金属有机化学优秀课件
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1983年 R. G. Bergman和W. A. Graham发现在过渡金属化 合物存在下C−H键的活化。
1989年 Jutzi研究了主族元素环戊二烯类配体化学，如： Cp*2Si。
1990年 M. Herberhold研究了有机过渡金属硫族化学
2001年 Nobel奖授予W.S. Knowles, R. Noyori and K. B. Sharpless,表彰他们在催化不对称还原和催化不对称氧化 方面的贡献。
2. 金属＋有机金属化合物
M + RM`→RM + M` Zn + (CH3)2Hg→ (CH3)2Zn + Hg ΔH = −35kJ/mol
这个方法适用于M = Li − Cs, Be − Ba, Al, Ga, Sn, Pb, Bi, Se, Te, Zn, Cd。RM`只能有弱的“放热”—而最好 具有“吸热”性(例如：(CH3)2Hg, ΔH= +94kJ/mol)。 决定这一方法是否可行的关键因素在于RM和RM`的 自由生成焓Δ(ΔGf°)之差。
的合成与表征
金属和非金属
B,Si, As, Te为类金属,在很多场合也算作金属。
金属有机化学中所定义的金属
金属有机化合物的分类
主族金属有机化合物 有机锂，有机镁，有机铝，有机硅，有机硼
过渡金属有机化合物 有机铜，有机锌，有机钯，有机铑，有机钌等。
稀土金属有机化合物
主要内容
金属有机化学的历史回顾 主族金属有机化合物及其在药物化学中的应用 过渡金属有机化合物及其在药物化学中的应用
3.有机金属化合物＋有机金属化合物
RM + R`M`→R`M + RM` 4PhLi + (CH2=CH)4Sn→4(CH2=CH)Li + Ph4Sn 由于生成Ph4Sn沉淀，使反应平衡向右移动，易于进行。
1989年 Jutzi研究了主族元素环戊二烯类配体化学，如： Cp*2Si。
1990年 M. Herberhold研究了有机过渡金属硫族化学
2001年 Nobel奖授予W.S. Knowles, R. Noyori and K. B. Sharpless,表彰他们在催化不对称还原和催化不对称氧化 方面的贡献。
2. 金属＋有机金属化合物
M + RM`→RM + M` Zn + (CH3)2Hg→ (CH3)2Zn + Hg ΔH = −35kJ/mol
这个方法适用于M = Li − Cs, Be − Ba, Al, Ga, Sn, Pb, Bi, Se, Te, Zn, Cd。RM`只能有弱的“放热”—而最好 具有“吸热”性(例如：(CH3)2Hg, ΔH= +94kJ/mol)。 决定这一方法是否可行的关键因素在于RM和RM`的 自由生成焓Δ(ΔGf°)之差。
的合成与表征
金属和非金属
B,Si, As, Te为类金属,在很多场合也算作金属。
金属有机化学中所定义的金属
金属有机化合物的分类
主族金属有机化合物 有机锂，有机镁，有机铝，有机硅，有机硼
过渡金属有机化合物 有机铜，有机锌，有机钯，有机铑，有机钌等。
稀土金属有机化合物
主要内容
金属有机化学的历史回顾 主族金属有机化合物及其在药物化学中的应用 过渡金属有机化合物及其在药物化学中的应用
3.有机金属化合物＋有机金属化合物
RM + R`M`→R`M + RM` 4PhLi + (CH2=CH)4Sn→4(CH2=CH)Li + Ph4Sn 由于生成Ph4Sn沉淀，使反应平衡向右移动，易于进行。
有机金属化学 课件
格氏反应
有机锂、有机钠、有机锌、有机铜锂试 剂
硼氢化反应/铝氢化反应 Wittig反应 大量的新类型的反应
五、金属有机化合物的命名
含有烃基的金属有机化合物，按烃基化合 物命名法命名
单个烃基：
C2H5Na 乙基钠 HCCK 乙炔钾
多个同种烃基：
(CH3)2Be 二甲基铍 (C2H5)2Zn 二乙基锌 (CH3)3Al 三甲基铝 (C6H5)2Hg 二苯基汞
随后，很多化学家对砷、锑、锡、汞的 元素有机化合物进行过不少研究工作。
我国的化学家于20世纪五六十年代，制备了 许多锑化合物，用于治疗血吸虫病和黑热病。 为了减低锑化合物的毒性，还合成了一些新 的有机锑化合物。
其他，如锡有机物作为杀菌剂，汞有机物作 为消毒剂，“顺铂”做为抗癌药物等
(二)金属有机化合物的工业直接应用
金属有机化学
第一章 绪论
一、金属有机化学的研究内容 二、金属有机化学的历史背景 三、金属有机化合物的分类 四、金属有机化合物的应用 五、金属有机化合物的命名
一、金属有机化学的研究化合物的化学
含一个或多个金属-碳键(M-C键)的化合物，其制备、 结构、性质和应用
象
有机合成 工业应用
有机锂化合物
结构和组成 RLi: 缔合状态
甲基锂：四聚；丁基锂：六聚 叔丁基锂：四聚；苯基锂：二聚；苄基锂：单体。
聚合度不依溶液浓度而改变。 强碱如N,N,N’,N’-四甲基乙二胺(TMEDA)中
，甲基锂、丁基锂等解聚，并与TMEDA配位 成1:1络合物。
