[科普中国]-有机金属化合物

简介

有机金属化合物在生产和生活中用途广泛。例如，在制备高分子化合物时，常用烷基铝作催化剂；在有机合成中，有机金属化合物可提供碳负离子、自由基和卡宾等活泼中间体，因此有机金属化合物是一类极为有用的合成试剂。近年来由于多种有机金属化合物在生物活性研究的推广和应用，使有机金属化合物的生物活性和药理作用的研究和应用日益深入发展。、因此，掌握一些有机金属化合物的基础知识是必要的。

生物体内存在的金属离子常常是利用氮、氧等电负性大的原子，通过配位键与有机分子结合。这些化合物并不属于有机金属化合物。但是，过渡金属与有机化合物生成的碳一金属配位体的研究使有机金属化合物与有机金属配合物之间的距离日益缩小。酶分子中的金属离子对维持生物大分子构象，酶催化功能极为重要。例如锌离子是碳酸酐酶的组成部分，血红蛋白体内运载氧的功能也是通过血红素中铁离子与氧可逆结合来完成的。1

有机金属化合物的命名有机金属化合物的命名，最常见的是在有机基团后面加上金属的名称。

例如：

CH3Li：甲基锂；(CH3)2Hg：二甲基汞 ；(CH3CH2)3Al：三乙基铝；

有时把相应的有机金属化合物看作硅烷或锡烷等的衍生物来命名。

例如：

(CH3)4Si：四甲基硅烷；(CH3CH2)3SnCH3：乙基甲基锡烷；

当有机金属化合分子中的金属原子除了与有机基团相连外，还连有其他原子时，可将其看作是带有有机基团的无机盐来命名。

例如：

CH3CH2Mgl：碘化乙基镁；CH3ZnCl：氯化甲基锌；(CH3)3PbH：氢化三甲基铅。

有机金属化合物的制备1、由活泼金属与卤代烃反应制备第一主族以及镁、锌等活泼金属与卤代烃反应，可制备相应的有机金属化合物。例如：

2、由格氏试剂制备格氏试剂与无水金属卤化物反应，可用于制备较不活泼金属的有机金属化合物。

例如：

3、由烷基锂与金属卤化物反应制备由烷基锂与较不活泼的金属卤化物反应，可用于制备另一种有机金属化合物。例如：

有机金属化台物的一般性质有机金属化合物的性质，主要取决于金属原子与碳原子之间所形成的化学键。由于金属的活泼性不同，金属原子与碳原子所形成的化学键的性质则不同。因此，有机金属化合的性质不能一概而论。有机有金属化合物的性质有如下三种情况：

离子化合物的性质含活泼金属的有机金属化合物，由于碳—金属键的极性强，此类金属化合物具有离子化合物的性质。

例如：甲基锂(CH3K)，分子中的C—K键主要表现出离子键的特征。该化合物常温下为固体，具有由甲基负离子和钾正离子所形成的许多性质，特别是具有非常活泼的游离碳负离子的性质。例如在空气中可燃烧、极易与湿气结合、与酸性物质或氧化剂可发生剧烈反应等。

共价化合物的性质由不活泼金属形成的有机金属化合物，由于碳—金属键具有极性共价键的性质，此类金属有机化合物具有共价化合物的性质。

例如：二甲基汞[(CH3)2Hg]，分子中的C—Hg键主要表现出共价键的性质。该化合物常温下为无色液体，可溶于大多数有机溶剂，常温下不与水、氧气及多数无机酸反应，在加热或光照条件下可分解成汞和甲基游离基，甲基游离基立即二聚合成乙烷。从受热分解成游离基这一反应来看，二甲基汞是一种有机化合物，C—Hg键具有共价键的性质。

路易斯酸性由镁、铝、镓、铟等金属形成的有机金属化合物，碳—金属键具有极性共价键的性质。而当铝、镓等第三主族元素形成的有机金属化合分子中，金属原子周围不是8电子饱和稳定结构，具有形成二聚体或接受电子对以达到饱和稳定结构的倾向。

例如：三甲基铝常以二聚体的形式存在，三甲基镓能与路易斯碱（如三甲胺、乙醚等）形成1∶1的配合物。这说明第三主族元素形成的有机金属化合物是作为路易斯酸与路易斯碱电子给予体原子共享孤对电子以达饱和的电子层结构。

常用的有机金属化台物有机金属化合物种类很多，应用广泛。随着工业的发展、科学的进步，对有机金属化合物的研究和使用将会更加深入、更加广泛，下面介绍几种常用的有机金属化合物。1

丁基锂有机锂化合物是重要的碱金属有机化合物，它在有机合成和高分子化合物的制备方面有重要的价值。丁基锂是应用较多的一种。

丁基锂可溶于苯或环己烷中，其性质与格氏试剂相似，且比格氏试剂活泼。能发生一些很有使用价值的反应。

1、与烃反应

丁基锂与含有较活泼氢原子的烃反应，锂原子取代活泼氢原子，生成新的有机锂化合物和正丁烷。

上述反应可看作是具有强碱性碳负离子的锂盐从底物中除去一个质子获得新的碳负离子的过程。此种反应代表从简单的有机锂化合物制备较复杂的有机锂化合物的一种方法，称为烃的金属化。

2、与二氧化碳反应

丁基锂与二氧化碳反应，先生成戊酸锂，戊酸锂再与丁基锂反应，其生成物水解最后得到酮。

3、与烯烃的加成反应

丁基锂与烯烃反应，发生碳碳双键加成。若与不对称烯烃加成，锂原子加在含氢原较少的双键碳原子上。如：

4、合成高分子化合物的催化剂

丁基锂和其他有机锂化合物，可作为由烯烃合成高分子化合物的催化剂。例如由乙烯聚合成聚乙烯，由异戊二烯聚合成聚异戊二烯（合成天然橡胶）等。

二甲基锌有机锌化合物通式为R2Zn，分子中都含有直线型C—Zn—C骨架。

二甲基锌[(CH3)2Zn]常温下为具有挥发性的液体，沸点44℃，其化学性质不如有机锂化合物活泼。

二甲基锌常用作聚合反应的催化剂，如作各种烯烃单体和羰基化聚合时的引发剂，也是齐格勒一纳塔复合催化剂的组成成分。在有机锌作为引发剂的情况下，聚合速度和聚合物的分子量随复合催化剂的组成的不同而变化。

三乙基铝有机铝化合物种类很多，按照铝原子所连烃基的数目不同，可分为三大类：

R3Al、R2AIZ、RAIZ2；

其中R代表烃基，Z代表H、F、Cl、Br、I、OR、SR、NH2、NHR、PR2等。

三乙基铝为无色液体，与空气接触时可迅速氧化甚至自燃，遇水时与水发生强烈反应，生成氢氧化铝和乙烷，且产生大量的热，故三乙基铝通常溶于烃类溶剂中保存，使用时需格外小心。因三乙基铝化学性质活泼，热稳定性差，较难制得其纯品。三乙基铝工业上应用广泛，如三乙基铝和四氯化钛组成的复合催化剂称为齐格勒一钠塔催化剂，可使乙烯在常压下进行聚合，也能使丙烯进行定向聚合，所以三乙基铝在工业上大量生产，广泛应用。