Los compuestos orgánicos formados por el enlace directo de átomos de metal y átomos de carbono se denominan compuestos organometálicos. Como metil potasio (CH 3 K), butil litio (C 4 H 9 Li), etc. Los compuestos orgánicos como el acetato de sodio (CH 3 COONa) y el etóxido de sodio (CH 3 CH 2 ONa) también contienen átomos metálicos en sus moléculas, pero los átomos metálicos no están unidos directamente a los átomos de carbono, por lo que no son compuestos metálicos orgánicos. Los compuestos organometálicos se pueden representar mediante la fórmula general R-M, donde R representa un grupo hidrocarbonado y M representa un átomo de metal. Introducción básica Nombre chino: compuesto organometálico Nombre extranjero: compuesto metaloorgánico Alias: compuesto metaloorgánico Asunto: Introducción a compuestos químicos, denominación de compuestos, preparación, propiedades generales, compuestos de uso común, butillitio, dimetilzinc, trietilaluminio, Introducción de compuestos Los compuestos organometálicos son ampliamente utilizado en la producción y la vida. Por ejemplo, cuando se preparan compuestos poliméricos, el alquil aluminio se usa comúnmente como catalizador. En la síntesis orgánica, los compuestos organometálicos pueden proporcionar intermediarios activos como carbaniones, radicales libres y carbenos, por lo que los compuestos organometálicos son reactivos sintéticos extremadamente útiles. En los últimos años, debido a la promoción y aplicación de diversos compuestos organometálicos en la investigación de la actividad biológica, se ha desarrollado cada vez más la investigación y aplicación de las actividades biológicas y los efectos farmacológicos de los compuestos organometálicos. Por tanto, es necesario tener algunos conocimientos básicos sobre compuestos organometálicos. Los iones metálicos de la memoria biológica suelen utilizar átomos altamente electronegativos, como el nitrógeno y el oxígeno, para combinarse con moléculas orgánicas mediante enlaces de coordinación. Estos compuestos no son compuestos organometálicos. Sin embargo, el estudio de los ligandos carbono-metal generados por metales de transición y compuestos orgánicos ha hecho que la distancia entre compuestos organometálicos y complejos organometálicos sea cada vez más estrecha. Los iones metálicos en las moléculas de enzimas son extremadamente importantes para mantener la conformación de las macromoléculas biológicas y las funciones catalíticas enzimáticas. Por ejemplo, los iones de zinc son un componente de la anhidrasa carbónica, y la función de la hemoglobina de transportar oxígeno al cuerpo también se logra mediante la combinación reversible de iones de hierro y oxígeno en el hemo. Nomenclatura de compuestos La forma más común de nombrar compuestos organometálicos es agregar el nombre del metal después del grupo orgánico. Por ejemplo: CH3Li: metillitio; (CH3)2Hg: dimetilmercurio; (CH3CH2)3Al: trietilaluminio. A veces, los compuestos organometálicos correspondientes se consideran derivados de silano o estannano, etc. Por ejemplo: (CH 3 ) 4 Si: tetrametilsilano; (CH 3 CH 2 ) 3 SnCH 3: etilmetilestannano Cuando los átomos metálicos en las moléculas del compuesto organometálico no solo están conectados a los grupos orgánicos, también están conectados a cuando los hay; otros átomos, se le puede denominar sal inorgánica con un grupo orgánico. Por ejemplo: CH3CH2Mgl: yoduro de etilmagnesio; CH3ZnCl: cloruro de metilcinc (CH3)3PbH: hidruro de trimetilplomo. Preparación 1. El primer grupo principal se prepara haciendo reaccionar metales activos con hidrocarburos halogenados. Los compuestos organometálicos correspondientes se pueden preparar haciendo reaccionar metales activos como magnesio y zinc con hidrocarburos halogenados. Por ejemplo: Ecuación de reacción 2. La preparación de reactivos de Grignard mediante reacción con haluros metálicos anhidros se puede utilizar para preparar compuestos organometálicos de metales menos activos. Por ejemplo: Ecuación de reacción 3. Preparación mediante reacción de alquil litio y haluro metálico. La reacción de alquil litio con un haluro metálico menos activo se puede utilizar para preparar otro compuesto organometálico. Por ejemplo: Ecuación de reacción Propiedades generales Las propiedades de los compuestos organometálicos dependen principalmente de los enlaces químicos formados entre los átomos de metal y los átomos de carbono. Debido a la diferente reactividad de los metales, las propiedades de los enlaces químicos formados por los átomos de metal y los átomos de carbono son diferentes. Por tanto, las propiedades de los compuestos organometálicos no se pueden generalizar. Las propiedades de los compuestos metálicos orgánicos tienen las siguientes tres condiciones: Propiedades de los compuestos iónicos Los compuestos organometálicos que contienen metales activos tienen las propiedades de los compuestos iónicos debido a la fuerte polaridad del enlace carbono-metal. Por ejemplo: metillitio (CH 3 K), los enlaces C—K en la molécula presentan principalmente las características de enlaces iónicos. El compuesto es sólido a temperatura ambiente y tiene muchas propiedades formadas por aniones metilo y cationes potasio, especialmente las propiedades de los carbaniones libres muy activos.
