高靚(贛州師范高等專(zhuān)科學(xué)校,江西 贛州 341000)
一直以來(lái)我們都把化學(xué)這門(mén)學(xué)科分為有機(jī)化學(xué)和無(wú)機(jī)化學(xué)兩大類(lèi)別[1]。很多科學(xué)家在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間,通常認(rèn)為有機(jī)化學(xué)是研究有生命物質(zhì)的一門(mén)化學(xué)學(xué)科,無(wú)機(jī)化學(xué)是研究無(wú)生命物質(zhì)的一門(mén)化學(xué)學(xué)科,而近年來(lái)隨著人類(lèi)認(rèn)識(shí)的不斷發(fā)展,這一認(rèn)識(shí)已被突破,例如,鋁、鎂、鉆、鐵等少數(shù)稀有全屬在生命體的新陳代謝中具有非常重要的作用,但它們?cè)谶^(guò)去常常作為無(wú)機(jī)化學(xué)的研究對(duì)象。因此,人為的機(jī)械的把化學(xué)分為無(wú)機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)是不科學(xué)的,并且有機(jī)化學(xué)和無(wú)機(jī)化學(xué)在近年來(lái)的相互滲透研究也得到大大的提高,尤其突出是他們?cè)诨瘜W(xué)反應(yīng)的研究領(lǐng)域。研究成果也是不斷在更新,因此我們應(yīng)該把無(wú)機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)的交界學(xué)科—金屬有機(jī)化學(xué);作為一個(gè)新的領(lǐng)域進(jìn)行研究,并且交叉學(xué)科在現(xiàn)有階段是個(gè)空白,所以更具有研究意義。因此從上世紀(jì)90年代,金屬有機(jī)化學(xué)得到了快速發(fā)展,一直都處于化學(xué)課題研究中最活躍的研究?jī)?nèi)容。
法國(guó)化學(xué)家Grignard于上世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)了Grignard反應(yīng),從而為金屬有機(jī)化合物在有機(jī)合成中開(kāi)辟了新的應(yīng)用方法。因此有機(jī)鎂化學(xué)的研究就全都在合成有機(jī)化學(xué)家的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。1850年以前,有機(jī)化學(xué)家主要通過(guò)研究新的有機(jī)反應(yīng)來(lái)不斷發(fā)展金屬有機(jī)化學(xué),如BrZnCH2COOR反應(yīng)的試劑是一種有機(jī)鋅化含物,烷堆鏗是有機(jī)合成中有用的試劑。此外,應(yīng)用銅催化劑的反應(yīng)本質(zhì)上都是通過(guò)有機(jī)銅化合物中間體的反應(yīng)。在1951年,二茂鐵得到合成,由于它本身所具有的特殊結(jié)構(gòu)以及類(lèi)似芳烴的性質(zhì),從而給過(guò)渡金屬開(kāi)辟了一大類(lèi)新型化合物。自此,過(guò)渡金屬有機(jī)化學(xué)成為近幾十年來(lái)在理論上和實(shí)際應(yīng)用上都有富有成果性的研究領(lǐng)域。筆者認(rèn)為,金屬有機(jī)化學(xué)近年來(lái)快速發(fā)展主要?dú)w結(jié)為以下三個(gè)方面的因素:
1.1 由于碳-金屬鍵的活潑性,可以發(fā)生許多重要的反應(yīng),也可作為有機(jī)反應(yīng)的試劑與催化劑,在金屬有機(jī)化合物的合成中具有重要的作用。
1.2 不斷合成的金屬有機(jī)化合物為化學(xué)鍵理論和價(jià)鍵結(jié)構(gòu)等方面提供了許多重要的資料,導(dǎo)致人們對(duì)化學(xué)的內(nèi)在規(guī)律有了更多更深的認(rèn)識(shí)。
1.3 金屬有機(jī)化合物還有許多其他的實(shí)際用途。在實(shí)際生活中金屬有機(jī)化合物常用來(lái)作為塑料添加劑、殺菌劑、抗震劑等。
2.1 對(duì)于金屬有機(jī)化合物的新結(jié)構(gòu)及其物理化學(xué)性質(zhì)[2]。各種金屬元素原子結(jié)構(gòu)的不同,導(dǎo)致所生成的金屬有機(jī)化合物的價(jià)鍵結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。另外,不斷合成的新金屬有機(jī)化合物也豐富發(fā)展化學(xué)鍵理論,新增有機(jī)化合物很多可信賴(lài)的資料。由于現(xiàn)在對(duì)金屬的有機(jī)化合物的化學(xué)鍵深入認(rèn)識(shí),使得曾經(jīng)化學(xué)鍵理論概念發(fā)生快速發(fā)展和改變。把他們應(yīng)用于研究金屬有機(jī)化合物,使得大家認(rèn)識(shí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)得到提高,以此同時(shí)發(fā)展了各種應(yīng)用工具范圍的深度。
2.2 金屬有機(jī)新反應(yīng)的不斷發(fā)現(xiàn)。眾所周知有機(jī)合成中的試劑就是金屬有機(jī)化合物。在50年代以前,有機(jī)鏗化合物和有機(jī)鎂得到廣泛應(yīng)用。50年代中發(fā)展的Witting館反應(yīng)和烯烴的硼氫化反應(yīng),在1979年,反應(yīng)的發(fā)明者Witting和Brown憑借這個(gè)化學(xué)反應(yīng)獲得nobel獎(jiǎng)金,這充分表明了金屬有機(jī)試劑對(duì)推動(dòng)整個(gè)有機(jī)化學(xué)發(fā)展中的重要地位。例如,當(dāng)前非常活躍的研究方向—烯烴復(fù)分解反應(yīng),在它的反應(yīng)過(guò)程中,是切斷烯烴的雙鍵而生成新的雙鍵,以前的有機(jī)化學(xué)家根本想象不到。
2.3 深入研究金屬有機(jī)反應(yīng)機(jī)理[3,4]。目前,我們把金屬有機(jī)反應(yīng)歸納以下4個(gè)基列反應(yīng):(1)插入反應(yīng)(不消除的逆反應(yīng));(2)反應(yīng)物在金屬上的絡(luò)合配位;(3)重排反應(yīng);(4)氧化加成反應(yīng)(還原消除的逆反應(yīng));對(duì)新中間體,在70年代中卡賓一過(guò)渡金屬絡(luò)合物和金屬雜環(huán)化合物得到逐步發(fā)展起來(lái)。
2.4 金屬有機(jī)化合物的其它用途。目前,有機(jī)硅則主要用于有機(jī)硅樹(shù)脂,有機(jī)錫化合物則廣泛應(yīng)用于橡膠防老化劑、聚氯乙烯之穩(wěn)定劑和聚烯烴等等,有機(jī)汞化合物主要應(yīng)用于防霉劑和殺菌劑。有機(jī)鉛化合物主要用于汽油抗震劑的四甲基鉛和四乙基鉛,另外金屬原子引入高分子化合物,對(duì)于開(kāi)發(fā)和發(fā)展各種特殊性能材料提供理論依據(jù)。
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