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有機化學和金屬有機化學的概念論文
第1篇：針對我國金屬有機化學進展探究
現(xiàn)如今隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展和交叉學科的不斷出現(xiàn)，金屬有機化學作為一種新興學科在我國已經(jīng)逐漸發(fā)展起來，該文將對碳金屬鍵化合物的形成、性質(zhì)及應用，文中還將針對我國金屬有機化學進展進行了探究敘述。
1簡述金屬有機化學
1.1金屬有機化合物的組成
金屬有機化合物即為碳元素和金屬元素經(jīng)過某一反應而形成的化合物，人類發(fā)展比較早的金屬有機化合物主要有格式試劑、而叔丁醇鉀等化合物，這些化合物的結(jié)構(gòu)是由金屬原子和氧原子組成的，所以不能認為格式試劑、而叔丁醇鉀等化合物是金屬有機化合物。從廣義上講，金屬有機化合物中的金屬指的是一些具有金屬性質(zhì)的非金屬元素（如硫、碲、硒、硼、硅、砷等），實際上，這一定義已遠不符合經(jīng)典金屬有機化合物的范疇。但是因為元素有機化學和金屬有機化學之間存在緊密的關(guān)聯(lián)，所以，即便是分不清元素有機化學和金屬有機化學的概念，也不可能造成什么麻煩。
1.2金屬有機化學研究分類
我們將對金屬有機化合物的探討的科學稱之為金屬有機化學。在學術(shù)界中，這一化學往往被分為兩種。
1.2.1探究金屬有機化合物的合成及金屬有機化合物的性質(zhì)
采用一系列方法合成金屬有機化合物并研究它的一些物理化學性質(zhì)，其實質(zhì)上就是合成金屬有機化合物，并且研究這些化合物的相關(guān)物理性質(zhì)和金屬有機化合物在高分子材料科學領(lǐng)域中的應用。
1.2.2探究金屬有機合成化學
采用一系列方法研究金屬有機化合物如何在合成中得到更好的應用，雖然金屬有機化合物也在合成的范圍之內(nèi)，此外，還通過其他一些方法獲得一些配體，但是其主要目的是研究金屬有機化合物在有機合成學上所起的作用，這類研究本質(zhì)上就是研究金屬有機合成化學。
我們可以從上述論述中得知，金屬有機化學是一種由多種學科構(gòu)成的組合學科，其構(gòu)成學科主要有晶體學、無機化學、材料學等和有機化學等一系列學科，金屬有機化學對于不對稱有機合成學而言有著重要的基礎(chǔ)性作用，被認為是現(xiàn)代的有機化學界研究的重中之重。
2我國金屬有機化學進展
2.1主族元素金屬有機化學
2.1.1有機硅化學
現(xiàn)如今，有機硅化合物廣受人們的青睞，究其主要原因有其種類多種多樣，使用范圍廣。從20世紀50年代開始，林一和王葆仁等人合成對有機硅聚化合物和有機硅單體領(lǐng)域做了大量的工作，其主鏈是硅氧烷。后來，北京大學也對領(lǐng)域做了大量的研究工作。目前，有機硅工業(yè)體系已經(jīng)在我國形成了，下列五個品種早已完成了其工業(yè)化進程，即為硅橡膠、硅凝膠、硅樹脂、硅偶聯(lián)劑和硅油等五大品種，此外，它們還對我國經(jīng)濟和國防建設(shè)起到了身份重要的作用。
2.1.2有機硼化學
21世紀60年代末，我國科學院下面的上海有機化學研究中心和其他研究中心開展了緊密的合作，它們主要研究了硼氫化合物，這之中有B2H6、B3H9、B6H11和B10H14等的合成方法，其實驗水平已經(jīng)接近空前的程度。時間進入60年代，人們開始關(guān)注有機硼在有機合成中的應用，這指的是硼氫化反應，硼氮六環(huán)、氮硼烷的合成，此外，還有硼烷的結(jié)構(gòu)規(guī)則以及硼酸酯化學等。
2.2過渡金屬有機絡(luò)合物化學
2.2.1過渡金屬絡(luò)合物的合成、反應及結(jié)構(gòu)