Por ejemplo, es inflamable en el aire, se combina fácilmente con la humedad y puede reaccionar violentamente con sustancias ácidas u oxidantes. Propiedades de los compuestos no valentes Los compuestos metálicos orgánicos formados a partir de metales inactivos tienen las propiedades de los compuestos no valentes porque el enlace carbono-metal tiene la propiedad de un enlace polar no valente. Por ejemplo: dimetilmercurio [(CH 3 ) 2 Hg], el enlace C—Hg en la molécula presenta principalmente la naturaleza de un enlace valeroso. Este compuesto es un líquido incoloro a temperatura ambiente y es soluble en la mayoría de los disolventes orgánicos. No reacciona con el agua, el oxígeno y la mayoría de los ácidos inorgánicos a temperatura ambiente. Puede descomponerse en mercurio y radicales libres de metilo en condiciones de calentamiento o luz. radicales Se dimeriza inmediatamente en etano. A juzgar por la reacción de descomposición en radicales libres cuando se calienta, el dimetilmercurio es un compuesto orgánico y el enlace C-Hg tiene la propiedad de ser un enlace valeroso. La acidez de Lewis es un compuesto metálico orgánico formado por magnesio, aluminio, galio, indio y otros metales. El enlace carbono-metal tiene la propiedad de enlace valente polar. En las moléculas de compuestos organometálicos formadas por elementos del tercer grupo principal, como el aluminio y el galio, los átomos metálicos no tienen una estructura estable saturada de 8 electrones alrededor de los átomos metálicos, pero tienden a formar dímeros o aceptar pares de electrones para lograr una estructura estable saturada. Por ejemplo: el trimetilaluminio suele existir en forma de dímeros y el trimetilgalio puede formar un complejo 1:1 con bases de Lewis (como trimetilamina, éter, etc.). Esto muestra que los compuestos metálicos orgánicos formados por los elementos del tercer grupo principal sirven como átomos donantes de electrones del ácido de Lewis y de la base de Lewis, compartiendo pares libres de electrones para lograr una estructura de capa de electrones saturada. Compuestos de uso común Existen muchos tipos de compuestos organometálicos y se utilizan ampliamente. Con el desarrollo de la industria y el avance de la ciencia, la investigación y el uso de compuestos organometálicos serán más profundos y extensos. A continuación se presentan algunos compuestos organometálicos de uso común. Los compuestos de butillitio organolitio son importantes compuestos orgánicos de metales alcalinos, que tienen un valor importante en la síntesis orgánica y la preparación de compuestos poliméricos. El butillitio es el más utilizado. El butillitio es soluble en benceno o ciclohexano. Sus propiedades son similares a las de los reactivos de Grignard y más activas que los reactivos de Grignard. Pueden ocurrir algunas reacciones muy valiosas. 1. Reacción con hidrocarburos: el butillitio reacciona con hidrocarburos que contienen átomos de hidrógeno más activos. Los átomos de litio reemplazan a los átomos de hidrógeno activos para generar nuevos compuestos orgánicos de litio y n-butano. Reacción de butillitio con hidrocarburos La reacción anterior puede considerarse como un proceso en el que una sal de litio con un carbanión básico fuerte elimina un protón del sustrato para obtener un nuevo carbanión. Esta reacción representa un método para preparar compuestos de organolitio más complejos a partir de compuestos de organolitio simples y se denomina metalación de hidrocarburos. 2. Reacción con dióxido de carbono: El butillitio reacciona con el dióxido de carbono para generar primero valerato de litio, luego reacciona con butillitio, el producto se hidroliza y finalmente se obtienen cetonas. Ecuación de reacción 3. Reacción de adición con olefinas El butillitio reacciona con olefinas y se produce la adición de dobles enlaces carbono-carbono. Si se agrega a un alqueno asimétrico, el átomo de litio se agrega al átomo de carbono con doble enlace que contiene menos hidrógeno. Tales como: reacción de adición con olefinas 4. Catalizadores para la síntesis de compuestos poliméricos El butillitio y otros compuestos organolitios se pueden utilizar como catalizadores para la síntesis de compuestos poliméricos a partir de olefinas. Por ejemplo, el etileno se polimeriza en polietileno, el isopreno se polimeriza en poliisopreno (caucho natural sintético), etc. La fórmula general de los compuestos orgánicos de zinc dimetilzinc es R 2 Zn, y todas las moléculas contienen un esqueleto lineal C-Zn-C. El dimetilzinc [(CH 3 ) 2 Zn] es un líquido volátil a temperatura ambiente, con un punto de ebullición de 44°C. Sus propiedades químicas no son tan activas como las de los compuestos de organolitio. El dimetilzinc se utiliza a menudo como catalizador para reacciones de polimerización, como iniciador de varios monómeros de olefinas y polimerización por carbonilación. También es un componente del catalizador compuesto Ziegler-Natta. En el caso del organozinc como iniciador, la velocidad de polimerización y el peso molecular del polímero varían con la composición del catalizador compuesto. Existen muchos tipos de compuestos organoaluminio de trietilaluminio. Según el número de grupos hidrocarbonados conectados al átomo de aluminio, se pueden dividir en tres categorías: R 3 Al, R 2 AIZ, RAIZ 2 donde R representa un grupo hidrocarbonado y Z; representa H, F y Cl, Br, I, OR, SR, NH2, NHR, PR2, etc. El trietilaluminio es un líquido incoloro que puede oxidarse rápidamente o incluso encenderse espontáneamente cuando entra en contacto con el agua, reacciona fuertemente con el agua para generar hidróxido de aluminio y etano, y genera una gran cantidad de calor. Generalmente se disuelve en Almacenar en solventes de hidrocarburos; tenga cuidado al manipularlo. Debido a que el trietilaluminio tiene propiedades químicas activas y una estabilidad térmica deficiente, es difícil obtener un producto puro.
El trietilaluminio se usa ampliamente en la industria. Por ejemplo, un catalizador compuesto de trietilaluminio y tetracloruro de titanio se llama catalizador de torre de sodio Ziegler. Puede polimerizar etileno bajo presión normal y también puede polimerizar direccionalmente propileno. ampliamente utilizado en la industria.