什么是有机金属?

有机金属化合物的定义是什么?

• 在有机化学中的许多官能团中，碳附着在电负性更强的元素上，使其具有部分正电荷和亲电性
• 然而，当碳附着在电负性较小的元素上时——尤其是金属——它就会有偏电性负并具有亲核性
• 含有碳金属键的分子被称为有机金属化合物
• 有机金属化合物的例子包括有机锂化合物、有机镁化合物(格氏试剂)和有机铜(吉尔曼试剂)。

目录

1. 重温“偶极子”
2. 偶极提供了反应性的线索
3. 偶极子如何控制反应性的一些例子
4. 有机金属:含有碳-金属键(并且有亲核碳!)
5. 摘要:有机金属化合物
6. 笔记

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1.偶极子的一些背景

很难低估它的重要性偶极子是在决定一个分子的反应性。

等待:偶极子你可能会问。H我们怎么确定偶极子呢?

让我们先搞清楚这一点，因为这将是理解“有机金属”这类分子的关键。

回想一下，分子是由原子间的共价键组成的，但共价键中的电子并不总是在原子间平均分配的。

• 当两个具有显著不同电负性的原子形成一个共价键时，电负性较高的原子(“更贪婪”电子，如果你能原谅这种拟人的话)将拥有不相等的电子份额，导致该原子上的部分负电荷积聚(我们用符号δ表示)^{- - - - - -}）.
• 相反，具有较低负电荷的原子将有部分的电子密度赤字，导致部分正电荷(δ⁺）.
• 最有可能找到大偶极子的地方是寻找电负性强的原子，如氧(3.5)和氮(3.0)或卤素氟(4.0)、氯(3.2)和溴(3.0):如果这些原子中的任何一个与电负性较低的原子结合，如碳(2.6)或氢(2.2)，就会产生偶极子。

自异性电荷相吸，电子丰富的原子(δ^{- - - - - -})会被带部分正电荷的原子(δ⁺）.

你可能已经看到了有大偶极子的分子(所谓“极性”分子)往往有更高的沸点和熔点比没有它们的相似分子量的分子(“非极性”分子)要高。

这是因为电荷相反的偶极子之间的吸引相互作用(例如氢键和偶极子-偶极子相互作用)需要额外的能量来破坏。

2.更多背景:使用偶极子来理解反应位点

偶极子的另一个不常被提及的特征是，它们为我们确定两个给定分子之间的反应可能发生的位置提供了极好的假设。

如果你已经开始学习哪怕是最简单的反应，你已经知道化学键是当a路易斯碱(富电子)将一对电子捐赠给路易斯酸(贫电子)。

• 当电子对被捐赠给除氢原子以外的任何原子时，我们通常称之为路易斯碱一个“亲核试剂“[当一个孤对被捐献给氢时，我们倾向于称它为“碱”]。
• 因为原子核是带正电的。”亲核试剂是“正电荷爱”的简称。这里没什么新东西:原子是(δ^{- - - - - -})被(δ)原子所吸引⁺）.

另一方面，由于路易斯酸倾向于缺乏电子(δ⁺它们被电子吸引[或者更具体地说，是电子密度高的原子(δ^{- - - - - -})]，我们常把路易斯酸称为“亲电试剂”。

简而言之，你学到的每一种反应都是亲核试剂(负电荷)攻击亲电试剂(正电荷)．学习识别偶极子将帮助你识别亲核试剂和亲电试剂。

这张图试图显示一些潜在的亲核试剂和亲电试剂之间的相互作用，仅仅基于偶极子。注意这一点并不意味着这些原子之间的反应一定会发生这只是说这些是对“行动”将在哪里的好猜测。

3.关于反应的例子

为了说明，这里有一些例子真正的反应你在Org 1(有时是Org 2)中看到的都遵循这种模式。注意电子的来源(尾部的蓝色箭头-亲核试剂)总是负偶极子的末端电子受体(头部的蓝色箭头-亲电试剂)总是积极的偶极子的末端。亲核试剂攻击亲电试剂．

这里有一个技巧，看到最后一个例子了吗?硼带一个负电荷形式电荷(黑洞₄^{- - - - - -})但氢的作用是a亲核试剂．那里发生了什么?

这里的技巧是，氢的电负性(2.2)比硼的电负性(2.0)高，因此在B-H键中，氢是δ^{- - - - - -}．总是要注意偶极子，而不是形式电荷，因为形式电荷可以误导。

4.有机金属是含有碳-金属键的分子

所有这些都应该重新审视。然而，就像狗在躺下之前需要绕着枕头走一圈一样，有时老师在深入研究一个话题之前需要先把介绍做完。

我从偶极子开始的原因如下。你在有机化学中遇到的大多数官能团都有一个共同的特征。在这些官能团中寻找最大的偶极子。

你有没有注意到，在所有这些案例中，碳带正电(电子差)?我们把碳看作an亲电试剂经常在有机化学入门课中，重要的是要意识到碳可以作为一种亲核试剂也

如果碳连着电负性更强的基团时倾向于亲电，那么在什么情况下碳会成为亲核试剂?

当它连着电负性小的原子时!毕竟，碳的电负性略高于中等偏上水平(2.6)。元素周期表上还有很多电负性比它低的元素。很多都是金属有一些种类，无论是碱金属，碱土金属，还是过渡金属。甚至13组元素(旧的III组)——硼、铝等等——也有资格作为金属用于这些目的。

含有碳金属键的分子被称为有机金属化合物．

有机金属化学的共同主题是碳倾向于充当a亲核试剂(或碱，如果周围有Brønsted酸)。

我们将在后续的文章中得到一些反应的例子，但首先，让我们看看有机金属化合物的样子。其中三个在有机化学入门课上非常常见。有机锂化合物、有机镁化合物(以其发现者的名字命名为“格氏试剂”)和有机铜酸盐试剂(通常以首次推广它们的化学家的名字称为“吉尔曼”试剂)，亨利吉尔曼爱荷华州立大学)。

5.概述:有机金属化合物

当然，许多还有更多的有机金属化合物的例子——这只是冰山一角的一层雪——但就我们的目的而言，这三类有机金属化合物将承担大部分的运费。

在下一篇文章中，我们将展示一些例子这些有机金属化合物是如何制成的．

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笔记

注1．本系列将只讨论有机金属化合物及其反应的最肤浅的方面。为了更彻底的治疗，我强烈建议你去有机金属阅读器这是一个免费的在线资源，教授这门非常深奥的学科的基本知识。bdapp平台