(1) RLi、RNa、RMgX (2) (C2H5)2AlCl、 Me4Si、 (C2H5)4Pb (3) AgCCAg、(C2H5)2Zn、C6H5HgCl (4) Co2(CO)8、Fe(C5H5)2
有机锂、有机钠、有机锌、有机铜锂试 剂
硼氢化反应/铝氢化反应 Wittig反应 大量的新类型的反应
五、金属有机化合物的命名
含有烃基的金属有机化合物，按烃基化合 物命名法命名
单个烃基：
C2H5Na 乙基钠 HCCK 乙炔钾
多个同种烃基：
(CH3)2Be 二甲基铍 (C2H5)2Zn 二乙基锌 (CH3)3Al 三甲基铝 (C6H5)2Hg 二苯基汞
随后，很多化学家对砷、锑、锡、汞的 元素有机化合物进行过不少研究工作。
我国的化学家于20世纪五六十年代，制备了 许多锑化合物，用于治疗血吸虫病和黑热病。 为了减低锑化合物的毒性，还合成了一些新 的有机锑化合物。
其他，如锡有机物作为杀菌剂，汞有机物作 为消毒剂，“顺铂”做为抗癌药物等
(二)金属有机化合物的工业直接应用
金属有机化学
第一章 绪论
一、金属有机化学的研究内容 二、金属有机化学的历史背景 三、金属有机化合物的分类 四、金属有机化合物的应用 五、金属有机化合物的命名
一、金属有机化学的研究化合物的化学
含一个或多个金属-碳键(M-C键)的化合物，其制备、 结构、性质和应用
象
有机合成 工业应用
有机锂化合物
结构和组成 RLi: 缔合状态
甲基锂：四聚；丁基锂：六聚 叔丁基锂：四聚；苯基锂：二聚；苄基锂：单体。
聚合度不依溶液浓度而改变。 强碱如N,N,N’,N’-四甲基乙二胺(TMEDA)中
，甲基锂、丁基锂等解聚，并与TMEDA配位 成1:1络合物。
(1) RLi、RNa、RMgX (2) (C2H5)2AlCl、 Me4Si、 (C2H5)4Pb (3) AgCCAg、(C2H5)2Zn、C6H5HgCl (4) Co2(CO)8、Fe(C5H5)2
金属有机化学非过渡金属有机化合物.pptx
Nesmeyanov reaction
ArN2Cl +
HgCl2
2 Cu acetone
ArN2HgCl3
ArHgCl + 2 CuCl
ArN2Cl +
Hg
Cu 0-5 oC
ArHgCl + N2
11
第12页/共43页
有机锂化合物的制备
• (1)卤烷与金属锂作用
（2）金属锂与烯烃加成
+ C6H5CH=CHC6H5 2 Li
感谢您的观看！
42
第43页/共43页
CH3
用亚磷酸酯代替三苯基膦所制得的磷Ylide与醛酮反应
称为 Wittig-Horner反应
38
第39页/共43页
含15族元素的金属有机化合物
P. Erlich “606”
化学疗法
aromatic aromatic aromatic aromatic aromatic
39
第40页/共43页
作业：
26
第27页/共43页
缺电子型化合物中的多中心键
• Li, Be, Mg, B, Al 的 烷基化合物和氢化物
• 乙硼烷(B2H6) • 三甲基铝(AlMe3)
H
H
H
B
B
H
H
H
W. N. Lipscomb 1976
第28页/共43页
B10H14
27
烷基铝一般为无色液体，低级的烷基铝通常以二或三分子缔 合形式存在，随着相对分子质量的增大，缔合程度减少。低级烷 基铝与空气接触迅速氧化甚至自燃。烷基铝与水发生强烈反应， 生成Al(OH)3和RH，故通常把烷基铝溶于烃类溶剂中。
金属有机化学
1963年他们分享了诺贝尔化学奖。
1954年维蒂希（G.Wittig）发现磷叶立德 与羰基化合物反应生成结构确定的烯烃。
1956年布朗（H.C.Brown）发现了烯烃的 硼氢化反应。 1979年布朗与维蒂希分享诺贝尔化学奖。
1958年齐格勒的学生维尔克（Wilke）发 现镍配合物催化丁二烯的环齐聚反应并第 一次通过分离鉴定反应活性物种来确定反 应机理。他还发现了[CpMo(CO)3]2金属之 间存在共价键，为过渡金属原子簇合物奠 定了基础。
➢Ni-CO是π配位 ➢金属羰基配合物及其衍生物在过渡金属有机化合物
的合成和很多催化反应中都有重要的意义
C Ni O
=
5）金属有机化学是研究金属有机化合物和 类金属有机化合物的化学。 无机化学（欧美）
金属有机化学 有机化学（中国）
实际上处于有机化学与无机化学之间的 一门边缘学科。
二、金属有机化学的发展历史
宝库。现在人们称镁nt)。镁有机化合物同有机 化合物的反应称为格林雅反应(Grignard Reaction)。为此，1912年他获得诺贝尔化学 奖。这是第一个获诺贝尔奖的金属有机化学 家。
1922年：T.Midgley T.A. Boyd Pd(C2H5)4作为汽 油中的抗震剂。
RCH 2CH2CHO+RCH 3CCHO
• 这一反应应称之为氢甲酰化反应，但在工业 界常称作Oxo反应，这是起初误以为是氧化 反应，故称为“Oxonation”或Oxo反应。由这 一过程产生的醇，已习惯地称作Oxo醇。这 个反应是第一个均相催化工业应用的例子。
