有机化学和金属有机化学的概念论文

化学毕业论文 时间:2018-09-19 我要投稿

  第1篇:针对我国金属有机化学进展探究

  现如今随着科学技术的不断发展和交叉学科的不断出现,金属有机化学作为一种新兴学科在我国已经逐渐发展起来,该文将对碳金属键化合物的形成、性质及应用,文中还将针对我国金属有机化学进展进行了探究叙述。

  1简述金属有机化学

  1.1金属有机化合物的组成

  金属有机化合物即为碳元素和金属元素经过某一反应而形成的化合物,人类发展比较早的金属有机化合物主要有格式试剂、而叔丁醇钾等化合物,这些化合物的结构是由金属原子和氧原子组成的,所以不能认为格式试剂、而叔丁醇钾等化合物是金属有机化合物。从广义上讲,金属有机化合物中的金属指的是一些具有金属性质的非金属元素(如硫、碲、硒、硼、硅、砷等),实际上,这一定义已远不符合经典金属有机化合物的范畴。但是因为元素有机化学和金属有机化学之间存在紧密的关联,所以,即便是分不清元素有机化学和金属有机化学的概念,也不可能造成什么麻烦。

  1.2金属有机化学研究分类

  我们将对金属有机化合物的探讨的科学称之为金属有机化学。在学术界中,这一化学往往被分为两种。

  1.2.1探究金属有机化合物的合成及金属有机化合物的性质

  采用一系列方法合成金属有机化合物并研究它的一些物理化学性质,其实质上就是合成金属有机化合物,并且研究这些化合物的相关物理性质和金属有机化合物在高分子材料科学领域中的应用。

  1.2.2探究金属有机合成化学

  采用一系列方法研究金属有机化合物如何在合成中得到更好的应用,虽然金属有机化合物也在合成的范围之内,此外,还通过其他一些方法获得一些配体,但是其主要目的是研究金属有机化合物在有机合成学上所起的作用,这类研究本质上就是研究金属有机合成化学。

  我们可以从上述论述中得知,金属有机化学是一种由多种学科构成的组合学科,其构成学科主要有晶体学、无机化学、材料学等和有机化学等一系列学科,金属有机化学对于不对称有机合成学而言有着重要的基础性作用,被认为是现代的有机化学界研究的重中之重。

  2我国金属有机化学进展

  2.1主族元素金属有机化学

  2.1.1有机硅化学

  现如今,有机硅化合物广受人们的青睐,究其主要原因有其种类多种多样,使用范围广。从20世纪50年代开始,林一和王葆仁等人合成对有机硅聚化合物和有机硅单体领域做了大量的工作,其主链是硅氧烷。后来,北京大学也对领域做了大量的研究工作。目前,有机硅工业体系已经在我国形成了,下列五个品种早已完成了其工业化进程,即为硅橡胶、硅凝胶、硅树脂、硅偶联剂和硅油等五大品种,此外,它们还对我国经济和国防建设起到了身份重要的作用。

  2.1.2有机硼化学

  21世纪60年代末,我国科学院下面的上海有机化学研究中心和其他研究中心开展了紧密的合作,它们主要研究了硼氢化合物,这之中有B2H6、B3H9、B6H11和B10H14等的合成方法,其实验水平已经接近空前的程度。时间进入60年代,人们开始关注有机硼在有机合成中的应用,这指的是硼氢化反应,硼氮六环、氮硼烷的合成,此外,还有硼烷的结构规则以及硼酸酯化学等。

  2.2过渡金属有机络合物化学

  2.2.1过渡金属络合物的合成、反应及结构

  众所周知,积极研究过渡金属有机络合物的合成方法及相关物理化学性质具有重要的意义,它在进行金属一碳键研究的过程中具有基础性作用,此外还有利于金属有机化学的进一步发展。

  2.2.2络合催化和小分子活化

  在此之前,由烯烃聚合而成的催化剂只能在d族过渡金属中得到一些应用,沈之荃及欧阳等人花费了大量的精力,并做了一些研究工作,得到了一种新的稀土催化剂。

  3我国金属有机化学进展方向

  3.1根据现有的金属有机化合物反应规律来研究新的合成反应

  目前,像炔烃-αβ-不饱和羰基化合物之类的串联偶联反应等金属有机化学反应得到了较为细致的研究;此外还有双取代、三取代烯烃,共轭双烯等的立体选择性合成技术比较成熟;亚胺的烷基化反应和四异丙氧基钛促进的还原烯化反应也在现代工业中得到广泛使用。值得庆祝的是,我国独自研究了一种新型反应,即为炔烃-αβ-不饱和羰基化合物的串联偶联反应,这一反应给我们展现了一种较为先进的质解方法,可用于猝灭C-Pd键。

