稀土金属有机化学简介

金属有机化学和有机催化

稀土金属有机化学是研究含有稀土金属-碳键的稀土金属有机配合物的化学，即研究稀土金属-碳键的形成及其化学转化。稀土金属有机配合物有很多独特、重要的化学性质和物理性能，特别是稀土金属有机配合物的化学转化可以催化多种有机反应、催化烯烃聚合、催化极性单体聚合；稀土金属有机配合物在有机合成中作为Lewis酸催化剂，可以发展绿色化学。基于稀土金属有机化学研究对结构化学的发展和高科技材料的制备所具有的重大意义，稀土金属有机化学受到各国政府和科学家的格外重视，成为当前金属有机化学研究热点之一。

金属有机化学在20世纪有机化学中是最活跃的研究领域之一，其中特别是与有机催化联系在一起。均相催化使有机化学、高分子化学、生命科学及现代化学工业发展到一个新的水平。金属有机化学使人们认识到无机化学和有机化学交叉产生的金属有机化学会产生如此巨大的活力和作用；同时还发现许多金属有机化合物在生物体系内有重要的生理功能，如维生素B12，引起了生物学界的关注。由于金属有机化学的本身结构和功能的特殊性，以及广泛的应用前景，它在21世纪将有更大的发展。

含有碳-金属键的化合物种类甚多，至今还有不少元素周期表上的金属元素尚无合成的金属有机化合物。因此，金属有机化合物的合成方法有待进一步研究和深入。如1849年就制得的乙基锌[Zn(C2H5)2]，发现它有极好的反应性能；以后才相继制得含锂、钠、钾、镁、铝、汞、锡等的金属有机化合物。但直到20世纪50年代才发展到主族元素和过渡元素的金属有机化合物。金属有机化合物的结构和性能关系是一个很广泛和重要的研究领域。如茂金属催化剂，它是烯烃聚合反应的新型催化剂；现在又发现二茂铁可做燃烧催化剂。应用金属有机化合物作为光学材料、电子材料和医药也是正在开发的领域。在21世纪将会发现更多具有各种特殊功能、可用作功能材料的金属有机化合物。

在当今，有机金属化学的研究方向主要有以下几方面：

1，稀土金属有机化学

主要开展各种新型镧系金属有机化合物的合成、结构、成键特点和化合物的反应性能研究，包括镧系金属有机试剂在有机合成中的应用，镧系金属有机化合

物对烯烃聚合反应及一些特殊类型的官能团转化反应的独特催化作用。以及取代环戊二烯基和混合环配位的稀土金属有机化合物的合成和反应化学。

2，d-区过渡金属有机化学

研究过渡金属配合物中金属原子的电子密度空间环境与化学性质的关系。设计适当的配体并研究其对金属原子的电子密度及其空间环境的影响。研究合成含半活性取代基的茂环配体的过渡金属单核或多核夹心型，半夹心型金属有机配合物。这类半活性取代基能起分子内溶剂的作用，并可作为考察共配体电子和空间因素影响的探针，可提供化合物催化活性的信息。金属与茂环上半活性取代基的弱的分子内作用可用于插入反应，引入含碳-碳、碳-氮、碳-硫、氮-氧多重键的小分子。已合成一系列锰、钴、铑的在茂环上含不稳定取代基的羰基化合物及其衍生物，并研究了它们的物理化学性质。已发现茂环上取代基对中心金属具有极大的螯合速率。单膦取代的衍生物与未取代或双膦取代的类似物在氧化过程中抗失电子能力有很大提高。

3，富勒烯化学

富勒烯的高分子修饰及功能材料化研究对开发富勒烯的应用有重要意义。用BuLi或萘钠引发的阴离子聚合反应合成得一系列含C60键合的聚乙烯基咔唑，聚苯乙烯，聚丙烯腈等衍生物，并经UV-Vis,FT-IR,GPC,DSC,TGA,ESR,13C NMR,SEM,XRD及荧光光谱等表征，研究结果表明C60可通过共聚或枝接直接键合于各类功能高分子中，并用于修饰或改善母体聚合物的光、电等物理、化学性能。C60的电子及空间效应均对聚合物的结构和物理化学性质有重大影响。

金属有机化合物在有机合成的均相催化反应中起着十分重要的作用。往往在金属有机化合物催化下产生一系列的有机合成反应。各种金属有机化合物的催化活性是不同的，将其应用于有机合成中将会产生各种不同的反应。有机反应催化剂的研制趋势是模拟那些能起催化反应的酶。这些模拟酶的选择性催化剂将在化学合成中呈现日新月异的新局面，故有的诺贝尔化学奖获得者称其为化学酶。因此，在当今科技飞速发展的时代，金属有机化合物将会发挥其巨大的作用。