1951年鲍森(Pauson)和米勒(Miller)分别发现了二茂 铁Fe(C5H5)2。 次年威金森（Wilkinson）等确定了它具有夹 心面包式分子结构及新的化学键理论，激起了化 学家对过渡金属有机化合物研究的热情,大大推动 了过渡金属有机化合物的发展。
1954年维蒂希（G.Wittig）发现磷叶立德 与羰基化合物反应生成结构确定的烯烃。
1956年布朗（H.C.Brown）发现了烯烃的 硼氢化反应。 1979年布朗与维蒂希分享诺贝尔化学奖。
1958年齐格勒的学生维尔克（Wilke）发 现镍配合物催化丁二烯的环齐聚反应并第 一次通过分离鉴定反应活性物种来确定反 应机理。他还发现了[CpMo(CO)3]2金属之 间存在共价键，为过渡金属原子簇合物奠 定了基础。
➢Ni-CO是π配位 ➢金属羰基配合物及其衍生物在过渡金属有机化合物
的合成和很多催化反应中都有重要的意义
C Ni O
=
5）金属有机化学是研究金属有机化合物和 类金属有机化合物的化学。 无机化学（欧美）
金属有机化学 有机化学（中国）
实际上处于有机化学与无机化学之间的 一门边缘学科。
二、金属有机化学的发展历史
宝库。现在人们称镁nt)。镁有机化合物同有机 化合物的反应称为格林雅反应(Grignard Reaction)。为此，1912年他获得诺贝尔化学 奖。这是第一个获诺贝尔奖的金属有机化学 家。
1922年：T.Midgley T.A. Boyd Pd(C2H5)4作为汽 油中的抗震剂。
RCH 2CH2CHO+RCH 3CCHO
• 这一反应应称之为氢甲酰化反应，但在工业 界常称作Oxo反应，这是起初误以为是氧化 反应，故称为“Oxonation”或Oxo反应。由这 一过程产生的醇，已习惯地称作Oxo醇。这 个反应是第一个均相催化工业应用的例子。
1951年鲍森(Pauson)和米勒(Miller)分别发现了二茂 铁Fe(C5H5)2。 次年威金森（Wilkinson）等确定了它具有夹 心面包式分子结构及新的化学键理论，激起了化 学家对过渡金属有机化合物研究的热情,大大推动 了过渡金属有机化合物的发展。
金属有机化学
金属有机化学
：铜对有机化学的应用
随着科技的不断发展，作为一种新型的化学领域，引起越来越
多的科学家和工程师的关注，同时在工业生产中也得到广泛的应用。
是通过将金属离子与有机分子相结合而形成的一种新颖的分子
结构。
金属离子通过与有机分子结合，形成了一种具有优越性质
和特殊功能的新型化合物，可以应用于医药、工业、农业等领域，极大地推动了社会科技和经济发展。
在中，铜是最常用的金属离子之一，因其稳定性高，容易处理，且在有机化学中的应用广泛，例如催化剂、电催化剂、发光材料等。
催化剂是应用的主要方向之一。
铜催化剂可以被广泛用于有机
反应中，如铜(I)吡啶催化剂在 Mukaiyama 条件下催化苯甲醇与citral 的芳香烷醇化反应，反应速率很快，反应产物收率高。
在不
对称催化中，铜也是重要的催化剂之一，例如不对称的取代反应。
铜催化剂的应用极大地改变了传统有机合成的方式和方法，并推动了不对称合成的发展。
电催化剂也是应用的重要方向之一。
铜的电催化能力使其在电化学合成中能被广泛应用。
铜电催化剂可以在电极表面形成一种稳定的反应中间体，在所需的电势下，高效地催化还原和氧化反应，从而获得良好的反应效果。
除了催化剂和电催化剂，铜的应用还延伸至发光材料等领域。
通过的方法，铜可以与有机分子结合，形成新型的发光材料，用来制造 LED 灯和发光二极管等发光设备。
总之，以其在催化剂、电催化剂和发光材料等领域的应用，促进了化学领域的进一步发展，也推动了社会科技和经济发展，使人们的生活变得更加便利和舒适。
随着科技的不断突破，的应用还将不断地辐射并拓展新的应用领域。
《金属有机化学》ppt课件
25
生物成像技术中应用
2024/1/26
金属有机荧光成像剂
利用金属有机化合物的荧光性质，设计合成具有高亮度、 高稳定性的荧光成像剂，用于生物体内荧光成像。
金属有机核磁共振成像剂
将具有顺磁性的金属有机化合物作为核磁共振成像剂，提 高成像的分辨率和对比度。
金属有机光声成像剂
利用金属有机化合物的光声性质，设计合成具有高吸收系 数和高光热转换效率的光声成像剂，用于生物体内光声成 像。
定义
金属有机化学是研究金属与有机 化合物之间相互作用、反应机理 以及合成应用的一门学科。
发展历程
自19世纪末发现金属有机化合物 以来，金属有机化学经历了漫长 的发展历程，逐渐发展成为一个 独立的学科领域。
4
研究领域及意义
研究领域
金属有机化学的研究领域广泛，包括 金属有机化合物的合成、结构、性质 、反应机理以及应用等方面。
意义
金属有机化学在有机合成、催化、材 料科学、生物医药等领域具有广泛的 应用价值，对推动化学学科的发展具 有重要意义。
2024/1/26
5
与其他学科关系
与无机化学的关系
金属有机化学与无机化学密 切相关，金属有机化合物中 的金属元素通常来自无机化 学领域。
与有机化学的关系
金属有机化学是有机化学的 一个重要分支，研究金属与 有机化合物之间的相互作用 和反应。
实例分析
烯烃的氢化反应中，金属有机催化剂如铂、钯等通过与烯烃形成配位键，降低 反应活化能，促进氢气的加成。
