Ako študovať organokovovú chémiu?

Pochopte, čo je to organokovová chémia. Stručne povedané, je to odvetvie organickej chémie, ktoré je relatívne nové a má iba niekoľko desaťročí. Táto oblasť chémie leží na rozhraní medzi organickou chémiou a anorganickou chémiou kovov všetkých jej typov. Potreba rozvoja tejto oblasti chémie vyplývala zo skutočnosti, že mnohé organické reakcie nie sú schopné prebiehať za normálnych podmienok reakcií v organickom laboratóriu.

Študujte úlohu organokovových zlúčenín. Tieto zlúčeniny sú užitočné ako katalyzátory týchto organických reakcií, ktoré by inak nedokončili. Analogickou terminológiou tohto javu sú chemické reakcie, ktoré sa vyskytujú v tele ľudí a zvierat a ktoré väčšinou prebiehajú za katalýzy špeciálneho typu bielkovín v tele, ktoré sa nazývajú enzýmy.

Študujte účel enzýmov. Enzýmy zvyčajne fungujú tak, že znižujú hodnotu Gibbsovej voľnej energie pre reakcie, ktoré katalyzujú. Organokovové zlúčeniny sú veľmi užitočné činidlá, ktoré sú schopné katalyzovať organické reakcie prostredníctvom špecifického reakčného cyklu, ktorý zahŕňa centrálny kov, ktorým je obvykle prechodný kov. Tento cyklus obvykle zahŕňa dobre známe kroky, ako je oxidačná adícia na kov a proces migračného vkladania a končí reduktívnou elimináciou za vzniku konečného produktu. Tieto procesy boli rozsiahle z kinetického hľadiska značkovacími postupmi s použitím izotopov vodíka, ako je deutérium a ďalšie izotopy.

Študujte homogénnu katalýzu. Táto katalýza organokovovými zlúčeninami je veľmi užitočná a praktická téma v chémii kvôli jej potenciálnym aplikáciám v priemyselných procesoch na syntézu dôležitých zlúčenín, ako je syntéza organických polymérov. Chémia kovov je v porovnaní s inými atómami v periodickej tabuľke veľmi jedinečná. Je to tak kvôli použitiu prechodných kovov ďalších 5-d orbitálov pri jeho väzbe na ostatné prvky.

Preskúmajte rozdiely medzi skupinami lítia a horčíka a skupinami prechodných kovov. Organokovová chémia, ktorá zahŕňa skupiny lítia a horčíka, je úplne iná ako v chémii prechodných kovov. Organická chémia, ktorá je zapojená do skupín lítia a horčíka, je iónová chémia, ktorá dodáva organickej funkčnej skupine nukleofilný charakter reakcií. Je to spôsobené veľkým rozdielom v elektronegativite medzi kovom a organickou funkčnou skupinou.

• Dobre známym príkladom organokovovej zlúčeniny tohto typu je Gringardovo činidlo, čo je organohorečnaté činidlo, ktoré sa vo veľkom rozsahu používa v organickom laboratóriu ako alkylačné činidlo. Gringardove činidlá sa obvykle pripravujú z alkylbromidov procesom oxidačnej adície na neutrálny kov horčíka.
• Ďalším podobným typom činidla, ktoré používa iný kov, je činidlo Reformatsky. Toto činidlo je organozinočnatá zlúčenina, ktorá je v chemickom správaní tiež nukleofilná a používa sa ako alkylačné činidlo. Organozinočnaté zlúčeniny sa pripravujú podobným spôsobom ako Gringardove činidlá z alkylbromidov procesom oxidačnej adície na kov zinku.
• Ďalšie kovy, ktoré majú podobnú chémiu ako horčík a zinok, sú organochémia kadmia a chémia lítia. Organolitné zlúčeniny sú zásaditejšie ako Gringardove regenty, pretože sú termodynamicky menej stabilné.
• Gringardove činidlá sú oveľa stabilnejšie termodynamicky ako zlúčeniny organolítia. Preto sú tiež nukleofilnejšie a selektívnejšie. Organokovové činidlá sú zvyčajne veľmi citlivé zlúčeniny na prostredie, v ktorom sa nachádzajú. Sú veľmi citlivé na vodu a kyslík. Preto sa reakcie, ktoré zahrnujú organokovové zlúčeniny, zvyčajne vykonávajú v inertnej atmosfére, ktorá vyžaduje špeciálne laboratórne techniky, ako je napríklad práca v rukavičkovej skrinke.

Pochopte užitočnosť chémie organických prechodných kovov. Je to veľmi dôležitý druh chémie kvôli jeho potenciálnemu použitiu pri katalyzácii organických reakcií. Táto téma v chémii sa nazýva homogénna katalýza organokovovými činidlami. Niektoré orgány patria k tejto oblasti chémie k anorganickej chémii, iné ju však zahrnujú do oblasti organickej chémie a nazývajú ju aplikáciami prechodných kovov v organickej syntéze.

• Bolo navrhnutých mnoho priemyselných spôsobov, ktoré používajú špeciálny typ organokovových činidiel na proces katalýzy organických reakcií, ako je postup Ziegler natta, ktorý je dôležitým priemyselným procesom v chémii. Skupina paládia má dobre známu chémiu, že jej organokovové zlúčeniny sa používajú v katalytickom procese organických reakcií. Oxidačný adičný proces k danému kovu musí byť ku koordinačne nenasýtenému kovu, ktorý je zvyčajne nasýtený elektronicky.