眾所周知，積極研究過渡金屬有機絡(luò)合物的合成方法及相關(guān)物理化學性質(zhì)具有重要的意義，它在進行金屬一碳鍵研究的過程中具有基礎(chǔ)性作用，此外還有利于金屬有機化學的進一步發(fā)展。
2.2.2絡(luò)合催化和小分子活化
在此之前，由烯烴聚合而成的催化劑只能在d族過渡金屬中得到一些應用，沈之荃及歐陽等人花費了大量的精力，并做了一些研究工作，得到了一種新的'稀土催化劑。
3我國金屬有機化學進展方向
3.1根據(jù)現(xiàn)有的金屬有機化合物反應規(guī)律來研究新的合成反應
目前，像炔烴-αβ-不飽和羰基化合物之類的串聯(lián)偶聯(lián)反應等金屬有機化學反應得到了較為細致的研究；此外還有雙取代、三取代烯烴，共軛雙烯等的立體選擇性合成技術(shù)比較成熟；亞胺的烷基化反應和四異丙氧基鈦促進的還原烯化反應也在現(xiàn)代工業(yè)中得到廣泛使用。值得慶祝的是，我國獨自研究了一種新型反應，即為炔烴-αβ-不飽和羰基化合物的串聯(lián)偶聯(lián)反應，這一反應給我們展現(xiàn)了一種較為先進的質(zhì)解方法，可用于猝滅C-Pd鍵。
在我國技術(shù)有機化學研究中，亞胺的烷基化反應是一種快速發(fā)展的反應，而目前，這一反應已經(jīng)出現(xiàn)了幾個子系列。在亞胺的烷基化反應中存在亞胺經(jīng)三甲基氯硅烷活化后和烯丙基錫的反應，當有鋅粉或鎂屑存在的情況下和烯丙基溴的Barbier型進行反應，以及和氟離子引起的亞胺和三甲基烯丙基硅烷的反應。
3.2進一步研究金屬有機化合物的反應規(guī)律
金屬有機化合物的雙等瓣置換和伴隨加合的等瓣置換新模式和氧橋聯(lián)二茚基稀土化合物的立體控制選擇性合成是我國在研究金屬有機化學程中得到的。這兩個反應規(guī)律是一種研究程度較高的金屬有機化合物的反應規(guī)律，它以研究單等瓣置換反應為基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)橋連雙環(huán)戊二烯基雙金屬絡(luò)負離子可以一起和兩分子簇合物發(fā)生等瓣置換反應，最終獲得一系列具有較新結(jié)構(gòu)的橋連雙環(huán)戊二烯基雙原子簇化合物。因此，它對于現(xiàn)有反應規(guī)律做深入研究有很好地指導作用，此外，還對金屬有機化學的研究工作具有至關(guān)重要的作用。
3.3加快研究新的金屬有機化合物反應機理
在剛發(fā)現(xiàn)的金屬有機化合物基元反應之中二價鈀在催化反應中鹵離子的作用下和氟離子形成的三甲基烯丙基硅烷和亞胺的反應機理是技術(shù)比較成熟的，要知道，鹵離子在質(zhì)解反應中具有十分重要的作用；氟離子在該反應中只起催化作用，氟離子沒有可能完全產(chǎn)生其催化作用。所以，對于新的金屬有機化合物反應機理所做的的進一步探究同樣具有非常重要研究價值。
4結(jié)語
最近幾年，金屬有機化學這一前沿學科有了飛速發(fā)展，其中它的發(fā)展打破了傳統(tǒng)的無機化學和有機化學的界限，同時又和合成化學、理論化學、結(jié)構(gòu)化學、催化、高分子科學、生物無機化學等交織在一起，從而成為近代學科前沿領(lǐng)域之一。金屬有機化學的探究對我國的科技發(fā)展有著非常重要意義，其中在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、輕工業(yè)等廣闊領(lǐng)域有著非常寬廣的前景。所以深入探究金屬有機化合物的性能和結(jié)構(gòu)的關(guān)系，不僅能夠為結(jié)構(gòu)化學、有機化學做出貢獻，還對了解有機錫化合物的催化性能、生理活性和熱穩(wěn)定性等都有非常重要意義，并對尋找新材料、新藥物有非常重要的應用價值。
第2篇:淺析金屬有機化學的研究方向