2024/1/26
16
多相催化作用原理及实例分析
多相催化作用原理
催化剂与反应物处于不同相态的催化反应，通常涉及固体催化剂与气体或液体反 应物之间的相互作用。
生物成像技术中应用
2024/1/26
金属有机荧光成像剂
利用金属有机化合物的荧光性质，设计合成具有高亮度、 高稳定性的荧光成像剂，用于生物体内荧光成像。
金属有机核磁共振成像剂
将具有顺磁性的金属有机化合物作为核磁共振成像剂，提 高成像的分辨率和对比度。
金属有机光声成像剂
利用金属有机化合物的光声性质，设计合成具有高吸收系 数和高光热转换效率的光声成像剂，用于生物体内光声成 像。
定义
金属有机化学是研究金属与有机 化合物之间相互作用、反应机理 以及合成应用的一门学科。
发展历程
自19世纪末发现金属有机化合物 以来，金属有机化学经历了漫长 的发展历程，逐渐发展成为一个 独立的学科领域。
4
研究领域及意义
研究领域
金属有机化学的研究领域广泛，包括 金属有机化合物的合成、结构、性质 、反应机理以及应用等方面。
意义
金属有机化学在有机合成、催化、材 料科学、生物医药等领域具有广泛的 应用价值，对推动化学学科的发展具 有重要意义。
2024/1/26
5
与其他学科关系
与无机化学的关系
金属有机化学与无机化学密 切相关，金属有机化合物中 的金属元素通常来自无机化 学领域。
与有机化学的关系
金属有机化学是有机化学的 一个重要分支，研究金属与 有机化合物之间的相互作用 和反应。
实例分析
烯烃的氢化反应中，金属有机催化剂如铂、钯等通过与烯烃形成配位键，降低 反应活化能，促进氢气的加成。
2024/1/26
16
多相催化作用原理及实例分析
多相催化作用原理
催化剂与反应物处于不同相态的催化反应，通常涉及固体催化剂与气体或液体反 应物之间的相互作用。
金属有机化学
例如：[Me3NCH2Ph]5[Ni32Pt6(CO)48H](下图所示为簇合物阴离子骨架结 构)
(5) 有机金属化合物在催化方面的应用 以过渡金属有机化合物为催化剂，开发新型均相催化反应体系，催
化一些具有高立体选择性，高化学选择性以及高区域选择性的有机反 应。
例如：
R' R
HO
O R' R
PdCl4 _ 2L
他采用无氧无水(H2气氛)的技术合成化合物
1850年 E. Frankland成功制备出汞、锡、硼的有机金属化合物：
2CH3X + 2Na/Hg
(CH3)2Hg + 2NaX
还有：(C2H5)4Sn, (CH3)3B
1852年 C. J. Löwig和M. E. Schweizer合成出(C2H5)4Pb, (C2H5)3Sb和
CH3Cl
+
SiLeabharlann (CH ) SiCl ⎯C⎯u−c⎯at., 3⎯00⎯°C→
32
2
+
...
这种方法可以进行大规模生产。这是合成硅橡胶的基
础。
P. Pauson 和 S. A. Miller 各 自 独 立 合 成 出 二 茂 铁
(C5H5)2Fe， 这是现代有机金属化学的里程碑。
1953 年 G. Wittig 发现 Wittig 反应(P 的 Ylied 反应)。
( R'
H R' R _
O
R
Pd +
O
LL
非对映体 纯度为95％：
Nu
R' R
Nu R' R
OH
O
资料
有机金属化合物的工业产量：
第五章金属有机化学优秀课件
环己烷，95℃，40大气压
[ ( P E t 3 ) 2 P t H C l ] + C 2 H 4 180℃，1大气压
[ ( P E t 3 ) 2 P t ( C 2 H 5 ) C l ]
烯烃插入反应可逆性为烯烃的催化异构化提供基础。 烯烃插入金属-氢键的反应在工业上应用于烯烃催化加氢 反应，烯烃插入金属-碳键的反应在工业上应用于烯烃催 化聚合反应。
3E t2A lH
3E t2A lH + 3C 2H 4
3E t3A l
把乙烯插入Al-H键可以用来制备C14醇，并可进一步制 备可生物降解的洗涤剂。
E3tAl
+2H41C00-120A℃l
CH2CH2Et Et
Et
(C2H4)nEt Al (C2H4)mEt
(C2H4)lEt
CH2CH2R＞120℃ H
M -X + C C
MC C X （多两个碳原子）
X通常是H或烷基； M可以是所有的金属，特别是硼、铝、硅和过渡金属。
工业上制备烷基铝的主要方法：
A l+ 3 / 2 H 2 + 3 C 2 H 4 E t 3 A l
这一反应的实质即是烯烃插入Al-H键：
A l +3/2H 2 + 2E t3A l
0oC R M +M X
M=Li, Na, K, Cs, X=Cl, Br, I
△Hf (KJ/mol)
C 2 H 5 C l （ 气 ） + 2 L i L i E t （ 固 ） + L i C l （ 固 ）
-105
0
-58
-409
△Hf = -362 KJ/mol
金属有机化学ppt
[d] Reaction was performed with 5,5-dimethyl-3-phenyl-1,4,2-dioxazole.