  在我国技术有机化学研究中,亚胺的烷基化反应是一种快速发展的反应,而目前,这一反应已经出现了几个子系列。在亚胺的烷基化反应中存在亚胺经三甲基氯硅烷活化后和烯丙基锡的反应,当有锌粉或镁屑存在的情况下和烯丙基溴的Barbier型进行反应,以及和氟离子引起的亚胺和三甲基烯丙基硅烷的反应。

  3.2进一步研究金属有机化合物的反应规律

  金属有机化合物的双等瓣置换和伴随加合的等瓣置换新模式和氧桥联二茚基稀土化合物的立体控制选择性合成是我国在研究金属有机化学程中得到的。这两个反应规律是一种研究程度较高的金属有机化合物的反应规律,它以研究单等瓣置换反应为基础,发现桥连双环戊二烯基双金属络负离子可以一起和两分子簇合物发生等瓣置换反应,最终获得一系列具有较新结构的桥连双环戊二烯基双原子簇化合物。因此,它对于现有反应规律做深入研究有很好地指导作用,此外,还对金属有机化学的研究工作具有至关重要的作用。

  3.3加快研究新的金属有机化合物反应机理

  在刚发现的金属有机化合物基元反应之中二价钯在催化反应中卤离子的作用下和氟离子形成的三甲基烯丙基硅烷和亚胺的反应机理是技术比较成熟的,要知道,卤离子在质解反应中具有十分重要的作用;氟离子在该反应中只起催化作用,氟离子没有可能完全产生其催化作用。所以,对于新的金属有机化合物反应机理所做的的进一步探究同样具有非常重要研究价值。

  4结语

  最近几年,金属有机化学这一前沿学科有了飞速发展,其中它的发展打破了传统的无机化学和有机化学的界限,同时又和合成化学、理论化学、结构化学、催化、高分子科学、生物无机化学等交织在一起,从而成为近代学科前沿领域之一。金属有机化学的探究对我国的科技发展有着非常重要意义,其中在农业、医药、轻工业等广阔领域有着非常宽广的前景。所以深入探究金属有机化合物的性能和结构的关系,不仅能够为结构化学、有机化学做出贡献,还对了解有机锡化合物的催化性能、生理活性和热稳定性等都有非常重要意义,并对寻找新材料、新药物有非常重要的应用价值。

  第2篇:浅析金属有机化学的研究方向

  近年来金属有机化学这一前沿学科有了蓬勃的发展,它的发展打破了传统的有机化学和无机化学的界限,又与理论化学、合成化学、催化、结构化学、生物无机化学、高分子科学等交织在一起,成为近代化学前沿领域之一.金属有机化学再医药、农业、工业等多领域都有广泛的应用。作为前沿学科其发展的方向对于其发展有着重要的意义。因此本文就这一论题进行了简要的论述。

  1. 金属有机化学概述

  1.1金属有机化合物的组成

  金属有机化合物,就是碳原子和金属原子直接相连的化合物。最早的金属有机化合物,比如格式试剂。而叔丁醇钾之类的化合物,由于是金属跟氧相连的化学结构,所以其不属于金属有机化合物的范畴。广义的金属有机化合物,将硫、硒、碲、磷、砷、硅、硼等带有金属性质的非金属都算成金属,实际上己经超越了经典金属有机化合物的范畴。但是由于元素有机化学和金属有机化学有着千丝万缕的联系,将其混在一起也不致引起太大的混乱。

  1.2金属有机化学研究分类:

  金属有机化学,就是研究金属有机化合物的科学。通常分为两大类:

  1.2.1研究金属有机化合物的合成及其性质

  金属有机化合物的合成及其性质的研究就是专门合成金属有机化合物,并研究这些化合物的物理学性质及其在材料学、高分子科学上的应用。

  1.2.2研究金属有机合成化学

  专门研究金属有机化合物在合成中的应用,虽然也合成金属有机化合物,甚至设计配体,但是目的在于探究其在有机合成学上的作用,这类研究就是研究金属有机合成化学。

  通过上述的分析我们可以看出金属有机化学,是无机化学、晶体学、材料学等和有机化学的交叉学科,是不对称有机合成学的基础,是当今有机化学的热点之一。

  2. 我国金属有机化学研究进程

  我国的金属有机化学研究开始于上世纪60年代初期,在80年代时得到了快速的发展。金属有机化合物的合成及其在高选择性反应中的应用”是我国七五”期间国家重大基金项目之一,这也使得我国的金属有机化学研究得到更加快速飞越。并且通过中科院上海有机所黄耀曾院士和南开大学王积涛教授带领下的科研小组,经过多年的努力研究,该项工作己经取得了阶段性的进展和可喜的成果,其中一些成果己达到国际领先水平。金属有机化合物的反应化学”列入基金委八五”重大项目,更为金属有机化学的发展提供了重要的条件。

