从广义的角度讲,金属有机化合物指的是那些由金属和碳元素经过一系列的反应而形成的物质。这里的金属代表的是一些非金属元素,但是这些元素具有一定的金属性质,比较典型的代表有硫元素、碲元素以及硒元素等。
金属有机化学是化学领域中的一个非常重要的分支,现阶段主要可以将其分成两个研究类别:第一,研究人员主要关注的是如何合成金属有机化合物,并对相关金属有机化合物的性质进行研究;第二,研究人员主要关注的是在有机合成过程中,金属有机化合物的实际作用。
20世纪70年代,金属有机化学迎来了蓬勃发展的关键时期,下面简单介绍一下金属有机化学的研究进展情况。
所谓碳氢键活化指的就是把碳氢键变成碳碳键,也可以变成碳杂原子键。如何实现这一活化操作是一个十分热门的研究方向。在科研人员的努力之下,目前已经有了一些研究成果。学者施章杰等人利用多种金属对碳氢键开展了活化反应,最终获得的生成物是碳碳键偶联的。学者刘国生等人在研究过程中将钯作为催化剂,最终使得苯胺和乙腈的双碳氢键都处于断裂状态。
在加成环合反应方面,学者刘元红等人在研究过程中将金作为催化剂,主要作用的物质是1,6-二炔,通过环合最终得到了萘环和苯并芴。此外,通过研究,他们还给出了Au/Sn转金属的反应模式。学者施敏等人在研究过程中也将金作为催化剂,主要作用的物质也是1,6-二炔,但是通过环合最终得到的物质有所不同,他们得到的是二氢吡咯。
学者雷爱文等人在研究过程中,将钯作为催化剂,作用的物质是伯醇,使用的反应时氧化酯化反应,他们通过研究最终得到的是羧酸酯。以这一研究为主要依据,他们选择了一种氧化剂,具体物质是苄氯,最终得到了选择性酯化产物。随着时代的不断发展,科学技术在不断的发展,在金属化学领域,偶联反应也取得了很大的进步。主要体现在选择的用于催化的金属,所需的成本逐渐降低,如铜、铁等。学者刘磊等人在研究过程中,选择铜作为催化剂,经过反应得到了一级烷基卤代物和芳基硼酸酯的偶联反应产物。
含氟化合物在很多领域得到了应用,如医学以及农药等。因此,好多研究人员投入了对含氟化合物具体合成方法的研究之中。其中比较具有代表性的合成方法就是借助于过渡金属的催化,从而有效的将氟原子或含氟片段融入有机分子。
如何对CO2进行活化处理是科研人员十分关心的一个问题,这也是一项十分具有挑战性的工作。学者麻生明等人在对二氧化碳进行活化处理时,选择的具体方式是利用镍催化炔烃的氢酯化反应,最后得到了反式α,β-不饱和羧酸。而学者吕小兵等人在研究过程中借助于银的催化作用,对端炔进行了羧化处理,最终得到了炔基羧酸。
现阶段,金属有机化学在很多领域得到了应用,主要体现在下述几个方面。
就工业领域而言,有这样一种说法,如果一个企业能够获得最轻的金属化合物,那么该企业也就会掀起工业革命,成为革命的领军者。这充分说明了金属有机化合物在工业领域的重要性。目前,金属有机化合物在工业得到了非常广泛的应用,如石油领域、高分子领域等。西方发达国家十分关注金属有机化学的发挥发展,在很早之前就开始了相关研究,并将其应用在了工业领域。然而,就我国而言,在这方面我国的起步相对较晚。金属有机化学主要应用的领域是国防,如战斗机等。
在西方发达国家,金属有机化学在农业得到了较为广泛的应用。这些国家借助于飞机对农作物进行施肥处理,同时也利用为农作物提供必要的农药。在农药和化肥中就含有一定的金属有机化学,如在消除杂草时,可以使用有机化肥等;在消除害虫时,可以选择有机磷等。就我国而言,现阶段我国使用有机化学物的地区主要时一些平原地区,如华北等。为了进一步增加我国粮食的产量,相关人员应该重视对金属有机化合物的研究和使用。
在国际市场上,就医药领域而言,美国和日本是该领域的领军者,他们对医药市场的占有率非常高。在这样的大背景下,中国要想在医药市场上占据一席之地,就必须重视金属有机化学在医药领域的使用。癌症对人们的生命安全构成了重要的威胁,目前好多研究人员将抗癌的重点放在了金属有机化学领域。
能源在人们的日常生活中发挥着十分重要的作用,随着不可再生能源的逐渐减少,能源问题逐渐引起了人们的重视。氢气是一种十分清洁的能源,现阶段得到氢气的最为主要的手段就是电解水。金属有机物在其中发挥了重要的作用,是一种光敏剂。在新的时代背景下,金属革命席卷而来,研究金属有机物在能源领域的应用具有重要的现实意义。
当前,对金属有机化学的研究十分热门。本文主要对金属有机化学进行了综述性的研究,探讨了该领域在现阶段的一些研究进展,并研究了金属有机化学的实际应用情况。
摘要：笔者主要以金属有机化学为研究对象开展了以下研究:首先,对金属有机化学进行了简单的介绍,接下来分析了金属有机化学的研究进展,最后探讨了金属有机化学的应用情况。
关键词：金属,有机化学,碳氢键活化,加成环合反应
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