[e] No AgSbF6 was used. [f] No rhodium catalystwas used.
[g] [{IrCp*Cl2}2] was used to replace [{RhCp*Cl2}2]. Cp*=C5Me5, DCE=1,2-dichlorethane.
3
Research background
➢The challenges associated with C(sp3)-H bond activation can be ascribed to the steric hindrance of C(sp3)-H bonds and the low reactivity of the resulting Rh-C(alkyl) species. Therefore, the stability, coordinating capacity, and reactivity of the coupling partner are major criteria for our design.
➢Recently, rhodium(III)-catalyzed C-H activation has been increasingly explored, and provides unique synthetic methodologies with high activity,selectivity, broad substrate scope, and functional-group tolerance.
4
➢We now report a mild rhodium(III)-catalyzed C(sp3)-H amidation for a broad scope of substrates, including 8-alkylquinoline and aliphatic cyclic and acyclic ketoximes. ➢This amidation reaction utilizes 3-substituted 1,4,2-dioxazol-5-ones as the amide sources, and they are particularly attractive nitrenetransfer reagents owing to their high activity, stability, and synthetic accessibility.
《金属有机化学教案》课件2
《金属有机化学教案》PPT课件一、教学目标1. 知识与技能：（1）掌握金属有机化学的基本概念；（2）了解金属有机化合物的结构特点；（3）熟悉金属有机化学的主要反应类型及其应用。
2. 过程与方法：（1）通过实例分析，培养学生的观察能力和思维能力；（2）运用比较方法，引导学生掌握金属有机化合物的性质差异；（3）通过实验操作，提高学生的动手能力和实验技能。
3. 情感态度与价值观：（1）培养学生对金属有机化学的兴趣和好奇心；（2）培养学生勇于探索、严谨治学的科学态度；（3）认识金属有机化学在材料科学、催化领域等的重要性，提高学生的社会责任感。
二、教学重点与难点1. 教学重点：（1）金属有机化学的基本概念；（2）金属有机化合物的结构特点；（3）金属有机化学的主要反应类型及其应用。
2. 教学难点：（1）金属有机化合物的结构与性质的关系；（2）金属有机化学反应的机理。
三、教学方法1. 采用多媒体课件，结合实例进行讲解，引导学生主动探究；2. 利用比较方法，分析金属有机化合物的性质差异；3. 设计实验，让学生动手操作，巩固所学知识；4. 开展小组讨论，培养学生的合作与交流能力。
四、教学过程1. 引入：通过介绍金属有机化学在实际应用中的重要性，激发学生的学习兴趣；2. 讲解：详细讲解金属有机化学的基本概念、结构特点和主要反应类型；3. 分析：分析金属有机化合物的性质差异，引导学生理解结构与性质的关系；4. 实验：设计相关实验，让学生动手操作，观察实验现象，巩固所学知识；5. 总结：对本节课内容进行归纳总结，强调重点知识点；6. 作业：布置适量作业，巩固所学知识。
五、教学反思在教学过程中，要关注学生的学习情况，及时调整教学策略，确保教学目标的有效达成。
注重培养学生的科学素养，提高学生的社会责任感。
通过对教学效果的评估，不断改进教学方法，提高教学质量。
六、教学评价1. 形成性评价：（1）课堂提问：通过提问了解学生对金属有机化学基本概念的理解程度；（2）实验操作：观察学生在实验过程中的动手能力和实验技能；（3）作业完成情况：评估学生对课堂所学知识的掌握程度。
金属有机化学课件
金属有机复合材料的先 进制备技术
研究制备金属有机复合材料的 新技术和新方法。
总结
通过本次课件的学习，你将对金属有机化学有更深入的了解。掌握金属有机 化学的基础概念、反应机理、应用和前沿研究将为你的学术和职业发展打下 坚实的基础。
