כימיה אורגנומתכתית

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

כימיה אורגנומתכתית (או אורגנומטלית) היא ענף בכימיה העוסק בחקר תרכובות כימיות הכוללות קשר בין אטום פחמן למתכת. לעתים הגדרה זו מצומצמת מדי, מכיוון שתרכובות רבות שאינן כוללות קשרים כאלה דומות מבחינה כימית. הגדרה חלופית תהיה "תרכובות הכוללות קשר מתכת-יסוד בעלי אופי קוולנטי בעיקרו". כימיה אורגנומתכתית משלבת בין הכימיה האורגנית לכימיה האנאורגנית. תרכובות אורגנומטליות מצוינות על ידי התחילית "אורגנו-".
תרכובות אורגנומתכתיות משמשות בעיקר כקטליזטורים. בשל חשיבותם הרבה של זרזים לעולם הכימיה, פיתוחם של תרכובות אורגנומתכתיות חדשות נמצא היום בחזית המחקר.

[עריכה] עקרונות

על ידי חוק 18 האלקטרונים ניתן לחזות את יציבות הקומפלקס האורגנומתכתי. מילוי קליפת הערכיות ל-18 אלקטרונים בקומפלקס מתבצעת באמצעות הליגנדים הקשורים למתכת. מנגנוני התגובה של הליגנדים הם:

• החלפת ליגנד - ליגנד (נייטרלי\אניוני) עוזב ובמקומו נכנס ליגנד אחר (נייטרלי\אניוני בהתאמה) כך שלא משתנה מצב החמצון של המתכת והמתכת לא "הרוויחה או "הפסידה" אלקטרונים, אלא פשוט יש לה אפיניות גבוהה יותר לליגנד החדש על פני הליגנד הישן. החלפת הליגנד יכולה לקרות באחת משתי צורות:
  • מנגנון דיסאוציאטיבי - בו הליגנד הקודם עוזב תחילה ואז מתחבר הליגנד החדש. (מתרחש בקומפלקסים רווים באלקטרונים).
  • מנגנון אסוציאטיבי - בו הליגנד החדש מתחבר ואז הליגנד הישן עוזב. (מתרחש בדר"כ בקומפ' בלתי רווים באלקטרונים).
• סיפוח מחמצן - שני ליגנדים אניוניים מתחברים למתכת בקונפיגורציית ציס כך שהמתכת מקבלת שני אלקטרונים ומספר החמצון שלה יורד.
• אלימינציה מחזרת - מנגנון הפוך לסיפוח מחמצן. שני ליגנדים אניוניים הנמצאים בציס אחד לשני מתחברים יחד ויציאם מן המתכת כך שהמתכת מאבדת שני אלקטרונים ומספר החמצון שלה עולה.
• מיגרציה אינסרציה - ליגנד אניוני וליגנד נייטרלי המחוברים למתכת בנפרד מתחברים יחד אל המתכת. מצב החימצון של המתכת לא משתנה.
• בטא הידריד אלימנציה - מנגנון הופכי למיגרציה אינסרציה. מימן הנמצא בעמדה בטא למתכת מתנתק מהאלקיל ומתחבר מחדש למתכת כליגנד אניוני, ואילו האלקיל (שכעת מכיל קשר כפול) מתחבר בצורה נייטרלית למתכת (דרך קשר הפאי למתכת).

[עריכה] דוגמאות

להלן כמה תרכובות אורגנומתכתיות טיפוסיות:

• תרכובות אורגנו-אבץ.
• אורגנו-קופרט, כמו ליתיום די-מתיל קופרט.
• תרכובות אורגנו-מגנזיום, כמו מגיב גריניאר.
• תרכובות אורגנו-ליתיום, כמו בוטילליתיום.
• תרכובות אורגנו-פלדיום.
• קומפלקסים אגוסטיים, בהם פחמימנים ומימן משמשים כליגנדות.

קבוצות חשובות של תרכובות אורגנומתכתיות הן קרבונילים מתכתיים, מטלוצנים (ובהם פרוצן), וקומפלקסי קרבן. כמו כן קיימת קבוצת מתכות המעבר העמידות, כמו אלומיניום, היוצר טריאלקילאלומיניום, ואלומינואוקסן, המשחקים תפקיד חשוב בזרזי זיגלר-נטה. המושג "מתכת" משמש כאן באופן רחב, כאשר גם מתכות למחצה, כמו צורן, ארסן ובור נחשבים כמתכות לעניין זה, כמו בתרכובת טטרמתילסילאן (Me₄Si,TMS).

[עריכה] התפתחות הכימיה האורגנומתכתית

• 1760 - לואי קלוד קדה דה גאסיקור חוקר דיו המבוסס על מלחי קובלט, ומבודד קאקודיל מקובלט מינרלי המכיל ארסן.
• 1827 - מלח צייס הוא קומפלקס האולפין-פלטינה הראשון.
• 1863 - צ'ארלס פרידל וג'יימס קראפטס מכינים אורגנוסילאנים.
• 1890 - לודוויג מונד מגלה את הניקל קרבוניל.
• 1899 - גילוי תגובת גריניאר.
• 1900 - פול סבטייה עובד על הידרוגנציה של תרכובות אורגניות בעזרת זרזים. ההידרוגנציה של שומנים מביאה להתפתחות בתעשיית המזון - המרגרינה.
• 1912 - ויקטור גריניאר ופול סבטייה זוכים בפרס נובל לכימיה.
• 1930 - הנרי גילמן עובד על ליתיום קופרט - ראו ריאגנט גילמן.
• 1963 - קרל זיגלר וג'וליו נטה זוכים בפרס נובל לכימיה על פיתוח זרז זיגלר-נטה.
• 1965 - גילוי הציקלובוטדיאנריון טריקרבוניל.
• 1968 - תגובת הק.
• 1973 - ג'פרי וילקינסון וארנסט אוטו פישר זוכים בפרס נובל על תרכובות סנדוויץ'.
• 2005 - יב שווין, רוברט גרבס וריצ'רד שרוק זוכים בפרס נובל על מטתזה של אלקנים בעזרת זרז מתכתי.