметаллов алкильные (или арильные) производные элементов III, II и I (для лития) групп превращаются в обратноониевые комплексы:

Природа связи углерод-металл изменяется в металлоорганических соединениях в широких пределах – от ионной до ковалентной. Увеличение электроположительных свойств металла и размеров его ковалентного радиуса усиливает ионный характер связи металл – углерод (например, в органических соединениях натрия); уменьшение электроположительности и уменьшение ковалентного радиуса делают связь с металлом более ковалентной (например, в органических соединениях германия).

Для соединения с более полярной связью (Li, Na, Mg) предпочтительнее гетеролитические реакции:

Соединения с менее полярной связью (Hg, Pb, Sn) реагируют как по гетеролитическому механизму (например, действие кислот), так и по гомолитическому (например, термическое разложение):

Образование металл - углеродной связи, например при взаимодействии галогеноалканов с металлами, может протекать через стадию ион - радикалов. Реакция начинается с переноса электрона с решетки металла на молекулу галогеноалкана с образованием анион-радикала (легко идентифицируется методом электронного парамагнитного резонанса), распадающегося на радикал и анион галогена, которые адсорбируются на поверхности металла. Далее радикал принимает второй электрон, превращаясь в карбанион, одновременно катион металла переходит в раствор, образуя металлоорганическое соединение.

1. ЭЛЕМЕНТЫ ПЕРВОЙ ГРУППЫ.

Щелочные металлы первой подгруппы имеют на внешней электронной оболочке по одному электрону и, следовательно, одновалентны.

Металлоорганические соединения построены так, что металл обычно связан поляризованной связью с атомом углерода органического остатка R—Me(где R — алкил или арил):

Названия металлоорганических соединений слагаются из названий радикалов и металла.

1.1 Органические соединения лития.

Способы получения. 1. Из галогеноалкилов (или арилов) и металлического лития (К. Циглер, 1928 г.). Способ заключается во взаимодействии лития с галогеноалкилами или арилами (обычно применяют хлористые алкилы и бромистые арилы). Успех реакции,

помимо строения галогенопронзводного, зависит от растворителя и температуры. Растворителями при получении литийорганических соединений — алкильных — служат петролейный эфир, гексан, бензол; арильных — этиловый эфир:

Галогенвинилы (в которых галоген обладает малой подвижностью) легко реагируют с литием, образуя литийорганические соединения винильного типа:

Неустойчивость литийорганических соединений к влаге и к кислороду заставляет проводить синтез с сухими веществами в атмосфере инертных газов (азота). Литийорганические соединения обычно не выделяются в свободном виде, а применяются в растворах так же как натрий- и магнийорганические соединения.

Основному процессу могут сопутствовать побочные реакции, например взаимодействие исходного галогеноалкила с образовавшимся литийорганическим производным:

2. Действие лития и литийалкилов на органические соединения ртути имеет значение в случае необходимости выделения литийоранических соединений в свободном виде:

Химические свойства.Вода, спирты, кислоты легко реагируют с литийорганическими соединениями, например:

Окисление литийорганических соединений. При регулируемом окислении литийорганические соединения превращаются в спирты:

Синтез кислот. Введение литийорганических соединений в избыток двуокиси углерода (их выливают на твердую углекислоту) приводит к литиевым солям карбоновых кислот, которые при действии соляной кислоты превращаются в карбоновые кислоты. Эта реакция широко применяется при исследовании строения литийорганических соединений и для синтеза карбоновых кислот:

Взаимодействие с непредельными углеводородами — общее свойство для щелочных металлов первой группы. Первоначально считалось, что для успеха реакции двойная связь должна быть сопряжена с непредельной системой или ароматическим кольцом. Однако в 1960 г. К. Циглер показал возможность присоединения литийалкилов к изолированной двойной связи, причем третичные и вторичные литийалкилы реагируют легче первичных.