金属有机化学课件
欢迎来到金属有机化学课件！本课程将深入探讨金属有机化学的基础概念、 反应机理、应用和前沿研究。让我们一起开始这个有趣而刺激的学习之旅吧！
金属有机化学基础概念
金属有机化学介绍
了解金属有机化学的定义、背景和重要性。
配位化学基本概念
探索配位化学的基本概念，包括配体与金属离子的相互作用。
金属有机配合物的命名法
研究金属有机催化剂在有机反应中的应用。
2 金属有机配合物的材料学应用
探索金属有机配合物在材料科学领域的应用。
3 金属有机配合物的生物学应用
了解金属有机配合物在生物学和医学研究中的应用。
金属有机化学前沿研究
配位衍生物的设计与综合
研究配位衍生物的设计原则和 合成方法。
金属有机配合物的结构 和性质研究
探索金属有机配合物结构和性 质的先进研究方法。
学习命名金属有机配合物的方法和规则。
金属有机化学反应机理
1
配位键的形成和断裂
探讨金属有机配合物中配位键的形成
配位物基团的亲核取代
2
和断裂机理。
了解亲核取代反应如何改变金属有机
配合物的结构。
3
配位物基团的子转移
探索电子转移反应对金属有机配合物 性质的影响。
金属有机化学应用
1 金属有机配合物的催化反应
第三章 3.1 金属有机化学
配体提供的电子数：
CO、 R3P 、R3As为两电子供体 自由基各贡献一个电子·CH3 、·CH2R 、·Cl 、·Br NO为三电子供体
2-烯烃 贡献两个电子（乙烯） 4-丁二烯贡献四个电子（） 5-环戊二烯基贡献五个电子（·C5H5） 6-苯（C6H6）贡献五个电子
Ni(CO)4 Ni 3d84s2 (一个Ni要和4个CO配合) 10+4×2＝18
在金属羰基配合物中，CO是电子对的给予者，每一 个CO分子提供两个电子给中心金属原子，过渡金属在形 成羰基配合物时，趋向于采取
ns2(n-1)d10np6 或ns2(n－1)d10(n－2)f14np6电子构型，即
每个金属原子的价电子数和它周围配体提供的电子数加在 一起等于18。因此EAN规则有时也叫做18电子规则。
3Fe(CO)5 ＋Ru2(CO)12 380K FeRu2(CO)12 ＋Fe2Ru(CO)12＋CO
金属羰基化合物的重要性：
i. 常用于制备其它金属有机化合物，羰基能稳定低价 ii. 能利用CO某些性质研究该分子的结构 iii. 具有特殊的化学、物理性质及反应和催化特性
已知的中性金属羰基化合物
Ni＋4CO 常温常压 Ni(CO)4(m.p.－25℃) △ Ni＋4CO
Fe＋5CO493K , 20MPa Fe(CO)5
(2)还原和羰基化作用
还原剂可用Na、Al、Mg、三烷基铝、CO本身以
及CO＋H2等。如：
2CoCO3＋6CO＋4H2
420K，30MPa
Co2(CO)8 ＋4H2O
CrC13＋6CO＋A1 A1C13，苯 Cr(CO)6＋A1C13
Ag
Hf Ta
W(CO)6
Re2(CO)10
2024版第五章金属有机化学优秀课件
第五章金属有机化学优秀课件目录•金属有机化学概述•金属有机化合物的合成与反应•金属有机催化剂及其应用•金属有机化合物的结构与性质研究•金属有机化学的前沿研究领域PART01金属有机化学概述金属有机化学的定义与发展定义金属有机化学是研究金属与有机基团之间键合关系的化学分支学科。
发展历程从19世纪末发现金属有机化合物至今，金属有机化学经历了不断的发展和壮大，成为化学领域的重要分支。
金属有机化合物的结构与性质结构特点金属有机化合物中，金属与有机基团通过化学键连接，形成具有独特结构的化合物。
性质表现金属有机化合物具有独特的物理和化学性质，如催化活性、光电性能、生物活性等。
金属有机化学的研究领域和应用研究领域包括金属有机化合物的合成、结构、性质、反应机理等方面。
应用领域金属有机化学在有机合成、催化、材料科学、生物医药等领域具有广泛的应用。
如金属有机催化剂在石油化工、精细化工等领域的应用；金属有机材料在光电、信息存储等领域的应用；金属有机药物在抗癌、抗菌等方面的应用。
PART02金属有机化合物的合成与反应通过配体交换反应，将金属离子与有机配体结合生成金属有机化合物。
配体交换法利用氧化还原反应，使金属离子与有机配体之间发生电子转移，生成金属有机化合物。
氧化还原法以具有特定结构的模板分子为引导，通过配位作用将金属离子与有机配体组装成目标金属有机化合物。
模板合成法金属有机化合物中的配体被其他配体取代的反应。
配体取代反应氧化还原反应加成反应金属有机化合物中金属离子的价态发生变化，伴随电子转移的反应。
金属有机化合物中的不饱和键与其他分子发生加成反应，生成饱和键的反应。
030201通过配体交换实现金属有机化合物的合成与转化。
配体交换机理通过氧化还原过程实现金属有机化合物的合成与转化。
氧化还原机理多个步骤协同进行，实现金属有机化合物的合成与转化。
协同反应机理PART03金属有机催化剂及其应用金属有机催化剂的类型与特点类型包括均相催化剂和多相催化剂两大类，其中均相催化剂又分为过渡金属配合物和有机金属化合物两类。
