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有机金属错合物(Organometallic Compoun


有机金属化学(Organometallic Chemistry),一门研究含有「金属-碳键(Metal-Carbon Bond)」化合物的化学,在过去四十年蓬勃发展,研究内容包罗万象,除了化合物本身金属-碳键性质(包含σ和 $$\pi$$键),甚至是金属团簇(Cluster,金属-金属间以单键或多键结合成团),有机金属化合物和一般有机化合物结构上的不寻常处,还有因此衍生出的特殊化学性质其应用。许多有机金属化合物同时也是良好的催化剂,对化学工业而言意义重大。

有机金属化合物 (Organometallic compound)泛指含有金属-碳键的化合物,有很多种形式。最基本的是主族元素和烷基形成的化合物,例如正丁基锂,格任亚试剂(Grignard reagent)。一般的配位化合物(Coordination compound)和错合物(complex)都是有机金属化合物,例如第一个被报导的有机金属化合物蔡斯盐(Zeise’s salt)、Cr(CO)6和比较特殊的三明治型化合物(Sandwich compound)二茂铁(Ferrocene)。

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图一、蔡斯盐

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图二、有机金属化合物

金属-碳键基本上分为四种类型:离子键结、共价键结(又分σ、 $$\pi$$)及多中心键结。离子键型是金属阳离子与烷基阴离子利用阴阳离子的静电作用结合而成,例如:有机锂化合物正丁基锂(nBu-Li+)。烷基阴离子的化学性质特别活泼,极易与水反应,在空气中较不易稳定存在。σ 共价键和一般共价键一样,烷基和金属各出一个电子形成键结电子对。例如:四乙基铅((C2H5)4Pb),铅与乙基的碳形成 Pb-C的 σ 键。一般这种金属-碳为 σ 共价键的化合物能溶于有机溶剂但不溶于水,故在溶液中不导电。另一种 σ 键是由配位基提供键结电子对给金属,例如Cr(CO)6中CO的碳上孤对电子即可和金属形成σ键;此外,配位基的  有机金属错合物(Organometallic Compoun电子也可以当作 σ 键结电子的提供者。(图三)

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图三、金属-碳之 σ 键结

$$\pi$$共价键型是金属的d轨域与配位基的  $$\pi^*$$轨域结合而产生的键结,电子由金属的d电子提供。例如Cr(CO)6中CO,其$$\pi^*$$ 轨域可和Cr的d轨域重合,并接受Cr的d电子。(图四)

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图四、金属-碳之$$\pi$$键结

多中心键包含了桥键(Bridging bond)结构,CO是最常见形成桥键的配位基,一个CO分子可以同时配位到1-3个金属中心。(图五)

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图五、有机金属化合物的CO桥键型式参考资料:
1. Inorganic Chemistry, 3rd edition, Cary L. Miessler and Donald A Tarr, 2004, Pearson Prentice Hall.
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