Loading [MathJax]/jax/element/mml/optable/GreekAndCoptic.js
Справочник от Автор24
Найди эксперта для помощи в учебе
Найти эксперта
+2

Органические соединения переходных металлов и металлокомплексный катализ

Химия органопроизводных соединений переходных металлов за последние 50 лет стала одной из самых наиболее интенсивно изучаемых областей. На это повлияли две основные причины - все более расширяющаяся область их применения в самых разнообразных областях органического синтеза и необычность их строения и связанных с этим свойств.

Преимущества применения органосоединений переходных металлов

Органосоединения переходных металлов выступают в роли реагентов, интермедиатов или катализаторов большого количества как лабораторных, так и промышленных синтетических методов получения ряда ценных веществ:

Большинство процессов, катализируемых органосоединениями переходных металлов, применяются в промышленности для получения таких многотоннажных продуктов, как спирты, альдегиды, циклические углеводороды и пр. из наиболее дешевого сырья - алканов и производных спиртов, пропилена и этилена, синтез газа и самого CO и т.п.

В практике лабораторного синтеза органосоединения переходных металлов используют прежде всего тех реакциях, где их применение в качестве катализаторов дает уникально высокие регио- и стереоселективные выходы. Одним из самых ярких примеров таких процессов является реакция гидрирования двойных связей C=C в соединениях типа α-ацетиламинокоричной кислоты (I). При этом используются родийорганические хиральные катализаторы (на схеме обозначены символом [Rh]). И в результате реакции образуются энантиомеры α-ацетиламиногидрокоричной к-ты с соответствующими оптическими выходами 96 и 4 процента.

Реакция гидрирования двойных связей $C=C$. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 1. Реакция гидрирования двойных связей C=C. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

«Органические соединения переходных металлов и металлокомплексный катализ» 👇
Помощь эксперта по теме работы
Найти эксперта
Решение задач от ИИ за 2 минуты
Решить задачу
Найди решение своей задачи среди 1 000 000 ответов
Найти

Кроме того, еще одним преимуществом методов органического синтеза с применением металлокомплексного катализа кроме селективности в продуктах также является возможность осуществления ряда сложнейших синтезов на одной стадии. Примером сокращения стадийности синтеза является получение циклооктатетраена.

Циклооктатетраен (C8H8) впервые был получен Вильштеттером в 1911 г. из алкалоида псевдопеллетьерина природного происхождения (данный алкалоид содержит восьмичленный цикл) путем многостадийной модификации функциональных его групп:

Получение циклооктатетраена. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 2. Получение циклооктатетраена. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Это крайне трудоемкий синтез, включающий десять длительных стадий, который дет крайне малый выход конечного циклооктатетраена - всего 0,75 %, и потому естественно, что циклооктатетраеновые соединения были весьма экзотическими реагентами. Однако, после работ В. Реппе, который открыл путь их синтеза при помощи катализа органосоединениями переходных металлов циклооктатетраен и его производные стали продуктами промышленного синтеза.

Металлокомплексный катализ позволил получать циклооктатетраен в одну стадию:

Металлокомплексный катализ. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 3. Металлокомплексный катализ. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Структуры органосоединений переходных металлов

Большинство органосоединений переходных металлов имеет крайне необычные структуры. Например, ферроцен η5C5H5)2Fe (бис-\eta^η5-циклопентадиенилжелезо), соединение, открытое в 1951 году Т. Кили и П. Посоном, после изучения рентгено-структурными методами оказался соединением «сэндвичевого» типа. В нем атом двухвалентного железа располагается между параллельными циклопентадиенильными кольцами, которые образуют антипризму:

Структура ферроцена. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 4. Структура ферроцена. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Для объяснения строения таких с классической точки зрения необычных структур соединений переходных элементов потребовалась разработка новых принципов образования химической связи.

Номенклатура органосоединений переходных металлов

Основным критерием классификации металоорганических соединений является тип связи, которую образует металл с атомами углерода. Таким образом, если металл с углеродом образует \sigma-связь, то такое соединение называется \sigma-комплексом. Если металл с углеродом образует \pi-связь, то такое соединение называется \pi-комплексом. Соответственно и органические группы - члены таких комплексов также называются \sigma- или \pi-лигандами.

В некоторых случаях в органосоединении переходного металла может происходить быстрая обратимая перегруппировка \sigma-комплекса в \pi-комплекс и обратно. Например, комплекс двухвалентного палладия, содержащий \pi-аллильные органические лиганды, а также неорганические лиганды галогенов и трифенилфосфорные лиганды, неэквивалентность син- атомов водорода (H_2 и H_3) и анти- атомов водорода (H_1 и H_{4^-}), наблюдаемая в спектре ПМР при 20^\circС, исчезает при повышении температуры. Было установлено, что это является следствием \pi,\sigma-перегруппировки:

$\pi,\sigma$-перегруппировка. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ.

Рисунок 5. \pi,\sigma-перегруппировка. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ.

Для обозначения лигандов в комплексах используют их систематическое название. А для обозначения их геометрии и связывания применяют термины "дентатность" и "гаптность".

Дентатность лиганда показывает число занимаемых им координационных мест (связей с центральным атомом). Лиганд, занимающий одно координационное место (имеющий одну связь с центральным атомом) называется монодентатным, два — бидентатным и т.д.

Гаптность лиганда же показывает количество атомов в лиганде, формально связанных с одним координационным местом (одной связью) центрального атома.

В названии органосоединений переходных металлов гаптность указывают греческой буквой \eta с соответствующим надстрочным индексом. Например:

Примеры названий. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 6. Примеры названий. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Примеры названий. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 7. Примеры названий. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Дата последнего обновления статьи: 01.02.2025
Получи помощь с рефератом от ИИ-шки
ИИ ответит за 2 минуты
Все самое важное и интересное в Telegram

Все сервисы Справочника в твоем телефоне! Просто напиши Боту, что ты ищешь и он быстро найдет нужную статью, лекцию или пособие для тебя!

Перейти в Telegram Bot

Изучаешь тему "Органические соединения переходных металлов и металлокомплексный катализ"? Могу объяснить сложные моменты или помочь составить план для домашнего задания!

AI Assistant