《金属有机化学》课件
展望：未来金属有 机化学将在更多领 域发挥重要作用， 如新能源、环保、 生物医药等。
金属有机化学面临的挑战与机遇
挑战：金属有机化学在合成、反应机理、结构分析等方面存在诸多挑战
机遇：金属有机化学在药物研发、材料科学、能源等领域具有广阔的应 用前景
挑战：金属有机化学在环境污染、生物毒性等方面存在潜在的风险
金属有机化合物在新能源 领域的应用研究
金属有机化学在药物合成 中的新进展
金属有机化学在材料科学 中的研究新突破
金属有机化学在理论计算 方面的新发展
金属有机化学的发展趋势与展望
研究方向：新型金 属有机化合物的合 成与性质研究
应用领域：药物化 学、材料科学、生 物技术等领域
研究热点：绿色化 学、生物催化、纳 米材料等
19世纪初，德国化学家Friedrich Wöhler首次合成了金属有机化合物
19世纪末，德国化学家Victor Grignard和法国化学家Paul Sabatier分别发现了Grignard试剂 和Sabatier试剂，为金属有机化学的发展奠定了基础
20世纪初，德国化学家Fritz Haber和Carl Bosch发明了Haber-Bosch过程，实现了大规模合 成氨，推动了金属有机化学的发展
机遇：金属有机化学在绿色化学、生物医学等领域具有重要的研究价值 和应用前景
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03
金属有机化合物的结构 与性质
金属有机化合物的结构特点
含有金属元素和碳 元素
金属原子与有机基 团通过共价键结合
结构多样，包括单 核、多核、环状等
性质复杂，包括化 学活性、热稳定性 、反应性等
金属有机化合物的物理性质
熔点：金属有机化合物的 熔点通常高于无机化合物
金属有机化合物课件
金属有机化合物的键合性质
01
02
03
金属-碳键
金属与碳原子之间形成的 化学键，具有独特的成键 性质和反应活性。
金属-氢键
金属与氢原子之间形成的 化学键，在催化加氢等反 应中具有重要作用。
金属-金属键
部分金属有机化合物中存 在金属与金属之间的直接 成键，具有特殊的电子结 构和磁性。
金属有机化合物的反应性质
金属还原消除
高价态的金属有机化合物可以被还原剂还原为低价态，同时消除一些小分子（如氢 气、卤化氢等），生成新的金属有机化合物。
其他合成方法
自由基反应
通过自由基引发剂引发自 由基反应，可以合成一些 具有特殊结构的金属有机 化合物。
缩合反应
通过缩合反应可以合成一 些大环或多环的金属有机 化合物。
重排反应
生物成像剂
某些金属有机化合物具有良好的光学 性质，可以作为生物成像剂用于荧光 显微镜、MRI等医学影像技术。
在催化领域中的应用
均相催化
金属有机化合物可以作为均相催化剂，催化有机反应、氧化还原反应等。
非均相催化
通过将金属有机化合物负载在固体载体上，可以制备出非均相催化剂，用于多相催化反应。
06
结论与展望
在某些条件下，金属有机 化合物可以发生重排反应， 生成结构更复杂的金属有 机化合物。
04
金属有机化合物的表征技术
红外光谱
原理
红外光谱是通过检测化合物分子 振动能级跃迁时吸收或发射的红 外光来获取分子结构信息的技术。
应用
用于鉴定金属有机化合物中的官能 团、确定分子结构以及研究反应机 理等。
特点
红外光谱具有高度特征性和指纹性， 对于含有不同官能团的金属有机化 合物具有很好的区分度。
金属有机化学课件-有机铝
PhCH
CH C
O n C6H13 H H
+
O (CH2)6COOEt (CH2)6COOEt H n C6H13
AlBu2Li CH3 H
和CO2作用生成α，β不饱和酸：
Ph Ph
1CO2
Ph
+
Ph COOH
H
Ali Bu2
2H 3 O
H
n Bu
H Ali Bu2
1MeLI 2CO2 3H 3O +
二、有机铝的分类及物理性质
按照铝原子所连的三个基团（或原子）
R3Al R2AlX RAlX2 R=烃基 Z=H, F, Cl, Br, I, OR, SR, NH2, NHR, NR2, PR2等。
物理性质
低碳烷基铝多为无色透明液体，烷基二卤化
铝在室温下为固体 ，如EtAlCl2,EtAlI2，烷基 铝易溶于烃类溶剂，其碱金属络合物不溶于 烷烃,但溶于芳烃，直链三烷基（C2-C4）铝 在100摄氏度以上开始分解，支链三烷基铝 如三异丁基铝在50摄氏度左右即开始分解。 低碳烷基铝在室温下有二或三分子缔合，随 烷基碳数增加缔合程度逐渐减弱：如三甲基 铝：
PhNa
PhLi
Et2AlCl
AlCl3 Et2O AlBr3 Ar3Al Me3B
PhAlEt2
Ph3Al Et2O LiCl
NaCl
P MeC6H4MgBr Ar3B Me3Al
(P MeC6H4)3Al
MgBr2
（3） 三烯基铝：
a.