  3. 我国金属有机化学研究方向

  3.1金属有机化学研究方向一:利用己知金属有机化合物反应的规律研究新的合成反应

  目前己知的金属有机化学反应主要有炔烃-a,氏不饱和羰基化合物的串联偶联反应;双取代、三取代烯烃,共轭双烯,1,3-双烯等的立体选择性合成;亚胺的烷基化反应及四异丙氧基钛促进的还原烯化反应。炔烃-a,氏不饱和羰基化合物的串联偶联反应是一个完全由我国独立发现的新反应,这种反应创造了一个全新的质解方法来淬灭C-Pd键。

  双取代、三取代烯烃,共轭双烯,1,3-双烯等的立体选择性合成是以硒、碲化合物的价键结构及金属有机化合物的基元反应为理论依据,以近代有机合成方法学为指导,将金属或杂原子导入到烯基硒、碲化合物的分子中,形成碳-碳双键连有Se-Zn,Se-Sn,Se-B,Te-Br等双官能团试剂,并藉过渡金属催化下的烯烃的选择性偶联反应,发展了多种合成高立体选择性的双取代、三取代烯烃,共轭双烯,1,3-双烯等

  的方法。根据这一反应理论发展出现在得多种模式的反应合成子,可以合成各种不同的烯烃,如:二取代烯烃、三取代烯烃。

  亚胺的烷基化反应,在我国技术有机化学研究中发展的较快,目前己经发展出若干个亚胺的烯丙基化反应。这其中包括亚胺经三甲基氯硅烷活化后和烯丙基锡的反应,在镁屑或锌粉存在下和烯丙基溴的Barbier型反应,以及氟离子引发的亚胺和三甲基烯丙基硅烷的反应。

  四异丙氧基钛促进的还原烯化反应在四异丙氧基钛和三苯膦存在下,可以‘一锅”法合成三氟甲基-(E)-烯丙醇,反应是高度立体选择性地得到E式。以上几种金属有机化学反应在我国的金属化学研究领域中己经极为熟悉,为了更好的发展金属有机化学这一交叉学科,利用己知的金属有机化学反应研究金属有机化学己经成为必然。

  3.2金属有机化学研究方向二:对金属有机化合物的反应规律进行更加深入的研究

  在我国金属有机化学研究的过程中发现了金属有机化合物的双等瓣置换及伴随加合的等瓣置换新模式及氧桥联二茚基稀土化合物的立体控制选择性合成。这两个最具有代表性的金属有机化合物的反应规律中在研究单等瓣置换反应的基础上,发现桥连双环戊二烯基双金属络负离子可以同时与两分子簇合物发生等瓣置换反应,结果制得一系列结构新颖的桥连双环戊二烯基双原子簇化合物。因此可以看出对于己知反应规律的深入研究对于金属有机化学研究有着极其重要的意义。所以对于金属有机化学反应规律更加深入的研究将是金属有机化学研究发展的方向之一。

  3.3金属有机化学研究方向三:金属促进的反应的选择性根据以往研究过程中的规律,我们发现金属有机化学中金属促进地反应选择性具有重要意义,那么将金属有机化合物促进的化学键形成反应与Lewis酸促进的化学反应结合起来;金属促进的碳-碳键或碳-杂原子键形成反应是目前合成化学中一个非常有效的方法。而Lewis酸促进的化学反应在合成化学中也非常重要。结合金属有机化合物的反应特点和Lewis酸促进的化学反应的特点,有可能发现更多更好的促进碳-碳键或碳-杂原子键切断的新途径、新方法。因此,在新的金属有机化学研究中,金属促进的反应的选择性将成为金属有机化学研究重要发展方向。

  3.4金属有机化学研究方向四:对新的金属有机化合物反应机理进行研究

  在新发现的金属有机化合物基元反应中,二价钯催化反应中卤离子的作用及氟离子引发的亚胺和三甲基烯丙基硅烷的反应机理是非常具有代表性的,卤离子在质解反应中起重要作用;氟离子仅仅起了引发作用,氟离子不起催化作用的可能。加上3.1种原有理论的研究对于新发现有极大的影响,那么新发现的继续研究也有着重要的意义,因此,新的金属有机化合物反应机理的深入研究也同样具有重要的研究意义。

  4.结论

  金属有机化学的研究对于我国的科技发展有着重要的意义,其在医药、农业、轻工业等都有广阔的应用前景。深入研究金属有机化合物的结构与性能的关系,不仅为有机化学、结构化学做出贡献,而且对于揭示有机锡化合物的生理活性、催化性能和热稳定性等都具有重要意义。对于寻找新药物、新材料等具有应用价值。

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