近年來金屬有機化學這一前沿學科有了蓬勃的發(fā)展，它的發(fā)展打破了傳統(tǒng)的有機化學和無機化學的界限，又與理論化學、合成化學、催化、結(jié)構(gòu)化學、生物無機化學、高分子科學等交織在一起，成為近代化學前沿領(lǐng)域之一.金屬有機化學再醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等多領(lǐng)域都有廣泛的應用。作為前沿學科其發(fā)展的方向?qū)τ谄浒l(fā)展有著重要的意義。因此本文就這一論題進行了簡要的論述。
1. 金屬有機化學概述
1.1金屬有機化合物的組成
金屬有機化合物，就是碳原子和金屬原子直接相連的化合物。最早的金屬有機化合物，比如格式試劑。而叔丁醇鉀之類的化合物，由于是金屬跟氧相連的化學結(jié)構(gòu)，所以其不屬于金屬有機化合物的范疇。廣義的金屬有機化合物，將硫、硒、碲、磷、砷、硅、硼等帶有金屬性質(zhì)的非金屬都算成金屬，實際上己經(jīng)超越了經(jīng)典金屬有機化合物的范疇。但是由于元素有機化學和金屬有機化學有著千絲萬縷的聯(lián)系，將其混在一起也不致引起太大的混亂。
1.2金屬有機化學研究分類：
金屬有機化學，就是研究金屬有機化合物的科學。通常分為兩大類：
1.2.1研究金屬有機化合物的合成及其性質(zhì)
金屬有機化合物的合成及其性質(zhì)的研究就是專門合成金屬有機化合物，并研究這些化合物的物理學性質(zhì)及其在材料學、高分子科學上的應用。
1.2.2研究金屬有機合成化學
專門研究金屬有機化合物在合成中的應用，雖然也合成金屬有機化合物，甚至設(shè)計配體，但是目的在于探究其在有機合成學上的作用，這類研究就是研究金屬有機合成化學。
通過上述的分析我們可以看出金屬有機化學，是無機化學、晶體學、材料學等和有機化學的交叉學科，是不對稱有機合成學的`基礎(chǔ)，是當今有機化學的熱點之一。
2. 我國金屬有機化學研究進程
我國的金屬有機化學研究開始于上世紀60年代初期，在80年代時得到了快速的發(fā)展。金屬有機化合物的合成及其在高選擇性反應中的應用”是我國七五”期間國家重大基金項目之一，這也使得我國的金屬有機化學研究得到更加快速飛越。并且通過中科院上海有機所黃耀曾院士和南開大學王積濤教授帶領(lǐng)下的科研小組，經(jīng)過多年的努力研究，該項工作己經(jīng)取得了階段性的進展和可喜的成果，其中一些成果己達到國際領(lǐng)先水平。金屬有機化合物的反應化學”列入基金委八五”重大項目，更為金屬有機化學的發(fā)展提供了重要的條件。
3. 我國金屬有機化學研究方向
3.1金屬有機化學研究方向一：利用己知金屬有機化合物反應的規(guī)律研究新的合成反應
目前己知的金屬有機化學反應主要有炔烴-a，氏不飽和羰基化合物的串聯(lián)偶聯(lián)反應；雙取代、三取代烯烴，共軛雙烯，1，3-雙烯等的立體選擇性合成；亞胺的烷基化反應及四異丙氧基鈦促進的還原烯化反應。炔烴-a，氏不飽和羰基化合物的串聯(lián)偶聯(lián)反應是一個完全由我國獨立發(fā)現(xiàn)的新反應，這種反應創(chuàng)造了一個全新的質(zhì)解方法來淬滅C-Pd鍵。
雙取代、三取代烯烴，共軛雙烯，1，3-雙烯等的立體選擇性合成是以硒、碲化合物的價鍵結(jié)構(gòu)及金屬有機化合物的基元反應為理論依據(jù)，以近代有機合成方法學為指導，將金屬或雜原子導入到烯基硒、碲化合物的分子中，形成碳-碳雙鍵連有Se-Zn，Se-Sn，Se-B，Te-Br等雙官能團試劑，并藉過渡金屬催化下的烯烴的選擇性偶聯(lián)反應，發(fā)展了多種合成高立體選擇性的雙取代、三取代烯烴，共軛雙烯，1，3-雙烯等
的方法。根據(jù)這一反應理論發(fā)展出現(xiàn)在得多種模式的反應合成子，可以合成各種不同的烯烴，如：二取代烯烴、三取代烯烴。