金属交换法：
Al AlCl3 Et2AlCl (CH2 CH)3Al
Ziegler和Natta二人发现的这一类催化体系
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9
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dn
Ⅱ
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Ⅲ
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Ⅳ
0
1
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4
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7
i) Sc族(s2d1)在离子状态时不具有d电子。
ii) Zn族(d10s2)不形成d电子电离的化合物 。
iii) F层半添满的Ln、Ac系也属于过渡元 素，但通常所说的过渡金属是指d区的 过渡元素。
二、金属氧化态
金属氧化态（数）： 金属化合物中配位 的金属外层轨道（包括(n-1)d, ns, np）被 取走电子后，剩下的电荷。或者说：中 心金属原子的电子对属于电负性较大配 体后剩下的电核数。—— Os
d5, d4
如 [Fe(CN)6]3-, [Mn(CN)6]4[Cr(CN)6]4-, [Mn(CN)6]3-
正八面体结构
4. 八配位络合物 d2
如 [Mo(CN)8]4- ， [W(CN)8]4d4sp3杂化
正十二面体结构
五、EAN规则和16-18电子规则
1. EAN规则（有效原子序数规则，effective
R2E (E=O, S, Se, Te) 2
CO
2
RNC
2
R2C=CR2
2
0
1
0
1
0
1 (2, 3)
0
1 (2)
0
1 (2)
RC CR
2
=CR2(carbene)
η5CP(C5H5) 5
η6
6
0
1 (2)
-1
3
0
3
η3C HC H =C H 2 3 η1C HC H =C H 2 1
Байду номын сангаас
-1
2
-1
1
η7
Ni 0
d10
(同一金属在不同的配位物中Os值可以不同)
注意：Os不是物理性质，它与化合物的
化学性质往往是无关的，称之为“表观氧 化态”，它不代表真正的电子得失，而生 成真正的离子。
➢ Os与dn有关。
三、配位体
1、定义：围绕在中心金属原子周围的一些无机的或 有机的原子、基团或中心分子。
MLnXxZz
C M
C
C M
C
C M
C
C M
C
CN 1 CN 2 CN 2 CN 3 CN 1 CN 1
CN 2
4. 常见配体的电子数，电荷和配位数
配位体
X－ H－ CH3－ Ar－
电子数（d0） 电荷（c ）
1
-1
1
-1
1
-1
1
-1
配位数（CN ） 1 (2) 1 (2) 1 (2)
1
RCO
1
-1
1
R3Z (Z=N, P, As) 2
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
Ⅷ
Ⅰ
Ⅱ
3d
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
(d1s2)
(d2s2)
(d3s2)
(d5s1)
(d5s2)
(d6s2)
(d7s2)
(d8s2)
(d10s1)
(d10s2)
4d
Y
Zr
Nb
Mo
Tc
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
5d
La
Hf
Ta
W
Re
Os
Ir
Pt
Au
Hg
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/
Ⅰ
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2. 类型：
i) 带有未成对的电子的配体。例：H－、X－、
R－、CN－、OH－…..X型
ii）提供一对电子的配体。例：CO、烯烃、炔烃、
R3Z(Z=N, P, As)、R2E(E=O, S, Se)……L型
iii）不带电子的配体。例：Lewis AlCl3、SnCl4…… Z型
acid类，BH3、
3. 配位数（coordination number CN）
(C7H7) 7
+1
3
NO
3(1)
C(carbyne) 3
1 (-1)
1 (2)
0
1
注：括号中表示一个配体可以同时与两个以上的金属原子配位。 如：M－X－M
5.金属氧化态与配位数的关系
dn
CN
几何构型
化合物举例 金属氧化态
10
2
线性
Au(PPh3)Cl AuⅠ
10
3
平面三角
Pt(PPh3)3
Pt0
金属有机化学
一．过渡金属及电子构型
M 中心金属原子
central transition metal atom
L 配位体（ligand）
过渡金属（M）
1、定义：过渡金属是常见氧化态时d轨道（或f轨 道）没有填满或者其能量接近于外层价电子轨 道能量，因而可以利用d轨道（或f轨道）成键 的元素。
2、范围
atomic number）
很早以前，N.V.Sidgwick提出了一个经验规 则：
稳定的过渡金属有机络合物中，金属的电子 数与配位体提供的电子数总和与本周期中的 惰性气体的电子数相同。
例如： Ni(CO)4 Ni 原子序数 28，外围28个电子。 4 个CO 2×4＝8 个电子 EAN＝36，与惰性气体Kr的电子构型相同。
8
3
T－型
[Rh(PPh3)3]+ RhⅠ
8
4
平面四方
[Ir(CO)2Cl2]- IrⅠ
10
4
四面体
Ni(PF3)4
Ni0
8
5
三角双椎
[Co(CNAr)5]+ CoⅠ
6
6
四方椎
Ru(PPh3)3Cl2 RuⅡ
6
6
八面体
[Fe(CN)6]4-
FeⅡ
Cr(CO)6
Cr0
[Co(NH3)6]2+ CoⅢ
4
[Ag(NH3)4]+ Ag 原子序数 47，外围46个电子。 4 个NH3 2×4＝8 个电子 EAN＝54，与惰性气体Xe的电子构型相同。
➢ 配体同金属之间形式上（并非一定是真正的 ）存在σ键数
➢ 络合物中与金属配位的电子给予体的数目
注：配位数不等于配位体的数目。
➢ 配位数从0到12，一般为4～8
例
CO, Ph3P, R
CH CH
R2P(CH2CH2)nPR2, π－CH2－CH=CH2 , M C H 2
σC H 2 C H = C H 2
7
戴帽八面体 [Mo(CO)4Cl3]- MoⅡ
2化配合位物化中合比物较，8常正见八的面是体四的配高四位度方反和对椎六称配性位，R化使eH合得5(P物分Ph，子3)3绝轨大道R多之eⅤ数间是的六能
量降低，增加了六配位的正八面体络合物的稳定性。
四、络合物的配位数和几何构型
1. 四配位络合物 d10元素：Zn2+, Ni0, Pd0, Pt0
oxidation state oxidation numder
例：
FeCl2
Fe2+ + Cl-
Os Fe Ⅱ
dn (外层d电子 的数目)
d6
Fe(CO)5
Fe0 + 5CO
Fe 0
d8
NiCl2(PPh3)2 Ni2+ + 2Cl- + Ni Ⅱ
d8
2PPh3
Ni(PPh3)4 Ni0 + 4PPh3
Ni(CO)4 四面体结构
d8, d9元素 d8：Pd2+, Ni2+ d9：Cu2+
Cu(NH3)42+ 平面四边形
2. 五配位络合物 d8元素：Fe0, Co+
d
sp
Fe(CO)5 三角双锥型结构
dsp3
3. 六配位络合物
d7 如 [Co(NH3)6]2+ d6 如 [Fe(CN)6]4-