Металлоорганические соединения, органические соединения, содержащие атом какого-либо металла, непосредствнно связанный с атомом углерода.
Все Металлоорганические соединения можно подразделить на две группы: 1. Металлоорганические соединения непереходных и часть Металлоорганические соединения переходных металлов. Эти соединения содержат одинарную (s) связь металл — углерод. 2. Металлоорганические соединения переходных металлов (в т. ч. карбонилы металлов), построенные путём заполнения s-, p- и d-орбиталей атома металла p-электронами различных ненасыщенных систем, например ароматических, олефиновых, ацетиленовых, аллильных, циклопентадиенильных.
Из Металлоорганические соединения 1-й группы наиболее полно изучены производны Li, Na, К, Be, Mg, Zn, Cd, Hg, B, Al, Tl, Ge, Sn, Pb, As и Sb. Свойства этих соединений определяются характером связи М—С (М — атом металла), зависящей главным образом от природы металла, а также от характера и числа органических радикалов, связанных с атомом металла. В Металлоорганические соединения щелочных металлов связь М—С сильно поляризована, причём на атоме металла сосредоточен частичный положительный, а на атоме углерода — частичный отрицательный заряд:
Поэтому такие Металлоорганические соединения весьма реакционноспособны: они энергично разлагаются водой и очень чувствительны к действию кислорода. Практически их используют только в растворах (углеводороды, эфир, тетрагидрофуран и др.), защищая от влаги, C O 2 и кислорода воздуха. Аналогичные свойства присущи соединениям щёлочноземельных металлов (Mg, Ca), а также Zn, Cd, В и Al. Например, такие вещества, как (C H 3)2Zn, (C H 3)3B, (C 2H 5)3Al, воспламеняются на воздухе. Более стабильны смешанные Металлоорганические соединения этих элементов, в которых металл связан с органическим радикалом и с 1 или 2 кислотными остатками, например (C 2H)2AICI, C 2H 5Al Cl 2. С возрастанием электроотрицательности металла полярность связи М — С уменьшается, и соединения таких металлов, как Hg, Sn, Sb и т.п., по существу ковалентны. Это перегоняющиеся жидкости или кристаллические вещества, устойчивые к действию кислорода и воды. При нагревании они распадаются с образованием металла и свободных органических радикалов, например:
(C 2H 5)4Pb ® Pb + 4C 2H 5.
Металлоорганические соединения 1-й группы могут быть получены взаимодействием металлов с галогеналкилами (или галогенарилами):
н-C 4H 9Br + 2Li ® н-C 4H 9Li + Li Br
присоединением гидридов или солей металлов по кратной связи:
3C H 2=C H 2 + Al H 3 ® (C 2H 5)3Al
взаимодействием диазосоединений с солями металлов:
2C H 2N 2 + Hg Cl 2 ® Cl C H 2Hg C H 2Cl + 2N 2
взаимодействием Металлоорганические соединения с галогенидами металлов, металлами и друг с другом:
3C 6H 5Li + Sb Cl 3 ® (C 6H 5)3Sb + 3Li Cl
(C 2H 5)2Hg + Mg ® (C 2H 5)2Mg + Hg
(C H 2=C H)4Sn + 4C 6H 5Li ® (C 6H 5)4Sb + 4C H 2=C H Li.
Металлоорганические соединения переходных металлов, относящиеся к 1-й группе, склонны к гомолитическому распаду (алкильные производные Ag, Cu и Au); арильные и алкенильные соединения этих элементов более стабильны, очень прочны ацетилениды, а также метильные соединения платины, например (C H 3)3Pt I и (C H 3)4Pt.
В Металлоорганические соединения 2-й группы атом металла взаимодействует со всеми атомами углерода p-электронной системы. Типичные представители этого класса Металлоорганические соединения — ферроцен, дибензолхром, бутадиен-железо-трикарбонил. Для соединений этого типа, полученных сравнительно недавно, классическая теория валентности оказалась непригодной (об их электронном строении см. Валентность ).
Металлоорганические соединения сыграли большую роль в развитии представлений о природе химической связи . Их используют в органическом синтезе, особенно литийорганические соединения и магнийорганические соединения. Многие из Металлоорганические соединения нашли применение в качестве антисептиков, лекарственных и физиологически активных веществ, антидетонаторов (например, тетраэтилсвинец ), антиокислителей, стабилизаторов для полимеров и т.д. Очень важно получение чистых металлов через карбонилы и Металлоорганические соединения при производстве полупроводников и нанесении металлопокрытий. Металлоорганические соединения — промежуточные вещества в ряд важнейших промышленных процессов, катализируемых металлами, их солями и комплексными металлоорганическими катализаторами (например, гидратация и циклополимеризация ацетилена, анионная, в том числе и стереоспецифическая, полимеризация олефинов и диенов, карбонилирование непредельных соединений). См. также Алюминийорганические соединения , Мышьякорганические соединения, Сераорганические соединения , Сурьмаорганические соединения, Цинкорганические соединения, Гриньяра реакция, Несмеянова реакция, Кучерова реакция , Вюрца реакция, Переходные элементы, Ферроцен , Полимеризация.
Лит.: Химия металлоорганических соединений, под ред. Г. Цейсса, пер. с англ., М., 1964; Рохов Ю., Херд Д., Льюис Р., Химия металлоорганических соединений, пер. с англ., М., 1963.
Б. Л. Дяткин.