亞胺的烷基化反應，在我國技術(shù)有機化學研究中發(fā)展的較快，目前己經(jīng)發(fā)展出若干個亞胺的烯丙基化反應。這其中包括亞胺經(jīng)三甲基氯硅烷活化后和烯丙基錫的反應，在鎂屑或鋅粉存在下和烯丙基溴的Barbier型反應，以及氟離子引發(fā)的亞胺和三甲基烯丙基硅烷的反應。
四異丙氧基鈦促進的還原烯化反應在四異丙氧基鈦和三苯膦存在下，可以‘一鍋”法合成三氟甲基-(E)-烯丙醇，反應是高度立體選擇性地得到E式。以上幾種金屬有機化學反應在我國的金屬化學研究領(lǐng)域中己經(jīng)極為熟悉，為了更好的發(fā)展金屬有機化學這一交叉學科，利用己知的金屬有機化學反應研究金屬有機化學己經(jīng)成為必然。
3.2金屬有機化學研究方向二：對金屬有機化合物的反應規(guī)律進行更加深入的研究
在我國金屬有機化學研究的過程中發(fā)現(xiàn)了金屬有機化合物的雙等瓣置換及伴隨加合的等瓣置換新模式及氧橋聯(lián)二茚基稀土化合物的立體控制選擇性合成。這兩個最具有代表性的金屬有機化合物的反應規(guī)律中在研究單等瓣置換反應的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)橋連雙環(huán)戊二烯基雙金屬絡(luò)負離子可以同時與兩分子簇合物發(fā)生等瓣置換反應，結(jié)果制得一系列結(jié)構(gòu)新穎的橋連雙環(huán)戊二烯基雙原子簇化合物。因此可以看出對于己知反應規(guī)律的深入研究對于金屬有機化學研究有著極其重要的意義。所以對于金屬有機化學反應規(guī)律更加深入的研究將是金屬有機化學研究發(fā)展的方向之一。
3.3金屬有機化學研究方向三：金屬促進的反應的選擇性根據(jù)以往研究過程中的規(guī)律，我們發(fā)現(xiàn)金屬有機化學中金屬促進地反應選擇性具有重要意義，那么將金屬有機化合物促進的化學鍵形成反應與Lewis酸促進的化學反應結(jié)合起來；金屬促進的碳-碳鍵或碳-雜原子鍵形成反應是目前合成化學中一個非常有效的方法。而Lewis酸促進的化學反應在合成化學中也非常重要。結(jié)合金屬有機化合物的反應特點和Lewis酸促進的化學反應的特點，有可能發(fā)現(xiàn)更多更好的促進碳-碳鍵或碳-雜原子鍵切斷的新途徑、新方法。因此，在新的金屬有機化學研究中，金屬促進的反應的選擇性將成為金屬有機化學研究重要發(fā)展方向。
3.4金屬有機化學研究方向四：對新的金屬有機化合物反應機理進行研究
在新發(fā)現(xiàn)的金屬有機化合物基元反應中，二價鈀催化反應中鹵離子的作用及氟離子引發(fā)的亞胺和三甲基烯丙基硅烷的反應機理是非常具有代表性的，鹵離子在質(zhì)解反應中起重要作用；氟離子僅僅起了引發(fā)作用，氟離子不起催化作用的可能。加上3.1種原有理論的研究對于新發(fā)現(xiàn)有極大的影響，那么新發(fā)現(xiàn)的繼續(xù)研究也有著重要的意義，因此，新的金屬有機化合物反應機理的深入研究也同樣具有重要的研究意義。
4.結(jié)論
金屬有機化學的研究對于我國的科技發(fā)展有著重要的意義，其在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、輕工業(yè)等都有廣闊的應用前景。深入研究金屬有機化合物的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，不僅為有機化學、結(jié)構(gòu)化學做出貢獻，而且對于揭示有機錫化合物的生理活性、催化性能和熱穩(wěn)定性等都具有重要意義。對于尋找新藥物、新材料等具有應用價值。
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